DE4336349A1 - Verfahren zum Bestimmen der Masse von nasser Wäsche in einer Wäschetrommel - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bestimmen der Masse von nasser Wäsche in einer Wäschetrommel, die durch einen drehzahlgeregelten Universalmotor antreibbar ist, un­ ter Zuhilfenahme von Reglergrößen.

Ein derartiges Verfahren ist durch die europäische Patentan­ meldung Nr. 410 827 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Wäschemasse während der Anlaufphase mit konstanter Beschleu­ nigung bestimmt. In dieser Phase wird der Phasenwinkel und die Höhe der Versorgungsspannung gemessen und unter Berück­ sichtigung von Motorkonstanten und dem Beschleunigungsver­ halten der leeren Trommel zur Berechnung der Massenträgheit der Wäsche herangezogen. Da die Trommelabmessungen und die Beschleunigung bekannt sind, läßt sich aus dem berechneten Wert für die Massenträgheit auch auf die Masse zurückschlie­ ßen. Da die Wäsche während des Anlaufvorganges in der Trom­ mel noch heftig umherfällt, bis sie sich in einem Wäschering an der Innenseite des Trommelmantels fest verteilt hat, ist die Konstanthaltung der Beschleunigung phasenweise außeror­ dentlich schwierig. Abweichungen vom Sollwert der Beschleu­ nigung sind daher nicht auszuschließen. Gelegentlich kann sich auch ein einheitlicher Wäschering nicht ausbilden, weil beispielsweise größere Wäscheteile im Wäscheposten enthalten sind, die zu keiner einheitlichen Fixierung im Wäschering fähig sind, weil ihre Massenschwerpunkte teilweise der Trom­ melachse sehr viel näher sind und ihnen die nötige Zentrifu­ galkraft nicht zuteil wird. In solchen Fällen wird die Mes­ sung des Phasenwinkels der Versorgungsspannung ungenau, weil bereits kleinste Abweichungen von der geraden Anzahl der Trommelumdrehungen während der Anlaufphase sich in großen Ungenauigkeiten auswirken. Außerdem benötigen die Messungen der Höhe der Versorgungsspannung und des Phasenwinkels be­ sondere Einrichtungen, die zur Drehzahlregelung des Univer­ salmotors anderweitig nicht erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit eines eingangs beschriebenen Verfahrens zu verbessern und dessen Realisierung möglichst durch Verzicht auf zusätzliche Bauteile zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor und/oder während der Durchführung eines Schleuderprogramms die Wäschetrommel in einem Massenbestimmungsabschnitt in­ nerhalb von drei Phasen betrieben wird, in dem sich die er­ ste Phase durch einen verzögerten Drehzahlanstieg bis auf eine Enddrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl, bei der sich die Wäsche an den Trommelmantel anlegt, und nahe bei aber unterhalb der Resonanzdrehzahl des Antriebssystems auszeich­ net, die zweite Phase eine konstante Solldrehzahl gleich der Enddrehzahl der Rampe aufweist und in der dritten Phase die Wäschetrommel antriebslos bis auf eine Minimaldrehzahl aus­ läuft, die noch so hoch ist, daß der sich zuvor ausgebildete Wäschering sich nicht oder nur zu einem geringen Teil vom Trommelmantel ablöst, und daß vom Zeitpunkt beim Abschalten des Antriebs bis zum Zeitpunkt beim Erreichen der Minimal­ drehzahl die Zeitdauer gemessen wird, die ein Maß für die Masse der Wäsche ist.

Unterhalb der Resonanzdrehzahl des Antriebssystems, bei der die durch die unwuchtige Trommel initiierte Auslenkung eine Frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz des schwingend auf­ gehängten Antriebssystems hat, läuft die Wäschetrommel noch vergleichsweise ruhig und mit geringer Auslenkung. Da die Wäsche während der langsam gesteigerten Drehzahl in der An­ laufphase im allgemeinen sich einigermaßen gleichmäßig am Trommelmantel verteilt hat, ist während der zweiten Phase Gelegenheit gegeben, aus einer Drehzahlschwankung eine mög­ licherweise unzulässig große unwuchtige Verteilung der Wä­ sche zu erkennen und aus der Bestimmung des mittleren Pha­ senanschnittwinkels der geregelten Motorspannung auf die bei der betreffenden Maschine typische Walkarbeit des Rie­ mens, die Lagerreibung und gegebenenfalls Reibungsverluste in den Stoßdämpfern bei unausgewuchteter Wäscheverteilung zu schließen. Erkenntnisse über diese Werte sind für die Bewer­ tung der Größe der Zeitdauer vom Zeitpunkt beim Abschalten des Antriebs bis zum Zeitpunkt beim Erreichen der Minimal­ drehzahl während der dritten Phase im Hinblick auf die Masse der Wäsche von Bedeutung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird während der zweiten Phase die mittlere Leistung des An­ triebsmotors bestimmt, die ein Maß für das Bremsmoment an der Trommel ist, das als Variable in der Massenbestimmung berücksichtigt wird. Wie oben erläutert, kann sich das Bremsmoment an der Trommel durch Walkarbeit des Riemens, durch Lagerreibung und durch Reibungsverluste in den Stoß­ dämpfern ergeben. Der letztgenannte Parameter ergibt immer dann einen beachtlichen Wert, wenn die Trommel unwuchtig läuft und die dadurch erzeugte Auslenkung Rückwirkungen aus den Stoßdämpfern erfährt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens besteht unter der Annahme einer konstanten Netzspannung darin, daß zur Leistungsbestimmung des An­ triebsmotors der mittlere Phasenanschnittwinkel seiner Dreh­ zahlregelungseinrichtung bestimmt wird. Unter Vernachlässi­ gung geringfügiger Netzspannungsschwankungen gewährleistet die Ermittlung des mittleren Phasenanschnittwinkels eine ge­ nügend genaue Leistungsbestimmung des Antriebsmotors. Aus dieser Leistungsbestimmung ist wiederum auf das Bremsmoment an der Trommel rückschließbar. Hierfür sind keine zusätzli­ chen Bauteile erforderlich, weil der Wert des Phasenan­ schnittwinkels von der Drehzahlregelung her ohnehin schon vorliegt.

Unter der Annahme, daß die Netzspannung nicht konstant ist, und unter Berücksichtigung dieser Tatsache enthält eine an­ dere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens eine zusätzlich zur Bestimmung des Phasenanschnitt­ winkels vorgesehene Netzspannungsmessung, deren Ergebnis bei der Bestimmung des Bremsmomentes als Korrekturwert berück­ sichtigt wird. Die Bestimmung des Bremsmomentes kann dadurch nochmals genauer erfolgen. Der zusätzliche Aufwand ist ge­ ring und besteht aus ledig einem zusätzlichen Spannungstei­ ler auf der Platine der Drehzahlregelungs-Einrichtung und eines normalerweise im Mikroprozessor ohnehin vorhandenen Analog-Digital-Wandlers.

Wenn gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens während der Durchführung des Schleuderpro­ gramms mindestens eine weitere Massenbestimmung stattfindet, kann aus den Ergebnissen der einzelnen Massenbestimmungen der Fortschritt des Schleuderprogrammes ermittelt werden.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wert aus einer weiteren Massenbestimmung mit dem Wert einer vor oder am Beginn des vorausgegangenen Waschprozesses vorgenommenen Massenbestimmung der Trockenwäsche in Bezie­ hung gestellt, um die erzielte Schleuderwirkung in Form ei­ nes Werts für die noch verbliebene Restfeuchtigkeit zu be­ stimmen. In Abhängigkeit von dein Ergebnis dieses Vergleichs kann der Schleuderprozeß zustandsabhängig beendet werden. Dies ist insb. dadurch von Vorteil, daß bisher keine andere Möglichkeit bestanden hat, bei Wäscheposten - vor allem auch bei solchen mit unterschiedlichen Saugfähigkeiten der Wä­ schestücke - den Effekt des Schleuderprogramms als Beendi­ gungskriterium vorzusehen.

Für den Fall, daß eine am Beginn des vorausgegangenen Wasch­ prozesses vorgenommene Massenbestimmung nicht stattgefunden hat, kann die Restfeuchtigkeit immer noch vorteilhaft da­ durch bestimmt werden, daß der Wert aus der weiteren Massen­ bestimmung mit dem Wert aus deren vorangegangener Massenbe­ stimmung in Beziehung gestellt wird und unter Verwendung ei­ nes Wertes für die vor oder am Beginn des vorausgegangenen Waschprozesses vorgenommene Saugfähigkeitsbestimmung der Wä­ sche auf die bei der weiteren Massebestimmung vorliegende Restfeuchte geschlossen wird. Da in modernen Waschmaschinen am Beginn des Waschprozesses ohnehin eine unmittelbare oder mittelbar Saugfähigkeitsbestimmung der Wäsche stattfindet, auf die eine automatische Wassermengenanpassung gegründet wird, kann das Ergebnis dieser Bestimmung als Maßstab für die Ermittlung der Restfeuchtigkeit nach einer Massenbestim­ mung der nassen Wäsche dienen.

Anhand eines durch das in der Zeichnung dargestellte Dia­ gramm beschriebenen Ausführungsbeispiels für das erfindungs­ gemäße Verfahren wird die Erfindung nachstehend erläutert.

Das Diagramm zeigt ein Drehzahlprofil, das am Beginn eines Schleuderprozesses angewendet werden kann. Im Diagramm ist daher die Drehzahl über der Zeit aufgetragen. Die Wäsche­ trommel wird dabei zunächst bis zu einem Zeitpunkt t0 vom Stillstand aus langsam bis zu einer Enddrehzahl n1 beschleu­ nigt. Diese Drehzahl n1 liegt oberhalb der Anlegedrehzahl nA, bei der sich die in der Wäschetrommel liegenden Wäsche­ stücke an die Innenseite des Trommelmantels anlegen und all­ mählich im allgemeinen so verteilen, daß die Wäschestücke einigermaßen gleichmäßig am Umfang der Wäschetrommel pla­ ziert sind. Dadurch bleibt die Unwucht der Wäschetrommel in­ nerhalb vertretbarer Grenzen. Diese Grenzen können während er Anlaufphase A bis zum Zeitpunkt t0 durch Beobachtung der Gleichmäßigkeit des Geschwindigkeitsanstieges am Tachosignal oder an der Regelgröße "Phasenanschnittwinkel" der Regelein­ richtung für den Antriebsmotor überwacht werden. Sollten diese Grenzen überschritten werden, so kann die Anlaufphase A sofort abgebrochen und neu begonnen werden. Die Enddreh­ zahl n1 liegt aber unterhalb einer Resonanzdrehzahl nR, die durch das System des federnd und gedämpft aufgehängten Lau­ genbehälteraggregats bestimmt ist. Ein schwingendes System hat immer eine Resonanzfrequenz, mit der das Laugenbehälter­ aggregat im vorliegenden Fall schwingen würde, wenn die Wä­ schetrommel unwuchtig beladen wäre und mit einer der Reso­ nanz entsprechenden Winkelgeschwindigkeit angetrieben würde. In diesem Falle würden die Schwingungsamplituden ein Maximum erreichen, bei dem genügend genaue Messungen des Bremsmomen­ tes an der Wäschetrommel nicht mehr möglich sind.

Zum Zeitpunkt t0 wird der Antrieb der Wäschetrommel mit ei­ ner Spannung versorgt, die einer konstanten Solldrehzahl n1 entspricht. Während dieser zweiten Phase B bis zum Zeitpunkt t1 kann über die Beobachtung des mittleren Phasenanschnitt­ winkels der Drehzahlregelungs-Einrichtung die durch den An­ triebsmotor in die Wäschetrommel injizierte Leistung ermit­ telt werden. Diese Leistung kann zwar als innerhalb bestimm­ ter Grenzen konstant angesehen und von vornherein in die weitere Bestimmung der Wäschemasse innerhalb der dritten Phase C vorausgesetzt werden. Zur Verbesserung der Genauig­ keit der Massenbestimmung ist es aber vorteilhaft, das Bremsmoment der Wäschetrommel in der zweiten Phase B über die Input-Leistung des Antriebsmotors zu ermitteln, damit dieses Bremsmoment als variabler Rechenwert bei der Bestim­ mung der Wäschemasse in der dritten Phase C vorliegt. Brems­ momente an der Wäschetrommel können durch die Lagerreibung aber auch durch Walkarbeit des Antriebsriemens gegeben sein, Bei einer nennenswerten Auslenkung des Laugenbehälteraggre­ gates durch unwuchtige Wäscheverteilung innerhalb der Wä­ schetrommel wird die Trommel auch dadurch gebremst, daß die Energie durch die Auslenkungen in Dämpfungselementen des Laugenbehälteraggregates verzehrt wird. All solche auf die Wäschetrommel einwirkenden Bremsmomente werden summarisch durch Beobachtung des Phasenanschnittwinkels der Drehzahlre­ gelungs-Einrichtung beobachtet und zu einem Mittelwert ver­ arbeitet, der bei der Bestimmung der Wäschemasse in der dritten Phase C berücksichtigt wird.

Die dritte Phase C beginnt am Zeitpunkt t1 und endet am Zeitpunkt t2. Zum Zeitpunkt t1 wird der Antriebsmotor abge­ schaltet. Sofort beginnt die Wäschetrommel mit einer Aus­ laufphase, innerhalb der sich ihre Drehzahl bis zum Zeit­ punkt t2 auf den Wert n2 vermindert. Die Drehzahl n2 ist noch so groß, daß die sich zuvor im Wäschering organisierten Wäschestücke noch am Trommelmantel halten bzw. gerade begin­ nen sich abzulösen. Die Zeitdauer TC zwischen den Zeitpunk­ ten t1 und t2 während der Auslaufphase C wird gemessen und kann in Beziehung zum zuvor ermittelten Bremsmoment zur Be­ rechnung der in der Wäschetrommel enthaltenen Wäschemenge (Masse) dienen.

Der Zeitpunkt t1 sollte im Falle einer unwuchtig verteilten Wäsche so gewählt sein, daß der Unwuchtmassen-Schwerpunkt immer dieselbe Drehwinkelposition hat. Der Zeitpunkt t1 kann besonders leicht dadurch zu einem Fixpunkt bestimmt werden, daß die Abschaltung immer an einem Extremwert der schwanken­ den Winkelgeschwindigkeit (Minimum oder Maximum) bzw. immer an einem Durchgang durch die Solldrehzahl in immer derselben Richtung vorgenommen wird.

Erreicht die Drehzahl der auslaufenden Wäschetrommel die un­ tere Drehzahlgrenze n2, dann wird der Motor wieder einge­ schaltet und der Schleuderprozeß begonnen. Die Zeitdauer TC zwischen dem Abschalt-Zeitpunkt t1 und dem Wiedereinschalt- Zeitpunkt t2 wird gemessen. Unter Einbeziehung des entweder vorausbestimmten oder durch die vorangehende Phase B ermit­ telten Bremsmomentes der Trommel kann aus der Zeitdauer TC über die Berechnung des Trägheitsmomentes des Wäschepostens die Masse der Wäsche berechnet werden.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Berechnung der Masse des Wäschepostens kann in Phase B die injizierte Antriebsmotor- Leistung über den Phasenanschnittwinkel genauer bestimmt werden. Zunächst war für die beschriebene Leistungsbestim­ mung eine konstante Betriebsspannung angenommen worden. Es hat sich aber gezeigt, daß die Betriebsspannung von Behand­ lungsprozeß zu Behandlungsprozeß durchaus schwanken kann. Durch eine Weiterbildung des er findungsgemäßen Verfahrens kann nun während der Phase B die Input-Leistung des An­ triebsmotors unter Berücksichtigung von Spannungsschwankun­ gen noch genauer berechnet werden. Hierzu ist eine Vorrich­ tung zur Erkennung der Höhe der Betriebsspannung erforder­ lich, die beispielsweise in Form eines Spannungsteilers vor einem bestimmten Eingang des für die Massenbestimmung erfor­ derlichen Mikroprozessors dargestellt ist.

In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Abschätzung der verbliebenen Restfeuchtigkeit in dem Wäscheposten benutzt werden. Dazu kann während des Schleuderprozesses und/oder am Ende eines Schleuderprozesses der erfindungsgemäße Verfahrensablauf nochmals angewendet werden und zu den Ergebnissen der vorherigen Anwendungen in Beziehung gesetzt werden. Für eine Ermittlung der Restfeuch­ te im Verlaufe eines Schleuderprozesses können die Ergebnis­ se zur Steuerung des Schleuderprozesses selbst verwendet werden, z. B. in der Weise, daß bei Erreichen eines vorbe­ stimmten Wertes für die Restfeuchtigkeit der Schleuderprozeß abgebrochen wird. Ein am Ende eines abgelaufenen Schleuder­ prozesses ermittelter Wert für die Restfeuchtigkeit kann da­ gegen in Form einer unmittelbaren Anzeige oder einer Empfeh­ lung für die Weiterbehandlung des Wäschepostens angezeigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Es ist einfach realisierbar ohne Auf­ wendung zusätzlicher Bauteile. Die Ergebnisse der Massenbe­ stimmung lassen während des Schleuderprozesses eine genauere Erfassung von Unwuchten zu, die durch Drehzahlschwankungser­ kennung erfaßt werden. Damit läßt sich sicherer entscheiden, ob ein laufender Schleuderprozeß abgebrochen und/oder wie­ derholt werden muß. Eine Erkennung der Wäschemasse mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weitestgehend unabhän­ gig von Toleranzen, die durch Geräte-Komponenten der Wasch­ maschine auf den Wasserstand, den Wasserdruck, die Zufluß­ mengen, die Schwingungsweite des Laugenbehälter-Aggregats, die Abpumpgeschwindigkeit und die Zeitdauer unterschiedli­ cher Prozeßabschnitte Einfluß haben. Die Massenbestimmung kann jederzeit vor und/oder während des Schleuderprozesses wiederholt werden und erlaubt dadurch vielfältige Verwen­ dungsmöglichkeiten der aus ihr erhaltenen Ergebnisse.

Claims (7)

1. Verfahren zum Bestimmen der Masse von nasser Wäsche in einer Wäschetrommel, die durch einen drehzahlgeregelten Universalmotor antreibbar ist, unter Zuhilfenahme von Reglergrößen, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Durchführung eines Schleuderprogramms die Wäschetrommel in einem Massenbestimmungsabschnitt (M) innerhalb von drei Phasen (A, B und C) betrieben wird, in dem sich die erste Phase (A) durch einen verzögerten Drehzahlanstieg bis auf eine Enddrehzahl (n1) oberhalb der Anlegedrehzahl (nA), bei der sich die Wäsche an den Trommelmantel anlegt, und nahe bei aber unterhalb der Resonanzdrehzahl (nR) des Antriebssystems auszeichnet, die zweite Phase (B) eine konstante Solldrehzahl gleich der Enddrehzahl (n1) der Rampe aufweist und in der drit­ ten Phase (C) die Wäschetrommel antriebslos bis auf eine Minimaldrehzahl (n2) ausläuft, die noch so hoch ist, daß der sich zuvor ausgebildete Wäschering sich nicht oder nur zu einem geringen Teil vom Trommelmangel ablöst, und daß vom Zeitpunkt (t1) beim Abschalten des Antriebs bis zum Zeitpunkt (t2) beim Erreichen der Minimaldrehzahl (n2) die Zeitdauer (TC) gemessen wird, die ein Maß für die Masse der Wäsche ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase (B) die mittlere Leistung des Antriebsmotors bestimmt wird, die ein Maß für das Brems­ moment an der Trommel ist, das als Variable in der Mas­ senbestimmung berücksichtigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 bei Annahme einer konstanten Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungs­ bestimmung des Antriebsmotors der mittlere Phasenan­ schnittwinkel seiner Drehzahlregelungs-Einrichtung be­ stimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 ohne Annahme einer konstanten Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungs­ bestimmung des Antriebsmotors der mittlere Phasenan­ schnittwinkel seiner Drehzahlregelungs-Einrichtung be­ stimmt und währenddessen zusätzlich die Netzspannung ge­ messen und bei der Bestimmung des Bremsmomentes als Kor­ rekturwert berücksichtigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung des Schleu­ derprogramms mindestens eine weitere Massenbestimmung stattfindet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert aus der weiteren Massenbestimmung mit dem Wert einer vor oder am Beginn des vorausgegangenen Waschpro­ zesses vorgenommenen Massenbestimmung der Trockenwäsche in Beziehung gestellt wird, um die erzielte Schleuder­ wirkung in Form eines Wertes für eine noch verbliebene Restfeuchtigkeit zu bestimmen.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert aus der weiteren Massenbestimmung mit dem Wert aus deren vorangegangener Massenbestimmung in Beziehung gestellt wird und unter Verwendung eines Wertes für die vor oder am Beginn des vorausgegangenen Waschprozesses vorgenommene Saugfähigkeitsbestimmung der Wäsche auf die bei der weiteren Massenbestimmung vorliegende Restfeuch­ te geschlossen wird.