ITMI20081534A1

ITMI20081534A1 - PROCEDURE FOR ADJUSTING A HOUSEHOLD APPLIANCE

Info

Publication number: ITMI20081534A1
Application number: IT001534A
Authority: IT
Inventors: Uwe Caldewey; Torsten Lang; Christian Lichau
Original assignee: Vorwerk Co Interholding
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2009-02-28
Also published as: DE102007040484A1; IT1391504B1; DE102007040484B4

Description

Il presente trovato ha ad oggetto un procedimento per la regolazione di un apparecchio elettrodomestico comprendente una ventola dì aspirazione e/o un meccanismo a spazzole o a dischi, quale, ad esempio, un aspirapolvere o una lucidatrice, detta ventola di aspirazione e dette spazzole o dischi essendo azionati da un motore a spazzole in corrente continua e detto motore a spazzole in corrente continua potendo essere azionato in modalità di funzionamento lenta o in regime nominale, caratterizzato dal fatto che in detta modalità di funzionamento lenta si verifica, contestualmente all'aumento del numero di giri, una regolazione successiva del numero di giri medesimo. The present invention relates to a method for adjusting a household appliance comprising a suction fan and / or a brush or disk mechanism, such as, for example, a vacuum cleaner or a polisher, said suction fan and said brushes or discs. being driven by a direct current brush motor and said direct current brush motor being able to be operated in slow operating mode or in rated speed, characterized by the fact that in said slow operating mode occurs, simultaneously with the increase in number of revolutions, a subsequent adjustment of the same number of revolutions.

Sono già noti procedimenti del tipo descritto, i quali trovano applicazione, ad esempio , in adattatori azionati a spazzole per aspirapolvere ad uso domestico ed, inoltre, eventualmente anche in meccanismi di azionamento a dischi per lucidatrici o, ancora, in motori a spazzole atti ad azionare una ventola dì aspirazione dì un aspirapolvere ad uso domestico. Processes of the type described are already known, which find application, for example, in brush-operated adapters for vacuum cleaners for domestic use and, furthermore, possibly also in drive mechanisms with discs for polishing machines or, again, in brush motors suitable for to operate a suction fan of a vacuum cleaner for domestic use.

In un motore in corrente continua, il numero di giri si modifica a seconda del carico di sollecitazione. Se il carico diminuisce, il numero di giri aumenta. Il carico di una spazzola azionata a motore è inferiore su un pavimento duro rispetto ad una moquette o tappeto, pertanto l'effetto è particolarmente evidente su pavimento duro. Numeri di giri più elevati su un pavimento duro causano danni dipendenti dalle circostanze; aumenta, inoltre, in ragione della riflessione costante, anche l'emissione acustica. In presenza di un numero di giri ridotto (modalità di funzionamento lenta), se il carico di sollecitazione è maggiore si può verificare un blocco del motore. In caso di blocco, in detta modalità dì funzionamento lenta la corrente non aumenta ulteriormente. Se la soglia di disinserimento dell'elettronica è impostata su un livello più alto, in caso di blocco non può verificarsi alcun disinserimento con conseguente surriscaldamento dell'apparecchio. In a DC motor, the number of revolutions changes according to the stress load. If the load decreases, the speed increases. The load of a power-driven brush is less on a hard floor than on a carpet or rug, so the effect is especially noticeable on hard floors. Higher speeds on a hard floor cause damage dependent on circumstances; moreover, due to constant reflection, the acoustic emission also increases. At a low speed (slow running mode), if the stress load is greater, the motor may lock up. In the event of a block, in said slow operating mode the current does not increase further. If the electronics cut-off threshold is set to a higher level, in the event of a lockout, no disconnection can occur with consequent overheating of the device.

Effetti analoghi si producono su ventole di aspirazione con motori a spazzole in corrente continua, ciò in relazione alla bocca dì aspirazione soggetta a depressione, la quale è rivolta verso la superficie da trattare. Il carico di sollecitazione dipende dalla depressione, quest'ultima dipendendo, tra l'altro, ulteriormente dal rivestimento del pavimento. Di conseguenza, in un pavimento ricoperto da moquette o tappeto spessa/a, si produce una depressione più elevata che, ad esempio, su un pavimento duro. Sollevando l'apparecchio a motore disinserito, la depressione diminuisce ulteriormente e, di conseguenza, il carico di sollecitazione. Similar effects are produced on suction fans with direct current brush motors, this in relation to the suction mouth subject to depression, which faces the surface to be treated. The stress load depends on the vacuum, the latter depending, among other things, further on the floor covering. As a result, a higher vacuum is produced on a floor covered with carpet or thick carpet than, for example, on a hard floor. By lifting the device with the motor switched off, the vacuum decreases further and, consequently, the stress load.

Rispetto allo Stato della Tecnica precedentemente descritto, la problematica tecnica che il trovato è chiamato a risolvere consiste nel perfezionamento di un procedimento del tipo in questione atto a garantire una sicurezza di esercizio e ad evitare danni causati da condizioni d'esercizio inadeguate. With respect to the state of the art described above, the technical problem that the invention is called upon to solve consists in the improvement of a method of the type in question capable of guaranteeing operational safety and avoiding damage caused by inadequate operating conditions.

Tale problematica viene risolta innanzitutto e sostanzialmente attraverso l'oggetto della rivendicazione 1, facendo in mode che, in caso di modalità di funzionamento lenta, si provveda al dìsinserimento del motore a spazzole in corrente continua qualora venga superato un valore di corrente motore predeterminato e che, in caso di funzionamento in regime nominale, qualora si scenda al di sotto di un carico di sollecitazione predeterminato, si proceda ad una regolazione che non permetta al numero di giri di superare un valore massimo prestabilito. In modalità di funzionamento normale, cioè in condizioni di esercizio in regime nominale, il motore funziona solitamente secondo una curva caratteristica. In modalità di funzionamento lenta, è auspicata una sensibile riduzione del numero di giri, mantenendo, inoltre, un numero dì giri costante. Se la coppia aumenta, la regolazione mantiene il numero di giri costante, sfruttando una curva caratteristica con numero di giri fisso per il comando del motore, in particolare in caso di carichi di sollecitazione molto ridotti. Il riconoscimento del sovraccarico avviene tramite richiamo di una corrente massima. Qualora venga superato un valore predefinito, si attuerà il disinserìmento del motore a spazzole in corrente continua. In questo modo si ottiene anche la non indipendenza di oscillazioni della tensione d'esercìzio, di corrente motore ecc... . Se il funzionamento avviene al consueto numero di giri, cioè in regime nominale, l'effettivo numero dì giri si regola in base al carico di sollecitazione in maniera corrispondente alla curva caratteristica del motore , il che comporta uno sfruttamento totale della potenza motore. Un numero di giri che diminuisce a causa dell'incremento della coppia va di pari passo con un incremento corrispondente della corrente, in modo tale che con la curva caratteristica selezionata, in caso di sovraccarico si verifica comunque i1 superamento di un valore massimo prima che il numero di giri scenda a zero. Il limite superiore della regolazione del numero di giri può, in questo caso, essere selezionato in modo tale da favorire la condizione di riscaldamento. La regolazione si effettua, in un'ulteriore forma di realizzazione vantaggiosa, con una costante temporale elevata, il che evita salti del numero di giri e comporta un graduale adattamento al sostrato . This problem is solved first and foremost through the object of claim 1, ensuring that, in the case of slow operating mode, the DC brush motor is switched on if a predetermined motor current value is exceeded and that , in case of operation in nominal speed, if it falls below a predetermined stress load, an adjustment is made that does not allow the number of revolutions to exceed a predetermined maximum value. In normal operating mode, i.e. in operating conditions at rated speed, the engine usually operates according to a characteristic curve. In slow operating mode, a significant reduction in the number of revolutions is desirable, while also maintaining a constant number of revolutions. If the torque increases, the control keeps the speed constant, using a characteristic curve with a fixed speed to control the motor, especially with very low stress loads. The overload is detected by calling up a maximum current. If a predefined value is exceeded, the DC brush motor will be switched off. In this way, the non-independence of oscillations of the operating voltage, of the motor current, etc. is also obtained. If the operation takes place at the usual number of revolutions, that is in nominal speed, the actual number of revolutions is adjusted according to the stress load in a manner corresponding to the characteristic curve of the engine, which involves a total exploitation of the engine power. A number of revolutions which decreases due to the increase in torque goes hand in hand with a corresponding increase in the current, so that with the selected characteristic curve, in the event of an overload, a maximum value is exceeded before the number of revolutions drops to zero. The upper limit of the speed control can, in this case, be selected in such a way as to favor the heating condition. The adjustment is carried out, in a further advantageous embodiment, with a high time constant, which avoids jumps in the number of revolutions and involves a gradual adaptation to the substrate.

Ulteriori caratteristiche del trovato saranno nel seguito spesso illustrate, anche nella descrizione delle figure, nella relativa disposizione preferita rispetto all'oggetto della rivendicazione 1 o a caratteristiche di ulteriori rivendicazioni . Esse possono tuttavia essere rilevanti anche se attribuite solo a singole caratteristiche della rivendicazione 1 o dell'eventuale altra rivendicazione o indipendentemente . Further characteristics of the invention will be often illustrated in the following, also in the description of the figures, in the relative preferred arrangement with respect to the object of claim 1 or to characteristics of further claims. However, they may be relevant even if they are attributed only to individual characteristics of claim 1 or any other claim or independently.

Pertanto, un'ulteriore forma di realizzazione prevede che in caso di funzionamento in regime nominale, in presenza di un sottocarico predeterminato, il numero di giri scenda al dì sotto il numero dì giri corrispondente al regime nominale. In caso di funzionamento in modalità lenta, la regolazione del numero di giri viene effettuata tramite una modulazione ad ampiezza d'impulsi non regolata, mentre, in caso di funzionamento in regime nominale, detta regolazione viene effettuata tramite una modulazione ad ampiezza d'impulsi regolata. Al dì sopra di una coppia minima, non viene effettuata alcuna regolazione del motore a spazzole in corrente continua. Di conseguenza, in modalità di funzionamento in regime nominale si attua una regolazione che imposta l'ampiezza d'impulsi attraverso la corrente motore misurata. Già grazie alla semplice media dei valori di corrente misurati è possibile effettuare una regolazione stabile atta a ridurre il numero di giri motore in caso dì diminuzione del carico di sollecitazione, non facendolo aumentare, come noto, ulteriormente. Impostando una durata di attivazione minima del 30%, sì ottiene la diminuzione del numero di giri su valori che risultano inferiori alla metà del numero di giri in folle. E' anche possibile un'ulteriore riduzione. A partire da un carico di sollecitazione minimo, ad esempio di 4 Ncm, si passa ad una durata di attivazione del 100%, in modo tale che il motore viene azionato in maniera non regolata attraverso la sua normale curva caratteristica . Si ottiene così una riduzione del numero di giri con carico ridotto, ad esempio in caso di funzionamento di un apparecchio a spazzole su pavimento duro oppure in caso dì sollevamento delle spazzole. Al di sopra di una coppia di carico minima, il motore funziona in maniera non regolata, come, ad esempio, nel funzionamento spazzole su pavimento con moquette o tappeto. Attraverso la regolazione, nel caso di apparecchi a spazzole o anche di lucidatrici azionate a dischi, l'effetto di eiezione di particelle grosse su pavimento duro viene ridotto. Therefore, a further embodiment provides that in the case of operation in nominal speed, in the presence of a predetermined underload, the number of revolutions falls per day below the number of revolutions corresponding to the nominal speed. In the case of operation in slow mode, the regulation of the number of revolutions is carried out by means of an unregulated pulse width modulation, while, in the case of operation in nominal speed, this regulation is carried out by means of a regulated pulse width modulation. . Above a minimum torque, no adjustment of the DC brush motor is performed. Consequently, in the operating mode at nominal speed, a regulation is carried out that sets the pulse width through the measured motor current. Already thanks to the simple average of the measured current values it is possible to carry out a stable regulation suitable for reducing the number of motor revolutions in the event of a decrease in the stress load, not causing it to increase further, as is known. By setting a minimum activation duration of 30%, the number of revolutions is reduced to values that are less than half the number of revolutions in neutral. A further reduction is also possible. Starting from a minimum stress load, for example 4 Ncm, an activation duration of 100% is passed, so that the motor is operated in an unregulated manner through its normal characteristic curve. This results in a reduction in the number of revolutions with a reduced load, for example when operating a brush unit on a hard floor or when the brushes are raised. Above a minimum load torque, the motor operates in an unregulated manner, such as in brushing operation on a carpeted or carpeted floor. By adjusting the effect of ejection of large particles on hard floors in the case of brush units or even disc-driven polishers.

In modalità di funzionamento lenta, si ottiene una curva caratteristica con numero di giri fisso tramite il comando del motore, ad esempio, tramite un IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) , il quale viene temporizzato ad esempio con 2 KHz. La frequenza fa sì che l'incremento del numero di giri in caso di piccoli carichi di sollecitazione sia relativamente ridotto, in particolare rispetto ad un comando con frequenze inferiori. L'ampiezza d'impulsi viene regolata in maniera fissa a circa il 16%. La regolazione può quindi essere effettuata in modo da ottenere u carico di sollecitazione di 10 Ncm in presenza dì una tensione nominale di 190 Volt senza che il motore sì blocchi. La curva caratteristica cosi ottenuta è a numero di giri fisso, in particolare in caso di sollecitazioni molto ridotte. Il riconoscimento del sovraccarico avviene tramite richiamo di una corrente massima, ottenendo, di conseguenza, la certezza di disattivazione del sovraccarico in modalità di funzionamento lenta. In slow operating mode, a characteristic curve with a fixed number of revolutions is obtained by controlling the motor, for example, by means of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), which is timed for example with 2 KHz. The frequency ensures that the increase in the number of revolutions in the case of small stress loads is relatively small, especially compared to a control with lower frequencies. The pulse width is fixed at approximately 16%. The adjustment can therefore be carried out in such a way as to obtain a stress load of 10 Ncm in the presence of a nominal voltage of 190 Volts without the motor blocking. The characteristic curve thus obtained has a fixed number of revolutions, in particular in the case of very low stresses. The overload is recognized by recalling a maximum current, thus obtaining the certainty of deactivation of the overload in slow operation mode.

In configurazione preferita, l' apparecchio elettrodomestico è rappresentato da un apparecchio ausiliario o adattatore per un aspirapolvere ad uso domestico, detto adattatore essendo realizzato in forma di spazzola elettrica per moquette o tappeto ed essendo provvisto di un motore a spazzole in corrente continua per l'azionamento delle spazzole in esso contenute. L'alimentazione elettrica avviene preferibilmente attraverso 1'aspirapolvere . In a preferred configuration, the household appliance is represented by an auxiliary appliance or adapter for a vacuum cleaner for domestic use, said adapter being made in the form of an electric brush for carpet or carpet and being provided with a direct current brush motor for actuation of the brushes contained therein. The power supply is preferably via the vacuum cleaner.

Il trovato verrà nel seguito meglio descritto con riferimento alle tavole di disegno allegate, le quali illustrano soltanto un esempio di realizzazione, in cui: The invention will be better described below with reference to the attached drawing tables, which illustrate only an embodiment example, in which:

Figura 1: mostra una vista prospettica di un aspirapolvere ad uso domestico provvisto di un adattatore munito di spazzole; Figure 1: shows a perspective view of a household vacuum cleaner provided with an adapter equipped with brushes;

Figura 2: mostra un diagramma schematico del procedimento; Figure 2: shows a schematic diagram of the process;

Figura 3: mostra un diagramma schematico atto a rappresentare l'interdipendenza di numero di giri e coppia. Figure 3: shows a schematic diagram to represent the interdependence of number of revolutions and torque.

Viene innanzitutto rappresentato e descritto, con riferimento alla figura 1, un aspirapolvere ad uso domestico 1 in forma di apparecchio operato manualmente. Quest'ultimo presenta innanzitutto un alloggiamento di base 2, nel quale è collocato un motore con ventola di aspirazione non rappresentato. Su detto alloggiamento di base 2 è alloggiata una camera filtro 3 atta a ricevere un sacchetto filtro non rappresentato. First of all, with reference to Figure 1, a vacuum cleaner for domestic use 1 in the form of a manually operated device is shown and described. The latter first of all has a base housing 2, in which a motor with a suction fan, not shown, is located. A filter chamber 3 adapted to receive a filter bag, not shown, is housed on said base housing 2.

L'alimentazione elettrica del motore con ventola di aspirazione avviene tramite una linea elettrica 4 . The power supply of the motor with suction fan is via an electric line 4.

A detto alloggiamento di base è collegato, sul lato pavimento, un adattatore 5 in funzione della corrente. L'adattatore 5 è una spazzola elettrica per moquette o tappeto, la quale presenta due spazzole 6 girevoli intorno ad un asse orientato trasversalmente rispetto alla direzione tipica di funzionamento dell'apparecchio. Dette spazzole vengono azionate tramite un motore a spazzole in corrente continua 7 disposto nell'adattatore 5. La disposizione di commutazione rappresentata nella figura 2 mostra i componenti essenziali per il comando e la regolazione del motore 7. La corrente motore viene misurata durante il funzionamento attraverso una resistenza Shunt 8. In alternativa o anche in combinazione ad esso, tramite un amplificatore differenziale 9 viene rilevato il numero di giri grazie alla tensione indotta sul motore 7 in folle. An adapter 5 according to the current is connected on the floor side to said base housing. The adapter 5 is an electric carpet or carpet brush, which has two brushes 6 which rotate around an axis oriented transversely with respect to the typical operating direction of the appliance. These brushes are driven by a DC brush motor 7 arranged in the adapter 5. The switching arrangement shown in Figure 2 shows the essential components for controlling and regulating the motor 7. The motor current is measured during operation through a Shunt resistor 8. Alternatively or also in combination with it, the number of revolutions is detected by means of a differential amplifier 9 thanks to the voltage induced on the motor 7 in neutral.

I valori così rilevati (corrente e/o tensione) vengono elaborati all'interno di un microcontroller 10. The values thus detected (current and / or voltage) are processed inside a microcontroller 10.

II comando del motore 7 avviene tramite un interruttore 11, nella fattispecie tramite un IGBT , preposto alla regolazione dell'ampiezza d'impulsi . The motor 7 is controlled by means of a switch 11, in this case by means of an IGBT, responsible for adjusting the pulse width.

In modalità di funzionamento lenta, nella quale la regolazione del numero di giri viene effettuata tramite una modulazione dell'ampiezza d'impulsi non regolata, si verifica il disinserimento del motore a spazzole in corrente continua 7 qualora venga superato un valore corrente motore predeterminato (Mmax). Nel diagramma rappresentato nella figura 3, la modalità di funzionamento lenta e il relativo numero di giri è denominato con la lettera L. Osservando il diagramma, si nota che viene effettuata innanzitutto una regolazione in modalità di funzionamento lenta L, la quale mantiene il numero di giri costante con coppia in aumento M e che solo in caso di superamento della coppia massima Mroaxha luogo un disinserimento (con conseguente regolazione del numero di giri sul valore zero ). In slow operating mode, in which the speed is adjusted by means of an uncontrolled pulse width modulation, the DC brush motor 7 is switched off if a predetermined motor current value is exceeded (Mmax ). In the diagram represented in Figure 3, the slow operating mode and the relative number of revolutions is referred to by the letter L. Looking at the diagram, it can be seen that first of all an adjustment is made in slow operating mode L, which maintains the number of constant speed with increasing torque M and that only when the maximum torque Mroax is exceeded does a cut-out take place (with consequent regulation of the speed to zero).

In caso di funzionamento in regime nominale N, il motore 7 lavora al di sopra di una coppia di carico minima in maniera non regolata, cioè numero dì giri D e coppia M sono in rapporto diretto . In case of operation in nominal speed N, the motor 7 works above a minimum load torque in an unregulated manner, i.e. the number of revolutions D and the torque M are in direct relationship.

Superando un carico minimo Mminpredeterminato, il che viene rilevato attraverso l'aumento della corrente, viene effettuata una regolazione che non fa aumentare il numero di giri sopra un valore massimo predeterminato Dmax. Come si può ulteriormente osservare nel diagramma della figura 3, è possibile effettuare perfino una regolazione corrispondente per ridurre leggermente il numero di giri in caso di sottocarico Mmjn (vedere lìnea tratteggiata). La riduzione del numero di giri può avvenire fino ad un valore inferiore alla metà del numero di giri in folle (vedere linea tratteggiata nella figura 3). Exceeding a predetermined minimum load Mmin, which is detected by increasing the current, an adjustment is made that does not increase the number of revolutions above a predetermined maximum value Dmax. As can be further observed in the diagram of Figure 3, it is even possible to make a corresponding adjustment to slightly reduce the number of revolutions in the case of underload Mmjn (see dashed line). The reduction in the number of revolutions can take place down to a value less than half the number of revolutions in neutral (see dashed line in figure 3).

Tutte le caratteristiche enunciate sono (di per sé} fondamentali per il trovato. Nella pubblicazione della domanda di brevetto si fa riferimento al contenuto integrale della pubblicazione della rispettiva/allegata documentazione dì priorità {Copia della Domanda Preliminare), anche allo scopo di includere caratteristiche di detta documentazione nelle rivendicazioni della presente domanda. All the characteristics stated are (in themselves} fundamental for the invention. In the publication of the patent application, reference is made to the full content of the publication of the respective / attached priority documentation (Copy of the Preliminary Application), also for the purpose of including said documentation in the claims of the present application.

Elenco riferimenti numerici Numeric references list

1 Aspirapolvere ad uso domestico 1 Vacuum cleaner for home use

2 Alloggiamento di base 2 Base housing

3 Cassetta filtro 3 Filter cassette

4 Collegamento elettrico 4 Electrical connection

5 Adattatore 5 Adapter

6 Spazzole 6 Brushes

7 Motore a spazzole in corrente continua 7 Brush motor in direct current

8 Resistenza Shunt 8 Shunt resistance

9 Amplificatore differenziale 9 Differential amplifier

10 Microcontroller 10 Microcontroller

11 Interruttore 11 Switch

M Coppia M Pair

D Numero di giri D Number of turns

L Modalità di funzionamento lenta L Slow operation mode

N Regime nominale N Nominal speed

Claims

Claims 1.Procedure for adjusting a household appliance comprising a suction fan and / or a brush or disk mechanism, such as, for example, a vacuum cleaner (1) or a polisher, said suction fan and said brushes (6) or said discs being driven by a brush motor in direct current (7) and said brush motor in direct current (7) being able to be operated in slow operating mode (L) or in rated speed (N), in which, in said slow operating mode {L), a subsequent adjustment of the same number of revolutions (D) takes place simultaneously with the increase in the number of revolutions (D), characterized by the fact that, in the case of slow operating mode (L ), the direct current brush motor (7) is switched off if a predetermined value of motor current is exceeded and by the fact that, in case of operation in rated speed (N}, if it falls below a value predetermined stress (Mmn), an adjustment takes place that does not allow a predetermined maximum value (Dma> {) to be exceeded.

Method according to claim 1, characterized in that in the case of operation in nominal speed (N), in the presence of a predetermined partial or reduced load (Mmin), the speed (D} is reduced below the number of revolutions (D) corresponding to the rated speed (K).

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that, in the case of slow operating mode (L), the speed control is carried out by means of an uncontrolled pulse width modulation.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that, in the case of operation at rated speed (N), the speed control is carried out by means of a controlled pulse width modulation.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that above a minimum speed (Mmin), no adjustment of the DC brush motor (7) is performed.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the household appliance is represented by an adapter (5) made in the form of an electric carpet brush for a vacuum cleaner for domestic use (1).