EP2379787B1 - Verfahren zum ermitteln einer statischen und einer dynamischen unwucht, entsprechende vorrichtung und haushaltgerät mit einer solchen vorrichtung - Google Patents

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EP2379787B1
EP2379787B1 EP09799334A EP09799334A EP2379787B1 EP 2379787 B1 EP2379787 B1 EP 2379787B1 EP 09799334 A EP09799334 A EP 09799334A EP 09799334 A EP09799334 A EP 09799334A EP 2379787 B1 EP2379787 B1 EP 2379787B1
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EP
European Patent Office
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imbalance
dynamic
amplitude
static
drum
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EP2379787A1 (de
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Peter Blauert
Steffen Udluft
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters
    • D06F34/16—Imbalance
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/48—Preventing or reducing imbalance or noise
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F2103/00—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/26—Imbalance; Noise level

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining an imbalance occurring in a drum of a domestic appliance for the care of laundry items, caused by a distribution of the laundry items in an interior of the drum, in which a static and a dynamic imbalance are determined. Moreover, the present invention relates to a corresponding device and household appliance with such a device accordingly established.
  • dewatering of washed items of laundry usually takes place mechanically in a so-called spin mode.
  • the drum rotates at a relatively high speed, for example, at a speed of about 1,200 rpm, so that the laundry is tight against an inner wall of the drum. If the items of laundry are distributed unevenly, there is an imbalance and the drum and mechanically connected to the drum parts of the washing machine, such as a tub, begin to oscillate. These vibrations can become particularly strong in resonance areas of the washing machine, so that the drum can not be raised to a desired speed, resulting in unsatisfactory spin or wash results.
  • the document discloses DE 196 16 985 A1 a method for balancing an imbalance occurring in a spinning operation in a drum of a washing machine.
  • a leveling liquid is introduced into drum-side in-plane cavities, wherein the mass of the imbalance and beyond an axial position of the imbalance within the drum is determined.
  • the imbalance compensation is carried out depending on the mass and the axial position of the imbalance.
  • a plurality of separate means are provided, by means of which the mass of the imbalance and beyond the axial position of the imbalance can be determined.
  • a method for determining a dynamic imbalance of a washing machine is out EP 1 167 609 A1 known.
  • the disclosed method with a plurality of uniaxial acceleration sensor or a multiaxial acceleration sensor, imbalance-induced movement of the washing machine's tub is determined.
  • the disadvantage of this method is that the cost-intensive provision of several such sensors.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device or domestic appliance, in which a determination of the dynamic imbalance, in particular when using a single sensor, is ensured with little effort.
  • At least one dynamic imbalance is determined.
  • a basic idea is that in each case a value of an amplitude of a movement behavior of a liquor container arranged in the domestic appliance is determined at at least two different rotational speeds of the drum, and that the dynamic unbalance is determined as a function of the at least two values of the amplitude.
  • a static imbalance can advantageously also be determined at the same time as a function of a value of the ascertained amplitudes.
  • both the static and dynamic imbalance can be determined with a simple sensor, in particular a uniaxial displacement sensor.
  • the term household appliance is understood here in particular a washing machine, a dryer or a washer-dryer.
  • an essential idea of the present invention is that for determining the dynamic and possibly the static unbalance a measured variable is considered which characterizes a movement behavior of a tub, wherein at least two different values of a speed of the drum each have a value of an amplitude of Measured variable is determined. Depending on the at least two values of the amplitude, the dynamic and possibly also the static unbalance are then determined.
  • a value of an average amplitude of the measured variable is determined over at least half a period of a course of the measured variable, and depending on the at least two values average amplitude, the static and the dynamic imbalance are determined.
  • a distance between the envelopes of the course of the measured variable can preferably be used.
  • a vibration behavior of a vibration system of the domestic appliance having the drum and the tub can be determined.
  • a transition into a centrifugal operation can be influenced.
  • a cancellation of the spinning operation or a lowering of the speed can be made.
  • a displacement signal characterizing a deflection of the tub from a rest position and / or a speed and / or an acceleration of the tub are selected as the measured variable.
  • a displacement sensor in the household appliance preferably in a damper of the tub, is arranged, which is designed to generate the displacement signal characterizing the deflection of the tub from the rest position.
  • an acceleration sensor it is also possible to use an acceleration sensor and to select a signal representing an acceleration of the movement of the tub as the measured variable. By integrating the acceleration signal, a speed of movement of the tub can be obtained. Therefore, instead of a displacement sensor and sensors for detecting the acceleration and / or the speed of the tub can be used.
  • An imbalance in the rotating drum of the tub forces a vibration of the tub.
  • the amplitude of such a forced oscillation depends on device-specific parameters and the rotational speed of the drum (exciter frequency).
  • For each degree of freedom of vibration own device-specific parameters apply. Since the oscillatory tub can now move freely in six degrees of freedom, determined by means of an amplitude of the signal, in particular the path signal of the tub, static unbalance for one degree of freedom only in the first approximation, because a certain proportion of the amplitude in this degree of freedom the vibration in a further degree of freedom or is dependent on a dynamic imbalance. Because each degree of freedom of movement of the tub has different resonance frequencies, the static imbalance is over- or underestimated depending on the speed.
  • the dynamic imbalance can be determined and thus the static imbalance can be specified. From the comparison, a variable dependent on the dynamic imbalance or the dynamic imbalance can be determined directly.
  • a mathematical formula in which the values of the amplitude of the signal or the unbalance at the at least two different rotational speeds are related to one another is also understood as such a comparison.
  • a system of equations having at least two equations is formed, wherein the static and the dynamic unbalance are determined on the basis of the system of equations. It can be provided that a linear system of equations is selected as the equation system.
  • unbalance (1st approximation) (A * imbalance static + B * unbalance dynamic).
  • an increase and / or decrease of the rotational speed is carried out as a function of the dynamic imbalance.
  • an adaptation of an end speed that is to say a speed during the spin operation, can be carried out so that loads determined from the static and the dynamic unbalance can not exceed a permissible limit value. If the at least two values of the rotational speed are selected such that the at least two values lie below a resonance rotational speed, then a transition to the centrifugal operation can be omitted if the determined dynamic imbalance shows that the tumbling movements of the drum become too great. Such a so-called disaster detection can also be due to the static unbalance.
  • a device is designed for determining an unbalance occurring in a drum of a domestic appliance for the care of laundry items, caused by a distribution of the laundry items in an interior of the drum.
  • the device comprises an unbalance determination device, which is designed to determine a dynamic imbalance.
  • the unbalance determination device is designed to determine in each case a value of an amplitude of a movement characterizing a movement of a liquor container arranged in the domestic appliance at at least two different rotational speeds of the drum, and depending on the at least two values of the amplitude, the dynamic unbalance to investigate.
  • the unbalance determination device is advantageously designed to additionally determine a static imbalance in dependence on a value of the amplitudes.
  • a washing machine which has in a housing 1 a spring 9 suspended from the tub 3 with a rotatably mounted drum 8 therein.
  • a balance weight 11 is attached at the tub 3.
  • the drum is driven by a motor 5 via a belt 4.
  • a damper 6 of the tub 3 a not shown displacement sensor is arranged in the present example, which is able to detect a deflection of the tub 3 from a rest position, and to generate a signal characterizing this deflection.
  • this signal is referred to as a path signal.
  • the invention also includes alternative arrangements of the sensor, if such a sensor can detect a movement of the tub 3 with respect to the housing 1.
  • the household appliance comprises a controller 10 which is electrically connected to electrical consumers, such as the motor 5, and measuring devices, such as the displacement sensor.
  • the controller 10 is designed such that the control signals required for operating the household appliance are generated and that, with means included by the controller, the signals detected by the measuring appliances can be evaluated.
  • a controller 10 may itself comprise or be connected to such an apparatus for determining an imbalance occurring in a drum of a domestic appliance for the care of laundry items caused by a distribution of the laundry items in an interior of the drum.
  • the controller 10 can generate control signals that affect the further program flow, in particular the spin operation with respect to the control and / or regulation of the rotational speed of the drum 8.
  • Reduction of a drum speed when exceeding a predetermined unbalance limit for the determined dynamic and / or static imbalance possible to avoid excessive movements of the tub 3 and excessive mechanical stress.
  • a respective value of an amplitude of the path signal W of the deflection of the tub is determined in the present case at two different speeds n 1 and n 2 of the drum.
  • each value of the amplitude of the path signal W corresponds to a specific value of the imbalance, wherein this imbalance coincides only in a first approximation with the static imbalance. This is accomplished by allowing the tub 3 to generally move freely in six different degrees of freedom (x, y, z and rotation about x, y, z). That is, a detected path signal W is caused by the movement of the tub 3 in multiple degrees of freedom.
  • the excitation of the tub 3 in a degree of freedom at the same time cause a movement of the tub 3 in a further degree of freedom.
  • typical amplitude curves are formed for the oscillation of the tub 3, depending on the type and magnitude of the excitation via the rotational speed n of the drum 8, ie the excitation frequency.
  • the amplitude of a measured variable, in the present example of the path signal W is determined at at least two different rotational speeds n 1 and n 2 .
  • the dynamic imbalance can be determined in the present case and thus the static imbalance can be specified.
  • Fig. 1 gives a curve f1 a speed n as a function of time t and a curve f2 of a path signal W as a function of time t again.
  • an unbalance-causing load in an axial center of the drum 8 is arranged.
  • a course f3 of the rotational speed n and a course f4 of the travel signal W as a function of the time t it being mentioned that the unbalance-causing load is now arranged on an axial rear edge of the drum 8.
  • a ratio V of a vibration amplitude of the path signal W at a rotational speed n 1 of, for example 235 U / min to a vibration amplitude of the path signal W at a further speed n 2 for example, 300 U / min depending on the arrangement of the load or imbalance in the drum.
  • the ratio V is thus significantly different in the case of the arrangement of the imbalance at the axial rear edge of the drum than in the case of the arrangement of the imbalance in the axial center of the drum.
  • the ratio V can also be determined by means of a difference quotient.
  • Such a ratio V or a change in the oscillation amplitude can also be determined analogously for other ranges of the rotational speed n and / or taking into account a multiplicity of ranges of the rotational speed n
  • the oscillation amplitudes W are determined at a number of different rotational speeds n of the drum 8, the number greater than or equal to the number of degrees of freedom of the imbalance to be determined.
  • Fig. 3 gives an example course of an amplitude A of the path signal W as a function of the rotational speed n again.
  • the amplitude A represents an average amplitude over at least half a period of the path signal W, wherein a distance between the envelope of the path signal W is considered for calculating the average amplitude.
  • the amplitude A represents a measure of the static unbalance (1st approximation).
  • U 1 denotes. Approximation of the unbalance obtained from the amplitude A, where U static and U dynamic represents the static or dynamic imbalance to be determined.
  • a and B denote device-specific constants, which are set speed-specifically for the selected values of the rotational speed n. If the amplitude A or the unbalance (first approximation) is determined at two different rotational speeds n, then the dynamic and the static unbalance can be determined from a system of equations having two equations.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht, bei welchem eine statische und eine dynamische Unwucht bestimmt werden. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung und Haushaltgerät mit einer solchen entsprechend eingerichteten Vorrichtung.
  • In Waschmaschinen erfolgt ein Entwässern gewaschener Wäschestücke üblicherweise mechanisch in einem so genannten Schleuderbetrieb. Während des Schleuderbetriebs dreht sich die Trommel mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, beispielsweise mit einer Drehzahl von etwa 1.200 U/min, so dass die Wäschestücke fest an einer Innenwand der Trommel anliegen. Sind die Wäschestücke ungleichmäßig verteilt, so liegt eine Unwucht vor und die Trommel und die mit der Trommel mechanisch verbundenen Teile der Waschmaschine, wie beispielsweise ein Laugenbehälter, beginnen zu schwingen. Diese Schwingungen können insbesondere in Resonanzbereichen der Waschmaschine stark werden, so dass die Trommel nicht auf eine Soll-Drehzahl hochgefahren werden kann, was zu unbefriedigenden Schleuder- bzw. Waschergebnissen führt. Um dieser Problematik Rechnung zu tragen, sind aus dem Stand der Technik bereits Verfahren bekannt, bei welchen die durch die Verteilung der Wäschestücke innerhalb der Trommel bewirkte Unwucht ermittelt werden kann. So offenbart die Druckschrift DE 196 16 985 A1 ein Verfahren zum Ausgleichen einer in einem Schleuderbetrieb in einer Trommel einer Waschmaschine auftretenden Unwucht. Bei diesen Verfahren wird abhängig von einer festgestellten Unwucht eine Ausgleichsflüssigkeit in trommelseitige, in einer Ebene liegende Hohlräume eingebracht, wobei die Masse der Unwucht und darüber hinaus eine axiale Lage der Unwucht innerhalb der Trommel bestimmt wird. Anschließend wird in Abhängigkeit der Masse und der axialen Lage der Unwucht der Unwuchtausgleich durchgeführt. Vorzugsweise sind bei dem bekannten Verfahren mehrere, separate Mittel vorgesehen, mittels welchen die Masse der Unwucht und darüber hinaus die axiale Lage der Unwucht bestimmt werden können.
  • Ein Verfahren zur Bestimmung einer dynamischen Unwucht einer Waschmaschine ist aus EP 1 167 609 A1 bekannt. Bei dem offenbarten Verfahren wird mit mehreren einachsigen Beschleunigungssensor oder einem mehrachsigen Beschleunigungssensor Unwucht bedingte Bewegung des Laugenbehälters der Waschmaschine bestimmt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die kostenintensive Bereitstellung mehrerer solcher Sensoren.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bzw. Haushaltgerät zu schaffen, bei welchen mit geringem Aufwand ein Bestimmen der dynamischen Unwucht, insbesondere beim Einsatz eines einzigen Sensors, gewährleistet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1, sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 8 und durch ein Haushaltgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10, gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben welche einzeln oder beliebig kombiniert mit dem Patentanspruch 1, dem Patentanspruch 8 bzw. dem Patentanspruch 10 kombinierbar sind, sofern eine solche Kombination technisch möglich und sinnvoll ist.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht wird mindestens eine dynamische Unwucht bestimmt. Ein Grundgedanke besteht darin, dass jeweils ein Wert einer Amplitude einer ein Bewegungsverhalten eines in dem Haushaltgerät angeordneten Laugenbehälters charakterisierenden Messgröße bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen der Trommel bestimmt wird, und dass in Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der Amplitude die dynamische Unwucht ermittelt wird. In einer Weiterbildung der Erfindung kann in vorteilhafter Weise auch zugleich in Abhängigkeit eines Wertes der ermittelten Amplituden eine statische Unwucht ermittelt werden. Somit kann mit einem einfachen Sensor, insbesondere einem einachsigen Wegsensor, sowohl die statische wie auch dynamische Unwucht bestimmt werden.
  • Unter dem Begriff Haushaltgerät wird hier insbesondere eine Waschmaschine, ein Trockner oder ein Waschtrockner verstanden.
  • Mit anderen Worten besteht ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung darin, dass zum Bestimmen der dynamischen und gegebenenfalls der statischen Unwucht eine Messgröße betrachtet wird, welche ein Bewegungsverhalten eines Laugenbehälters charakterisiert, wobei bei mindestens zwei unterschiedlichen Werten einer Drehzahl der Trommel jeweils ein Wert einer Amplitude der Messgröße bestimmt wird. In Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der Amplitude werden dann die dynamische und ggf. zusätzlich die statische Unwucht ermittelt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei den mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen, insbesondere bei mindestens zwei vorgegebenen Soll-Drehzahlen, jeweils ein Wert einer mittleren Amplitude der Messgröße über mindestens eine halbe Periode eines Verlaufs der Messgröße bestimmt wird, und in Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der mittleren Amplitude die statische und die dynamische Unwucht ermittelt werden. Zum Bestimmen der mittleren Amplitude kann dabei vorzugsweise ein Abstand zwischen den Einhüllenden des Verlaufs der Messgröße herangezogen werden. In vorteilhafter Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass anhand der ermittelten statischen und/oder dynamischen Unwucht ein Schwingverhalten eines die Trommel und den Laugenbehälter aufweisenden Schwingsystems des Haushaltgeräts bestimmt werden kann. Hierdurch wird eine verbesserte Regelung der Drehzahl der Trommel gewährleistet. Wird aus der ermittelten dynamischen und/oder statischen Unwucht erkannt, dass zulässige Grenzen überschritten werden, so kann auf einen Übergang in einen Schleuderbetrieb Einfluss genommen werden. Insbesondere kann ein Abbrechen des Schleuderbetriebs bzw. ein Senken der Drehzahl vorgenommen werden. Durch die zusätzliche Bestimmung der dynamischen Unwucht können die Systembewegungen und Lasten deutlich präziser ermittelt werden.
  • Vorzugsweise werden als Messgröße ein eine Auslenkung des Laugenbehälters aus einer Ruhestellung charakterisierendes Wegsignal und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Laugenbehälters ausgewählt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Wegsensor im Haushaltgerät, vorzugsweise in einem Dämpfer des Laugenbehälters, angeordnet ist, welcher zum Erzeugen des die Auslenkung des Laugenbehälters aus der Ruhestellung charakterisierenden Wegsignals ausgebildet ist. Alternativ kann auch ein Beschleunigungssensor eingesetzt werden, und als Messgröße ein eine Beschleunigung der Bewegung des Laugenbehälters wiedergebendes Signal ausgewählt werden. Durch eine Integration des Beschleunigungssignals kann eine Geschwindigkeit der Bewegung des Laugenbehälters gewonnen werden. Daher können statt eines Wegsensors auch Sensoren zur Erfassung der Beschleunigung und/oder der Geschwindigkeit des Laugenbehälters eingesetzt werden.
  • Eine Unwucht in der drehenden Trommel des Laugenbehälters erzwingt eine Schwingung des Laugenbehälters. Die Amplitude einer solchen erzwungenen Schwingung ist abhängig von gerätespezifischen Parametern und der Drehzahl der Trommel (Erregerfrequenz). Für jeden Freiheitsgrad der Schwingung gelten eigene gerätespezifische Parameter. Da sich der schwingfähige Laugenbehälter nun um in sechs Freiheitsgraden frei bewegen kann, stimmt eine mittels einer Amplitude des Signals, insbesondere des Wegsignals des Laugenbehälters, ermittelte statische Unwucht für einen Freiheitsgrad nur in der ersten Näherung, weil ein gewisser Anteil der Amplitude in diesem Freiheitsgrad von der Schwingung in einem weiteren Freiheitsgrad bzw. von einer dynamischen Unwucht abhängig ist. Weil jeder Freiheitsgrad der Bewegung des Laugenbehälters unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweist, wird dabei die statische Unwucht je nach Drehzahl über- oder unterschätzt. Durch das Verfahren, und insbesondere durch den Vergleich der Unwucht bzw. der Amplitude des Signals, insbesondere des Wegsignals, bei mindestens zwei verschiedenen Drehzahlen, kann die dynamische Unwucht bestimmt und somit die statische Unwucht präzisiert werden. Aus dem Vergleich kann eine von der dynamischen Unwucht abhängige Größe oder die dynamische Unwucht direkt ermittelt werden. Auch eine mathematische Formel, in der die Werte der Amplitude des Signals bzw. die Unwucht bei den mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen zu einander in Beziehung stehen, wird als ein solcher Vergleich verstanden.
  • In einer Ausführungsform wird ein mindestens zwei Gleichungen aufweisendes Gleichungssystem gebildet, wobei die statische und die dynamische Unwucht auf der Grundlage des Gleichungssystems ermittelt werden. Es kann vorgesehen sein, dass als Gleichungssystem ein lineares Gleichungssystem ausgewählt wird. Dabei gilt insbesondere: Unwucht (1. Näherung) = (A * Unwucht-statisch + B * Unwuchtdynamisch). Vorzugsweise werden mindestens zwei Konstanten des Gleichungssystems, insbesondere A und B, drehzahlspezifisch für die mindestens zwei ausgewählten Werte der Drehzahl festgelegt.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der dynamischen Unwucht ein Erhöhen und/oder Senken der Drehzahl vorgenommen wird. Insbesondere kann eine Anpassung einer Enddrehzahl, also einer Drehzahl bei dem Schleuderbetrieb, vorgenommen werden, so dass aus der statischen und der dynamischen Unwucht ermittelte Lasten einen zulässigen Grenzwert nicht überschreiten können. Werden die mindestens zwei Werte der Drehzahl derart gewählt, dass die mindestens zwei Werte unterhalb einer Resonanzdrehzahl liegen, so kann ein Übergang in den Schleuderbetrieb dann unterlassen werden, wenn die ermittelte dynamische Unwucht aufzeigt, dass die Taumelbewegungen der Trommel zu groß werden. Eine solche so genannte Katastrophenerkennung kann auch aufgrund der statischen Unwucht erfolgen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst eine Unwuchtbestimmungseinrichtung, welche zum Bestimmen einer dynamischen Unwucht ausgebildet ist. Ein Grundgedanke besteht darin, dass die Unwuchtbestimmungseinrichtung dazu ausgelegt ist, jeweils einen Wert einer Amplitude einer eine Bewegung eines in dem Haushaltgerät angeordneten Laugenbehälters charakterisierenden Messgröße bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen der Trommel zu bestimmen, und in Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der Amplitude die dynamische Unwucht zu ermitteln. Darüber hinaus ist die Unwuchtbestimmungseinrichtung vorteilhaft dazu ausgebildet, zusätzlich in Abhängigkeit eines Wertes der Amplituden eine statische Unwucht zu ermitteln.
  • Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    einen Verlauf einer Drehzahl einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken sowie einen Verlauf eines eine Auslenkung eines Laugenbehälters aus einer Ruhestellung charakterisierenden Wegsignals bei einer in einer axialen Mitte der Trommel ausgebildeten Unwucht;
    Fig. 2
    einen Verlauf der Drehzahl der Trommel sowie einen Verlauf des Wegsignals bei einer an einem hinteren axialen Rand der Trommel ausgebildeten Unwucht;
    Fig. 3
    einen typischen Verlauf einer Amplitude des Wegsignals in Abhängigkeit der Drehzahl der Trommel bezüglich eines Ortsvektors bzw. eines Freiheitsgrades der Schwingung des Laugenbehälters;
    Fig. 4
    eine schematischen Darstellung einer Waschmaschine.
  • Das nachstehend näher erläuterte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Gegeben ist ein in Fig. 4 gezeigtes Haushaltgerät zur Pflege von Wäschestücken 7, vorliegend eine Waschmaschine, welches in einem Gehäuse 1 einen an Federn 9 aufgehängten Laugenbehälter 3 mit einer darin drehbar gelagerten Trommel 8 aufweist. Am Laugenbehälter 3 ist ein Ausgleichsgewicht 11 befestigt. Die Trommel wird von einem Motor 5 über einen Riemen 4 angetrieben. In einem Dämpfer 6 des Laugenbehälters 3 ist im vorliegenden Beispiel ein nicht dargestellter Wegsensor angeordnet, welcher in der Lage ist, eine Auslenkung des Laugenbehälters 3 aus einer Ruhestellung zu detektieren, und ein diese Auslenkung charakterisierendes Signal zu erzeugen. Nachfolgend wird dieses Signal als Wegsignal bezeichnet. Von der Erfindung sind auch alternative Anordnungen des Sensors umfasst, sofern ein solcher Sensor eine Bewegung Laugenbehälters 3 gegenüber dem Gehäuse 1 detektieren kann.
  • Ferner umfasst das Haushaltgerät eine Steuerung 10, welche mit elektrischen Verbrauchern, wie dem Motor 5, und Messeinrichtungen, wie dem Wegsensor, elektrisch verbunden. Die Steuerung 10 ist dazu ausgebildet, dass die zum Betrieb des Haushaltgeräts erforderlichen Steuersignale generiert werden und dass mit von der Steuerung umfassten Mitteln die von den Messeinrichtungen erfassten Signale ausgewertet werden können. Eine solche Steuerung 10 kann die Vorrichtung zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht selbst umfassen oder mit einer solchen Vorrichtung verbunden sein. In Abhängigkeit der von der Vorrichtung zum Ermitteln einer Unwucht bestimmten dynamischen und/oder statischen Unwucht kann die Steuerung 10 Steuersignale generieren, die den weiteren Programmablauf beeinflussen, insbesondere den Schleuderbetrieb hinsichtlich der Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Trommel 8. So ist beispielsweise eine Reduzierung einer Trommeldrehzahl bei Überschreitung eines vorgegebenen Unwuchtgrenzwerts für die ermittelte dynamische und/oder statische Unwucht möglich, um übermäßige Bewegungen des Laugenbehälters 3 und übermäßige mechanische Belastungen zu vermeiden.
  • Um eine zuverlässige Regelung einer Drehzahl n der Trommel 8, insbesondere in einem Schleuderbetrieb, zu gewährleisten, gilt ein besonderes Interesse vorliegend einem Bestimmen einer statischen sowie einer dynamischen Unwucht, welche durch eine ungleichmäßige Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkt ist.
  • Zum Bestimmen der statischen sowie der dynamischen Unwucht wird im vorliegenden Beispiel jeweils ein Wert einer Amplitude des Wegsignals W der Auslenkung des Laugenbehälters bei vorliegend zwei unterschiedlichen Drehzahlen n1 und n2 der Trommel bestimmt. Dabei entspricht jeder Wert der Amplitude des Wegsignals W einem bestimmten Wert der Unwucht, wobei diese Unwucht lediglich in einer ersten Näherung mit der statischen Unwucht übereinstimmt. Dies ist dadurch bewirkt, dass sich der Laugenbehälter 3 im Allgemeinen in sechs unterschiedlichen Freiheitsgraden (x, y, z und Drehung um x, y, z) frei bewegen kann. Das heißt, dass ein ermitteltes Wegsignal W von der Bewegung des Laugenbehälters 3 in mehreren Freiheitsgraden hervorgerufen wird. Darüber hinaus kann die Anregung des Laugenbehälters 3 in einem Freiheitsgrad zugleich auch eine Bewegung des Laugenbehälters 3 in einem weiteren Freiheitsgrad hervorrufen. Da für die einzelnen Freiheitsgrade des schwingfähigen Laugenbehälters 3 jeweils andere Schwingungsparameter gelten, bilden sich für die Schwingung des Laugenbehälters 3 je nach Art und Größe der Anregung über die Drehzahl n der Trommel 8, also der Anregungsfrequenz, typische Amplitudenverläufe aus. Somit ist es alleine aus der Beobachtung des Verlaufes der Schwingung eines beliebigen Ortsvektors des Laugenbehälters 3 möglich, die Art bzw. den Freiheitsgrad und die Größe der Anregung zu bestimmen.
  • Demzufolge wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Amplitude einer Messgröße, im vorliegenden Beispiel des Wegsignals W, bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen n1 und n2 bestimmt wird. Durch den Vergleich der zwei unterschiedlichen Werte der Unwucht (1. Näherung) bei den zwei verschiedenen Drehzahlen n1 und n2 kann vorliegend die dynamische Unwucht bestimmt und somit die statische Unwucht präzisiert werden.
    Fig. 1 gibt einen Verlauf f1 einer Drehzahl n in Abhängigkeit von Zeit t sowie einen Verlauf f2 eines Wegsignals W in Abhängigkeit der Zeit t wieder. An dieser Stelle sei erwähnt, dass in dem in Fig. 1 dargestellten Fall eine die Unwucht bewirkende Last in einer axialen Mitte der Trommel 8 angeordnet ist. Demgegenüber ist in Fig. 2 ein Verlauf f3 der Drehzahl n sowie ein Verlauf f4 des Wegsignals W in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt, wobei erwähnt sei, dass nun die die Unwucht bewirkende Last an einem axialen hinteren Rand der Trommel 8 angeordnet ist. Wie in den Fig. 1 und 2 in Kreisen zu erkennen ist, ist ein Verhältnis V einer Schwingungsamplitude des Wegsignals W bei einer Drehzahl n1 von beispielsweise 235 U/min zu einer Schwingungsamplitude des Wegsignals W bei einer weiteren Drehzahl n2 von beispielsweise 300 U/min abhängig von der Anordnung der Last bzw. Unwucht in der Trommel. Das Verhältnis V ist somit signifikant anders in Fall der Anordnung der Unwucht an dem axialen hinteren Rand der Trommel als im Fall der Anordnung der Unwucht in der axialen Mitte der Trommel. Das Verhältnis V kann im einfachsten Fall definiert sein als der Quotient der Schwingungsamplitude bei der Drehzahl n1 zu der Schwingungsamplitude bei der Drehzahl n2 (V = W(n1) / W(n2). Alternativ kann das Verhältnis V auch mittels eines Differenzenquotienten bestimmt werden. Ein solches Verhältnis V bzw. eine Veränderung der Schwingungsamplitude kann analog auch für andere Bereiche der Drehzahl n und/oder unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Bereichen der Drehzahl n bestimmt werden. Bei geeigneter Wahl des Messortes und geeigneter Messrichtung zur Bestimmung der Schwingungsamplitude W des Laugenbehälters kann die statische und dynamische Unwucht sogar für die einzelnen Freiheitsgrade ermittelt werden. Hierfür werden die Schwingungsamplituden W bei einer Anzahl unterschiedlicher Drehzahlen n der Trommel 8 bestimmt, wobei die Anzahl größer gleich der Anzahl der zu bestimmenden Freiheitsgrade der Unwucht ist. Fig. 3 gibt einen beispielhaften Verlauf einer Amplitude A des Wegsignals W in Abhängigkeit der Drehzahl n wieder. Die Amplitude A stellt dabei eine mittlere Amplitude über mindestens eine halbe Periode des Wegsignals W dar, wobei zur Berechnung der mittleren Amplitude ein Abstand zwischen den Einhüllenden des Wegsignals W betrachtet wird. Die Amplitude A stellt vorliegend ein Maß für die statische Unwucht (1. Näherung) dar.
  • Zum Bestimmen der statischen und der dynamischen Unwucht wird vorliegend ein lineares Gleichungssystem gebildet. Zunächst wird die Amplitude A für zwei unterschiedliche Werte der Drehzahl n bestimmt und anschließend wird die statische sowie die dynamische Unwucht in Abhängigkeit der Amplitude A und der Drehzahl n bestimmt. Dabei gilt: U 1. ⁢ N ⁢ a ¨ ⁢ herung = A * U statisch + B * U dynamisch .
    Figure imgb0001
  • Dabei bezeichnet U1. Näherung die aus der Amplitude A gewonnene Unwucht, wobei Ustatisch und Udynamisch die zu ermittelnde statische bzw. dynamische Unwucht darstellt. A und B bezeichnen dabei gerätespezifische Konstanten, welche drehzahlspezifisch für die ausgewählten Werte der Drehzahl n festgelegt sind. Wird die Amplitude A bzw. die Unwucht (1. Näherung) bei zwei unterschiedlichen Drehzahlen n bestimmt, so kann aus einem zwei Gleichungen aufweisenden Gleichungssystem die dynamische und die statische Unwucht ermittelt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht (U), bei welchem mindestens eine dynamische Unwucht (Udynamisch) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Wert einer Amplitude (A) einer ein Bewegungsverhalten eines in dem Haushaltgerät angeordneten Laugenbehälters charakterisierenden Messgröße (W) bei mindestens zwei unterschiedlichen Werten einer Drehzahl (n) der Trommel bestimmt wird, und in Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der Amplitude (A) die dynamische Unwucht (Udynamisch) durch Vergleich der Werte der Amplitude (A) bei den mindestens zwei verschiedenen Drehzahlen ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit zumindest eines Wertes der Amplituden (A) eine statische Unwucht (Ustatisch) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße ein eine Auslenkung des Laugenbehälters aus einer Ruhestellung charakterisierendes Wegsignal (W) und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Laugenbehälters ausgewählt wird bzw. werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens zwei Gleichungen aufweisendes Gleichungssystem gebildet wird, und die statische und die dynamische Unwucht (Ustatisch, Udynamisch) auf der Grundlage des Gleichungssystems ermittelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichungssystem ein lineares Gleichungssystem ausgewählt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Konstanten (A, B) des Gleichungssystems drehzahlspezifisch für die mindestens zwei ausgewählten Werte der Drehzahl (n) festgelegt werden.
  7. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der dynamischen Unwucht (Udynamisch) ein Erhöhen und/oder Senken der Drehzahl (n) vorgenommen wird.
  8. Vorrichtung zum Ermitteln einer in einer Trommel eines Haushaltgeräts zur Pflege von Wäschestücken auftretenden, durch eine Verteilung der Wäschestücke in einem Innenraum der Trommel bewirkten Unwucht (U), mit einer Unwuchtbestimmungseinrichtung, welche zum Bestimmen einer dynamischen Unwucht (Ustatisch, Udynamisch) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtbestimmungseinrichtung dazu ausgebildet ist, jeweils einen Wert einer Amplitude (A) einer eine Bewegung eines in dem Haushaltgerät angeordneten Laugenbehälters charakterisierenden Messgröße (W) bei mindestens zwei unterschiedlichen Werten einer Drehzahl (n) der Trommel zu bestimmen, und in Abhängigkeit der mindestens zwei Werte der Amplitude (A) die dynamische Unwucht (Udynamisch) durch Vergleich der Werte der Amplitude (A) bei den mindestens zwei verschiedenen Drehzahlen zu ermitteln.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, durch gekennzeichnet, dass die Unwuchtbestimmungseinrichtung weiter dazu ausgebildet ist, und in Abhängigkeit zumindest eines Wertes der Amplituden (A) eine statische Unwucht (Ustatisch) zu ermitteln.
  10. Haushaltgerät, insbesondere Waschmaschine und/oder Waschtrockner, zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9 umfasst ist.
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