EP2010705B1 - Machine for washing and/or drying laundry - Google Patents
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- EP2010705B1 EP2010705B1 EP06725742A EP06725742A EP2010705B1 EP 2010705 B1 EP2010705 B1 EP 2010705B1 EP 06725742 A EP06725742 A EP 06725742A EP 06725742 A EP06725742 A EP 06725742A EP 2010705 B1 EP2010705 B1 EP 2010705B1
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Definitions
- From the DE 100 22 609 C2 is a method for limiting the imbalance of a washing unit of a washing machine and an apparatus for performing the method to be taken as known.
- several sensors are distributed to determine a occurring during the washing process by a moving laundry drum imbalance on the circumference of a tub of the washing machine. These sensors detect the unbalance-induced deflections of the tub as well as the phase shifts between the unbalance deflections. Depending on the detected Deflection values are introduced measures to limit the imbalance.
- acceleration sensors, optical and / or electromechanical displacement sensors can be used as sensors.
- a washing machine and a sensor arrangement for determining a laundry imbalance is also off EP 856 604 A2 known, wherein for detecting the position of the imbalance, a magnetic sensor unit, namely a Hall sensor, is used.
- a magnetic sensor unit namely a Hall sensor
- Another measuring device of a washing machine is in WO 2005/059492 A1 disclosed. This measuring device comprises a magnetic field sensor unit for determining rotational parameters.
- the machine according to the invention is in particular a washing machine according to the front loader principle, meaning a washing machine with a laundry drum rotatably mounted about a horizontal axis or a slightly inclined axis relative to a horizontal axis, which can be filled with laundry from the front.
- tumble dryer or any other machinery for the treatment of garments where there is the possibility of imbalance caused by imbalance, especially during spin phases. Therefore, the invention relates not only to working on the front loader washing machines, but means all trained with a drum shaft for driving a laundry drum machines for washing and / or drying laundry, so for example washing machines according to the Toplader affinity, which is a top to be filled laundry drum have, working machines or dry cleaning machines.
- the load-relevant parameters or unbalance parameters on the drum shaft or the laundry drum are first determined via the magnetic field sensor unit and corresponding control and / or control parameters for the current washing process are derived as a function of these parameters.
- Advantageous embodiments of the device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention.
- the determined force, torque and / or angular speed values can be evaluated in a preferred manner by the control device of the machine. This evaluation allows the immediate derivation of control and regulation parameters and thus targeted intervention in the washing process to limit and / or preventive avoidance of imbalance.
- the driving torque which is introduced via the pulley 16 in the drum shaft, while the following torques are opposite: moments of inertia in accelerating or delaying the rotational movement of the laundry drum 12, frictional moments due to friction in the bearings 20 and between the laundry drum 12 and the surrounding air or Washing liquid, and with the drum rotation changing torques due to the acceleration of the laundry drum 12 located on the outer circumference of the laundry.
- the position and size of the imbalance in the washing drum 12 can be determined exactly by the evaluation of the determined load-relevant parameters.
- By deriving appropriate control and / or regulation parameters a targeted intervention in the washing process to reduce or even completely eliminate the imbalance effect is possible.
- control device which is connected to the drive of the machine, it is possible, for example, to change the rotational speed or the angular speed of the laundry drum as a function of the control and / or regulation parameters and thus to reduce or completely eliminate an imbalance due to an uneven distribution of the laundry ,
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche, insbesondere nach dem Frontladerprinzip, sowie ein Verfahren zur Ermittlung und Verarbeitung von belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. von Unwuchtparametern einer Wäschetrommel bzw. einer Trommelwelle der Maschine der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 10 angegebenen Art.The invention relates to a machine for washing and / or drying of laundry, in particular according to the front loader principle, and a method for determining and processing load-related characteristics or unbalance parameters of a laundry drum or a drum shaft of the machine in the preambles of
Ein Problem beim Betrieb von Waschmaschinen sind die insbesondere während der Schleuderphase auftretenden Vibrationen. Ursache dafür ist die durch ungleichmäßige Masseverteilung des Waschguts in der Wäschetrommel entstehende Unwucht. Diese Unwucht kann bereits von Beginn des Waschprozesses an vorhanden sein, sie kann sich aber auch erst während eines Schleudervorgangs durch unterschiedliche Entwässerungseigenschaften des Waschguts ausbilden und im weiteren Verlauf zeitlich ändern. Durch eine entsprechende Aufhängung der Wascheinheit mit der Waschtrommel wird den auftretenden unwuchtbedingten Kräften Rechnung getragen. Beim Auftreten einer großen Unwucht bei hohen Drehzahlen kann es dennoch zu einer Überforderung der Aufhängung der Wascheinheit kommen, was zu einem so genannten Laufen oder Schlagen der Maschine führen kann. Aber auch beim Betrieb der Maschine innerhalb tolerabler Schwingungsauslenkungen führen die unwuchtbedingten Kräfte nicht nur zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung, sondern auch zu einem erhöhten Verschleiß der Waschmaschine, insbesondere der beweglichen Teile und Lager. Ziel einer optimierten Waschprozesssteuerung muss daher eine möglichst umfassende Ermittlung von belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. von Unwuchtparametern und deren Auswertung zur effektiven Begrenzung und/oder vollständigen Vermeidung der durch die Masseverteilung des Waschguts hervorgerufenen Unwucht sein.A problem in the operation of washing machines are the vibrations occurring in particular during the spin phase. This is caused by the unbalanced mass distribution of the laundry in the laundry drum resulting imbalance. This unbalance can already be present from the beginning of the washing process on, but it can also be formed only during a spin operation by different drainage properties of the laundry and change in the course of time. By appropriate suspension of the washing unit with the washing drum occurring unbalance forces are taken into account. When a large imbalance occurs at high speeds, it may still be excessive demand of the suspension of the washing unit, which can lead to a so-called running or hitting the machine. But even when operating the machine within tolerable vibration deflections cause the unbalanced forces not only to unwanted noise, but also to increased wear of the washing machine, especially the moving parts and bearings. The aim of an optimized washing process control must therefore be the most comprehensive possible determination of load-relevant parameters or unbalance parameters and their evaluation to effectively limit and / or completely avoid the imbalance caused by the mass distribution of the laundry.
Aus der
Als nachteilig bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist der Umstand anzusehen, dass durch die am Laugenbehälter angeordneten Sensoren nur die durch die Ungleichgewichtsladungen des Waschguts erzeugte dynamische, bereits wirkende Unwucht detektierbar ist und zudem nicht alle für eine effektive Begrenzung dieser Unwucht relevanten Parameter, wie beispielsweise das Gesamtgewicht des sich in der Waschtrommel befindenden Waschguts, erfassbar sind. Weiterhin ist als nachteilig anzusehen, dass einerseits durch die Notwendigkeit mehrerer Sensoren für die Durchführung des Verfahrens erhöhte Herstellungskosten anfallen, andererseits deren Anbringung am Außenumfang des Laugenbehälters zu konstruktiven Einschränkungen der ebenfalls in diesem Bereich angeordneten Bauteile führt.A disadvantage of this method and this device is the fact that only the unbalance generated by the unbalanced loadings of the laundry dynamic, already acting imbalance is detected by the arranged on the tub sensors and also not all relevant for an effective limitation of this imbalance parameters, such as the total weight of the washing laundry located in the washing drum, are detectable. Furthermore, it is to be regarded as a disadvantage that on the one hand by the need for multiple sensors for carrying out the method increased production costs incurred, on the other hand their attachment to the outer circumference of the tub to constructive limitations of the also arranged in this area components leads.
Eine Waschmaschine und eine Sensoranordnung zum Ermitteln einer Wäscheunwucht ist auch aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Maschine und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels denen eine größere Anzahl relevanter Parameter für eine effizientere Begrenzung von Unwuchtwirkungen zugänglich ist und durch die eine kompaktere, flexiblere und Kosten sparendere Bauweise der Maschine ermöglicht wird.Object of the present invention is therefore to provide a machine and a method of the type mentioned, by means of which a larger number of relevant parameters for a more efficient limitation of imbalance effects is accessible and by a more compact, flexible and cost-saving design of the machine is possible ,
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche und ein Verfahren zur Ermittlung und Verarbeitung von belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. von Unwuchtparametern einer Wäschetrommel bzw. einer Trommelwelle der Maschine mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 10 gelöst.The object is achieved by a machine for washing and / or drying laundry and a method for determining and processing load-related characteristics or unbalance parameters of a laundry drum or a drum shaft of the machine with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen beschrieben.Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are described in the remaining claims.
Bei der Maschine nach der Erfindung handelt es sich insbesondere um eine Waschmaschine nach dem Frontladerprinzip, gemeint ist damit eine Waschmaschine mit einer um eine horizontale oder eine gegenüber einer horizontalen Achse leicht geneigte Achse drehbar gelagerte Wäschetrommel, die von vorn mit Wäsche befüllbar ist. Denkbar wären allerdings auch Wäschetrockner oder alle sonstigen Maschinen zur Behandlung von Kleidungsstücken, bei denen die Möglichkeit einer durch Ungleichgewichtsladung hervorgerufenen Unwuchtwirkung insbesondere während Schleuderphasen besteht. Daher bezieht sich die Erfindung nicht nur auf nach dem Frontladerprinzip arbeitende Waschmaschinen, sondern meint sämtliche mit einer Trommelwelle zum Antrieb einer Wäschetrommel ausgebildete Maschinen zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche, also beispielsweise auch Waschmaschinen nach dem Topladerprinzip, welche eine von oben zu befüllenden Wäschetrommel aufweisen, arbeitende Maschinen oder auch Trockenreinigungsmaschinen.The machine according to the invention is in particular a washing machine according to the front loader principle, meaning a washing machine with a laundry drum rotatably mounted about a horizontal axis or a slightly inclined axis relative to a horizontal axis, which can be filled with laundry from the front. However, it would also be conceivable tumble dryer or any other machinery for the treatment of garments, where there is the possibility of imbalance caused by imbalance, especially during spin phases. Therefore, the invention relates not only to working on the front loader washing machines, but means all trained with a drum shaft for driving a laundry drum machines for washing and / or drying laundry, so for example washing machines according to the Topladerprinzip, which is a top to be filled laundry drum have, working machines or dry cleaning machines.
Erfindungsgemäß umfasst die Maschine zur Ermittlung und Verarbeitung von belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. einer Unwucht mindestens eine Magnetfeldsensoreinheit, mit der das Magnetfeld eines mit der Trommelwelle bzw. der Wäschetrommel bewegten magnetisierten Bereichs zu detektieren ist. Diese Magnetfeldsensoreinheit weist zum Beispiel mehrere Magnetfeldsensoren auf, so dass neben der Ermittlung von mit Kräften und Momenten korrelierenden Parametern beispielsweise auch die Achslage der Trommelwelle berührungslos ermittelt werden kann. Als Sensortyp eignet sich dabei unter anderen ein nach dem Hall-Prinzip arbeitender Sensor. Mit anderen Worten können die relevanten Belastungskenngrößen direkt im Schwingsystem und nicht nur deren Auswirkung beispielsweise in Form von Drehzahlschwankungen der Waschtrommel ermittelt werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Waschtrommel in Rotation zu versetzen, um über die erst während ihrer Rotation auftretenden Auslenkungen unwuchtbezogene Parameter ermitteln zu können. Da die Ermittlung der auftretenden Kräfte und Momente erfindungsgemäß berührungslos an der Trommelwelle erfolgt, können die zur Behandlung einer vorhandenen Unwucht relevanten Parameter direkt und verschleißfrei am Bauteil mit der unmittelbarsten Belastung gemessen werden. Darüber hinaus ist auch die magnetostriktive Eigenschaft der bevorzugt verwendeten magnetisierbaren Materialien eine immanente, verschleißfreie Eigenschaft.According to the invention, the machine for determining and processing load-relevant parameters or an imbalance comprises at least one magnetic field sensor unit with which the magnetic field of a magnetized area moved with the drum shaft or the laundry drum is to be detected. This magnetic field sensor unit has, for example, a plurality of magnetic field sensors, so that, in addition to the determination of parameters correlating with forces and moments, it is also possible, for example, to determine without contact the axial position of the drum shaft. Among other things, a sensor operating according to the Hall principle is suitable as sensor type. In other words, the relevant load characteristics can be determined directly in the vibration system and not only their effect, for example in the form of speed fluctuations of the washing drum. Moreover, it is not necessary to set the washing drum in rotation in order to be able to determine unbalance-related parameters via the deflections that occur only during its rotation. Since the determination of the occurring forces and moments according to the invention takes place contactlessly on the drum shaft, the parameters relevant for the treatment of an existing unbalance can be measured directly and without wear on the component with the most direct load. In addition, the magnetostrictive property of the magnetizable materials preferably used is an inherent, wear-free property.
Zur Konstruktion der erfindungsgemäßen Maschine muss lediglich eine Sensoreinheit mit geringem Platzbedarf vorzugsweise im gut zugänglichen Bereich der Trommelwelle angeordnet werden, so dass eine kompaktere und kostengünstigere Bauweise der Maschine realisierbar wird.For the construction of the machine according to the invention, only a sensor unit with a small footprint preferably has to be arranged in the easily accessible area of the drum shaft, so that a more compact and less expensive construction of the machine can be realized.
Eine besonders einfache Ausführung des mit der Trommelwelle mitbewegten magnetisierten Bereichs kann geschaffen werden, indem die ohnehin vorhandene Trommelwelle selbst zumindest bereichsweise aus einem Material mit magnetischen Eigenschaften gefertigt ist. Dabei können sämtliche zur Behandlung einer Unwucht der Wäschetrommel relevanten Parameter direkt an der Trommelwelle erfasst werden, da sowohl die im Bereich der Waschtrommel durch das Waschgut erzeugten Kräfte und Momente einerseits wie auch die durch die Antriebseinheit erzeugten Kräfte und Momente andererseits unmittelbar auf die Trommelwelle wirken.A particularly simple embodiment of the magnetized region moved along with the drum shaft can be created in that the already present drum shaft itself is made at least in regions from a material having magnetic properties. In this case, all parameters relevant to the treatment of an imbalance of the laundry drum can be detected directly on the drum shaft, since both the forces and moments generated by the laundry in the area of the washing drum on the one hand and the forces and moments generated by the drive unit on the other hand act directly on the drum shaft.
Alternativ hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, Trommelwellen, die selbst über keine oder nur ungenügende magnetische Eigenschaften verfügen, beispielsweise kraft-und/oder formschlüssig mit einem mitbewegten Bauteil zum Beispiel in Form einer außenumfänglich angeordneten Hülse zu verbinden. Hierdurch kann der mit der Trommelwelle mitbewegte magnetisierte Bereich auf äußerst einfache Weise durch das mitbewegte Bauteil geschaffen werden. Zudem wäre es hierdurch denkbar, für bereits entwickelte Maschinen eine Lösung bereit zu stellen, durch die sich die erfindungsgemäßen Vorteile nachträglich verwirklichen lassen. Außerdem erlaubt der Einsatz eines zusätzlichen magnetisierbaren Bauteils, die Trommelwelle aus einem Material zu fertigen, welches unabhängig von seinen magnetischen Eigenschaften gewählt werden kann. Zudem lässt sich der zur Verwirklichung der Erfindung erforderliche magnetische Bereich Kosten senkend auf ein unbedingt notwendiges Minimum begrenzen.Alternatively, it has proven to be particularly advantageous to drum shafts, which themselves have no or insufficient magnetic properties, for example, positively and / or positively connected to a co-moving component, for example in the form of an externally arranged sleeve. As a result, the magnetized area moved along with the drum shaft can be created in an extremely simple manner by the co-moving component. In addition, it would be conceivable to provide for already developed machines a solution by which the advantages of the invention can be realized later. In addition, the use of an additional magnetizable component allows the drum shaft to be made of a material which can be chosen independently of its magnetic properties. In addition, the required magnetic field for realizing the invention can be lowered to a strictly necessary minimum cost.
Zur Verwirklichung des magnetischen Bereichs werden ferromagnetische Materialien mit einer möglichst hohen Magnetostriktionskonstante - wie beispielsweise Stahl Nr. 1.4057 mit dem Kurznamen X17CrNi16-2 - verwendet, so dass erfindungsgemäß die in und an der Trommelwelle bzw. dem mit ihr verbundenen Bauteil auftretenden Kräfte und Momente durch den Effekt der inversen Magnetostriktion in entsprechend große, leicht detektierbare Änderungen des durch das Material gebildeten Magnetfelds transformiert werden können. Dadurch ist die Verwendung kostengünstigerer Magnetfeldsensoreinheiten mit geringerer Empfindlichkeit möglich.For the realization of the magnetic range ferromagnetic materials with the highest possible magnetostriction constant - such as steel no. 1.4057 with the short name X17CrNi16-2 - used, so that according to the invention the forces and moments occurring in and on the drum shaft or its associated component transformed the effect of the inverse magnetostriction into correspondingly large, easily detectable changes in the magnetic field formed by the material can be. This allows the use of less expensive magnetic field sensor units with lower sensitivity.
Eine baulich besonders sinnvolle und kompakte Anordnung ergibt sich, wenn die Magnetfeldsensoreinheit innerhalb der Lageranordnung dergestalt ausgeführt ist, dass sie im zentralen Bereich zwischen zwei, die drehbewegliche Lagerung der Trommelwelle bildenden Lagern angeordnet ist. Dies ist auch im Hinblick auf die zwischen den Lagern maximale Durchbiegung der Trommelwelle sinnvoll, welche beispielsweise bei stehender Waschtrommel durch die Schwerkraftwirkung der Wäsche einerseits und die Zugwirkung der Antriebseinheit andererseits, sowie bei sich drehender Waschtrommel durch die Zentrifugalkraft der durch die Wäsche bedingten umlaufenden Unwucht entsteht.A structurally particularly useful and compact arrangement results when the magnetic field sensor unit is embodied within the bearing arrangement in such a way that it is arranged in the central region between two bearings forming the rotatable support of the drum shaft. This is also sensible in view of the maximum deflection of the drum shaft between the bearings, which arises, for example when the washing drum is stationary due to the gravity effect of the laundry on the one hand and the pulling action of the drive unit on the other hand, as well as rotating centrifugal force due to the centrifugal force of the circulating imbalance caused by the laundry ,
Wird die Magnetfeldsensoreinheit mit einer Steuerungseinrichtung der Waschmaschine verbunden, ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die durch die Sensoreinheit ermittelten Parameter auszuwerten und gezielt in den Ablauf des Waschprogramms einzugreifen, so dass eine situationsabhängige Minimierung der auftretenden Unwuchtwirkung erreicht oder bereits präventiv vollständig verhindert werden kann.If the magnetic field sensor unit is connected to a control device of the washing machine, advantageously results in the possibility of evaluating the parameters determined by the sensor unit and specifically intervene in the flow of the wash program, so that a situation-dependent minimization of the occurring imbalance effect can be achieved or preventively completely prevented ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden durch die Magnetfeldsensoreinheit die an der Trommelwelle auftretenden dynamischen Parameterwerte ermittelt. Zu diesen Parameterwerten gehören zunächst verschiedene Drehmomente wie das durch das Antriebsmoment der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment, das durch ungleichförmige Masseverteilung in der Wäschetrommel entstehende Drehmoment sowie die durch Reibung in der Lageranordnung und Reibung der Waschtrommel mit der sie umgebenden Luft bzw. Waschlauge etc. entstehenden Drehmomente. Weiterhin gehört zu diesen Parameterwerten ein Torsionsmoment, welches sich durch das Zusammenwirken des Antriebsdrehmoments an einem Ende der Trommelwelle mit dem durch die Masseträgheit der beladenen Wäschetrommel entstehenden Drehmoment am anderen Ende innerhalb der Trommelwelle ausbildet. Ein weiterer Parameterwert kann ein durch die unwuchtbedingte Zentrifugalkraft verursachtes Biegemoment der Trommelwelle sein, welches von außen gesehen mit der Trommelwelle umläuft. Besonders vorteilhaft ist schließlich die Anordnung eines weiteren Magnetfeldsensors in der Magnetfeldsensoreinheit, welcher über die Messung eines permanent magnetisierten, mit der Trommelwelle verbundenen Bereichs die momentane Achslage der Trommelwelle bestimmt und dadurch eine exakte Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit und/oder des momentanen Drehwinkels der Waschtrommel ermöglicht.In a further advantageous embodiment, the dynamic parameter values occurring on the drum shaft are determined by the magnetic field sensor unit. These torque values include, first of all, various torques, such as the torque generated by the drive torque of the drive unit, the torque produced by non-uniform mass distribution in the laundry drum, and the torques resulting from friction in the bearing assembly and friction of the wash drum with the surrounding air or wash liquor, etc. Furthermore, one of these parameter values is a torsional moment, which is formed by the interaction of the drive torque at one end of the drum shaft with the torque produced by the inertia of the loaded laundry drum at the other end within the drum shaft. Another parameter value may be a bending moment of the drum shaft caused by the unbalanced centrifugal force, which rotates with the drum shaft when viewed from the outside. Finally, the arrangement of a further magnetic field sensor in the magnetic field sensor unit, which determines the instantaneous axial position of the drum shaft via the measurement of a permanently magnetized region connected to the drum shaft, and thereby an exact determination, is particularly advantageous the angular velocity and / or the instantaneous angle of rotation of the washing drum allows.
Ein weiterer wichtiger Parameterwert zur zielgerichteten Unwuchtbehandlung ist das Gesamtgewicht des in die Waschtrommel eingebrachten Waschguts. Dieses lässt sich erfindungsgemäß durch direkte Bestimmung der an der Trommelwelle statisch anliegenden Biegekraft ermitteln, da diese sich nur aus systemauslegungsabhängigen, als konstant anzunehmenden Werten und der variablen Gewichtskraft des Waschguts zusammensetzt. Dieser Parameter ist zum Gewicht des Waschguts proportional und unabhängig von der Drehwinkelstellung der Wäschetrommel. Er eignet sich daher besonders gut zu Bestimmung des Waschgutgewichts. Hierbei ist zu beachten, dass das Gewicht des Waschguts während des Waschprozesses durch unterschiedliche Feuchtigkeitsgrade zeitlichen Änderungen unterliegt.Another important parameter value for targeted unbalance treatment is the total weight of the laundry introduced into the washing drum. This can be inventively determined by direct determination of the static force on the drum shaft bending force, since this is composed only of system design dependent, to be assumed constant values and the variable weight of the laundry. This parameter is proportional to the weight of the laundry and independent of the rotation angle position of the laundry drum. It is therefore particularly suitable for determining the weight of the laundry. It should be noted that the weight of the laundry during the washing process by different degrees of humidity changes over time.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass zunächst über die Magnetfeldsensoreinheit die belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. Unwuchtparameter an der Trommelwelle bzw. der Wäschetrommel ermittelt und in Abhängigkeit dieser Parameter entsprechende Steuerungs- und/oder Regelungsparameter für den momentanen Waschprozess abgeleitet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.In the method according to the invention, it is provided that the load-relevant parameters or unbalance parameters on the drum shaft or the laundry drum are first determined via the magnetic field sensor unit and corresponding control and / or control parameters for the current washing process are derived as a function of these parameters. Advantageous embodiments of the device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im dynamischen Prozesszustand die an der Trommelwelle auftretenden Biege-, Dreh-und/oder Torsionsmomente sowie der momentane Drehwinkel bzw. die momentane Winkelgeschwindigkeit der Trommelwelle ermittelt. Dadurch wird die genaue Bestimmung der Position der die Unwucht verursachenden Masseverteilung innerhalb der Wäschetrommel möglich. Im statischen Prozesszustand wird vorzugsweise die momentan auf die Trommelwelle wirkende Biegekraft, über die sich das Gewicht des in die Waschtrommel eingebrachten Waschguts bestimmen lässt, ermittelt.In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the bending, torsional and / or torsional moments occurring on the drum shaft and the instantaneous angle of rotation or the instantaneous angular speed of the drum shaft are determined in the dynamic process state. This makes it possible to accurately determine the position of the imbalance-causing mass distribution within the laundry drum. In the static process state, the bending force currently acting on the drum shaft, via which the weight of the laundry to be introduced into the washing drum, is preferably determined.
Die ermittelten Kraft-, Moment- und/oder Winkelgeschwindigkeitswerte können in bevorzugter Weise durch die Steuerungseinrichtung der Maschine ausgewertet werden. Diese Auswertung erlaubt die sofortige Ableitung von Steuerungs- und Regelungsparametern und damit gezielte Eingriffe in den Waschprozess zur Begrenzung und/oder präventiven Vermeidung der Unwuchtwirkung.The determined force, torque and / or angular speed values can be evaluated in a preferred manner by the control device of the machine. This evaluation allows the immediate derivation of control and regulation parameters and thus targeted intervention in the washing process to limit and / or preventive avoidance of imbalance.
Für das Verfahren ist weiterhin als vorteilhaft vorgesehen, dass durch die abgeleiteten Steuerungs- und Regelungsparameter gezielt die momentane Drehzahl und/oder die Winkelgeschwindigkeit der Wäschetrommel variiert wird, wodurch einerseits eine Begrenzung der unwuchtbedingten, auf die Wascheinheit wirkenden Kräfte erreicht wird, und andererseits auch die Möglichkeit besteht, mit gezieltem Verteilen der in der Waschtrommel ungleichmäßig verteilten Wäsche die Unwucht weitgehend oder vollständig zu beseitigen.For the method is further provided as advantageous that targeted by the derived control and regulation parameters, the instantaneous speed and / or the angular velocity of the laundry drum is varied, whereby on the one hand, a limitation of unbalanced, acting on the washing unit forces is achieved, and on the other hand Possibility exists to eliminate the imbalance largely or completely with targeted distribution of unevenly distributed in the washing drum laundry.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; dies zeigen in:
- Fig. 1
- eine schematische Schnittansicht durch eine als Frontladerwaschmaschine ausgebildete Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche mit einer über eine Trommelwelle angetriebene Wäschetrommel und mit einer im Bereich einer Lageranordnung der Trommelwelle angeordneten Magnetfeldsensoreinheit zur Ermittlung von belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. einer Unwucht der Wäschetrommel bzw. der Trommelwelle,
- Fig. 2
- eine weitere schematische Schnittansicht durch die als Frontladerwaschmaschine ausgebildete Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche gemäß
Fig.1 , wobei die Durchbiegung der Trommelwelle schematisch angedeutet ist, welche durch die gemeinsame, schwerkraftbedingte Gewichtskraft der Wäschetrommel und des Waschguts einerseits und der durch die Riemenspannung des Antriebsriemens erzeugten Riemenspannkraft andererseits erzeugt wird, - Fig.
- 3 eine schematische Vorderansicht auf die Wäschetrommel der Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche gemäß den
Fig. 1 und 2 , wobei die schematische Wirkung der Schwerkraft auf eine am Außenumfang der Wäschetrommel befindliche, durch die Ungleichverteilung des Waschguts hervorgerufene Masse schematisch angedeutet ist; und in - Fig. 4
- eine schematische Vorderansicht auf die Wäschetrommel sowie eine schematische Schnittansicht durch die Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche gemäß den
Fig. 1 bis 3 , wobei die Wirkung einer am Außenumfang der Wäschetrommel wirkenden, durch eine Unwuchtmasse hervorgerufenen Fliehkraft während eines dynamischen Waschprozesses schematisch angedeutet ist.
- Fig. 1
- a schematic sectional view of a machine designed as a front loader washing machine for washing and / or drying laundry with a driven drum shaft and a drum arranged in the region of a bearing arrangement of the drum shaft magnetic field sensor unit for determining load-relevant characteristics or an imbalance of the laundry drum or drum shaft .
- Fig. 2
- a further schematic sectional view of the designed as a front loader washing machine for washing and / or drying of laundry according to
Fig.1 wherein the deflection of the drum shaft is schematically indicated, which is generated by the common gravitational weight force of the laundry drum and the laundry on the one hand and the belt tension force generated by the belt tension of the drive belt on the other hand, - FIG.
- FIG. 3 is a schematic front view of the laundry drum of the laundry washing and / or drying machine according to FIGS
Fig. 1 and 2 , wherein the schematic effect of gravity on a located on the outer circumference of the laundry drum, caused by the unequal distribution of the laundry mass is indicated schematically; and in - Fig. 4
- a schematic front view of the laundry drum and a schematic sectional view through the machine for washing and / or drying of laundry according to the
Fig. 1 to 3 , wherein the effect of acting on the outer circumference of the laundry drum, caused by an imbalance mass centrifugal force during a dynamic washing process is indicated schematically.
Von einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Frontladerwaschmaschine ausgebildeten Maschine zum Waschen und/oder Trocknen von Wäsche ist in
In einem zentralen Bereich zwischen den beiden Lagern 20 ist innerhalb des Lagergehäuses 18 eine Magnetfeldsensoreinheit 22 aufgenommen, welche einen oder eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren umfasst. Neben der hier vorgesehenen bevorzugten Anordnung der Magnetfeldsensoreinheit 22 in der Mitte zwischen den beiden Lagern 20 wäre es natürlich auch denkbar, diese näher an einem der beiden Lager 20 anzuordnen. Durch die Magnetfeldsensoreinheit 22 wird das Magnetfeld eines mit der Trommelwelle 14 bewegten magnetisierten Bereichs 24 detektiert, wobei dieser seinerseits im Bereich der Magnetfeldsensoreinheit 22 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hierzu die Trommelwelle 14 selbst zumindest bereichsweise aus einem Material mit entsprechenden magnetischen bzw. magnetostriktiven Eigenschaften gefertigt. Im Rahmen der Erfindung als mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass auch eine Trommelwelle 14 verwendet werden kann, die beispielsweise selbst über keine oder nur ungenügende magnetische Eigenschaften verfügt und ein mitbewegtes Bauteil zum Beispiel in Form einer außenumfänglich angeordneten Hülse umfasst, welche beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig mit der Trommelwelle 14 verbunden ist. Der magnetisierte Bereich 24 der Trommelwelle 14 ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material mit einer hohen Magnetostriktionskonstante - beispielsweise Stahl Nr. 1.4057 - gestaltet, so dass eine kostengünstige Magnetfeldsensoreinheit 22 mit einer relativ geringen Empfindlichkeit eingesetzt werden kann. Aufgrund der magnetostriktiven Eigenschaften des mit der Trommelwelle 14 mitbewegten magnetisierten Bereichs 24 wird die mechanische Deformation der Trommelwelle 14 in eine Änderung des durch den magnetisierten Bereich 24 gebildeten Magnetfelds transformiert. Diese Änderung des Magnetfelds wird durch die Magnetfeldsensoreinheit 22 berührungslos erfasst.In a central region between the two
und andererseits durch das Biegemoment MR der Riemenspannkraft FR über den Hebelarm Ir des an der Riemenscheibe 16 angeordneten Antriebsriemens nach der Gleichung
erzeugt. Die Wirkungsrichtungen der Riemenspannkraft und der durch die Gravitationskraft erzeugten Gewichtskräfte sind in diesem Beispiel vereinfachend als parallel angenommen. Da die Riemenspannkraft FR des Antriebsriemens, die Gewichtskraft der Wäschetrommel FT und die Hebelarme It und Ir für ein Gerät als konstant angesehen werden können, ist bei stehender Waschtrommel 12 die mit der Biegelinie 33 dargestellte Durchbiegung bzw. Biegespannung der Trommelwelle 14 nur noch von der Gewichtskraft FW des in der Wäschetrommel 12 vorhandenen Waschguts abhängig. Die Richtung dieser Biegespannung ist konstant und unabhängig von der Drehwinkelstellung der Wäschetrommel 12.
and on the other hand by the bending moment M R of the belt tension F R on the lever arm I r of the arranged on the
generated. The directions of action of the belt tensioning force and the weight forces generated by the gravitational force are assumed to be parallel in this example for simplicity. Since the belt tension F R of the drive belt, the weight of the laundry drum F T and the lever arms I t and I r can be considered as constant for a device, is standing with the
Eine exakte Bestimmung des Gewichts des Waschguts ist somit auf einfache Weise anhand der mit der Biegelinie 33 dargestellte Durchbiegung bzw. Biegespannung der Trommelwelle 14 möglich. Die zentrale Anordnung der Magnetfeldsensoreinheit 22 im Bereich der maximalen Belastung bzw. Durchbiegung der Trommelwelle 14 sowie die durch den Effekt der inversen Magnetostriktion entsprechend große Änderungen des durch den magnetisierten Bereich gebildeten Magnetfelds ermöglichen dabei eine leichte Detektierbarkeit durch die Magnetfeldsensoreinheit 22. Demgemäß ist die Verwendung unempfindlicher und daher kostengünstiger Magnetfeldsensoren möglich, wodurch die zur Behandlung von Unwuchtwirkungen relevanten Parameterwerte - das Drehmoment, das Torsionsmoment, die Biegekraft, die Masse des Waschguts und der Drehwinkel der Wäschetrommel 12 - berührungslos und verschleißfrei erfasst werden können.An exact determination of the weight of the laundry is thus possible in a simple manner on the basis of the
Dem Antriebsmoment, welches über die Riemenscheibe 16 in die Trommelwelle eingeleitet wird, stehen dabei folgende Drehmomente gegenüber: Massenträgheitsmomente beim Beschleunigen oder Verzögern der Drehbewegung der Wäschetrommel 12, Reibmomente durch Reibung in den Lagern 20 und zwischen der Wäschetrommel 12 und der sie umgebenden Luft bzw. Waschflüssigkeit, sowie mit der Trommelrotation wechselnde Drehmomente aufgrund der Beschleunigung des sich am Außenumfang der Wäschetrommel 12 befindenden Waschguts.The driving torque, which is introduced via the
In
Durch die Auswertung der ermittelten belastungsrelevanten Kenngrößen können daher Position und Größe der Unwucht in der Waschtrommel 12 exakt bestimmt werden. Durch die Ableitung entsprechender Steuerungs- und/oder Regelungsparameter wird ein gezielter Eingriff in den Waschprozess zur Verringerung oder gar vollständigen Eliminierung der Unwuchtwirkung möglich.Therefore, the position and size of the imbalance in the
Schließlich sind in
Über den Hebelarm Iu erzeugt diese Zentrifugalkraft FUF ein Biegemoment MUF, welches seinerseits eine Biegespannung in der Trommelwelle 14 verursacht. Da die Richtung dieser Spannung bezogen auf die magnetisierte Trommelwelle 14 konstant ist, von außen gesehen aber mit der Trommelwellendrehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit ω umläuft, erfasst die Magnetfeldsensoreinheit 22 ein mit der Trommelwellendrehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit ω umlaufendes Signal, welches von der Größe der Massenfehlverteilung und ihrer axialen Lage am Außenumfang 34 der Waschtrommel 12 abhängt. Das Biegemoment MUF ist dabei die Ursache der tatsächlichen Trommelwellenbelastung.This centrifugal force F UF generates a bending moment M UF via the lever arm I u , which in turn causes a bending stress in the
Aufgrund der durch die Magnetfeldsensoreinheit 22 ermittelten belastungsrelevanten Kenngrößen bzw. Unwuchtparameter können in einem anschließenden Verfahrensschritt Steuerungs- und/oder Regelungsparameter der Maschine in Abhängigkeit der ermittelten Werte abgeleitet werden. Die Ableitung der Steuerungs- und/oder Regelungsparameter der Maschine erfolgt durch eine in den Figuren nicht dargestellte, ohnehin vorhandene Steuerungseinrichtung der Maschine. Über die Steuerungseinrichtung, welche mit dem Antrieb der Maschine verbunden ist, kann beispielsweise die Drehzahl bzw. die Winkelgeschwindigkeit der Wäschetrommel in Abhängigkeit der Steuerungs- und/oder Regelungsparameter verändert und somit eine aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung des Waschguts bedingte Unwucht vermindert bzw. vollständig eliminiert werden. Hierzu ist es beispielsweise denkbar, die Drehzahl bzw. die Winkelgeschwindigkeit der Wäschetrommel 12 abrupt und gegebenenfalls lediglich für eine kurze Zeitdauer zu ändern, wodurch sich eine gleichmäßigere Verteilung des Waschguts realisieren lässt.On the basis of the load-relevant parameters or unbalance parameters determined by the magnetic
Claims (12)
- Machine for washing and/or drying laundry, particularly according to the principle of front-loading, comprising a drum shaft (14), which is rotatably mounted by means of a bearing arrangement (13), for drive of the laundry drum (12) and a device for determining load-relevant characteristic values or an imbalance of the laundry drum (12) or the drum shaft (14) on the basis of a laundry load, wherein the device for determining load-relevant characteristic values or an imbalance comprises at least one magnetic field sensor unit (22) by which the magnetic field of a magnetised region (24) moved together with the drum shaft (14) or the laundry drum (12) is to be detected, characterised in that the magnetised region (24) consists of a ferromagnetic material with a magnetostrictive constant of such level that forces and moments arising in and at the drum shaft (14) or a component connected with the drum shaft (14) are transformed by the effect of the inverse magnetostriction into correspondingly large, easily detectable changes in the magnetic field formed by the material.
- Machine according to claim 1, characterised in that the magnetised region (24) is provided at the drum shaft (14) of the laundry drum (12).
- Machine according to claim 1 or 2, characterised in that the drum shaft (12) itself is made in at least a region from a magnetisable material which forms the magnetised region (24).
- Machine according to claim 1 or 2, characterised in that the drum shaft (12) comprises a component moved together therewith, particularly a sleeve part surrounding this at the outer circumference, which component consists at least in a region of a magnetisable material forming the magnetised region (24).
- Machine according to claim 3 or 4, characterised in that the magnetisable material is a ferromagnetic steel with magnetostrictive characteristics.
- Machine according to any one of the preceding claims, characterised in that the bearing arrangement (13) comprises two bearings (20), between which the at least one magnet field sensor unit (22) is arranged preferably at at least approximately the same spacing from the two bearings (20).
- Machine according to any one of the preceding claims, characterised in that the at least one magnetic field sensor unit (22) is connected with a control device of the machine, by which the rotational speed or the angular speed (ω) of the laundry drum (12) is to be set.
- Machine according to any one of the preceding claims, characterised in that by means of the at least one magnetic field sensor unit (22) at least one dynamic parameter value, particularly a rotational and/or torsional moment (MUG) and/or bending moment (MUF) and/or the dynamic bending forces (FUF) and/or the angular speed (ω) of the drum shaft (14), is to be determined.
- Machine according to any one of the preceding claims, characterised in that by means of the at least one magnetic field sensor unit at least one static parameter value, particularly a static bending force (FT, FR, FW) and/or bending moment (MT, MR) arising at the drum shaft (14), is to be determined.
- Method for determining and processing load-relevant characteristic values or imbalance parameters of a laundry drum (12) or of a drum shaft (14) of a machine for washing and/or drying laundry on the basis of a laundry load, particularly according to any one of claims 1 to 9, comprising the steps:a) determining the load-relevant characteristic values or the imbalance parameters by means of at least one magnetic field sensor unit (22), by which the magnetic field of a magnetised region (24) moved together with the drum shaft (14) or the laundry drum (12) is detected; andb) deriving control and/or regulating parameters of the machine in dependence on the load-relevant characteristic values or imbalance parameters determined by the magnetic field sensor unit (22),characterised in that the magnetic field is formed from a ferromagnetic material with a magnetostrictive constant of such a level that forces and moments arising in and at the drum shaft (14) or a component connected with the drum shaft (14) are transformed by the effect of the inverse magnetostriction into correspondingly large, easily detectable changes in the magnetic field formed by the material.
- Method according to claim 10, characterised in that in step a) a rotational and/or torsional moment (MUG) and/or a bending moment (MUF, MT, MR) and/or at least one bending force (FUF, FT, FR, FW) and/or the angular speed (ω) of the drum shaft or the laundry drum (14) is or are determined by means of the magnetic field sensor unit (22).
- Method according to claim 10 or 11, characterised in that the derivation of the control and/or regulating parameters in step b) is performed by a control device of the machine.
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