IT201900009690A1 - Lavatrice e suo metodo di controllo - Google Patents

Description

L’ invenzione riguarda un sistema di bilanciamento per una elettrodomestico lavatrice o asciugatrice per compensare lo sbilanciamento creato da una non uniforme distribuzione dei panni nel cestello.

In generale una lavatrice comprende un cestello da caricare con panni ed un motore per far ruotare il cestello ed eseguire una serie di fasi in un ciclo di lavaggio come fasi di lavaggio, di risciacquo e centrifuga.

Quando i panni non sono distribuiti uniformemente nel cestello ed una certa massa e’ concentrata in una parte del cestello, durante la rotazione del cestello nella fase di centrifuga si presentano vibrazioni e rumore dovuti alla rotazione eccentrica del cestello. Se queste rotazioni eccentriche diventano rilevanti, alcune parti della lavatrice come il cestello, i cuscinetti che reggono il cestello o la vasca possono essere danneggiate.

Normalmente per prevenire i danni listati sopra viene fatta una misura di controllo dello sbilanciamento, che prima della centrifuga misura il livello di sbilanciamento. Nel caso di eccessivo sbilanciamento il controllo della lavatrice tenta di ridistribuire i panni nel cestello e, se dopo alcuni tentativi, lo sbilanciamento e’ ancora troppo grande, esegue la centrifuga ad un numero di giri ridotto.

Lo sbilanciamento ha diversi effetti negativi sulla soddisfazione del cliente a causa del rumore generato e delle vibrazioni, della maggior durata del ciclo di lavaggio/ asciugatura per i tentativi di bilanciamento e la scarsa qualita’ di asciugatura, quando in caso di sbilanciamento eccessivo la velocita’ di centrifuga e’ ridotta.

Inoltre le vibrazioni meccaniche generate causano uno stress significativo alle strutture meccaniche riducendo l’ affidabilità dell’ elettrodomestico che e’ in parte compensato nella progettazione della lavatrice grazie all’ uso di parti più grandi, più robuste e costose.

Quindi nella progettazione della lavatrice e’ di beneficio l’ uso di un bilanciatore, che compensa il carico sbilanciato generato nel cestello, per stabilizzare la rotazione del cestello.

I sistemi noti di bilanciatori fanno uso di un anello bilanciatore con uno spazio interno dove sono posizionate delle masse, tipicamente a forma sferica che sono libere di muoversi nell’ anello bilanciatore. Spesso l’ anello bilanciatore e’ riempito con un fluido per limitare la velocita’ di movimento delle masse di bilanciamento. Anche se questi noti sistemi di bilanciamento aiutano a ridurre il livello di sbilanciamento, essi soffrono di diversi svantaggi: -Nella fase di lavaggio le masse si muovono durante la rotazione creando sbilanciamento, rumore ed una forza resistente per il motore della lavatrice.

-In centrifuga il processo di bilanciamento e’ molto lento e complesso, puo richiedere diversi minuti finche’ le masse si muovano per controbilanciare lo sbilanciamento presente nel cestello.

Allo scopo di migliorare il processo di bilanciamento sono stati svelati bilanciatori attivi per esempio EP 3378 982 rivela un bilanciatore con una unità di bilanciamento che riceve potenza wireless da una bobina trasmittente fissata alla vasca.

Essendo la bobina trasmittente alimentata da un convertitore di trasmissione sotto il controllo di un controllore di trasmissione per trasmettere sufficiente potenza wireless alla unità di bilanciamento in un breve periodo di tempo.

Oggetto dell’invenzione e fornire una macchina di lavaggio capace di cambiare la posizione di unità di bilanciamento in un contenitore fissato al cestello ed un metodo per controllare la loro posizione.

Secondo l’invenzione c’è un contenitore a forma di anello che ha un canale dove sono disposti unità di bilanciamento, le unità di bilanciamento hanno due condizioni stabili libera che permette il loro movimento nel contenitore e bloccato che frena il loro movimento.

L ́unità di bilanciamento si muove sotto l’azione della forza gravitazionale durante la rotazione del cestello e della forza inerziale quando la velocità di rotazione cestello è accelerata o decelerata.

Le unità di bilanciamento durante una rotazione del cestello, sotto l’azione della forza gravitazionale sono spinte a muoversi avanti e indietro nel contenitore. Cambiando attivamente il loro stato e possibile controllare la loro posizione nel contenitore.

Le unita ́di bilanciamento hanno attuatori per cambiare il loro stato libero o bloccato.

La potenza elettrica per pilotare gli attuatori delle unità di bilanciamento ed il loro circuto di pilotaggio e ́ fornita da un accoppiamento elettromagnetico tra una o più bobine trasmittenti posizionate sulla vasca e la bobina ricevente presente nella unità di bilanciamento.

Durante la rotazione del cestello, quando una unita ́ di bilanciamento si avvicina ad una bobina trasmittente l ́ accoppiamento magnetico della sua bobina ricevente causa un cambiamento nella impedenza della bobina trasmittente. Questo cambiamento di impedenza puo ́permettere di rilevare la posizione delle unità di bilanciamento e puo ́ essere anche usato per attivare il trasferimento di potenza alla bobina ricevente nella unità di bilanciamento per alimentare il suo attuatore e relativo circuito di pilotaggio.

Una realizzazione prevede due unità di bilanciamento e due bobine trasmittenti posizionate affacciate alle bobine riceventi delle unità di bilanciamento. Le due bobine trasmittenti sono disposte in posizione simmetrica rispetto l ́ asse di rotazione del cestello ed i loro loro centri sono allineati alla direzione della forza gravitazionale.

Altri vantaggi e caratteristiche di un sistema di bilanciamento per un apparato di trattamento della biancheria, secondo questa invenzione, saranno chiari dalla seguente descrizione dettagliata, fornita come esempio non limitativo in cui:

Fig. 1 e ́una vista in sezione di una prima possibile realizzazione di una macchina lavatrice ad asse orizzontale con un sistema di bilanciamento oggetto di questa invenzione.

Fig 2 e ́ una vista frontale che mostra le unità di bilanciamento nel contenitore.

Fig. 3 e ́ Una vista in dettaglio di Fig. 2.

Fig. 4 e ́ una vista in sezione secondo le linee I I di Fig. 3.

Fig. 5 e ́ una vista in sezione secondo le linee I I di Fig. 4.

Fig. 6 e ́ una vista in sezione di un possibile elemento di attuazione.

Fig. 7 e ́ una vista frontale di due bobine trasmittenti sul loro elemento di supporto.

Fig. 8 e ́ una vista in sezione secondo le linee I I di Fig. 1.

Fig. 9 mostra un possibile profilo di cambiamento di impedenza della propina trasmittente durante un periodo di rotazione del cestello.

Fig. 10 fino Fig. 13 mostrano i movimenti di un ́ unità di bilanciamento in direzione uguale e opposta alla direzione di rotazione del cestello.

Fig. 14 fino Fig. 17 mostrano i passi del cambiamento delle posizioni delle unità di bilanciamento per realizzare un possibile processo di bilanciamento.

Nelle figure le stesse parti sono indicate con le stesse indicazioni di riferimento.

In Fig. 1 è mostrata una vista in sezione delle principali parti strutturali di una lavatrice 10 ad asse orizzontale. In particolare è mostrata la unità di lavaggio che comprende la vasca 30 nella quale è montato libero di ruotare il cestello 50. L’unità di lavaggio e ́ sospesa al cabinet 20 per mezzo di molle 40 e ammortizzatori 80.

Sul perimetro esterno del cestello 50 e ́fissato un contenitore 500 a forma di anello difronte a due bobine trasmittenti 620 fissate alla vasca 30 tramite un elemento di supporto 62.

Fig. 2 mostra una vista frontale del canale del contenitore con le pareti interne in direzione assiale 331 e 341 dove sono disposte le due unità di bilanciamento 400.

Fig. 3 mostra una vista di dettaglio di una unità di bilanciamento 400 nel contenitore. L’unità di bilanciamento 400 ha ruote 430 che le permettono di muoversi sulla parete interna 331 del canale ed ha una bobina ricevente 630 fissata su un lato.

Come mostrato nella vista in sezione di Fig. 4, presa lungo la linea I I indicata in Fig. 3, le ruote 430 hanno una forma appuntita per sedere sulla parete 331 del contenitore. Esse sono fissate con cuscinetti a basso attrito 440 supportati da un asse 450. L’asse 450 è sospeso con molle 460 alla struttura 480 della unità di bilanciamento. Quando il cestello ruota ad alta velocità la struttura 480 siede direttamente sulla parete del contenitore 331 evitando di caricare le ruote 430 con le grosse forze centrifughe che agiscono sulla massa della unità di bilanciamento 400.

La ruota 430 ha su un lato aperture, come mostrato in Fig. 5, una vista in sezione in direzione radiale presa lungo la linea I I di Fig. 4, dove può entrare l’estremo appuntito(i) 240 dell attuatore 200. Quando la parte mobile 230 dell’attuatore 200 mostrato in Fig. 6 è in posizione estesa, il suo estremo 240 interferisce con la ruota 430 e ne blocca il movimento, quando è ritirato, la ruota 430 è libera di ruotare.

Applicando un impulso di tensione con la giusta polarità agli estremi della bobina 260 il campo magnetico generato dalla corrente che fluisce nella bobina agisce sul cilindro 230 muovendolo per cambiare la sua posizione. Invertendo la polarità dell’impulso di tensione la forza magnetica cambierà direzione muovendolo indietro.

Fig 7 mostra una vista frontale dell’elemento di supporto 62 con due bobine trasmittenti 620. Le due bobine trasmittenti sono fissate alle posizioni dove il loro raggio e ́ parallelo alla direzione verticale. Quando, durante la rotazione del cestello 50 la bobina ricevente 630 della unita ́di bilanciamento 400 e ́ allineata alla bobina trasmittente 620 come mostrato in Fig. 8, vista in sezione lungo la linea I I di Fig. 1, l’accoppiamento magnetico tra le due bobine permette il trasferimento di potenza wireless.

Durante la rotazione del cestello 50, ogni volta che una bobina ricevente 630 passa di fronte alla alla bobina trasmittente 620, per effetto dell ́accopiamento magnetico, c ́e ́ un cambiamento dell’impedenza della bobina trasmittente 620. L ́ unità di controllo (non mostrata) che gestisce il funzionamento completo della lavatrice, compreso il controllo della velocita ́ di rotazione del cestello 50 e che pilota la bobina trasmittente 620, può misurare la variazione di impedenza durante la rotazione del cestello 50. Sulla base delle misure delle variazioni essa può definire un livello di rilevamento compreso tra i valori misurati massimo e minimo di variazione. Come mostrato in Fig. 9 su un periodo di rotazione del cestello 50 ci sono tre eventi rilevazione 262,263, 264. Il primo 262, al passaggio della prima unità di bilanciamento, il secondo 263 al passaggio della seconda unità di bilanciamento ed il terzo 264 ancora al passaggio della prima unità di bilanciamento.

La differenza temporale 266 dei passaggi 264 262 della prima unità di bilanciamento stima il periodo T di rotazione del cestello, mentre la differenza temporale 265 tra il passaggio della prima unità di bilanciamento e della seconda unità di bilanciamento D diviso per il periodo di rotazione può dare una stima della posizione relativa tra le unità di bilanciamento P=D/T.

La unità di controllo per attivare l’attuatore 200 per frenare o liberare la ruota 430 nella unità di bilanciamento 400, al rilevamento del suo passaggio, ferma la misurazione dell ́impedenza e fornisce completa potenza per un tempo prefissato alla bobina trasmittente 620. Il tempo di alimentazione e ́ fisso, calcolato proporzionale al periodo di rotazione del cestello. Nell’unità di bilanciamento 400 il circuito di pilotaggio (non mostrato) dell’attuatore 200, alimentato dalla bobina ricevente 630, genera l’impulso di alimentazione per pilotare l ́attuatore 200. È importante notare che la frequenza del segnale di misura dell’impedenza e ́ differente della frequenza della tensione che pilota la bobina trasmittente 620 quando sta trasferendo potenza alla bobina ricevente 630 dell’unità di bilanciamento.

Normalmente il circuito di pilotaggio genera un impulso di tensione con modalità per frenare la ruota 430 della unità di bilanciamento 400.

Se l’unità di controllo vuole che l ́unità di pilotaggio generi un impulso con polarità per rilasciare il freno, dall ́attivazione, dopo un tempo fisso t1, che assicuri che il circuito di pilotaggio sia attivato, interromperà la alimentazione di potenza per un tempo fisso t2, quindi riprenderà a fornire la potenza mantenendola per il tempo prefissato. Questo buco di potenza seleziona nel circuito di pilotaggio dell’attuatore una polarità di tensione per rilasciare il freno.

Normalmente gli attuatori delle unità di bilanciamento sono in uno stato che mantengono la ruota 430 bloccata, questo limita i loro movimenti nel contenitore 500 durante la rotazione del cestello 50.

L’unità di controllo per cambiare la posizione della unità di bilanciamento 400 durante la rotazione del cestello 50 genera un impulso di rilascio del freno con una bobina trasmittente e un impulso di attivazione del freno quando l’unità di bilanciamento raggiunge l’ altra bobina trasmittente dopo una rotazione di mezzo giro del cestello.

Se la posizione della bobina trasmittente che rilascia il freno dell’unità di bilanciamento è quella sopra, rispettivamente sotto, il movimento risultante sarà nella stessa direzione, rispettivamente opposto, alla rotazione del cestello.

In Fig. 10 il freno dell’ unità di bilanciamento 400a è rilasciato dalla unità di trasmissione posta sopra, durante il seguente mezzo giro di rotazione del cestello la forza gravitazionale la muove nella stessa direzione della rotazione del cestello, come mostrato in Fig 11.

In modo analogo quando il freno dell’unità di bilanciamento 400a è rilasciato dalla bobina trasmittente in basso, mostrato, mostrato in Fig. 12, durante il seguente mezzo giro di rotazione del cestello l’azione della forza gravitazionale muoverà l ́unita ́di bilanciamento 400a in direzione opposta alla rotazione del cestello come mostrato in Fig. 13.

Si può osservare che lo spostamento dell’unità di bilanciamento nel mezzo giro di rotazione del cestello dipende dalla velocità di rotazione, più è alta la velocità di rotazione del cestello 50 più e ́breve il tempo di azione della forza gravitazionale e minore e ́lo spostamento risultante.

Un possibile processo di bilanciamento in presenza di uno sbilanciamento 90 nel cestello 40 è descritto in modo schematico nelle figure da Fig 14 a Fig. 17 e comprende:

-L’unità di controllo regola la velocità di rotazione del cestello al livello minimo che assicura la satellizzazione della biancheria nel cestello.

-Le posizioni delle due unità di bilanciamento sono stimate per esempio usando la misura del cambiamento di impedenza descritta precedentemente. Se assumiamo che sono spostate di 180° la loro forza risultante è nulla, come mostrato in Fig. 14.

-Viene misurato il livello di sbilanciamento, questo può essere fatto attraverso metodi noti ad esempio con un elemento di rilevazione (non mostrato) che misuri lo spostamento dell’unità di lavaggio.

-Una delle due unità di bilanciamento viene spostata in una prima direzione, se il livello di bilanciamento aumenta allora viene spostata nella direzione opposta. In ogni caso alla fine le unita ́di bilanciamento 400 non sono più disposte simmetricamente e la loro forza risultante 401 è differente da zero come mostrato in Fig. 15.

-Le due unità di bilanciamento sono mosse insieme in una direzione, mantenendo costante la distanza tra di loro, se il livello di bilanciamento aumenta viene cambiata la direzione fino a quando il livello misurato di sbilanciamento è minimizzato.

-In questa condizione la forza risultante delle unità di bilanciamento 401 e ́allineata alla forza generata 901 dallo sbilanciamento nel cestello ed ha verso opposto, come mostrato in Fig. 16.

-Le due unità di bilanciamento 400 sono spostate più vicine o separate tra loro per cambiare l’ampiezza della forza risultante delle unità di bilanciamento e minimizzare ulteriormente il livello di sbilanciamento, come mostrato in Fig. 17.

-Se lo spostamento delle unità di bilanciamento nel mezzo giro di rotazione del cestello e ́troppo grande, la velocità di rotazione del cestello 50 viene aumentata, permettendo una più accurata correzione della forza bilanciante per eliminare praticamente lo sbilanciamento risultante nel cestello 50.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Un apparato per il trattamento di biancheria (10) comprendente una vasca (30), un cestello (50) libero di ruotare montato nella vasca (30), almeno un contenitore (500) montato centrato al cestello (50) avente un canale anellare definito all’interno; almeno una unità di bilanciamento (400) disposta nel suddetto canale e libera di muoversi, detta unità di bilanciamento (400) ha una bobina ricevente per (630) per ricevere potenza elettrica senza fili, un circuito di pilotaggio alimentato da detta bobina ricevente (630) ed un attuatore (200) controllato dal suddetto circuito di pilotaggio; almeno due bobine di trasmissione (620) fissate ad una parte stazionaria dell ́apparato (30) per alimentare la suddetta bobina di ricezione (630) dell ́unita ́di bilanciamento, caratterizzato dal fatto che il detto attuatore (200) dell ́unita di bilanciamento (400) può frenare o limitare il movimento dell ́unita ́di bilanciamento (400) nel canale anellare del contenitore (500).
2. 2. Apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’attuatore (200) può agire almeno su una ruota (430) dell’unità di bilanciamento bloccando o frenando la sua rotazione.
3. 3. Apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il passaggio dell’unità di bilanciamento (400) per la posizione della bobina di trasmissione (620) e ́ rilevato misurando il cambiamento dell’impedenza della bobina di trasmissione.
4. 4. Apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’attuatore (200) ha due stati stabili frenante o che permette il movimento dell’unità di bilanciamento (400) nel canale del contenitore(500).
5. 5. Apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il cambiamento di stato dell ́attuatore (400) avviene durante la rotazione del cestello (50) quando l’accoppiamento elettromagnetico tra la bobina ricente (630) dell’unità di bilanciamento con la bobina di trasmissione (620) e ́ massimo.
6. 6. Apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ci sono almeno due bobine trasmittenti (620) fissate alla vasca (30), posizionate simmetricamente rispetto l ́asse di rotazione del cestello (50) ed essendo le loro posizioni allineate alla direzione della forza gravitazionale.
7. 7. Metodo di controllo di un apparato per il trattamento di biancheria (10) secondo le rivendicazione da 1 a 6, che comprende una vasca (30), un cestello (50) montato libero di ruotare nella vasca (30), un contenitore (500) fissato alla circonferenza del cestello (50) avente un canale anellare definito all’interno; almeno due unità di bilanciamento (400) posizionate nel detto canale anellare ognuna avente un attuatore (200) che puo ́bloccare il suo movimento nel suddetto canale anellare ed una bobina ricevente (630) per ricevere potenza wireless per pilotare il detto attuatore (200); due bobine di trasmissione (620) fissate alla vasca (30) per fornire potenza wireless alle bobine riceventi (630) delle unità di bilanciamento ed un sensore di sbilanciamento per stimare il livello di bilanciamento nel cestello, il metodo è caratterizzato dai passi: -L’attuatore (200) permette il movimento della unità di bilanciamento (400) al passaggio per la prima bobina trasmittente (620). -L ́attuatore limita o blocca il movimento della unità di bilanciamento (400) al passaggio per la seconda bobina trasmittente (620).
8. 8. Il metodo della rivendicazione 7 dove se t1 t2 t3 sono i tempi di tre variazioni consecutive di cambiamento di impedenza di una bobina trasmittente (620), il periodo di rotazione del cestello (50) e la posizione relativa delle tue unità di bilanciamento (400) sono rispettivamente calcolate come: (t3-t1) e (t2-t1)/(t3-t1).
9. 9. Il metodo della rivendicazione 7 o 8, dove il cambiamento di impedenza nella bobina di trasmissione (620) determina l ́ inizio del trasferimento potenza alla bobina ricevente (630) dell’unità di bilanciamento (400) per un tempo fisso che è proporzionale al periodo di rotazione del cestello (50).
10. 10. Metodo secondo uno qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 9, dove il livello di sbilanciamento e le posizioni relative delle unità di bilanciamento (400) sono valutati prima e dopo i cambiamenti dello stato dell’attuatore (200) dell’unità di bilanciamento.