MX2012014713A - Deteccion de fuera de balance de lavadoras. - Google Patents

Abstract

Se ha desarrollado un método para operar una lavadora para detectar cargas desbalanceadas. El método incluye operar un motor para que gire una tina que contiene una carga en un primer régimen rotacional que está por debajo de un régimen rotacional de umbral, identificar una masa de la carga, operar el motor para que gire la tina en un segundo régimen rotacional que está por encima del régimen rotacional de umbral, identificar una energía aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional, obtener un valor de masa fuera de balance de una memoria con referencia a la energía aplicada al motor, el segundo régimen rotacional, y la masa identificada, identificar un régimen máximo para la tina con referencia al valor de masa fuera de balance, y operar el motor para que gire la tina en un régimen que es menor o igual que el régimen máximo.

Description

DETECCIÓN DE FUERA DE BALANCE DE LAVADORAS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta solicitud se refiere generalmente a máquinas que tienen contenedores giratorios que contienen una carga de material, y, en particular, a lavadoras que tienen tinas giratorias que contienen ropa u otros materiales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos diseños de lavadora incluyen una tina giratoria que contiene ropa u otros artículos para lavar. La tina también contiene fluido, típicamente agua y detergente, que se utiliza en el proceso de lavado. Durante el proceso de lavado, la tina gira en diferentes velocidades dependiendo del modo de operación de la lavadora. Por ejemplo, durante una fase de agitación, el tambor puede girar a una velocidad comparativamente baja y dirección rotacional inversa frecuentemente. Durante un ciclo de centrifugado, la tina típicamente gira en un régimen mucho más alto para drenar el exceso de agua de la tina.

Mientras el régimen rotacional de la tina aumenta, la aceleración centrípeta de la tina empuja a la carga en la tina contra una pared de la tina. En un modo de operación, la masa de la carga en la tina se distribuye en una manera sustancialmente uniforme alrededor de la tina. Cuando la carga está uniformemente balanceada, la tina puede girar en diferentes velocidades operacionales sin generar vibración indebida que puede provocar que la lavadora se mueva o dañe componentes en la lavadora. Sin embargo, cuando una porción de la masa de la carga se distribuye en una manera irregular en la tina, la lavadora puede exhibir una vibración no deseada y "caminar" o moverse en respuesta a las fuerzas de vibración generadas por la tina giratoria. La distribución irregular de la carga se denomina indistintamente como una carga "fuera de balance" o "desbalanceada". La magnitud de las fuerzas de vibración generadas mientras la tina gira con una carga fuera de balance aumenta conforme el régimen de rotación aumenta, de tal forma que la mayor parte de la vibración no deseada ocurre cuando la tina gira en un régimen alto (rápido) de velocidad, tal como durante un ciclo de centrifugado .

Se conocen técnicas existentes para identificar una carga fuera de balance en una tina que está girando en regímenes bajos (lentos) comparativamente de rotación con base en una torsión medida (torque) de un motor que gira la tina. Sin embargo, mientras el régimen rotacional de la tina aumenta, la tina comienza a moverse lateralmente dentro de la lavadora además de la rotación. Las lavadoras típicamente incluyen una suspensión para acomodar y amortiguar el movimiento lateral de la tina. Cuando la tina se somete al movimiento lateral, los métodos que miden la torsión para identificar una carga fuera de balance se vuelven imprecisos.

Un método para identificar una carga desbalanceada en altas velocidades se describe en el documento de Patente de los Estados Unidos 6,393,918. La patente '918 describe un método para comparar una energía eléctrica medida utilizada para acelerar una tina en una lavadora a un nivel de energía de aceleración "estándar" esperado para la operación de la lavadora. Permanecen los retos para determinar cuál debe ser el nivel de energía "estándar" para una lavadora, y para determinar las cargas fuera de balance cuando una lavadora gira una tina a una velocidad rotacional sustancialmente constante. Serían benéficos métodos mejorados para identificar las cargas fuera de balance en lavadoras que operan en velocidades rotacionales altas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad, se ha desarrollado un método para operar una lavadora. El método incluye operar un motor para girar una tina que contiene una carga en un primer régimen rotacional, el primer régimen rotacional es menor que un primer régimen rotacional de umbral predeterminado y es mayor A que un régimen rotacional que habilita que la carga se mantenga en contacto con una superficie interior de la tina giratoria, identificar una torsión aplicada por el motor para continuar girando la tina en el primer régimen rotacional, identificar una masa de la carga con referencia a la torsión y el primer régimen rotacional, operar el motor para que gire la tina en un segundo régimen rotacional, el segundo régimen rotacional es mayor que el primer régimen rotacional de umbral predeterminado, identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional, obtener un valor de masa fuera de balance de una memoria con referencia al nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor, el segundo régimen rotacional, y la masa identificada, identificar un régimen rotacional máximo para la tina con referencia al valor de masa fuera de balance, y operar el motor para que gire la tina en un tercer régimen rotacional que es menor o igual al régimen rotacional máximo y de carga.

En otra modalidad, se ha desarrollado una lavadora. La lavadora incluye una tina giratoria que tiene un volumen para contener una carga, una suspensión conectada operativamente a la tina, la suspensión está configurada para amortiguar el movimiento lineal de la tina, un motor eléctrico conectado operativamente con la tina giratoria y configurado para girar la tina en una pluralidad de regímenes rotacionales, un sensor de energía configurado para identificar una cantidad de energía eléctrica consumida por el motor durante la rotación de la tina, y un controlador conectado operativamente al motor, el sensor de energía, y una memoria. El controlador está configurado para operar el motor para que gire la tina que contiene una carga en un primer régimen rotacional, el primer régimen rotacional es menor que un primer régimen rotacional de umbral predeterminado y es mayor que un régimen rotacional que habilita que la carga se mantenga en contacto con una superficie interior de la tina giratoria, identificar una torsión aplicada por el motor para continuar con la rotación de la tina en. el primer régimen rotacional, identificar una masa de la carga con referencia a la torsión y el primer régimen rotacional, operar el motor para girar la tina en un segundo régimen rotacional, el segundo régimen rotacional está por encima del primer régimen rotacional de umbral predeterminado, identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional, identificar un valor de masa fuera de balance de la carga con referencia al nivel de energía eléctrica aplicada al motor, el segundo régimen rotacional, y la masa identificada de la carga, identificar un régimen rotacional máximo para la tina con referencia al valor de masa fuera de balance y la masa identificada de la carga, y operar el motor para que gire la tina en un tercer régimen rotacional que es menor o igual al régimen rotacional máximo identificado.

En otra modalidad, se ha desarrollado un método para caracterizar una lavadora que tenga una tina giratoria. El método incluye operar un motor para girar la tina en un régimen rotacional predeterminado que habilita que la tina se mueva en una manera lineal con respecto a una suspensión, la tina que contiene una carga que tiene una primera masa predeterminada y un objeto que tiene una segunda masa predeterminada, la carga está configurada para distribuirse en una manera sustancialmente uniforme en una superficie interna de la tina en respuesta a la rotación de la tina y el objeto está configurado para generar una fuerza desbalanceada en la tina en respuesta a la rotación de la tina, identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el primer régimen rotacional predeterminado, y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la carga, y el nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos anteriores y otras características de una lavadora que está configurada para detectar masas fuera de balance en una tina que gira en alta velocidad se describen en relación con los dibujos de acompañamiento.

La Figura 1 es una vista esquemática de componentes en una lavadora que está configurada para identificar cargas fuera de balance en velocidades rotacionales altas.

La Figura 2 es una ilustración de una lavadora que tiene la configuración de la lavadora de la Figura 1.

La Figura 3 es un diagrama de bloques de un proceso para identificar una carga fuera de balance durante la operación de la lavadora de la Figura 1.

La Figura 4 es un diagrama de bloques de un proceso para caracterizar el uso de energía de una lavadora mientras opera con diferentes cargas y masas fuera de balance.

La Figura 5A es un diagrama del consumo de energía en diferentes velocidades de giro de la tina y masas fuera de balance para una lavadora ejemplar que opera con una carga de nueve (9) kilogramos.

La Figura 5B es un diagrama del consumo de energía en diferentes velocidades de giro de la tina y masas fuera de balance para la lavadora ejemplar que opera con una carga de dieciocho (18) kilogramos.

La Figura 6A es un diagrama esquemático que representa una tina giratoria con carga balanceada.

La Figura 6B es un diagrama esquemático que representa la tina giratoria de la Figura 6A con una carga desbalanceada .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Para un entendimiento general del entorno para el sistema y método que se divulgan en este documento asi como los detalles para el sistema y método, se hace referencia a los dibujos. En los dibujos, se han utilizado números de referencia similares a lo largo de la descripción para designar elementos similares. Como se utiliza en este documento, los términos "régimen rotacional", "velocidad rotacional", y "velocidad de giro" se utilizan indistintamente y se refieren a un número de rotaciones que un cuerpo giratorio completa- durante un periodo de tiempo dado, comúnmente expresado en unidades de rotaciones por minuto (RPM, Rotations Per Minute) .

Como se utiliza en este documento, el término "tina" se refiere a un cuerpo giratorio posicionado dentro de una lavadora que está figurado para contener artículos para que la lavadora lave así como fluidos, tales como agua y detergente los contenidos de una tina se denominan en este documento como una "carga". Diferentes lavadoras incluyen tinas que están configuradas para girar en un eje horizontal que es sustancialmente paralelo al nivel del suelo, en un eje vertical que es sustancialmente perpendicular al nivel del suelo, o un eje oblicuo que está acomodado en un ángulo con relación tanto al eje horizontal como el vertical.

Muchas tinas están formadas con una configuración generalmente cilindrica, donde una carga se coloca dentro del cilindro. Los contenidos de una tina se denominan en este documento como una "carga". Mientras la tina gira, las fuerzas céntricas que se ejercen en la carga empujar la carga contra la superficie interior de la pared cilindrica de la tina. En velocidades rotacionales lo suficientemente altas, la carga se distribuye a través de algo de o toda la superficie interior de la tina cilindrica. El término "carga balanceada" se refiere a una carga con una masa que está distribuida alrededor de la superficie interior de la pared de la línea para habilitar una fuerza centrípeta sustancialmente uniforme alrededor del eje de rotación. Como se muestra en la Figura 6A, una tina giratoria 608 contiene una carga balanceada 604. La tina 608 gira alrededor de un eje central de rotación 602.

Los términos "carga desbalanceada" y "carga fuera de balance" se utilizan indistintamente y se refieren a una tina que tiene una carga que no tiene una fuerza centrípeta sustancialmente uniforme alrededor del eje de rotación 602. La carga desbalanceada se puede modelar como una carga puntual, denominada como una "masa desbalanceada". La Figura 6B representa una carga desbalanceada con una masa desbalanceada 612 posicionada en la superficie interior de la tina giratoria 608. La fuerza centrípeta fc de la masa desbalanceada 612 está dada por la ecuación bien conocida fc = mrw2. En la ecuación anterior, m es la masa de la masa desbalanceadas 612, r es la distancia radial entre el eje de rotación 602 y la masa 612, y w es la velocidad angular de la tina 608, que a menudo se mide en unidades de radianes por segundo, rotaciones por segundo, o rotaciones por minuto. En la Figura 6B, una porción de la carga 606 se mantiene distribuida en una manera sustancialmente uniforme alrededor de la tina 608.

En modalidades prácticas, la distribución de la carga y las tolerancias de la tina resultan en configuraciones de tina y carga que no están perfectamente balanceadas aun cuando no hay masa desbalanceada sustancial. Por lo tanto, una carga desbalanceada ocurre cuando una masa desbalanceada excede una masa de umbral de operación predeterminada, tal como un kilogramo, para un régimen rotacional dado de la tina. Como se observa más adelante, las modalidades prácticas de lavadora incluyen estructuras que reducen o eliminan los efectos de masas desbalanceadas pequeñas. Las fuerzas céntricas generadas por una carga desbalanceada son suficientes para afectar la operación de la lavadora.

La Figura 1 representa un diagrama esquemático de una lavadora 100 que está configurada para identificar una carga 104 contenida en una tina 108 que se vuelve desbalanceada. La lavadora 100 incluye un motor eléctrico 106, una tina giratoria 108, un tacómetro del motor 112, un disipador de calor 120, un sensor de temperatura 124, un medidor de energía eléctrica 116, un controlador 140, y una memoria 144. El motor 106 está configurado para impulsar una correa 110 que gira la tina 108 ya sea en la dirección de las manecillas del reloj o contraria a las manecillas del reloj con base en la dirección rotacional del motor 106. En otras modalidades, el motor se acopla directamente a la tina para girarla sin utilizar un miembro intermedio tal como una correa o engranes. La tina 108 esta posicionada en un sistema de suspensión 138 que incluye rodillos de suspensión 128, un amortiguador de suspensión 132, y un resorte de suspensión 136. En la lavadora 100, la tina 108 está orientada en una configuración horizontal, como se ilustra en la Figura 2. En otras modalidades, la tina 108 está orientada verticalmente oblicuamente .

El controlador 140 está configurado para controlar diferentes subsistemas, componentes y funciones de la lavadora 100. En particular, el controlador 140 está configurado para operar el motor 106, y para recibir señales generadas por el tacómetro 112, el medidor de energía 116, y el sensor de temperatura 124. El controlador 140 se puede implementar con procesadores programables generales o especializados que ejecutan las instrucciones programadas para configurar el controlador para operaciones particulares. El controlador 140 está conectado operativamente a la memoria 144 para habilitar que el controlador 140 lea instrucciones y lea y escriba datos requeridos para operar la lavadora 100. La memoria 144 se puede implementar como una memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access Memory) que incluye RAM estática y dinámica, RAM no volátil, incluyendo memoria flash y otras tecnologías de memoria en estado sólido, o como un medio de almacenamiento magnético u óptico. Estos componentes se pueden proporcionar en una tarjeta de circuito impreso o se pueden como un circuito en un circuito integrado de aplicación específica (ASIC, Application Specific Integrated Circuit) . Cada uno de los circuitos se puede implementar con un procesador separado o se pueden implementar múltiples circuitos en el mismo procesador. Alternativamente, los circuitos se pueden implementar con componentes o circuitos discretos provistos en circuitos de integración a muy gran escala (VLSI, Very Large Scale Integration) . También, los circuitos descritos en este documento se pueden implementar con una combinación de procesadores, ASICs, componentes discretos, o circuitos de VLSI.

El tacómetro 112 está conectado operativamente al motor 106 y el controlador 140. El tacómetro genera una señal correspondiente al régimen rotacional del motor 106, y el controlador 140 identifica el régimen rotacional de la tina 108 con referencia al régimen rotacional del motor 106 y una ventaja mecánica predeterminada entre el motor 106 y la tina 108. En una configuración alternativa, el controlador 140 identifica el régimen rotacional ya sea de uno o ambos del motor 106 y la tina 108 utilizando técnicas indirectas que no requieren un tacómetro u otro sensor. Un medidor de energía 116 está configurado operativamente para medir la cantidad de energía eléctrica que se suministra al motor 106 desde una fuente de energía externa 150. La cantidad de energía eléctrica suministrada al motor 106 varía con cambios al régimen de rotación y la carga mecánica colocada en el motor 106. En una modalidad, la fuente de energía externa es una fuente de corriente alterna (AC, Alternating Current) , tal como una red de energía eléctrica de 120 V/60 Hz o 220 V/50 Hz. Durante la operación, la temperatura del medidor de energía 116 cambia y el cambio en temperatura afecta las mediciones generadas por el medidor de energía 116. Un disipador de calor 120 se fija al medidor de energía 116 y un sensor de temperatura 124 está configurado para medir la temperatura del disipador de calor. El controlador 140 está configurado para recibir señales del medidor de energía 116 que indican la energía eléctrica aplicada al motor 106, y el controlador 140 recibe señales del sensor de temperatura 124. El controlador 140 identifica la energía real aplicada al motor 106 a partir de las señales generadas por el medidor de energía 116 con un factor de corrección aplicada con referencia a las señales de temperatura generadas por el sensor de temperatura 124.

El sistema de suspensión 138 está configurado para absorber energía que resulta del movimiento de traslación de la tina 108 en una dirección vertical y/u horizontal. El movimiento de traslación típicamente se genera a partir de una vibración de la tina giratoria. Una carga desbalanceada 104 en la tina giratoria 108 es una fuente de movimiento de traslación. En la modalidad de la Figura 1, la tina 108 se acopla a los rodillos 128 que transfieran las fuerzas de vibración al resorte 136. El amortiguador 132 disipa la energía que se transfiere al resorte 136 para reducir o eliminar el movimiento horizontal y vertical de la tina giratoria 108.

En un modo de operación, el controlador 140 opera el motor 106 para girar la tina 108 y la carga en un régimen rotacional bajo. El término "régimen rotacional bajo" como se aplica a las modalidades que se describen en este documento se refiere a un régimen rotacional de la tina 108 que está por debajo de doscientas rotaciones por minuto (RPM) . Más generalmente, el término "régimen rotacional bajo" se refiere a un régimen de rotación de la tina que habilita que un controlador 140 identifica la inercia de la tina y una carga posicionada en la tina con referencia a la torsión ejercida por el motor 106. Cuando la tina 108 opera en un régimen rotacional bajo, el sistema de suspensión 138 absorbe la vibración de la tina 108 y previene el movimiento de traslación vertical y horizontal significativo de la tina 108. El controlador 140 identifica la inercia rotacional de la tina 108 y la carga 104 al medir la torsión ejercida por el motor 106. La tina 108 tiene una masa y radio predeterminados, y el controlador 140 identifica la masa de la carga 104 con referencia a la torsión y los parámetros predeterminados de la tina. El controlador 140 detecta una carga desbalanceada en velocidades rotacionales bajas en respuesta a los cambios en la torsión aplicada al motor 106. El controlador 140 está configurado para almacenar un valor correspondiente a la masa de la carga 104 en la memoria 144 para referencia cuando la tina gira en un régimen alto.

En otro modo de operación, el controlador opera el motor 106 para girar la tina 108 en un régimen rotacional alto. Como se aplica a la lavadora 100, el término "régimen rotacional alto" se refiere a un régimen de rotación que está por encima de aproximadamente quinientas RP . Más generalmente, en un régimen rotacional alto, la tina 108 oscila en una dirección vertical y/o vertical. Las lavadoras comúnmente operan en regímenes rotacionales altos durante un ciclo de centrifugado que extrae el fluido contenido en la carga 104. Como se mencionó anteriormente, el sistema de suspensión 138 amortigua la oscilación para prevenir las oscilaciones significativas en regímenes rotacionales bajos, pero en un régimen rotacional alto, el sistema de suspensión no previene completamente que la tina 108 oscile. En regímenes rotacionales más altos, la oscilación de la tina atenúa significativamente la cantidad de información acerca de las fuerzas experimentadas por la carga 104 y la tina 108, incluyendo información que indica una carga desbalanceada.

En regímenes rotacionales altos, el controlador 104 identifica el régimen rotacional de la tina 108 a partir de señales generadas por el tacómetro 112 del motor. En una configuración alternativa, el controlador 104 identifica el régimen rotacional de la tina 108 utilizando métodos que no requieren un tacómetro u otro sensor. Como se describió anteriormente, el controlador 140 también identifica la energía suministrada al motor 106 con referencia a las señales generadas por el medidor de energía 116 el sensor de temperatura 124. La memoria 144 está configurada con una tabla de búsqueda otra base de datos que almacena una pluralidad de valores de consumo de energía esperados para el motor 106 cuando opera en diferentes regímenes rotacionales y valores de masa de la carga. Como se describe más adelante, el controlador 140 identifica las cargas desbalanceadas en la tina 108 en respuesta a los cambios en la energía suministrada al .motor 106 y los cambios correspondientes al balance de una carga en la tina 108.

La Figura 3 representa un proceso 300 para identificar una carga desbalanceada en una lavadora que opera en un régimen rotacional alto. Para propósitos de ilustración, el proceso 300 se describe en conjunto con la modalidad de la lavadora 100, pero también son adecuadas modalidades alternativas de lavadora para su uso con el proceso 300. El controlador 140 está configurado para llevar a cabo el proceso 300 utilizando instrucciones programadas que están almacenados en la memoria 144. El proceso 300 comienza al girar la tina 108 con una carga seleccionada 104 en un régimen bajo predeterminado de rotación (bloque 304). El régimen bajo de rotación habilita que la carga 104 se distribuya a través de la superficie interior de la tina 108. Después, el proceso 300 identifica la inercia de la tina 108 y la carga 104 cuando la carga 104 está balanceada dentro de la tina 108 (bloque 312). El controlador 140 identifica la masa de la carga 104 con referencia a la inercia y la torsión ejercida por el motor 106. Si el controlador 140 identifica que la carga 104 es desbalanceada en el régimen rotacional bajo, el controlador 140 opera el motor 106 para redistribuir la carga 104 hasta que la carga 104 esté lo suficientemente balanceada para habilitar que las lavadoras 100 opere con la carga 104. El controlador 140 almacena un valor correspondiente a la masa de la carga balanceada en la memoria 144 (bloque 316) .

Durante diferentes modos de operación incluyendo un ciclo de centrifugado, el motor 106 acelera la tina 108 para que gire en un régimen rotacional alto. El motor 106 está configurado para mantener un régimen rotacional alto constante durante la operación (bloque 320). En diferentes modos de operación de la lavadora 100, la tina 108 gira a un régimen constante de entre seiscientas RPM y mil RPM con diferentes tipos de cargas y ajustes de lavadora. La lavadora, también puede operar en diferentes regímenes rotacionales altos por diferentes periodos de tiempo durante el ciclo seleccionado. El proceso 300 identifica la energía eléctrica suministrada al motor 106 mientras el motor 106 hace girar la tina 108 en el régimen rotacional alto constante (bloque 316) . En el sistema 100, el controlador 140 identifica la energía eléctrica suministrada al motor 106 a partir de las señales generadas por el medidor de energía 116 y con un factor de corrección con base en la temperatura medida por el sensor de temperatura 124.

El proceso 300 compara la energía eléctrica identificada suministrada al motor 106 con una energía predeterminada esperada para el motor dada la masa identificada de la carga balanceada y un régimen de rotación de la tina 108 (bloque 328) . Por ejemplo, la Figura 5A representa la cantidad de energía eléctrica que consume un motor en una modalidad para girar una tina que contiene una carga balanceada de nueve kilogramos a 800 RP . Cuando la carga es balanceada (cero masa desbalanceada) , el consumo de energía esperado del motor 106 es de aproximadamente ciento sesenta vatios. Cuando la carga es desbalanceada, el consumo de energía del motor 106 aumenta con el fin de mantener el régimen rotacional del tambor 108. Con una carga desbalanceada, el aumento de energía consumida por el motor 106 para mantener el régimen rotacional de la tina 108 se convierte en oscilación de la tina 108 que es absorbida por el sistema de suspensión 138. En la modalidad de ejemplo, el consumo de energía con un kilogramo de masa desbalanceada para la carga de nueve kilogramos a 800 RPM es aproximadamente de doscientos vatios, y para una masa desbalanceada de dos kilogramos el consumo de energía es aproximadamente de doscientos setenta vatios.

La Figura 5A y la Figura 5B representan niveles de energía predeterminados adicionales para una lavadora ejemplar cuando gira una tina en regímenes rotacionales constantes para una carga de nueve kilogramos y dieciocho kilogramos, respectivamente. La Figura 5A y la Figura 5B ilustran que el consumo de energía de un motor aumenta para una masa de carga dada y el régimen rotacional mientras la masa fuera de balance aumentara. Desde luego, los niveles de consumo de energía exactos para diferentes modalidades y configuraciones de lavadora pueden ser diferentes la modalidad ejemplar que se representa en la Figura 5A y la Figura 5B.

En la lavadora 100, la memoria 144 almacena una o más tablas de valores de consumo de energía para el motor 106 para un rango de valores medidos de tina y masa de carga, regímenes de rotación de la tina, y masas fuera de balance.

Los valores almacenados en la memoria 144 se pueden determinar empíricamente y se almacenan en la memoria 144 en el momento en que la lavadora 100 se fabrica. En algunas configuraciones, las tablas almacenadas en la memoria 144 incluyen solamente un conjunto parcial de masas de carga, regímenes rotacionales de la tina, y masas fuera de balance. Por ejemplo, la memoria 144 puede almacenar mediciones de energía para regímenes rotacionales de la tina de 700 RPM y 800 RPM, pero no para un régimen rotacional de 750 RPM. En otro ejemplo, la memoria 144 almacena datos de consumo de energía esperado para masas de carga en particular, pero el controlador puede encontrar otras masas de carga. Por ejemplo, los datos de consumo de energía esperado para cargas de nueve kilogramos y dieciocho kilogramos se almacena en la memoria 144, pero el controlador puede identificar que una carga de veinte kilogramos está en la tina 108. Para tratar este problema, el controlador 140 está configurado para emplear diferentes técnicas que incluyen interpolación lineal y no lineal y técnicas de extrapolación para estimar un consumo de energía eléctrica esperado de la lavadora aún si la memoria no almacena los datos de consumo de energía para la masa de carga exacta, la rotación de la tina, o la masa desbalanceada en la lavadora 100. En algunas modalidades, el controlador utiliza técnicas no lineales, incluyendo procesos de splines y Gaussianos, para identificar un valor de consumo de energía esperado para una carga medida y régimen rotacional de la tina. Durante el proceso 300, si el controlador 140 identifica que el consumo de energía medido del motor 106 es mayor que el valor de consumo de energía esperado para una carga balanceada que se almacena en la memoria 144, entonces el controlador identifica que la tina 108 y la carga 104 están desbalanceadas (bloque 328) .

El proceso 300 incluye un proceso opcional para identificar el tamaño de la masa fuera de balance (bloque 332) . El tamaño de la masa fuera de balance se identifica con referencia a los valores de consumo de energía almacenados en la memoria 144. Por ejemplo, como se representa en la Figura 5A, el nivel de consumo de energía en 800 RPM con un kilogramo de masa desbalanceada es de aproximadamente 200 vatios, mientras que el consumo de energía con una masa desbalanceada de dos kilogramos es de 270 vatios. El controlador 140 está configurado para identificar la magnitud de la diferencia entre el consumo de energía operando con una carga balanceada y el aumento del consumo de energía, y para identificar y estimar la masa desbalanceada con referencia a los valores de consumo de energía almacenados en la memoria 144. En otra configuración, el controlador simplemente identifica que la carga está desbalanceada con referencia al consumo de energía del motor y el valor del consumo de energía predeterminado para una inercia de carga dada y régimen rotacional de la tina.

El proceso 300 responde a la identificación de una carga desbalanceada al reducir el régimen rotacional máximo para la tina 108 (bloque 336) . El régimen rotacional máximo de la tina 108 se baja para prevenir el desgaste mecánico, el ruido excesivo, o el daño a la lavadora 100 o los alrededores de la lavadora sin cuando la tina 108 gira con una masa desbalanceada. En algunas configuraciones, la tina regresa a un régimen de giro bajo que habilita que la carga desbalanceada se redistribuya en la tina para corregir la condición desbalanceada. En otras modalidades, el régimen rotacional máximo de la tina habilita a la tina para que continúe la rotación en un régimen rotacional alto que es adecuado para el tamaño de la masa desbalanceada la inercia total de la carga por ejemplo, en una modalidad de lavadora, un ciclo de centrifugado opera a 900 RP con una carga balanceada de nueve kilogramos, pero continúa a un régimen de 700 RPM cuando se detecta una masa desbalanceada de un kilogramo. Si se detecta una masa desbalanceada de dos kilogramos, la lavadora regresa a un régimen de giro bajo para redistribuir las masas de carga.

El proceso 300 monitorea el consumo de energía del motor 106 continuamente durante la operación de la lavadora, y la tina gira en el régimen rotacional alto constante cuando el consumo de energía identificado del motor 106 corresponde al consumo de energía esperado para la carga balanceada (bloque 328) . El proceso de monitoreo continuo durante el ciclo de alta velocidad (bloques 340 y 320) hasta que el ciclo de alta velocidad se completa y el controlador 140 opera el motor 106 y la tina 108 en un régimen rotacional bajo (bloque 344) .

La Figura 4 representa un proceso 400 para caracterizar la operación de una lavadora para identificar cargas desbalanceadas en la lavadora cuando la lavadora gira una tina en regímenes rotacionales altos. Para propósitos de ilustración, el proceso 400 se describe en conjunción con la modalidad de la lavadora 100, pero también son adecuadas modalidades de lavadora alternativas para su uso con el procesos 400. El proceso 400 comienza al colocar una masa balanceada predeterminada (bloque 408) y una masa desbalanceada predeterminada (bloque 412) en la tina 108. La masa de carga balanceada se forma para estar distribuida de manera uniforme en la superficie interior de la tina 108, de tal forma que un anillo de material o artículos se distribuye de manera uniforme en la tina 108. La masa desbalanceada es típicamente una masa compacta tal como un peso que genera una fuerza centrípeta desbalanceada cuando la tina 108 gira. La suma de la masa de carga balanceada y la masa de carga desbalanceada se selecciona para simular una masa de carga que la lavadora maneja durante la operación regular. Para caracterizar la operación de la lavadora 100 con una carga balanceada, la masa desbalanceada puede ser cero. Adicionalmente, el proceso 400 se puede llevar a cabo con solamente una masa desbalanceada para caracterizar diferentes cargas desbalanceadas que pueden ocurrir debido a los desbalances que se forman en la tina 108 durante la fabricación u operación.

El proceso 400 continúa al girar la tina 108 en un régimen alto constante seleccionado (bloque 416) . El motor 106 acelera la tina 108 y la carne configurada al régimen alto. Como se describió anteriormente, los regímenes rotacionales altos para la lavadora 100 son típicamente de por encima de las 500 RPM. Después de la fase de aceleración, el proceso 400 mide la energía eléctrica que se suministra al motor 106 mientras el motor 106 continúa, haciendo girar la tina 108 en el régimen rotacional constante. La energía suministrada al motor 106 cambia con base en la masa balanceada seleccionada, la masa desbalanceada, y el régimen rotacional. Un valor correspondiente a la energía eléctrica medida se almacena en la memoria 144 en asociación con la masa balanceada seleccionada, la masa desbalanceada, y el régimen rotacional (bloque 424).

El proceso 400 continúa para caracterizar el consumo de energía del motor 106 en diferentes regímenes rotacionales (bloque 428), masas de carga desbalanceada (bloque 432), y masas de carga balanceada (bloque 436) . Como se representa en la Figura 5A y la Figura 5B, múltiples niveles de energía se identifican para diferentes tamaños de carga, masas desbalanceadas, y regímenes rotacionales. En un modo de operación, el proceso 400 se lleva a cabo utilizando una o más lavadoras de muestra que tengan un diseño común. Los valores para el consumo de energía eléctrica del motor que se almacenan en la memoria de las lavadoras de muestra se copian en las memorias de todas las lavadoras que tengan el mismo diseño durante su fabricación. Por lo tanto, el proceso 400 se puede llevar a cabo en un número limitado de lavadoras para proporcionar los datos de detección de carga desbalanceada para todas las lavadoras que tengan un diseño común. Los valores de consumo de energía del motor que se identifican en el proceso 400 se pueden utilizar con el proceso 300.

Aquellos experimentados en la materia reconocerán que se pueden hacer numerosas modificaciones a las implementaciones específicas descritas anteriormente. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones no se deben limitar a las modalidades especificas ilustradas y descritas anteriormente. Las reivindicaciones, como se presentan originalmente y como pueden ser enmendadas, abarcan variaciones, alternativas, modificaciones, mejoras, equivalentes, y equivalentes sustanciales de las modalidades y enseñanzas que se divulgan en este documento, incluyendo aquellas imprevistas o no apreciadas actualmente, y que, por ejemplo, pueden surgir de solicitantes/titulares de patentes y otros.

Claims (21)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método para operar una lavadora gue comprende: operar un motor para girar una tina que contiene una carga en un primer régimen rotacional, el primer régimen rotacional es menor que un primer régimen rotacional de umbral predeterminado y es mayor que un. régimen rotacional que habilita que la carga se mantenga en contacto con una superficie interior de la tina giratoria; identificar una torsión aplicada por el motor para continuar girando la tina en el primer régimen rotacional; identificar una masa de la carga con referencia a la torsión y el primer régimen rotacional; operar el motor para girar la tina en un segundo régimen rotacional, el segundo régimen rotacional es mayor que el primer régimen rotacional de umbral predeterminado; identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional; obtener un valor de masa fuera de balance de una memoria con referencia al nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor, el segundo régimen rotacional, y la masa identificada; identificar un régimen rotacional máximo para la tina con referencia al valor de masa fuera de balance; y operar el motor para girar la tina en un tercer régimen rotacional que es menor o igual al régimen rotacional máximo identificado .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tercer régimen rotacional es menor que el primer régimen rotacional.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tercer régimen rotacional es mayor que el primer régimen rotacional de umbral predeterminado.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer régimen rotacional de umbral predeterminado es un régimen rotacional que habilita a la tina para que se mueva en una manera lineal con respecto a una suspensión.

5. Una lavadora que comprende: una tina giratoria que tiene un volumen para contener una carga; una suspensión conectada operativamente a la tina, la suspensión está configurada para activar el movimiento lineal de la tina; un motor eléctrico conectado operativamente a la tina giratoria y configurado para girar la tina en una pluralidad de regímenes rotacionales; un sensor de energía configurado para identificar una cantidad de energía eléctrica consumida por el motor durante la rotación de la tina; y un controlador conectado operativamente al motor, el sensor de energía, y una memoria, el controlador está configurado para: operar el motor para girar la tina que contiene una carga en un primer régimen rotacional, el primer régimen rotacional es menor que un primer régimen rotacional de umbral predeterminado y es mayor que un régimen rotacional que habilita que la carga se mantenga en contacto con una superficie interior de la tina giratoria; identificar una torsión aplicada por el motor para continuar la rotación de la tina en el primer régimen rotacional ; identificar una masa de la carga con referencia a la torsión y el primer régimen rotacional; operar el motor para girar la tina en un segundo régimen rotacional, el segundo régimen rotacional está por encima del primer régimen rotacional de umbral predeterminado ; identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional; identificar un valor de masa fuera de balance de la carga con referencia al nivel de energía eléctrica aplicada al motor, el segundo régimen rotacional, y la masa identificada de la carga; identificar un régimen rotacional máximo para la tina con referencia al de masa fuera de balance y la masa identificada de la carga; y operar el motor para girar la tina en un tercer régimen rotacional que es menor o igual al régimen rotacional máximo identificado.

6. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el primer régimen rotacional de umbral predeterminado es de quinientas rotaciones por minuto.

7. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, además comprende: un sensor de temperatura configurado para generar una señal correspondiente a una temperatura del sensor de energía, el controlador está conectado operativamente al sensor de temperatura y además configurado para identificar el nivel de energía eléctrica aplicada al motor con referencia a la energía eléctrica identificada por el sensor de energía durante la rotación de la tina y la temperatura del sensor de energía.

8. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el tercer régimen rotacional es menor que el primer régimen rotacional.

9. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el tercer régimen rotacional es mayor que el primer régimen rotacional de umbral predeterminado.

10. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el primer régimen rotacional de umbral predeterminado es un régimen rotacional que habilita que la tina se mueva en una manera lineal con respecto a una suspensión .

11. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el primer régimen rotacional de umbral predeterminado está entre quinientas rotaciones por minuto y setecientas cincuenta rotaciones por minuto.

12. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el controlador está además configurado para : operar el motor para girar la tina en un régimen rotacional predeterminado que habilita que la tina se mueva en una manera lineal con respecto a la suspensión, la tina contiene una segunda carga que tiene una primera masa predeterminada y un objeto que tiene una segunda masa predeterminada, la segunda carga está configurada para distribuirse en una manera sustancialmente uniforme en una superficie interna de la tina en respuesta a la rotación de la tina y el objeto está configurado para generar una fuerza desbalanceada en la tina en respuesta a la rotación de la tina; identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada, y el nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

13. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el controlador está además configurado para :

14. operar el motor para girar la tina en un segundo régimen rotacional predeterminado que es mayor que el primer régimen rotacional predeterminado, la tina contiene la segunda carga que tiene la primera masa predeterminada y el objeto que tiene la segunda masa predeterminada; identificar segundo nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el segundo régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la segunda carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina y el segundo régimen rotacional predeterminado.

15. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el controlador está además configurado para : operar motor para girar la tina en el régimen rotacional predeterminado, la tina contiene la segunda carga que tiene la primera masa predeterminada y un segundo objeto que tiene una tercera masa predeterminada, el segundo objeto está configurado para generar una segunda fuerza desbalanceada en la tina en respuesta a la rotación de la tina; identificar una segunda energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la tercera masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la segunda carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

16. La lavadora de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el controlador está además configurado para : operar el motor para girar la línea en el régimen rotacional predeterminado, la tina contiene una tercera carga que tiene una tercera masa predeterminada y el objeto que tiene la segunda masa predeterminada; identificar un segundo nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la tercera masa predeterminada de la tercera carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

17. Un método para caracterizar una lavadora que tiene una tina giratoria que comprende: operar un motor para girar la tina en un régimen rotacional predeterminado que habilita que la tina se mueva en una manera lineal con respecto a una suspensión, la tina contiene una carga que tiene una primera masa predeterminada y un objeto que tiene una segunda masa predeterminada, la carga está configurada para distribuirse en una manera sustancialmente uniforme en una superficie interna de la tina en respuesta a la rotación de la tina y el objeto está configurado para generar una fuerza desbalanceada en la tina en respuesta a la rotación de la tina; identificar un nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la carga, y el nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el régimen rotacional predeterminado de la tina es mayor a las quinientas rotaciones por minuto.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 16, además comprende: operar el motor para girar la tina en un segundo régimen rotacional predeterminado que es mayor que el régimen rotacional predeterminado, la tina contiene la carga que tiene la primera masa predeterminada y el objeto que tiene la segunda masa predeterminada; identificar un segundo nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el segundo régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el segundo régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 16, además comprende: operar el motor para girar la tina en el régimen rotacional predeterminado que habilita que la tina se mueva en una manera lineal con respecto a la suspensión, la tina contiene la carga que tiene la primera masa predeterminada y un segundo objeto que tiene una tercera masa predeterminada, el segundo objeto está configurado para generar una segunda fuerza desbalanceada en la tina en respuesta a la rotación de la tina; identificar un segundo nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la tercera masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la primera masa predeterminada de la carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 16, además comprende: operar el motor para girar la tina en el régimen rotacional predeterminado, la tina contiene una segunda carga que tiene una tercera masa predeterminada y el objeto que tiene la segunda masa predeterminada; identificar un segundo nivel de energía eléctrica aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado; y almacenar un valor correspondiente a la segunda masa predeterminada en la memoria en asociación con el régimen rotacional predeterminado, la tercera masa predeterminada de la segunda carga, y el segundo nivel de energía eléctrica identificado aplicada al motor para continuar la rotación de la tina en el régimen rotacional predeterminado.