EP3624663B1 - Wasserführendes haushaltsgerät und verfahren zum betreiben eines wasserführenden haushaltsgeräts - Google Patents
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- EP3624663B1 EP3624663B1 EP18722535.4A EP18722535A EP3624663B1 EP 3624663 B1 EP3624663 B1 EP 3624663B1 EP 18722535 A EP18722535 A EP 18722535A EP 3624663 B1 EP3624663 B1 EP 3624663B1
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Definitions
- the present invention relates to a water-bearing household appliance and a method for operating a water-bearing household appliance.
- Water-carrying household appliances often have movable components, such as a water diverter, which are moved and/or brought into predetermined positions during operation of a respective appliance.
- movable components such as a water diverter
- a switching cam is used which, when the movable component is moved over a certain position, sends a signal to a control device so that the position is determined.
- the switching cam must be coupled to the control device. This is done, for example, via a signal cable, which increases the complexity of the device due to the additional wiring effort.
- Corresponding inputs are also to be provided on the control device.
- Such a solution is, for example, from WO 2016/096019 A1 known.
- DE 10 2007 041 299 A1 discloses a method for operating a dishwasher which has a washing compartment, at least two spray devices arranged inside the washing compartment, such as two spray arms or a spray arm and a roof spray, a reversing device and a drive which is operatively connected to the reversing device, in order to move the reversing device into different positions to bring includes. Furthermore, a circulating pump is provided which, depending on the set position of the reversing device, conveys liquid to one of the two and/or to both spray devices. The reversing device can be brought into a predetermined starting position. Starting from the predetermined initial position, the reversing device can be brought into a specific position. Other conventional devices are off DE 10 2010 000 351 A1 and WO 2008/125482 A2 known.
- an object of the present invention is to provide an improved water-conducting household appliance.
- a water-bearing household appliance in particular a dishwasher, with a movable component, an electric motor for moving the component at a predetermined speed, a control device for controlling the electric motor and a load device for providing a position of the movable component dependent and the Proposed movement of opposing resistance.
- the control device is set up to detect the drive current consumed by the electric motor during the movement of the component at the specified speed and dependent on the resistance provided, and to determine the position of the movable component as a function of the detected drive current.
- Such a water-carrying household appliance has the advantage that the position of the movable component can be determined, with additional cabling being required a position sensor and the position sensor itself can be dispensed with. In this way, in particular, the complexity of the water-conducting household appliance is reduced and costs can be saved. It is thus advantageously possible to detect the position of the movable component of the water-carrying household appliance without any additional cabling effort.
- the electric motor is designed in particular as a brushless direct current motor (BLDC motor).
- BLDC motor is driven, for example, with a predetermined DC voltage.
- a direction of rotation and a speed of the BLDC motor can be controlled via a drive voltage.
- the direction of rotation depends in particular on a polarity of the drive voltage and the speed on an amplitude or a magnitude of the drive voltage.
- a BLDC motor of this type takes up a drive current that is dependent on a load. The higher the load, the greater the power of the BLDC motor. Therefore, the BLDC motor draws a higher drive current when the load is high than when it is light.
- the control device is set up to control the electric motor.
- the control device has, for example, a cable connection to the electric motor and can apply a predetermined drive voltage to it.
- the control device has a voltage source for this purpose, in particular a voltage source with a controllable output voltage, such as a power supply unit or a transformer.
- the voltage source is set up in particular to provide the specified drive voltage.
- the electric motor takes up a drive current that is dependent on the load and is provided by the voltage source.
- the control device can be implemented in terms of hardware and/or software.
- the control device can be designed as a computer or as a microprocessor.
- the control device can be embodied as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
- the control device can in particular be a central control device for operating the water-bearing household appliance.
- the load device comprises a mechanical unit coupled to the movable component.
- the loading device provides a resistance to the movement of the movable component. This resistance can be generated by friction, for example.
- the movement of the movable component exhibits a natural resistance that depends in particular on the mounting of the movable component.
- This resistance is referred to below as the basic resistance.
- the basic resistance itself can already have a position-dependent value, for example.
- the load device is set up to change this basic resistance in a targeted manner as a function of the position. This can include both a local reduction in resistance and a local increase in resistance.
- the movable component is a spray arm of a dishwasher.
- the spray arm is rotatably mounted, rotating the spray arm without a load device consumes a power loss of 1.2 W, for example.
- the electric motor provides this power when operated with a drive voltage of 12 V by consuming a drive current of 0.1 A. If the load device is set up to provide increased resistance in a range of rotary movement, for example between 0° - 10°, so that the power loss in this range is doubled to 2.4 W, then the electric motor to provide this power increases 0.2A drive current to keep the spray arm rotating smoothly over this range.
- the control device is set up to detect the drive current consumed by the electric motor and to use this to determine the position of the movable component.
- the control device has, for example, an ammeter.
- the recording can also include storing a recorded value.
- the control device is set up in particular to compare a detected value with a reference value, to make assignments and/or to carry out different calculations. These calculations include, for example, determining function values and/or performing pattern recognition, in particular a spectral frequency analysis. In In the above example, by doubling the drive current, it can be concluded that the position of the spray arm is in the range between 0° -10°.
- the movable component is designed as a water-carrying component, in particular as a spray arm of a dishwasher or as a water diverter.
- These components are set up, for example, to perform a rotary movement.
- they are mounted, for example, on an axis of rotation, such as a shaft or drive axle, which is rotatably mounted.
- the movable component is set up to carry out a movement rotating about an axis.
- Such a rotary movement is in particular periodic, which means that the movement is repeated after a complete rotation of the movable component.
- the loading device is configured to provide increased resistance for every 5° at 90° intervals.
- the drive current consumed by the electric motor is accordingly increased four times.
- increased refers in particular to the drive current consumed at positions in which the resistance is not provided by the load device or is not increased, but only the basic resistance acts.
- the load device is set up to provide a resistance that is dependent on a degree of rotation of the movable component.
- the degree of rotation can be specified as an angle with respect to a starting angle. Since such a rotary movement is periodic, the starting angle can be chosen freely.
- the load device includes a gear for coupling the electric motor to the movable component.
- the load device thus fulfills a dual function: on the one hand, it already provides the position-dependent resistance, and on the other hand, it couples the electric motor to the moving component.
- the transmission is set up to reduce a speed of the electric motor by a predetermined factor when the electric motor is coupled to the movable component.
- the predetermined factor is also referred to as reduction, for example.
- a drive torque for the movable component can in particular be changed by such a gear reduction.
- a gear reduction is also advantageous in order to reduce a high speed of the electric motor and to increase the smoothness of the movement.
- the transmission is set up to convert a rotary movement provided by the electric motor into a linear movement.
- the load device is set up to provide the resistance according to a predetermined load function depending on the degree of rotation of the movable component.
- the resistance thus has a resistance value depending on the degree of rotation.
- the resistance value can increase linearly in proportion to the degree of rotation and return to the initial value after a full revolution.
- the position of the movable component which is represented here by the degree of rotation, can be clearly mapped to the resistance value and thus also to the drive current consumed by the electric motor.
- the load device is set up to measure the resistance as an increase in resistance and/or to provide a resistance reduction with respect to a base resistance corresponding to the resistance when moving the movable component without the loading device.
- the position detection can be robust in particular with respect to disruptive influences, such as hydrodynamic disruptive variables that occur chaotically, or also mechanical disruptive variables, for example due to dirt particles that counteract the movement.
- disruptive influences or also disruptive variables lead in particular to a locally increased resistance, for example because a dirt particle impedes the movement. If such a dirt particle adheres to a specific position, the electric motor takes up an increased drive current each time the movable component passes over this position. This could lead to erroneous position detection.
- Such an erroneous position detection is ruled out by providing in particular a local reduction in resistance which cannot originate from one of the disturbance variables mentioned.
- Such a reduction in resistance in relation to the basic resistance can be achieved, for example, by a load device which at the same time couples the electric motor to the movable component as a transmission.
- a load device which at the same time couples the electric motor to the movable component as a transmission.
- a power transmission from the electric motor to the movable component is suspended in places.
- the movable component is therefore not driven at these points, which is why the basic resistance drops to zero in particular due to the movable component. Therefore, the drive current consumed by the electric motor is also zero or at least almost zero. A deviation from zero can occur in particular due to losses that are attributable to the electric motor itself.
- control device is set up to control the electric motor depending on the determined position of the movable component in such a way that the movable component is moved into a predetermined position.
- a predetermined position can be determined, for example, by a specific degree of rotation.
- a spray arm of a dishwasher is brought into a predetermined position, a targeted cleaning of predefined or dynamically specific areas in the dishwasher can also be achieved.
- a cutlery basket can be approached in a targeted and selective manner.
- control device for determining a current load function of the movable component is set up to control the electric motor to carry out a full movement amplitude and to record the drive current consumed by the electric motor.
- the movable component is arranged, for example, in an environment that is subject to greatly changing conditions, such as a washing chamber of a dishwasher. It can happen that the mechanical properties of the movement of the movable component, for example due to dirt, change with increasing service life of the water-bearing household appliance. Since such a calibration is carried out, for example, before each use of the water-bearing household appliance, the drive current consumed by the electric motor when the movement is carried out regularly can be recorded and stored as a reference. In particular, the control device is then also set up to determine the position of the movable component as a function of this reference.
- a full amplitude of movement is understood to mean that the movable component reaches every position that the movable component can have exactly once.
- a respective position can also be differentiated on the basis of different directions of movement.
- the complete movement amplitude includes, for example, the movement from the left stop to the right stop and back again.
- the movable component is controlled to carry out a full amplitude of movement, it can also be determined whether, for example, an object, such as items to be washed in a dishwasher, is blocking the movement sequence. In that case, it can also be provided that a corresponding error message or a warning is issued to a user of the dishwasher.
- control device is set up to detect a blockage of the movable component as a function of the drive current consumed by the electric motor.
- the water-bearing household appliance is in the form of a dishwasher, a washing machine or a tumble dryer.
- a method for operating a water-bearing domestic appliance, in particular a dishwasher, with a movable component, an electric motor for moving the component and a control device for actuating the electric motor is proposed.
- the electric motor is activated.
- the control device applies a constant DC voltage to the electric motor.
- a resistance that is dependent on a position of the movable component and opposes the movement is provided by a load device.
- a drive current consumed by the electric motor and dependent on the resistance provided is detected. Recording is understood to mean, for example, recording, scanning or measuring.
- the position of the movable component is determined as a function of the detected drive current.
- the sensed drive current is a unique function of position.
- the position can then be derived or calculated directly from the detected drive current by inverting the function.
- a table can be provided in which values for the detected drive current are assigned to a position. This can also be referred to as a look-up table.
- a computer program product such as a computer program means
- a server in a network, for example, as a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file. This can be done, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
- the domestic dishwasher 1 includes a washing compartment 2, which can be closed by a door 3, which is in particular watertight.
- a sealing device (not shown) can be provided between the door 3 and the washing container 2 .
- the washing compartment 2 is preferably cuboid.
- the washing compartment 2 can be arranged in a housing of the domestic dishwasher 1 .
- the washing container 2 and the door 3 can form a washing chamber 4 for washing items to be washed.
- Door 3 is in the 1 shown in their open position.
- the door 3 can be closed or opened by pivoting about a pivot axis 5 provided at a lower end of the door 3 .
- a loading opening 6 of the washing compartment 2 can be closed or opened.
- the washing compartment 2 has a base 7, a cover 8 arranged opposite the base 7, a rear wall 9 arranged opposite the closed door 3 and two side walls 10, 11 arranged opposite one another.
- the bottom 7, the top 8, the rear wall 9 and the side walls 10, 11 can be made from a stainless steel sheet, for example.
- the bottom 7 can be made of a plastic material.
- the domestic dishwasher 1 also has at least one washware receptacle 12, 13, 14.
- washware holder 12 being a lower washware holder or a lower rack
- washware holder 13 being an upper washware holder or an upper rack
- washware holder 14 being a cutlery drawer.
- the washing items receptacles 12, 13, 14 are arranged one above the other in the washing compartment 2.
- Each washware holder 12 to 14 can be moved either into or out of the washing compartment 2 .
- each washware receptacle 12, 13, 14 can be pushed into the washing compartment 2 in an insertion direction E and pulled out of the washing compartment 2 in a pull-out direction A counter to the insertion direction E.
- An electric motor 20, a load device 30 and a movable component 40 are also arranged on the base 7 of the domestic dishwasher 1.
- the electric motor 20 is designed to move the movable component 40, which is designed here as a spray arm of the domestic dishwasher 1, in particular at a predetermined speed.
- the electric motor 20 is mechanically coupled to the spray arm 40 for this purpose.
- the spray arm 40 is rotatably mounted on an axle (not shown). A movement of the spray arm 40 therefore corresponds to a rotation or rotational movement and the predetermined speed corresponds to a predetermined angular velocity.
- the loading device 30 is coupled to the rotational movement of the spray arm 40 and is configured to oppose the rotation with a resistance that is dependent on a position of the spray arm 40 .
- the position of the spray arm 40 is in particular clearly defined by a degree of rotation between 0-360°.
- the resistance to rotation causes the spray arm 40 to be decelerated, which reduces an angular velocity or rotational frequency of the spray arm 40 .
- a higher drive power is required for a short time.
- the electric motor 20 briefly increases the drive current I 0 , I 1 , I 2 (see FIG Figures 2a, 2b ) on.
- the duration of the time interval in which the drive current is increased depends in particular on the specified angular velocity and on the angular range in which the resistance is increased.
- a control device 50 is arranged on the door 3 of the domestic dishwasher 1 .
- the control device 50 is set up to control the electric motor 20 to move the spray arm 40 .
- the control device 50 applies a predetermined drive voltage to the electric motor 20 for this purpose and makes the drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by the electric motor 20 available.
- the control device 50 is also set up to detect the drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by the electric motor 20 . Based on the detected drive current I 0 , I 1 , I 2 , the control device 50 is also set up to determine the position of the spray arm 40 . For this purpose it can be provided that the control device 50 compares values, carries out calculations, determines function values, carries out a pattern recognition, in particular a spectral frequency analysis, and/or makes assignments.
- Figure 2a shows a diagram of a drive current I 0 , I 1 consumed by an electric motor 20 as a function of a degree of rotation ⁇ of a movable component 40.
- an electric motor 20 in the 1 illustrated domestic dishwasher 1, which is set up to move the spray arm 40.
- a certain basic power is required to move the spray arm 40, which depends, for example, on the type of mounting of the spray arm 40.
- the electric motor 20 achieves this basic performance by absorbing a drive current of the amplitude I 0 .
- a load device 30 is also provided, which offers an increased resistance to the movement in a range of the degree of rotation ⁇ of the spray arm 40 from 135° to 180°. In this area, a higher power is required to carry out the rotary movement, in particular with a predetermined angular velocity.
- the electric motor 20 therefore takes up a higher drive current I 1 in this area in order to provide this increased power.
- the control device 50 is set up to detect the input drive current I 0 , I 1 , for example as a function of the degree of rotation ⁇ of the spray arm 40, and to determine the position of the spray arm 40 as a function of this.
- the control device 50 compares the detected drive current I 0 , I 1 with a value stored in a memory (not shown), which corresponds to the drive current at basic power. If the detected drive current I 0 , I 1 is higher than the stored value, then the position of the spray arm 40 is in a range of 135° - 180° degrees of rotation.
- the control device 50 is set up, for example, to determine a change in the detected drive current I 0 , I 1 and to determine the position of the spray arm 40 therefrom. As soon as the spray arm 40 exceeds 135°, the drive current I 0 , I 1 suddenly increases, resulting in a large positive change signal. Accordingly, when the spray arm 40 exceeds 180°, there is a large negative change signal. In this example, therefore, the position of the spray arm 40 can be accurately determined at two points.
- Figure 2b shows another diagram of a drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by an electric motor 20 as a function of a degree of rotation ⁇ of a movable component 40.
- the electric motor 20 in FIG 1 illustrated domestic dishwasher 1, which is set up to move the spray arm 40.
- a load device 30 (see e.g 1 ) is provided, which provides a resistance to the rotational movement of the spray arm 40 depending on the position.
- three load levels can be identified, which are characterized by a respective drive current I 0 , I 1 , I 2 .
- the base load corresponds to a drive current I 0
- an increased load corresponds to a drive current I 1
- a reduced load corresponds to a drive current I 2 .
- three areas with increased load are provided in the first 90°, each at 30° intervals, each spanning 5°-10°. After a further 90°, three areas follow, also at 30° intervals, in which the load is reduced for 5° -10° each. Accordingly, the drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by the electric motor 20 is increased or decreased in the respective areas.
- control device 50 is therefore able to determine the position of the spray arm 40 very precisely.
- the Figures 3a - 3c show an embodiment of a loading device 30, for example the loading device 30 of FIG 1 , in one position each.
- the load device 30 comprises two gear wheels 31, 32 which mesh.
- the first gear 31 is mounted on a shaft or drive axle 21 driven by the electric motor 20 (see Fig 1 ), possibly via a gearbox (not shown), is driven.
- the teeth of the first gear 31 mesh with the teeth of the second gear 32, whereby a force is transmitted to the second gear 32.
- the second gear 32 is mounted on a shaft or drive axle 41 which is used to drive or move a movable component 40 (see FIG 1 ) is set up.
- the first gear wheel 31 has the special feature that there are no teeth in a small angular range.
- Figure 3a shows a moment in which the second gear 32 is just driven by the first gear 31. However, the first gear 31 rotates according to the shown direction of rotation further, whereby the angular range of the first gear 31, in which no teeth are present, is rotated towards the second gear 32.
- FIG. 14 shows a moment in which the angular range of the first gear 31 in which there are no teeth faces the second gear 32.
- FIG. Therefore, the second gear wheel 32 is also not driven in this position and a load for the electric motor 20 and thus also a drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by it are reduced.
- the moving member 40 may continue to move even at this moment due to inertia of the movement. However, the movement is preferably braked, so that the movable component 40 is in a defined position.
- FIGs 4a and 4b show a further embodiment of a loading device 30, for example the loading device 30 of FIG 1 , in one position each.
- the load device 30 has a concentric structure with cylindrical elements 33, 34, 35 arranged one inside the other.
- a friction means 33 is arranged on an internal shaft or drive axle 21 and is firmly connected to the drive axle 21 .
- the friction means 33 includes, in particular, polymeric components.
- a friction layer 34 At a distance from the friction means 33, which forms a gap, follows a friction layer 34, which in turn is arranged on the inside of a bushing 35 and is firmly connected to it.
- the socket 35 is, for example, firmly connected to an external housing (not shown) and is therefore immovable.
- the friction means 33 has a projection 36 that is so large that it bridges the gap between the friction means and the friction layer 34 . That is, the projection 36 contacts the friction layer 34 and rubs on it. This is for example in the Figure 4a shown. This friction opposes increased resistance to rotation of the drive axle 21 .
- the projection 36 can be made of the same material such as the friction means 33, but it can also be provided that they are made of a different, in particular more robust, material or that a coating of a more robust material is applied to them.
- the friction layer 34 has a recess 37 .
- This recess 37 is dimensioned in such a way that the projection 36 no longer rubs on the friction layer 34 when it is aligned in the direction of the recess 37 . This is for example in the Figure 4b shown. Thus, in this orientation, that is, when the projection 36 is oriented toward the recess 37, the additional load created by friction is eliminated.
- an increased basic load is therefore generated, which is specifically reduced at one position.
- figure 5 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating a water-bearing household appliance 1, for example the domestic dishwasher 1 .
- an electric motor 20 is controlled by a control device 50.
- the control device 50 applies a predetermined drive voltage to the electric motor 20 and a current I 0 , I 1 , I 2 drawn by the electric motor 20 (see Figures 2a, 2b ) provides.
- a load device 30 (see 1 , 3a - 3c , 4a, 4b ) a resistance dependent on a position of a movable component 40 driven by the electric motor 20 is provided.
- a third method step S3 the drive current I 0 , I 1 , I 2 consumed by the electric motor 20 and dependent on the resistance provided is detected.
- the control device 50 has an ammeter for this purpose.
- the detection of the drive current I 0 , I 1 , I 2 can also include storing the detected value.
- a fourth method step S4 the position of the movable component 40 is determined as a function of the detected drive current I 0 , I 1 , I 2 .
- the determination is made in particular by the control device 50, for example by comparing the detected drive current I 0 , I 1 , I 2 with values stored in a table.
Landscapes
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltsgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts.
- Wasserführende Haushaltsgeräte weisen häufig bewegliche Bauteile auf, wie beispielsweise eine Wasserweiche, die während eines Betriebs eines jeweiligen Geräts bewegt und/oder in vorbestimmte Positionen gebracht werden. Um eine vorbestimmte Position gezielt anfahren zu können, ist es erforderlich, die aktuelle Position des Bauteils zu kennen. Herkömmlicherweise wird beispielsweise ein Schaltnocken eingesetzt, der, wenn das bewegliche Bauteil über eine bestimmte Position bewegt wird, ein Signal an eine Steuerungsvorrichtung sendet, so dass die Position bestimmt ist. Hierzu ist jedoch der Schaltnocken mit der Steuerungsvorrichtung zu koppeln. Dies geschieht beispielsweise über ein Signalkabel, was die Komplexität des Geräts durch den zusätzlichen Verdrahtungsaufwand erhöht. Ferner sind auch entsprechende Eingänge an der Steuerungsvorrichtung vorzusehen. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der
WO 2016/096019 A1 bekannt. -
DE 10 2007 041 299 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Geschirrspülmaschine, die einen Spülbehälter, wenigstens zwei innerhalb des Spülbehälters angeordnete Sprüheinrichtungen, wie bspw. zwei Sprüharme oder ein Sprüharm und eine Dachbrause, eine Umsteuervorrichtung und einen mit der Umsteuervorrichtung in Wirkverbindung stehenden Antrieb, um die Umsteuervorrichtung in verschiedene Stellungen zu bringen umfasst. Weiterhin ist eine Umwälzpumpe vorgesehen, die je nach eingestellter Stellung der Umsteuervorrichtung Flüssigkeit zu einer der beiden und/oder zu beiden Sprühvorrichtungen fördert. Die Umsteuervorrichtung kann in eine vorgegebene Ausgangsstellung gebracht werden. Ausgehend von der vorgegebenen Ausgangsstellung kann die Umsteuervorrichtung in eine bestimmte Stellung gebracht werden. Weitere herkömmliche Vorrichtungen sind ausDE 10 2010 000 351 A1 undWO 2008/125482 A2 bekannt. - Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes wasserführendes Haushaltsgerät bereitzustellen.
- Gemäß einem ersten Aspekt wird ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil, einem Elektromotor zum Bewegen des Bauteils mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, einer Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Elektromotors und einer Lastvorrichtung zum Bereitstellen eines von einer Position des beweglichen Bauteils abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes vorgeschlagen. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, den von dem Elektromotor während des Bewegens des Bauteils mit der vorgegebenen Geschwindigkeit aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom zu erfassen und die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms zu ermitteln.
- Ein solches wasserführendes Haushaltsgerät weist den Vorteil auf, dass die Position des beweglichen Bauteils ermittelt werden kann, wobei auf eine zusätzliche Verkabelung zu einem Positionssensor sowie den Positionssensor selbst verzichtet werden kann. Hierdurch wird insbesondere eine Komplexität des wasserführenden Haushaltsgeräts reduziert und es können Kosten eingespart werden. Es ist somit vorteilhaft eine Positionserkennung des beweglichen Bauteils des wasserführenden Haushaltsgeräts ohne einen zusätzlichen Verkabelungsaufwand realisiert.
- Der Elektromotor ist insbesondere als ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildet. Ein solcher BLDC-Motor wird beispielsweise mit einer vorgegebenen Gleichspannung angesteuert. Dabei können beispielsweise über eine Antriebsspannung ein Drehsinn als auch eine Drehzahl des BLDC-Motors gesteuert werden. Der Drehsinn hängt dabei insbesondere von einer Polung der Antriebsspannung und die Drehzahl von einer Amplitude oder einem Betrag der Antriebsspannung ab. Ein solcher BLDC-Motor nimmt dabei einen von einer Last abhängigen Antriebsstrom auf. Je höher die Last ist, umso größer ist die Leistung des BLDC-Motors. Daher nimmt der BLDC-Motor bei hoher Last einen höheren Antriebsstrom als bei geringer Last auf.
- Die Steuerungsvorrichtung ist zum Ansteuern des Elektromotors eingerichtet. Hierzu weist die Steuerungsvorrichtung beispielsweise eine Kabelverbindung zu dem Elektromotor auf und kann diesen mit einer vorgegebenen Antriebsspannung beaufschlagen. Beispielsweise weist die Steuerungsvorrichtung hierfür eine Spannungsquelle auf, insbesondere eine Spannungsquelle mit steuerbarer Ausgangsspannung, wie beispielsweise ein Netzgerät oder ein Transformator. Die Spannungsquelle ist insbesondere dazu eingerichtet, die vorgegebene Antriebsspannung bereitzustellen. Der Elektromotor nimmt einen von der Last abhängigen Antriebsstrom auf, der von der Spannungsquelle bereitgestellt wird.
- Die Steuerungsvorrichtung kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Steuerungsvorrichtung als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Steuerungsvorrichtung als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere eine zentrale Steuerungsvorrichtung zum Betreiben des wasserführenden Haushaltsgeräts sein.
- Die Lastvorrichtung umfasst insbesondere eine mit dem beweglichen Bauteil gekoppelte mechanische Einheit. In Abhängigkeit von der Position des beweglichen Bauteils stellt die Lastvorrichtung einen der Bewegung des beweglichen Bauteils entgegen gerichteten Widerstand bereit. Dieser Widerstand kann beispielsweise durch Reibung erzeugt werden.
- Beispielsweise weist die Bewegung des beweglichen Bauteils einen natürlichen Widerstand auf, der insbesondere von einer Lagerung des beweglichen Bauteils abhängt. Dieser Widerstand wird im Folgenden als Grundwiderstand bezeichnet. Der Grundwiderstand an sich kann beispielsweise bereits eine positionsabhängige Größe aufweisen.
- Die Lastvorrichtung ist dazu eingerichtet, diesen Grundwiderstand gezielt positionsabhängig zu verändern. Dies kann sowohl eine lokale Reduzierung des Widerstands als auch eine lokale Erhöhung des Widerstands umfassen.
- Beispielsweise ist das bewegliche Bauteil ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine. Der Sprüharm ist drehbar gelagert, wobei ein Drehen des Sprüharms ohne eine Lastvorrichtung beispielsweise eine Verlustleistung von 1,2 W verbraucht. Der Elektromotor stellt diese Leistung bei einem Betrieb mit einer Antriebsspannung von 12 V durch Aufnahme eines Antriebsstroms von 0,1 A bereit. Wenn nun die Lastvorrichtung dazu eingerichtet ist, in einem Bereich der Drehbewegung, beispielsweise zwischen 0° - 10°, einen erhöhten Widerstand bereitzustellen, so dass die Verlustleistung in diesem Bereich auf 2,4 W verdoppelt ist, dann nimmt der Elektromotor zum Bereitstellen dieser Leistung einen Antriebsstrom von 0,2 A auf, um die Drehbewegung des Sprüharms über diesen Bereich hinweg gleichmäßig aufrecht zu erhalten.
- Die Steuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, den vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom zu erfassen und aus diesem die Position des beweglichen Bauteils zu ermitteln. Hierzu weist die Steuerungsvorrichtung beispielsweise einen Strommesser auf. Von dem Erfassen kann auch ein Abspeichern eines erfassten Wertes umfasst sein. Zum Ermitteln der Position des beweglichen Bauteils ist die Steuerungsvorrichtung insbesondere dazu eingerichtet, einen erfassten Wert mit einem Referenzwert zu vergleichen, Zuordnungen vorzunehmen und/oder unterschiedliche Berechnungen durchzuführen. Diese Berechnungen umfassen beispielsweise ein Ermitteln von Funktionswerten und/oder ein Durchführen einer Mustererkennung, insbesondere einer spektralen Frequenzanalyse. In dem oben genannten Beispiel lässt sich durch die Verdopplung des Antriebsstroms darauf schließen, dass die Position des Sprüharms in dem Bereich zwischen 0° -10° liegt.
- Gemäß einer Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das bewegliche Bauteil als ein wasserführendes Bauteil, insbesondere als ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine oder als eine Wasserweiche, ausgebildet.
- Diese Bauteile sind beispielsweise dazu eingerichtet, eine Drehbewegung auszuführen. Hierzu sind sie beispielsweise auf einer Drehachse, wie einer Welle oder Antriebsachse, montiert, welche drehbar gelagert ist.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das bewegliche Bauteil dazu eingerichtet, eine um eine Achse rotierende Bewegung durchzuführen.
- Eine solche Drehbewegung ist insbesondere periodisch, das heißt dass sich die Bewegung nach einer vollständigen Umdrehung des beweglichen Bauteils wiederholt. Beispielsweise ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, in Abständen von 90° für jeweils 5° einen erhöhten Widerstand bereitzustellen. Im Verlauf einer kompletten Umdrehung des beweglichen Bauteils ist der von dem Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom demnach viermal erhöht. Erhöht bezieht sich dabei insbesondere auf den aufgenommenen Antriebsstrom an Positionen, bei denen der Widerstand durch die Lastvorrichtung nicht bereitgestellt oder nicht erhöht ist, sondern nur der Grundwiderstand wirkt.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, einen von einem Drehgrad des beweglichen Bauteils abhängigen Widerstand bereitzustellen.
- Der Drehgrad kann beispielsweise als ein Winkel in Bezug auf einen Ausgangswinkel angegeben werden. Da eine solche Drehbewegung periodisch ist, kann der Ausgangswinkel frei gewählt werden.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts umfasst die Lastvorrichtung ein Getriebe zum Koppeln des Elektromotors mit dem beweglichen Bauteil.
- In dieser Ausführungsform erfüllt die Lastvorrichtung damit eine Doppelfunktion: Einerseits stellt sie den positionsabhängigen Widerstand bereits, andererseits koppelt sie den Elektromotor mit dem beweglichen Bauteil.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das Getriebe bei dem Koppeln des Elektromotors mit dem beweglichen Bauteil zum Reduzieren einer Drehzahl des Elektromotors um einen vorgegebenen Faktor eingerichtet.
- Der vorgegebene Faktor wird beispielsweise auch als Untersetzung bezeichnet. Durch eine solche Untersetzung kann insbesondere ein Antriebsdrehmoment für das bewegliche Bauteil geändert werden. Beispielsweise ist eine Untersetzung auch vorteilhaft, um eine hohe Drehzahl des Elektromotors zu reduzieren und eine Gleichmäßigkeit der Bewegung zu erhöhen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Getriebe dazu eingerichtet, eine von dem Elektromotor bereitgestellte Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzusetzen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, den Widerstand gemäß einer vorbestimmten Lastfunktion in Abhängigkeit von dem Drehgrad des beweglichen Bauteils bereitzustellen.
- Der Widerstand weist damit einen Widerstandswert in Abhängigkeit des Drehgrads auf. Beispielsweise kann der Widerstandswert linear proportional zum Drehgrad zunehmen und nach einer vollen Umdrehung auf den Ausgangswert zurückfallen. In dieser Ausführungsform ist eine eindeutige Abbildung der Position des beweglichen Bauteils, die hier durch den Drehgrad dargestellt ist, auf den Widerstandswert und damit auch auf den vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom ermöglicht.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, den Widerstand als eine Widerstandserhöhung und/oder eine Widerstandsreduzierung mit Bezug auf einen Grundwiderstand, die dem Widerstand bei dem Bewegen des beweglichen Bauteils ohne die Lastvorrichtung entspricht, bereitzustellen.
- In dieser Ausführungsform kann die Positionserkennung insbesondere gegenüber Störeinflüssen, wie beispielsweise chaotisch auftretenden hydrodynamischen Störgrößen, oder auch mechanischen Störgrößen, beispielsweise aufgrund von Schmutzpartikeln, die der Bewegung entgegenwirken, robust sein. Derartige Störeinflüsse oder auch Störgrößen führen insbesondere zu einem lokal erhöhten Widerstand, beispielsweise weil ein Schmutzpartikel den Bewegungsablauf hemmt. Wenn ein solches Schmutzpartikel an einer bestimmten Position anhaftet, so nimmt der Elektromotor bei jedem Überfahren dieser Position durch das bewegliche Bauteil einen erhöhten Antriebsstrom auf. Dies könnte zu einer fehlerhaften Positionserkennung führen. Indem insbesondere eine lokale Widerstandsreduzierung bereitgestellt wird, die nicht von einer der genannten Störgrößen stammen kann, ist einer solche fehlerhafte Positionserkennung ausgeschlossen.
- Eine derartige Widerstandsreduzierung mit Bezug auf den Grundwiderstand lässt sich beispielweise durch eine Lastvorrichtung, die zugleich als Getriebe den Elektromotor mit dem beweglichen Bauteil koppelt, erreichen. Beispielsweise ist dazu vorgesehen, eine Kraftübertragung von dem Elektromotor auf das bewegliche Bauteil stellenweise auszusetzen. An diesen Stellen wird das bewegliche Bauteil daher nicht angetrieben, weshalb der Grundwiderstand durch das bewegliche Bauteil insbesondere auf Null sinkt. Daher ist der vom Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom ebenfalls Null oder zumindest fast Null. Eine Abweichung von Null kann hierbei insbesondere durch Verluste, die dem Elektromotor selbst zuzuschreiben sind, auftreten.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Elektromotor in Abhängigkeit der ermittelten Position des beweglichen Bauteils derart anzusteuern, dass das bewegliche Bauteil in eine vorbestimmte Position bewegt wird.
- Eine vorbestimmte Position kann beispielsweise durch einen bestimmten Drehgrad bestimmt sein. Beispielsweise kann, indem ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine in eine vorbestimmte Position gebracht wird, eine gezielte Reinigung von vordefinierten oder auch dynamisch bestimmten Bereichen in der Geschirrspülmaschine erzielt werden. So kann beispielsweise ein Besteckkorb gezielt und selektiv angefahren werden.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Lastfunktion des beweglichen Bauteils dazu eingerichtet, den Elektromotor zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude anzusteuern und den dabei vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom zu erfassen.
- Ein solcher Vorgang kann auch als ein Eichen oder Kalibrieren bezeichnet werden. Das bewegliche Bauteil ist beispielsweise in einer Umgebung angeordnet, die stark wechselnden Bedingungen ausgesetzt ist, wie beispielsweise eine Spülkammer einer Geschirrspülmaschine. Dabei kann es vorkommen, dass sich die mechanischen Eigenschaften der Bewegung des beweglichen Bauteils, beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen, mit zunehmender Betriebsdauer des wasserführenden Haushaltsgeräts verändern. Indem beispielsweise vor einer jeden Benutzung des wasserführenden Haushaltsgeräts eine solche Kalibrierung durchgeführt wird, kann der bei einer regulären Durchführung der Bewegung vom Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom erfasst und als Referenz abgespeichert werden. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere dann auch dazu eingerichtet, die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit dieser Referenz zu ermitteln.
- Unter einer vollständigen Bewegungsamplitude wird vorliegend verstanden, dass das bewegliche Bauteil jede Position, die das bewegliche Bauteil aufweisen kann, genau einmal erreicht. Dabei kann eine jeweilige Position aufgrund unterschiedlicher Bewegungsrichtungen auch unterschieden werden. Bei einer linearen Oszillationsbewegung von einem linken Anschlag zu einem rechten Anschlag umfasst die vollständige Bewegungsamplitude beispielsweise die Bewegung von dem linken Anschlag zu dem rechten Anschlag und auch wieder zurück.
- Indem das bewegliche Bauteil zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude angesteuert wird, kann ferner auch ermittelt werden, ob beispielsweise ein Objekt, wie Spülgut in einer Geschirrspülmaschine, den Bewegungsablauf blockiert. In dem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass eine entsprechende Fehlermeldung oder ein Warnhinweis an einen Benutzer der Geschirrspülmaschine ausgegeben wird.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung zum Erkennen einer Blockade des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Antriebsstrom des Elektromotors eingerichtet.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das wasserführende Haushaltsgerät als eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner ausgebildet.
- Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts, insbesondere einer Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil, einem Elektromotor zum Bewegen des Bauteils und einer Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Elektromotors vorgeschlagen. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Elektromotor angesteuert. Beispielsweise beaufschlagt die Steuerungsvorrichtung den Elektromotor mit einer konstanten Gleichspannung. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein von einer Position des beweglichen Bauteils abhängiger und der Bewegung entgegengesetzter Widerstand von einer Lastvorrichtung bereitgestellt. In einem dritten Verfahrensschritt wird ein von dem Elektromotor aufgenommener und von dem bereitgestellten Widerstand abhängiger Antriebsstrom erfasst. Unter Erfassen wird beispielsweise ein Aufzeichnen, ein Abtasten oder ein Messen verstanden. In einem vierten Verfahrensschritt wird die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms ermittelt. Beispielsweise ist der erfasste Antriebsstrom eine eindeutige Funktion der Position. Dann lässt sich mittels Invertierung der Funktion aus dem erfassten Antriebsstrom direkt die Position ableiten oder berechnen. Ferner kann eine Tabelle vorgesehen sein, in welcher Werte für den erfassten Antriebsstrom einer Position zugeordnet sind. Dies kann auch als Look-up-table bezeichnet werden.
- Die Ausführungsformen und Merkmale des vorgeschlagenen wasserführenden Haushaltsgeräts gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
- Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
- Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
- Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines wasserführenden Haushaltsgeräts; -
Fig. 2a und 2b zeigen jeweils ein Diagramm eines von einem Elektromotor aufgenommenen Antriebsstroms; -
Fig. 3a - 3b zeigen eine Ausführungsform einer Lastvorrichtung in jeweils einer Position; -
Fig. 4a und 4b zeigen eine weitere Ausführungsform einer Lastvorrichtung in jeweils einer Position; und -
Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts. - In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
-
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines wasserführenden Haushaltsgeräts 1, das hier als eine Haushalts-Geschirrspülmaschine ausgebildet ist. Die Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 umfasst einen Spülbehälter 2, der durch eine Tür 3, insbesondere wasserdicht, verschließbar ist. Hierzu kann zwischen der Tür 3 und dem Spülbehälter 2 eine Dichteinrichtung vorgesehen sein (nicht dargestellt). Der Spülbehälter 2 ist vorzugsweise quaderförmig. Der Spülbehälter 2 kann in einem Gehäuse der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 angeordnet sein. Der Spülbehälter 2 und die Tür 3 können eine Spülkammer 4 zum Spülen von Spülgut bilden. - Die Tür 3 ist in der
Fig. 1 in ihrer geöffneten Stellung dargestellt. Durch ein Schwenken um eine an einem unteren Ende der Tür 3 vorgesehene Schwenkachse 5 kann die Tür 3 geschlossen oder geöffnet werden. Mit Hilfe der Tür 3 kann eine Beschickungsöffnung 6 des Spülbehälters 2 geschlossen oder geöffnet werden. Der Spülbehälter 2 weist einen Boden 7, eine dem Boden 7 gegenüberliegend angeordnete Decke 8, eine der geschlossenen Tür 3 gegenüberliegend angeordnete Rückwand 9 und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 10, 11 auf. Der Boden 7, die Decke 8, die Rückwand 9 und die Seitenwände 10, 11 können beispielsweise aus einem Edelstahlblech gefertigt sein. Alternativ kann beispielsweise der Boden 7 aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. - Die Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 weist ferner zumindest eine Spülgutaufnahme 12, 13, 14 auf. Vorzugsweise können mehrere, beispielsweise drei, Spülgutaufnahmen 12, 13, 14 vorgesehen sein, wobei die Spülgutaufnahme 12 eine untere Spülgutaufnahme oder ein Unterkorb, die Spülgutaufnahme 13 eine obere Spülgutaufnahme oder ein Oberkorb und die Spülgutaufnahme 14 eine Besteckschublade sein kann. Wie die
Fig. 1 weiterhin zeigt, sind die Spülgutaufnahmen 12, 13, 14 übereinander in dem Spülbehälter 2 angeordnet. Jede Spülgutaufnahme 12 bis 14 ist wahlweise in den Spülbehälter 2 hinein- oder aus diesem herausverlagerbar. Insbesondere ist jede Spülgutaufnahme 12, 13, 14 in einer Einschubrichtung E in den Spülbehälter 2 hineinschiebbar und entgegen der Einschubrichtung E in einer Auszugsrichtung A aus dem Spülbehälter 2 herausziehbar. - An dem Boden 7 der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 sind ferner ein Elektromotor 20, eine Lastvorrichtung 30 und ein bewegliches Bauteil 40 angeordnet. Der Elektromotor 20 ist zum Bewegen des beweglichen Bauteils 40, das hier als ein Sprüharm der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 ausgebildet ist, insbesondere mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eingerichtet. Insbesondere ist der Elektromotor 20 hierzu mit dem Sprüharm 40 mechanisch gekoppelt. Der Sprüharm 40 ist auf einer Achse (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Ein Bewegen des Sprüharms 40 entspricht daher einer Drehung oder Drehbewegung und die vorgegebene Geschwindigkeit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit. Die Lastvorrichtung 30 ist mit der Drehbewegung des Sprüharms 40 gekoppelt und dazu eingerichtet, der Drehung einen von einer Position des Sprüharms 40 abhängigen Widerstand entgegenzusetzen. Die Position des Sprüharms 40 ist insbesondere durch einen Drehgrad zwischen 0 - 360° eindeutig definiert. Der der Drehung entgegengesetzte Widerstand führt dazu, dass der Sprüharm 40 abgebremst wird, was eine Winkelgeschwindigkeit oder Drehfrequenz des Sprüharms 40 reduziert. Um die vorgegebene Winkelgeschwindigkeit beizubehalten, wird eine kurzzeitig höhere Antriebsleistung benötigt. Um diese zu erreichen, nimmt der Elektromotor 20 kurzzeitig einen erhöhten Antriebsstrom I0, I1, I2 (siehe
Fig. 2a, 2b ) auf. Die Dauer des Zeitintervalls, in welchem der Antriebsstrom erhöht ist, hängt dabei insbesondere von der vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit als auch von dem Winkelbereich, in welchem der Widerstand erhöht ist, ab. - Ferner ist an der Tür 3 der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 eine Steuerungsvorrichtung 50 angeordnet. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu eingerichtet, den Elektromotor 20 zum Bewegen des Sprüharms 40 anzusteuern. Insbesondere beaufschlagt die Steuerungsvorrichtung 50 den Elektromotor 20 hierzu mit einer vorgegebenen Antriebsspannung und stellt den vom Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstrom I0, I1, I2 zur Verfügung. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist ferner dazu eingerichtet, den vom Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstrom I0, I1, I2 zu erfassen. Ausgehend von dem erfassten Antriebsstrom I0, I1, I2 ist die Steuerungsvorrichtung 50 ferner dazu eingerichtet, die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung 50 Werte vergleicht, Berechnungen durchführt, Funktionswerte ermittelt, eine Mustererkennung, insbesondere eine spektrale Frequenzanalyse, durchführt und/oder Zuordnungen vornimmt.
-
Fig. 2a zeigt ein Diagramm eines von einem Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstroms I0, I1 in Abhängigkeit eines Drehgrads ϕ eines beweglichen Bauteils 40. Beispielsweise handelt es sich um den Elektromotor 20 der in derFig. 1 dargestellten Haushalts-Geschirrspülmaschine 1, der zum Bewegen des Sprüharms 40 eingerichtet ist. - Zum Bewegen des Sprüharms 40 wird eine gewisse Grundleistung benötigt, die beispielsweise von der Art der Lagerung des Sprüharms 40 abhängt. Diese Grundleistung erreicht der Elektromotor 20 in diesem Beispiel durch die Aufnahme eines Antriebsstroms der Amplitude I0. Es ist ferner eine Lastvorrichtung 30 vorgesehen, die in einem Bereich des Drehgrads ϕ des Sprüharms 40 von 135° - 180° einen erhöhten Widerstand der Bewegung entgegensetzt. In diesem Bereich wird eine höhere Leistung zum Durchführen der Drehbewegung, insbesondere mit vorgegebener Winkelgeschwindigkeit, benötigt. Daher nimmt der Elektromotor 20 in diesem Bereich einen höheren Antriebsstrom I1 auf, um diese erhöhte Leistung bereitzustellen. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu eingerichtet, den aufgenommenen Antriebsstrom I0, I1 zu erfassen, beispielsweise als eine Funktion des Drehgrads ϕ des Sprüharms 40, und in Abhängigkeit hiervon die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln.
- Beispielsweise vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 hierzu den erfassten Antriebsstrom I0, I1 mit einem in einem Speicher (nicht gezeigt) hinterlegten Wert, der dem Antriebsstrom bei Grundleistung entspricht. Wenn der erfasste Antriebsstrom I0, I1 höher als der abgespeicherte Wert ist, dann ist die Position des Sprüharms 40 in einem Bereich von 135° - 180° Drehgrad. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung 50 beispielsweise dazu eingerichtet, eine Änderung des erfassten Antriebsstroms I0, I1 festzustellen und daraus die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln. Sobald der Sprüharm 40 die 135° überschreitet, erhöht sich der Antriebsstrom I0, I1 plötzlich, was ein großes positives Änderungssignal zur Folge hat. Dementsprechend ergibt sich ein großes negatives Änderungssignal, wenn der Sprüharm 40 die 180° überschreitet. Bei diesem Beispiel lässt sich daher die Position des Sprüharms 40 an zwei Punkten genau ermitteln.
-
Fig. 2b zeigt ein weiteres Diagramm eines von einem Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstroms I0, I1, I2 in Abhängigkeit eines Drehgrads ϕ eines beweglichen Bauteils 40. Beispielsweise handelt es sich um den Elektromotor 20 der in derFig. 1 dargestellten Haushalts-Geschirrspülmaschine 1, der zum Bewegen des Sprüharms 40 eingerichtet ist. Ferner ist auch eine Lastvorrichtung 30 (siehe z.B.Fig. 1 ) vorgesehen, welche positionsabhängig einen Widerstand der Drehbewegung des Sprüharms 40 bereitstellt. - Im Unterschied zu dem Beispiel der
Fig. 2a sind in derFig. 2b drei Lastniveaus erkennbar, die durch einen jeweiligen Antriebsstrom I0, I1, I2 gekennzeichnet sind. Die Grundlast entspricht einem Antriebsstrom I0, eine erhöhte Last entspricht einem Antriebsstrom I1 und eine erniedrigte Last entspricht einem Antriebsstrom I2. In diesem Beispiel sind in den ersten 90°, jeweils in 30°-Abständen, drei Bereiche mit erhöhter Last vorgesehen, die jeweils 5° -10° überspannen. Nach weiteren 90° folgen, ebenfalls in 30°-Abständen, drei Bereiche, in denen die Last für jeweils 5° -10° reduziert ist. Dementsprechend ist der vom Elektromotor 20 aufgenommene Antriebsstrom I0, I1, I2 in den jeweiligen Bereichen erhöht oder erniedrigt. - In diesem Beispiel ist die Steuerungsvorrichtung 50 daher in der Lage, die Position des Sprüharms 40 sehr genau zu ermitteln.
- Die
Fig. 3a - 3c zeigen eine Ausführungsform einer Lastvorrichtung 30, beispielsweise der Lastvorrichtung 30 derFig. 1 , in jeweils einer Position. Die Lastvorrichtung 30 umfasst in diesem Beispiel zwei Zahnräder 31, 32, die ineinandergreifen. Das erste Zahnrad 31 ist auf einer Welle oder Antriebsachse 21 montiert, welche von dem Elektromotor 20 (sieheFig. 1 ), möglicherweise über ein Getriebe (nicht dargestellt), angetrieben wird. Die Zähne des ersten Zahnrads 31 greifen in die Zähne des zweiten Zahnrads 32, womit eine Kraft auf das zweite Zahnrad 32 übertragen wird. Das zweite Zahnrad 32 ist insbesondere auf einer Welle oder Antriebsachse 41 montiert, welche zum Antreiben oder Bewegen eines beweglichen Bauteils 40 (sieheFig. 1 ) eingerichtet ist. Das erste Zahnrad 31 weist die Besonderheit auf, dass in einem kleinen Winkelbereich keine Zähne vorhanden sind. Wenn dieser Winkelbereich des ersten Zahnrads 31 zum zweiten Zahnrad 32 hin ausgerichtet ist, dann wird keine Kraft auf das zweite Zahnrad 32 übertragen. Dies führt dazu, dass eine Last, die mit dem zweiten Zahnrad 32 gekoppelt ist, wie das bewegliche Bauteil 40, in diesem Bereich nicht angetrieben wird. Dementsprechend wird keine Leistung zum Antreiben benötigt und ein von dem das erste Zahnrad 31 antreibenden Elektromotor 20 aufgenommener Antriebsstrom I0, I1, I2 (sieheFig. 2a, 2b ) ist entsprechend gegenüber einer Grundlast reduziert. -
Fig. 3a zeigt einen Moment, in dem das zweite Zahnrad 32 gerade noch von dem ersten Zahnrad 31 angetrieben wird. Das erste Zahnrad 31 dreht sich allerdings gemäß dem dargestellten Drehsinn weiter, wodurch der Winkelbereich des ersten Zahnrads 31, in welchem keine Zähne vorhanden sind, zum zweiten Zahnrad 32 hin gedreht wird. -
Fig. 3b zeigt einen Moment, in welchem der Winkelbereich des ersten Zahnrads 31, in welchem keine Zähne vorhanden sind, dem zweiten Zahnrad 32 zugewandt ist. Daher wird das zweite Zahnrad 32 in dieser Position auch nicht angetrieben und eine Last für den Elektromotor 20 und somit auch ein von diesem aufgenommener Antriebsstrom I0, I1, I2 sind reduziert. Das bewegliche Bauteil 40 bewegt sich möglicherweise auch in diesem Moment aufgrund einer Trägheit der Bewegung weiter. Bevorzugt wird die Bewegung jedoch abgebremst, so dass das bewegliche Bauteil 40 in einer definierten Position ist. -
Fig. 3c zeigt einen Moment, in dem das erste Zahnrad 31 gerade wieder in das zweite Zahnrad 32 eingreift und damit wieder antreibt. Die Last und damit auch der aufgenommene Antriebsstrom I0, I1, I2, sind ab diesem Zeitpunkt wieder auf dem Grundniveau. Dabei kann es vorkommen, dass im ersten Moment, in dem das erste Zahnrad 31 wieder in das zweite Zahnrad 32 greift, kurzzeitig eine erhöhte Last auftritt, wenn das bewegliche Bauteil 40 zwischenzeitlich abgebremst wurde und nun wieder beschleunigt wird. -
Fig. 4a und 4b zeigen eine weitere Ausführungsform einer Lastvorrichtung 30, beispielsweise der Lastvorrichtung 30 derFig. 1 , in jeweils einer Position. Die Lastvorrichtung 30 weist in diesem Beispiel einen konzentrischen Aufbau mit ineinander angeordneten, zylinderförmigen Elementen 33, 34, 35 auf. Auf einer innenliegenden Welle oder Antriebsachse 21 ist ein Reibmittel 33 angeordnet, welches fest mit der Antriebsachse 21 verbunden ist. Das Reibmittel 33 umfasst insbesondere polymere Bestandteile. In einem Abstand zu dem Reibmittel 33, der einen Spalt ausbildet, folgt eine Reibschicht 34, die ihrerseits auf der Innenseite einer Buchse 35 angeordnet und fest mit dieser verbunden ist. Die Buchse 35 ist beispielsweise mit einem externen Gehäuse (nicht dargestellt) fest verbunden und damit unbeweglich. - Als Besonderheit weist das Reibmittel 33 einen Vorsprung 36 auf, der so groß ist, dass er den Spalt zwischen dem Reibmittel und der Reibschicht 34 überbrückt. Das heißt, der Vorsprung 36 berührt die Reibschicht 34 und reibt auf dieser. Dies ist beispielsweise in der
Fig. 4a dargestellt. Durch diese Reibung wird einem Drehen der Antriebsachse 21 ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt. Der Vorsprung 36 kann aus demselben Material wie das Reibmittel 33 bestehen, es kann jedoch auch vorgesehen sein, diesen aus einem anderen, insbesondere robusteren Material zu fertigen oder eine Beschichtung aus einem robusteren Material auf diesen aufzutragen. - Als weitere Besonderheit weist die Reibschicht 34 eine Aussparung 37 auf. Diese Aussparung 37 ist so bemessen, dass der Vorsprung 36, wenn dieser in Richtung zur Aussparung 37 hin ausgerichtet ist, nicht mehr auf der Reibschicht 34 reibt. Dies ist beispielsweise in der
Fig. 4b dargestellt. Somit fällt in dieser Ausrichtung, das heißt wenn der Vorsprung 36 zur der Aussparung 37 hin ausgerichtet ist, die durch Reibung zusätzlich erzeugte Last weg. - In diesem Ausführungsbeispiel für die Lastvorrichtung 30 wird daher eine erhöhte Grundlast erzeugt, die gezielt an einer Position reduziert ist.
-
Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts 1, beispielsweise der Haushalts-Geschirrspülmaschine derFig. 1 . - In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein Elektromotor 20 durch eine Steuerungsvorrichtung 50 angesteuert. Das heißt insbesondere, dass die Steuerungsvorrichtung 50 den Elektromotor 20 mit einer vorgegebenen Antriebsspannung beaufschlagt und einen vom Elektromotor 20 aufgenommenen Strom I0, I1, I2 (siehe
Fig. 2a, 2b ) zur Verfügung stellt. - In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird von einer Lastvorrichtung 30 (siehe
Fig. 1 ,3a - 3c ,4a, 4b ) ein von einer Position eines beweglichen Bauteils 40, welches von dem Elektromotor 20 angetrieben wird, abhängiger Widerstand bereitgestellt. - In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird der von dem Elektromotor 20 aufgenommene und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom I0, I1, I2 erfasst. Beispielsweise weist die Steuerungsvorrichtung 50 hierzu ein Strommessgerät auf. Das Erfassen des Antriebsstroms I0, I1, I2 kann ferner ein Abspeichern des erfassten Werts umfassen.
- In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird die Position des beweglichen Bauteils 40 in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms I0, I1, I2 ermittelt. Das Ermitteln erfolgt insbesondere durch die Steuerungsvorrichtung 50, beispielsweise indem diese den erfassten Antriebsstrom I0, I1, I2 mit in einer Tabelle hinterlegten Werten vergleicht.
- Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
- Insbesondere sind viele weitere Varianten für die Lastvorrichtung denkbar. Beispielsweise kann alternativ zu der in den
Fig. 4a, 4b dargestellten umfassenden Reibschicht vorgesehen sein, nur an einzelnen Punkten Reibstellen anzuordnen, um die Grundlast nicht zu erhöhen. Ferner können unterschiedliche Materialien oder Beschichtungen für die Reibschicht vorgesehen sein, die unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen und damit unterschiedliche Lastzustände realisieren. Auch sind neben den vorgestellten mechanischen Lastvorrichtungen magnetische denkbar, die mittels geeignet angeordneten Permanentmagneten einen Bewegungsablauf des beweglichen Bauteils in vorbestimmter Weise positionsabhängig beeinflussen. -
- 1
- wasserführendes Haushaltsgerät
- 2
- Spülbehälter
- 3
- Tür
- 4
- Spülkammer
- 5
- Schwenkachse
- 6
- Beschickungsöffnung
- 7
- Boden
- 8
- Decke
- 9
- Rückwand
- 10
- Seitenwand
- 11
- Seitenwand
- 12
- Spülgutaufnahme
- 13
- Spülgutaufnahme
- 14
- Spülgutaufnahme
- 20
- Elektromotor
- 21
- Antriebsache
- 30
- Lastvorrichtung
- 31
- Zahnrad
- 32
- Zahnrad
- 33
- zylindrisches Element (Reibmittel)
- 34
- zylindrisches Element (Reibschicht)
- 35
- zylindrisches Element (Buchse)
- 36
- Vorsprung
- 37
- Aussparung
- 40
- bewegliches Bauteil
- 41
- Antriebsachse
- 50
- Steuerungsvorrichtung
- A
- Auszugsrichtung
- E
- Einschubrichtung
- I0
- Antriebsstrom
- I1
- Antriebsstrom
- I2
- Antriebsstrom
- S1
- Verfahrensschritt
- S2
- Verfahrensschritt
- S3
- Verfahrensschritt
- S4
- Verfahrensschritt
- ϕ
- Drehgrad
Claims (14)
- Wasserführendes Haushaltsgerät (1), insbesondere Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil (40), einem Elektromotor (20) zum Bewegen des Bauteils (40) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, einer Steuerungsvorrichtung (50) zum Ansteuern des Elektromotors (20) und einer Lastvorrichtung (30) zum Bereitstellen eines von einer Position des beweglichen Bauteils (40) abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes, wobei die Steuerungsvorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, den von dem Elektromotor (20) während des Bewegens des Bauteils (40) mit der vorgegebenen Geschwindigkeit aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom (I0, I1, I2) zu erfassen und die Position des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms (I0, I1, I2) zu ermitteln.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Bauteil (40) als ein wasserführendes Bauteil, insbesondere als ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine oder als eine Wasserweiche, ausgebildet ist.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Bauteil (40) dazu eingerichtet ist, eine um eine Achse rotierende Bewegung durchzuführen.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, einen von einem Drehgrad (ϕ) des beweglichen Bauteils (40) abhängigen Widerstand bereitzustellen.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) ein Getriebe zum Koppeln des Elektromotors (20) mit dem beweglichen Bauteil (40) umfasst.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe bei dem Koppeln des Elektromotors (20) mit dem beweglichen Bauteil (40) zum Reduzieren einer Drehzahl des Elektromotors (20) um einen vorgegebenen Faktor eingerichtet ist.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Widerstand gemäß einer vorbestimmten Lastfunktion in Abhängigkeit von dem Drehgrad (ϕ) des beweglichen Bauteils (40) bereitzustellen.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Widerstand als eine Widerstandserhöhung und/oder eine Widerstandsreduzierung mit Bezug auf einen Grundwiderstand, der dem Widerstand bei dem Bewegen des beweglichen Bauteils (40) ohne die Lastvorrichtung (30) entspricht, bereitzustellen.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (20) in Abhängigkeit der ermittelten Position des beweglichen Bauteils (40) derart anzusteuern, dass das bewegliche Bauteil (40) in eine vorbestimmte Position bewegt wird.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) zum Ermitteln einer aktuellen Lastfunktion des beweglichen Bauteils (40) den Elektromotor (20) zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude ansteuert und den vom Elektromotor (20) aufgenommenen Antriebsstrom (I0, I1, I2) erfasst.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) zum Erkennen einer Blockade des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Antriebsstrom (I0, I1, I2) des Elektromotors (20) eingerichtet ist.
- Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserführende Haushaltsgerät (1) als eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner ausgebildet ist.
- Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1), insbesondere Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil (40), einem Elektromotor (20) zum Bewegen des Bauteils (40) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und einer Steuerungsvorrichtung (50) zum Ansteuern des Elektromotors (20), mit:Ansteuern (S1) des Elektromotors (20),Bereitstellen (S2) eines von einer Position des beweglichen Bauteils (40) abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes mittels einer Lastvorrichtung (30),Erfassen (S3) eines von dem Elektromotor (20) während des Bewegens des Bauteils (40) mit der vorgegebenen Geschwindigkeit aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstroms (I0, I1, I2), undErmitteln (S4) der Position des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms (I0, I1, I2).
- Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Vorrichtung die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 veranlasst.
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