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Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Hausgerät, wobei sich die Erfindung insbesondere auf eine Waschmaschine bezieht, die mit einer Wasserweiche zur Steuerung des Wasserzulaufs in den Laugenbehälter und zu einem Waschmitteleinspülbehälter der Maschine ausgerüstet ist, wobei die Waschmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Stellmotors aufweist, der antriebstechnisch mit einem hydraulischen Verteilerarm verbunden ist, über den das zulaufende Frischwasser programmgemäß in eine der Waschmittelkammern des Waschmittelbehälters oder in einen Direktzulauf zum Laugenbehälter eingeleitet wird und wobei zudem der Stellmotor ein drehbar gelagertes Positionsstellglied antreibt, welches in Verbindung mit einer Steuereinheit die Positionierung des Verteilerarms steuert.
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Derartige Wasserweichen werden heute in Hausgeräten, insbesondere in Waschmaschinen, eingesetzt, wenn viele verschiedene Wasserwege zu versorgen sind. Aus der
DE 197 25 745 C2 ist eine Aufbauform und Steuerungskonzeption für eine Wasserweiche bekannt, die in der Praxis seit langem eingesetzt wird. Diese bekannte Ausführungsart hat sich zwar in ihrer Gebrauchstauglichkeit und in der technischen Funktion durchaus bewährt, jedoch muss hierfür ein hoher und kostspieliger Aufwand betrieben werden. Und zwar muss die jeweils einzustellende Position des Verteilerarms über kostspielige Schleifkontakte gesteuert werden, da hierfür eine asymmetrische und große Leiterplatte mit Goldbeschichtung notwendig ist. Außerdem werden Mehrfingerschleifer mit vergoldeten Enden benötigt, die mit der gleichen Drehzahl des Verteilerfingers über den Leiterplattenteil geführt werden. Der Antrieb für diese bekannte Positionskodierung erfolgt über einen einfachen Synchronmotor, der über Verrastungen immer in der selben Richtung mit einer zur Netzfrequenz synchronen Drehzahl dreht. Ein Schleifer verbindet abhängig vom Drehwinkel unterschiedliche Schleifkontaktflächen auf der Leiterkarte mit der digitalen Messspannung. Das Signal wird an einen digitalen Eingang auf der Steuerungsleiterkarte geführt. Die Zeit zwischen aufsteigenden und absteigenden Flanken am digitalen Eingang werden ausgewertet. Die Positionierung erfolgt über zusätzliche Zeitglieder, über die der Motor geschaltet wird. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Ausführungsform besteht somit im Aufwand und in dem Kostenaufwand für die Positionskodierung.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine neue Positionssteuerung und Positionsüberwachung für den Verteilerarm einer Wasserweiche bereit zu stellen, die kostengünstiger als die bisher aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform realisierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein wasserführendes Hausgerät, insbesondere in Form einer Waschmaschine gelöst, die mit einer Wasserweiche gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Weiterhin wird in Anspruch 5 ein Verfahren zur Positionssteuerung des Verteilerarms einer Wasserweiche angegeben.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind in erster Linie darin zu sehen, dass die Leiterkarte für die Steuerung des Verteilerarms verkleinert werden kann, dass die Verwendung von goldenen Schleifkontaktflächen nicht notwendig ist und dass auch als Nebeneffekt der Aufwand für die elektrischen, drahtgebundenen Leitungsverbindungen vermindert werden kann.
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In erfindungsgemäßer Ausbildung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit mit einem von dem Stellmotor angetriebenes und drehbeweglich angeordnetes Positionsstellglieds ausgebildet ist, wobei zur Positionierungssteuerung des Verteilerarms auf der Kreisbahn des Positionsstellglieds ein Referenzschaltpunkt gebildet ist. Dadurch kann das Positionsstellglied während einer Drehbewegung mit diesem Referenzschaltpunkt in Kontakt gelangen, wodurch die Steuereinheit in eine Startposition versetzt wird und gleichzeitig eine Schaltungseinheit zur Erzeugung digitaler Signale aktiviert wird. Eine in der Steuereinheit angeordnete Mess- und Auswerteeinheit kann dann die von der Schaltungseinheit ausgehenden Digitalsignale erfassen und derart auswerten, dass voreinstellbare Einschaltzeiten für die programmgemäße Steuerung des Stellmotors generiert werden können. Über ein ebenfalls in der Steuereinheit eingebundenes Zeitschaltglied kann dann in Abhängigkeit von den vorgegebenen Einschaltzeiten der Verteilerarm der Wasserweiche in eine programmgemäß vorgesehene Position bewegt werden, in der zufließendes Frischwasser über den Verteilerarm in eine der Waschmittelkammern oder in den Direktzulauf zum Laugenbehälter gelangen kann.
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Somit kann mit dieser steuerungstechnischen Grundkonzeption der Verteilerarm der Wasserweiche im wesentlichen rein zeitabhängig und positionsgenau in die programmgemäß vorgesehene Zuflussposition gesteuert werden, ohne dass die bisher zahlreich verwendeten und kostspieligen Goldkontakte eingesetzt werden müssen.
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Je Umdrehung des Positionsstellglieds kann bei Detektion des Referenzpunktes das in der Steuereinheit vorhandene Zeitschaltglied zurückgesetzt werden. Da die Drehzahl und damit der Verfahrweg bei einem Synchronmotor mit eindeutiger Drehrichtung in enger Toleranz zeitproportional ist, können alle Positionen über eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuereinheit mit hinreichender Genauigkeit angefahren werden.
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Eine besonders günstige Gestaltung des Referenzpunktes kann erreicht werden, wenn zur Motorlast eine Zusatzlast geschaltet wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zur Erzeugung von digital verwertbaren Signalen als Zusatzlast ein Widerstand und eine Diode eingesetzt, durch die digitale Signale in Form asymmetrischer Lasthalbwellen erzeugt werden können. Dies kann auf der Steuerungsleiterplatte der Steuereinheit mit einfachen Mitteln derart umgesetzt werden, dass zwischen dem Referenzschaltpunkt und der Mess- und Auswerteeinheit die Schaltungseinheit zur Erzeugung der digitalen Signale in einfacher Weise zwischengeschaltet wird. Bei Ausgestaltung des Referenzpunktes als asymmetrische Zusatzlast bezogen auf die Halbwellen einer Wechselspannung, kann in vorteilhafter Weise auf eine Leitung im Kabelbaum sowie auf einen zusätzlichen Digitaleingang verzichtet werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform kann als Schaltungseinheit zur Erzeugung digitaler Signale ein Volumenstromzähler verwendet werden, der ohnehin in vielen Waschmaschinen mit einer Wasserweiche zusätzlich zur Bestimmung der Durchflussmengen verbaut ist. Dadurch ist eine Spannungsversorgung mit einer Digitalspannung (etwa 5V Gleichstrom) vorhanden, so dass ebenfalls im Bereich der Positionssteuerung auf diese Kleinspannung zurückgegriffen werden kann und die Versorgung mit der hohen Netzspannung vermieden wird. Durch diese Aufbauform können einfache Kontaktmittel eingesetzt werden und zusätzlich weitere Leitungen im Kabelbaum für die Steuereinheit entfallen.
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In dem in der Steuerungsanordnung ein Zeitschaltglied vorgesehen ist, können zur Positionssteuerung des Stellmotors ein oder mehrere Zeitabschnitte hinterlegt werden. So kann beispielsweise ein Zeitabschnitt für den Gesamtverfahrweg seit dem letzten Überfahren des Referenzpunktes und mindestens ein weiterer Zeitabschnitt eingestellt werden, der den Verteilerarm immer zu der nächsten Zulaufposition steuert.
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Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verfahren zur positionsgenauen Steuerung des Verteilerarms einer Wasserweiche besteht darin, dass ein antriebstechnisch mit dem Stellmotor der Wasserweiche in Verbindung stehendes und drehbeweglich auf der Steuerungsplatine einer Steuereinheit gelagertes Positionsstellglied verwendet wird, wobei das Positionsstellglied während einer Drehbewegung auf seiner Kreisbahn mit einem Referenzschaltpunkt in Kontakt gebracht wird. Bei Erreichen des Referenzschaltpunktes wird die Steuereinheit in eine Startposition versetzt und gleichzeitig wird eine Schaltungseinheit zur Erzeugung digitaler Signale aktiviert. Eine Mess- und Auswerteeinheit erfasst diese digitalen Signale und generiert daraus voreinstellbare Einschaltzeiten für den Stellmotor der Wasserweiche. In Abhängigkeit dieser Einschaltzeiten kann dann der Verteilerarm in die programmgemäß vorgesehene Position gesteuert werden, in der die Zuführung von Frischwasser in die Waschmittelkammern des Waschmittelbehälters oder in einen Direktzulauf zum Laugenbehälter der Waschmaschine erfolgen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 in einer vereinfachten Prinzipskizze das Wasserzuflusssystem zum Waschmitteleinspülkasten mit einer Wasserweiche innerhalb einer Waschmaschine,
- 2, 3 u. 4 anhand von vereinfacht dargestellten Prinzipskizzen drei Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Steuerungssystem für den Verteilerarm der Wasserweiche.
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In der 1 ist in einer schematisch gehaltenen Darstellung ein Wasserzuflusssystem einer durch die gestrichelte Umrahmung angedeuteten Waschmaschine 1 skizziert, wobei in dieser Prinzipskizze lediglich die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Bauteile aufgeführt sind.
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Über die Zulaufleitung 20 kann Frischwasser aus dem Hauswassernetz in die Waschmaschine 1 gelangen, wo es über ein schaltbares Zulaufventil 2 und über die Verbindungsleitung 21 zu einer Wasserweiche 5 geleitet wird. Diese Wasserweiche 5 ist hydraulisch in bekannter Weise an den Waschmitteleinspülbehälter 8 angekoppelt.
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Die Wasserweiche 5 umfasst dabei einen steuerbaren Stellmotor 6, der einen drehbeweglich angeordneten Verteilerarm 7 derart bewegen kann, so dass das Zulaufwasser programmgemäß in die Waschmittelkammern 81, 82 u. 83 des Waschmitteleinspülbehälters 8 oder in den Direktzulauf 80 zum angedeuteten Laugenbehälter 3 eingeleitet wird. Insofern wird über den Verteilerarm 7 die hydraulische Zuflusssteuerung des Frischwassers zur Durchführung des jeweils eingestellten Waschprogramms vorgenommen.
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In der Zeichnung ist ebenfalls die Steuereinrichtung 4 der Waschmaschine 1 dargestellt, durch die u.a. die Zuleitung des Frischwassers über das Zulaufventil 2 sowie die programmgemäße Steuerung des Stellmotors 6 gesteuert wird. Der Stellmotor 6 ist antriebstechnisch mit dem hydraulischen Verteilerarm 7 der Wasserweiche 5 verbunden, über den der Zufluss des Frischwassers während eines Waschprogramms in die Waschmittelkammern 81, 82 u. 83 oder in den Direktzulauf 80 zum Laugenbehälter erfolgt.
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Weiterhin ist ebenfalls ein Positionsgeber 70 antriebstechnisch mit dem Stellmotor 6 verbunden, dessen Positionierungssignale von einer Steuereinheit 9 ausgewertet und an die Steuereinrichtung 4 der Waschmaschine 1 geleitet werden. Der Positionsgeber 70 wird in der 1 durch den Pfeil symbolisch angedeutet. Mit dieser an sich bekannten Grundkonzeption kann eine positionsgenaue Überwachung und Steuerung der Lage des Verteilerarms 7 während der Verstellbewegung durch den Stellmotor 6 vorgenommen werden.
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In den 2, 3 u. 4 sind drei Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuereinheit 9 dargestellt, mittels der die Positionierungssteuerung und Positionserkennung für den Verteilerarm 7 einer Wasserweiche 5 erfolgen kann. Für die in den Zeichnungen abgebildeten Ausführungsformen wird als Stellmotor 6 für die positionsgenaue Einstellung des Verteilerarms 7 ein Synchronmotor verwendet.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Stellmotor 6 in üblicher Weise über ein nicht näher dargestelltes Getriebe antriebstechnisch mit dem Verteilerarm 7 verbunden. Weiterhin steht der Stellmotor 6 ebenfalls über ein Getriebe mit einem Positionsstellglied 90 antriebstechnisch in Verbindung, wobei die in den Zeichnungen schattenhaft angedeuteten Zahnräder dieses Getriebe andeuten sollen. Das Positionsstellglied 90 ist drehbar gelagert und wird von dem Stellmotor 6 auf einer Kreisbahn quasi wie ein Uhrzeiger bewegt.
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Das Positionsstellglied 90 ist Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuereinheit 9, durch die die Positionssteuerung und Positionsüberwachungssteuerung des Verteilerarms 7 erfolgt. Das Positionsstellglied 90 ist in dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Schleifkontaktfinger ausgebildet, der drehbeweglich gelagert mit einer kreisförmig angeordneten Kontaktbahn 92 zusammenwirkt. In dieser Form kann das Positionsstellglied 90 zusammen mit weiteren Bauteilen der Steuereinheit 9 auf einer Steuerungsplatine platziert werden.
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Die in 2 dargestellte Steuereinheit 9 umfasst weiterhin einen mit dem Positionsstellglied 90 zusammenwirkenden Referenzschaltpunkt 91, eine Schaltungseinheit 93 für die Erzeugung digitaler Signale, eine Mess- und Auswerteeinheit 95 zum Erfassen und Auswerten der von der Schaltungseinheit 93 ausgehenden Digitalsignale und ein Zeitschaltglied 94 für das Ein- und Ausschalten des Stellmotors 6. Der Vollständigkeit halber ist in 2 noch der Anschluss an die Spannungsversorgung 96 für die Steuereinheit 9 und den Stellmotor 6 symbolisiert dargestellt.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsart ist die Schaltungseinheit 93 neben dem Stellmotor 6 als zusätzliches Lastschaltglied ausgebildet, durch das digitale Signale in Form asymmetrischer Halbwellen erzeugt werden. Hierzu weist die Schaltungseinheit 93 einen Widerstand (R) und eine Diode (D) auf. Die von dieser Schaltungseinheit 93 ausgehenden digitalen Signale werden von der Mess- und Auswerteeinheit 95 erfasst und ausgewertet, wodurch vorbestimmbare Zeitintervalle generiert werden können, die zur Steuerung des Stellmotors 6 verwendet werden können. Über das Zeitschaltglied 94 kann damit der Stellmotor 6 den Verteilerarm 7 schrittweise und in Abhängigkeit definierter Zeitabschnitte in eine programmgemäß vorgegebene Position steuern. Dazu sind die inzwischen verfügbaren Synchronmotoren sehr gut geeignet, durch die positionsgenaue Verfahrwege für die jeweils angetriebenen Stellmittel einstellbar sind. Somit kann mit einer Steuerungsanordnung in der vorbeschriebenen Art, die Positionierungssteuerung und Positionserkennung für den Verteilerarm 7 der Wasserweiche 5 in folgender Weise durchgeführt werden:
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Als Ausgangssituation wird zunächst davon ausgegangen, dass das Positionsstellglied 90 nach dem zuletzt durchgeführten Waschgang auf seiner Kreisbahn in Uhrzeigerrichtung in einer Position vor Erreichen des Referenzschaltpunktes 91 stehen geblieben ist. Dies kann beispielsweise einer Positionslage entsprechen, bei der sich der Verteilerarm 7 und damit auch das Positionsstellglied 90 in der Position befinden, bei der die Ausspülung des Weichspülmittels aus der Waschmittelkammer 83 erfolgt ist.
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Wenn nun ein neuer Waschvorgang zur Durchführung eines kompletten Waschprogramms gestartet wird und der Stellmotor 6 von der Steuereinrichtung 4 seinen programmgemäßen Einschaltbefehl erhält, wird der Verteilerarm 7 in Richtung der Waschmittelkammer 81 für das Vorwaschmittel bewegt. Gleichzeitig wird das sich ebenfalls mitdrehende Positionsstellglied 90 zuerst beim Referenzschaltpunkt 91 angefahren.
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Der dabei ausgelöste Schaltimpuls bewirkt zunächst, dass der Zähler des Zeitschaltglieds 94 zurückgesetzt wird und ein neuer Steuerungsablauf mit programmgemäß vorgegebenen Zeitintervallen für das Einschalten des Stellmotors 6 zur Ausrichtung des Verteilerarms 7 beginnen kann.
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Zuerst wird nun über den geschlossenen Schaltkontakt (T) des Zeitschaltglieds 94 der Stellmotor 6 für die Bewegung des Verteilerarms 7 eingeschaltet und der Leitungsweg über das Lastschaltglied 93 kann aktiv werden. Von der Messeinrichtung 95 werden die asymmetrischen Halbwellen erfasst und ausgewertet, bis ein vorgegebener und hinterlegter Vergleichswert erreicht ist. Dieser Referenzwert entspricht einem vorgegebenen Zeitintervall, währenddessen der Verteilerarm 7 exakt seine Sollposition vor der Waschmittelkammer 81 erreicht hat. Dann kann durch das Zeitschaltglied 94 der Stellmotor 6 ausgeschaltet werden und über den nun in programmgemäßer Position befindlichen Verteilerarm 7 kann der Einspülvorgang durchgeführt werden.
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Dieser Steuerungsablauf kann sich nun für die neue Positionierung des Verteilerarms 7 zum Ausspülen der Waschmittelkammern 82 u. 83 sowie zum Einlaufen von Frischwasser über den Direktzulauf 80 schrittweise wiederholen. Dabei wird der Stellmotor 6 für die Weiterbewegung des Verteilerarms 7 wieder gestartet, über das Zeitschaltglied 94 in Verbindung mit der Messeinrichtung 95 wird das Zeitintervall für die neue Positionierung des Verteilerarms 7 überwacht und nach Ablauf der voreingestellten Zeitspanne wird der Stellmotor 6 durch das Zeitschaltglied 94 wieder inaktiv geschaltet.
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In dem Zeitschaltglied 94 können zur Positionssteuerung des Stellmotors 6 ein oder mehrere Zeitabschnitte hinterlegt werden. So kann beispielsweise ein Zeitabschnitt für den Gesamtverfahrweg seit dem letzten Überfahren des Referenzpunktes und mindestens ein weiterer Zeitabschnitt eingestellt werden, der den Verteilerarm 7 immer zu der nächsten Zulaufposition steuert.
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Nach vollständiger Beendigung des Waschvorgangs kann dann - wie vorstehend bereits beschrieben - das Positionsstellglied 90 in der letzten Stellung stehen bleiben. Mit dem Start eines neuen Waschgangs kann somit beim Anfahren des Referenzschaltpunktes 91 durch das Positionsstellglied 90 der nächste Steuerungsablauf für die ordnungsgemäße und programmgemäß vorgesehene Positionierung des Verteilerarms 7 in Gang gesetzt werden.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform wird in etwa die gleiche Schaltungsanordnung wie in 2 verwendet. Im Unterschied dazu ist auf der Steuerungsplatine lediglich ein Schaltkontakt 97 vorgesehen, der durch das Positionsstellglied 90 beim Überfahren betätigt wird und dadurch die Erzeugung der asymmetrischen Halbwellen aktiviert. Durch diese Ausgestaltungsform kann die in 2 eingesetzte Kontaktbahn entfallen.
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In der 4 ist eine weitergebildete Ausführungsart der Erfindung gezeigt, bei der eine abgewandelte Schaltungseinheit 98 zur Generierung von digitalen Signalmustern eingesetzt wird, durch die in Verbindung mit der Mess- und Auswerteeinheit 95 der Verteilerarm 7 durch den Stellmotor 6 positionsgenau in die programmgemäße Position zur Durchleitung des zufließenden Frischwassers eingestellt wird. Und zwar wird hierbei ein ohnehin in vielen Waschmaschinen bereits vorhandener Volumenstromzähler in die Steuerung eingebunden, über den die zulaufende Wassermenge durch einen Flügelradzähler erfasst wird. Die vom Flügelradzähler abgegriffenen Signale werden ebenfalls einer Mess- und Auswerteeinheit 95 zugeführt, mit der über das Zeitschaltglied 94 wiederum der Stellmotor 6 gesteuert werden kann.
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Weiterhin ist bei dieser Ausgestaltungsform zusätzlich eine Kleinspannungsquelle 99 für die Gleichspannungsversorgung des Steuerungszweigs mit der Schaltungseinheit 98 und der Mess- und Auswerteeinheit 95 vorgesehen.
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Wenn das Positionsstellglied 90 zu Beginn eines neu gestarteten Waschprogramms durch den Stellmotor 6 an den Referenzschaltpunkt 91 gefahren wird, erfolgt ebenfalls zunächst die Rücksetzung der digitalen Mess- und Auswerteeinheit 95 auf null, bevor dann über die mit dem Volumenstromzähler in Verbindung stehende Mess- und Auswerteeinheit 95 die vorprogrammierbaren Zeitintervalle die positionsgenaue Steuerung des Verteilerarms 7 bestimmen.
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Bezugszeichenliste
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| 1. |
Waschmaschine |
| 2. |
Zulaufventil |
| |
20 |
Zulaufleitung |
| 21 |
Verbindungsleitung, Zulaufventil - Wasserweiche |
| |
| 3. |
Laugenbehälter |
| |
|
| 4. |
Steuereinrichtung, Waschmaschine |
| |
40 |
Signalleitung, f. Positionierung Verteilerarm |
| 41 |
Steuerleitung, Stellmotor |
| 42 |
Steuerleitung, Zulaufventil |
| |
| 5. |
Wasserweiche |
| |
|
| 6. |
Stellmotor |
| |
|
| 7. |
Verteilerarm, hydraulisch |
| |
70 |
Positionsgeber |
| |
| 8. |
Waschmitteleinspülbehälter |
| |
80 |
Direktzulauf |
| 81 |
Waschmittelkammer |
| 82 |
Waschmittelkammer |
| 83 |
Waschmittelkammer |
| |
| 9. |
Steuereinheit, für Positions- u. Positionsüberwachungssteuerung |
| |
90 |
Positionsstellglied |
| 91 |
Referenzschaltpunkt |
| 92 |
Kontaktbahn |
| 93 |
Schaltungseinheit, für die Erzeugung digitaler Signale |
| 94 |
Zeitschaltglied (T) |
| 95 |
Mess- und Auswerteeinheit, f. digitale Signale |
| 96 |
Spannungsversorgung |
| 97 |
Referenzschaltkontakt |
| 98 |
Schaltungseinheit, digitaler Volumenstromzähler |
| 99 |
Niederspannungsquelle |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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