MXPA01006275A - Aparato de lavanderia con sistema de compensacion de carga - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un artículo de lavandería que comprende una tina giratoria perforada (11) para deshidratar una carga de ropa, un medio de soporte de tina auto-sostenido, substancialmente rígido que soporta la tina (11) en forma giratoria pero no de translación en relación a una superficie de soporte, medios de desplazamiento (39, 40) para girar la tina (11), a una velocidad de esta manera deshidratando la carga y el sistema para compensar desequilibrio de la tina (11) y cualquier carga transportada durante la deshidratación de la carga.

Description

APARATO DE LAVANDERÍA CON SISTEMA DE COMPENSACIÓN DE CARGA CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a un sistema para compensar la carga en un aparato de lavandería particularmente aunque no en forma única, a un sistema para compensar la carga en una máquina lavadora de eje horizontal . TÉCNICA PREVIA Las máquinas lavadoras de eje horizontal convencionales involucran un ciclo de centrifugado final para extraer lo más posible de agua a los artículos lavados para reducir el tiempo de secado. Sin embargo, el requerimiento de una alta velocidad de centrifugado está en oposición con una operación silenciosa. Al principio de un ciclo de centrifugado, la carga de lavado puede estar bastante desequilibrada, de manera tal que cuando la máquina intenta acelerar resultan ruido y vibraciones con esfuerzos . Los medios que han empleado los diseñadores de máquinas lavadoras hasta la fecha para compensar el desequilibrio en la carga, típicamente comprenden suspender la estructura interna en resortes y amortiguadores a fin de aislar su vibración. La dificultad es que estos montajes de suspensión nunca aislan completamente la vibración, y conforme la máquina envejece, se deterioran y el problema se empeora. También, estas estructuras de suspensión requieren un espaciamiento interno significante y de esta manera se pierde valiosa capacidad de carga cuando se diseña la máquina a las dimensiones exteriores standard. Además, debido a que la estructura interna aún debe soportar las fuerzas debido al desequilibrio, resultan costos extra considerables. El enfoque ideal es eliminar el problema en su fuente, para lo cual hay diversas soluciones. La primer posibilidad es asegurar que la carga de lavado se distribuya uniformemente antes de centrifugado. Esta es una solución efectiva pero es extremadamente difícil de lograr en la práctica. Por lo tanto, mientras que pueden tomarse pasos para reducir el grado de desequilibrio que debe ser compensado, no es posible eliminarlo suficientemente parar ignorarlo después. Otro enfoque es determinar el tamaño y naturaleza del desequilibrio y agregar un desequilibrio que contraataque exactamente al primero. Métodos para compensar el desequilibrio en máquinas lavadoras de eje horizontal se han descrito en la patente de los E.U.A. No. 5,280,660 (Pellerin y colaboradores) , y la patente europea 856604 (Fagor, S Coop) . Estas descripciones se refieren al uso de tres cámaras orientadas axialmente que corren a lo largo de la tina, desplazadas uniformemente alrededor de la periferia de la tina, que cuando se llenan individualmente con agua en las cantidades apropiadas, pueden emplearse para corregir en forma aproximada desequilibrios en- el eje de rotación. La desventaja de estos sistemas es que el desequilibrio puede no estar centrado sobre el eje de rotación y ya que no está disponible el control sobre el eje de rotación, esta forma de compensación solo será parcialmente exitosa. Esto puede significar que un sistema de suspensión aún pueda ser requerido para aislar las vibraciones que agregan costo y pueda reducir la vida útil del aparato. Desequilibrio Estático Cuando un objeto con forma o estructura determinada se centrifuga respecto a un eje particular, hay dos tipos de desequilibrio que puede existir:- Estático y Dinámico. El desequilibrio estático es cuando el eje de rotación no pasa a través del Centro de Gravedad (CoG = Centre of Gravity) del objeto. Esto significa que una fuerza F, deberá ser aplicada al objeto (que actúa a través del CoG) para mantener la aceleración del objeto hacia el eje de rotación. Esta fuerza debe de provenir de la estructura circundante y por supuesto su dirección gira con el objeto, como se ilustra en la Figura 1. Hay dos partes de información requeridas para definir un desequilibrio estático 3. Son la magnitud del desequilibrio 1 (el momento del CoG respecto al eje de centrifugado, que en unidades SI tiene las dimensiones kg m) , y algún ángulo 2 entre la dirección de desplazamiento del CoG y alguna dirección de referencia dentro del objeto 4. Cuando se monta en un eje de rotación horizontal, y bajo la influencia de gravedad, un objeto con un desequilibrio estático girará hasta que su CoG se encuentre verticalmente bajo su eje de rotación. Esto también tiene la consecuencia de que una máquina de eje horizontal, que corre a una velocidad menor que su resonancia en su suspensión y una alimentación de energía constante, exhibirá una ligera fluctuación en velocidad de rotación conforme el CoG sube por un lado y baja por el otro. Desafortunadamente, esta no es una técnica factible para determinar el desequilibrio estático en cualquiera cosa diferente a velocidades muy lentas. Desequilibrio Dinámico El desequilibrio dinámico es un poco más complicado. En la Figura 2, el eje de rotación 5 no es paralelo con uno de los ejes principales 6 del objeto. Los ejes principales de un objeto son los ejes respecto a los cuales se centrifugará naturalmente el objeto.

Por ejemplo, considere un tramo corto de cilindro uniforme 7 que se dispone para centrifugar respecto a su eje de extrusión, y de esta manera está tanto compensado estática como dinámicamente. Dos pesos o lastres ahora se conecta al interior del cilindro, uno 8 en un extremo y el otro 9 en el otro extremo, pero en el lado opuesto del. primero. El CoG 10 del objeto no se ha movido y de esta manera aún está equilibrado estáticamente, pero ahora al centrifugar el cilindro provocará vibración; tiene un desequilibrio dinámico. El desequilibrio estático puede detectarse estáticamente al ver de que forma se desplazan los objetos hasta llegar al reposo. -El desequilibrio dinámico solo puede detectarse al girar el cilindro, es decir dinámicamente. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de compensación para un aparato de lavandería que llega a ser tan práctico como es posible para su propósito a superar las desventajas anteriormente mencionadas. De acuerdo con esto, en un primer aspecto, la presente invención consiste de un aparato de lavandería que comprende : una tina perforada girable para deshidratar una carga de ropa, un medio de soporte de tina autoestable, substancialmente rígido que sostiene la tina giratoriamente, pero no en forma de traslación en relación a una superficie de suporte, medios de impulso para girar la tina a una velocidad, de esta manera deshidratando la carga, y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga que se transporte durante deshidratación de la carga. En un segundo aspecto, la presente invención consiste de un aparato de lavandería que tiene una tina perforado para deshidratar una carga de ropa, medios de desplazamiento adaptados para girar la tina a una velocidad, de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar los desequilibrios de la tina y cualquier carga que ahí se transporta durante deshidratación de la carga, el sistema comprende: primeros medios de detección localizados en más de una posición en el eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional dinámico en la carga, un procesador digital que en uso recibe como alimentación señales de los medios de detección, y programado para calcular el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina, para corregir el desequilibrio detectado, medios de corrección para agregar dos o más masas a la tina, en donde en uso, al menos una de las masas está espaciada axialmente del resto de las masas y el procesador controla las adiciones tal que el valor resultante y posición sean substancialmente similares al valor y posición calculados para corregir el desequilibrio. En un tercer aspecto, la presente invención consiste de un aparato de lavandería que tiene una tina perforado para deshidratar una carga de ropa, medios de desplazamiento adaptados para girar la tina a una velocidad, de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga que ahí se transporta durante deshidratación de la carga, el sistema comprende: primeros medios de detección localizados en más de una posición en el eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional en la carga, medios de corrección para agregar dos o más masas a la tina, para corregir cualquier desequilibrio provocado por su rotación, y un procesador digital que en uso recibe como señales de alimentación de los medios de detección y programado con soporte lógico (software) provocando que el procesador lleve a cabo las siguientes etapas: a) energizar los medios de desplazamiento para aplicar una primer velocidad de rotación predeterminada a la tina; b) instruir a los medios de corrección para agregar al menos un desequilibrio pequeño cuando menos a un extremo de la tina y almacenar los desequilibrios rotacionales detectados en cada extremo de la tina; c) determinar la relación diferencial entre al menos uno de los desequilibrios agregados y los desequilibrios de rotación detectados en cada extremo de la tina, de esta manera estimando el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina, para corregir el desequilibrio actual; y d) controlar adiciones de una o más masas a la tina por los medios de corrección, de manera tal que el valor resultante y posición de las masas agregadas sean substancialmente similares al valor y posición estimados para corregir el desequilibrio. En un cuarto aspecto, la presente invención consiste en un aparato de lavandería que tiene una tina perforado para deshidratar una carga de ropa, medios de desplazamiento adaptados para girar la tina a una velocidad, de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga transportada durante deshidratación de la carga, el sistema comprende: primeros medios de detección localizados en una o más posiciones en el eje de centrifugado de la tina, para detectar desequilibrio rotacional en la carga con respecto al eje de centrifugado de la tina, segundos medios de detección ubicados en una o más posiciones en el eje de centrifugado de la tina, para determinar la aceleración absoluta del eje de centrifugado de la tina, un procesador digital que en uso recibe como alimentación, señales del primer y segundo medios de detección y programado para estimar el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina para corregir el desequilibrio detectado, medios de corrección para agregar una o más masas a la tina, el procesador en uso controla las adiciones de manera tal que el valor y posición resultantes de las masas agregadas sean substancialmente similares al valor y posición estimados para corregir el desequilibrio. La invención consiste en lo anterior y también prevee construcciones de las cuales los siguientes dan ejemplos . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una forma preferida de la presente invención ahora se describirá con referencia a los dibujos acompañantes en donde: La Figura 1 es una ilustración del concepto de desequilibrio estático, La Figura 2 es una ilustración del concepto del desequilibrio dinámico, La Figura 3 es una vista en perspectiva de corte de una máquina lavadora de acuerdo con la presente invención con el corte para mostrar la máquina substancialmente en sección transversal, La Figura 4 es un dibujo de ensamblado en vista en perspectiva de la máquina lavadora de la Figura 3 que muestra las diversas partes principales que se utilizan para formar la máquina, La Figura 5 es una ilustración del montaje de cojinete de la tina; La Figura 6 es una ilustración de la tina, que muestra las cámaras y detectores de compensación, La Figura 7 es una representación diagramática .de los sistemas eléctrico y de suministro de líquido de la máquina lavadora de la Figura 3 , La Figura 8 es un diagrama de forma de onda que da formas de onda de salida ejemplares a partir de los detectores de vibración, La Figura 9 es una gráfica que ilustra las curvas de lastrado, Figura 10 es una ilustración del proceso para toma de decisiones respecto al llenado de las cámaras de compensación, La Figura 11 es un diagrama de flujo que muestra el Algoritmo para Detección de Desequilibrio, La Figura 12 es un diagrama de flujo que muestra el Algoritmo para Corrección de Compensación, La Figura 13 es un diagrama de flujo que muestra el Algoritmo de Centrifugado, y La Figura 14 es un diagrama de bloques del sistema de resortes equivalente cuando el aparato de lavandería se sostiene en un piso flexible. MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método novedoso para compensar la carga en un aparato de lavandería, particularmente adecuado a máquinas lavadoras. Este sistema elimina la necesidad por suspensión, y de esta manera simplifica significativamente el diseño de la máquina. La siguiente descripción es con referencia a una máquina de eje horizontal. Sin embargo se apreciará que la presente invención será aplicable a máquinas verticales o fuera de la horizontal, así como aparatos de lavandería giratorios en general.

Construcción de Aparato en General La presente invención se describirá primordialmente con referencia a una máquina lavadora de ropa, aunque muchos de los principios son igualmente aplicables a máquinas de secado de ropa. Las Figuras 3 y 4 muestran una máquina lavadora del tipo eje horizontal, que tiene una tina perforada 11 sostenida con su eje substancialmente horizontal en orientación lado-a-lado dentro de un gabinete 12. El gabinete 12 incluye superficies que confinan el líquido de lavado o enjuague que sale de la tina dentro de un recinto hermético al agua. Algunas partes de la estructura de gabinete 12 pueden formarse en conjunto con las superficies de confinado de líquido por ejemplo por termoformado de hojas gemelas. En particular las paredes posterior y lateral de la máquina pueden formarse de esta manera. El sistema para manejo de lavandería incluye la tina y muchos otros componentes de preferencia están contenidos en una configuración de carga por la parte superior. En la Figura 3 la tina de centrifugado de eje horizontal 11 está contenida dentro de un gabinete substancialmente rectangular 12 con acceso que se proporciona por una tapa abisagrada 14 en la parte superior de la máquina. Pueden adoptarse otras configuraciones de eje horizontal.

La tina 11 se sostiene giratoriamente por cojinetes 15 en cualquier extremo que a su vez cada uno se sostienen por un soporte de tina 16. En la modalidad ilustrada los cojinetes están ubicados axialmente, externos, en un medio de flecha 19 que se proyecta desde el área de cubo 20 de los extremos de la tina 21, 22. Otras configuraciones axiales son igualmente posibles, por ejemplo ubicadas internamente en un depósito en la superficie exterior del área de cubo de la tina, para localizarse en una flecha que se proyecta desde el soporte de tina. Los soportes de la tina 16 se ilustran cada uno como una unidad soportada base y tienen forma integrada, que de nuevo es idealmente adecuada para fabricar por termoformado de hojas gemelas, moldeo por soplado o semejantes. Cada soporte de tina de preferencia incluye un área de costilla de refuerzo 23 y una área de depósito que recibe la tina 25 como se ilustra para recibir el extremo de la tina respectivo 21, 22 de la tina 1. Los soportes de la tina 16 acoplan con la sub-estructura al enclavar dentro de superficies complementarias que se proporcionan en las paredes laterales 27, 28. Son posibles otras construcciones menos preferibles, tales como bastidores formados a partir de miembros individuales o sistemas de suspensión mecánica.

Los soportes de la tina 16 incluyen cada uno un depósito para soporte de cojinete al centro del área de depósito 25. Un montaje de cojinete 29 se localiza dentro del depósito para soporte de cojinete y a su vez el cojinete 15 cabe o ajusta dentro de un realce en el montaje de cojinete 29. En una modalidad preferida de la invención, como se ilustra en más detalle en las Figuras 3 y 4, la tina 11 comprende un aro o zuncho de metal perforado 30 , un par de extremos 21, 22 que circunscriben los extremos del zuncho 30 para formar una cámara substancialmente cilindrica y un par de aspas 31 que se extienden entre los extremos de la tina 21, 22. En la forma preferida de la invención la tina se desplaza solo desde un extremo 21 y consecuentemente un propósito de las aspas 31 es transmitir el par de torsión rotacional al extremo de tina no desplazado 22. Las aspas también proporcionan rigidez longitudinal a la estructura de tina 11. En estos extremos las aspas 30 son anchas y poco profundas, aunque tienen suficiente profundidad y refuerzo interno para lograr cualquier resistencia requerida al pandeo debido a cargas dinámicas desbalanceadas. De preferencia, las aspas 30 tienen una forma a distinta, incluyendo bordes delantero y trasero para ayudar en tamboreo de la carga de lavado. En la modalidad preferida, las aspas 30 se orientan opuestas en una dirección rotacional, de manera tal que bajo rotación en cualquier dirección, un aspa avanza y la otra retrocede. Esta configuración de aspas además permite beneficios al proporcionar a un usuario una abertura amistosa a la cámara de lavado, como se describe a continuación. En la modalidad preferida de la máquina de lavado que incorpora la invención, la tina 11 se sostiene entre un par de soportes de tina 16 uno en cada extremo. Acceso al interior de la tina 11 se proporciona a través de una sección de compuerta deslizante 33 en la pared cilindrica 30 de la tina. La sección de compuerta se conecta a través de un mecanismo de enclavamiento 34, 35, 36, 37, 38 de manera tal que se conecta en un bucle continuo durante operación. De acuerdo con esto, el gabinete 12 de la máquinas de lavado se forma para proporcionar acceso a la tina 11 en una forma de carga substancialmente superior, en vez de la forma de carga frontal tradicional más común a las máquinas de eje horizontal. La máquina lavadora incluye un motor eléctrico (rotor 39 y estator 40 visible en la Figura 4) para efectuar rotación de la tina durante todas las fases de operación (lavado, enjuague y secado por centrifugado) . En la forma preferida de la máquina lavadora que incorpora la presente invención, el motor es un motor de cd, conmutado electrónicamente de adentro hacia afuera, de desplazamiento directo, que tiene un rotor de magneto permanente 39 acoplado a un extremo 21 de la tina 11 y estator 40 acoplado en el soporte de tina 16. Una forma conveniente del motor se describe en EP 0361775. Se proporciona una interfase de usuario 24, permitiendo control de usuario sobre las funciones y operación de la máquina. Los componentes electrónicos de control están contenidos integralmente en el módulo de interfase y proporcionan control electrónico sobre la operación de la máquina. Sistema de Compensación En la presente invención, las fuerzas provocadas por una carga fuera-de-equilibrio durante una rotación a alta velocidad de la tina 11 para afectar el secado de centrifugado, se minimizan por un sistema de compensación controlado dinámicamente. Este sistema de compensación utiliza señales eléctricas generadas por la deformación de celdas de carga en los montajes de cojinete 29 en cada extremo de la flecha 19 para estimar la corrección de distribución de peso requerida necesaria para volver a equilibrar dinámicamente la tina 11. Cada montaje de cojinete 29 se forma con un par de puentes de doblado 40, 41 y monta en cada puente de doblado en una celda de carga 42 como se ilustra en la Figura 5. Las salidas de las celdas de carga 42 se alimentan al procesador de control de la máquina de lavado para efectuar la tarea de compensación, que se logra por la adición de agua a una o más de las seis cámaras de compensación 43, 46, 47, 80, 81, 82 ubicadas en la tina, como se ilustra en la Figura 6. Hay tres de estas cámaras en cada extremo espaciadas a 120° y ubicadas en el extremo de la tina 21, 22. Con más detalle, el sistema de compensación se ilustra en la Figura 7. La salida de las celdas de carga 42 primero se pasa a través de filtrado 50 antes de conexión a las entradas de un microprocesador 51, que puede ser específico de tarea o el procesador de control principal para la máquina de lavado. Los diversos algoritmos (detallados posteriormente) programados en el microprocesador 51, dictarán comandos de centrifugado (por ejemplo; aceleración/frenado) al controlador de motor 52 y correcciones de compensación (por ejemplo: válvula abierta/cerrada 54) al impulsor de la válvula 53. El controlador de motor 52 a su vez, variará su energización de los devanados del motor para lograr el comando de centrifugado. El impulsor de la válvula 53 abrirá o cerrará la válvula de compensación apropiada 54, que permite el agua circular a través del inyector 44 a la ranura relevante 45 con lo que se canaliza a la cámara apropiada. El impulsor de válvula 53 también permite conmutar entre modos de control grueso y fino al conmutar el flujo de agua a través de las válvulas de gasto de flujo alto 55 y bajo 56, respectivamente. Para corregir un desequilibrio, es necesario agregar artificialmente desequilibrios estático y dinámico opuestos. Para agregar un desequilibrio estático, solo se requiere el agregar una cierta cantidad de masa en algún radio y ángulo de rotación (o ángulo de "fase") en el mismo sitio sobre el eje de centrifugado que el CoG. Sin embargo, para agregar un desequilibrio dinámico, se requieren agregar dos desequilibrios iguales y opuestos en dos sitios sobre el eje de centrifugado que están espaciados uniformemente a ambos lados del CoG. El resultado final es que ambos desequilibrios estático y dinámico pueden corregirse al agregar, en dos sitios separados sobre el eje de centrifugado, dos masas independientes (ambas pueden estar en el mismo radio) en dos ángulos de fase independiente. Hay cuatro variables a definir, y de esta manera cuatro porciones de información útiles respecto a la naturaleza del desequilibrio que deberá obtenerse. Estas porciones de información típicamente se obtienen al medir ya sea aceleración, velocidad, fuerza o desplazamiento en dos sitios independientes en el sistema de vibración. La razón que se requieren solo dos ubicaciones de detector y no cuatro es debido a que las señales relevantes son sinusoidales en tiempo y por lo tanto contienen dos porciones de información. Una es la magnitud de la señal, y la otra es el ángulo de "fase" con respecto a algún punto de referencia en el sistema de centrifugado . Una vez que la magnitud de señal y ángulo de fase en dos sitios independientes se requieren, es necesario un método para calcular las dos masas y sus ángulos de fase con los cuales corregir el desequilibrio. Esto se realiza al representar los datos de señal y datos de masa como vectores de dos números complejos y la relación entre ellos como una matriz cuadrada de cuatro números complejos. Esta matriz, cuando se mapea el vector de masa al vector de señal, se denomina una matriz de respuesta, y es su inversa la que se utiliza para mapear el vector de señal de regreso al vector de masa que representa el desequilibrio. La técnica para adquirir datos respecto al desequilibrio es difícil de implementar en la práctica. Esto es debido a que algunos tipos de señal son más difíciles de medir que otros, e incluso si se obtienen buenas señales, la matriz de respuesta puede ser algo no pronosticable y difícil de saber (o aprender) dependiendo donde se miden las señales. En la modalidad preferida de la presente invención el desequilibrio se caracteriza utilizando medición de fuerza o esfuerzo. De las alternativas disponibles, la fuerza es fácil de medir y el nivel de señal es bastante adecuado a bajas velocidades. Puesto que la máquina no tiene suspensión el gabinete se conecta en forma efectivamente rígida al eje de centrifugado de la tina. Esto significa que la matriz de respuesta que relacione el desequilibrio con la fuerza en las estructuras de cojinete es razonablemente diagonal y no varía con la velocidad en una forma compleja y/o no pronosticable, cuando el aparato se sostiene en un piso rígido. De esta manera, un componente de fuerza radial (vertical por ejemplo) en las estructuras de cojinete en cada extremo de la tina, es la señal más útil para medir con el propósito de compensar, con un piso rígido. Cuando el piso que sostiene la estructura es flexible, aplica una relación diferente, lo que se discute posteriormente. Detectores Para realizar un equilibrio estático y dinámico completo se requieren conocer cuatro porciones de información útiles respecto a la naturaleza del desequilibrio. También _ se ha mostrado que las señales deseables o convenientes para el propósito de compensar son un componente de fuerza radial en cada estructura de cojinete que sostiene la tina, y de esta manera dos celdas de carga de alguna clase se requieren. En la modalidad preferida se ubican un par de detectores 42 en ambos extremos de la flecha 19, como se ilustra en la Figura 4. Un detector de esfuerzo aplicado para esta aplicación es el piezo-disco. Este tipo de detector produce una salida de señal grande y de esta manera no se afecta significativamente por RFI . Sin embargo un detector de piezo esfuerzo solo puede medir fluctuaciones en carga debido a fuga de carga a través del disco. El piezo disco tendrá una respuesta particular en relación a la fuerza aplicada. Esta fuerza es proporcional a la frecuencia al cuadrado y la magnitud de respuesta es proporcional a la frecuencia de fuerza, la relación entre la salida del detector y rpm de la tina es cúbica. Con más detalle, el montaje de cojinete se ve como dos anillos cilindricos concéntricos 46, 47, como se ilustra en la Figura 5. Los puentes de carga 40, 41 descritos previamente se conectan en la parte superior y fondo del anillo interior 47, respectivamente y en partes opuestas de la periferia superior del anillo exterior 46. Un piezo disco 42 se adhiere al puente de carga sobre el lado que enfrenta al anillo exterior. La carga de la tina se toma a través de un cojinete 15 montado en el anillo interno 47, a través de los puentes de carga 48 y la celda de carga 42 al anillo exterior 46, y hacia afuera a la estructura externa. Se apreciará que en esta forma, los puentes de carga se flexionarán de acuerdo con cualesquiera fuerzas verticales del centrifugado de la tina, de esta manera deformando el piezo disco y proporcionando una señal representativa de la fuerza de desequilibrio. Control Dinámico En la modalidad preferida de la invención se utiliza un método de control dinámico. Esto de ninguna manera habrá de confundirse con desequilibrio estático y dinámico como se explicó previamente, simplemente se refiere a la naturaleza de la metodología del control. La metodología de control alterna es "estática" . Un método de control estático no utiliza o retiene datos del comportamiento dependiente del tiempo de su sistema objetivo. Como resultado, el método se ejecuta como un intento de un solo tiro "para restaurar el equilibrio", y debe permitir un suficiente tiempo que transcurra después de cada ejecución, de manera tal que el sistema haya regresado a una condición de estado estable antes de la siguiente ejecución. Mientras que un método de control dinámico puede anticipar el comportamiento dependiente del tiempo del sistema y al almacenar recientes acciones pasadas es capaz de corregir continuamente el sistema, mientras que el sistema está en una respuesta de régimen transitorio.

La ventaja principal del control dinámico preferido es que el bucle de control es capaz de ajustar discrepancias como y cuando aparezcan en vez de tener que esperar para que regrese el siguiente tiempo de ejecución. Para sistemas con lento tiempo de respuesta, esta es una ventaja considerable. Para trabajar efectivamente, el controlador debe programarse con un estimado de la respuesta dependiente del tiempo del sistema objetivo. Sin embargo, siempre que no tenga peculiaridades significantes, esto solo requiere ser burdamente aproximado y el enfoque aún funcionará bien. También, debido a que el controlador dinámico opera en un bucle de decisión rápido, cualquier interferencia en los parámetros de alimentación resultará en muchas pequeñas correcciones efectuadas, que son completamente innecesarias. Por esta razón, debe establecerse un nivel de corrección umbral mínimo en donde no haya costo o dificultad alguna asociada con efectuar una corrección. El listado de las fuentes principales de comportamiento dependiente del tiempo: Dado un cambio instantáneo en el estado de equilibrio de la máquina, tardará unas cuantas revoluciones el alcanzar un estado estable de vibración. El promediado del factor de olvido en la adquisición de datos de celda de carga significa que los datos promediados también tardan una cantidad de revoluciones en responder a un nuevo estado de vibración. El cambio en el estado de equilibrio de la máquina nunca es instantáneo; la adición de agua requiere desde 0.1 a 60 segundos. La extracción de agua de la carga significa que el estado de equilibrio de la máquina puede cambiar muy rápidamente conforme asciende en rampa la velocidad de centrifugado. Si en el ciclo de centrifugado la máquina va a ascender en rampa de 100 a 1000 rpm en aproximadamente 3 minutos, entonces casi con seguridad la máquina estará en un estado de respuesta transitoria por la duración de este periodo. Consecuentemente, el controlador deberá ser capaz de responder a cambios en el estado de equilibrio de la máquina sin que la máquina esté en una condición de estado estable. Como se estableció previamente para que el control dinámico se implemente, el presente controlador debe programarse con una aproximación del comportamiento dependiente del tiempo de la máquina. En forma más precisa, debe saber que tanto ponderar sus acciones pasadas (como una función de que tanto se realizaron) cuando se decide que correcciones, de haber, habrán de implementarse.

En esta aplicación, por cada cámara de agua, la suma de la historia pasada de lastrado apropiadamente de adición de agua puede considerarse como "Efecto en Espera"; es decir el controlado aún está anticipando que el efecto de una cierta cantidad está por resultar en las señales, y de esta manera debe substraer este "Efecto en Espera" de los requerimientos de agua actualmente calculados cuando se decide que válvulas habrán de estar abiertas y cuales deberán estar cerradas en este momento. Para hacer esto en forma precisa se requiere un registro completo de las acciones pasadas de los controladores por tantos puntos hacia atrás como se requiera recordar, y una tabla de valores de lastrado para cualquiera tantos puntos, que en esta aplicación será de menos diez. Si llamamos a este número de puntos N, entonces para almacenar la historia de seis canales de salida de control con N puntos, cada uno requiere 6N puntos de datos. También, para calcular el efecto de esta historia se requerirán 6N multiplicaciones. Una simplificación sería el aproximar la curva de lastrado exacta 60 con una curva de "parte superior de tabla" 61 como se ilustra en la Figura 9. Esto luego elimina la necesidad por una tabla almacenada de valores de lastrado y reduce las 6N multiplicaciones a 6N adiciones, pero incluso aun esto es demasiado complicado. Una aproximación muy cruda de la curva de lastrado exacta es el exponencial negativo 62 también mostrado en la Figura 9. Mientras que esto suena complicado, de hecho es extremadamente fácil de lograr, es simplemente un promedio de tipo factor de olvido. Todo lo que se requiere hacer es esto: por cada canal de control de agua, crear una variable de efecto en espera y cada vez que un bucle de control se ejecuta, multiplicarlo por un cierto factor (entre cero y uno) y agregarlo a algún valor de incremento si la válvula de control de agua por este canal estaba abierta durante este último bucle. De manera computacional, todo lo que se requiere son seis multiplicaciones y seis adiciones con cada ejecución de bucle de control; un vasto ahorro. Para evitar la necesidad por tener diferentes factores de olvido dependientes de la velocidad, el bucle de control debe ser ejecutado en una base por revolución. Esto simplemente se lograr al ejecutar el código de control de compensación con el detector de una vez por rotación, directamente después del código de conversión para adquisición de datos. Por supuesto, todas las cantidades del agua ahora deben calcularse en términos de revoluciones a la velocidad actual en vez de con el tiempo, pero esto es una cuestión simple ya que el factor de calibración de magnitud no variará como las rpm en lugar de las rpm al cuadrado.

Otro punto por considerar es que, teniendo en cuenta un extremo a la vez, si la carga fuera de equilibrio es directamente opuesta a una de las cámaras (digamos número de cámara 43) entonces la rutina de adquisición de datos identificará esta cámara como la primera que requiere agua, sin embargo debido a interferencia en las señales, casi con seguridad también dirá que una de las otras cámaras requiere una pequeña cantidad de agua por igual . Este segundo requerimiento de agua será mucho más pequeño que el otro y en ocasiones será la cámara 46 y en ocasiones la cámara 47, dependiendo de que tanta interferencia hubo en las últimas breves revoluciones. Si la rutina de control de compensación atiende estos pequeños requerimientos de agua secundarios, entonces sobre el período relativamente largo de atender a la cámara 43 también llenará gradualmente las cámaras 46 y 47, de esta manera negando que algo del agua pase a la cámara 43, y dejando menos espacio superior para adicionales correcciones de compensación posteriormente. Claramente, el controlador de compensación no debe atender dos cámaras a la vez en un extremo al menos que sea claro que ninguna de ellas puede deberse a la interferencia, es decir ambas de ellas requieren una cantidad similar de agua. De manera semejante, debido a que los extremos de la máquina no son sistemas totalmente independientes sino que están débilmente acoplados (como se discutirá más adelante) entonces las grandes fuerzas de desequilibrio en un extremo provocan "imágenes fantasma" en el otro, de esta manera el controlador de compensación no debe atender dos extremos al mismo tiempo a menos de que sea claro que ninguno de ellos pueda ser imagen fantasma, es decir ambos extremos requieren una cantidad de agua semejante. La forma más fácil de atender ambos de estos problemas es identificar el requerimiento máximo de agua de las seis cámaras y luego ajustar un umbral de "interferencia" dinámico igual a la mitad de este valor de agua (como se ilustra en la Figura 10), una válvula para agua (por ejemplo 5) luego solo se abre si el resultado 72 de sus actuales requerimientos 70, menos su efecto presente en espera 71, menos el valor de interferencia, es mayor que el valor de incremento anteriormente mencionado. Es aquí que realizamos nuestra calibración de magnitud al ajustar este valor de incremento . Finalmente, una pequeña cantidad de histéresis es necesaria para evitar cortos accionamientos de válvula repetitivos. Esto se logra simplemente al utilizar el criterio anterior, para decidir cuando se abre una válvula, pero utilizando un criterio diferente cuando se decide cerrarla de nuevo. El criterio de cierre es más simple: una válvula de agua solo se cierra una vez que sus requerimientos actuales sean menores que su efecto en espera presente. En otras palabras, una vez que la válvula está abierta no se apagar hasta que se atienden sus requerimientos de cámara. Algoritmos de Control La tarea de centrifugado mientras que se compensa activamente puede ser subdividida en tres sub-tareas o algoritmos : Algoritmo para Detección de Desequilibrio (IDA = Imbalance Detection Algorithm) Algoritmo para Corrección de Equilibrio (BCA = Balance Correction Algorithm) Algoritmo de Centrifugado (SA = Spin Algorithm) El Algoritmo para Detección de Desequilibrio (IDA) (mostrado en la Figura 11) trata solamente con la adquisición de datos relacionados a desequilibrio, y se incrusta en la rutina para control de motor. Es activo si el motor está girando, y hace sus resultados disponibles para que los vea el Algoritmo de Corrección de Compensación (BCA) . El Algoritmo de Centrifugado (SA) (mostrado en la Figura 13) trata solamente con ejecutar el perfil de centrifugado requerido. Avanza en rampa la velocidad de la máquina de acuerdo con el perfil solicitado y el nivel de vibración determinado por IDA.

BCA (mostrado en la Figura 12) trata solamente con corregir cualquier desequilibrio que haya determinado IDA. Es un algoritmo de control avanzado que toma en cuenta el comportamiento dependiente de tiempo tanto de la máquina como IDA. BCA está activo cada vez que la velocidad de rotación de la máquina es mayor que aproximadamente 150 rpm. Análisis de Señal - Procesamiento IDA Para determinar el desequilibrio en la carga se requieren la magnitud y ángulo de fase del componente sinusoidal una vez por rotación en cada una de las señales. Desafortunadamente, la señal no se ve como una sinusoide limpia, sino que es confusa debido a las no linearidades estructurales en la máquina así como Interferencia de Radio Frecuencia (RFI = Radio Frequency Interference) . El componente de una vez por rotación o "componente fundamental" debe ser de alguna forma obtenido por esta señal . Esto se realiza al muestrear digitalmente la señal y utilizar la técnica de Transformada Fourier discreta. No es necesario el calcular toda una transformada lo que nos daría la mitad de los componentes de frecuencia que se tienen de señal dentro de una revolución (y también tardaría algo de tiempo en un microprocesador de 8-bits) , sino solo el componente fundamental. La forma en que esto se efectúa es multiplicar cada uno de los puntos de datos de señal que se obtienen por el valor de onda coseno de una vez por rotación en el retardo de ángulo de fase equivalente después de la marca de referencia rotacional, y sumar cada uno de estos resultados sobre toda una revolución, y luego dividir por el número de resultados. Esto da el componente real (o x) del resultado de número complejo. El componente imaginario (o y) se deriva utilizando la misma técnica, pero empleando una onda seno en lugar de una sonda coseno. El número complejo resultante luego puede convertirse en forma polar, dando magnitud y ángulo de fase del componente fundamental en la señal . También, para evitar identificación la señal de alimentación se pasa a través de un filtro análogo primero para retirar componentes de frecuencia superiores que la mitad de la frecuencia de muestreado . El análisis Fourier discreto puede hacerse considerablemente más simple si el muestreado se realiza utilizando un número de muestras por revolución fijo en vez de una frecuencia fija. Esto por supuesto, requiere un codificador rotatorio, que en esta solicitud ya se proporciona en la forma de un motor sin cepillos DC. Por lo tanto es necesario el utilizar un número de puntos por revolución que dividan exactamente en el número de conmutaciones por revolución ejecutadas por el motor. Esto también permite que los valores seno que se requieran, sean programados como una tabla (denominada la "tabla seno") de la cual pueden obtenerse los valores coseno al desplazar hacia adelante un cuarto el número de muestras por periodo. Es necesario tener una cantidad razonable de puntos de muestra por revolución, de manera tal que el orden de armónicos que están con identificación sobre el componente fundamental esté más allá de la frecuencia de corte de filtro de paso bajo. Esto significa que el número de puntos de muestreado deba ser al menos 12 para obtener un muestreado confiable a velocidades de más de 200 rpm. Un número par de puntos por revolución por muestra deberá emplearse de manera tal que la tabla de seno sea perfectamente simétrica, es decir la secuencia positiva y la secuencia negativa estén espaciadas idénticas de su signo. Esto asegura que el desplazamiento CD en la señal de alimentación no influencie al componente fundamental . La Figura 8 ilustra la señal después de filtrado 57 y el componente fundamental extraído 58- En forma alterna, si se emplea un microprocesador más poderoso, entonces al llevar al máximo las capacidades de adquisición de datos, se reducirá adicionalmente el problema de interferencia. Esto significará en lugar de muestrado fijo en una base por revolución, que sería en una base de frecuencia fija - a una velocidad superior. Además, los valores seno y coseno ya pueden calcularse o interpolarse de una tabla, lo que simplifica gran parte de los cálculos . Una vez que el componente fundamental de las señales fuente se obtiene, inevitablemente contendrá algún componente de interferencia (es decir medidas consecutivas tendrán alguna variancia) . La mejor forma de librarse de esto es asegurar que sea precisa la fuente de señal, limpia y tenga respuesta lineal. Una vez que el extremo fuente se ha atendido, entonces pueden utilizarse técnicas de promediado para atender el resto de la interferencia. Una técnica tal es implementar un "Factor de Olvido". Esto es cuando cada vez que se adquiere una nueva medición, el nuevo promedio es igual por ejemplo al 70% del valor promedio viejo más en este caso 30% (=100% - 70%) de la nueva medida. Aquí, el factor de olvido empleado fue 0.3, ya que 0.3 del promedio viejo está olvidado y se reemplaza por 0.3 de la nueva medición. Esta forma de promediar se ajusta a la aplicación basada en microprocesador, ya que es económica con respecto tanto a espacio de memoria como tiempo de procesador. La desventaja principal con promediar las mediciones es que el tiempo de respuesta de la detección de desequilibrio, se reduce. Esto simplemente es un resultado del hecho de que el resultado promedio debe incorporar varias medidas a fin de reducir la interferencia, que por supuesto solo puede obtenerse de medidas previas, no de futuras. Entre menor sea el factor de olvido, más el valor promediado se recuerda de medidas pasadas y de esta manera, más lento responde a un cambio en la vibración de la máquina . Debido a que la compensación solo puede ejecutarse sobre muchas iteraciones (por la extracción de agua de la carga) no es necesario el poder obtener un equilibrio perfecto en un "tiro". Desde este punto de vista, entonces es aceptable el hacer unas cuantas "aproximaciones", la más grande de las cuales es tratar a la máquina como dos sistemas independientes de un solo grado de libertad (SDOF = Single Degree of Freedom) asociados con cada fuente de señal. La ventaja principal de hacer esto es que el micro no tiene que calcular e invertir la matriz de respuesta 2 x 2, solo tiene que estimar las dos respuestas SDOF por cada extremo. Ya que los datos de medición son números complejos en formato cartesiano (x e y) , mientras que las respuestas están en formato polar (magnitud y fase) , se requiere una conversión de formato y división compleja en cada extremo para obtener el vector de corrección de agua . Mientras que esto no es imposible de ejecutar convencionalmente, hay un enfoque más preciso: tomar las fases de la respuesta e incorporarlas directamente en una técnica Fourier discreta, como desplazamientos cada uno de un número entero de puntos en donde se referencia la tabla de valores seno. Estos desplazamiento luego pueden ajustarse conforme la máquina cambia de velocidad para calibración de ángulo de fase. En forma alterna, puede realizarse calibración de fase utilizando una matriz de rotación que actúa en los vectores como se calcula sin ningún desplazamiento aplicado a la tabla de seno. La calibración de magnitud sin embargo se realiza posteriormente en la rutina de control dinámico. Una vez habiendo obtenido los componentes x e y del desequilibrio en cada extremo de la tina, luego se requiere el calcular que tanta agua requiere cada cámara en cada extremo, ya que las cámaras están espaciadas 120 grados. Si las cámaras estuvieran espaciadas 90 grados (es decir ortogonales como los ejes x e y) entonces el problema sería trivial, pero esto requeriría cuatro cámaras por cada extremo y de esta manera dos más válvulas de control de agua y controladores asociados que los necesarios. Un enfoque más simple es calcular la proyección del vector de señal sobre ejes que están espaciados 120 grados, al igual que las cámaras .

La forma de implementarlo es muy simple. La técnica Fourier utiliza formas de onda seno y coseno para extraer las proyecciones x e y ortogonales. Esto sigue muy natural por el hecho de que una onda coseno es una onda seno que se ha desplazado a la izquierda 90 grados. Por lo tanto, para dividir los vectores de señal en proyecciones que están espaciadas a 120 grados simplemente se requiere reemplazar la forma de onda coseno con una onda seno de la que se ha desplazado a la izquierda por 120 grados, es decir un tercio de rotación. Las señales calibradas en fase ahora representan la proyección del desequilibrio sobre las primeras dos cámaras. Para obtener la proyección del desequilibrio sobre la tercer cámara, se puede utilizar la identidad de vector que la suma de los tres vectores de igual magnitud y todos espaciados 120 grados deben igualar a cero. Por lo tanto, la suma de todas las tres proyecciones debe ser cero, es decir la proyección sobre la tercer cámara es el negativo de la suma de las proyecciones sobre las primeras dos cámaras. Al agregar el medio de rotación a los ángulos de fase de respuesta, los tres valores obtenidos se hace que represente la proyección del balance de agua de reposición requerido sobre cada cámara de compensación. Finalmente, al menos una de estas tres proyecciones será negativa, que representa agua a retirar de esa cámara. Esto no puede efectuarse y simplemente se agrega una constante a todos los tres números, de manera tal que el número más negativo se vuelva cero y los otros dos se garanticen positivos. Estrategia de Control Total - SA El control total sobre el proceso de centrifugado se asigna al algoritmo de centrifugado, SA. Empieza con la velocidad de la tinta en cero, y desactiva BCA. Su primer tarea es distribuir mejor la carga de lavado para permitir que empiece el centrifugado. Si a una velocidad de centrifugado muy baja la vibración está por debajo del umbral inicial, se permite que centrifugue a la velocidad BCA mínima en la cual se activa el punto BCA. Si la vibración no está por debajo del umbral, se reintenta la re-distribución una cantidad de veces antes de detener y exhibir un mensaje de error. Una vez que BCA ha alcanzado el nivel objetivo de la velocidad de centrifugado, se deja que continúe el centrifugado por el periodo deseado después de lo cual se detiene la tina, las válvulas se cierran y se desactiva BCA. Compensación Dinámica - BCA Con más detalle, el algoritmo de corrección de compensación mostrado en la Figura 12 empieza con calibración de la información de fase de IDA. La etapa de rotación de vector es opcionalmente dependiente del método empleado (la alternativa es aplicar desplazamiento a la tabla seno) . Siguiendo esto, los vectores se normalizan y el nivel de vibración se calcula. Si la bandera de activación es verdadera, y el nivel de vibración está por debajo de un límite crítico predefinido, empieza el proceso de toma de decisión. Primero, el nivel de vibración se compara con una cantidad de valores umbral para estimar si se activa el incremento de la velocidad de la tina. Luego, dependiendo del nivel de vibración se activa una conexión fina o gruesa (gasto de flujo alto bajo a las válvulas) . El efecto en espera de acciones pasadas luego se actualiza, y junto con la información de vector actual y el estado de cada válvula se toma una decisión si se abre o se cierra cada válvula. Luego, si no se activa el mantener la velocidad de la tina uniforme, es decir se permite aceleración, y la velocidad actualmente no está en el nivel objetivo deseado, la velocidad de la tina se deja que se incremente al nivel objetivo. En este punto, entra en bucle al inicio y empieza otra interación, efectivamente corrigiendo y acelerando continuamente hasta que alcanza la velocidad objetivo. Adicionales Mejoras Se apreciará en las modalidades precedentes que la máquina lavadora se supone sostenida en una superficie rígida tal como un piso de concreto. Cuando este no es el caso, por ejemplo, pisos de madera, a toda la máquina de lavadora se le permite un desplazamiento substancial durante el ciclo de centrifugado, entonces aquéllas técnicas previamente descritas no serán totalmente exitosas. Por lo tanto, en una mejora adicional, la presente invención también proporciona un método y aparato para corregir los desequilibrios de centrifugado cuando la máquina lavadora se sostiene en una superficie de soporte no rígido. El sistema de resortes equivalente que represente la tina de centrifugado 100, el bastidor de la máquina 102 y la superficie de referencia, se ilustra en la Figura 14. El primer resorte 106 entre la tina de resorte 100 y el bastidor de máquina 102, representa efectivamente la elasticidad del puente de carga que conecta el montaje de cojinete con el soporte de tina o bastidor de la máquina lavadora. Este puente también forma la base de la celda de carga que mide las fuerzas entre la tina y el bastidor de la máquina lavadora. El segundo componente de resorte 108 en este caso representa la elasticidad de la superficie de soporte, por ejemplo tableros de piso de madera flexible. El segundo resorte 108 es complejo e incluye un componente de amortiguado 110. A fin de medir la aceleración o desplazamiento de la tina 100 respecto a la superficie de referencia 104, es decir un punto de referencia estacionario, se conecta un acelerómetro 112 ya sea a una parte no giratoria del propio cojinete o en una sección adyacente del puente de celda de carga. Ahora, considerando que la máquina se centrifuga a una velocidad particular y se encuentra en un estado perfectamente compensado. Suponiendo que ahora se agrega una pequeña carga "Fuera de Equilibrio" (F0/B = Out Of Balance) en un extremo (al inyectar algo de agua en una de las cámaras de compensación) . Si los extremos de la máquina se comportan completamente como sistemas mecánicos independientes, entonces lo que se esperaría es que no solo se mide un vector de fuerza en el extremo en la cual se agrega agua, y que nada cambiará en el otro extremo: el otro extremo permanecerá perfectamente compensado. Sin embargo, los extremos de la máquina no son sistemas independientes, y en realidad encontramos que se mide un vector de fuerza en ambos extremos de la máquina. Se dice que los dos extremos están "acoplados" entre sí. Como resultado de este acoplamiento, el vector de fuerza observado en un extremo de la máquina no solo se relaciona al vector de "fuera de equilibrio" F0/B en el mismo extremo, sino también se relaciona al vector F0 0/BR en el otro extremo de la máquina . De esta manera : Fi = K-n * FQ/BI + K-12 * F?/B2 En donde Fx es el vector de fuerza medido en un extremo 1 de la máquina, F0/B1 y F0/B2 son los vectores F0/B en los extremos 1 y 2 respectivamente y R y R12 son los factores de respuesta individual que F0/B1 y Fü B tienen el extremo 1. (Hay que notar que R y R12 son también vectores; cada uno que consiste de magnitud, y retardo de fase de la respuesta) Similarmente en el extremo 2 se puede escribir Fx = R21 *F, 0/B1 +t Rrs-2222 **FECO BZ En donde F2 ahora es el vector de fuerza como se mide en el extremo 2 y R21 y R22 son los factores de respuesta individuales que F0/B1 y F0/B2 tienen en el extremo 2. Estas dos ecuaciones pueden combinarse matemáticamente como una ecuación de matriz: F = R * F0/B En donde F es el vector de columna (de vectores) F0 B es el vector de columna (de vectores) R es la matriz de respuesta (de vectores) K1X 12 -^21 -^22 Ahora, si la máquina mantiene la tina absolutamente rígida mientras que gira, entonces se esperaría que los transductores de fuerza midan precisamente los vectores de fuerza requeridos para la aceleración centrípeta de los vectores de carga F0/B. Pero esto no es el caso. La estructura externa de la máquina no es infinitamente rígida, ni tampoco es el piso, la casa o incluso el terreno bajo la casa para ese objetivo. Como resultado, los transductores de fuerza también miden un componente debido a la respuesta mecánica de la máquina, que es una función de todo lo anterior (estructura de máquina, piso, casa....), y también de la velocidad de rotación de la tina. Hay que notar que este es el componente extra de respuesta de máquina que hace significantes a los términos de acoplamiento en la matriz (R12 y R2?) y toda la matriz en general es imposible de pre-calibrar . Es aquí emergen dos técnicas posibles: 1) Al medir vectores de aceleración en cada extremo se puede determinar la respuesta mecánica de la máquina, y luego al combinar apropiadamente el vector de fuerza y el vector de aceleración en cada extremo se pueda hacer una nueva cantidad vectorial para la cual se desacopla la matriz de respuesta (es decir R1X y R22 son los únicos términos significantes) . Además, la matriz no es una función de parámetros desconocidos y de esta manera puede calibrarse en fábrica. 2) O al hacer cambios pequeños, pero conocidos a los vectores F0 B y medir el cambio resultante en los vectores de fuerza, es posible aprender esta matriz de respuesta "R" durante el ciclo de centrifugado. La primer técnica es muy robusta, pero requiere la adición de sensores de aceleración para medir la aceleración vertical absoluta de la tina. La segunda técnica es muy ingeniosa, pero tiene varias dificultades asociadas que se establecen más adelante . Primer Método - medición de aceleración Del sistema anteriormente descrito, será aparente que la fuerza medida por la celda de carga no será una medida exacta del desequilibrio. A fin de determinar el desequilibrio para corregir, el controlador debe tomar en cuenta el efecto del sistema complejo externo a aquél de la máquinas lavadora. Se apreciará por lo tanto que la fuerza absoluta Fa que actúa en la tina centrifugada puede expresarse como Fa = 1 x aa en donde tc?1 es la masa de la tina de centrifugado, y aa es la aceleración absoluta de la tina como se mide por el acelerómetro. Esta fuerza a su vez luego está compuesta por: en donde Fob es la fuerza de fuera de equilibrio y F? es la fuerza medida por la celda de carga. Al re-arreglar la fuerza de fuera de equilibrio Fa/t> puede expresarse en términos de variables conocidas y calcularse por el controlador. Mientras que Fx estará disponible de IDA como se describió previamente, la salida del acelerómetro requerirá pasarse a través de un proceso de filtrado semejante al de IDA, a fin de proporcionar una señal útil. La masa de la tina m1 se estima con base en el peso conocido de la tina, la cantidad de agua agregada a la carga y características conocidas de la carga, con base en el "tipo" de carga. El "tipo" de carga puede determinarse utilizando cualquiera de una cantidad de técnicas de detección de géneros bien conocidas, tales como aquéllas descritas en nuestra patente de los E.U.A. No. 4857814. Lo anterior considera que cada extremo de la tina puede tratarse por separado. Se ha encontrado que al utilizar este método gsta es una consideración satisfactoria. Sin embargo, en algunos casos esto no puede ser adecuado y por lo tanto puede requerirse un sistema más preciso. En este caso es necesario tomar en cuenta el acoplamiento entre cada extremo de la tina. Para este objetivo, puede determinarse una matriz de acoplamiento ? por pruebas sucesivas en el sistema, en donde ? es la proporción de la posición del centro de gravedad a la longitud de la tina, y a es el factor de inercia. (1 - ?)2 + (1 - ?)? - a Y (1 - ?)? - a ?2 + a de esto se puede calcular la fuerza de fuera de equilibrio: en donde el vector de aceleración A puede representarse y la medida de fuerza en el puente de carga Fx como Segundo Método - determinación de la respuesta del sistema Mientras que previamente : F = R * F0/B Si la respuesta de la máquina es relativamente lineal dF = R * dF0/B En donde dF y dF0/B aún son 2*1 vectores de columna, y R es la matriz de respuesta 2*2. dF representa el cambio en los vectores de fuerza como un resultado de agregar F0/B vectores de dF0/B. Sin embargo, en el mundo real se deseará encontrar los vectores F0/B requeridos para retirar los vectores F medidos. Para hacer esto, se requiere rearreglar al multiplicar cada lado de la inversa de R: inv(R) * dF = inv (R) * R * dF0/B Dando dF0/B =inv(R) *dF Ya que cualquier matriz por su inversa da la matriz de identidad. Llamemos a la inversa de R "A" ya que realmente es la matriz de "acción" que nos dice que hacer con lo que medimos . De esta manera : dF0/B = A*dF En donde A = inv(R) El problema es que queremos encontrar A. La forma de hacer es agregar un desequilibrio adicional pequeño pero conocido a un _ extremo y nada en el otro. Ahora denotemos la adición como dF0/Ba y los cambios correspondientes en los vectores de fuerza como dFa . Hay que recordar que dF0/Ba y dFa son ambos vectores columna (de vectores) . Ahora repitiendo el ejercicio, pero esta vez agregando otra pequeña cantidad al otro extremo. Esta vez denotemos la adición como dF0/Bb, y similarmente el cambio correspondiente en los vectores de fuerza dFb. Ahora se pueden combinar los dos experimentos en conjunto para escribir: (dF0/Ba dF0/Bb) = A * (dFA dFb) o DF0/B = A*DF En donde DF0/B y DF ahora son las dos matrices 2*2 formadas al unir los dos 2*1 vectores de columna lado a lado. Al multiplicar cada lado de la ecuación por la inversa de DF: DF0/B *inv(DF) = A *DF*inv(DF) Dando A = DF0/B *inv(DF) Y de esta manera, ahora se conoce la matriz de acción, y puede emplearse para calcular la corrección requerida eliminando los vectores F medidos. Para ilustrar todo esto, hay un ejemplo de trabajo. Supongamos que la máquina actualmente se centrifuga a alguna velocidad constante, y los vectores de fuerza que medimos en cada extremo son : 1 _ 0 F 2 Z_ 90 Ahora suponiendo que se agrega una unidad de agua a 90° en cada extremo 1, y nada en el extremo 2, y los nuevos vectores de fuerza se vuelven: Esto da : 1 ? 90 1 ?. 90 dF = y dFa 0 /_ 0 1 Z_ 0 Ahora para la segunda carrera supongamos que se agrega 0.5 unidad de agua a 0° en el extremo 2, y nada en el extremo 1, y los nuevos vectores de fuerza se vuelven: Esto da: 0 L 0 1 ^ 45 -E o/Bo y dFa 0.5 _ 0 1 ^ 45 De esta manera 1 _ 90 0 Z. 0 DF0/B = 0 Z_ 0 0.5 - 0 De esta manera 0.707 L- 225 0.707 Z_ 45 inv(DF) = 0.707 . 0 0.707 Z_ 270 0 . 707 - 315 0 . 707 Z. 135 Y así A = 0 . 354 ?. 0 0 . 354 ?. 270 Con A ahora calculado y conocido F como se mide por el puente de carga, la corrección requerida para contra-atacar el desequilibrio, puede ser calculada. Inicialmente, la matriz de acción es completamente desconocida, de esta manera debe hacer iteraciones aleatorias para los vectores F0/B iniciales. Después de tener algún conocimiento de la matriz, se pueden hacer mejores iteraciones para los vectores F0/B iniciales. Ventajas del Sistema Total Las ventajas para la máquina lavadora de emplear un sistema de compensación activo, son: • Fuerzas debido al desequilibrio se eliminan antes de las estructuras de cojinete. De esta manea se reducen requerimientos estructurales, permitiendo que menos material y/o más económico sea empleado.

Se eliminada suspensión que se desgaste y se deteriora. Se reducen los espaciamientos de cilindro de lavado permitiendo una amplia capacidad de carga en un tamaño standard de máquina. La complejidad del mecanismo para abrir la puerta también se reduce debido a que ya no requiere tratar con cambios de altura en una suspensión. Un centrifugado silencioso y uniforme en todo tiempo, capaz de atender condiciones externas variables.

Claims (18)

1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato de lavandería caracterizado porque comprende: una tina giratoria perforada para deshidratar una carga de ropa, medio de soporte de tina auto-sustentante, substancialmente rígido que soporta la tina en forma giratoria pero no en translación con relación a una superficie de soporte, medios de desplazamiento para girar la tina a velocidad, de esta manera deshidratando la carga, y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga ahí transportada durante deshidratación de la carga .
2. 2. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema comprende : primeros medios de detección ubicados en una o más posiciones del eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional en la carga, un procesador digital que en uso recibe como alimentación señales de los primeros medios de detección y programado para calcular el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina para corregir el desequilibrio detectado, medios de corrección para agregar una o más masas a la tina, el procesador controla estas adiciones, de manera tal que el valor y posición resultante son substancialmente similares al valor y posición calculados para corregir el desequilibrio.
3. 3. Un artículo de lavandería que tiene una tina perforada para deshidratar una carga de ropa, medios de impulso adaptados para girar la tina a una velocidad, de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga ahí transportada durante la deshidratación de la carga, el sistema se caracteriza porque comprende: primeros medios de detección ubicados en más de una posición en el eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional dinámico en la carga, un procesador digital que en uso recibe como señales de alimentación de los medios de detección, y programado para calcular el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina para corregir el desequilibrio detectado, medios de corrección agregados a dos o más masas a la tina, en donde el uso al menos una de las masas está espaciada axialmente del resto de las masas y el procesador controla esta adiciones, de manera tal que el valor y posición resultante son substancialmente similares al valor y posición calculados para corregir el desequilibrio.
4. 4. Un artículo de lavandería que tiene una tina perforada para deshidratar una carga de ropa, medios de impulso adaptados para girar la tina a la velocidad de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar desequilibrios de la tina y cualquier carga ahí transportada durante deshidratación de la carga, el sistema se caracteriza porque comprende: primeros medios de detección ubicados en más de una posición en el eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional en la carga, medios de corrección para agregar dos o más masas a la tina para corregir cualquier desequilibrio provocado por su rotación, y un procesador digital que en uso recibo como alimentación señales de los medios de detección y programado con soporte lógico (software) que provoca que el procesador lleve a cabo las siguientes etapas: a) energizar los medios impulsores para aplicar una primer velocidad de rotación predeterminada a la tina; b) instruir a los medios de corrección que agreguen al menos un pequeño desequilibrio cuando menos a un extremo de la tina y almacenar los desequilibrios rotacionales detectados en cada extremo de la tina; c) determinar la relación diferencial entre el desequilibrio agregado como mínimo y los desequilibrios rotacionales detectados en cada extremo de la tinta, de esta manera estimando el valor y posición de una o más masas que se requiere agregar a la tina para corregir el desequilibrio actual; y d) controlar adiciones de una o más masas a la tina por los medios de corrección de manera tal que el valor y posición resultantes de las masas agregadas son substancialmente semejantes al valor y posición estimados para corregir el desequilibrio.
5. 5. Un aparato de lavandería que tiene una tina perforada para deshidratar una carga de ropa, medios de impulso adaptados para girar la tina a velocidad, de esta manera deshidratando la carga y un sistema para compensar desequilibrios en la tina y cualquier carga transportada durante deshidratación de la carga, el sistema se caracteriza porque comprende: primeros medios de detección ubicados en una o más posiciones en el eje de centrifugado de la tina para detectar desequilibrio rotacional en la carga con respecto al eje de centrifugado de la tina, segundos medios de detección ubicados en una o más posiciones en el eje de centrifugado de la tina para determinar la aceleración absoluta del eje de centrifugado de la tina, un procesador digital que en uso recibe como alimentaciones señales del primer y segundo medios de detección y programado para estimar el valor y posición de una o más masas requeridas para agregarse a la tina para corregir el desequilibrio detectado, medios de corrección para agregar una o más masas a la tina, el procesador en uso controla estas adiciones, de manera tal que el valor y posición resultantes de las masas agregadas es substancialmente semejante al valor y posición estimados para corregir el desequilibrio.
6. 6. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el procesador además se programa con soporte lógico (software) provocando que el procesador lleve a cabo las siguientes etapas antes de activación de los medios de corrección: 1) verificar el desequilibrio rotacional con base en la salida de los primeros medios de detección; 2) energizar los medios de impulso para redistribuir la carga dentro de la tina hasta que el desequilibrio estimado esté por debajo de un primer umbral predeterminado; y 3) energizar los medios de impulso para aplicar una primer velocidad de rotación más rápida a la tina, de manera tal que se deshidrate efectivamente la carga.
7. 7. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el procesador además se programa con soporte lógico (software) que provoca que el procesador lleve a cabo las siguientes etapas antes de activación de los medios de corrección: 1) verificar el desequilibrio rotacional con base en la salida de los primeros y segundos medios de detección; 2) energizar los medios de impulso para redistribuir la carga dentro de la tina hasta que el desequilibrio estimado esté por debajo de un primer umbral predeterminado; y 3) energizar los medios de impulso para aplicar una velocidad rotacional adicional más rápida a la tina para deshidratar efectivamente la carga.
8. 8. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa (3) además comprende las siguientes etapas: 3.a) estimar el desequilibrio rotacional con base en la salida de los primeros medios de detección; 3.b) si el desequilibrio estimado está por debajo de un segundo umbral predeterminado, energizar los medios de impulso para incrementar la velocidad rotacional de la tina por un incremento predeterminado; 3.c) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, calcular una corrección correspondiente para contra-atacar el desequilibrio; 3.d) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, luego agregar una o más masas a la tina utilizando los medios de corrección, correspondientes a la corrección calculada; y 3.e) si la velocidad de rotación de la tina está por debajo del nivel para deshidratación efectiva de la carga, luego repetir las etapas (3.a) a (3.d) .
9. 9. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la etapa (3) además comprende las siguientes etapas: 3.a) estimar el desequilibrio rotacional con base en la salida de los primeros y segundos medios de detección; 3.b) si el desequilibrio estimado está por debajo de un segundo umbral predeterminado, energizar los medios de impulso para incrementar la velocidad de rotación de la tina por un incremento predeterminado; 3.c) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, calcular una corrección correspondiente para contra-atacar el desequilibrio; 3.d) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, luego agregar una o más masas a la tina utilizando los medios de corrección, correspondiente a la corrección calculada; y 3.e) si la velocidad de rotación de la tina está por debajo del nivel para deshidratación efectiva de la carga, luego repetir las etapas (3.a) a (3.d) .
10. 10. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el procesador incluye medios de almacenamiento y la etapa (3.c) comprende las siguientes etapas: 3.c.i) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, estimar el desequilibrio rotacional de estado estable con base en la salida de los primeros medios de detección y los datos almacenados en los medios de almacenamiento incluyendo un número predeterminado de correcciones pasadas realizadas por los medios de corrección; y 3.c.ii) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, calcular una corrección correspondiente con base en el desequilibrio rotacional de estado estable estimado.
11. 11. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el procesador incluye medios de almacenamiento y la etapa (3.c) comprende las siguientes etapas: 3.c.i) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, estimar el desequilibrio rotacional de estado estable con base en la salida del primer y segundo medios de detección y datos almacenados en los medios de almacenamiento incluyendo un número predeterminado de correcciones pasadas realizadas por los medios de corrección; y 3.c.ii) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado, calcular una corrección correspondiente, con base en el desequilibrio rotacional de estado estable estimado.
12. 12. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque los medios de corrección tienen un primer modo fino de control y un modo grueso de control y la etapa (3.d) comprende las siguientes etapas: 3. d.i) si el desequilibrio estimado está sobre un segundo umbral predeterminado pero por debajo de un tercer umbral predeterminado, luego controlar los medios de corrección bajo el modo de control fino para agregar una o más masas a la tina, correspondientes a la corrección calculada; y 3.d.ii) si el desequilibrio estimado está sobre un tercer umbral predeterminado, luego controlar los medios de corrección bajo el modo grueso de control para agregar una o más masas a la tina, correspondientes a la corrección calculada.
13. 13. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12 , caracterizado porque los primeros medios de detección además comprenden medios de filtro para acondicionar la salida de los primeros medios de detección, los medios de filtro se caracterizan porque incluyen: un filtro de paso bajo para filtrar la salida de los primeros medios de detección y proporcionar como su salida una señal de salida de paso bajo; medios de posición para detectar el ángulo de la tina respecto a una referencia predeterminada; y soporte lógico (software) programado en el procesador, que comprende las siguientes etapas: i) multiplicar la señal de salida de paso bajo en ángulos predeterminados, de rotación de la tina por un valor de acuerdo con el coseno del ángulo de la tina resultante, en un primer producto; ii) multiplicar la señal de salida de paso bajo a los ángulos predeterminados de rotación de la tina por un valor de acuerdo con el seno del ángulo de la tina, resultando en un segundo producto; iii) agregar los valores del primer producto a cada número predeterminado de intervalos sobre una rotación completa de la tina y dividir la suma por el número de sus intervalos, para producir un primer resultado; iv) agregar los valores del segundo producto en cada uno del número predeterminado de intervalos sobre una rotación completa de la tina y dividir la suma por el número de intervalos, para producir un segundo resultado; y v) suministrar un número complejo compuesto del primer resultado como el componente real y el segundo resultado como el componente imaginario, como la alimentación al procesador en lugar de la salida de los primeros medios de detección.
14. 14. Un aparato de lavandería de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque en la etapa (b) comprende las siguientes etapas: b.l) instruir a los medios de corrección que agreguen un primer pequeño desequilibrio en un extremo de la tina; b.2) almacenar los desequilibrios rotacionales detectados en cada extremo de la tina como un primer desequilibrio medido y un segundo desequilibrio medido, respectivamente; b.3) instruir los medios de corrección que agreguen un segundo pequeño desequilibrio en el otro extremo de la tina; y b.4) almacenar los desequilibrios rotacionales subsecuentemente detectados en cada extremo de la tina como un tercer desequilibrio medido y un cuarto desequilibrio medido, respectivamente.
15. 15. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14 , caracterizado porque los primeros medios de detección comprenden cuando menos un transductor de fuerza piezo-eléctrico que se proporciona en cada extremo de la tina adaptado para detectar las fuerzas lineales que actúan en la tina resultante de su rotación.
16. 16. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5, 7, 9 u 11, caracterizado porque los segundos medios de detección comprenden cuando menos un transductor de aceleración que se proporciona en cada extremo de la tina adaptado para detectar las aceleraciones lineales que actúan en la tina que resultan de su rotación.
17. 17. Un aparato de lavandería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 16, caracterizado porque los medios de corrección comprenden dos juegos de cámaras angularmente espaciadas en un plano ortogonal al eje de centrifugado que se proporciona en cada extremo de la tina y medios para inyectar agua en cámaras selectas bajo el control del procesador.
18. 18. Un artículo de lavandería substancialmente como se describe aquí con referencia e ilustra por los dibujos acompañantes.