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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzielung eines
Ladungsausgleichs in Waschmaschinen mit einer Trommel, die von einem
Elektromotor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben wird, mit
Tachometermitteln zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Motors und damit der
Trommel oder mit Strommeßmitteln zur Messung des vom Motor
aufgenommenen Stroms oder des Motorsteuerstroms und mit elektronischen Steuermitteln
zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit in der Weise, daß zwischen dem Ende
der Waschphase einschließlich des Wasserablasses und der
Ladungsschleuderphase eine Vorschleuderphase eingeführt ist, in der der Motor auf eine
Geschwindigkeit beschleunigt wird, die geringer als die Schleudergeschwindigkeit
ist.
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Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit bei einer automatischen
Waschmaschine bei Beendigung einer Waschphase einschließlich Waschwasserablaß auf die
Schleudergeschwindigkeit erhöht wird und daß dabei die in Bewegung
gehaltenen Maschinenmassen, das sind diejenigen Massen, die sich auf die in der
Trommel vorhandene Wäsche beziehen, der Motor und die betreffenden, die
Trommel mit dem Motor verbindenden Leitungen ein Stoßen und ein Vibrieren
erfahren, wodurch nicht nur die Maschinenstabilität, sondern auch der
vorschriftsmäßige Betrieb der Maschine gefährdet werden kann. Der Grund für
dieses Stoßen und Vibrieren liegt darin, daß die Wäsche sich nach dem Ablaß
des freien Waschwassers (das ist das Wasser, das nicht von der Wäsche
aufgenommen worden ist) im untersten Teil der Trommel sammelt. Wenn daher
die Trommelgeschwindigkeit ansteigt, rollt die Wäsche in zufälliger Weise, bis
sie eine kritische Geschwindigkeit (bekannt als Orbital- oder
Umlaufgeschwindigkeit) erreicht, bei der die auf die Wäsche wirkende Zentrifugalkraft der
Schwerkraft entspricht, wobei die Wäsche an der Innenfläche der Trommel in
einer im wesentlichen festen Position hängenbleibt. In manchen Fällen ist die
Wäsche jedoch bei dieser Umlaufgeschwindigkeit nicht gleichmäßig verteilt, so
daß bei weiterer Erhöhung der Geschwindigkeit im Fall der unausgeglichenen
Wäscheladung das genannte Stoßen und Vibrieren erzeugt werden kann, was
sich schädlich auf die Maschinenstabilität und auch auf die Betriebsfunktionen
auswirken und beträchtliche Geräusche verursachen kann, die durch die
Waschmaschien bei dieser Betriebsbedingung erzeugt werden.
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Um diesen Nachteilen abzuhelfen, sind gewisse Verfahren und Anordnungen
vorgeschlagen worden, die das Messen der Schwankungen des vom Motor
aufgenommenen Stroms oder der Änderungen der Motorgeschwindigkeit (durch
einen mit dem Motor verbundenen Tachometer) einschließen. Wenn der Bereich
dieser Stromschwankung oder Spannungsänderung groß ist, zeigt dies an, daß
die Ladung in der Trommel nicht ausgeglichen ist. Die bekannten oder
üblicherweise verwendeten Verfahren und/oder Anordnungen zur Abhilfe dafür oder zur
Vermeidung dieses in der Schleuderphase auftretenden Zustands der
Unausgeglichenheit beziehen eine allmähliche Erhöhung der Trommelgeschwindigkeit
von der Waschgeschwindigkeit bis zur Umlaufgeschwindigkeit, dann das Prüfen
des Gleichgewichts nur dann, wenn die Umlaufgeschwindigkeit erreicht ist,
dann das Aufrechterhalten dieser Geschwindigkeit, die für eine bestimmte Zeit
ungeändert bleibt, und das Prüfen des Zustands der Ladung nach dieser Zeit
ein.
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Wenn sich nach dieser Zeit mit Umlaufgeschwindigkeit herausstellt, daß die
Ladung annehmbar gleichmäßig verteilt ist, wird die Drehgeschwindigkeit
schnell auf die Schleudergeschwindigkeit erhöht. Wenn diese Prüfung jedoch
zeigt, daß bei der Umlaufgeschwindigkeit eine unannehmbare
Ladungsunausgeglichenheit auftritt, wird die Geschwindigkeit auf die Waschgeschwindigkeit
vermindert (wodurch die Wäsche von der Trommelwand gelöst wird), wonach
die Geschwindigkeit wieder allmählich auf die Umlaufgeschwindigkeit mit der
Absicht erhöht wird, eine unterschiedliche und gleichmäßigere
Ladungsverteilung zu erreichen. Wenn dieser Versuch auch fehlschlägt, folgen weitere
Versuche. Nach einer bestimmten Anzahl von Fehlversuchen wird die
Schleudergeschwindigkeit in geeigneter Weise vermindert, um so die Wirkungen der
unausgeglichenen Ladung zu vermindern. Eine derartige Anordnung ist
beispielsweise in der EP 0 071 308 beschrieben.
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In allen Fällen wird die beschriebene Handlung vorgenommen, nachdem die
Ladung verteilt worden ist, d. h., wenn die Ladung bereits der
Umlaufgeschwindigkeit unterworfen ist. Diese bekannte Anordnung, die mit Wiederholungen der
Versuche arbeitet, die das Bleiben auf der Umlaugeschwindigkeit einschließen,
ergeben eine Verlängerung der Betriebszeit der Waschmaschine und stellen in
manchen Fällen eine unvollständige Lösung des mit der Trommelstabilität
verbundenen Probleme dar.
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Die Aufgaben der Erfindung bestehen deshalb darin, ein Verfahren und eine
Anordnung zu schaffen, die die Dauer des Waschmaschinenbetriebszyklus
vermindern, während gleichzeitig der Prozentsatz der während des Schleuderns
erreichbaren, ausgeglichenen Ladungen statistisch erhöht wird, so daß das
Stoßen und Vibrieren vermindert werden und die Maschinenstabilität erhöht
wird. Ebenso soll sich die Möglichkeit des Erleichterns des mechanischen
Maschinenaufbaus ergeben, die zur Kostenverminderung führt, wobei Bauteile
(Tachometer, elektronische Steuermodule und Mikroprozessoren) verwendet
werden können sollen, die bereits in heutigen Waschmaschinen vorhanden
sind, so daß eine weitere Verminderung von Zusatzkosten bei der Realisierung
der Waschmaschinen erreicht wird und eine Verminderung in solchen Fällen
erhalten wird, in denen die Waschmaschine weitere, mit der
Ladungsunausgeglichenheit verbundene Geräusche erzeugt.
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Diese und weitere Aufgaben gehen deutlicher aus der später folgenden,
detaillierten Beschreibung hervor und werden durch ein Verfahren und eine
Anordnung gelöst, deren erfinderische Merkmale in den beigefügten Ansprüchen
angegeben sind.
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Das erfinderische Konzept besteht darin, daß nach der Endwaschphase
einschließlich des Ablassens des freien Waschwassers und vor dem vollständigen
Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit ein Phase folgt, in der die
Waschmaschine dazu gebracht wird, daß die Drehgeschwindigkeit ihrer Trommel allmählich
erhöht wird, wobei eine physikalische Größe (beispielsweise die
Motordreh
geschwindigkeit, den vom Motor aufgenommenen Strom oder den Steuerstrom
eines mit dem Motor in Reihe geschalteten, statischen Schalters) ständig
überwacht wird. Diese physikalische Größe zeigt den Zustand des
Gleichgewichts oder Ungleichgewichts der Trommel an, so daß der Anfangszeitpunkt,
in dem die Ladung in annehmbarer Form ausgeglichen ist, festgestellt werden
kann, wonach eine schnelle Erhöhung der Motorgeschwindigkeit auf
beispielsweise die Schleudergeschwindigkeit erfolgt. Hierbei ist festgestellt worden, daß
es tatsächlich nicht nötig ist, auf das Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit (mit
den genannten Nachteilen) zu warten, bevor die Ladungsverteilung geprüft
wird. Es genügt vielmehr, die Lastverteilung vorher ständig zu überwachen,
d. h. bei niedrigen Geschwindigkeiten, so daß, wie bei einer statistisch
relevanten Anzahl von Fällen festgestellt wurde, während dieser Vorschleuderphase
Fälle mit bedeutender Häufigkeit festgestellt worden sind, in denen zu einem
gegebenen Zeitpunkt Bedingungen auftraten, bei denen die Ladung, obwohl sie
nicht vollständig auf der Umlaufbahn war, in der Trommel gleichmäßig verteilt
und demnach ausgeglichen war, wobei eine derartige Ladungsbedingung aber
nicht notwendigerweise aufeinanderfolgend bestand. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun, wie schon erwähnt wurde, zu demjenigen Zeitpunkt, in
dem ein solcher Ladungsausgleichszustand besteht, die Geschwindigkeit sofort
mit hoher Beschleunigung auf die Schleudergeschwindigkeit erhöht. Dagegen
kann es bei dem bekannten Verfahren geschehen, daß eine solche momentane
Ausgleichsbedingung nicht mehr besteht, wenn die Prüfung aktuell erfolgt, d. h.
bei der Endumlaufgeschwindigkeit der Ladung. Daher wird mit der Erfindung
der Zeitpunkt der gleichmäßigen Ladungsverteilung während einer Phase
fest
gestellt, die vor dem Erreichen der vollen Umlaufgeschwindigkeit der Ladung
liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird praktisch die Geschwindigkeit auf die
Schleudergeschwindigkeit erhöht, wobei die günstige und damit ausgeglichene
Ladungsverteilung beibehalten wird.
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Bei statistisch bedeutenden Prüfungen ist festgestellt worden, daß bei
Verwendung eines solchen Verfahrens ein höherer Prozentsatz der gleichmäßigen
Ladungsverteilung als bei dem genannten, bekannten Verfahren erreicht
wurde.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine automatische
Waschmaschine und den zugeordneten Steuermitteln,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuermittel und
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Fig. 3 ein Zeit-Geschwindigkeits-Schaubild zur weiteren Beschreibung
der Erfindung.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein eine Waschmaschine
bekannter Bauart. Von dieser Waschmaschine sind in Fig. 1 nur solche Teile
gezeigt, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind oder sein
mö
gen. Diese Teile umfassen eine Außentrommel 2 mit einer Wäschefüllung und
einer Entnahmeöffnung 3, eine eine Zugangsmündung 5 aufweisende Trommel
4, die in der Außentrommel 2 drehbar angeordnet ist und die Kleiderfüllung
enthält, eine Welle 6, die in der Außentrommel 2 drehbar gelagert und mit
einem Ende mit der Trommel 4 drehfest verbunden ist, eine erste
Riemenscheibe 7, die auf dem anderen Ende der Welle verankert ist, einen
Kraftübertragungsriemen 8, der mit der ersten Riemenscheibe 7 zusammenwirkt, einen
fest mit der Außentrommel 2 verbundenen Elektromotor 10, eine zweite
Riemenscheibe 9, die auf der Motorwelle 11 verankert ist und mit dem
Kraftübertragungsriemen 8 zusammenwirkt, einen Tachometer 12, der mit der Welle 11
des Motors 10 zur Messung der Motorgeschwindigkeit betrieblich verbunden
ist, ein elektronisches Steuermodul 14, das den Motor sowohl hinsichtlich des
aufgenommenen Stroms und damit der aufgenommenen Leistung als auch
hinsichtlich der relativen Drehgeschwindigkeit steuert, eine
Anpassungsschaltung 13 zur Umwandlung des analogen Geschwindigkeitssignals des
Tachometers 12 in ein digitales, vom Digitalteil des Steuermoduls annehmbares
Signal und einen elektronischen Taktgeber 15, der alle Funktionen der
Waschmaschine 1 und damit das Waschen, die Verteilung der Wäsche 7A auf der
inneren Zylinderwand der Trommel 4 und das Schleudern steuert.
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Als Alternative zur oder in Kombination mit der Verwendung des Tachometers
12 und der zugeordneten Anpassungsschaltung 13 kann ein Stromsensor mit
einer zugeordneten Anpassungsschaltung verwendet werden, um den vom
Motor aufgenommenen Strom oder den Steuerstrom eines in Reihe mit dem
Motor liegenden, statischen Schalters zu messen.
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In beiden vorbeschriebenen Fällen speist das elektronische Modul 14 den Motor
10 unter Steuerung durch den Taktgeber 15, so daß die für jede Stufe des
Waschzyklus geplanten Betriebsbedingungen inbezug auf den besonderen
Zustand des Zeitgebers abgestimmt sind, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Wenn beispielsweise während des Waschens eine Stufe erscheint, in der der
Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit und in bestimmten
Zeitabschnitten betrieben werden soll, sendet der Taktgeber 15 die entsprechende
Information an das elektronische Modul 14, das über die durch das Modul und
beispielsweise den Tachometer 12 gebildete Rückkopplungsschleife veranlaßt, daß
der Motor in einer entsprechenden Weise betrieben wird, unabhängig von
Faktoren, die die Änderung der bestimmten Betriebsbedingungen veranlassen.
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Wenn das elektronische Modul 14 vom Taktgeber 15 den Befehl zur
Durchführung des Vorschleuderns der in der Trommel 4 enthaltenen Wäsche, d. h.
nach dem Waschvorgang und dem Ablassen des freien Waschwassers,
erhalten hat, steuert es zuerst die Drehgeschwindigkeit und die Leistung des Motors
10 derart, daß die Motordrehgeschwindigkeit allmählich ansteigt (s. Fig. 3),
beispielsweise von 55U/min auf 120U/min innerhalb von 10-30 s. Während
dieser Beschleunigung empfängt das elektronische Modul 14 Signale vom
Tachometer 12 oder vom Stromsensor, der alle Strom- oder
Geschwindigkeitsschwankungen infolge von (Wäsche-) Ladungsungleichgewicht anzeigt, wobei
diese Schwankungen ständig überwacht werden, beispielsweise durch übliche
Komparatorschaltungen und logische Tore. Bei einer bestimmten
Drehgeschwindigkeit, beispielsweise beim Erreichen von 80-90U/min, d. h. einer
Drehgeschwindigkeit, die geringer als die Umlaufgeschwindigkeit ist, die im
vorliegenden Beispiel 120U/min beträgt (s. Punkt Y in Fig. 3), zeigt das auf den
Geschwindigkeits- oder Stromsensor bezogene und das elektronische Modul
erreichende Signal an, daß diese Schwankungen auf einen annehmbaren,
bestimmten Wert (Punkt X in Fig. 3) vermindert worden sind und daß zu
diesem Zeitpunkt die Last in im wesentlichen ausgeglichener Weise an der Wand
der Trommel 4 verteilt ist. Eine mögliche Erklärung dieses Phänomens ist die,
daß bei dieser Drehgeschwindigkeit (beispielsweise 80-90U/min) die Ladung
nur teilweise soweit umgelaufen ist, daß diese Geschwindigkeit unzureichend
hoch ist, um die Schwerkraft zu überwinden, der die Wäsche im mittleren Teil
der Trommel ausgesetzt ist, wobei die Wäsche nur durch die Trommeldrehung
selbst mitgezogen wird. Diese bei der Drehung mitgezogene Wäsche ist jedoch
einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, die zu gewissen Zeitpunkten insgesamt die
Bedingung der ausgeglichenen Ladung bestimmen kann. Ein solcher Zeitpunkt
ist beispielsweise beim Rollen vorhanden, wenn die nicht auf der Umlaufbahn
befindliche Wäsche in einen Trommelbereich, in dem eine kleinere Menge der
Wäsche hängenbleibt, und damit in einem Trommelbereich gelangt, diese
Wäsche aufgrund der größeren Möglichkeit der radialen Bewegung einer
größeren Zentrifugalkraft ausgesetzt ist. Nachdem dieser Gleichgewichtszustand
gemessen worden ist, leitet das elektronische Modul 14 diese Information dem
Taktgeber 15 zu, der umgekehrt das elektronische Modul 14 veranlaßt, den
Motor
10 mit der Maximalleistung zu versorgen. Dieser Motor wird auf höchste
Beschleunigung gebracht (Abschnitte P und Q in Fig. 3), die für das Schleudern
vorgesehen ist, wobei die Ladung auf die Umlaufbahn gebracht wird. Wenn die
Ladung nicht ausgeglichen verteilt ist, bevor der Punkt erreicht ist, in dem die
ganze Last auf der Umlaufbahn gebracht ist, kann die
Schleudergeschwindigkeit in bekannter Weise vermindert werden. Alternativ können ein oder mehrere
Wiederholungen des beschriebenen Versuchs stattfinden, wonach die
Schleudergeschwindigkeit endgültig vermindert wird, wenn der Ausgleich immer noch
nicht erreicht worden ist.
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Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die bekannten Anordnungen nicht
berücksichtigen, daß die ausgeglichene Verteilung nur gelegentlich und nur für
kurze Perioden (am Punkt X im Beispiel der Fig. 3) erreicht werden kann, bevor
die Geschwindigkeit (durch Y in Fig. 3 gekennzeichnet) erreicht wird, bei der
die ganze Ladung auf der Umlaufbahn ist; stattdessen wird der Ladungszustand
nur dann geprüft, wenn das Bringen in die Umlaufbahn vollständig ist, wobei
während eines gewissen Zeitabschnitts während dieser Bedingung geprüft
wird, ob die Ladung ausgeglichen ist oder nicht, dann die Prozedur bei
unausgeglichener Ladung möglicherweise mehrmals wiederholt wird, wobei diese
Prozedur eine mäßige oder niedrige Beschleunigung einschließt, die bei der
Waschgeschwindigkeit beginnt, und die Ausgleichsbedingung bei der
Geschwindigkeit, bei der sich die ganze Ladung auf der Umlaufbahn befindet und
die beispielsweise 120U/min (Punkt Y) betragen kann, wiedergeprüft wird.
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Gemäß der Erfindung sendet der Taktgeber 15 am Ende der Waschvorgänge ein
Signal zum elektronischen Steuermodul 14, das aufgrund dieses Signals den
Motor 10 veranlaßt, das Drehen der Trommel mit allmählich ansteigender
Geschwindigkeit zu beginnen (Vorschleudern).
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Die Information, die das elektronische Modul 14 ständig über die
Rückkopplungsschleife (fig. 2) erhält, in der der Sensor (12 und die
Tachometer-Anpassungsschaltung 13) liegt, kann entweder eine ausgeglichene Bedingung
oder eine unausgeglichene Bedingung für die Ladung der in der Trommel
enthaltenen Wäsche bedeuten. Das elektronische Modul 14 prüft durch Vergleich mit
bestimmten, im Speicher vorhandenen Werten ständig, ob diese Information der
Bedingung für eine ausgeglichene Ladung oder der Bedingung für eine
unausgeglichene Ladung entspricht. Wenn die Information zu einem bestimmten
Zeitpunkt (beispielsweise der Punkt X in Fig. 2, nach einer Zeit Δt&sub1;) einer
ausgeglichenen Last entspricht, veranlaßt das elektronische Modul 14 den
Motor 10 zum sofortigen Anstieg seiner Geschwindigkeit (wie durch den
Abschnitt P der Fig. 3 gezeigt ist), so daß sich die Ladung 7A im
ausgeglichenen Zustand stabilisiert und die Schleuderphase beginnt. Wenn die Information
stattdessen die Bedingung für eine unausgeglichene Ladung inbezug auf die
vom elektronischen Modul 14 verglichenen Bezugswerte weiterhin anzeigt,
sendet dieses Modul den Befehl zum Motor 10, mit der Steigerung der
Motorgeschwindigkeit in nur allmählicher Weise und damit der Geschwindigkeit der
die Ladung enthaltene Trommel fortzufahren.
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Wenn kein Ladungsausgleich bis zu demjenigen Zeitpunkt erzielt worden ist, in
dem die ganze Ladung sich in der Umlaufbahn befindet (Punkt Y in Fig. 3) und
die ganze Ladung an der Umfangswand der Trommel festgelegt ist, wird der
Motor 10 auf eine verminderte Schleudergeschwindigkeit gebracht. Alternativ
kann die Lastverteilphase dadurch wiederholt werden, daß zunächst die
Geschwindigkeit vermindert wird (längs des Abschnitts von Y bis I in Fig. 3,
wobei I der Anfangspunkt der Beschleunigungsphase ist, die auf die
Waschphase folgt) und dann die bereits beschriebene Ausgleichs- und
Überwachungsprozedur wiederholt wird.