JP3743850B2 - 脱水機のアンバランス量検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は脱水機の惰性回転時の回転検出により、脱水槽内における脱水衣類のアンバランス量を検出する脱水機のアンバランス検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の全自動洗濯機の脱水機は、脱水工程時に被洗濯物（以下、「負荷」と呼ぶ）の偏りによって脱水槽の振動が生じ、その負荷に大きな偏りがあると脱水槽の振動は異常振動となる。そこで、負荷の大きな偏りによって生じる異常振動による弊害を防止するために、異常振動を検出することを目的として幾つかの手段が脱水機に施されている。
【０００３】
一般的には、脱水機のアンバランス検出装置は、脱水回転の初期に生じる脱水槽の揺れを検出するため、外箱の内側に機械的なレバーを設け、脱水槽の大きな揺れの場合にそのレバーが脱水槽を内装した外槽に接触することにより検出するもので、そのレバーの外槽への接触情報により脱水工程を停止する構成としていた。
【０００４】
また、前記のようなレバーの接触方式とは異なる方式として、特開平３−２１５２９１号公報には感震器を用いて、また特開平８−６６５６３号公報には赤外光の発光・受光素子を用いて各々脱水槽の振動を検出するものがある。
さらに、特開平９−１０４６９号公報に開示されたものは、モータによる脱水槽の回転立ち上がり時において、回転検出手段によって脱水槽の回転数の変動度合いを検出し、検出した変動度合いに応じて適正な脱水運転を行うようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の脱水機のアンバランス検出装置は以上のように構成されているので、以下のような課題があった。
まず、機械的なレバーを用いるものは、レバーの取り付け箇所が概ね一カ所であるため、同位置のアンバランス量でもレバー取付け位置により、外槽へレバーが当たる場合と当たらない場合があって検出が不安定であった。また、外槽とレバーの隙間、位置等が検出精度に与える影響が大きいため、機種対応の設計精度、組立精度に対する要求が過大であった。さらに、レバーに駆動される機械的なスイッチを用いているため、洗濯時の水かかり等によるスイッチの動作不良対策の課題があった。
【０００６】
また、振動検出用センサとして、感震器や赤外線素子を用いたものでは、当然のことながら部品点数が増え、コスト高になると共に構成が大きくなるものであった。また、振動検出用センサが増えた分だけ精度調整や故障要因への対応処理が複雑となると共に組み立て作業性が悪くなり、具体的には赤外線素子の場合、埃や水等に対する対策手段を講じる必要がある等の課題があった。
【０００７】
また、特開平９−１０４６９号公報のものは、モータによる脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のため、電源電圧の変動による回転トルクの違いにより回転立ち上がり特性が異なる。
従って、回転数変動度合いも当然異なるため、適正なアンバランス量としての検出が不可能であった。さらに、電源電圧検出による補正も考えられるが、検出手段と補正手段を必要とするために構成が複雑になるという課題もあった。
【０００８】
さらに、特開平９−１０４６９号公報のものにおいては、洗濯物の量を判定するための回転数検出手段と、回転数変動度合いを検出する回転数検出手段とが各々別々なセンサを使用していること、又予め無負荷にて変動度合いを検出し、その値を不揮発生メモリに記憶し、実使用時には記憶した値を差し引いて変動度合いを導く等の構成であり、部品点数が増え、コスト高になると共に構成が複雑になるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題点を解消するためになされたものであり、モータ断電後の脱水槽の惰性回転の脈動量を検出することにより、簡単な構成で低コスト化が図れ、検出精度、信頼性、作業性の向上が図れる脱水機のアンバランス量検出方法及び装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る脱水機のアンバランス検出方法は、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転している間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたものである。
【００１１】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出方法は、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が第１の所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して第２の所定回転速度まで下降する間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたものである。
【００１２】
また、第１の所定回転速度は脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度であり、第２の所定の回転速度は、断電により回転速度が低下して再び脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度としている。
【００１３】
更に、アンバランス量は脈動量から所定の式に基づいて演算して求めるようにしている。
【００１４】
また、アンバランス量は各種の脈動量とそれらにそれぞれ対応するアンバランス量とを記載したテーブルから検出した脈動量に対応するアンバランス量を読み込みことによってアンバランス量を求めるようにしている。
【００１５】
更に、アンバランス量を求めることを複数回実施し、実施して得られたアンバランス量の平均値を求めるようにしている。
【００１６】
この発明に係る脱水機のアンバランス検出装置は、脱水槽を回転駆動するためのモータと、脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転により回転している間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段とを備えて構成されている。
【００１７】
またもう一つの脱水機のアンバランス検出装置は、脱水槽を回転駆動するためのモータと、脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した第１の所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転における第２の所定回転速度までの間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段とを備えて構成されている。
【００１８】
また、回転速度検出手段は、脱水槽の回転を検出し、脱水槽の１回転当たり複数のパルス信号を発生する回転センサと、回転センサが出力するパルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段とからなり、パルス長計測手段は回転センサが出力するパルス信号の複数パルス長を所定パルスづつずらして移動計測し、複数パルス長の平均値を演算し、その平均値を回転速度信号として出力するようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図、図２は同アンバランス量検出装置の回転センサを示す斜視図、図３は図２の回転センサの回路図、図４は図２の回転センサの出力波形図、図５は同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段の計測波形図、図６は洗濯時に使用される負荷量検出手段の計測波形図、図７は脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図、図８は理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図、図９は断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図、図１０はアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図、図１１は同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段と脈動量計測手段の計測波形図、図１２は同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフ、図１３は同アンバランス量検出装置の動作を説明するフローチャート、図１４は同アンバランス量検出装置の複数の検出領域を示す回転速度の波形図である。
【００２０】
図１において１は外箱，２は防振バネ等３ａを有する弾性支持機構３を介して外箱１に弾性的に吊下支持された受水槽、４はこの受水槽２内に回転自在に配置された洗濯兼脱水槽で、その中心底部に回転翼５，側壁には複数の脱水孔４ａが設けられている。６は洗濯兼脱水槽４の下部中央に連結した中空の脱水槽軸で、受水槽２の下部中央孔縁周に設けられたブラケット７に嵌挿されている。
【００２１】
８は脱水槽軸６内に嵌挿された回転翼５の回転翼軸、９はこの回転翼軸８及び脱水槽軸６の下端部に連結された槽側プーリ、１０は脱水槽軸６の略中央部に設けられ、槽側プーリ９の回転を洗濯脱水槽４へ断続するためのクラッチ機構、１１は回転翼軸８の略中央部に設けられ、槽軸プーリ９の回転を減速させる減速機構、１２はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ回転を与えるモータで、受水槽２の下面に設置される。１５は受水槽２の底面に設けられた排水口、１６はこの排水口１５の排水弁である。
【００２２】
１７はモータ１２への給電、脱水槽４の回転速度に応じて断電を行う運転制御手段、１８は脱水槽軸６の周縁に設けられた回転センサ１９のパルス信号を受け、パルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段である。このパルス長計測手段１８と回転センサ１９とで脱水槽４の回転速度を検出する回転速度検出手段が構成されている。２０はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて負荷量を検出する負荷量検出手段、２１はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて脈動量を検出する脈動量検出手段、２２は脈動量検出手段２１の脈動量に基づいて洗濯兼脱水槽４内の負荷のアンバランス量を検出するアンバランス量検出手段である。２３は洗濯工程、脱水工程等の各種の工程を選択する操作盤である。
【００２３】
図２に示す回転センサ１９は脱水槽軸６に固着されたＮ極とＳ極が例えば１８分割で均等配列されたマグネット１９ａと、マグネット１９ａに近接するホールＩＣ１９ｂとを組み合せて構成されている。
この回転センサ１９は図３に示す回路構成であり、マグネット１９ａが１／１８回転で図４に示す１サイクルの矩形パルス信号をホールＩＣ１９ｂから発生させるように構成されている。
【００２４】
図５はモータ１２をオンしたときの回転翼５又は脱水槽４の回転を検出した回転センサ１９のパルス信号からパルス長計測手段１８が３パルス長の計測を１パルスづつずらして移動計測する状態を示している。
図６は洗濯時に使用される負荷量計測手段の計測波形図を示し、モータ１２をオンしてからオフした後の回転翼５の回転を検出した回転センサ１９のパルス長が負荷量の違いによって所定の値に達するまでの時間が相違し、負荷量が大きいほど早く減速されてパルス長が所定の値に達することが分かる。従って、負荷量計測手段２０がパルス長を計測することで負荷量を検出することができる。
【００２５】
以下、本発明の脱水機のアンバランス検出原理及び検出方法について説明する。
まず、脱水工程時に洗濯兼脱水槽４を脱水槽として使用した場合に、脱水槽４の回転速度から脱水槽４のアンバランス量が検出できる原理について説明する。
アンバランスが存在した状態で脱水槽４を回転させ、回転速度を上昇させると、回転初期域で、受水槽２の水平振動の固有振動数と脱水槽の回転周波数との一致点（これを一次共振点と呼ぶ）で共振が発生して振動幅が大きくなる。これを図７に示す一次共振の振幅という。
さらに、一次共振が生じる回転領域を通過し、更に回転速度を上昇させると、受水槽２の傾き振動の固有周波数と脱水槽４の回転周波数との一致点（これを二次共振点と呼ぶ）で共振がが発生し振動幅が大きくなる。これを図７に示す二次共振の振幅という。
【００２６】
本説明では一次共振周波数を１Ｈｚ前後（６０ｒｐｍ），二次共振周波数を３Ｈｚ（１８０ｒｐｍ）とした場合を例に説明する。
図８の（ａ）はアンバランスが無い状態での理想状態での脱水槽４の回転状態を示し、図８の（ｂ）は二次共振における傾き振動発生時の脱水槽４の回転状態を示す。
ここで、傾き振動とは、図８の（ｂ）のように回転軸の向きが変化しながら脱水槽４が回転している状態である。例えると、独楽の回転軸が傾きながら円を描いて回転する歳差運動（みそすり運動とも言う）と似た動作が発生する。言い換えると回転軸歳差運動は公転、脱水槽４はその軸を中心とした自転で回転する。
【００２７】
この状態では回転軸は垂直ではなく常に傾いている為に、アンバランス部は高い位置から低い位置に回転する時の重力による加速と、逆に低い位置から高い位置に回転する時の減速が発生し、脱水槽４の１回転中で加速と減速を繰り返すため回転速度の脈動成分が発生する。
歳差運動による軸の傾きが最も大きい状態で脱水槽４が回転する時はこの脈動成分も大きくなる。また、歳差運動はアンバランス量が多い程軸の傾きが大きくなるため、アンバランス量が多い程脈動量が大きい。
このような脱水槽４の１回転中に発生する回転速度の脈動成分は、脱水槽４の回転を検出する回転センサ１９のパルス信号が脱水槽４の１回転で１８個出力されることから、そのパルス信号の回転速度を示すパルス長に表れることになる。
【００２８】
図９は脱水槽内に例えば１．０Ｋｇ程度のアンバランスウエイトを取り付け、断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図を示す。この計測波形図に示すパルス長は３パルスのパルス長を合計したもので、脈動をパルス長の変化として捉えている。
また、脱水槽４を二次共振が生じる領域を超えた回転速度まで上昇させ、その後に脱水槽４の回転駆動を断電により停止させると、脱水槽４の回転が減少し、二次共振が生じる領域を通過することになり、その二次共振が生じる領域でパルス長に大きな脈動成分が発生する。パルス長に発生する脈動が脱水槽４の回転数が異なる場合にどのようになるかを図９は示している。
【００２９】
図９を見ると、断電回転数が大（例えば、２００ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約５．５回の時に断電することを示し、慣性時のパルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じていることが分かる。また、断電回転数が中（例えば、１８０ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約４回の時に断電することを示し、慣性時のパルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じていることが分かる。さらに、断電回転数が小（例えば、１６０ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約３回の時に断電することを示し、これもパルス長が１６０付近のときに大きな脈動が生じていることが分かる。即ち、脱水槽４の断電を行う回転数が異っていても、結局二次共振が生じる回転数において大きな脈動が発生することが分かる。
【００３０】
次に、今度は回転数が中の場合について、脱水槽４にそれぞれ大（１．７５Ｋｇ）、中（１．２５Ｋｇ）、無し（０ｋｇ）のアンバランスウエイトを取り付けときにどのように脈動が生じているか説明する。
図１０は上記のように大、中、無しのアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図を示す。この図に示すパルス長は３パルスのパルス長を合計したものである。
図１０を見ると、アンバランス量が大と中の場合に、パルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じ、かつアンバランス量が中よりも大の方が脈動量が大きいことが分かる。また、アンバランス量が無しの場合には、脈動が生じていないことが分かる。即ち、脱水槽４にアンバランス量を生じさせる負荷があるときには脱水槽１回転あたりに同期した脈動が生じることが分かる。
【００３１】
図１１はパルス長計測手段と脈動量検出手段の計測波形図で、図１１の（ａ）は大、中、小のアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。図１１において、アンバランス大、中は図１０と同様であるが、アンバランス小は０．７５Ｋｇ程度のアンバランスウエイトである。この計測波形図に示すパルス長は３パルスのパルス長を平均したものである。図１１の（ｂ）は脈動量検出手段の計測波形図で、脈動量検出手段がパルス長計測手段が検出したパルス長データから速度成分を除去して検出した脈動量の計測波形図、図１１の（ｃ）は脈動量の積分量の計測波形図である。
図１１の（ｂ）を見ると、累積回転数が６回辺たりで、脈動が増加と減少を示す大きな脈動量が生じ、アンバランス量が大から小になるにつれて脈動量も大から小になっていることが分かる。
図１１の（ｃ）を見ると、アンバランス量が大、中、小の場合に、それぞれの脈動量の積分量に違いがあり、アンバランス量に応じてアンバランス量が大は脈動量の積分値が４０程度、アンバランス量が中は脈動量の積分値が３０程度、アンバランス量が小は脈動量の積分値が２０程度の値になっていることが分かる。
【００３２】
図１２は同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。このグラフは各種のアンバランス量について、それぞれの脈動量の積分量を横軸に取り、投入したアンバランスウエイトの重量を縦軸にプロットしたものである。このグラフを見ると、脈動量の積分量に対してアンバランス量が一定の比例関係にあることが分かる。従って、脈動量の移動積分量が分かれば、近似式を用いてアンバランス量を求めることができる。その近似式は以下に示される。
ｙ＝０．０４０９ｘ−０．１５５
ここで、ｙはアンバランス量、ｘは脈動量の移動積分量である。
【００３３】
従って、本発明の脱水機のアンバランス量検出方法は以下の如き工程で構成されることになる。
本発明の脱水機のアンバランス量検出方法は、脱水工程時に脱水槽４を駆動するモータ１２に通電し、脱水槽４が脱水機の二次共振点を通過する第１の所定回転速度まで上昇したらモータ１２への通電を断電するモータ断電工程と、モータ断電工程によりモータ１２への通電を断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して回転速度が低下して再び脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度である第２の所定回転速度まで下降する間に、回転センサ１９とパルス長計測手段１８とで構成される回転速度検出手段が検出している脱水槽４の回転速度信号をサンプリングするサンプリング工程と、サンプリング工程でサンプリングした回転速度検出手段の回転速度信号における脱水槽４の１回転当たりの速度揺れにより生じる脈動から脈動量検出手段２１が速度成分を除去して脈動量を求め、その脈動量の積分値を演算してアンバランス量検出手段に出力する脈動量検出工程と、脈動量検出工程で脈動量検出手段２０が出力した脈動量の積分値からアンバランス量検出手段２２が所定の式に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するアンバランス量検出工程とからなる。そして、これらの工程を実施することにより、脱水槽４内の負荷のアンバランス量を求めることができる。
【００３４】
次に、本発明の脱水機のアンバランス量検出方法を実施する装置の動作について図１３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤２３を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、クラッチ機構１０が槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。次に、排水弁１６を開いて脱水槽４内の洗濯水を排水する（Ｓ２）。
排水が完了した後に運転制御手段１７は、モータ１２に通電し（Ｓ３）、モータ１２の回転力はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ伝えられ、槽側プーリ９に接続された脱水槽４が回転を始める。
【００３５】
この脱水槽４の回転は、回転センサ１９のパルス信号に基づいてパルス長計測手段１８が計測しており、その計測値を運転制御手段１７に出力している。そして、運転制御手段１７ではパルス長計測手段１８の計測値に基づいて回転速度を算出し、その回転速度が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度まで上昇したら（Ｓ４）、モータ１２への通電を断電する（Ｓ５）。
また、断電されたら、脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを開始する（Ｓ６）。
【００３６】
そして、洗濯脱水槽４の回転が再び二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度まで下降したら（Ｓ７）、脈動量検出手段２１はパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを停止する（Ｓ８）。
このように、脱水槽４の回転のサンプリングを脱水槽４の回転が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度で断電してから二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度までとしたのは、慣性運転において脈動検出を二次共振点の脈動量が大きく、かつ安定したところで捉えることにより、高い分解能で検出精度の向上を図ることができるからである。
【００３７】
脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値をサンプリングするが、パルス長計測手段１８では、回転センサ１９からパルス信号の出力波形が入力されると、３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していく。
このようにパルス長計測手段１８が回転センサ１９のパルス信号の３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していくようにしたのは、回転センサ１９のマグネット１９ａの着磁ピッチのばらつきによる誤差を平均化し、検出精度の向上を図るためである。
その３パルス長の平均値のパルス長は、サンプリングの開始時から脱水槽４の回転速度が次第に減少していくことにより長くなるが、回転速度が二次共振領域を通過するときに大きな脈動を生じさせる。
【００３８】
そこで、脈動量検出手段２１ではパルス長計測手段１８が計測した３パルス長の平均値のパルス長の脈動から速度成分を除去して脈動量を求め、（Ｓ９）、その脈動量の積分値を演算し（Ｓ１０）、アンバランス量検出手段２２に出力する。
脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたアンバランス量検出手段２２では、脈動量の積分値からアンバランス量に算出する所定の実験式に基づいて演算して脈動量の積分値をアンバランス量に変換する（Ｓ１１）。そのアンバランス量を所定の基準値と比較して大か、小かを判定し（Ｓ１２）、アンバランス量が小であれば、脱水を開始して（Ｓ１３）、脱水工程は終了する（Ｓ１４）。また、アンバランス量が大であれば、ほぐしを行い（Ｓ１５）、ステップＳ１に戻る。
【００３９】
このように、洗濯脱水槽４のアンバランスを検出するために用いる回転センサ１９には、洗濯脱水槽４の負荷量を検出するために用いていた既設の回転センサを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることが出来る。
また、洗濯脱水槽４の慣性回転時に発生する回転速度の脈動量からアンバランス量を導いているため、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動により影響されることなく、検出精度の向上を図ることが出来る。
【００４０】
なお、上記の説明では、脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値をサンプリングするのは、脱水槽４の回転が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度まで上昇してモータ１２への通電を断電した時から、再び二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度２まで下降した時までの間の１回であるが、これを例えば図１４に示すようにもう一度通電、断電を行うことにより２回のサンプリングを行って、得られた脈動量検出手段２２の脈動量の積分値の平均値を求め、その平均値からアンバランス量検出手段２３でアンバランス量を演算して求めることにより、より高精度なアンバランス量を検出することができる。
以上はサンプリングが２回について説明したが、複数回であってもよいことは勿論である。
【００４１】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図、図１６は同アンバランス量検出装置のメモリの内容を示す説明図である。
図において、図１の発明の実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。２４はアンバランス量と脈動量の移動積分量との関係を示すテーブル内容を記憶したメモリである。
この実施の形態２では、実施の形態１の脱水工程スタート（Ｓ１）〜パルス長計測手段１８が計測した３パルス長の平均値のパルス長の脈動量から速度成分を除去した脈動量の積分値を演算する（Ｓ１０）のステップまでは同じであるが、それ以降のステップが異なる。
【００４２】
アンバランス量検出手段２２では、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたら、メモリ２４が記憶したテーブルの内容を読み出し、脈動量検出手段２２の脈動量の積分値に対応するアンバランス量を読み込むことによって、アンバランス量を求めるようにしたものである。
例えば、脈動量検出手段２２の脈動量の積分値が０〜１０とすると、それに対応するアンバランス量は０Ｋｇとし、積分値が１１〜２２とすると、それに対応するアンバランス量は０．５Ｋｇとし、積分値が２３〜３４とすると、それに対応するアンバランス量は１．０Ｋｇとし、積分値が３５〜４６とすると、それに対応するアンバランス量は１．５Ｋｇとし、積分値が４７〜とすると、それに対応するアンバランス量は２．０Ｋｇとし、アンバランス量が１．５Ｋｇ以下であれば脱水に影響無しと判断して脱水を開始し、またアンバランス量が２．０Ｋｇ以上であれば脱水に影響有りと判断してほぐしを行う。
【００４３】
このように、アンバランス量検出手段２２で、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたら、メモリ２４のテーブル内容を読み出し、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値に対応するアンバランス量を読み込むことによって、アンバランス量を求めるようにしたことにより、簡単にアンバランス量を求めることができ、アンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の脱水機のアンバランス検出方法によれば、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転している間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を計算して求めるようにしているので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４５】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出方法によれば、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が第１の所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して第２の所定回転速度まで下降する間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を計算して求めるようにしているので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４６】
更に、慣性回転時の脱水槽の回転数の検出は、二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度で断電した時から断電により回転速度が低下して再び二次共振領域を通過した後の回転速度である第２の所定回転速度までとしたので、慣性運転において脈動検出を二次共振点の脈動量が大きく、かつ安定したところで捉えることができるため、高い分解能で検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４７】
更にまた、アンバランス量は脈動量から所定の式に基づいて演算して求めるようにしたので、連続的にアンバランス量を求めることができ、求めたアンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができるという効果がある。
【００４８】
また、アンバランス量は各種の脈動量とそれらにそれぞれ対応するアンバランス量とを記載したテーブルから検出した脈動量に対応するアンバランス量を読み込むことによってアンバランス量を求めるようにしたので、簡単にアンバランス量を求めることができ、求めたアンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができるという効果がある。
【００４９】
更に、アンバランス量を求めることを複数回実施し、実施して得られたアンバランス量の平均値を求めるようにしたので、より高精度なアンバランス量を検出することができるという効果がある。
【００５０】
また、この発明の脱水機のアンバランス検出装置によれば、運転制御手段が脱水槽を回転駆動するモータへの電源供給の断電をし、脈動量検出手段は回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転により回転している間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、アンバランス量検出手段は脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができ、その回転速度検出手段は負荷量検出に用いる既設のものを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いていないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることができるという効果がある。
【００５１】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出装置によれば、運転制御手段が脱水槽を回転駆動するモータへの電源供給の断電を回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した第１の所定回転速度でし、脈動量検出手段は回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転時における第２の所定回転数までの間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、アンバランス量検出手段は脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができ、その回転速度検出手段は負荷量検出に用いる既設のものを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いていないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることができるという効果がある。
【００５２】
また、回転速度検出手段は脱水槽の回転を検出し、脱水槽の１回転当たり複数のパルス信号を発生する回転センサと、回転センサが出力するパルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段とからなり、パルス長計測手段は、回転センサが出力するパルス信号の複数パルス長を所定パルスづつずらして移動計測し、複数パルス長の平均値を演算し、その平均値を回転速度信号として出力するので、回転センサのマグネットの着磁ピッチのばらつきによる誤差を平均化し、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図である。
【図２】 同アンバランス量検出装置の回転センサを示す斜視図である。
【図３】 図２の回転センサの回路図である。
【図４】 図２の回転センサの出力波形図である。
【図５】 同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段の計測波形図である。
【図６】 洗濯時に使用される負荷量検出手段の計測波形図である。
【図７】 脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図である。
【図８】 理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図である。
【図９】 断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。
【図１０】 アンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。
【図１１】 同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段と脈動量検出手段の計測波形図である。
【図１２】 同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。
【図１３】 同アンバランス量検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】 同アンバランス量検出装置の複数の検出領域を示す回転速度の波形図である。
【図１５】 この発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図である。
【図１６】 同アンバランス量検出装置のメモリの内容を示す説明図である。
【符号の説明】
４ 洗濯脱水槽、１７ 運転制御手段、１８ パルス長計測手段（回転速度検出手段）、１９ 回転センサ（回転速度検出手段）、２１ 脈動量検出手段、２２ アンバランス量検出手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は脱水機の惰性回転時の回転検出により、脱水槽内における脱水衣類のアンバランス量を検出する脱水機のアンバランス検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の全自動洗濯機の脱水機は、脱水工程時に被洗濯物（以下、「負荷」と呼ぶ）の偏りによって脱水槽の振動が生じ、その負荷に大きな偏りがあると脱水槽の振動は異常振動となる。そこで、負荷の大きな偏りによって生じる異常振動による弊害を防止するために、異常振動を検出することを目的として幾つかの手段が脱水機に施されている。
【０００３】
一般的には、脱水機のアンバランス検出装置は、脱水回転の初期に生じる脱水槽の揺れを検出するため、外箱の内側に機械的なレバーを設け、脱水槽の大きな揺れの場合にそのレバーが脱水槽を内装した外槽に接触することにより検出するもので、そのレバーの外槽への接触情報により脱水工程を停止する構成としていた。
【０００４】
また、前記のようなレバーの接触方式とは異なる方式として、特開平３−２１５２９１号公報には感震器を用いて、また特開平８−６６５６３号公報には赤外光の発光・受光素子を用いて各々脱水槽の振動を検出するものがある。
さらに、特開平９−１０４６９号公報に開示されたものは、モータによる脱水槽の回転立ち上がり時において、回転検出手段によって脱水槽の回転数の変動度合いを検出し、検出した変動度合いに応じて適正な脱水運転を行うようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の脱水機のアンバランス検出装置は以上のように構成されているので、以下のような課題があった。
まず、機械的なレバーを用いるものは、レバーの取り付け箇所が概ね一カ所であるため、同位置のアンバランス量でもレバー取付け位置により、外槽へレバーが当たる場合と当たらない場合があって検出が不安定であった。また、外槽とレバーの隙間、位置等が検出精度に与える影響が大きいため、機種対応の設計精度、組立精度に対する要求が過大であった。さらに、レバーに駆動される機械的なスイッチを用いているため、洗濯時の水かかり等によるスイッチの動作不良対策の課題があった。
【０００６】
また、振動検出用センサとして、感震器や赤外線素子を用いたものでは、当然のことながら部品点数が増え、コスト高になると共に構成が大きくなるものであった。また、振動検出用センサが増えた分だけ精度調整や故障要因への対応処理が複雑となると共に組み立て作業性が悪くなり、具体的には赤外線素子の場合、埃や水等に対する対策手段を講じる必要がある等の課題があった。
【０００７】
また、特開平９−１０４６９号公報のものは、モータによる脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のため、電源電圧の変動による回転トルクの違いにより回転立ち上がり特性が異なる。
従って、回転数変動度合いも当然異なるため、適正なアンバランス量としての検出が不可能であった。さらに、電源電圧検出による補正も考えられるが、検出手段と補正手段を必要とするために構成が複雑になるという課題もあった。
【０００８】
さらに、特開平９−１０４６９号公報のものにおいては、洗濯物の量を判定するための回転数検出手段と、回転数変動度合いを検出する回転数検出手段とが各々別々なセンサを使用していること、又予め無負荷にて変動度合いを検出し、その値を不揮発生メモリに記憶し、実使用時には記憶した値を差し引いて変動度合いを導く等の構成であり、部品点数が増え、コスト高になると共に構成が複雑になるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題点を解消するためになされたものであり、モータ断電後の脱水槽の惰性回転の脈動量を検出することにより、簡単な構成で低コスト化が図れ、検出精度、信頼性、作業性の向上が図れる脱水機のアンバランス量検出方法及び装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る脱水機のアンバランス検出方法は、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転している間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたものである。
【００１１】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出方法は、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が第１の所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して第２の所定回転速度まで下降する間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたものである。
【００１２】
また、第１の所定回転速度は脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度であり、第２の所定の回転速度は、断電により回転速度が低下して再び脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度としている。
【００１３】
更に、アンバランス量は脈動量から所定の式に基づいて演算して求めるようにしている。
【００１４】
また、アンバランス量は各種の脈動量とそれらにそれぞれ対応するアンバランス量とを記載したテーブルから検出した脈動量に対応するアンバランス量を読み込みことによってアンバランス量を求めるようにしている。
【００１５】
更に、アンバランス量を求めることを複数回実施し、実施して得られたアンバランス量の平均値を求めるようにしている。
【００１６】
この発明に係る脱水機のアンバランス検出装置は、脱水槽を回転駆動するためのモータと、脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転により回転している間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段とを備えて構成されている。
【００１７】
またもう一つの脱水機のアンバランス検出装置は、脱水槽を回転駆動するためのモータと、脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した第１の所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転における第２の所定回転速度までの間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段とを備えて構成されている。
【００１８】
また、回転速度検出手段は、脱水槽の回転を検出し、脱水槽の１回転当たり複数のパルス信号を発生する回転センサと、回転センサが出力するパルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段とからなり、パルス長計測手段は回転センサが出力するパルス信号の複数パルス長を所定パルスづつずらして移動計測し、複数パルス長の平均値を演算し、その平均値を回転速度信号として出力するようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図、図２は同アンバランス量検出装置の回転センサを示す斜視図、図３は図２の回転センサの回路図、図４は図２の回転センサの出力波形図、図５は同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段の計測波形図、図６は洗濯時に使用される負荷量検出手段の計測波形図、図７は脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図、図８は理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図、図９は断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図、図１０はアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図、図１１は同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段と脈動量計測手段の計測波形図、図１２は同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフ、図１３は同アンバランス量検出装置の動作を説明するフローチャート、図１４は同アンバランス量検出装置の複数の検出領域を示す回転速度の波形図である。
【００２０】
図１において１は外箱，２は防振バネ等３ａを有する弾性支持機構３を介して外箱１に弾性的に吊下支持された受水槽、４はこの受水槽２内に回転自在に配置された洗濯兼脱水槽で、その中心底部に回転翼５，側壁には複数の脱水孔４ａが設けられている。６は洗濯兼脱水槽４の下部中央に連結した中空の脱水槽軸で、受水槽２の下部中央孔縁周に設けられたブラケット７に嵌挿されている。
【００２１】
８は脱水槽軸６内に嵌挿された回転翼５の回転翼軸、９はこの回転翼軸８及び脱水槽軸６の下端部に連結された槽側プーリ、１０は脱水槽軸６の略中央部に設けられ、槽側プーリ９の回転を洗濯脱水槽４へ断続するためのクラッチ機構、１１は回転翼軸８の略中央部に設けられ、槽軸プーリ９の回転を減速させる減速機構、１２はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ回転を与えるモータで、受水槽２の下面に設置される。１５は受水槽２の底面に設けられた排水口、１６はこの排水口１５の排水弁である。
【００２２】
１７はモータ１２への給電、脱水槽４の回転速度に応じて断電を行う運転制御手段、１８は脱水槽軸６の周縁に設けられた回転センサ１９のパルス信号を受け、パルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段である。このパルス長計測手段１８と回転センサ１９とで脱水槽４の回転速度を検出する回転速度検出手段が構成されている。２０はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて負荷量を検出する負荷量検出手段、２１はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて脈動量を検出する脈動量検出手段、２２は脈動量検出手段２１の脈動量に基づいて洗濯兼脱水槽４内の負荷のアンバランス量を検出するアンバランス量検出手段である。２３は洗濯工程、脱水工程等の各種の工程を選択する操作盤である。
【００２３】
図２に示す回転センサ１９は脱水槽軸６に固着されたＮ極とＳ極が例えば１８分割で均等配列されたマグネット１９ａと、マグネット１９ａに近接するホールＩＣ１９ｂとを組み合せて構成されている。
この回転センサ１９は図３に示す回路構成であり、マグネット１９ａが１／１８回転で図４に示す１サイクルの矩形パルス信号をホールＩＣ１９ｂから発生させるように構成されている。
【００２４】
図５はモータ１２をオンしたときの回転翼５又は脱水槽４の回転を検出した回転センサ１９のパルス信号からパルス長計測手段１８が３パルス長の計測を１パルスづつずらして移動計測する状態を示している。
図６は洗濯時に使用される負荷量計測手段の計測波形図を示し、モータ１２をオンしてからオフした後の回転翼５の回転を検出した回転センサ１９のパルス長が負荷量の違いによって所定の値に達するまでの時間が相違し、負荷量が大きいほど早く減速されてパルス長が所定の値に達することが分かる。従って、負荷量計測手段２０がパルス長を計測することで負荷量を検出することができる。
【００２５】
以下、本発明の脱水機のアンバランス検出原理及び検出方法について説明する。
まず、脱水工程時に洗濯兼脱水槽４を脱水槽として使用した場合に、脱水槽４の回転速度から脱水槽４のアンバランス量が検出できる原理について説明する。
アンバランスが存在した状態で脱水槽４を回転させ、回転速度を上昇させると、回転初期域で、受水槽２の水平振動の固有振動数と脱水槽の回転周波数との一致点（これを一次共振点と呼ぶ）で共振が発生して振動幅が大きくなる。これを図７に示す一次共振の振幅という。
さらに、一次共振が生じる回転領域を通過し、更に回転速度を上昇させると、受水槽２の傾き振動の固有周波数と脱水槽４の回転周波数との一致点（これを二次共振点と呼ぶ）で共振がが発生し振動幅が大きくなる。これを図７に示す二次共振の振幅という。
【００２６】
本説明では一次共振周波数を１Ｈｚ前後（６０ｒｐｍ），二次共振周波数を３Ｈｚ（１８０ｒｐｍ）とした場合を例に説明する。
図８の（ａ）はアンバランスが無い状態での理想状態での脱水槽４の回転状態を示し、図８の（ｂ）は二次共振における傾き振動発生時の脱水槽４の回転状態を示す。
ここで、傾き振動とは、図８の（ｂ）のように回転軸の向きが変化しながら脱水槽４が回転している状態である。例えると、独楽の回転軸が傾きながら円を描いて回転する歳差運動（みそすり運動とも言う）と似た動作が発生する。言い換えると回転軸歳差運動は公転、脱水槽４はその軸を中心とした自転で回転する。
【００２７】
この状態では回転軸は垂直ではなく常に傾いている為に、アンバランス部は高い位置から低い位置に回転する時の重力による加速と、逆に低い位置から高い位置に回転する時の減速が発生し、脱水槽４の１回転中で加速と減速を繰り返すため回転速度の脈動成分が発生する。
歳差運動による軸の傾きが最も大きい状態で脱水槽４が回転する時はこの脈動成分も大きくなる。また、歳差運動はアンバランス量が多い程軸の傾きが大きくなるため、アンバランス量が多い程脈動量が大きい。
このような脱水槽４の１回転中に発生する回転速度の脈動成分は、脱水槽４の回転を検出する回転センサ１９のパルス信号が脱水槽４の１回転で１８個出力されることから、そのパルス信号の回転速度を示すパルス長に表れることになる。
【００２８】
図９は脱水槽内に例えば１．０Ｋｇ程度のアンバランスウエイトを取り付け、断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図を示す。この計測波形図に示すパルス長は３パルスのパルス長を合計したもので、脈動をパルス長の変化として捉えている。
また、脱水槽４を二次共振が生じる領域を超えた回転速度まで上昇させ、その後に脱水槽４の回転駆動を断電により停止させると、脱水槽４の回転が減少し、二次共振が生じる領域を通過することになり、その二次共振が生じる領域でパルス長に大きな脈動成分が発生する。パルス長に発生する脈動が脱水槽４の回転数が異なる場合にどのようになるかを図９は示している。
【００２９】
図９を見ると、断電回転数が大（例えば、２００ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約５．５回の時に断電することを示し、慣性時のパルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じていることが分かる。また、断電回転数が中（例えば、１８０ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約４回の時に断電することを示し、慣性時のパルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じていることが分かる。さらに、断電回転数が小（例えば、１６０ｒｐｍ）の場合、累積回転数が約３回の時に断電することを示し、これもパルス長が１６０付近のときに大きな脈動が生じていることが分かる。即ち、脱水槽４の断電を行う回転数が異っていても、結局二次共振が生じる回転数において大きな脈動が発生することが分かる。
【００３０】
次に、今度は回転数が中の場合について、脱水槽４にそれぞれ大（１．７５Ｋｇ）、中（１．２５Ｋｇ）、無し（０ｋｇ）のアンバランスウエイトを取り付けときにどのように脈動が生じているか説明する。
図１０は上記のように大、中、無しのアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図を示す。この図に示すパルス長は３パルスのパルス長を合計したものである。
図１０を見ると、アンバランス量が大と中の場合に、パルス長が１６０前後のときに大きな脈動が生じ、かつアンバランス量が中よりも大の方が脈動量が大きいことが分かる。また、アンバランス量が無しの場合には、脈動が生じていないことが分かる。即ち、脱水槽４にアンバランス量を生じさせる負荷があるときには脱水槽１回転あたりに同期した脈動が生じることが分かる。
【００３１】
図１１はパルス長計測手段と脈動量検出手段の計測波形図で、図１１の（ａ）は大、中、小のアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。図１１において、アンバランス大、中は図１０と同様であるが、アンバランス小は０．７５Ｋｇ程度のアンバランスウエイトである。この計測波形図に示すパルス長は３パルスのパルス長を平均したものである。図１１の（ｂ）は脈動量検出手段の計測波形図で、脈動量検出手段がパルス長計測手段が検出したパルス長データから速度成分を除去して検出した脈動量の計測波形図、図１１の（ｃ）は脈動量の積分量の計測波形図である。
図１１の（ｂ）を見ると、累積回転数が６回辺たりで、脈動が増加と減少を示す大きな脈動量が生じ、アンバランス量が大から小になるにつれて脈動量も大から小になっていることが分かる。
図１１の（ｃ）を見ると、アンバランス量が大、中、小の場合に、それぞれの脈動量の積分量に違いがあり、アンバランス量に応じてアンバランス量が大は脈動量の積分値が４０程度、アンバランス量が中は脈動量の積分値が３０程度、アンバランス量が小は脈動量の積分値が２０程度の値になっていることが分かる。
【００３２】
図１２は同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。このグラフは各種のアンバランス量について、それぞれの脈動量の積分量を横軸に取り、投入したアンバランスウエイトの重量を縦軸にプロットしたものである。このグラフを見ると、脈動量の積分量に対してアンバランス量が一定の比例関係にあることが分かる。従って、脈動量の移動積分量が分かれば、近似式を用いてアンバランス量を求めることができる。その近似式は以下に示される。
ｙ＝０．０４０９ｘ−０．１５５
ここで、ｙはアンバランス量、ｘは脈動量の移動積分量である。
【００３３】
従って、本発明の脱水機のアンバランス量検出方法は以下の如き工程で構成されることになる。
本発明の脱水機のアンバランス量検出方法は、脱水工程時に脱水槽４を駆動するモータ１２に通電し、脱水槽４が脱水機の二次共振点を通過する第１の所定回転速度まで上昇したらモータ１２への通電を断電するモータ断電工程と、モータ断電工程によりモータ１２への通電を断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して回転速度が低下して再び脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度である第２の所定回転速度まで下降する間に、回転センサ１９とパルス長計測手段１８とで構成される回転速度検出手段が検出している脱水槽４の回転速度信号をサンプリングするサンプリング工程と、サンプリング工程でサンプリングした回転速度検出手段の回転速度信号における脱水槽４の１回転当たりの速度揺れにより生じる脈動から脈動量検出手段２１が速度成分を除去して脈動量を求め、その脈動量の積分値を演算してアンバランス量検出手段に出力する脈動量検出工程と、脈動量検出工程で脈動量検出手段２０が出力した脈動量の積分値からアンバランス量検出手段２２が所定の式に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するアンバランス量検出工程とからなる。そして、これらの工程を実施することにより、脱水槽４内の負荷のアンバランス量を求めることができる。
【００３４】
次に、本発明の脱水機のアンバランス量検出方法を実施する装置の動作について図１３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤２３を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、クラッチ機構１０が槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。次に、排水弁１６を開いて脱水槽４内の洗濯水を排水する（Ｓ２）。
排水が完了した後に運転制御手段１７は、モータ１２に通電し（Ｓ３）、モータ１２の回転力はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ伝えられ、槽側プーリ９に接続された脱水槽４が回転を始める。
【００３５】
この脱水槽４の回転は、回転センサ１９のパルス信号に基づいてパルス長計測手段１８が計測しており、その計測値を運転制御手段１７に出力している。そして、運転制御手段１７ではパルス長計測手段１８の計測値に基づいて回転速度を算出し、その回転速度が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度まで上昇したら（Ｓ４）、モータ１２への通電を断電する（Ｓ５）。
また、断電されたら、脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを開始する（Ｓ６）。
【００３６】
そして、洗濯脱水槽４の回転が再び二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度まで下降したら（Ｓ７）、脈動量検出手段２１はパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを停止する（Ｓ８）。
このように、脱水槽４の回転のサンプリングを脱水槽４の回転が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度で断電してから二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度までとしたのは、慣性運転において脈動検出を二次共振点の脈動量が大きく、かつ安定したところで捉えることにより、高い分解能で検出精度の向上を図ることができるからである。
【００３７】
脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値をサンプリングするが、パルス長計測手段１８では、回転センサ１９からパルス信号の出力波形が入力されると、３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していく。
このようにパルス長計測手段１８が回転センサ１９のパルス信号の３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していくようにしたのは、回転センサ１９のマグネット１９ａの着磁ピッチのばらつきによる誤差を平均化し、検出精度の向上を図るためである。
その３パルス長の平均値のパルス長は、サンプリングの開始時から脱水槽４の回転速度が次第に減少していくことにより長くなるが、回転速度が二次共振領域を通過するときに大きな脈動を生じさせる。
【００３８】
そこで、脈動量検出手段２１ではパルス長計測手段１８が計測した３パルス長の平均値のパルス長の脈動から速度成分を除去して脈動量を求め、（Ｓ９）、その脈動量の積分値を演算し（Ｓ１０）、アンバランス量検出手段２２に出力する。
脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたアンバランス量検出手段２２では、脈動量の積分値からアンバランス量に算出する所定の実験式に基づいて演算して脈動量の積分値をアンバランス量に変換する（Ｓ１１）。そのアンバランス量を所定の基準値と比較して大か、小かを判定し（Ｓ１２）、アンバランス量が小であれば、脱水を開始して（Ｓ１３）、脱水工程は終了する（Ｓ１４）。また、アンバランス量が大であれば、ほぐしを行い（Ｓ１５）、ステップＳ１に戻る。
【００３９】
このように、洗濯脱水槽４のアンバランスを検出するために用いる回転センサ１９には、洗濯脱水槽４の負荷量を検出するために用いていた既設の回転センサを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることが出来る。
また、洗濯脱水槽４の慣性回転時に発生する回転速度の脈動量からアンバランス量を導いているため、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動により影響されることなく、検出精度の向上を図ることが出来る。
【００４０】
なお、上記の説明では、脈動量検出手段２１がパルス長計測手段１８の計測値をサンプリングするのは、脱水槽４の回転が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度まで上昇してモータ１２への通電を断電した時から、再び二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度２まで下降した時までの間の１回であるが、これを例えば図１４に示すようにもう一度通電、断電を行うことにより２回のサンプリングを行って、得られた脈動量検出手段２２の脈動量の積分値の平均値を求め、その平均値からアンバランス量検出手段２３でアンバランス量を演算して求めることにより、より高精度なアンバランス量を検出することができる。
以上はサンプリングが２回について説明したが、複数回であってもよいことは勿論である。
【００４１】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図、図１６は同アンバランス量検出装置のメモリの内容を示す説明図である。
図において、図１の発明の実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。２４はアンバランス量と脈動量の移動積分量との関係を示すテーブル内容を記憶したメモリである。
この実施の形態２では、実施の形態１の脱水工程スタート（Ｓ１）〜パルス長計測手段１８が計測した３パルス長の平均値のパルス長の脈動量から速度成分を除去した脈動量の積分値を演算する（Ｓ１０）のステップまでは同じであるが、それ以降のステップが異なる。
【００４２】
アンバランス量検出手段２２では、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたら、メモリ２４が記憶したテーブルの内容を読み出し、脈動量検出手段２２の脈動量の積分値に対応するアンバランス量を読み込むことによって、アンバランス量を求めるようにしたものである。
例えば、脈動量検出手段２２の脈動量の積分値が０〜１０とすると、それに対応するアンバランス量は０Ｋｇとし、積分値が１１〜２２とすると、それに対応するアンバランス量は０．５Ｋｇとし、積分値が２３〜３４とすると、それに対応するアンバランス量は１．０Ｋｇとし、積分値が３５〜４６とすると、それに対応するアンバランス量は１．５Ｋｇとし、積分値が４７〜とすると、それに対応するアンバランス量は２．０Ｋｇとし、アンバランス量が１．５Ｋｇ以下であれば脱水に影響無しと判断して脱水を開始し、またアンバランス量が２．０Ｋｇ以上であれば脱水に影響有りと判断してほぐしを行う。
【００４３】
このように、アンバランス量検出手段２２で、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値が入力されたら、メモリ２４のテーブル内容を読み出し、脈動量検出手段２１の脈動量の積分値に対応するアンバランス量を読み込むことによって、アンバランス量を求めるようにしたことにより、簡単にアンバランス量を求めることができ、アンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の脱水機のアンバランス検出方法によれば、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転している間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を計算して求めるようにしているので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４５】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出方法によれば、脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が第１の所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して第２の所定回転速度まで下降する間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を計算して求めるようにしているので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４６】
更に、慣性回転時の脱水槽の回転数の検出は、二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度で断電した時から断電により回転速度が低下して再び二次共振領域を通過した後の回転速度である第２の所定回転速度までとしたので、慣性運転において脈動検出を二次共振点の脈動量が大きく、かつ安定したところで捉えることができるため、高い分解能で検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４７】
更にまた、アンバランス量は脈動量から所定の式に基づいて演算して求めるようにしたので、連続的にアンバランス量を求めることができ、求めたアンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができるという効果がある。
【００４８】
また、アンバランス量は各種の脈動量とそれらにそれぞれ対応するアンバランス量とを記載したテーブルから検出した脈動量に対応するアンバランス量を読み込むことによってアンバランス量を求めるようにしたので、簡単にアンバランス量を求めることができ、求めたアンバランス量に応じて脱水工程以外の工程を決定でき、省時間、省電気、モータの耐久性向上を図ることができるという効果がある。
【００４９】
更に、アンバランス量を求めることを複数回実施し、実施して得られたアンバランス量の平均値を求めるようにしたので、より高精度なアンバランス量を検出することができるという効果がある。
【００５０】
また、この発明の脱水機のアンバランス検出装置によれば、運転制御手段が脱水槽を回転駆動するモータへの電源供給の断電をし、脈動量検出手段は回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転により回転している間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、アンバランス量検出手段は脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができ、その回転速度検出手段は負荷量検出に用いる既設のものを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いていないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることができるという効果がある。
【００５１】
また、もう一つの脱水機のアンバランス検出装置によれば、運転制御手段が脱水槽を回転駆動するモータへの電源供給の断電を回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した第１の所定回転速度でし、脈動量検出手段は回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転時における第２の所定回転数までの間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、アンバランス量検出手段は脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を演算するので、従来の脱水槽の回転立ち上がり時に、回転数の変動度合いを検出する方式のように電源電圧の変動に影響されることなく、検出精度の向上を図ることができ、その回転速度検出手段は負荷量検出に用いる既設のものを利用し、機械式スイッチや特別の検出センサを用いていないために、装置全体が安価となり、回転センサは機械的接触部がないために安全性、耐久性、組立作業性の向上を図ることができるという効果がある。
【００５２】
また、回転速度検出手段は脱水槽の回転を検出し、脱水槽の１回転当たり複数のパルス信号を発生する回転センサと、回転センサが出力するパルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段とからなり、パルス長計測手段は、回転センサが出力するパルス信号の複数パルス長を所定パルスづつずらして移動計測し、複数パルス長の平均値を演算し、その平均値を回転速度信号として出力するので、回転センサのマグネットの着磁ピッチのばらつきによる誤差を平均化し、検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図である。
【図２】 同アンバランス量検出装置の回転センサを示す斜視図である。
【図３】 図２の回転センサの回路図である。
【図４】 図２の回転センサの出力波形図である。
【図５】 同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段の計測波形図である。
【図６】 洗濯時に使用される負荷量検出手段の計測波形図である。
【図７】 脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図である。
【図８】 理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図である。
【図９】 断電時の回転数をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。
【図１０】 アンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図である。
【図１１】 同アンバランス量検出装置のパルス長計測手段と脈動量検出手段の計測波形図である。
【図１２】 同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。
【図１３】 同アンバランス量検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】 同アンバランス量検出装置の複数の検出領域を示す回転速度の波形図である。
【図１５】 この発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス量検出装置のブロック図である。
【図１６】 同アンバランス量検出装置のメモリの内容を示す説明図である。
【符号の説明】
４ 洗濯脱水槽、１７ 運転制御手段、１８ パルス長計測手段（回転速度検出手段）、１９ 回転センサ（回転速度検出手段）、２１ 脈動量検出手段、２２ アンバランス量検出手段。
Claims (9)
- 脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転している間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたことを特徴とする脱水機のアンバランス量検出方法。
- 脱水槽を駆動するモータに通電し、脱水槽が第１の所定回転速度まで上昇したらモータへの通電を断電し、その断電した時から脱水槽が慣性運転により回転して第２の所定回転速度まで下降する間に、回転速度検出手段が脱水槽の回転速度を検出した回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、その脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるようにしたことを特徴とする脱水機のアンバランス量検出方法。
- 前記第１の所定回転速度は脱水機の二次共振点領域を通過した後の回転速度であり、前記第２の所定回転速度は、断電により回転速度が低下して再び脱水機の二次共振点を通過した後の回転速度であることを特徴とする請求項２記載の脱水機のアンバランス量検出方法。
- 前記アンバランス量は前記脈動量から所定の式に基づいて演算して求めるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の脱水機のアンバランス量検出方法。
- 前記アンバランス量は各種の脈動量とそれらにそれぞれ対応するアンバランス量とを記載したテーブルから検出した脈動量に対応するアンバランス量を読み込むことによってアンバランス量を求めるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の脱水機のアンバランス量検出方法。
- 前記アンバランス量を求めることを複数回実施し、実施して得られたアンバランス量の平均値を求めることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の脱水機のアンバランス量検出方法。
- 脱水槽を回転駆動するためのモータと、
脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、
モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、
回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転により回転している間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、
脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段と
を備えたことを特徴とする脱水機のアンバランス量検出装置。 - 脱水槽を回転駆動するためのモータと、
脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、
モータを駆動すると共に回転速度検出手段の回転速度信号に基づき演算した第１の所定回転速度で電源供給を断つ運転制御手段と、
回転速度検出手段が検出している回転速度信号をモータへの断電後から脱水槽が慣性運転における第２の所定回転速度までの間にサンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、
脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めるアンバランス量検出手段と
を備えたことを特徴とする脱水機のアンバランス量検出装置。 - 前記回転速度検出手段は、脱水槽の回転速度を検出し、脱水槽の１回転当たり複数のパルス信号を発生する回転センサと、回転センサが出力するパルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段とからなり、パルス長計測手段は回転センサが出力するパルス信号の複数のパルス長を所定パルスづつずらして移動計測し、複数パルス長の平均値を演算し、その平均値を回転速度信号として出力することを特徴とする請求項７又は８記載の脱水機のアンバランス量検出装置。
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| JP29128997A JP3743850B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 脱水機のアンバランス量検出方法及び装置 |
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