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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein
Steuerverfahren für die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel
einer Schleudertrocknungsvorrichtung in Abhängigkeit
der Unwucht der Wäsche in der Trommel, wobei die
Vorrichtung mit einem Wechselstrommotor zum Antrieb der
Trommel und einer Regelungseinrichtung für die Drehzahl
des Motors durch Regelung des Durchflußwinkels des
durchfließenden Stroms versehen ist.
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Eine solche Vorrichtung erlaubt es, die Unwucht zu
berücksichtigen, insbesondere um im Falle einer
erheblichen Unwucht keine Schleuderphase bei zu hoher
Umdrehungsgeschwindigkeit einzuleiten. Bei einem solchen
Schleudern besteht nämlich das Risiko, Schäden
hervorzurufen, wenn die Umdrehungsfrequenz der Trommel der
mechanischen Resonanzfrequenz der Vorrichtung nahe ist.
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Bekanntermaßen wird, wenn eine erhebliche Unwucht
festgestellt wurde, mit dem Versuch begonnen, diese zu
reduzieren, sei es durch Anhalten der Trommel, sei es
durch ausreichendes Verlangsamen derselben, damit sich
die Wäsche im Inneren der Trommel anders verteilt. Wenn
sich nach mehreren Versuchen dieser Art die Unwucht
nicht verringert hat, wird das Schleudern dennoch
fortgeführt, jedoch bei geringerer Geschwindigkeit, schwach
genug, um mit dem Wert der Unwucht vereinbar zu sein.
Wenn die Unwucht jedoch viel zu groß ist, um mit einem
Schleudervorgang vereinbar zu sein, läßt man die
Vorrichtung ruhen, gegebenenfalls unter Auslösung eines
Alarms, damit der Benutzer die Wäsche manuell in
korrekter Weise aufteilt.
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Verfahren der oben bezeichnete Art sind bereits
bekannt, insbesondere aus den Anmeldungen GB-A-2 102 985,
FR-A-2 524 020, GB-A-2 124 662 und FR-A-2 629 484. In
den in den obigen Anmeldungen beschriebenen Verfahren
veranlaßt die Feststellung einer Unwucht eine
Betätigung entweder eines Belastungsmessers, um die
mechanischen Belastungen zu messen, die im Falle einer Unwucht
auf bestimmte Organe der Vorrichtung einwirken, oder
einen Vergleich der tatsächlichen
Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel mit der
Soll-Umdrehungsgeschwindigkeit. Nachteilig bei der ersten Lösung ist der
Bedarf an zusätzlichen Sensoren, durch die sich die
Kosten der Vorrichtung empfindlich erhöhen. Die zweite
Lösung impliziert, daß die Regelung der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel nicht von sehr guter Qualität
ist, so daß der Unterschied zwischen der
Soll-Umdrehungsgeschwindigkeit und der tatsächlichen
Geschwindigkeit zu groß bleibt, um verwertbar zu sein. Daraus
resultiert eine weniger genaue Präzision bei der
Regulierung der Umdrehungsgeschwindigkeit. Außerdem geht
aus der Anmeldung FR-A-2 629 484 hervor, daß der Wert
dieser Differenz zugleich von der Unwucht und der
gesamten Massenträgheit der Wäsche abhängt und sich
verringert, wenn diese sich erhöht. In der Anmeldung
FR-A-2 629 484 wird daher ein Verfahren vorgeschlagen,
um die Massenträgheit unabhängig von der Unwucht zu
messen, um diese zu berücksichtigen. Nichtsdestoweniger
verkompliziert es das Verfahren.
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In dem Dokument EP-A-0 313 339 wird eine Vorrichtung
zur Kontrolle der Unwucht einer Waschmaschine
vorgeschlagen, wobei das Kontrollsignal ein Motorstromsignal
ist.
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Erfindungsgemäß soll den vorgenannten Nachteilen
dadurch begegnet werden, daß ein Verfahren vorgeschlagen
wird, das nicht der Einfügung zusätzlicher Komponenten
bedarf, das einfach ist, mit einer qualitativ guten
Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit vereinbar ist und
das nicht der Messung der Massenträgheit der Wäsche
bedarf.
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Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung ein
Verfahren der oben definierten Art, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß als repräsentative Größe für die
Unwucht die Amplitude der Veränderung des
Durchflußwinkels des Stroms über wenigstens einer Umdrehung der
Trommel bestimmt wird.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren hat die Anmelderin
sich die Tatsache zunutze gemacht, daß, selbst wenn die
Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit von sehr guter
Qualität ist, der Durchflußwinkel des Stroms in einer
Umdrehung so variiert, daß er mit der Unwucht in einem
Zusammenhang steht, da ja dem Motor mehr Strom
zugeführt werden muß, um die Menge der schlecht verteilten
Wäsche nach oben zu bringen, als um sie nach unten zu
bringen. Die Amplitude der Veränderung des
Durchflußwinkels bei einer Umdrehung ist daher auch
repräsentativ für die Unwucht. Das Verfahren, das Gegenstand der
Erfindung ist, benötigt keine zusätzlichen Komponenten,
wobei der Mikroprozessor, der für die Regelung der
Umdrehungsgeschwindigkeit dient und der den Wert des
Durchflußwinkels steuert, leicht zu programmieren ist,
um die Amplitude der Veränderungen des Durchflußwinkels
zu bestimmen.
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In der bevorzugten Ausführung des Verfahrens der
Erfindung wird, bevor ein Schleudern durch Zentrifugieren durchgeführt
Durchflußwinkels bei niedriger Geschwindigkeit des
Schleuderns bestimmt, die so bestimmte Amplitude mit
einer Folge von Schwellenwerte verglichen, durch
Bereiche separiert, und ein Wert der
Schleudergeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Bereich, in dem sich die
Amplitude befindet, gewählt.
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Dieses Verfahren ist besonders präzise, ohne der
Bestimmung der gesamten Massenträgheit der Wäsche in der
Trommel zu bedürfen. Wie man nämlich im folgenden sehen
wird, hat die Anmelderin, experimentell eine gute
Korrelation zwischen der Amplitude der Veränderungen des
Durchflußwinkels bei niedriger Geschwindigkeit und der
Amplitude der Verlagerungen des Bottichs unter
Einwirkung der Unwucht bei hoher Geschwindigkeit aufzeigen
können, Verlagerungen, deren Ausmaß in tolerablen
Grenzen gehalten werden kann, indem ein genügend geringer
Wert der Schleudergeschwindigkeit gewählt wird.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gleichermaßen
eine Vorrichtung zur Schleudertrocknung von Wäsche
durch Zentrifugieren zum Ausführen des zuvor
beschriebenen Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen
Wechselstrommotor zum Antrieb der Trommel, eine
Regelungseinrichtung für die Drehzahl des Motors durch Regelung des
Durchflußwinkels des durchfließenden Stroms und Mittel
zum Steuern der Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel
in Abhängigkeit von der Unwucht der Wäsche in der
Trommel, beinhaltet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
sie Mittel zum Bestimmen der Amplitude der Veränderung
des Durchflußwinkels des Stroms über wenigstens eine
Umdrehung der Trommel, als repräsentative Größe für die
Unwucht, aufweist.
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Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich
durch Lektüre der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbesispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens sowie eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
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- Figur 1 ein Blockdiagramm darstellt der
Steuerkreisläufe des Motors einer Vorrichtung zum
erfindungsgemäßen Waschen und Trocknen der Wäsche, und
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- Figuren 2a und 2b Zeitdiagramme des den Motor
durchfließenden Stroms darstellen, jeweils bei einer
Ausbildung der Unwucht.
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Eine Vorrichtung zum Waschen und Trocknen der Wäsche,
bei der es darum geht, die Geschwindigkeit in
Abhängigkeit von der Unwucht der Wäsche in der Trommel zu
steuern, beinhaltet zunächst, in bezug auf Figur 1, einen
Wechselstrommotor 2, hier mit einem Triac 5 in Reihe
geschaltet, wobei die Gesamtheit an eine
Wechselspannungsversorgung 6 angeschlossen ist.
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Die Welle 21 am Ausgang des Motors treibt zum einen
über ein Reduktionsgetriebe 22 die Trommel 1 und zum
anderen einen Tacho-Generator 3 an.
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Ein Mikroprozessorschaltkreis 4 erhält die
Spannungsversorgung von der Quelle 6 mittels eines
Schnittstellenschaltkreises 64 und die Ausgangsspannung von dem
Generator 3, mittels eines Schnittstellenkreises 34.
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Der Schaltkreis 4 steuert mittels eines
Schnittstellenschaltkreises 45 die Steuerelektrode des Triacs 5. Der
Schaltkreis 4 erhält weiter ein Befehlssignal PR,
stammend von dem Programmierer der Anlage, das ihm angibt,
in welchem Programmschritt die Vorrichtung sich
befindet.
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Die gerade beschriebene Vorrichtung funktioniert wie
folgt. In normaler Funktion ohne Unwucht bilden der
Tacho-Generator 3, der Schaltkreis 4 und das Triac 5,
eine Regelungsschleife, die das Triac steuert, damit
die tatsächliche Geschwindigkeit der Trommel 1 einem
Soll-Wert gleich bleibt. Die Ist-Geschwindigkeit der
Trommel 1 wird mit Hilfe des Tacho-Generators gemessen,
der, zum Beispiel versehen mit acht Paar Polen, liefert
eine Sinuskurve, dessen Frequenz acht mal der
Umdrehungsfrequenz des Motors entspricht. Diese Sinuswelle
wird in Schaltkreis 34 in einen Impulszug
transformiert, der an Schaltkreis 4 übermittelt wird. Dieser
vergleicht den Wert der Frequenz dieses Impulszuges mit
einem vorgeschriebenen Wert und paßt in bekannter Weise
den Wert des Durchflußwinkels des Stroms I in dem Motor
2 an, indem er das Leiten des Triacs 5 im richtigen
Moment auslöst.
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Wenn eine Unwucht nicht vorliegt, das heißt, wenn die
Wäschelast in der Trommel gleichmäßig verteilt ist, und
wenn die vorgeschriebene Geschwindigkeit konstant ist,
bleibt der Durchflußwinkel des Stroms konstant,
unabhängig von der Position der Trommel.
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Bei Vorhandensein ein Unwucht jedoch, ist das nicht so.
Beispielhaft hat man in den Figuren 2a und 2b den Fall
berücksichtigt, daß, wobei die Geschwindigkeit der
Trommel 1 hoch genug ist, damit die Wäsche 11 gegen die
Wand der Trommel gedrückt wird, die Wäsche schlecht
verteilt ist, was die Ursache für eine Unwucht ist.
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In Figur 2a ist der Stromfluß I während eines
Streckenabschnitts der Trommel 1 dargestellt, im Laufe dessen
das Wäschepaket 11 nach oben gebracht werden muß. Es
wird deutlich, daß der Durchflußwinkel des Stroms,
bezeichnet TM, einen relativ großen Wert annimmt, in
Zusammenhang mit der Tatsache, daß der Motor 2 eine
große Kraft aufbringen muß, um die Wäsche nach oben zu
bringen.
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In Figur 2b ist der Stromfluß I dargestellt, wenn die
Trommel in bezug auf die Position der Figur 2a um eine
halbe Umdrehung gedreht hat, das heißt, wenn das
Wäschepaket 11 nach unten geht. In diesem Fall ist die
von dem Motor aufzubringende Kraft erheblich geringer,
was sich in einer meßbaren Verringerung des
Durchflußwinkels des Stroms niederschlägt, der einen Wert Tm
annimmt, geringer als der vorhergehende Wert TM.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als repräsentative
Größe der Unwucht, die Amplitude A nach der Formel:
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A = TM - Tm
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Die Größe A repräsentiert die Amplitude der
Veränderung, bei einer Umdrehung der Trommel, des
Durchflußwinkels des Stroms.
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Es ist besonders vorteilhaft, die Unwucht
festzustellen, wenn man eine Schleudertrocknung durch
Zentrifugieren durchführen möchte. Zu diesem Zweck, eigentlich
vor dem Schleudern, treibt der Schaltkreis 4 den Motor
2 an, damit die Geschwindigkeit der Trommel einen
Mittelwert zwischen der Geschwindigkeit des Waschens und
den Geschwindigkeiten, die ein effizientes Schleudern
bewirken, annimmt. Zum Beispiel beträgt der Mittelwert
der Geschwindigkeit bei einer Wasch- oder
Spülgeschwindigkeit einige zehn Umdrehungen pro Minute und
die Schleudergeschwindigkeiten betragen ungefähr
mehrere 100 Umdrehungen pro Minute. Diese Geschwindigkeit
ist ausreichend, um ein Pressen der Wäsche durch
Zentrifugieren zu bewirken und um so eine eventuelle
Unwucht festzustellen, wobei sie immer noch schwach genug
ist, um keinen Schaden hervorzurufen, selbst nicht im
Falle einer erheblichen Unwucht. Im Laufe dieser Phase
bei mittlerer Geschwindigkeit mißt der Schaltkreis 4
also die Amplitude A. Im Laufe der folgenden Phase
vergleicht der Schaltkreis 4 den gemessenen Wert mit einer
Folge von Schwellenwerten, die Bereiche von Werten
definiert, und wählt einen Schleudergeschwindigkeitswert
aus in Abhängigkeit von dem Bereich, in dem sich der
Wert befindet.
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Zum Beispiel läßt der Schaltkreis 4 für einen
besonderen Typ einer Waschmaschine mit einer Speisung von 50
Hz, wenn die Amplitude A, hier in Mikrosekunden und
nicht in Grad ausgedrückt, größer als 300 Mikrosekunden
ist, das Schleudern nicht zu; wenn die Amplitude A
zwischen 270 und 300 Mikrosekunden liegt, wählt der
Schaltkreis 4 eine Schleudergeschwindigkeit gleich 300
Umdrehungen pro Minute aus, und wenn die Amplitude A
geringer als 270 Mikrosekunden ist, wählt der
Schaltkreis
4 eine Schleudergeschwindigkeit gleich 900
Umdrehungen pro Minute aus.
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Für diesen Typ Maschine sind die Werte aus der
folgenden Tabelle erstellt worden, die aus einem Experiment
an einem Prototyp resultiert.
verteilte Last (kg)
Last Unwucht (kg)
A (Mikrosekunden)
Verlagerung des Bottichs bei 500 Umdrehungen/min mm
ausgewählte Schleudergeschwindigkeit (Umdr./min)
keine Schleuderung
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Die vorhergehende Tabelle zeigt besonders die gute
Übereinstimmung zwischen dem Wert der Amplitude A und
dem der Verlagerung des Bottichs, die an dem Prototyp
gemessen wurde, um ein Entscheidungskriterium zu haben.
Diese Übereinstimmung bleibt richtig, selbst wenn die
verteilte Last, das heißt die gesamte Massenträgheit
der Wäsche, variiert, was in der Praxis erlaubt, den
Wert dieser gesamten Trägheit unberücksichtigt zu
lassen. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die Waschmaschine beschränkt, die gerade
teilweise beschrieben wurde. Sie kann gleichermaßen
bei Wäscheschleudern oder Wäschetrocknern angewendet
werden.