JP2010125236A - Washing machine having ball balancer - Google Patents

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JP2010125236A JP2008305733A JP2008305733A JP2010125236A JP 2010125236 A JP2010125236 A JP 2010125236A JP 2008305733 A JP2008305733 A JP 2008305733A JP 2008305733 A JP2008305733 A JP 2008305733A JP 2010125236 A JP2010125236 A JP 2010125236A
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Naoki Kanazawa
直樹 金澤
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  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a ball balancer system surely operate even if an eccentric load changes at a high rotating speed while having a simple and inexpensive constitution in a washing machine or the like which is constituted in such a manner that the eccentric load applied to a drum may be negated by using a ball balancer system. <P>SOLUTION: In the water repulsion process, a controlling means 8 raises the rotating speed of the drum 3 to a second rotating speed which exceeds the resonance rotating speed by a certain degree or higher, and then, makes the rotating speed of the drum 3 to a first rotating speed in a vicinity of the resonance rotating speed of the drum 3. After keeping the first rotating speed for a specified period of time, the rotating speed is raised again. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、脱水時のドラムの振動を抑制可能なボールバランサシステムを有した洗濯機に関するものである。   The present invention relates to a washing machine having a ball balancer system capable of suppressing drum vibration during dehydration.

洗濯機の脱水工程において、個々の洗濯物は回転体であるドラムの内周に沿って不均一な状態、すなわちアンバランスな状態にしばしば置かれる。その結果、脱水中に回転軸には偏った力が加わり、振動が発生する。振動の振幅は回転ドラムの回転速度の2乗に比例して増大し、その振動のために洗濯機自身が動いたり、ある回転速度以上では運転することができなくなってしまうなどの問題が発生する。   In the dehydration process of a washing machine, individual laundry is often placed in a non-uniform state, i.e., an unbalanced state, along the inner periphery of a drum that is a rotating body. As a result, a biased force is applied to the rotating shaft during dehydration, and vibration is generated. The amplitude of the vibration increases in proportion to the square of the rotational speed of the rotating drum, which causes problems such as the washing machine itself moving and being unable to operate at a certain rotational speed or higher. .

このアンバランスを修正するために、従来は、液体バランサが用いられている。しかし、液体は比重が小さいためにその効果が限定的であることから、この液体を比重の大きい金属球に代えてアンバランスのキャンセル範囲を拡大したボールバランサである(特許文献1)。   Conventionally, a liquid balancer has been used to correct this imbalance. However, since the liquid has a small specific gravity and its effect is limited, this liquid balancer is a ball balancer in which the cancel range of unbalance is expanded by replacing the liquid with a metal ball having a large specific gravity (Patent Document 1).

かかるボールバランサシステム(図1参照)は、ドラムの内周に取り付けた管状のレース部に回転方向(周方向)に自由度をもつ複数のボールを配置することにより、偏心荷重を生じさせるアンバランス体(ここでは洗濯物(布))に対して自動的にボールが対向位置に移動する力学現象を利用したシステムである。図1は、ドラムの前端部及び後端部の2箇所に複数の金属球等の転動体(以下、ボールとも言う)を配置したダブルボールバランサの例を示している。その他に、ドラムの1箇所に金属球を配置したシングルボールバランサも知られており、これらは原理的には同じである。すなわち、脱水過程において経時的に変化する布アンバランス量に刻一刻対応して、複数のボールが位置を変え、自動的にアンバランスを修正できることに、このボールバランサシステムの特長がある。
特開平10−43475
Such a ball balancer system (see FIG. 1) is an imbalance that generates an eccentric load by arranging a plurality of balls having degrees of freedom in the rotational direction (circumferential direction) in a tubular race portion attached to the inner periphery of the drum. This is a system that uses a dynamic phenomenon in which a ball automatically moves to an opposing position with respect to a body (here, laundry (cloth)). FIG. 1 shows an example of a double ball balancer in which rolling elements such as a plurality of metal balls (hereinafter also referred to as balls) are arranged at two locations on the front end portion and the rear end portion of the drum. In addition, a single ball balancer in which a metal ball is arranged at one place on the drum is also known, and these are the same in principle. That is, the ball balancer system is characterized in that a plurality of balls can change their positions and automatically correct the imbalance in response to the cloth imbalance amount that changes with time during the dehydration process.
JP 10-43475 A

ところで、ボールバランサシステムは、回転速度がある上限値を超えると自動アンバランス修正機能を失うという欠点がある。つまり、遠心力による摩擦力が増大してボールがレース部材中で停止状態になるような回転速度に達すると、ボールの位置を変えることができなくなり、ボールバランサシステムは機能しなくなるのである。   By the way, the ball balancer system has a disadvantage that the automatic unbalance correction function is lost when the rotational speed exceeds a certain upper limit value. In other words, when the frictional force due to the centrifugal force increases and reaches a rotational speed at which the ball is stopped in the race member, the position of the ball cannot be changed, and the ball balancer system does not function.

したがって、通常は、回転速度が前記上限値に達するまでに、ボールをアンバランス修正位置に到達させるように設定する。ディスクドライブ装置などのように、アンバランスは存在するがそれが機構に依存して固定であり、経時的に変化しないものであれば、このように設定しておきさえすれば、仮にアンバランス修正後、回転速度がさらに上昇して前記上限値を超えても、すでにアンバランスは修正されているので不都合は生じない。   Therefore, normally, it is set so that the ball reaches the unbalance correction position before the rotation speed reaches the upper limit value. If there is an imbalance, such as a disk drive device, but it is fixed depending on the mechanism and does not change over time, if it is set in this way, it will be corrected temporarily Later, even if the rotational speed further increases and exceeds the upper limit, there is no inconvenience because the unbalance has already been corrected.

しかしながら、このボールバランサシステムを洗濯機に適用した場合は事情が異なる。洗濯機では、含水した布が脱水する過程において、布質に応じてその含水率が異なるために、時間の経過とともにアンバランス量が変化し、通常は大きくなる。例えば、化繊と綿が円周方向に対極に張り付いている場合は最も極端な例である。綿からの脱水量が多いために、バランスが時間の経過とともに崩れるのである。また、上述した脱水率の違い以外に、例えば洗濯物の不測の移動などでもアンバランス量の途中変化は十分に生じ得る。   However, the situation is different when this ball balancer system is applied to a washing machine. In a washing machine, in the process of dehydrating a water-containing cloth, the water content varies depending on the quality of the cloth, so the amount of imbalance changes with the passage of time and usually increases. For example, it is the most extreme example when synthetic fibers and cotton are attached to the counter electrode in the circumferential direction. Because the amount of dehydration from the cotton is large, the balance is lost over time. In addition to the above-described difference in the dehydration rate, for example, an unbalanced change in the amount of unbalance can sufficiently occur even when the laundry is moved unexpectedly.

この結果、脱水のための回転速度がボールバランサシステムの機能する前記上限値よりも高い場合には、初期時においてボールバランサシステムによりバランス補償されていたとしても、脱水している間の前述したバランス変化に、ボールバランサシステムは対応することができない。この時点では上限値よりも回転速度が上昇しており、機能停止状態にあるからである。したがって、途中から脱水振動が大きくなったり、振動の大きさがばらついたりする現象が発生する問題点がある。またこの問題点は、単体の脱水機でも生じ得る   As a result, when the rotation speed for dehydration is higher than the upper limit value at which the ball balancer system functions, even if the balance is compensated by the ball balancer system at the initial stage, the balance described above during dehydration The ball balancer system cannot respond to changes. This is because the rotational speed is higher than the upper limit value at this time, and the function is stopped. Therefore, there is a problem that a phenomenon that the dehydration vibration becomes large from the middle or the magnitude of the vibration varies occurs. This problem can also occur with a single dehydrator.

本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、ボールバランサシステムを用いてドラムに作用する偏心荷重を打ち消すように構成された洗濯機等において、簡単で安価な構成でありながら、高い回転速度において偏心荷重が変化しても、ボールバランサシステムを確実に作動させることができるものを提供すべく図ったものである。   The present invention has been made in view of such problems, and in a washing machine or the like configured to cancel the eccentric load acting on the drum using a ball balancer system, while having a simple and inexpensive configuration, Even if the eccentric load changes at a high rotation speed, the ball balancer system can be reliably operated.

すなわち、本発明の請求項1に係る洗濯機は、所定の回転軸周りに洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記洗濯物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備したものであって、前記ドラムの振動を検知する振動検知手段をさらに備えてなり、脱水工程において、前記制御手段がドラムの回転速度を共振回転速度を一定以上超えて上昇させた際に、前記振動検知手段によって一定以上の振動が検知された場合には、該ドラムの回転速度を共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とするものである。   That is, the washing machine according to claim 1 of the present invention is configured to be capable of rotating in the circumferential direction around the drum, which is configured to store and rotate the laundry around a predetermined rotation axis, the electric motor that rotates the drum, and the drum. One or a plurality of balancing rolling elements that are attached and move in a direction to cancel the unbalance due to the laundry, and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum, It further comprises vibration detecting means for detecting the vibration of the drum, and in the dehydration step, when the control means increases the rotational speed of the drum to exceed the resonance rotational speed above a certain value, the vibration detecting means performs a certain value or more. Is detected, the drum rotation speed is lowered to a first rotation speed that is close to the resonance rotation speed, the first rotation speed is maintained for a certain period of time, and then the rotation speed is again detected. It is characterized in that the raising.

また、本発明の請求項2に係る洗濯機は、所定の回転軸周りに洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記洗濯物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備したものであって、脱水工程において、前記制御手段が、前記ドラムの回転速度を、共振回転速度を一定以上超えた第2回転速度まで上昇させた後、該ドラムの共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a washing machine comprising: a drum that stores and rotates laundry around a predetermined rotation axis; an electric motor that rotationally drives the drum; and a drum that is rotatable in the circumferential direction. One or a plurality of balancing rolling elements that are attached and move in a direction to cancel the unbalance due to the laundry, and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum, In the dehydration step, the control means increases the rotation speed of the drum to a second rotation speed that exceeds the resonance rotation speed by a certain amount, and then decreases the rotation speed to a first rotation speed that is in the vicinity of the resonance rotation speed of the drum. The first rotation speed is maintained for a certain time, and then the rotation speed is increased again.

このようなものであれば、転動体が移動できない第2回転速度でアンバランスが生じても、ドラムの回転速度を大きく低下させることなく、共振回転速度近傍である第1回転速度にまで落とすだけで、その際の振動を利用して転動体をバランス補償位置に移動させ、バランス状態に復帰させることができる。   If this is the case, even if an imbalance occurs at the second rotational speed at which the rolling element cannot move, the rotational speed of the drum is reduced to the first rotational speed in the vicinity of the resonant rotational speed without greatly reducing the rotational speed of the drum. Thus, the rolling element can be moved to the balance compensation position using the vibration at that time to return to the balance state.

本発明の請求項3に係る脱水機は、所定の回転軸周りに脱水対象物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記脱水対象物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備したものであって、前記ドラムの振動を検知する振動検知手段をさらに備えてなり、脱水工程において、前記制御手段がドラムの回転速度を共振回転速度を一定以上超えて上昇させた際に、前記振動検知手段によって一定以上の振動が検知された場合には、該ドラムの回転速度を、共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とするものである。   A dehydrator according to a third aspect of the present invention is a drum that accommodates and rotates an object to be dehydrated around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotationally drives the drum, and a drum that is rotatably attached to the drum. And one or a plurality of balancing rolling elements that move in a direction to cancel the unbalance due to the object to be dehydrated, and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum, It further comprises vibration detecting means for detecting the vibration of the drum, and in the dehydration step, when the control means increases the rotational speed of the drum to exceed the resonance rotational speed above a certain value, the vibration detecting means performs a certain value or more. Is detected, the rotational speed of the drum is lowered to a first rotational speed that is close to the resonant rotational speed, the first rotational speed is maintained for a certain period of time, and then the rotational speed is again measured. It is characterized in that the raising.

本発明の請求項4に係る脱水機は、所定の回転軸周りに脱水対象物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記脱水対象物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備したものであって、脱水工程において、前記制御手段が、前記ドラムの回転速度を、共振回転速度を一定以上超えた第2回転速度まで上昇させた後、該ドラムの共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とするものである。
かかる脱水機でも、前記洗濯機と同様の作用を奏し得る。
A dehydrator according to a fourth aspect of the present invention is a drum that accommodates and rotates an object to be dehydrated around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotationally drives the drum, and a drum that is rotatably mounted on the drum. And one or a plurality of balancing rolling elements that move in a direction to cancel the unbalance due to the object to be dehydrated, and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum, In the dehydration step, the control means increases the rotation speed of the drum to a second rotation speed that exceeds the resonance rotation speed by a certain amount, and then decreases the rotation speed to a first rotation speed that is in the vicinity of the resonance rotation speed of the drum. The first rotation speed is maintained for a certain time, and then the rotation speed is increased again.
Even with such a dehydrator, the same action as the washing machine can be achieved.

このように構成した本発明にかかる洗濯機又は脱水機によれば、上述したように、転動体が移動できない第2回転速度で、例えば脱水によるバランス状態の変化が生じ、不測のアンバランスが発生しても、ドラムの回転速度を大きく低下させることなく、共振回転速度近傍である第1回転速度にまで落とすだけで、その際の振動を利用して転動体をバランス補償位置に移動させ、バランス状態に復帰させることができる。
したがって、騒音や振動を好適に抑制できるのはもちろんのこと、脱水時のバランス状態を保つ際に、回転速度を大きく落とすことがないので、加減速のための時間を大きくとることが無く、かつ脱水機能に大きな支障を来すこともない。
According to the washing machine or the dehydrator according to the present invention configured as described above, as described above, at the second rotation speed at which the rolling element cannot move, for example, a change in the balance state due to the dehydration occurs, and an unexpected imbalance occurs. Even if the rotation speed of the drum is not lowered significantly, it is only lowered to the first rotation speed that is close to the resonance rotation speed, and the rolling element is moved to the balance compensation position using the vibration at that time. It can be returned to the state.
Therefore, not only noise and vibration can be suitably suppressed, but also when maintaining the balance state during dehydration, the rotational speed is not greatly reduced, so that it does not take a long time for acceleration and deceleration, and There is no major obstacle to the dehydration function.

さらに言えば、振動、騒音を抑制するパラメータを回転速度のみに絞ることができるので、回転速度プロファイルを設定するだけで実現できる。つまり、新たなセンサ等の専用機器や複雑なソフトウェアを必要とすることなく、低価格の制御手段を用いて既存の機器構成で簡単に実現できるので、価格の上昇等も可及的に抑えることができる。   Furthermore, since the parameter for suppressing vibration and noise can be limited to only the rotational speed, this can be realized only by setting the rotational speed profile. In other words, it can be easily realized with the existing equipment configuration using low-cost control means without requiring dedicated equipment such as new sensors or complicated software, so as to suppress the increase in price as much as possible. Can do.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図2は、本実施形態に係るドラム式洗濯機100の概略内部構造を示した縦断面図である。同図中、符号1は中空のボディであり、このボディ1の使用端側(以下、前側とも言う)には、洗濯物9(図3に示す)を投入するための投入口11と、前記投入口11を閉じるための開閉可能な蓋12とが設けてある。また、ボディ1の内部には、水槽2が配設されており、当該水槽2のさらに内部にはドラム3が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic internal structure of the drum type washing machine 100 according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a hollow body, and on the use end side (hereinafter also referred to as the front side) of the body 1, an insertion port 11 for introducing laundry 9 (shown in FIG. 3), An openable / closable lid 12 is provided for closing the insertion port 11. Further, a water tank 2 is disposed inside the body 1, and a drum 3 is provided further inside the water tank 2.

水槽2は、後端面が底板21によって閉塞され、前端部が開口する概略円筒状をなすものであり、その中心軸Cを水平又は水平から傾斜させ、前側が後側よりも若干高くなる姿勢で、ダンパDや弾性体Sによって揺動可能に支持されている。   The water tank 2 has a substantially cylindrical shape in which the rear end surface is closed by the bottom plate 21 and the front end portion is open. The center axis C is inclined from the horizontal or horizontal, and the front side is slightly higher than the rear side. The damper D and the elastic body S are supported so as to be swingable.

ドラム3は、水槽2よりも一回り小さい円筒状をなすもので、水槽2と同様、その後端面が底板31によって閉塞され、その前端面は開口している。このドラム3には、厚み方向に貫通する多数の孔33が設けられていて、この孔33を介して水槽2からドラム3内に水が浸入自在に構成されている。   The drum 3 has a cylindrical shape that is slightly smaller than the water tank 2. Like the water tank 2, the rear end face is closed by the bottom plate 31 and the front end face is open. The drum 3 is provided with a large number of holes 33 penetrating in the thickness direction, so that water can enter the drum 3 from the water tank 2 through the holes 33.

このドラム3の前端部及び後端部には、ボールバランサシステム7が付加されている。このボールバランサシステム7は、ドラム3の側周部に周回して取り付けられた管状をなす案内部材71と、この案内部材71の内部に略ガタなく嵌まり込んで転動する転動体たる複数の金属製ボール72からなるものである。なお、図3に示すように、前記案内部材71の内部には、ボール72の急激な移動を抑制するための油等の粘性流体73が貯留してある。   A ball balancer system 7 is added to the front end portion and the rear end portion of the drum 3. The ball balancer system 7 includes a tubular guide member 71 that is mounted around the side periphery of the drum 3 and a plurality of rolling elements that are fitted into the guide member 71 without rolling and are rolled. It consists of a metal ball 72. As shown in FIG. 3, a viscous fluid 73 such as oil for suppressing a rapid movement of the ball 72 is stored inside the guide member 71.

前記水槽2における底板21の外側には、例えばドラム3を回転駆動するための電動機4が取り付けられており、前記電動機4の回転軸41が軸受42を介して当該底板21を貫通し、ドラム3の底板32に固定されている。   On the outside of the bottom plate 21 in the water tank 2, for example, an electric motor 4 for rotationally driving the drum 3 is attached. A rotating shaft 41 of the electric motor 4 passes through the bottom plate 21 through a bearing 42, and the drum 3 The bottom plate 32 is fixed.

なお、図2に示す符号5は、洗濯水を供給する給水機構5であり、符号6は、水槽2及びドラム3内の洗濯水を外部に排出するための排水機構である。   In addition, the code | symbol 5 shown in FIG. 2 is the water supply mechanism 5 which supplies wash water, and the code | symbol 6 is a drainage mechanism for discharging the wash water in the water tank 2 and the drum 3 outside.

これらの構成に加えて、この洗濯機100は、電動機4等の回転速度を制御して、ドラム内の洗濯物9の重量を算出するなどして、洗い工程や脱水工程を自動で行う制御手段8を、ボディ1の内部における適宜箇所に備えている。   In addition to these configurations, the washing machine 100 controls the rotational speed of the electric motor 4 and the like, and calculates the weight of the laundry 9 in the drum, thereby automatically performing the washing process and the dehydrating process. 8 is provided at an appropriate location inside the body 1.

この制御手段8は、ハードウェア構成として、CPU、メモリ、I/Oチャネル、ADコンバータ、各種ドライバ回路などを具備した電気回路であり、前記メモリに記憶させたプログラムに従って、前記CPUや周辺機器が協動することで種々の機能を発揮する。   This control means 8 is an electric circuit having a CPU, a memory, an I / O channel, an AD converter, various driver circuits, and the like as a hardware configuration, and the CPU and peripheral devices are in accordance with a program stored in the memory. Various functions are demonstrated by cooperation.

しかしてこの実施形態での特徴は、該制御手段8による脱水工程でのドラムの回転速度制御にある。そこで、その制御動作について以下に説明する。   The feature of this embodiment lies in the control of the rotational speed of the drum in the dehydration process by the control means 8. The control operation will be described below.

制御手段8は、まずドラム3の共振回転速度を算出する。共振回転速度は、ドラム重量、ドラム内径、ばね定数、ダンパ定数などから既知の数式によって算出することができる。なお、前記数式により求めた理論上の共振回転速度の近傍上下一定幅に亘る回転速度領域において、過渡的な振動が生じる。そこで、制御手段8は、前記理論共振回転速度に上下の幅を付加して過渡振動回転速度領域をも定める。この領域幅は実験やシミュレーションで予め求められた振動が、製品のスペック上、無視できない振動以上になる領域幅となるように予め定められている。かかる共振回転速度や過渡振動回転速度領域は、制御手段8による算出ではなく、別途算出しておいてその値を予めメモリに記憶させておいてもよい。   The control means 8 first calculates the resonance rotational speed of the drum 3. The resonance rotational speed can be calculated by a known mathematical formula from the drum weight, the drum inner diameter, the spring constant, the damper constant, and the like. In addition, transient vibration occurs in a rotation speed region over a certain vertical range in the vicinity of the theoretical resonance rotation speed obtained by the above formula. Therefore, the control means 8 also determines the transient vibration rotation speed region by adding a vertical width to the theoretical resonance rotation speed. This region width is determined in advance so that the vibration obtained in advance by experiments and simulations is a region width that is not less than the vibration that cannot be ignored in the product specifications. Such a resonance rotation speed and transient vibration rotation speed region may be calculated separately and stored in the memory in advance, instead of being calculated by the control means 8.

脱水工程が始まると、制御手段8は、停止状態からドラム3の回転速度を徐々に上昇させ、前記過渡振動回転速度領域を超えてさらに高い所定の第2回転速度まで上昇させる。なお、回転速度については、例えば電動機4に取り付けられた回転速度センサ(図示しない)からの出力によって得る。この回転速度センサは、例えばホールICなどを利用したものであるが、その他の方式でも構わない。   When the dehydration process is started, the control means 8 gradually increases the rotation speed of the drum 3 from the stopped state, and increases it to a higher predetermined second rotation speed beyond the transient vibration rotation speed region. The rotation speed is obtained by an output from a rotation speed sensor (not shown) attached to the electric motor 4, for example. This rotational speed sensor uses, for example, a Hall IC, but other methods may be used.

次にこの第2回転速度からドラム3の回転速度を、共振回転速度よりも若干高い第1回転速度、具体的には過渡振動回転速度領域の上限回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させて最終的な脱水回転速度にまで上昇させる。   Next, the rotational speed of the drum 3 is decreased from the second rotational speed to a first rotational speed that is slightly higher than the resonant rotational speed, specifically, the upper limit rotational speed in the transient vibration rotational speed region, and the first rotational speed is reduced. After maintaining for a certain time, the rotational speed is increased again to the final dehydrating rotational speed.

このことによって、脱水工程におけるドラム3の振動、特に過渡振動回転速度領域を超えた回転速度で生じる不測の振動を可及的に抑制することができる。
次に、その理由について詳述する。
As a result, the vibration of the drum 3 in the dehydration process, in particular, the unexpected vibration generated at the rotational speed exceeding the transient vibration rotational speed region can be suppressed as much as possible.
Next, the reason will be described in detail.

脱水工程が進行して、回転系の共振回転速度を通過した後、力学的な安定のためにボール72はアンバランス体である洗濯物9の対向位置に自然に移動する(ボールバランサの基本動作)。しかしながら、ボール72の転がり摩擦モーメント(Mr)のために、ボール72がアンバランスの理想的な対向位置に移動することなく移動を停止することがある。このような停止を防止して、移動を促す条件は、その速度の軸変位量Hとの関係において式(数1)が成り立つときである。
この式の左辺が転がり摩擦モーメントで、右辺が移動を促す、移動モーメントである。
After the dehydration process proceeds and passes through the resonance rotational speed of the rotating system, the ball 72 naturally moves to the position opposite to the laundry 9 which is an unbalanced body for the purpose of mechanical stability (basic operation of the ball balancer). ). However, due to the rolling friction moment (M r ) of the ball 72, the movement of the ball 72 may stop without moving to the ideal unbalanced opposing position. The condition for preventing such a stop and urging the movement is when the equation (Equation 1) is established in relation to the axial displacement amount H of the speed.
The left side of this equation is a rolling friction moment, and the right side is a movement moment that promotes movement.

軸変位量Hは速度(ω)の関数であり、共振回転速度(ωn)として、式(数2)のようになる。
このHの値の変化をグラフにして表したのが図4である。
The axial displacement amount H is a function of the speed (ω), and the resonance rotational speed (ω n ) is expressed by the equation (Equation 2).
FIG. 4 is a graph showing the change in the value of H.

転がり摩擦モーメントMrは遠心力の関数であるから、式(数3)のようになる。
Since the rolling friction moment Mr is a function of the centrifugal force, the equation (Equation 3) is obtained.

したがって、式(数1)、(数2)、(数3)より式(数4)が導かれる。
Therefore, Expression (Expression 4) is derived from Expression (Expression 1), (Expression 2), and (Expression 3).

ボール72の移動を促すには、式(数4)の右辺、つまりHの値を大きくすることであるが、それは図4のように、回転速度(ω)を共振回転速度(ωn)に近づけることである。かといって、回転速度(ω)を共振回転速度(ωn)に近づけすぎて、過渡振動回転速度領域内にまで低下させると、この過渡領域での振動が顕著になり、製品スペック上好ましいものではない。 Encouraging the movement of the ball 72 is to increase the right side of the equation (Equation 4), that is, the value of H. As shown in FIG. 4, the rotational speed (ω) is changed to the resonant rotational speed (ω n ). To get closer. However, if the rotational speed (ω) is too close to the resonant rotational speed (ω n ) and lowered to the transient vibration rotational speed region, vibration in this transient region becomes significant, which is preferable in terms of product specifications. is not.

結局、理論的にボール72の移動を促すために減速させる目標回転速度、つまり第1回転速度は、共振回転速度の少し上、より具体的には過渡振動回転速度領域の上限直上が、最も好ましいこととなる。   Ultimately, the target rotational speed to be decelerated in order to promote the movement of the ball 72, that is, the first rotational speed is most preferably slightly higher than the resonance rotational speed, more specifically, just above the upper limit of the transient vibration rotational speed region. It will be.

前記第1回転速度は以上のように決まるが、その直前の脱水維持速度は、工程の中間速度が理想であり、脱水率が60〜80%に達するところの回転速度およびその維持時間から決定すればよい。   The first rotational speed is determined as described above, and the dehydration maintenance speed immediately before that is determined by the intermediate speed of the process and the rotational speed at which the dehydration rate reaches 60 to 80% and the maintenance time thereof. That's fine.

なお、上記第2回転速度でバランスが取れているに関わらず減速させる必要は無いので、この速度での振動レベルが、製品スペックから定められる一定以上であるか否かを検知してから減速するか、減速させないかを判断するようにしてもよい。そのための振動検知手段は以下のようなものがある。
1)ドラム3や水槽2等に直接取り付けた加速度センサ。
2)駆動モータの電流を検知して、その電流から演算したトルク電流からトルク振動を推定検知する手段。
3)回転速度センサの速度演算結果を時間微分して得られる振動の大きさから検知する手段。
It is not necessary to decelerate regardless of the balance at the second rotational speed, so decelerate after detecting whether the vibration level at this speed is above a certain level determined from the product specifications. Alternatively, it may be determined whether to decelerate. The vibration detection means for this purpose is as follows.
1) An acceleration sensor directly attached to the drum 3 or the water tank 2 or the like.
2) Means for detecting the current of the drive motor and estimating and detecting torque vibration from the torque current calculated from the current.
3) Means for detecting from the magnitude of vibration obtained by time differentiation of the speed calculation result of the rotation speed sensor.

次に、図5に定常振動を抑制するための速度プロファイル例を記載する。
ここでは、ドラム回転速度を過渡振動回転速度領域を超えた500rpmに約40sec程度維持させて、脱水率が60〜80%に達した直後に、アンバランス量を振動センサー、モータ駆動電流、モータ速度の振幅などで検知し、許容できない振動と判断すれば、第1回転速度(同図では共振回転速度の少し上の速度280rpm)まで減速させて10秒間維持し、アンバランスを修正させる動作をさせている。
Next, FIG. 5 shows an example of a velocity profile for suppressing steady vibration.
Here, the drum rotation speed is maintained at 500 rpm exceeding the transient vibration rotation speed region for about 40 seconds, and immediately after the dehydration rate reaches 60 to 80%, the unbalance amount is determined by the vibration sensor, motor drive current, motor speed. If it is detected based on the amplitude of the vibration and judged to be unacceptable vibration, it is decelerated to the first rotation speed (speed 280 rpm slightly higher than the resonance rotation speed in the figure) and maintained for 10 seconds, and the operation for correcting the imbalance is performed ing.

この第1回転速度は、上記したように最もボール72が移動できる振動変位をもつ速度である。図6には様々な目標減速速度(第1回転速度)と振動の関係を示している。この例では共振領域(過渡振動回転速度領域)が205〜240rpmに広がっており、その上の270〜360rpmに減速速度をそれぞれ設定して比較している。この図6からでは移動を十分に促すことができないことがわかる。したがって、この例では300rpm以下との結論が導き出される。   The first rotational speed is a speed having a vibration displacement that allows the ball 72 to move most as described above. FIG. 6 shows the relationship between various target deceleration speeds (first rotation speeds) and vibrations. In this example, the resonance region (transient vibration rotation speed region) is widened to 205 to 240 rpm, and the deceleration speed is set to 270 to 360 rpm on the resonance region and compared. It can be seen from FIG. 6 that the movement cannot be sufficiently promoted. Therefore, a conclusion of 300 rpm or less is derived in this example.

その後、図5のように通常の脱水工程に入るが、その途中の500rpmで振動の大きさの前後の変化を比較すると、その上部に記載したリサージュ図形からも明らかなように、振動幅が約1/4程度になっていることがわかる。このように布質により時々刻々変化するアンバランスを500rpm以下の領域でキャンセルすることができるのである。   After that, the normal dehydration process is entered as shown in FIG. 5, but when the change before and after the magnitude of vibration is compared at 500 rpm in the middle, the vibration width is about as apparent from the Lissajous figure described above. It turns out that it is about 1/4. Thus, the imbalance that changes every moment depending on the cloth quality can be canceled in the region of 500 rpm or less.

すなわち、本実施形態によれば、第2回転速度で、例えば脱水によるバランス状態の変化が生じ、不測のアンバランスが発生しても、ドラム3の回転速度を大きく低下させることなく、共振回転速度近傍である第1回転速度にまで落とすだけで、その際の振動を利用してボール72をバランス補償位置に移動させ、バランス状態に復帰させることができる。   That is, according to the present embodiment, even if the balance state changes due to, for example, dehydration at the second rotational speed, and the unexpected unbalance occurs, the rotational speed of the drum 3 is not greatly reduced. The ball 72 can be moved to the balance compensation position and returned to the balance state by using the vibration at that time simply by dropping to the first rotation speed that is in the vicinity.

したがって、騒音や振動を好適に抑制できるのはもちろんのこと、脱水時のバランス状態を保つ際に、回転速度を大きく落とすことがないので、加減速のための時間を大きくとることが無く、かつ脱水機能に大きな支障を来すこともない。   Therefore, not only noise and vibration can be suitably suppressed, but also when maintaining the balance state during dehydration, the rotational speed is not greatly reduced, so that it does not take a long time for acceleration and deceleration, and There is no major obstacle to the dehydration function.

さらに言えば、振動、騒音を抑制するパラメータを回転速度のみに絞ることができるので、回転速度プロファイルを設定するだけで実現できる。つまり、新たなセンサ等の専用機器や複雑なソフトウェアを必要とすることなく、低価格の制御手段を用いて既存の機器構成で簡単に実現できるので、価格の上昇等も可及的に抑えることができる。   Furthermore, since the parameter for suppressing vibration and noise can be limited to only the rotational speed, this can be realized only by setting the rotational speed profile. In other words, it can be easily realized with the existing equipment configuration using low-cost control means without requiring dedicated equipment such as new sensors or complicated software, so as to suppress the increase in price as much as possible. Can do.

なお、本発明は、前記図示例に限定されるものではない。例えば、縦形ドラム(回転軸が鉛直)の洗濯機にも本発明を適用することができるし、脱水機にも本発明を適用して同様の効果を奏し得るものである。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   The present invention is not limited to the illustrated example. For example, the present invention can be applied to a washing machine having a vertical drum (rotating axis is vertical), and the same effect can be obtained by applying the present invention to a dehydrator. In addition, it goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

ボールバランサシステムの一例を示す模式的内部構造図。The typical internal structure figure which shows an example of a ball balancer system. 本発明の一実施形態における洗濯機の内部構造を示す模式的縦断面図。The typical longitudinal section showing the internal structure of the washing machine in one embodiment of the present invention. 同実施形態におけるボールバランサシステムを示す軸方向から視た模式的内部構造図。The typical internal structure figure seen from the axial direction which shows the ball balancer system in the embodiment. 同実施形態における振動と回転速度との関係を示す解析グラフ。The analysis graph which shows the relationship between the vibration and rotation speed in the same embodiment. 同実施形態における過渡振動を抑制するための速度プロファイル例。The speed profile example for suppressing the transient vibration in the embodiment. 同実施形態における回転速度と振動の相関を示す相関グラフ。The correlation graph which shows the correlation of the rotational speed and vibration in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・洗濯機
C・・・回転軸
3・・・ドラム
4・・・電動機
71・・・案内部材
72・・・バランス用転動体(ボール)
8・・・制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Washing machine C ... Rotary shaft 3 ... Drum 4 ... Electric motor 71 ... Guide member 72 ... Rolling body for balance (ball)
8 ... Control means

Claims (4)

所定の回転軸周りに洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記洗濯物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備した洗濯機であって、
前記ドラムの振動を検知する振動検知手段をさらに備えてなり、
脱水工程において、前記制御手段がドラムの回転速度を共振回転速度を一定以上超えて上昇させた際に、前記振動検知手段によって一定以上の振動が検知された場合には、該ドラムの回転速度を、共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とする洗濯機。
A drum that accommodates and rotates laundry around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotationally drives the drum, and is attached to the drum so as to be able to roll in the circumferential direction, and moves in a direction to cancel the imbalance caused by the laundry. A washing machine comprising one or a plurality of balancing rolling elements and a control means for controlling the rotational speed of the drum by driving the electric motor,
Further comprising vibration detecting means for detecting vibration of the drum,
In the dehydration step, when the control means raises the rotational speed of the drum beyond the resonance rotational speed above a certain level, if the vibration detecting means detects a vibration above a certain level, the rotational speed of the drum is increased. The washing machine is characterized in that it is lowered to a first rotational speed that is in the vicinity of the resonant rotational speed, maintained at the first rotational speed for a certain period of time, and then the rotational speed is increased again.
所定の回転軸周りに洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記洗濯物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備した洗濯機であって、
脱水工程において、前記制御手段が、前記ドラムの回転速度を、共振回転速度を一定以上超えた第2回転速度まで上昇させた後、該ドラムの共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とする洗濯機。
A drum that accommodates and rotates laundry around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotationally drives the drum, and is attached to the drum so as to be able to roll in the circumferential direction, and moves in a direction to cancel the imbalance caused by the laundry. A washing machine comprising one or a plurality of balancing rolling elements and a control means for controlling the rotational speed of the drum by driving the electric motor,
In the dehydration step, the control means increases the rotation speed of the drum to a second rotation speed that exceeds the resonance rotation speed by a certain amount, and then decreases the rotation speed to a first rotation speed that is in the vicinity of the resonance rotation speed of the drum. The washing machine is characterized in that after maintaining the first rotation speed for a certain time, the rotation speed is increased again.
所定の回転軸周りに脱水対象物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記脱水対象物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備した脱水機であって、
前記ドラムの振動を検知する振動検知手段をさらに備えてなり、
前記制御手段がドラムの回転速度を共振回転速度を一定以上超えて上昇させた際に、前記振動検知手段によって一定以上の振動が検知された場合には、該ドラムの回転速度を、共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とする脱水機。
A drum that accommodates and rotates a dewatering object around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotates the drum, and a direction that is rotatably attached to the drum in a circumferential direction so as to cancel the imbalance due to the dewatering object A dehydrator comprising one or a plurality of balancing rolling elements that are moved to and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum,
Further comprising vibration detecting means for detecting vibration of the drum,
When the control means increases the drum rotation speed exceeding the resonance rotation speed above a certain level, and the vibration detection means detects a vibration above a certain level, the rotation speed of the drum is changed to the resonance rotation speed. A dehydrator, wherein the dehydrator is lowered to a first rotation speed that is in the vicinity, maintained at the first rotation speed for a predetermined time, and then increased again.
所定の回転軸周りに脱水対象物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記ドラムに周方向に転動可能に取り付けられて前記脱水対象物によるアンバランスを打ち消す方向に移動する1又は複数のバランス用転動体と、前記電動機を駆動して前記ドラムの回転速度を制御する制御手段とを具備した脱水機であって、
前記制御手段が、前記ドラムの回転速度を、共振回転速度を一定以上超えた第2回転速度まで上昇させた後、該ドラムの共振回転速度近傍である第1回転速度まで下降させ、該第1回転速度を一定時間維持した後、再度回転速度を上昇させることを特徴とする脱水機。
A drum that accommodates and rotates a dewatering object around a predetermined rotation axis, an electric motor that rotates the drum, and a direction that is rotatably attached to the drum in a circumferential direction so as to cancel the imbalance due to the dewatering object A dehydrator comprising one or a plurality of balancing rolling elements that are moved to and a control means that drives the electric motor to control the rotational speed of the drum,
The control means raises the rotational speed of the drum to a second rotational speed that exceeds the resonance rotational speed by a certain value, and then lowers it to a first rotational speed that is close to the resonant rotational speed of the drum. A dehydrator characterized by maintaining the rotation speed for a certain time and then increasing the rotation speed again.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016086877A (en) * 2014-10-30 2016-05-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Drum type washing machine

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