Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung einer Schwingbewegung
der Drehachse eines schwingfähig aufgehängten Innenaggregates einer
Waschmaschine mit einer elektromotorisch angetriebenen Wäschetrommel.
Das Innenaggregat einer Wasch- oder Schleudermaschine umfasst einen
Laugenbehälter mit darin drehbar gelagerter Wäschetrommel und eine
Antriebseinheit in Form eines Elektromotors, der die Wäschetrommel häufig über
ein Reduktionsgetriebe oder eine Transmission antreibt. Das Innenaggregat ist
schwingfähig in einem Maschinen- oder Automatengehäuse aufgehängt und stellt
ein gedämpft schwingungsfähiges Gesamtsystem dar, das in bestimmen
Bereichen der der Motordrehzahl gegenüber untersetzten Drehzahl der
Wäschetrommel unwuchtabhängigen Resonanzerscheinungen unterliegt.
Ursache hierfür sind Schwingbewegungen infolge momentaner Unwuchten in der
Beladung der Wäschetrommel.
Solchen Schwingbewegungen infolge von Unwuchten kann im Programmablauf
einer Wasch- bzw. Schleudermaschine durch eine gezielte Wäscheverteilphase
begegnet werden,. Hierzu wird das Steuerprogramm für den Trommelantrieb erst
dann auf eine erhöhte Drehzahl zum Entfeuchten und Trockenschleudern der
Wäsche in der Wäschetrommel weitergeschaltet, wenn im Zuge einer solchen
Wäscheverteilphase die Unwuchten ausgeglichen oder zumindest auf ein für die
Einleitung erhöhter Drehzahlen geeignetes Maß reduziert worden sind.
Zur Erfassung einer solchen Unwucht in der Wäschetrommel ist es aus der
DE 37 41 791 C3 sowie aus der EP 0 349 789 B1 bekannt, einen so genannten
Tachogenerator als Drehgeber einzusetzen. Dieser ist mit der Motorwelle verbunden
und erzeugt eine der jeweiligen Drehzahl der Wäschetrommel
entsprechende Signalspannung, deren Frequenz der Drehzahl proportional ist.
Das von dem Tachogenerator gelieferte Signal stellt somit quasi die Ist-Drehzahl
der Wäschetrommel dar, die je nach Unwucht der Wäsche in der Wäschetrommel
schwankt. Ein derartiger Tachogenerator als Drehgeber erfasst somit diejenigen
Komponenten einer Schwingbewegung eines schwingfähig aufgehängten Innenaggregates
einer Waschmaschine, die zu einer entsprechenden Winkelbeschleunigung
oder Drehmomentschwankung um diese Drehachse führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung
zur Erfassung einer Schwingbewegung eines schwingfähig aufgehängten Innenaggregates
einer Waschmaschine mit einer elektromotorisch angetriebenen
Wäschetrommel anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches
1. Dazu sind einerseits ein Sensorteil und andererseits ein mit der
Drehachse verbundener, nachfolgend auch als Aktuatorteil bezeichneter
Messwertgeber vorgesehen. Der Messwertgeber und das Sensorteil stellen eine
Messgröße zur Verfügung, die periodisch mit der Drehzahl der Drehachse sowie
periodisch mit der Schwingbewegung in mindestens eine Richtung (x, y, z), d. h.
in axialer Richtung (x) und/oder in radialer Richtung (y, z) variiert. Das
Aktuatorteil bzw. das Sensorteil ist dabei zweckmäßigerweise axial oder radial
beweglich, beispielsweise verschiebbar gelagert.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders zuverlässige
Erfassung einer Schwingbewegung der Drehachse und damit des
Gesamtsystems oder Innenaggregates einer Waschmaschine erreicht werden
kann, wenn zusätzlich zu einer sich in der direkt erfassbaren Drehzahländerung
widerspiegelnden Schwingbewegung um die Drehachse auch eine
Schwingbewegung um mindestens eine weitere Achse erfasst wird, die nicht mit
der durch die Lagerwelle des Motors oder der Wäschetrommel definierte
Drehachse zusammenfällt. So dreht sich erkanntermaßen die Wäschetrommel
bei unwuchtiger Wäscheladung nicht nur um diese durch deren Lagerachse
definierte Drehachse, sondern folgt auch in Abhängigkeit von der Lage und der
Größe der unwuchtigen Beladung Schwingbewegungen in den oder um die zur
Drehachse orthogonalen Achsen, die bezogen auf ein kartesisches
Koordinatensystem mit auf der x-Achse liegender Drehachse die y- und z-Achse
darstellen.
Hierbei werden die als besonders kritisch anzusehenden Schwingbewegungen
um Achsen senkrecht zur Lager- oder Drehachse der Trommel und auch Nick-und
Gierbewegungen des Laugenbehälters oder Bottichs erfasst und damit
erkannt. So können die Gierbewegungen bei erhöhter Amplitude zum
Anschlagen des Bottichs und damit des Innenaggregates der Waschmaschine an
deren Seitenwand führen, während Nickbewegungen zum Anschlagen an der
Frontseite der Waschmaschine führen können. Wird demnach zumindest eine
dieser Schwingbewegungen um die orthogonal zur Drehachse und damit zur x-Achse
verlaufenden y- oder z-Achse separat oder zusätzlich erfasst, können
Unwuchten vergleichsweise präzise ermittelt und Drehzahländerungen für einen
sicheren und effektiven Waschmaschinenbetrieb vergleichsweise exakt gesteuert
werden.
In einer Variante der Vorrichtung zur Erfassung einer Schwingbewegung der
Drehachse einer Wäschetrommel sind der Sensorteil und der Messwertgeber Teil
eines Beschleunigungssensors, dessen Messwertgeber zweckmäßigerweise mit
dem Rotor des Elektromotors oder mit der Trommellagerachse verbunden ist.
Dadurch kann der Beschleunigungssensor die Funktionalität eines
Drehzahlsensors oder -gebers implizieren. Andernfalls sind Versorgungs-und/oder
Signalleitungen des Beschleunigungssensors zumindest teilweise
gemeinsame Leitungen eines vorhandenen Drehgebers. Dadurch wird zumindest
der Verkabelungsaufwand erheblich verringert.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind zweckmäßigerweise der Messwertgeber des
Beschleunigungssensors in axialer Richtung oder das Sensorteil in axialer bzw.
in radialer Richtung sensibel und derart ausgeführt, dass diese das der Drehzahl
proportionale oder diese repräsentierende Drehgebersignal in Form einer
Modulation der Pulsweite, der Frequenz oder der Amplitude beeinflussen. Hierzu
ist der Messwertgeber bzw. das Sensorteil in Bezug auf die Motor- oder
Trommellagerachse und somit in Bezug auf die Drehachse axial oder radial
verschiebbar.
Auch können eine Überlagerung einer axialen und einer radialen
Verschiebbarkeit sowie eine Vorrichtung mit zwei Messwertgebern oder
Sensorteilen und diesen jeweils zugeordneten Sensorteilen bzw.
Messwertgebern mit bezogen auf die Drehachse axialer bzw. radialer
Verschiebbarkeit vorgesehen sein.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor mit
einem axial verschiebbar gelagerten und zweckmäßigerweise in dessen Verschiebbarkeit
durch zwei Anschläge begrenzten Messwertgeber sowie einem
Sensorteil in Form einer ortsfesten Gabellichtschranke realisiert. Anstelle dieser
optischen Ausführungsform können auch Änderungen anderer physikalischer
Größen erfasst werden, die periodisch mit der Wäschetrommel schwingen. So
kann beispielsweise eine reflektive, fotoelektrische, elektromagnetische oder
piezoelektrische Ausführungsform des Beschleunigungssensors vorgesehen
sein.
Gemeinsames Grundprinzip dabei ist, dass sich vorteilhafterweise das Verhältnis
einer vom Messwertgeber vorgegebenen, zweckmäßigerweise zahn- oder
lochartigen Teilung infolge einer Schwingbewegung verändert. Aufgrund einer
infolge einer Schwingbewegung resultierenden Axial- bzw. Radialverschiebung
des Messwertgebers oder eines Teils desselben gegenüber dem ortsfesten
Sensorteil ergibt sich somit beispielsweise bei einer Ausführungsform mit zwei
Anschlägen an diesen jeweils ein anderes Teilungs- oder Teilerverhältnis. Diese
Änderungen des Teilerverhältnisses variieren periodisch mit der
Schwingbewegung des Laugenbottichs. Dies wiederum spiegelt sich bei einem
insbesondere digital geregelten oder gesteuerten Waschmaschinenantrieb in
einer Veränderung des Takt-Pausen-Verhältnisses und damit der Taktrate des
bei einer Erfassung der Drehzahl erzeugten Drehzahl- oder Drehgebersignals
wieder.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1
- schematisch eine Waschmaschine mit schwingfähig aufgehängtem
Innenaggregat mit einem eine Wäschetrommel antreibenden
Elektromotor und daran angeordneter Vorrichtung zur
Erfassung von Schwingbewegungen,
- Fig. 2
- die Erfassungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung mit einem
Messwertgeber und einem ortsfesten Sensorteil,
- Fig. 3a und 3b
- einen Ausschnitt III aus Fig. 2 in größerem Maßstab mit einem
gezahnten bzw. gelochten Aktuatorkranz,
- Fig. 4
- den Messwertgeber der Erfassungsvorrichtung in einem Schnitt
entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,
- Fig. 5
- eine Stirnansicht eines Messwertgebers gemäß Fig. 2 mit zwei
zueinander orthogonalen Sensorteilen,
- Fig. 6
- in einer Darstellung gemäß den Fig. 3a und 3b eine Detailansicht
des Messwertgebers gemäß Fig. 5, und
- Fig. 7 und 8
- in einer Darstellung gemäß den Fig. 5 bzw. 6 eine alternative
Ausführung mit radial beweglichem Sensorteil.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
Fig. 1 zeigt schematisch in einer Stirnansicht gegen die einer Beladungsöffnung
gegenüberliegende Rückseite eines Maschinengehäuses 1 ein nachfolgend auch
als Gesamtsystem bezeichnetes Innenaggregat 2 einer Waschmaschine oder
einer Wäscheschleuder, das im Maschinengehäuse 1 über Federn 3 und
Reibungsdämpfer 4 schwingfähig aufgehängt ist. Das Innenaggregat 2 umfasst
einen somit schwingfähig und elastisch gedämpft aufgehängten Laugenbottich 5
und eine insbesondere in dessen Rückwand drehbar gelagerte Wasch- oder
Wäschetrommel 6 sowie einen diese antreibenden Elektromotor 7. Dessen
nachfolgend als Drehachse bezeichnete Lager- oder Motorachse 8 verläuft
zumindest annähernd parallel zur Trommel- oder Lagerachse und damit zur
Drehachse 9 der Wäschetrommel 6, wobei die Drehachsen 8, 9 in Bezug auf das
dargestellte kartesische Koordinatensystem in x-Richtung verlaufen.
Eine nachfolgend als Beschleunigungssensor 10 bezeichnete Vorrichtung zur Erfassung
von Schwingbewegungen, in die zweckmäßigerweise auch die Funktionalität
eines Drehzahlsensors integriert oder impliziert ist, ist im Ausführungsbeispiel
an der Dreh- oder Lagerachse 8 des Elektromotors 7 vorgesehen. Alternativ
kann der Beschleunigungssensor 10 auch analog im Bereich der Drehachse 9
der Wäschetrommel 6 angeordnet sein. Dabei kann der beispielsweise
elektronische Beschleunigungssensor 10 unabhängig von der Neigung der
Wäschetrommel 6, die z. B. um bis zu 15° gegenüber der Waagerechten geneigt
sein kann, in einem definierten, beliebigen Winkel zur Aufstellfläche der
Waschmaschine montiert sein.
Ein vom Beschleunigungssensor 10 geliefertes, zweckmäßigerweise auch die
Motor- oder Trommeldrehzahl η repräsentierendes Drehgeber- oder Sensorsignal
SI kann einer Auswerte- oder Regeleinrichtung 11 zugeführt werden. Dieser
wiederum können weitere Mess- und/oder Steuergrößen, insbesondere ein Drehzahl-Sollwert
SS, zugeführt werden. Die Einrichtung 11 kann ihrerseits eine
Steuergröße oder ein Steuersignal SD an den Elektromotor 7 zur Drehzahleinstellung
oder -steuerung abgeben. Bei nicht rotierender Wäschetrommel 6
kann mittels des Sensorsignals SI bzw. dessen Änderung auch der Grad der
Trommelbeladung detektiert werden, da sich dieses Sensor- oder Ruhesignal des
Beschleunigungssensors 10 mit der Befüllung der Wäschetrommel 6 ändert.
Gemäß den Fig. 2 bis 4 umfasst der Beschleunigungssensor 10 einen
nachfolgend auch als Aktuator bezeichneten Messwertgeber 12 und ein
Sensorteil 13. Das Sensorteil 13 ist bezogen auf den Messwertgeber 12 ortsfest.
Es kann dabei auf einem starren Teil des Elektromotors 7 montiert sein. Das
Sensorteil 13 kann auch in tangentialer Richtung (y, z) - hier in z-Richtung -
beweglich sein. Dies ist insbesondere bei einem Motorkonzept ohne separaten
Tacho und sensorlosem Motor 7 zweckmäßig, bei dem die aktuelle
Drehzahlinformation aus dem Motorstrom gewonnen und ggf. der Sensor für eine
Auslenkung in einer weiteren Achse benutzt wird.
Das vorliegend als Gabellichtschranke ausgeführte Sensorteil 13 übergreift mit
dessen Gabelschenkeln einen Aktuatorkranz 14 eines ersten Aktuatorteils 15 des
Messwertgebers 12. Dieses erste Aktuatorteil 15 umgibt koaxial ein mit der
Antriebs- oder Lagerachse 8 des Elektromotors 7 und damit mit der Drehachse
drehstarr verbundenes zweites Aktuatorteil 16 und ist gegenüber diesem parallel
zur Drehachse 8, 9 verschiebbar.
Damit sich das bewegliche (erste) Aktuatorteil 15 mit möglichst geringer Reibung
auf dem drehstarren (zweiten) Aktuatorteil 16 entlang der Drehachse 8, 9 in x-Richtung
bewegen kann, sind die beiden zu verbindenden Aktuatorteile 15, 16
mit in Nuten 17 bzw. 18 laufenden Kugeln 19 gelagert. Dabei ist die Länge der in
das bewegliche Aktuatorteil 15 eingebrachten Nut 17 zweckmäßigerweise größer
als die Länge der in das drehstarre Aktuatorteil 16 eingebrachten Nut 18.
Insbesondere ist die Länge der in das bewegliche Aktuatorteil 15 eingebrachten
Nut 17 größer oder gleich der Summe zweier stirnseitiger Beabstandungsspalte
20, 21 zwischen den beiden Aktuatorteilen 15 und 16. Vorzugsweise sind
mindestens zwei mit Kugeln 19 gefüllte Nuten 17, 18 insbesondere symmetrisch
um den Mittelpunkt der Drehachse 8, 9 angeordnet. Die Kugeln 19 vergrößern
indirekt auch die träge Masse des beweglichen Aktuatorteils 15, zumal diese
dessen Bewegungsrichtung (x-Richtung) bei einer Beschleunigung annehmen
und das bewegliche Aktuatorteil 15 quasi anschieben, wenn die Nut 17 des
beweglichen Aktuatorteils 15 kleiner ist als die korrespondierende Nut 18 des
starren Aktuatorteils 16.
Der sich in Axialrichtung (x-Richtung) erstreckende Aktuatorkranz 14 ist an das
bewegliche Aktuatorteil 15 stirnseitig angeformt. Dieser Aktuatorkranz 14 kann
gemäß Fig. 3a mit sägezahnartig geformten Zähnen als Zahnprofil 22 ausgebildet
sein, das sich vom Kranzboden zum Zahnfreiende hin verjüngen kann. Alternativ
kann der Aktuatorkranz 14 gemäß Fig. 3b auch mit Lochausschnitten als
Lochprofil 23 ausgeführt sein. Wesentlich bei der Ausgestaltung des
Aktuatorkranzes 14 ist, dass jeweils eine Profilseite 22a, 23a als Veränderliche
ausgeformt ist, während die jeweils andere Profilseite 22b bzw. 23b parallel zur
Drehachse 8, 9 verläuft, so dass insgesamt beispielsweise ein Sägezahnprofil
geschaffen ist. Durch diese Ausformung des Aktuatorkranzes 14 wird unabhängig
von der Lage des beweglichen Aktuatorteils 15 ein Signalübergang des
Beschleunigungssensors 10 in seiner zeitlichen Abfolge fixiert.
Über den Aktuatorkranz 14 ragt die Gabellichtschranke als Sensorteil 13, deren
Öffnungsweite breiter ist als die Dicke des Aktuatorkranzes 14 und dessen Öffnungstiefe
größer ist als die Summe der beiden Beabstandungen oder Beabstandungsspalte
20 und 21. Die Gabellichtschranke 13 ist dabei derart
angeordnet, dass deren aktive Komponenten in der Mittenlage des beweglichen
Aktuatorteils 15 den Aktuatorkranz 14 ebenfalls mittig ausleuchten. Die
veranschaulichten Teile des Beschleunigungssensors 10 können in nicht näher
dargestellter Art und Weise von einem Gehäuse zumindest teilweise
umschlossen sein, um den Aktuator oder Messwertgeber 12 und das Sensorteil
13 vor Verschmutzung zu schützen.
Beim Waschmaschinenbetrieb dreht sich bei laufendem Elektromotor 7 sowohl
das dreh- oder rotationsstarre Aktuatorteil 16 als auch über die als Mitnehmer
fungierenden Kugeln 19 das rotationsbewegliche Aktuatorteil 15. Der
Strahlengang der Gabellichtschranke 13 wird hierbei periodisch durch das
Zahnprofil 22 (Fig. 3a) bzw. die zwischen den Lochausschnitten 24 liegenden
Kranzstege 25 (Fig. 3b) des Lochprofils 23 unterbrochen. Die Drehzahl ηist des
Motors 7 ergibt sich aus den an der Gabellichtschranke 13 pro Zeiteinheit
erfassten Hell- und Dunkelwechseln dividiert durch die Anzahl der diese Hell- und
Dunkelwechsel verursachenden Kranzzähne 26 bzw. Lochausschnitte 24 am
Kranzumfang des Aktuatorkranzes 14.
Erfährt nun der Motor 7, der seinerseits fest mit dem Laugenbehälter 5 verbunden
ist, eine Beschleunigung in axialer Richtung (x-Richtung) aufgrund einer
ungleichmäßigen Beladung der Wäschetrommel 6, so wird das bewegliche Aktuatorteil
15 des Beschleunigungssensors 10 dieser Bewegung zwischen den in
Fig. 2 gezeigten Anschlägen 27a und 27b folgen, bis die maximale
Geschwindigkeit in Axial- oder x-Richtung erreicht ist. Diese axiale Bewegung
des Motors 7 bzw. des Gesamtsystems 2 wird zumindest annähernd sinusförmig,
wenn die Auslenkung des Innenaggregates 2 und damit des Gesamtsystems
kleiner ist als dessen freie Beabstandung zu Gehäuseteilen des
Maschinengehäuses 1. Die Periodendauer dieser harmonischen Schwingung
entspricht dabei der Trommeldrehzahl ηist.
In den Punkten, an denen der Motor 7 oder das Gesamtsystem 2 dessen größte
axiale Geschwindigkeit erreicht, und ab dem dieses zu den Umkehrpunkten hin
wieder verzögert, wird das bewegliche Aktuatorteil 15 die augenblickliche oder
aktuelle Bewegungsrichtung beibehalten und die Beabstandungsspalte 21, 22 in
Fortsetzung der maximalen Geschwindigkeit durchschreiten. Dadurch gerät der
Strahlengang der Gabellichtschranke 13 beim Zahnprofil 22 gemäß Fig. 3a in die
dargestellten Bereiche a und b. Analog gerät der Strahlengang der Gabellichtschranke
13 beim Lochprofil 23 gemäß Fig. 3b in die dargestellten Bereiche a'
und b'. Diese Bereichsverschiebungen verursachen bei konstanter Drehzahl ηist
des Motors 7 bzw. der Drehachse 8, 9 und damit bei konstanter Anzahl der Hell-Dunkel-Wechsel
eine Änderung der Zeitanteile, in denen der Strahlengang der
Gabellichtschranke 13 durch die Profile 22 bzw. 23 unterbrochen oder nicht
unterbrochen und damit dunkel bzw. hell wird.
Bei einem an der Gabellichtschranke 13 gemessenen elektrischen Ausgangs-oder
Sensorsignal SI ändert sich bei konstanter Frequenz das Pausen-/Tastverhältnis.
Durch die Ausbildung des Aktuatorkranzes 14 als Sägenzahnprofil 22, 23
wird in Abhängigkeit der Drehrichtung um die Drehachse 8, 9 jeweils eine der
beiden Profilflanken 22b, 23b konstant bleiben, während die andere Profilflanke
22a, 23a sich im Verhältnis der Verschiebung des beweglichen Aktuatorteils 15
ändert. Somit ist elektrisch messbar, ob und gegebenenfalls an welchem
Anschlag 27a, 27b sich das bewegliche Aktuatorteil 15 aktuell befindet und in
welche zur Drehachse 8, 9 parallele Richtung sich die Wäschetrommel 6
zusammen mit dem Laugenbehälter 5 aktuell bewegt.
Eine stete Zeitnahme oder -erfassung liefert somit denjenigen Zeitpunkt, zu dem
sich das bewegliche Aktuatorteil 15 letztmalig an einem der beiden Anschläge
27a oder 27b befunden hat. Das bewegliche Aktuatorteil 15 wird ein stetig änderndes
Pausen-/Tastverhältnis an der Gabellichtschranke 13 liefern, solange es
nicht am gegenüberliegenden Anschlag 27b bzw. 27a angelangt ist. Mit Erreichen
des gegenüberliegenden Anschlags 27b oder 27a wird das erfasste
Pausen-/Tastverhältnis erneut konstant. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine zweite
Zeitnahme oder -erfassung. Die Differenz der beiden dabei gemessenen oder
erfassten Zeiten bzw. Zeitintervalle ergibt zusammen mit der Entfernung oder
dem Weg zwischen den beiden Anschlägen 27a und 27b die maximale
Geschwindigkeit des beweglichen Aktuatorteils 15. Diese Geschwindigkeit ist mit
der Maximalgeschwindigkeit des Motors 7 bzw. des Gesamtsystems oder
Innenaggregats 2 in Axial- oder x-Richtung identisch. Mittels der
Trommeldrehzahl ηist kann daraus die Auslenkung des Gesamtsystems oder
Innenaggregats 2 bestimmt oder berechnet werden.
Bedeutsam hierbei sind die Auslenkungen oder Schwingbewegungen des über
die Federn 3 aufgehängten und mit den Reibungsdämpfern 4 gedämpften
Innenaggregats 2 mit dem Laugenbehälter 5 und der Wäschetrommel 6 sowie
dem Motor 7 in axialer Richtung (x-Richtung). Dies gilt insbesondere nahe dem
oder im Resonanzbereich, in dem starke Auslenkungen oder
Schwingbewegungen zu einer mechanischen Zerstörung führen können. Bei
vergleichsweise hohen oder höheren Drehzahlen ηist verursacht ein unwuchtiges
Gesamtsystem solche Vibrationen, die zwar nicht mehr zum Anschlagen des
Innenaggregates 2 am Maschinengehäuse 1 führen, jedoch ebenso unerwünscht
sind. Für eine Drehzahl ηist im Bereich oberhalb der Resonanz ist bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung daher vorgesehen, das rotationsbewegliche
Aktuatorteil 15 gegenüber dem rotationsstarren Aktuatorteil 16 zu fixieren. Dies
kann insbesondere nach Art einer Fliehkraftbremse erfolgen, die die Reibung
zwischen den beiden Teilen 15, 16 drehzahlabhängig bis zur vollständigen
Fixierung erhöht. Dabei kann in Ausgestaltung des Aktuators oder
Messwertgebers 12 in nicht näher dargestellter Art und Weise das bewegliche
Aktuatorteil 15 eine Nut in radialer Richtung aufweisen, in der die
Fliehkraftbremse einrastet und damit das bewegliche Aktuatorteil 15 in einer
definierten Mittelstellung hält.
In einer nicht näher dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
das bewegliche Aktuatorteil 15 nicht fest mit dem rotationsstarren Aktuatorteil 16
verbunden. Vielmehr kann sich das bewegliche Aktuatorteil 15 zusammen mit der
Gabelschranke und damit mit dem ortsfesten Sensorteil 13 verschiebbar auf
einem starren Motorteil befinden. Hierdurch können sich, insbesondere für einen
Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Vorteile bei der Montage ergeben.
In zweckmäßiger Weiterbildung kann gemäß den Figuren 5 und 6 am Aktuator
oder Messwertgeber 12 zusätzlich zum sich in Axialrichtung (x-Richtung)
erstreckenden Aktuatorkranz 14 zur Erfassung der Nickbewegung am
beweglichen Aktuatorteil 15 ein sich in radialer Richtung (y- und/oder z-Richtung)
erstreckender weiterer Aktuatorkranz oder -kragen 28 vorgesehen sein. Dieser
dient zur Erfassung der so genannten Gierbewegung, d.h. einer Drehbewegung
des Gesamtsystems oder Innenaggregats 2 um eine gedachte Senkrechte durch
dessen Mittelpunkt und damit einer Bewegung in der in Fig. 6 dargestellten z-Richtung.
Dem zweckmäßigerweise ebenfalls zahn- oder lochartig ausgebildeten Aktuatorkragen
28 ist eine weitere Gabellichtschranke 29 als Sensorteil zugeordnet. In
dieser Ausführungsform befindet sich die zweite Gabellichtschranke 29 auf einem
beweglichen Teil, welches in radialer Richtung verschiebbar ist. Auch bei dieser
Ausführungsform ändert sich analog das Pausen-/Tastverhältnis eines an dieser
Gabellichtschranke 29 gemessenen elektrischen Signals SI in Abhängigkeit der
Gierbewegung. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass bei einer kombinierten Messung
der Nick- und Gierbewegung die Öffnungsweite der zweiten Gabellichtschranke
29 auch die Bewegung des sich in Axialrichtung verschiebenden Aktuatorkragens
14 aufnehmen muss.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8 ist das Sensorteil bzw. die
Gabellichtschranke 13 nicht ortsfest, sondern in radialer Richtung y beweglich
gelagert. Dazu ist das Sensorteil 13 an einer Haltevorrichtung 30 befestigt, die
ihrerseits beispielsweise am Motorgehäuse gehalten ist. Die Haltevorrichtung 30
setzt sich dazu zusammen aus der Lichtschranke bzw. dem Sensorteil 13, einem
Haltearm oder einer Halterung 31 und einem Gegengewicht 32, wobei die
Haltevorrichtung in einem Lagerpunkt 33 gelagert ist. Die Lagerung resultiert aus
zwei unterschiedlichen Fallvarianten.
So ist bei einer ersten Variante die Lichtschranke 13 in x-Richtung starr. Bewegt
sich das Aktuatorteil 15 in x-Richtung, so ändert sich das Pausen-Tastverhältnis
und damit die Hell- bzw. Dunkelzeit an der Lichtschranke 13. Bei einer Bewegung
der Halterung oder Haltevorrichtung 30 in y-Richtung, d.h. in Richtung senkrecht
zur Zeichenebene der Fig. 7, ändert sich die Frequenz der Hell- und
Dunkelwechsel derart, dass bei einer Drehung des beweglichen Aktuatorteils 15
im Uhrzeigersinn und einer Bewegung der Haltevorrichtung 30 aus der
Zeichenebene heraus - also bei gleichsinniger Drehrichtung entsprechend dem
beweglichen Aktuatorteil 15 - die gemessene Frequenz niedriger und bei
gegensinniger Drehrichtung die gemessene Frequenz höher ist. Die
Haltevorrichtung 30 pendelt somit um eine (gedachte) Erweiterung der Mitte der
Motorachse.
Bei einer zweiten Variante ist das Aktuatorteil 15 fest mit dem drehstarren
Aktuatorteil 16 verbunden. In diesem Fall müssen die Halterung 30 und die
Lichtschranke 13 zusammen mit dem Gegengewicht 32 beide Bewegungen in x-und
in y-Richtung erbringen. Dabei bleibt das Funktionsprinzip bestehen,
während sich die Halterung 30 nunmehr lediglich mit zwei Freiheitsgraden
bewegen muss. Die Lagerung oder der Lagerpunkt 33 sollten deshalb quasi als
Kugellager ausgeführt sein.
Erfährt nun der Laugenbehälter oder -bottich 5 einer Waschmaschine eine
Beschleunigung in radialer Richtung y und/oder z, so wird die beweglich
gelagerte Lichtschranke 13 mit der oder gegen die jeweilige Drehrichtung des
Laugenbehälters 5 verdreht. Die Drehbewegung des Motors 7 erzeugt an der
Lichtschranke 13 auf Grund der Unterbrechung des Strahlengangs ein
drehzahlproportionales Rechtecksignal. Die Frequenz, d. h. das aus den Hell-Dunkel-Wechseln
resultierende Puls-Pausen-Verhältnis des Rechtecksignals
erniedrigt oder erhöht sich, wenn die bewegliche Lichtschranke 13 eine
Auslenkung mit der bzw. gegen die aktuelle Drehrichtung erfährt.
Gemäß der Darstellung nach Figur 8 wird das Pendel- oder Gegengewicht 32
durch die Lichtschranke 13 selbst gebildet. Auch bei dieser Ausführungsform
begrenzen zwei Anschläge 34 die Auslenkung der radialen Bewegung. Die
dargestellten Anschläge 34 können dabei von einer pendelnden Lichtschranke 13
und/oder einer pendelnden Haltevorrichtung 30 nicht überwunden werden. Aus
der Dauer der Frequenzänderung kann wiederum die Beschleunigung und damit
die Auslenkung des Laugenbehälters 5 - hier in radialer Richtung y - ermittelt
werden.