KR20170135251A - 세탁장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 세탁장치는, 드럼, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서, 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서, 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 드럼의 회전 속도를 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하고, 미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하고, 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁장치 및 그 제어방법{WASHING MACHINE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 세탁장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세탁장치의 탈수행정을 제어하는 방법과 관련된 것이다.
드럼 세탁기는 터브가 수평으로 배치되며, 그 내부에 드럼 또한 수평으로 배치된다. 세탁물은 상기 드럼 내부에 위치되어 드럼이 회전됨에 따라 텀블되며 세탁된다.
터브는 세탁수를 수용하는 역할을 하며, 드럼은 세탁물이 위치되어 세탁이 이루어지는 곳이다. 상기 드럼은 터브 내에 회전가능하게 설치된다.
상기 드럼은 후면에 회전축이 연결되며, 상기 회전축은 모터로부터 회전력을 전달받는다. 그래서, 상기 모터의 회전에 의해 그 회전력이 회전축을 통해 드럼으로 전달되어 드럼이 회전되게 된다.
세탁시는 물론 헹굼시 그리고 탈수시에 드럼이 회전되는데 상기 드럼은 회전하면서 진동하게 된다.
상기 회전축은 터브의 후벽면을 관통하면서 터브밖으로 돌출된다. 종래의 세탁기 중에는 터브의 후벽면에 베어링하우징이 인서트 몰딩으로 삽입되어 있는 경우가 있다. 또는, 터브 후벽에 베어링하우징이 체결되는 구조도 있다.
상기 베어링하우징에 의해 상기 회전축이 지지되는데, 드럼의 진동은 회전축을 통해 터브로 베어링하우징 및 터브로 전달되게 된다.
그래서, 터브가 드럼과 함께 진동하며, 그와 같은 진동을 완충시키기 위해 상기 터브에는 완충 지지부재가 연결된다.
즉, 종래의 세탁기는 드럼의 진동이 그대로 터브로 전달되는 구조이며, 그와 같은 진동은 터브에 연결된 완충지지부재를 통해 지지되는 구조이다.
위와 같은 세탁기의 탈수 행정 중에, 드럼 내부의 세탁물이 한쪽으로 치우쳐 불평형 질량(Unbalance, UB)을 형성하면, 드럼의 진동에 의한 소음이 커지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 드럼의 일부분에는 볼밸런서가 구비된다. 볼밸런서는 드럼의 전면이나 후면에 설치되며, 볼밸런서는 드럼의 주변에서 회전하는 적어도 하나의 볼(Ball)을 포함할 수 있다.
볼밸런서는 드럼의 회전시 특히 드럼이 고속으로 회전하는 탈수행정 시에 드럼의 중심을 기준으로 세탁물이 치우쳐진 방향과 반대방향으로 이동함으로써, 드럼 내부에서 발생된 중량 불평형을 보상할 수 있다. 이로써, 볼밸런서는 드럼의 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
다만, 볼밸런서의 내부에 존재하는 볼은 고정적으로 설치되는 것이 아니고, 드럼이 회전함에 따라 볼밸런서의 내부에서 자유롭게 이동할 수 있으므로, 상기 볼이 항상 이상적인 위치에 존재하는 것은 아니다.
즉, 일반적인 세탁기에서는 볼밸런서 내부에서 볼의 이동 방향이나 이동 거리 및 세탁물이 치우쳐진 방향에 대한 상대적인 위치를 조정할 수 없으므로, 볼 밸랜서에 의해 드럼의 불평형 질량이 심화되거나, 불평형 질량을 보상하지 못하는 문제점이 발생한다.
따라서, 드럼에 탑재된 볼밸런서를 효과적으로 활용하기 위해서는 볼의 위치를 조정할 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 볼밸런서 내부의 볼 위치를 제어할 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 드럼 내부의 세탁물의 치우침에 의한 불평형 질량을 감소시킬 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 탈수 행정 중 드럼 내부에서 불평형 질량이 형성된 경우에, 세탁기에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 미리 축적된 실험 데이터를 이용하여, 볼밸런서 내부의 볼을 최적의 위치로 이동시킬 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 탈수 행정 시 드럼 내부의 불평형 질량이 형성된 방향에 대한 볼의 상대적 위치를 파악할 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 드럼의 최고 속도를 감소시키기 위한 세탁기의 설계 변형 없이, 세탁기에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 세탁장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 세탁장치는, 드럼, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서, 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서, 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 드럼의 회전 속도를 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하고, 미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하고, 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 선택된 가속 패턴은 상기 드럼의 가속을 시작하는 시점, 상기 드럼의 가속도, 상기 드럼의 가속도를 변경하는 시점 중 적어도 하나와 관련된 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 볼이 상기 드럼 내에서 세탁대상물의 편심 방향과 반대 방향에 위치하도록, 상기 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 드럼의 진동과 관련된 신호는 정현파로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 정현파의 최대 값과 최소 값의 평균 값을 이용하여 편심량과 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 정현파의 위상에 근거하여, 상기 드럼 내에서 세탁대상물의 편심 방향에 대한 상기 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 검출된 편심량이 기준 편심량보다 크면, 상기 드럼을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 드럼이 정지된 후, 상기 드럼 내의 세탁대상물을 분산시키기 위한 포 분산 행정을 수행하도록 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 포 분산 행정이 종료되면, 탈수 행정을 수행하도록 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 탈수 행정이 시작된 후, 상기 드럼의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 상기 진동 센서에서 감지된 진동 값과 제1 기준 진동 값을 비교하고, 상기 감지된 진동 값이 상기 기준 진동 값보다 작으면 최고 속도로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 감지된 진동 값이 상기 제1 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼의 회전 속도를 제1 속도 값에서 제2 속도 값으로 감소시키고, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 상기 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 감지된 진동 값이 제2 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼을 정지시킨 후, 상기 탈수 행정을 재개하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기준 진동 값은 상기 제1 기준 진동 값보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 탈수 행정이 수행되는 중에, 복수의 시점에서 상기 드럼의 회전 속도와, 상기 진동 센서에서 감지된 진동 값을 검출하고, 검출된 회전 속도 및 진동 값을 이용하여, 상기 회전 속도에 대한 상기 진동 값의 증가율을 산출하고, 산출된 증가율에 근거하여 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 산출된 증가율이 기준 증가율 값을 초과하면, 상기 드럼 내의 편심량을 검출하기 위해 상기 드럼의 회전 속도를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 드럼의 회전 속도를 감소시킨 채로, 상기 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 드럼을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 상기 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 세탁장치의 제어방법의 일 실시예 따르면, 드럼과, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서 및 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서, 상기 드럼의 회전 속도를 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 단계, 상기 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 단계, 미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하는 단계 및 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 세탁장치의 제어방법의 일 실시예 따르면, 드럼과, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서 및 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서, 탈수 행정에 진입하는 단계, 상기 드럼의 회전 속도를 점차적으로 증가시키면서, 상기 진동 센서의 출력을 감지하는 단계, 상기 드럼의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 상기 감지된 출력이 기준 진동 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 감지된 출력이 기준 진동 값을 초과하면, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 감소시키는 단계, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 단계, 상기 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 단계, 미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하는 단계 및 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시킨 후, 상기 탈수 행정을 재개하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 세탁장치는 드럼의 불평형 질량에 대한 볼밸런서 내부의 볼의 상대 위치를 검출함으로써, 볼의 위치를 조정할 수 있으므로, 드럼 내부에서 세탁물의 치우침 현상을 보완할 수 있다.
즉, 세탁장치에 있어 드럼을 최고 회전 속도까지 증가시키는 경우, 드럼의 진동을 줄이면서 드럼의 회전 속도를 최고 회전 속도까지 접근시킬 수 있다.
특히, 본 발명에서는 드럼 내부에 형성된 불평형 질량을 보상하도록 볼밸런서 내부의 볼 위치를 최적의 위치로 조정함으로써, 드럼의 회전에 의한 진동을 감소시킬 수 있다. 아울러, 드럼의 회전에 의한 진동이 감소되면, 세탁기의 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
아울러, 본 발명에서는 볼밸런서 내부에 별도의 센서나, 볼의 위치를 조정하기 위한 별도의 장치를 추가하지 않으면서, 볼밸런서 내부에서 자유롭게 이동하는 볼의 위치를 드럼 내부에서 세탁물이 치우친 방향과 반대 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 별도의 비용이나 구조의 변경 없이도, 세탁기의 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에서는 실험적 데이터를 이용하여 볼의 위치를 조정하기 위한 동작을 복수 회 실시함으로써, 볼의 위치가 이론적인 위치를 벗어나, 세탁장치 사용자의 의도에 어긋나는 케이스를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 드럼 내부에 형성된 불평형 질량을 보상함으로써, 드럼의 진동을 감소시켜 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 세탁기의 드럼이나 터브에 연결된 여러 부품의 손상을 최소화함으로써, 세탁장치에 구비된 부품의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 드럼의 최고 회전 속도를 감소시키는 설계 변형 없이도, 드럼의 진동을 감소시켜 소음을 줄일 수 있는 효과가 도출된다.
도 1은 일반적인 세탁장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세탁장치의 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3는 본 발명에 따른 세탁장치의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 세탁장치에 포함된 볼밸런서의 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 일반적인 세탁장치의 탈수행정에서의 드럼의 회전속도를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정에서의 드럼의 회전속도를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정 중에, 볼밸런서와 관련된 진동 신호를 나타낸 그래프이다.
도 6c는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정 중에, 볼밸런서 내부의 볼의 위치를 제어하기 위해 드럼의 회전 속도를 제어하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정 중에, 드럼의 불평형 질량에 대한 볼의 상대적 위치에 따라, 볼의 위치를 제어하기 위해 드럼의 회전 속도를 제어하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정 중에, 드럼의 불평형 질량을 해소하기 위해 드럼의 회전 속도를 제어하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 세탁장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
도 1을 참조하여, 종래의 세탁장치를 설명하면 다음과 같다.
세탁장치(100)는 외관을 형성하는 캐비넷(10), 캐비넷(10) 내부에 구비되어 세탁수를 수용하는 터브(20), 터브(20) 내측에 회전 가능하게 구비되는 드럼(30)을 포함할 수 있다.
캐비넷(10)은 세탁장치(100)의 외관을 형성하며, 후술하는 각종 구성요소가 캐비넷(10)에 장착될 수 있다.
먼저, 캐비넷(10)의 전방에는 도어(12)가 구비되어, 사용자는 도어(12)를 개방하여 세탁대상물을 캐비넷(10)의 내부로 투입할 수 있다.
캐비넷(10)의 내부에는 세탁수를 수용하는 터브(20)가 구비되며, 터브(20) 내측에 세탁대상물을 수용하는 드럼(30)이 회전 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우, 드럼(30)의 내측에는 드럼(30)이 회전하는 경우에 세탁대상물을 끌어올려 다시 하부로 떨어뜨리는 다수개의 리프터(32)가 구비될 수 있다.
터브(20)는 상부의 스프링(50)에 의해 지지된다. 한편, 터브(20)의 후면에는 드럼(30)을 회전시키는 구동모터(40)가 장착된다. 즉, 구동모터(40)는 터브(20)의 후벽에 구비되어 드럼(30)을 회전시키게 된다. 따라서, 구동모터(40)가 드럼(30)을 회전시켜 드럼(30)에 진동이 발생하게 되면, 터브(20)도 드럼(30)과 연동하여 진동하게된다. 드럼(30)이 회전하는 경우에 드럼(30) 및 터브(20)에 발생하는 진동은 하부의 댐퍼(60), 상부의 스프링(50) 등에 의해 흡수된다.
한편, 드럼이 회전시 세탁물의 치우침 등으로 발생하는 언밸런스(unbalance)를 보상하기 위하여, 드럼(30)의 전면 및/또는 후면에는 볼밸런서(70)가 구비될 수 있다. 볼밸런서(70)는 드럼의 회전시 특히 드럼이 고속으로 회전하는 탈수행정 시에 언밸런스를 보상하여 진동이 발생하는 것을 억제하는 역할을 한다. 이론적으로는 볼밸런서(70)가 언밸런스를 보상하는 역할을 하지만, 세탁장치의 모든 운전 상태에서 효과적으로 이러한 역할을 수 행하기는 어려우며, 따라서 볼밸런서(70)가 효과적으로 기능하도록 하는 볼밸런서(70)를 설계 및 제어하는 것이 필요하다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 세탁장치는 복수의 볼밸런서를 구비할 수 있다.
구체적으로, 세탁장치(100)는, 드럼(30)의 전면에 배치된 제1 볼밸런서(B1), 드럼(30)의 중간 부분에 배치된 제2 볼밸런서(B2), 및 드럼(30)의 후면에 배치된 제3 볼밸런서(B3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 세탁장치(100)는, 드럼(30)의 후면에 설치된 진동 센서(P)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 세탁장치는 터브(20)가 캐비닛에 고정적으로 지지된다.
드럼(30)은 드럼프론트, 드럼센터, 드럼백 등으로 구성된다. 그리고, 드럼의 전방부 및 후방부에는 볼밸런서(70a, 70b)가 각각 설치된다.
스파이더(350)는 회전축(351)과 연결된다. 드럼(30)은 회전축(351)을 통해 전달된 회전력에 의해 터브(20) 내에서 회전하게 된다.
회전축(351)은 터브백(130)을 관통하여 모터(170)와 직결식으로 연결된다. 구체적으로는 모터(170)의 로터(174)와 회전축(351)이 직결된다.
베어링하우징(400)은 모터(170)와 터브백(130) 사이에서 회전축(351)을 회전가능하게 지지하게 된다.
베어링하우징(400)에는 스테이터(172)가 고정설치된다. 그리고, 스테이터(172)를 둘러싸고 로터(174)가 위치된다. 전술한 바와 같이 로터(174)는 회전축(351)과 직결된다. 모터(170)는 아우터로터 타입의 모터로서 회전축(351)과 직결된다.
베어링하우징(400)은 캐비닛(10)의 바닥으로부터 서스펜션유닛을 통해 지지된다. 서스펜션유닛(180)은 수직 지지 3개와 전후 방향에 대해 경사적으로 지지하는 경사 지지 2개를 포함하고 있다.
서스펜션유닛(180)은 실린더댐퍼(60a) 및 실린더스프링(60b)을 포함할 수 있다. 서스펜션유닛(180)은 드럼의 전후 및 좌우 방향 움직임을 허용하기 위해, 어느 정도의 탄성 변형을 허용하도록 형성될 수 있다. 즉, 서스펜션유닛(180)은 캐비닛(10)의 바닥에 연결된 그 지지점에 대해 전후 및 좌우로 어느 정도 회전을 허용하도록 탄성적으로 지지된다.
서스펜션 중 수직으로 설치되는 것은 드럼의 진동을 탄성적으로 완충시키고, 경사적으로 설치되는 것은 그 진동을 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 즉, 스프링과 댐핑수단을 포함하는 진동계에서 수직으로 설치되는 것이 스프링의 역할을 하고 경사적으로 설치되는 것이 댐핑수단의 역할을 하도록 구성될 수 있다.
터브프론트 및 터브레어는 캐비닛(110)에 고정 설치되며, 드럼(32)의 진동은 서스펜션유닛(180)에 의해 완충 지지된다. 실질적으로 터브(12)와 드럼(32)의 지지구조가 분리된 형태라 할 수 있고, 또 드럼(32)이 진동하더라도 터브(12)는 진동하지 않는 형태라 할 수 있다.
베어링하우징(400)과 서스펜션브라켓들은 제1웨이트 및 제2웨이트(미도시)에 의해 연결된다.
한편, 전술한 실시예들에 따른 세탁장치에서 드럼(30)의 내부에 세탁대상물(1)이 수용되고 드럼(30)이 회전하는 경우, 세탁대상물(1)의 위치에 따라 소음 및 진동이 크게 발생할 가능성이 있다.
예를 들어, 드럼(30) 내부에 세탁대상물이 골고루 분포되지 않은 상태에서 드럼(30)이 회전(이하 '편심회전'이라 한다)을 하면 진동 및 소음이 크게 발생할 수 있다. 특히, 탈수를 위하여 드럼(30)을 고속으로 가속하는 탈수 행정이 수행되는 경우에 진동 및 소음이 문제가 될 수 있다.
따라서, 세탁장치에는 드럼(30)의 편심회전에 의한 진동 및 소음을 방지하기 위하여 적어도 하나의 볼밸런서(70, 70a, 70b)를 구비할 수 있다. 볼밸런서(70, 70a, 70b)는 드럼(30)의 전방측 또는 후방측에 하나 구비되거나, 또는 전방측 및 후방측에 각각 구비될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것과 같이, 볼밸런서는 드럼(30)의 전방측, 중앙측 및 후박측에 각각 구비될 수 있다.
볼밸런서(70)는 회전하는 드럼(30)에 장착되어 편심을 줄이는 역할을 한다. 따라서, 볼밸런서(70)는 무게중심이 가변적으로 이동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 볼밸런서(70)는 내부에 소정의 무게를 갖는 볼(71, 71a, 71b)을 포함하고, 상기 볼이 원주방향을 따라 이동 가능한 경로를 포함하도록 구성될 수 있다. 아울러, 하나의 볼밸런서는 복수의 볼들을 포함할 수 있다.
구체적으로 볼들은 드럼(30)이 회전됨에 따라 그 마찰력에 의해 회전하게 된다. 볼들은 드럼이 회전하는 경우에 드럼에 구속된 상태가 아니기 때문에 드럼과는 다른 속도로 회전하게 된다.
그러나, 편심을 발생시키는 세탁물은 드럼 내벽에 밀착되어 충분한 마찰력과 드럼 내벽의 리프트로 인해 드럼과 거의 같은 속도로 회전할 수 있다. 그래서, 세탁물의 회전속도와 볼들의 회전속도는 다르다. 결국, 드럼이 회전하기 시작하는 비교적 저속의 회전 초기에는 세탁물의 회전속도가 볼들의 회전속도보다 빠르게 된다. 정확하게는 회전각속도가 빠르다 할 수 있다. 또한, 볼과 세탁물의 위상차, 즉, 드럼의 회전중심에 대한 위상차가 계속해서 변화하게 된다.
이어서, 드럼의 회전속도가 점점 빨라지게 되면 볼들은 원심력에 의해 이동경로의 바깥측 원주면에 밀착하게 된다. 이상적으로 볼들은 세탁물과 위상차이가 대략 180°가 되는 위치에 정렬하게 되는 것이 바람직하다.
드럼의 회전속도가 소정치 이상이 되면, 원심력이 커져 상기 원주면과 볼들 사이의 마찰력이 일정치 이상이 되어 볼들은 드럼과 같은 회전속도를 가지고 회전하게 된다. 이 경우, 볼들은 세탁물과 위상차이가, 바람직하게는 대략 180°가 되는 위치를 유지하면서 드럼과 동일한 속도로 회전하게 된다.
본 명세서에서는 편의상 위와 같이 볼들이 드럼에 일정한 위치를 가지고 회전하게 되는 경우를 '편심대응위치'라고 하거나, '볼밸런싱되다'라고 표현하기로 한다.
이와 관련하여 도 4a를 참조하면, 드럼 내부에서 세탁대상물이 치우친 위치과 볼밸런서 내부의 볼들(401)의 위치가 대응되는 경우, 드럼의 불평형 질량(UB)은 최대가 된다.
반면, 도 4b를 참조하면, 드럼 내부에서 세탁대상물이 치우친 위치와 볼밸런서 내부의 볼들(401)의 위치가 드럼 중심을 기준으로 서로 반대인 경우, 세탁대상물에 의한 언밸런싱이 보상됨으로써, 드럼의 불평형 질량(UB)은 최소가 된다. 즉, 드럼(30) 내부의 일측에 세탁대상물에 의한 하중이 편중된 경우, 볼밸런서(70) 내부의 볼이 편심대응위치로 이동하여 편심을 줄일 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같은 구성을 가지는 세탁장치들의 제어방법에 대해서 살펴보도록 한다. 세탁장치는 일반적으로 세탁행정, 헹굼행정 및 탈수행정을 포함하게 되며, 본 발명에 따른 제어방법에서는 특히 탈수행정에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
먼저, 도 5에서는 일반적인 세탁장치가 탈수 행정을 수행 중인 경우에, 드럼의 회전속도 변화가 설명된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 탈수 행정을 수행 중인 세탁장치의 제어부는 드럼의 회전 속도를 점차적으로 증가시킬 수 있다.
구체적으로 세탁장치가 탈수 행정에 진입하는 경우, 세탁장치의 제어부는 드럼의 회전 속도를 제1 RPM(RPM 1) 값까지 상승시킨 후에, 상기 드럼의 회전 속도를 소정의 시간 동안 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 드럼의 회전 속도를 제1 RPM(RPM 1)에서 제2 RPM(RPM 2)으로 상승시킨 후에, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 RPM(RPM 2)으로 소정의 시간 동안 유지시킬 수 있다. 마찬가지로, 제어부는 상기 드럼의 회전 속도를 제3 RPM(RPM 3) 및 제4 RPM(RPM 4)로 차례로 상승시킬 수 있다.
이로써, 상기 제어부는 드럼의 회전 속도를 설계상 최고 회전 속도(Max RPM)에 도달하도록 제어할 수 있다. 이와 같이 탈수 행정에서는 드럼을 상대적으로 고속으로 회전시켜 세탁물의 수분을 제거하게 된다.
한편, 드럼 내에 세탁물이 놓여진 상태에서 드럼이 회전하는 경우 그 세탁물에 의해 불평형 질량이 발생할 수 있다. 즉, 드럼 내부에서 세탁물이 고르게 분산되어 있지 않고, 어느 한쪽으로 치우치는 경우에, 특히 탈수과정에서 드럼의 진동을 크게하는 요인이 되기 때문에 불평형 질량(Unbalance; UB)을 가급적 줄이는 것이 바람직하다. 특히, 드럼의 회전속도가 증가됨에 따라 그 세탁장치의 고유진동수 영역을 만나게 되는데 이때 불평형 질량이 크면 진동량이 너무 커서 문제가 될 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 탈수 행정에 진입하기 전에, 세탁장치(100)는 포 분산 행정(미도시)을 수행할 수 있다.
세탁장치(100)의 제어부는, 탈수 행정과 비교하여 상대적으로 저속으로 드럼을 회전시키면서, 드럼 내부의 세탁물을 골고루 분산시키는 포 분산 행정을 수행하도록 상기 드럼의 회전속도를 제어할 수 있다.
포 분산 행정을 수행하는 경우, 제어부는 먼저 드럼 내부의 습포량을 감지할 수 있다. 습포량을 감지하는 이유는 세탁행정의 초기에 젖어있지 않은 세탁물의 양, 즉 건포량을 감지하였더라도 수분을 함유한 포의 무게는 건조한 포의 무게와 다르기 때문이다.
예를 들어, 세탁장치(100)의 제어부는, 드럼(30) 내부의 습포량을 측정하기 위해, 드럼(30)을 대략 100 내지 110 RPM 정도로 가속하여 소정시간동안 정속운전한 후, 다시 감속시킬 수 있다.
이 경우, 제어부가 드럼(30)을 감속시키는 경우에, 상기 드럼(30)에 연결된 모터의 발전제동이 이용된다. 즉, 제어부는 드럼(30)을 회전시키는 구동모터(170)의 가속 시의 가속구간 회전량, 감속 시의 감속구간 회전량 및 인가된 모터 DC 전원 등을 이용하여, 드럼 내부의 습포량을 감지할 수 있다.
습포량을 감지한 후, 제어부는 드럼(30) 내부의 세탁물의 분산을 위하여 포 풀림 행정을 수행하기 위해 드럼(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부는 드럼(30)을 소정의 기울기로 기울인 상태에서, 소정의 속도에 도달할 때까지 일방향으로 드럼(30)의 회전 속도를 가속시킬 수 있다.
도 6a에서는 세탁장치의 탈수행정에서의 드럼의 회전속도와 관련된 그래프가 도시된다.
도 6a를 참조하면, 세탁장치(100)는 제1 탈수행정(S610)을 수행할 수 있다. 세탁장치(100)의 제어부는 상기 제1 탈수행정(S610)을 수행하기 위해, 도 5에 도시된 것과 같이, 드럼(30)의 회전 속도를 점차적으로 증가시킬 수 있다.
세탁장치(100)의 제어부는 드럼(30)의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 드럼(30)의 일부분에 설치된 진동센서의 출력 값과, 제1 기준 진동 값을 비교할 수 있다.
상기 제어부는 상기 진동센서의 출력 값이 상기 제1 기준 진동 값보다 작으면, 상기 제1 탈수행정(S610)을 완료시키기 위해, 드럼(30)의 회전 속도를 미리 설계된 최고 속도로 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 진동센서의 출력 값이 상기 제1 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼(30)의 불평형 질량을 감소시키기 위해, 드럼(30)의 회전 속도를 감소킬 수 있다.
또한, 제어부는 상기 진동센서의 출력 값이 제2 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼(30)을 정지시킨 후, 탈수행정을 재개할 수 있다. 제2 기준 진동 값은 상기 제1 기준 진동 값보다 크게 설정된다. 이와 같이, 볼 제어를 수행할 수 없을 정도로 진동이 큰 경우에는 드럼(30)을 정지시킨 후에 탈수행정을 재개함으로써, 세탁장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부는 상기 진동센서의 출력 값이 상기 제1 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼의 회전 속도를 제1 속도 값에서 제2 속도 값으로 감소시킬 수 있다.
아울러, 제어부는 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 상기 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 세탁장치(100)는 제1 탈수행정(S610)을 수행하는 중에, 드럼(30)의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달한 후 유지되는 구간에서 제어부는 진동 센서의 출력 값과 제1 기준 진동 값을 비교할 수 있다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도가 제1 속도 값으로 유지되는 상태에서, 진동 센서의 출력 값이 제1 기준 진동 값보다 크면, 드럼(30)의 편심량과 볼밸런서(70)의 볼 위치와 관련된 정보를 검출하기 위해, 편심검출행정(S620)을 수행할 수 있다.
즉, 제어부는 회전 속도가 제1 속도 값으로 유지되는 상태에서, 진동 센서의 출력 값이 제1 기준 진동 값보다 크면, 드럼(30)의 회전 속도를 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값으로 감소시킬 수 있다.
아울러, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 제2 속도 값으로 감소시킨 후, 기 설정된 시간 간격 동안 드럼(30)의 회전 속도를 유지시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 기 설정된 시간 간격은 30초일 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 기 설정된 시간 간격은 드럼(30)의 회전주기에 대응되거나, 상기 회전주기의 배수에 대응될 수 있다.
또한, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 감소시킨 후, 기 설정된 시간 간격동안 유지시키면서 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득할 수 있다.
이와 같이, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 감소시킨 후, 기 설정된 시간 간격동안 유지시키면서 드럼(30)의 편심량과 볼밸런서(70)의 볼 위치와 관련된 정보를 검출하기 위해, 진동 센서로부터 드럼(30)의 진동과 관련된 신호를 획득하는 과정을 편심검출행정(S620)으로 정의한다.
예를 들어, 편심검출행정(S620)에서의 드럼(30)의 회전 속도는, 제1 탈수 행정(S610)에서 최초로 드럼(30)의 회전 속도를 일정하게 유지시키는 때의 상기 드럼(30)의 회전 속도에 대응될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 편심검출행정(S620)에 의해 드럼(30)의 진동과 관련된 신호(UB Signal)는 정현파로 형성될 수 있다.
한편, 도 6b에 도시된 정현파는 드럼(30)의 전면에 배치된 제1 볼밸런서(B1), 드럼(30)의 중간 부분에 배치된 제2 볼밸런서(B2), 및 드럼(30)의 후면에 배치된 제3 볼밸런서(B3) 중 적어도 하나에 의해 발생되는 드럼(30)의 진동과 관련된 신호일 수 있다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 드럼(30)의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키는 상태에서 획득된 드럼(30)의 진동과 관련된 신호는 정현파로 형성될 수 있다.
따라서, 제어부는 획득된 드럼(30)의 진동과 관련된 신호로부터 최대값(A+B), 최소값(A-B), 상기 신호의 위상 및 상기 신호의 주기(T)에 관련된 정보를 검출할 수 있다.
아울러, 위에서 설명된 도 4a를 참조하면, 상기 최대값(A+B)이 획득되는 시점은, 볼(401)이 세탁물이 치우친 방향에 위치하는 시점과 대응될 수 있다. 즉, 볼(401)이 불평형 질량(UB)이 형성된 방향에 위치하는 시점에서, 상기 신호는 최대값(A+B)에 도달할 수 있다.
또한, 도 4b를 참조하면, 상기 최소값(A-B)이 획득되는 시점은, 볼(401)이 세탁물이 치우친 방향과 반대 방향에 위치하는 시점과 대응될 수 있다. 즉, 볼(401)이 불평형 질량(UB)이 형성된 방향과 반대 방향에 위치하는 시점에서, 상기 신호는 최소값(A-B)에 도달할 수 있다.
따라서, 제어부는 상기 검출된 최대값(A+B)과 최소값(A-B) 및 신호의 주기(T)와 관련된 정보에 근거하여, 드럼(30)의 편심량 및 볼의 위치와 관련된 정보를 검출할 수 있다.
구체적으로, 상기 드럼(30)의 진동과 관련된 신호의 최대값(A+B)은 불평형 질량에 의한 부하(A)와 볼에 의한 부하(B)의 합산에 의해 형성되고, 최소값(A-B)은 불평형 질량에 의한 부하(A)와 볼에 의한 부하(B)의 감산에 의해 형성될 수 있다. 따라서 제어부는 상기 최대값과 최소값의 평균값을 산출함으로써, 드럼(30)의 편심량과 관련된 정보를 검출할 수 있다.
또한, 제어부는 검출된 신호의 위상에 근거하여 드럼(30)의 외주면을 따라 회전하는 볼의, 불평형 질량이 형성된 위치에 대한 상대적 위치와 관련된 정보를 검출할 수 있다.
즉, 제어부는 정현파의 위상에 근거하여, 상기 드럼 내에서 세탁대상물의 편심 방향에 대한 상기 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출할 수 있다.
위와 같이, 제어부는 편심검출행정(S620)이 수행되는 동안 획득되는 정현파를 분석하여, 드럼(30)의 편심량과, 볼의 편심방향에 대한 상대적 위치를 검출할 수 있다. 이하에서는 제어부가 검출된 편시량 및 볼의 상대적 위치에 근거하여, 드럼(30)의 가속 패턴을 결정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 제어부는 편심검출행정(S620)이 완료되면, 미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하고, 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키기 위한 볼제어행정(S630)을 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 6c에 도시된 것과 같이, 제어부에 의해 선택되는 가속 패턴은 드럼(30)의 가속을 시작하는 시점(TA), 상기 드럼(30)의 가속도(ΔY/ΔX), 상기 드럼(30)의 가속도를 변경하는 시점(TB) 중 적어도 하나와 관련될 수 있다.
제어부는 볼(71)이 상기 드럼(30) 내에서 세탁대상물의 편심 방향과 반대 방향에 위치하도록, 상기 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시킬 수 있다.
도 6a를 참조하면, 제어부는 볼제어행정(S630)이 완료되면, 제2 탈수행정(S640)을 수행할 수 있다. 제어부는 볼의 위치를 제어하기 위해 선택된 가속 패턴으로 드럼(30)의 회전 속도를 제어한 후, 탈수행정을 재개할 수 있다.
편심검출행정(S620), 볼제어행정(S630), 제2 탈수 행정(S640)에서 각각 일정하게 유지되는 각각 드럼(30)의 회전 속도는, 도 5에 도시된 제1 RPM(RPM 1), 제2 RPM(RPM 2), 제3 RPM(RPM 3)에 각각 대응될 수 있다.
한편, 도 6a 내지 6c에 도시되지는 않았으나, 제어부는 편심검출행정(S620)에서 검출된 편심량의 크기가 기준 편심량보다 크면, 드럼(30)을 정지시킬 수 있다.
또한, 제어부는 편심검출행정(S620)에서 검출된 편심량의 크기가 기준 편심량보다 크면, 드럼(30)을 정지시킨 후, 드럼(30) 내의 세탁대상물을 분산시키기 위한 포 분산 행정을 수행하기 위해 드럼(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 상기 포 분산 행정이 종료되면, 탈수행정을 다시 수행하도록 상기 드럼의 회전 속도를 제어할 수 있다.
한편, 상기 미리 설정된 테이블은 실험에 의해 축적된 데이터일 수 있다. 상기 미리 설정된 테이블은 세탁장치(100)에 디폴트(Default)로 저장될 수도 있고, 사용자에 의해 입력된 것일 수도 있다.
또한, 세탁장치(100)의 제어부는 드럼(30)을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 불평형 질량의 편심량과, 편심방향에 대한 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트할 수 있다.
일 실시예에서, 세탁장치(100)가 온오프될 때마다, 제어부는 드럼(30)을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 불평형 질량의 편심량과, 편심방향에 대한 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트할 수 있다.
다른 실시예에서, 세탁장치(100)의 전원이 최초로 켜지는 경우, 제어부는 드럼(30)을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 불평형 질량의 편심량과, 편심방향에 대한 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부는 사용자 입력이 인가되면, 드럼(30)을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 불평형 질량의 편심량과, 편심방향에 대한 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트할 수 있다.
이하의 도 7a 및 도 7b에서는 본 발명에 따른 세탁장치의 탈수행정 중에, 드럼의 불평형 질량에 대한 볼의 상대적 위치에 따라, 볼의 위치를 제어하기 위해 드럼의 회전 속도를 제어하는 방법을 나타낸 그래프가 설명된다.
도 7a를 살펴보면, 세탁장치(100)의 제어부는 편심검출행정(S620)에 의해 산출된 불평형 질량(UB)의 크기와, 드럼(30)의 중심에 대해 불평형 질량(UB)이 형성된 방향 및 볼의 방향이 형성하는 각도를 미리 설정된 테이블에 대입하여, 드럼(30)의 가속 패턴을 선택할 수 있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 제어부는 불평형 질량(UB)의 크기가 X로 산출되면, 드럼(30)의 중심에 대해 불평형 질량(UB)이 형성된 방향의 반대 방향과, 볼의 방향이 형성하는 각도가 θx일 때, 가속을 시작할 수 있다.
즉, 제어부가 드럼(30)의 가속을 시작하는 시점(T1a)에서, 드럼(30)의 중심에 대해 불평형 질량(UB)이 형성된 방향의 반대 방향과, 볼의 방향이 형성하는 각도는 θx일 수 있다.
아울러, 제어부는 드럼(30)의 가속을 시작하는 시점(T1a)으로부터 드럼(30)의 회전속도를 제1 값(θa)으로 가속시킬 수 있다. 또한, 제어부는 드럼(30)의 가속을 변경하는 시점(T2a)에서 드럼(30)의 회전 가속도를 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 제어부는 미리 설정된 테이블로부터 산출된 불평형 질량(UB)의 크기와, 불평형 질량이 편심된 방향에 대한 볼의 상대적 위치에 근거하여, 드럼(30)의 가속패턴을 결정할 수 있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 드럼(30)의 가속패턴은 드럼(30)의 가속을 시작하는 시점(T1a), 드럼(30)의 회전가속도, 드럼(30)의 가속을 변경하는 시점(T2a)을 포함할 수 있다.
제어부는 상기 산출된 불평형 질량(UB)의 크기와, 드럼(30)의 중심에 대해 불평형 질량(UB)이 형성된 방향 및 볼의 방향이 형성하는 각도를 미리 설정된 테이블에 대입하여, 드럼(30)의 가속 패턴을 선택할 수 있다.
즉, 미리 설정된 테이블에 포함된 데이터 구조는, 드럼(30) 내부의 편심량과, 편심방향에 대한 볼의 상대적인 위치 및 드럼(30)의 가속 패턴과 관련된 파라미터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 편심량과 관련된 파라미터는 상기 산출된 불평형 질량(UB)의 크기에 대응될 수 있다. 또 다른 예에서, 편심방향에 대한 볼의 상대적인 위치와 관련된 파라미터는 드럼(30)의 중심에 대해 불평형 질량(UB)이 형성된 방향 및 볼의 방향이 형성하는 각도에 대응될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 비교하면, 편심검출행정(S620)에서 산출된 불평형 질량(UB)의 크기가 다를 경우, 제어부는 상이한 가속 패턴에 근거하여 드럼(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 편심검출행정(S620)이 시작하는 시점에서, 불평형 질량(UB)이 치우친 방향과, 볼의 방향이 형성하는 각도를 복수의 그룹으로 구분할 수 있다. 제어부는 구분된 그룹에 근거하여, 상기 미리 설정된 테이블에서 드럼(30)의 가속 패턴을 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 그룹은 0˚ 내지 60˚범위에 해당하는 제1 그룹, 60˚ 내지 120˚범위에 해당하는 제2 그룹, 120˚ 내지 180˚ 범위에 해당하는 제3 그룹, 180˚ 내지 240˚ 범위에 해당하는 제4 그룹, 240˚ 내지 300˚ 범위에 해당하는 제5 그룹, 300˚ 내지 360˚ 범위에 해당하는 제6 그룹을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 미리 설정된 테이블은 이하의 표 1과 같이 형성될 수 있다.
UB 크기 가속 기울기 각도 변곡점(RPM)
0~200g 18.5 rpm/s 90도 290rpm
200~400g 18.5 rpm/s 36도 247rpm
400g이상 18.7 rpm/s 36도 240rpm
상기 표 1을 참조하면, 제어부는 불평형 질량(UB)의 크기가 증가하면, 드럼의 회전속도를 보다 빠르게 증가시킬 수 있다. 즉, 제어부는 불평형 질량이 증가할 수록, 드럼의 가속 기울기를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 제어부는 불평형 질량(UB)의 크기가 증가하면, 드럼의 가속 기울기를 보다 작은 회전속도(RPM)에서 변경시킬 수 있다. 즉, 제어부는 불평형 질량(UB)의 크기가 증가하면, 드럼의 가속 변곡점을 낮출 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 제어부는 탈수행정(S610')이 수행되는 중에, 복수의 시점에서 드럼(30)의 회전 속도와, 진동 센서에서 감지된 진동 값을 검출할 수 있다. 제어부는 검출된 회전 속도 및 진동 값을 이용하여, 회전 속도에 대한 상기 진동 값의 변화율을 산출하고, 산출된 변화율에 근거하여 드럼(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도에 대한 진동 센서의 출력 값의 변화율을 산출할 수 있으며, 이로써, 드럼(30)의 회전 속도가 최고 속도일 때 상기 출력 값을 예측할 수 있다.
따라서, 제어부는 산출된 변화율이 기준 변화율 값을 초과하면, 드럼(30) 내의 편심량을 검출하는 편심검출행정(S620)을 수행하기 위해 드럼(30)의 회전 속도를 감소(S810)시킬 수 있다.
도 8에 도시된 것과 같이, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하기 전이라도, 진동 센서의 출력 값이 급격하게 증가하는 경우에는 편심검출행정(S620)을 수행하기 위해 드럼(30)의 회전 속도를 제2 속도 값으로 감소시킬 수 있다.
제어부는 상기 산출된 변화율이 기준 변화율 값을 초과하면, 드럼(30)의 회전 속도를 감소시킨 채로, 드럼(30) 내부의 편심량과, 볼의 위치와 관련된 정보를 검출할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어부는 편심검출행정(S620)과 볼제어행정(S630)을 수행한 이후에도, 진동 센서의 출력 값에 근거하여, 상기 편심검출행정 및 볼제어행정을 반복적으로 수행(S920)할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 세탁장치의 제어방법의 일 실시예가 설명된다.
세탁장치(100)는 탈수 행정을 수행할 수 있다(S1001). 세탁장치(100)의 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 점차적으로 증가시키면서, 진동 센서의 출력을 감지할 수 있다.
탈수 행정의 수행 중에, 세탁장치(100)의 제어부는 상기 진동 센서에서 감지된 진동 값과 기준 진동 값을 비교할 수 있다(S1002).
구체적으로, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 상기 감지된 진동 센서의 출력이 기준 진동 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
감지된 진동 값이 기준 진동 값 이하이면, 제어부는 상기 드럼(30)의 회전 속도를 최고 RPM으로 증가시킬 수 있다(S1003).
반면, 감지된 진동 값이 기준 진동 값을 초과하면, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 소정의 속도 값으로 감소하며, 상기 드럼(30)의 회전 속도를 기 설정된 시간 간격 동안 유지시킬 수 있다(S1004).
제어부는 감지된 출력이 기준 진동 값을 초과하면, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부는 진동 센서를 이용하여 불평형 질량(UB)과 관련된 신호를 검출할 수 있다(S1005).
즉, 제어부는 드럼(30)의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 진동 센서로부터 상기 드럼(30)의 진동과 관련된 신호를 획득할 수 있다. 즉, 불평형 질량(UB)과 관련된 신호는 드럼(30)의 진동과 관련된 신호와 대응될 수 있다.
다음으로, 제어부는 검출된 불평형 질량(UB)과 관련된 신호에 근거하여, 불평형 질량(UB)의 부하와, 상기 부하에 대한 볼의 상대 위치를 검출할 수 있다(S1006).
아울러, 제어부는 미리 설정된 테이블에 근거하여, 검출된 불평형 질량(UB)의 부하량과 상대위치에 대응하는 드럼의 가속시점, 가속 기울기 및 가속 변곡점을 설정할 수 있다(S1007).
이와 같이 볼제어행정이 완료되면, 제어부는 탈수행정을 재개할 수 있다(S1008).
본 발명에 따르는 세탁장치는 드럼의 불평형 질량에 대한 볼밸런서 내부의 볼의 상대 위치를 검출함으로써, 볼의 위치를 조정할 수 있으므로, 드럼 내부에서 세탁물의 치우침 현상을 보완할 수 있다.
즉, 세탁장치에 있어 드럼을 최고 회전 속도까지 증가시키는 경우, 드럼의 진동을 줄이면서 드럼의 회전 속도를 최고 회전 속도까지 접근시킬 수 있다.
특히, 본 발명에서는 드럼 내부에 형성된 불평형 질량을 보상하도록 볼밸런서 내부의 볼 위치를 최적의 위치로 조정함으로써, 드럼의 회전에 의한 진동을 감소시킬 수 있다. 아울러, 드럼의 회전에 의한 진동이 감소되면, 세탁기의 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
아울러, 본 발명에서는 볼밸런서 내부에 별도의 센서나, 볼의 위치를 조정하기 위한 별도의 장치를 추가하지 않으면서, 볼밸런서 내부에서 자유롭게 이동하는 볼의 위치를 드럼 내부에서 세탁물이 치우친 방향과 반대 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 별도의 비용이나 구조의 변경 없이도, 세탁기의 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에서는 실험적 데이터를 이용하여 볼의 위치를 조정하기 위한 동작을 복수 회 실시함으로써, 볼의 위치가 이론적인 위치를 벗어나, 세탁장치 사용자의 의도에 어긋나는 케이스를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 드럼 내부에 형성된 불평형 질량을 보상함으로써, 드럼의 진동을 감소시켜 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 세탁기의 드럼이나 터브에 연결된 여러 부품의 손상을 최소화함으로써, 세탁장치에 구비된 부품의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 드럼의 최고 회전 속도를 감소시키는 설계 변형 없이도, 드럼의 진동을 감소시켜 소음을 줄일 수 있는 효과가 도출된다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 드럼;
    상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서;
    상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서;
    상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 드럼의 회전 속도를 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하고,
    미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하고, 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 가속 패턴은 상기 드럼의 가속을 시작하는 시점, 상기 드럼의 가속도, 상기 드럼의 가속도를 변경하는 시점 중 적어도 하나와 관련된 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 볼이 상기 드럼 내에서 세탁대상물의 편심 방향과 반대 방향에 위치하도록, 상기 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드럼의 진동과 관련된 신호는 정현파로 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정현파의 최대 값과 최소 값의 평균 값을 이용하여 편심량과 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정현파의 위상에 근거하여, 상기 드럼 내에서 세탁대상물의 편심 방향에 대한 상기 볼의 상대적 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    검출된 편심량이 기준 편심량보다 크면, 상기 드럼을 정지시키는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 드럼이 정지된 후, 상기 드럼 내의 세탁대상물을 분산시키기 위한 포 분산 행정을 수행하도록 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 포 분산 행정이 종료되면, 탈수 행정을 수행하도록 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    탈수 행정이 시작된 후, 상기 드럼의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 상기 진동 센서에서 감지된 진동 값과 제1 기준 진동 값을 비교하고,
    상기 감지된 진동 값이 상기 기준 진동 값보다 작으면 최고 속도로 증가시키는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 진동 값이 상기 제1 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼의 회전 속도를 제1 속도 값에서 제2 속도 값으로 감소시키고,
    상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 상기 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 진동 값이 제2 기준 진동 값보다 크면, 상기 드럼을 정지시킨 후, 상기 탈수 행정을 재개하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 기준 진동 값은 상기 제1 기준 진동 값보다 큰 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    탈수 행정이 수행되는 중에, 복수의 시점에서 상기 드럼의 회전 속도와, 상기 진동 센서에서 감지된 진동 값을 검출하고,
    검출된 회전 속도 및 진동 값을 이용하여, 상기 회전 속도에 대한 상기 진동 값의 변화율을 산출하고,
    산출된 변화율에 근거하여 상기 드럼의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 변화율이 기준 변화율 값을 초과하면, 상기 드럼 내의 편심량을 검출하기 위해 상기 드럼의 회전 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 드럼의 회전 속도를 감소시킨 채로, 상기 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 드럼을 미리 설정된 패턴에 따라 회전시키면서, 상기 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 정보에 따라 상기 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
  18. 드럼과, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서 및 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서,
    상기 드럼의 회전 속도를 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 단계;
    상기 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 단계;
    미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하는 단계 및
    선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는 세탁장치의 제어방법.
  19. 드럼과, 상기 드럼의 진동을 감지하는 진동 센서 및 상기 드럼의 일 부분에 설치되어, 적어도 하나의 볼을 포함하는 볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서,
    탈수 행정에 진입하는 단계;
    상기 드럼의 회전 속도를 점차적으로 증가시키면서, 상기 진동 센서의 출력을 감지하는 단계;
    상기 드럼의 회전 속도가 제1 속도 값에 도달하면, 상기 감지된 출력이 기준 진동 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 감지된 출력이 기준 진동 값을 초과하면, 상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 감소시키는 단계;
    상기 드럼의 회전 속도를 제2 속도 값으로 유지시키면서, 기 설정된 시간 간격 동안 상기 진동 센서로부터 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 획득하는 단계;
    상기 획득된 상기 드럼의 진동과 관련된 신호를 이용하여, 상기 드럼 내의 편심량과 상기 볼의 위치와 관련된 정보를 검출하는 단계;
    미리 설정된 테이블 중 상기 검출된 편심량 및 볼의 위치에 대응되는 가속 패턴을 선택하는 단계 및
    선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 선택된 가속 패턴에 따라 상기 드럼을 회전시킨 후, 상기 탈수 행정을 재개하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치.
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