DE60110306T2

DE60110306T2 - Verfahren zum Begrenzen der Unwucht in einer Wäschewaschmaschine

Info

Publication number: DE60110306T2
Application number: DE60110306T
Authority: DE
Inventors: Reinhold Pöhler
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: EP1154064A3; EP1154064B2; ES2240260T3; EP1154064B1; EP1154064A2; ES2240260T5; DE10022609C2; DE10022609A1; DE60110306D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Begrenzen der Unwucht einer Wascheinheit einer Waschmaschine, welche eine Wäschetrommel aufweist, die drehbar in einer Wanne einer Waschmaschine befestigt und aufgehängt ist, um die Oszillation mit Federn, Gewichten für die Masseträgheit, Vibrationsdämpfern sowie einem Antriebsmotor in dem Maschinengehäuse zu ermöglichen. Verschiedene am Umfang der Wanne verteilte Sensoren detektieren die Verschiebungen aufgrund der Unwucht im Drehkreis in Beziehung zu dem Maschinengehäuse und unternehmen unabhängig voneinander Gegenmaßnahmen.
Eine solche Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist in der DE 42 01 904 C2 angegeben. In dieser Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik detektieren die Sensoren nur die Verschiebungs-Verlagerungen der Wanne senkrecht zur Rotationsachse der Wäschetrommel und kontrollieren krafterzeugende Elemente, die den Verschiebungs-Verlagerungen entgegenwirken und diese auf zulässige Werte begrenzen. Eine große Anstrengung ist für die krafterzeugenden Elemente erforderlich, da jeder Sensor einem krafterzeugenden Element, von denen eines an dem Maschinengehäuse und eines an der Wanne angebracht ist, zugeordnet werden muss.
Wie bereits bekannt, ist ein gleichmäßig verteilter Ring an Wäsche in der Wäschetrommel ideal beim Drehkreis. Die Dimensionen der Waschmaschine, die geometrische und andere physikalische Eigenschaften der Wäsche selbst verhindern von Zeit zu Zeit solch eine ideale Verteilung von Wäsche, wobei eine Unwucht-Belastung manchmal auftritt, wenn das Wasser abgezogen wird, da verschiedene Kleidungsstücke unterschiedlich abtropfen. Das Resultat ist, dass mehr oder weniger statische Bedingungen entstehen oder eine abnehmende oder ansteigende Unwucht abhängig von der Wäsche-Verteilung und/oder verschiedenen Wasser-Drainageeigenschaften über die Zeit auftreten.
Die in dem Maschinengehäuse aufgehängte Wascheinheit, um die Oszillation zu ermöglichen, erlaubt es Waschmaschinen, Waschmaschinen-Belastungen auch mit Unwucht unter Verwendung der detektierten Unwucht um den Drehkreis zu beeinflussen und die Wascheinheit von mechanischer Beschädigung und Überlastung zu beschützen, zu drehen.
Aus technischen Gründen weisen derartige Oszillationssysteme gemäß dem Stand der Technik verschiedene Freiheitsgrade auf, da die Befestigungspunkte der Federn und Vibrationsdämpfer verschiedene Gelenkverbindungen darstellen, die in der Lage sind zu vibrieren. Abhängig von der Position der Unwucht oder der Unwuchten und der Erregungsfrequenz, d.h. der Geschwindigkeit der Wäschetrommel, entstehen zusätzliche Vibrationssysteme mit dazugehörigen Resonanzen, die den Freiheitsgraden entsprechen, welche nicht parallel zur Rotationsachse liegen.
Diese Vibrationssysteme, die nicht parallel zur Rotationsachse liegen, können dominante Verschiebungen der Wascheinheit erzeugen, was nicht nur das effiziente Drehen der Wäsche verhindert, sondern ebenso die Wascheinheit trotz des normalen Unwuchtsystems gemäß des Stands der Technik beschädigen kann. Abhängig von der Position der Unwucht(en) in der Wäschetrommel entstehen verschiedene Verschiebungen senkrecht zur Rotationsachse, die ebenso eine variierende Größe in Längsrichtung der Rotationsachse aufweisen können. Die Verschiebung kann parallel zur Rotationsachse und an beiden Enden der Wäschetrommel phasenverschoben, d.h. teilweise oder vollständig umgekehrt sein. Solche Unregelmäßigkeiten entstehen insbesondere dann, wenn die Wäschetrommel nur einzelne oder wenige Wäschestücke aufgenommen hat.
Mit dieser Unwucht-Messprozedur gemäß dem Stand der Technik wird der Abbruch- oder Beschleunigungseffekt der Unwucht, die auftritt, wenn sie ansteigt oder abfällt, wenn die Wäschetrommel gedreht wird, in der Form von Geschwindigkeits-Fluktuationen oder hauptsächlich Motorstrom-Fluktuationen bei niedrigen Wäschetrommel-Geschwindigkeiten unterhalb und/oder oberhalb der kritischen Vibrationsfrequenz messen. Jedoch ist es nicht immer möglich, die aktuelle Position der Unwucht aus dieser Messung klar zu detektieren. Wenn die Unwucht rotationssymmetrisch ist, arbeiten die Messmethoden gemäß des Stands der Technik nicht, da die Unwuchten sich partiell oder vollständig kompensieren. Das Ergebnis sind Unwuchten, die zu gering oder zu klein sind.
Des Weiteren ist es in anderen Unwucht-Messmethoden gemäß einen anderen Stands der Technik, bestimmte Faktoren mit ausreichender Präzision zu messen und diese in dem Drehkreis abzudecken, d.h. die geschwindigkeitsabhängigen oder zeitabhängigen Wasser-Drainageeigenschaften der Unwucht-Belastung innerhalb kleiner Geschwindigkeits-Bereiche zu messen oder diese nahe der kritischen Geschwindigkeit zu messen. Das Ergebnis dessen ist, dass die Waschmaschine und das Vibrationssystem der Wascheinheit mit solchen Belastungen überfordert ist, was extrem laute Geräusche, mechanische Schäden erzeugt und bewirkt, dass die Waschmaschine wandert.
Ein anderes Verfahren zum Begrenzen der Unwucht ist in der WO 99/53130 A offenbart, welche zwei Sensoren an der Vorderseite und zwei an der rückwärtigen Seite der Trommelstruktur-Anordnung verwendet, um die Bewegungen in zwei separaten Achsen senkrecht zur Rotationsachse zu bestimmen.
Das Problem der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Begrenzen aller entstehenden Unwuchten einer Waschmaschine mit einer Wascheinheit der vorab bezeichneten Art durch Verändern des Drehkreises zu erzeugen, um Schaden zu verhindern und Maschinenteile vor Überlastung zu schützen.
Ein Teil der Erfindung ist mit Sensoren versehen, die die Verschiebungen senkrecht und/oder parallel zur Rotationsachse der Wäschetrommel sowie Phasenverschiebungen zwischen den Verschiebungen detektieren. Kontroll- und/oder Regulierungs-Parameter können an dem Drehkreis abhängig von den detektierten Verschiebungen und Phasenverschiebungen sowie der Geschwindigkeit der Wäschetrommel oder des Antriebsmotors zugeführt werden.
Diese Ausführungsform der Erfindung weist ein verlagerungsbegrenzendes sowie ein geschwindigkeitsbegrenzendes System auf, welches die mechanische Belastung der Wascheinheit beschreibt, die durch aktuelle Unwucht bewirkt wird. Es ist lediglich erforderlich, den Messpunkt mit der größten Verschiebungs-Verlagerung aufgrund einer Änderung des Drehkreises in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit, d.h. die Rotationsfrequenz, zu bestimmen, um den Drehkreis mit den Kontroll- und/oder Regulierungsparametern zu beeinflussen.
Wenn die zwei Sensoren vorzugsweise an der vorderen und rückwärtigen Seite der Wascheinheit in Bezug auf die Längsrichtung der Rotationsachse vorliegen, sind die zu messenden Verschiebungs-Verlagerungen größer und weniger sensible Sensoren können verwendet werden. Dies ist ebenso der Fall, wenn die Sensoren in einer großen Distanz von der Rotationsachse, vorzugsweise am Umfang der Wascheinheit und/oder diametral einander gegenüber angeordnet sind.
Die Richtung der Verschiebungen, die durch eine Unwucht bewirkt werden (sowohl senkrecht als auch parallel zur Rotationsachse) kann präziser dadurch bestimmt werden, dass ebenso die Phasenposition der detektierten Verschiebungs-Verlagerungen gemessen werden und die Verschiebung der Wascheinheit in Axialrichtung der Wascheinheit von der Beziehung zwischen den detektierten Verschiebungs-Verlagerungen senkrecht zur Rotationsachse und den Phasenverschiebungen zwischen diesen hergeleitet werden; dies ermöglicht es, die Kontroll- und/oder Regulierungsparameter für den Drehkreis zu bestimmen. Die Vorrichtung kann vereinfacht werden, wenn ein Sensor die Verschiebungs-Verlagerung senkrecht zur Rotationsachse misst, während der andere Sensor die Verschiebungs-Verlagerung parallel zur Rotationsachse misst.
Beschleunigungs-Sensoren, optische und/oder elektromechanische Positionssensoren können vorteilhaft verwendet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf eine exemplarische Ausführungsform, die in der Zeichnung gezeigt ist, erläutert. Gezeigt sind:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Frontlader-Waschmaschine, und
2 eine schematische Querschnittsansicht der Frontlader-Waschmaschine aus 1.
Eine Wanne 2, die eine Wäschetrommel 12 enthält, ist in einem Maschinengehäuse 1 angeordnet. Eine Masseträgheit 3 zur Verfügung stellende Gewichte sind als Ringgewichte an der Wanne 2 ausgestaltet. Die Wäschetrommel 12 ist drehbar in der rückwärtigen Befestigung 11 befestigt, die in der Rückseite des Maschinengehäuses 1 vorliegt. Die rückwärtige Befestigung 11 und der elektrische Motor, der als Antriebsmotor 5 dient und über einen Riemen 13 mit der Riemenscheibe 9 der Rotationsachse 8 verbunden ist, dient als Masseträgheit zur Verfügung stellende Gewichte. Die Wäschetrommel 2 ist durch die Tür 4 in der Vorderseite des Gehäuses 1 mit Wäsche beladen. Die Tür 4 ist eine Komponente des Maschinengehäuses 1.
Die Wanne 2, die Wäschetrommel 12 sowie das ein Masseträgheit zur Verfügung stellende Gewicht (Ringgewichte 3, Antriebsmotor 5, rückwärtige Befestigung 11), formen eine Wascheinheit WE zusammen mit den Federn 7 und den Vibrationsdämpfern 6, die an dem Maschinengehäuse 1 derart aufgehängt sind, dass sie eine Oszillation ermöglichen, aus; sie kann sowohl radial als auch axial in Bezug auf die Rotationsachse 8 abhängig von der Belastung der Wäschetrommel 12 verschoben werden. Wenn die Wäschetrommel 12 nahezu gleichmäßig mit Wäsche 10 beladen ist, formt die Wäsche 10 eine Art von Wäschering aus, wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist. Jedoch stellt dieses eine ideale Verteilung von Wäsche dar, die selten auftritt. Üblicherweise liegt, wenn die Belastungen klein sind, eine ungleiche Verteilung in Bezug auf die Rotationsachse 8 vor, was zu Unwuchten führt. Die Unwucht kann vorne, in der Mitte und hinten in der Wäschetrommel 12 und vermutlich eine oder mehrere Positionen, die diametral einander gegenüberliegen können, auftreten. Die Größe der radialen Verschiebung entlang der Rotationsachse 8 kann variieren. Sie kann eine axial parallele, dominante Verschiebung sein und vorne und hinten an der Rotationsachse 8 können gleiche oder ungleiche Verschiebungen mit einer Phasenverschiebung auftreten.
Diese Verschiebungen, die senkrecht und parallel zur Rotationsachse 8 liegen, werden, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, mittels Sensoren 14 an der Vorderseite und Rückseite der Wascheinheit WE, die diametral einander gegenüber am Umfang der Wascheinheit WE platziert sind, detektiert. Die Verschiebungs-Verlagerungen sind hier am größten, so dass unsensible Sensoren 14 verwendet werden können. Die axialen Verschiebungs-Verlagerungen der Wascheinheit WE werden mit zwei Sensoren 14 detektiert, wobei der höhere Verschiebungs-Wert und die Geschwindigkeit der Wäschetrommel 12 oder des Antriebsmotors 5 dazu verwendet werden, den Drehkreis zu verändern.
Durch Messen der radialen Verschiebung und Phasenposition der Verschiebungen in Bezug auf einander kann die resultierende Unwucht mit Komponenten sowohl in radialer als auch axialer Richtung sowie deren Effekt auf die oszillierbare Wascheinheit und der entsprechende Einfluss auf den Drehkreis bestimmt werden. Da die Geometrie der Wascheinheit WE bekannt ist, kann die resultierende Verschiebung von den Verschiebungs-Verlagerungen und deren Phasen-Verschiebungen berechnet werden. Die Bewegung der Wascheinheit über alles ist daher bekannt und Kollisionen zwischen der Wascheinheit und dem Rest der Maschine können durch entsprechendes Verändern des Drehkreises verhindert werden.
Ähnliche Resultate können dann erhalten werden, wenn nur ein Sensor 14 dazu verwendet wird, sowohl die radiale als auch die axiale Parallelverschiebung der Wascheinheit WE zu messen. Ein Nachteil dessen ist jedoch, dass es nicht möglich ist, die Position der Unwucht in Längsrichtung der Rotationsachse durch Messen der Phasenposition der Verschiebungen zu bestimmen.
Eine Eigenschaft kann unter Verwendung der gemessenen Unwucht und/oder Phasenverschiebung zusammen mit einer Geschwindigkeit der Waschtrommel oder elektronischen Motor festgelegt werden, um eine Überlastung der Wascheinheit im Drehkreis unabhängig von der Belastung in der Wäschetrommel 12 und entstehenden Unwucht zuverlässig zu verhindern.

Claims

Verfahren zum Begrenzen der Unwucht einer Wascheinheit (WE) einer Waschmaschine, die eine Wäschetrommel (12) aufweist, welche drehbar in einer Wanne (2) befestigt und in dem Maschinengehäuse (1) aufgehängt ist, um die Oszillation mit Federn (7), Masseträgheit zur Verfügung stellenden Gewichten (3), Vibrationsdämpfern (6) sowie einem Antriebsmotor (5) zu ermöglichen, wobei verschiedene Sensoren (14) am Umfang der Wanne (2) verteilt die Verschiebungen aufgrund der Unwucht in dem Drehkreis detektieren und diesbezügliche Gegenmaßnahmen unternehmen, um die entstehenden Verlagerungen und Kräfte zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) die Verschiebungen sowie die Phasenverschiebungen zwischen den Verschiebungen senkrecht und/oder parallel zur Rotationsachse (8) der Wäschetrommel (12) detektieren und Kontroll- und/oder Regulierungs-Parameter für den Drehkreis abhängig von den detektierten Verschiebungen und Phasenverschiebungen sowie der Geschwindigkeit der Wäschetrommel (12) und des Antriebsmotors (5) berechnet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Wäschetrommel (12) durch die festgelegte Beziehung mit den Verschiebungen und/oder Phasenverschiebungen begrenzt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (14), vorzugsweise einer an der Vorderseite und einer an der Rückseite der Wascheinheit (WE), wenn in Längsrichtung der Rotationsachse (8) gesehen, vorliegen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Wascheinheit (WE) in Axialrichtung der Wascheinheit (WE) von der Beziehung zwischen den detektierten Verschiebungs-Verlagerungen senkrecht zur Rotationsachse (8) und den Phasenverschiebungen zwischen diesen hergeleitet werden können und Kontroll- und/oder Regulierungs-Parameter für den Drehkreis von diesem berechnet werden können.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (14) die Verschiebungs-Verlagerung senkrecht zur Rotationsachse (8) misst, während ein anderer Sensor (14) den Verschiebungs-Pfad parallel zur Rotationsachse misst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) am Umfang der Wanne (2) und diametral einander gegenüber vorliegen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Beschleunigungssensoren, optische und/oder elektromechanische Positionssensoren als Sensoren (14) verwendet werden.