JP2014079487A - Drum type washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体制御装置(ボールバランサ)を備えたドラム式洗濯機の洗濯工程から脱水工程へ移行する際に、洗濯衣類等がドラム内で偏ることによるアンバランス状態を正確に把握し、その把握した状態に応じた起動方法で脱水工程に移行することで起動時の振動抑制をおこなうドラム式洗濯機に関する。 The present invention accurately grasps the unbalanced state due to the laundry clothes and the like being biased in the drum when shifting from the washing process to the dewatering process of the drum type washing machine equipped with the rotating body control device (ball balancer), The present invention relates to a drum type washing machine that suppresses vibrations at the time of start-up by shifting to a dehydration process by a start-up method according to the grasped state.
従来、この種のドラム式洗濯機は、濡れた衣類をドラム内に収容した状態では、ドラム内の衣類が不均一に分布している。このため、水平軸を中心に高速回転した際、アンバランス状態となり、起動からおおよそ約200〜400r/minぐらいまでに最大の共振点を有し、振動や騒音および振動による消費電力損失を発生させることとなり、容易に高速回転を行うことができない。 Conventionally, in this type of drum-type washing machine, clothes in the drum are unevenly distributed in a state where wet clothes are accommodated in the drum. For this reason, when it rotates at high speed around the horizontal axis, it becomes in an unbalanced state, has a maximum resonance point from about 200 to 400 r / min after startup, and generates power consumption loss due to vibration, noise and vibration. Therefore, high-speed rotation cannot be easily performed.
そのために、回転体制御装置(ボールバランサ)を備え、ドラムの回転速度がドラムの固有振動数よりも高い回転速度になると、ボールバランサ内のボールは衣類の偏りの反対位置に移動する。この作用を利用して、ボールバランサのボールがドラム内の衣類の偏りの反対方向に移動することでアンバランス状態を解消することができる。 For this purpose, a rotating body control device (ball balancer) is provided, and when the rotational speed of the drum is higher than the natural frequency of the drum, the ball in the ball balancer moves to a position opposite to the clothing bias. By utilizing this action, the ball balancer ball moves in the opposite direction to the bias of the clothes in the drum, thereby eliminating the unbalanced state.
しかし、ボールバランサ内のボールを移動する際、ドラムが低速で回転する場合は、重力により、ボールバランサ内の底部に位置して上方向へ移動しない。また、ドラムの回転速度が、ボールの重力を超える回転加速度が加わるような一定回転速度となった場合に、ボールは上方向へ移動する。この動作を制御することで衣類の偏りに対してボールをどの位置に配置するかにより振動の抑制をおこなうことができる。 However, when moving the ball in the ball balancer, if the drum rotates at a low speed, the drum does not move upward due to gravity at the bottom of the ball balancer. In addition, when the rotational speed of the drum becomes a constant rotational speed at which rotational acceleration exceeding the gravity of the ball is applied, the ball moves upward. By controlling this operation, vibration can be suppressed depending on where the ball is arranged with respect to the bias of the clothing.
しかし、洗濯衣類等がドラム内でどのように偏っているのかを把握できない限り、その偏りに応じてボールの位置を最適位置にすることができない。その衣類の偏りを把握するために洗濯槽に設けた振動検知手段の振動変位により衣類の偏りを把握する方法が示されている(例えば、特許文献1参照)。 However, unless it is possible to grasp how the laundry clothes and the like are biased in the drum, the position of the ball cannot be set to the optimum position according to the bias. In order to grasp the bias of the clothing, a method for grasping the bias of the clothing by the vibration displacement of the vibration detecting means provided in the washing tub is shown (for example, see Patent Document 1).
従来のドラム式洗濯機の例として図8、9を用いて、特許文献1に記載された洗濯機を説明する。図8は、従来のドラム式洗濯機の構成図を示すものである。図9は、従来のドラム式洗濯機の制御ブロック図を示すものである。
As an example of a conventional drum type washing machine, the washing machine described in
図8に示すように、洗濯機本体10Aに固定している洗濯槽20Aが配設されている。洗濯槽20Aは、ドラム30Aを収納し、ドラム30Aを駆動するモータ40Aが洗濯槽20Aの背面に位置している。ドラム30Aの前面には、衣類投入口に設けた扉70Aが配置され、洗濯槽20Aは、本体底部からダンパ220により支えられ、本体上部に配置された吊バネ180および190により支えられている。洗濯槽20Aの振動を検知する振動検知手段50Aを洗濯槽20Aの後部底面に設け、その検知信号を基にドラム30Aを駆動する制御装置60Aを備えている。
As shown in FIG. 8, a washing tub 20A fixed to the washing machine main body 10A is provided. The washing tub 20A houses the drum 30A, and a motor 40A that drives the drum 30A is located on the back of the washing tub 20A. On the front surface of the drum 30A, a door 70A provided at a clothes insertion port is disposed, and the washing tub 20A is supported by a
図9に示すように、制御装置60A内部の制御ブロックは、洗濯槽20Aの振動を検知する振動検知手段50Aからの信号をフィルタ回路502で信号成分のみ取込みマイクロコンピュータ60で演算し、アンバランス位置の算出をおこなうアンバランス位置検知手段5―9とアンバランス量を算出するアンバランス量検知手段508を備え、振動検知手段50Aの振動に応じてモータ制御回路504を制御し、モータ40Aを駆動することでドラム30Aを回転制御する構成としている。
As shown in FIG. 9, the control block inside the control device 60 </ b> A takes the signal from the vibration detection means 50 </ b> A that detects the vibration of the
従来のドラム式洗濯機では、振動検知手段5の振動をドラム3の回転数を300rpmに維持した状態で検出し、その検知信号の3軸方向それぞれの信号値の比率を求め、その比率とその順位からアンバランス位置検知手段59でアンバランス位置を特定し、アンバランス位置毎のアンバランス量からアンバランス量をアンバランス量検知手段58で算出するものである。
In the conventional drum-type washing machine, the vibration of the vibration detecting means 5 is detected in a state where the rotation speed of the
しかしながら、前記従来構成のものでは、ドラム3内の洗濯物の偏りによるアンバランス位置および量を検知する振動検知手段5をドラム3の回転数を300rpmに維持しておこなうこととしているが、ドラム式洗濯機の共振回転数が120〜400rpm程度のドラム回転数にあるため、脱水工程の起動時にその共振点で検出することとしている。
However, in the conventional configuration, the vibration detection means 5 for detecting the unbalance position and amount due to the bias of the laundry in the
従って、共振点での振動が大きく、起動できないことがあるため、アンバランス量およびアンバランス位置が特定できない場合がある。そのため、起動時の共振点での振動変位が一定以下の条件下において、検出は可能であるが、脱水工程の起動が可能であるかどうかを検出できないという課題がある。そのため、脱水工程で回転数を300rpmまで上昇しながら再度、停止して再び脱水工程をおこなうなど繰り返すことが発生する。 Therefore, the vibration at the resonance point is large, and it may not be possible to start, so the unbalance amount and unbalance position may not be specified. Therefore, although detection is possible under conditions where the vibration displacement at the resonance point at the time of activation is below a certain level, there is a problem that it is not possible to detect whether the dehydration process can be activated. For this reason, the dehydration process is repeated while increasing the number of rotations to 300 rpm, and the dehydration process is repeated again.
また、振動検出手段5からの信号を3軸の信号の比率やその順位からそれぞれ算出が必要であり、誤差要素が大きくなり、複雑な演算が必要である。 Further, it is necessary to calculate the signal from the vibration detecting means 5 from the ratio of the three-axis signals and their ranks, the error factor becomes large, and complicated calculation is required.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、共振回転数前にアンバランス量およびアンバランス位置を特定し、その特定をおこなうことで起動時に回転体制御装置であるボールバランサ内のボールを制御することで、ドラムの振動を抑制し、起動をスムーズにおこない、脱水工程の繰返しを発生させないことができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and specifies an unbalance amount and an unbalance position before the resonance rotational speed, and by performing the specification, a ball in a ball balancer that is a rotating body control device is activated at the time of activation. An object of the present invention is to provide a drum-type washing machine that can suppress vibrations of the drum by controlling, smoothly start up, and prevent the dehydration process from being repeated.
前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、筐体と、前記筐体の内部に弾性支持された洗濯槽と、前記洗濯槽内に収納され回転可能な回転槽と、前記回転槽を回転駆動する駆動部と、前記回転槽の円周上に設けたボールバランサと、前記洗濯槽に設けた振動検知部と、前記振動検知部からの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備えたドラム式洗濯機において、前記制御部は、前記回転槽を共振回転数以下の所定回転数に維持した状態で、前記振動検出部の任意の2軸出力から衣類の偏り量であるアンバランス量および衣類の偏り位置であるアンバランス位置を算出するアンバランス判定部を備えるものである。 In order to solve the conventional problems, a drum-type washing machine according to the present invention includes a housing, a laundry tub elastically supported in the housing, and a rotatable tub stored in the laundry tub. A drive unit that rotationally drives the rotary tub, a ball balancer provided on a circumference of the rotary tub, a vibration detection unit provided in the washing tub, and the drive unit based on an output from the vibration detection unit A drum-type washing machine including a control unit that controls the clothes, and the control unit is configured to apply clothing from any two-axis output of the vibration detection unit in a state where the rotating tub is maintained at a predetermined number of rotations equal to or less than a resonance number of rotations. An unbalance determining unit that calculates an unbalance amount that is a bias amount and an unbalance position that is a bias position of clothing.
これによって、回転槽の回転速度を2軸の振動値から加速させる際に、回転槽内のアンバランス位置およびアンバランス量を把握することができ、その状況に応じて回転制御装置を制御することにより、回転槽の振動の発生を抑制することができる。 As a result, when the rotational speed of the rotating tank is accelerated from the biaxial vibration value, the unbalance position and the unbalance amount in the rotating tank can be grasped, and the rotation control device is controlled according to the situation. Thus, it is possible to suppress the occurrence of vibrations in the rotating tank.
ドラム内の洗濯物のアンバランス位置およびアンバランス量を共振点回転数前に正確に把握し、その量と位置に応じた回転制御装置を制御することで洗濯槽の振動を抑制でき、さらに脱水起動時の安定した動作および起動の再立上を繰り返すことを防止することができる。 Accurately grasp the unbalance position and unbalance amount of the laundry in the drum before the resonance point rotation speed, and control the rotation control device according to the amount and position to suppress the vibration of the washing tub and further dewatering It is possible to prevent a stable operation at the time of start-up and repeated start-up of the start-up.
さらに多軸振動検知部の任意の2軸出力のみで洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を把握することができ、制御をおこなうための検知方法を簡素化し、容易でかつ応答性を良くすることができる。 Furthermore, it is possible to grasp the unbalance amount and unbalance position of the laundry only with any two-axis output of the multi-axis vibration detection unit, simplify the detection method for performing the control, and improve the responsiveness easily. be able to.
第1の発明のドラム式洗濯機は、筐体と、前記筐体の内部に弾性支持された洗濯槽と、前記洗濯槽内に収納され回転可能な回転槽と、前記回転槽を回転駆動する駆動部と、前記回転槽の円周上に設けたボールバランサと、前記洗濯槽に設けた振動検知部と、前記振動検知部からの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備えたドラム式洗濯機において、前記制御部は、前記回転槽を共振回転数以下の所定回転数に維持した状態で、前記振動検出部の任意の2軸出力から衣類の偏り量であるアンバランス量および衣類の偏り位置であるアンバランス位置を算出するアンバランス判定部を備えるものである。 A drum-type washing machine according to a first aspect of the present invention is a housing, a laundry tub elastically supported in the housing, a rotatable tub accommodated in the laundry tub, and a rotary tub that rotates. A driving unit; a ball balancer provided on a circumference of the rotating tub; a vibration detecting unit provided in the washing tub; and a control unit that controls the driving unit based on an output from the vibration detecting unit. In the drum-type washing machine, the control unit maintains an unbalance amount that is a bias amount of clothing from any two-axis output of the vibration detection unit in a state where the rotating tub is maintained at a predetermined number of rotations equal to or less than a resonance number of rotations. And an unbalance determination unit that calculates an unbalance position that is a biased position of clothing.
このような構成によって、回転槽の回転数を共振回転数以下の所定回転数に維持し、その際にアンバランス判定部が、振動検知部の任意の1軸出力変位値によりアンバランス量を算出し、その算出したアンバランス量に応じて別の任意の1軸出力変位値によりアンバランス位置を算出することで正確な回転槽内の洗濯物の偏り状況を正確に把握することができ、その状況に応じて回転体制御装置(ボールバランサ)のボール位置を制御することで共振回転数を通過する際の洗濯槽の振動を抑制することができる。 With such a configuration, the rotation speed of the rotating tank is maintained at a predetermined rotation speed that is equal to or less than the resonance rotation speed, and the unbalance determination unit calculates the unbalance amount based on an arbitrary uniaxial output displacement value of the vibration detection unit. Then, by calculating the unbalance position based on another arbitrary uniaxial output displacement value according to the calculated unbalance amount, it is possible to accurately grasp the laundry bias in the rotating tub accurately. By controlling the ball position of the rotating body control device (ball balancer) according to the situation, it is possible to suppress the vibration of the washing tub when passing through the resonance rotational speed.
第2の発明は、第1の発明の前記アンバランス判定部は、前記回転槽の回転数を共振回転数以下かつ回転槽内の衣類が回転槽内壁に張付く最低回転数以上の範囲でアンバランス量およびアンバランス位置を判定するものである。これによって、洗濯物が回転槽内に張付く状況を維持した状態で、回転槽の回転数を可変することにより、振動検出部がより高精度で検知する回転数に回転槽を制御することができ、アンバランス量およびアンバランス位置をより高精度に把握することができる。 According to a second aspect of the present invention, the unbalance determining unit according to the first aspect of the present invention unbalances the rotational speed of the rotating tub within a range equal to or lower than the resonance rotational speed and above the minimum rotational speed at which clothing in the rotating tank sticks to the inner wall of the rotating tub. The balance amount and the unbalance position are determined. Thus, by changing the number of rotations of the rotating tub while maintaining the state where the laundry is stuck in the rotating tub, the rotation tub can be controlled to the number of rotations detected by the vibration detection unit with higher accuracy. It is possible to grasp the unbalance amount and the unbalance position with higher accuracy.
第3の発明は、第1または第2の発明の前記アンバランス判定部は、前記振動検知部の左右振動と前後振動の2軸出力からアンバランス量およびアンバランス位置を算出するものである。これによって、洗濯槽の左右振動変位によりアンバランス量を算出でき、その算出したアンバランス量に応じて、前後振動変位によりアンバランス位置が正確に把握することができる。 In a third aspect of the invention, the unbalance determination unit of the first or second aspect of the invention calculates an unbalance amount and an unbalance position from the biaxial outputs of the left and right vibrations and the longitudinal vibrations of the vibration detection unit. As a result, the unbalance amount can be calculated from the lateral vibration displacement of the washing tub, and the unbalance position can be accurately grasped by the longitudinal vibration displacement according to the calculated unbalance amount.
第4の発明は、第1〜3のいずれか1つの発明の前記振動検知部は、前記洗濯槽の前方上部に設けるものである。これによって、回転槽軸から最も離れた位置に振動検知部を設けることで振動を検知しやすくすることができ、さらに、回転槽上部前方の左右振動変位によりアンバランス量を把握することができ、さらにそのアンバランス量に応じて回転槽上部前方の前後振動変位によりアンバランス位置を正確に把握することができ、より高精度なアンバランス判定をおこなうことができる。 4th invention provides the said vibration detection part of any one of 1st-3rd invention in the front upper part of the said washing tub. Thereby, it is possible to easily detect vibration by providing a vibration detection unit at a position farthest from the rotation tank axis, and it is possible to grasp the unbalance amount by the left and right vibration displacement in front of the rotation tank, Furthermore, according to the unbalance amount, the unbalance position can be accurately grasped by the longitudinal vibration displacement in front of the upper part of the rotating tub, and more accurate unbalance determination can be performed.
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の構成図を示すものである。図2は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a drum-type washing machine according to
また、図3(d)は、ドラム3の側面側から見た斜視図でアンバランス位置Aがドラムの中側にある中アンバランス位置図である。図3(e)は、ドラム3の側面側から見た斜視図でアンバランス位置Aがドラムの対角にある対角アンバランス位置図である。
FIG. 3D is a perspective view as seen from the side of the
図1において、洗濯機本体(筐体)1は、洗濯物18を収納するドラム3と、ドラム3を内部に収納する洗濯槽22と、洗濯槽22を支えるダンパ19とを有している。ドラム3の内周壁には、ドラム3の回転時に洗濯物18を持ち上げて撹拌をするためのバッフル7(ここでは3枚)が設けられている。ドラム3の正面側の洗濯物投入口側には、内部に複数のボール9(例えば、鉄玉)および所定の粘性のオイルを封じ込めた回転制御装置であるボールバランサ8が設けられている。ボールバランサ8は、ドラム3と一緒に回転し、ボールバランサ8内に一列に並んだボール9は、内部のオイル粘性により自由に回転方向に移動できる構成としている。
In FIG. 1, the washing machine main body (housing) 1 includes a
また、洗濯槽22の正面側上部に振動検知手段(多軸振動センサ)10を設け、洗濯槽22の正面側(前側)の上部の左右変位、前後変位、上下変位の振動を把握し、その変位の大きさにより、ドラム3の回転数を上昇または停止、維持するなどの制御を制御部13が判断しておこなう構成としている。
Further, a vibration detecting means (multi-axis vibration sensor) 10 is provided at the upper front side of the washing tub 22 to grasp the vibration of the left / right displacement, the front / rear displacement and the vertical displacement of the upper portion of the front side (front side) of the washing tub 22. The control unit 13 performs control such as increasing, stopping, or maintaining the number of rotations of the
また、ドラム3の背面側には、ドラム3と同一軸に設けたドラムプーリ4が設けられている。ベルト6を介してドラムプーリ4にモータ12の駆動を伝達することで、ドラム3を回転させる構成としている。
A
モータ12には、モータ12のロータ位置を検出するロータ位置検出部15が設けられている。ロータ位置検出部15によりロータ位置を検出して制御部13が制御を行い、モータ12を駆動する構成としている。モータ12は永久磁石同期モータであるため、モータ12のロータ位置をロータ位置検出部15で行い、制御部13に入力することでモータ12が脱調することなく回転する。
The motor 12 is provided with a
図2において、洗濯機本体(筐体)1の駆動制御をおこなう制御部13は、判定部131と回転制御部132を有している。判定部131は、モータ12に流れる電流を検出する電流検知部101を備え、洗濯物18の偏りによるドラム3内の円周上方向のアンバランス位置を検出するための回転位置検知部103と、振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右変位からドラム3内の洗濯物18のアンバランス量を検知するアンバランス量算出手段31と、前記アンバランス量算出手段31で算出したアンバランス量に応じて振動検知手段(多軸振動センサ)10の前後変位からドラム3の奥行き方向における洗濯物18のアンバランス位置を算出するアンバランス位置算出手段30と、ドラム3内の洗濯物18の容量を検知する衣類量判定部102とから構成している。
In FIG. 2, the control unit 13 that performs drive control of the washing machine main body (housing) 1 includes a determination unit 131 and a
また、回転制御部132は内部にモータ12を駆動する駆動部133を備え、駆動部133は、モータ12のロータ位置を検出するロータ位置検出部15のロータ位置信号から同期してモータ12を駆動する。モータ12は減速機構であるドラムプーリ4とベルト6を介してドラム3を回転させ、その回転により洗濯槽22が振動する振動変位を洗濯槽22の正面側(前側)の上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10により変位を検知する。
The
次に、図3(a)は、洗濯物18がドラム3内壁に張り付いた状態でアンバランス位置Aが発生しているドラム3の正面側図を示した正面図である。図3(b)は、ドラム3の側面側から見た斜視図でアンバランス位置Aが前側(正面側)にある前アンバランス位置図である。図3(c)は、ドラム3の側面側から見た斜視図でアンバランス位置Aが後側にある後アンバランス位置図である。図4は、ドラム式洗濯機のアンバランスがある状態のモータの電流特性図である。図5は、洗濯槽の前側上部に設けた多軸振動センサの左右変位とアンバランス量の関係を示すアンバランス量特性図である。図6は、アンバランス量毎の前後振動変位とアンバランス位置を示すアンバランス位置特性図である。また、図7(a)は、従来の流体バランサを設けたドラム式洗濯機を120rpmでドラム3を回転した場合の左右振動変位を示した流体バランサの左右変位図である。図7(b)は、本発明のボールバランサを搭載したドラム式洗濯機を120rpmでドラム3を回転した場合の左右振動変位を示したボールバランサの左右変位図である。
Next, FIG. 3A is a front view showing a front side view of the
図3(a)および図4において、図3(a)はドラム3の正面側から見た場合のアンバランス位置Aがドラム3の円周上で回転しており、そのドラム3の外周に設けられた回転制御装置(ボールバランサ8)のボール9が底部に偏っている状態を示しており、洗濯物18がドラム3の内壁に張付く最低回転数(洗濯物にかかる重力とドラム3の遠心力が均衡する回転数。例えば約60〜70rpm)以上で、ボールバランサ8内の所定の粘性を持ったオイルにより、ボール9が底部に偏り、ドラム3と供に回転しない最大回転数(例えば、約80rpmの場合。オイル粘性により変化するが、ここでは80rpm以上ではドラム3の回転と非同期にボールが回転移動する)以下の状態であることを示している。
3 (a) and 4 (a), FIG. 3 (a) shows that the unbalanced position A when viewed from the front side of the
従って、この状態ではドラム3内の洗濯物18の回転し、アンバランス位置Aのみがアンバランスとして電流検知部101にモータ電流の変化として検出される。その電流変化が図4に示す状態で検出され、洗濯物18のアンバランス位置Aがドラム3の最底部から最上部へ移動することが、モータ電流値として最小電流値b〜最大電流値aとして検出されることを示している。その繰り返し周期が同じ回転数でドラム3を駆動する間検出される。
Accordingly, in this state, the
図3(b)から(e)において、実際の洗濯物18の位置によりアンバランス位置が複雑に発生するが、その中で大きく次の4つの分類で把握できることを示している。ドラム3の奥行き方向におけるアンバランス位置Aがドラム3の前方にある場合を図3(b)に示し、後側にあることを図3(c)に示している。また、ドラム3の中間位置にあることを図3(d)に示し、ドラム3の前側と後側の対角位置(180度)にアンバランス位置Aが位置することを図3(e)に示している。
3 (b) to 3 (e), the unbalance position is generated in a complicated manner depending on the actual position of the
図5において、洗濯槽22の前方上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右振動変位は、ドラム3をボールバランサ8のボール9が底部に固定されずに回転する回転数120rpm(例えば、90から150rpmの間)時に維持した状態で、アンバランス位置Aが図3(b)から(e)に示す位置関係にかかわらず、アンバランス量に依存しており、左右変位の大きさに応じて図5に示すアンバランス量との関係図となる特性がある。ドラム3の回転軸が洗濯槽22の背面側を軸に固定されており、離れた距離にある前側の上部に振動検知手段(多軸振動センサ)10を設けたことで、ドラム3の奥行き方向のアンバランス位置に前後変位および上下変位は影響されるが、左右変位は影響が小さくほぼ、アンバランスの奥行き方向の位置には影響されないため、アンバランス量と左右変位の関係を得ることができる。
In FIG. 5, the left-right vibration displacement of the vibration detecting means (multi-axis vibration sensor) 10 provided in the upper front part of the washing tub 22 is the rotational speed 120 rpm at which the
図6において、図5に示した左右変位とアンバランス量の関係図から振動変位に応じて検出されたアンバランス量に応じて図6において、それぞれのアンバランス量における傾きからドラム3の奥行き方向におけるアンバランス位置を算出することができる前後振動変位とアンバランス量毎のアンバランス位置を示す特性がある。洗濯槽22の前方上部に設けられた振動検知手段(多軸振動センサ)10の前後変位は、ドラム3をボールバランサ8のボール9が底部に固定されずに回転する回転数120rpm(例えば、90から150rpmの間)時に維持した状態で、アンバランス量毎にドラム3の奥行き方向のアンバランス位置により前後振動として検出することができる。これは、ドラム3の軸を洗濯槽22の後方部を軸としていることで、軸から離れた前方上部の位置に振動検知手段(多軸振動センサ)10を設けることで、前後振動変位にドラム3の奥行き方向アンバランス位置を示す特性が表れることが実験結果から得られることを示している。
6 according to the unbalance amount detected in accordance with the vibration displacement from the relationship between the left-right displacement and the unbalance amount shown in FIG. 5, and in the depth direction of the
図7(a)において、従来のバランサ機能としてドラム3の前方円周上に設けた流体バランサ(バランサ内部に液体を封入)とした場合に、洗濯槽22の前方上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右振動変位は、ドラム3を回転数120rpm(例えば、90から150rpmの間)に維持した状態とした場合に、流体バランサ内の液体が常に拡散や偏りに移動しているために、ドラム3の回転に非同期かつ偏りが一定でないために左右変位が一定でなく上昇し、変位が変わっている状態を示し、常に同じ状態の振動変位にならないことを示している。従って、本当の左右振動変位を算出することが難しい。
In FIG. 7A, when a fluid balancer (liquid is enclosed in the balancer) provided on the front circumference of the
図7(b)において、本実施の形態1に示すボールバランサ8を搭載したドラム3の場合に、洗濯槽22の前方上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右振動変位は、ドラム3を回転数120rpm(例えば、90から150rpmの間)に維持した状態とした場合に、ボールバランサ8内のボール9は、所定の粘性を持ったオイルによりほぼ一定の位置に偏る状態となり、ドラム3の回転数よりほぼ一定回転数遅れた回転数で回転するため、左右振動変位が一定の振幅範囲でドラム3の回転周期に合わせて変動することを示している。従って、ドラム回転数とボール回転数が一定回転数ズレた状態で回転するため、左右振動変位は、洗濯物18のアンバラ位置Aとボール9の偏りとが打ち消しあう状態や重なり合う状態を一定周期で繰り返すことで、この変動周期と振幅変動が発生する。従って、この周期と変動範囲から左右変動値を容易に算出することができる。
In FIG. 7B, in the case of the
なお、算出方法は、左右の最大変位と最小変位の差分によりボール9の変位分を相殺する方法または、120rpm期間の左右変位の平均を算出することで、左右変位の真値を算出する方法であっても良い。
The calculation method is a method in which the amount of displacement of the
なお、流体バランサによる左右振動変位を図7(a)に示しているが、実際に流体となる液体が常にどのようにドラム3の回転に対して動作するかは一定でないため、必ずしも図7(a)のようにはならず、変動幅や変化の度合いは決められない状態となっている。そのため、実際の左右変位の大きさを算出することは難しい。
Although the left and right vibration displacement by the fluid balancer is shown in FIG. 7 (a), it is not always fixed how the liquid that actually becomes a fluid always operates with respect to the rotation of the
なお、ここでは振動検知手段(多軸振動センサ)10をX(前後方向)Y(左右方向)Z(上下方向)の振動を検知できる振動変位検知するセンサとしているが、X(前後方向)Y(左右方向)Z(上下方向)の加速度を検知できる加速度センサであっても良く、加速度から演算により変位を算出することであっても同じである。また、X(前後方向)Y(左右方向)Z(上下方向)の振動を検知できる同様のセンサで検出することも可能である。 Here, the vibration detecting means (multi-axis vibration sensor) 10 is a sensor that detects vibration displacement that can detect vibration in X (front-rear direction) Y (left-right direction) Z (vertical direction), but X (front-rear direction) Y It may be an acceleration sensor that can detect the acceleration in the (left-right direction) Z (vertical direction), and the same applies even if the displacement is calculated from the acceleration. Moreover, it is also possible to detect with the same sensor which can detect the vibration of X (front-back direction) Y (left-right direction) Z (up-down direction).
以上のように構成されたドラム式洗濯機について、以下にその動作、作用を説明する。 About the drum type washing machine comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、洗濯機本体(筐体)1が、洗濯工程前にドラム3を動作させ、ドラム3内に収容されている洗濯物量を衣類量判定部102で判定する。このことにより洗濯時間や洗剤量を算出するとともに、脱水工程前のアンバランス状態の把握に利用する。
First, the washing machine body (housing) 1 operates the
次に、洗濯工程およびすすぎ工程を終えた後、洗濯槽22内部の洗濯水を排水し、その後に脱水をおこなう場合、洗濯物18の状態がドラム3内部に均一の状態に位置していることはほぼ少なく、アンバランス状態を発生させていることがほとんどである。
Next, after the washing process and the rinsing process are finished, when the washing water in the washing tub 22 is drained and then dewatered, the state of the
従って、一般的にはそのアンバランス状態を解消するため、排水後にドラム3をゆっくり回転させ、洗濯物18をほぐすことでアンバランス状態をできる限り解消する動作をおこなっている。しかし、その状態でもアンバランス状態は残った状態となっており、その状態で、脱水工程を開始する。
Therefore, in general, in order to eliminate the unbalanced state, the
まず、脱水工程時に、洗濯機本体(筐体)1の洗濯槽22がドラム3の共振回転数(例えば、ここでは220から400rpmの間)を通過する際に、大きく振動することで規定の振動変位を超える場合には、ドラム3の回転を停止する。その停止後、再度ほぐし工程をおこない、再度、脱水起動をおこなう。しかし、このドラム3の共振回転数時に、極力振動を抑制することで脱水起動を成功させるように、ドラム3の共振回転数より低い回転数でドラム3の前方上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10の振動変位により、洗濯物18のアンバランス量およびアンバランス位置を検知し、その状態から回転数制御装置(ボールバランサ)8を制御し、その状態で共振回転数を通過させることで振動を抑制することができる。その動作について以下に説明する。
First, during the dehydration process, when the washing tub 22 of the washing machine main body (housing) 1 passes through the resonance speed of the drum 3 (for example, between 220 and 400 rpm here), the vibration is stipulated by a large vibration. When the displacement is exceeded, the rotation of the
脱水工程では、制御部13の回転制御部132の指令により、駆動部133がモータ12に駆動電圧を印加させる。これにより、モータ12を徐々に低速回転から高速回転に動作させ、ドラム3の回転速度が徐々に上昇する。
In the dehydration process, the
次に、ドラム3の回転数が約120rpmとなるように回転制御部132は、モータ12を制御し、その状態を維持する。その状態でドラム3の前方上部に設けた振動検知手段(多軸振動センサ)10から左右変位および前後変位を検出する。ここでは、共振回転数以下の状態であるため、安定した振動変位が検出される。しかし、ボールバランサ8の内部のボール9は、オイル粘性により一ヶ所に偏った状態でドラム3の回転数と非同期で一定回転数ずれた状態で回転をおこなう。その結果、図7(b)に示すような一定周期と一定変動値の左右振動変位(特性図H2)が検出される。そのことで、容易に新の左右変位値を算出できる。しかし、従来の流体バランサの場合には、図7(a)に示すように左右振動変位が、流体バランサ内の流体の動作が常にドラム3の回転と一定の状態で回転せず、分散状態や偏り状態を変動していることで、洗濯物18によるアンバランス位置Aによる振動変位と流体の状態による振動変位が重なり、常に変動する状態となっている。従って、容易に左右振動変位を算出することができなかった。
Next, the
次に、振動検知手段(多軸振動センサ)10で検出された左右振動変位をアンバランス量算出手段31に入力し、120rpmで維持している期間の平均値を求めることで容易に左右振動変位の真値を算出できる。その真の左右変位値から図5に示す左右変位とアンバランス量の特性図(実験値より得られた関係図S1)からアンバランス量を算出する。例えば、左右変位の真値が1.0mmであれば、その時のアンバランス量は500gであり、左右変位が10mmであれば、アンバランス量は1000gであると算出できる。 Next, the left and right vibration displacement detected by the vibration detecting means (multi-axis vibration sensor) 10 is input to the unbalance amount calculating means 31, and the left and right vibration displacement can be easily obtained by obtaining the average value of the period maintained at 120 rpm. The true value of can be calculated. From the true lateral displacement value, the unbalance amount is calculated from the characteristic diagram of the lateral displacement and the unbalance amount shown in FIG. 5 (relationship diagram S1 obtained from the experimental values). For example, when the true value of the lateral displacement is 1.0 mm, the unbalance amount at that time is 500 g, and when the lateral displacement is 10 mm, the unbalance amount can be calculated as 1000 g.
ただし、ここで、アンバランス量は、洗濯物18のアンバランス位置Aが、図3(b)から(e)に示す前、後、中、対角のアンバランス状態であっても発生する場所に関係なく、アンバランス量が同じであれば左右変位は同じである特性を示すことが実験結果から判明しており、左右変位とアンバランス量の関係は、図5に示すような関係を維持しているため、容易にアンバランス量算出手段31で、左右変位値からアンバランス量を算出することができる。
However, here, the unbalance amount is generated even when the unbalance position A of the
次に、同じ120rpmでドラム3が回転維持されている際、振動検知手段(多軸振動センサ)10は、洗濯槽22の前方上部の左右変位以外に前後変位、上下変位を検出しており、前後振動変位をアンバランス位置算出手段30に入力することで、アンバランス位置算出手段は、前記のアンバランス量算出手段31で算出されたアンバランス量に応じて、図6に示すアンバランス量毎の前後振動変位とアンバランス位置の特性図からアンバランス位置を算出することができる。
Next, when the
例えば、アンバランス量算出手段31で、アンバランス量500gと算出された場合に、アンバランス位置算出手段30は、図6に示す特性図から特性Z4を選択し、その特性上の前後振動変位がどこに位置するかで横軸に示すアンバランス位置を特定する。その結果、アンバランス位置が算出される。ここでは、アンバランス量500g時に前後変位が1.0mmを検知したことでアンバランス位置は前と中の間に位置していることが算出できる。
For example, when the unbalance
このようにすることで、アンバランス量算出手段31とアンバランス位置算出手段30により、洗濯物18のアンバランス状態をドラム3の共振回転数よりも低い回転数(ここでは約120rpm)で特定することができる。
In this way, the unbalanced state of the
まお、図5および図6に示す左右および前後振動変位とアンバランス量およびアンバランス位置の特性図については、約120rpmでドラム3を回転させている際の関係図を示しており、実験値から得られた特性である。従って、ドラム3の回転数を変更した場合には特性が変化するため、その回転数での特性も考慮することで温度変化やドラム3のサイズ、径、機体1内の洗濯槽22の支持方法など変化した場合でも容易に対応可能である。
The characteristic diagrams of the lateral and longitudinal vibration displacement, the unbalance amount, and the unbalance position shown in FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the relationship when the
次に、アンバランス状態を検知することでボールバランサ8内のボール9を制御することで最適な状態で共振回転数を通過させることで、共振点回転数の振動を最小限に抑制することができる。詳細について、以下に記載する。
Next, by controlling the
約120rpmでアンバランス量およびアンバランス位置を検出することで、ドラム3内の洗濯物18の状態を把握する。その後、ドラム3の回転数を振動検知手段(多軸振動センサ)10で振動変位を検知した回転数より低い回転数で運転し、ボールバランサ8内のボール9がドラム3の回転に対して底部に偏った状態で、ボール9が回転しない状態の回転数で動作させる。(これは、ボールの重力が回転による遠心力よりも大きい条件でドラム3が回転している回転数であり、ボールバランサ8の内部のオイル粘性にも影響するため、実験値で回転数を決めている)。
The state of the
この時の回転数は、ボールバランサ8内のオイル粘性により変更されるものであり、周囲温度の影響が想定される場合、温度検出して回転数を可変する方法でも可能である。その際、ボール9が回転するか底部で偏り状態になっているかは、図7(b)に示すように回転している場合は、一定周期および一定変動値で振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右振動変位で検出できる。底部にボール9が偏りしている場合は、左右振動変位が周期的に変動せず一定値に安定している状態が確認できることで容易に判断できる。
The rotational speed at this time is changed by the oil viscosity in the
上記の約120rpmよりも低い回転数で、ボール9が回転しない図3(a)に示すようなボール9の位置にある場合であって、ドラム3を回転させる場合に、モータ12を駆動している駆動部133から流れる電流値を電流検知部101で検知し、その電流変化によりドラム3内の洗濯物18のアンバランス位置Aを把握することができ、その電流値変化は図4に示すように変化する。図3(a)に示すようにアンバランス位置Aが洗濯機本体の正面から見て底部にある場合、電流値は図4に示す電流bの位置にあり、アンバランス位置Aが右回転で上部へ移動する際、電流値は電流bから電流a1に変化する。その後電流値は回転とともにアンバランス位置Aが底部に戻るとともに電流値も減少する。この状態が繰返し電流検知部101により検出されることで、容易にドラム3の回転円周方向におけるアンバランス位置Aは把握できる。
When the
既に、約120rpmのドラム3の回転時における振動検知手段(多軸振動センサ)10の振動変位からアンバランス量算出手段31とアンバランス位置算出手段30からドラム3の奥行き方向におけるアンバランス位置と量を把握できているため、そのアンバランス位置と量のそれぞれ条件毎に、ボールバランサ8のボール9の位置と回転円周上方向におけるアンバランス位置Aの相対位置をどのように配置してドラム3の共振回転数を通過させることが最も振動を抑制できるかを実験結果から得られているため、その条件で判定部131は、ボール9が底部に偏っている状態のドラム3の回転数から所定時間内に共振回転数まで上昇し、さらにその上の回転数(例えば約500rpm)までドラム3を回転させるようにモータ12を制御する。
The unbalance position and amount in the depth direction of the
その結果、ドラム3の共振回転数における洗濯槽22の振動変位を最小限に抑制することができる。
As a result, the vibration displacement of the washing tub 22 at the resonance rotational speed of the
なおここで、回転制御装置(ボールバランサ)8をドラム3の前方部に配置している条件で、脱水起動時におけるボール9と洗濯物18のアンバランス位置Aとの相対位置においては、図3(b)または(d)における場合に約180度、図3(c)における場合にボール9はボールバランサ8内に均等配置を基本の配置とし、アンバランス量の大きさによってその配置をさらに区分けする方法をおこなうことで、振動を最小化できることが分かっている。
Here, in the relative position between the unbalanced position A of the
また、図3(e)の場合には、前側と後側の対角位置にアンバランス位置Aが発生する際、アンバランス位置Aの重心位置が前側または後側の位置に配置されているかにより、ボール9の配置はさらに区分けすることが最小限に振動を抑制することができる。
In the case of FIG. 3E, when the unbalance position A is generated at the diagonal positions of the front side and the rear side, depending on whether the center of gravity position of the unbalance position A is arranged at the front side or the rear side position. Further, the arrangement of the
従って、振動検知手段(多軸振動センサ)10の左右振動および前後振動の変位を約120rpmの回転数で正確に把握し、アンバランス量およびアンバランス位置を判定することで共振回転数における振動を最小化できるようにあらかじめアンバランス状態の条件からボールバランサ8内のボール9の配置とアンバランス位置Aの相対位置を把握することで、最適な配置で起動することができ、安定した脱水起動をおこなうことができる。
Accordingly, the vibration detection means (multi-axis vibration sensor) 10 accurately grasps the displacements of the left and right vibrations and the longitudinal vibrations at a rotation speed of about 120 rpm, and determines the unbalance amount and the unbalance position, thereby determining the vibration at the resonance rotation speed. By grasping the arrangement of the
また、約120rpmでの回転で振動検知手段(多軸振動センサ)10の振動変位が一定以上の大きさで検出でき、ボールバランサ8の特性上、ボール9がオイル粘性により分散や偏りを繰り返すような移動をおこなわず、安定した配置で回転していることで正確な左右振動および前後振動変位を検出できることが、正確なアンバランス量およびアンバランス位置の検出ができることである。従来の流体バランサでは、水のみの粘性であるために、頻繁に移動を繰り返すため、アンバランス位置Aとの配置が常に変化することで正確な変位の検出が困難であった。
Further, the vibration displacement of the vibration detecting means (multi-axis vibration sensor) 10 can be detected with a certain level or more by rotation at about 120 rpm, and the
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、ドラムの前方上部に配置した多軸振動検知部の任意の2軸振動変位のみで、洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を正確に把握し、その状態における最適な脱水起動方法としてボールバランサのボールとアンバランス位置の相対配置を実験から得られた条件としてモータを駆動して実現させることで共振回転数を通過する際の振動を大幅に抑制することができるものであり、家庭用および業務用ドラム式洗濯機やドラム式洗濯乾燥機にも有用である。 As described above, the drum type washing machine according to the present invention can accurately determine the unbalance amount and unbalance position of the laundry only by arbitrary two-axis vibration displacement of the multi-axis vibration detector disposed in the upper front part of the drum. By grasping and realizing the relative arrangement of the ball balancer's ball and the unbalanced position as the optimum dehydration activation method in that state by driving the motor as a condition obtained from the experiment, vibration when passing through the resonance rotational speed is realized. It can be greatly suppressed, and is useful for home and commercial drum-type washing machines and drum-type washing and drying machines.
1、10A 洗濯機本体(筐体)
3、30A ドラム(回転槽)
4 ドラムプーリ
5 モータプーリ
6 ベルト
8 回転制御装置(ボールバランサ)
9 ボール
10、50A 振動検知手段(多軸振動センサ)
101 電流検知部(モータ電流検知)
102 衣類量判定部
12、40A モータ
13、60A 制御部
131 判定部
132 回転制御部
133 駆動部
18 洗濯物
22、20A 洗濯槽
30 アンバランス位置算出手段
31 アンバランス量算出手段
A アンバランス位置
1, 10A Washing machine body (housing)
3, 30A drum (rotating tank)
4
9
101 Current detector (motor current detection)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記筐体の内部に弾性支持された洗濯槽と、
前記洗濯槽内に収納され回転可能な回転槽と、
前記回転槽を回転駆動する駆動部と、
前記回転槽の円周上に設けたボールバランサと、
前記洗濯槽に設けた振動検知部と、
前記振動検知部からの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備えたドラム式洗濯機において、
前記制御部は、前記回転槽を共振回転数以下の所定回転数に維持した状態で、前記振動検出部の任意の2軸出力から衣類の偏り量であるアンバランス量および衣類の偏り位置であるアンバランス位置を算出するアンバランス判定部を備えることを特徴とするドラム式洗濯機。 A housing,
A washing tub elastically supported inside the housing;
A rotatable tub stored in the washing tub and rotatable;
A drive unit for rotationally driving the rotary tank;
A ball balancer provided on the circumference of the rotating tank;
A vibration detector provided in the washing tub;
In a drum-type washing machine including a control unit that controls the drive unit based on an output from the vibration detection unit,
The control unit is an unbalance amount and a clothing bias position, which is a clothing bias amount from any two-axis output of the vibration detection unit, with the rotating tub maintained at a predetermined rotational speed equal to or lower than a resonance rotational speed. A drum-type washing machine comprising an unbalance determination unit that calculates an unbalance position.
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