JP2002533192A

JP2002533192A - 荷重バランス取りシステムを備えたランドリー装置

Info

Publication number: JP2002533192A
Application number: JP2000591263A
Authority: JP
Inventors: レイモンドコレカット，グレゴリー; チャールズローズ，デビット
Original assignee: フィッシャーアンドペイケルリミティド
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2002-10-08
Also published as: EP1153163B1; CA2353814C; ATE375413T1; KR100475890B1; EP1764436A1; EP1153163A1; AU755599B2; CN1318673C; TR200101866T2; DE69937310D1; AU1900500A; CA2353814A1; US6477867B1; DE69937310T2; KR20010108039A; CN1342231A; ZA200104539B; BR9916837A; MY122478A; EP1153163A4

Abstract

(57)【要約】洗濯物を脱水するための、回転可能なパーフォレーション付きドラム（１１）と、ドラム（１１）を支持表面に対して回転可能にしかし並進不能に支持する、実質的に剛性を有する自立式のドラム支持手段と、洗濯物を脱水する速度で前記ドラム（１１）を回転させるための駆動手段（３９，４０）と、洗濯物の脱水中に、前記ドラム（１１）及びドラム内に担持されたあらゆる荷重のアンバランスを補償するためのシステムと、を具備したランドリー装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［技術分野］本発明は、ランドリー装置内の荷重ないし洗濯物ないし充填物をバランス取り
するためのシステム、特に、これだけではないが、水平軸線型洗濯機内の荷重を
バランス取りするためのシステムに関する。

【０００２】［背景技術］一般的な水平軸線型洗濯機は、乾燥時間を短縮するためにできるだけ多量の水
分を洗濯物から抜き取るための最終脱水ないしスピンサイクルを含んでいる。し
かしながら、高速スピンの必要性は、静かな運転とは相反するものである。脱水
サイクル開始時には洗濯物は著しくアンバランスになる恐れがあるので、機械が
加速しようとすると，ノイズと、大きな応力を有する振動とが結果として生じる
。

【０００３】洗濯機設計者が荷重のアンバランスを考慮してこれまで採用してきた手段は、
典型的には、内部組立体をバネ及び減衰器に懸架して振動を絶縁することにある
。困難なのは、これらの懸架組立体が決して振動を完全に絶縁することはない点
であり、機械の加齢に伴って懸架組立体が劣化し、問題は更に悪化する。しかも
、これらの懸架組立体は大きな内部空隙を必要とし、従って機械を標準的な外寸
に設計すると、貴重な洗濯物用容量が失われてしまう。更に、内部組立体はアン
バランスによる力になおも耐えなければならないので、かなりの余分なコストが
生じる。

【０００４】理想的なアプローチは、この問題を根源から排除することにある。このために
は種々の解決策がある。一つ目の可能性は、洗濯物が脱水前に均一に分散される
のを保証することにある。これは効果的な手段であるが、これを現実に達成する
のは極めて難しい。従って、考慮しなければならないアンバランスの度合いを減
じるためにいくつかの行程をとることはできるものの、このアンバランスをその
後に十分に無視できるほど排除することは不可能である。別のアプローチは、ア
ンバランスの大きさ及び特性を決定し、正確にアンバランスに反作用を及ぼすア
ンバランスを付加することにある。

【０００５】水平軸線型洗濯機におけるアンバランスを補償する方法は、米国特許第５２８
０６６０号明細書（Ｐｅｌｌｅｒｉｎ他）及び欧州特許第８５６６０４号明細書
（Ｆａｇｏｒ，Ｓ．Ｃｏｏｐ）に開示されている。これらの開示内容は、ドラム
の周面周りに均一にずらされながらドラムの長さ方向に延びている、軸線方向に
方向付けされた三つの室を使用することに関する。これらの室は、適量の水で個
別に充填されると、回転軸線におけるアンバランスを概ね補正するのに使用でき
る。

【０００６】これらのシステムの欠点は、アンバランスが回転軸線に沿って中心に存在しな
いかもしれず、回転軸線に沿った制御が利用できないのでこのような形態のバラ
ンス取り作用が部分的にしか成功しないことにある。このことは、懸架システム
が、コストが嵩む振動絶縁をなお必要とし、装置の耐用寿命を短くする恐れもあ
るということを意味することもある。

【０００７】［静的アンバランス］何かの形状を有する物体が特定の軸線を中心にしてスピンされると、静的アン
バランス及び動的アンバランスで表されうる二つのタイプのアンバランスが生ず
る。静的アンバランスは、回転軸線が物体の重心（ＣｏＧ）を通過しないところ
にある。このことは、物体が加速し続けるように、物体に回転軸線に向かう（Ｃ
ｏＧを通って作用する）力Ｆを加えられなければならないことを意味する。この
力は周囲の構造から作用するものでなければならず、もちろんその力の方向は図
１に示すように、物体と一緒に回転する。静的アンバランス３を画定にするため
に必要とされる情報部分は二つある。これらの情報部分は、アンバランス１の大
きさ（スピン軸線を中心としたＣｏＧのモーメントであり、ＳＩ単位では大きさ
ｋｇｍを有する）と、ＣｏＧのオフセット方向と物体４内の或る基準方向との間
の或る角度２とである。

【０００８】静的アンバランスを有する物体は、水平方向の回転軸線に取り付けられかつ重
力の影響下にある場合、そのＣｏＧが鉛直方向で回転軸線の下方に位置するまで
回転する。このことは、懸架手段における共振よりも低速でかつ一定の給電で作
動する水平軸線型機械が、ＣｏＧが一側に上昇し他側に下降したときに、僅かな
回転速度変動を生ぜしめる結果ともなる。残念なことに、これは、低速以外の静
的アンバランスを決定するのに実現可能な技術ではない。

【０００９】［動的アンバランス］動的アンバランスはもう少し複雑である。図２において回転軸線５は物体の主
軸線のうちの一つの軸線６と平行でない。物体の主軸線は、物体がそれ回りに自
然にスピンする軸線である。例えば、その押し出し軸線回りにスピンするように設定され、従って静的にも
動的にもバランスが保たれている一様な筒体の短い長さ部分を想定する。このと
き、筒体の内部に二つの重りが取り付けられ、一方の重り８は一端に、他方の重
り９は一方の重り８と反対側の他端に取り付けられる。物体の重心１０は移動さ
れておらず、従って物体は未だ静的にバランスが取られている。しかし、ここで
筒体をスピンさせると振動が生じる。筒体は動的アンバランスを有することにな
る。静的アンバランスは、どちらの方向に物体が転がって係止するかを見ること
によって、静的に検出することができる。動的アンバランスは、筒体のスピンで
もってのみ、即ち動的にのみ検出することができる。

【００１０】［発明の開示］本発明の目的は、実際に上記欠点を克服するようなランドリー装置のためのバ
ランス取りシステムを提供することである。

【００１１】従って第１の観点において本発明は、洗濯物を脱水するための、回転可能なパーフォレーション付きドラムと、該ドラムを支持表面に対して回転可能にしかし並進不能に支持する、実質的に
剛性を有する自立式のドラム支持手段と、洗濯物を脱水する速度で前記ドラムを回転させるための駆動手段と、洗濯物の脱水中に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のア
ンバランスを補償するためのシステムと、を具備したランドリー装置からなる。

【００１２】第２の観点において本発明は、洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと、洗濯物を脱水す
る速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と、洗濯物の脱水中
に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のアンバランスを補償
するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の動的回転アンバランスを検出するための、ドラムスピン軸線上の一つよ
りも多い位置に配置された第１の感知手段と、作動時に該第１の感知手段からの信号を入力として受け取り、かつ感知された
アンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は複数の質量
の値及び位置を計算するようにプログラミングされているデジタル式のプロセッ
サと、前記ドラムに二つ又はそれよりも多い質量を付加するための補正手段とを具備
し、作動時に少なくとも一つの前記質量が残りの前記質量から軸線方向に離間さ
れ、前記プロセッサがこのような付加作用を制御して結果として生じる値及び位
置が、アンバランスを補正するために計算された値及び位置とほぼ同じになるよ
うにした、ランドリー装置からなる。

【００１３】第３の観点において本発明は、洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと、洗濯物を脱水す
る速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と、洗濯物の脱水中
に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のアンバランスを補償
するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の回転アンバランスを検出するための、ドラムのスピン軸線上の一つより
も多い位置に配置された第１の感知手段と、前記ドラムの回転により引き起こされるあらゆるアンバランスを補正するため
に、前記ドラムに二つ又はそれよりも多い質量を付加するための補正手段と、作動時に感知手段からの信号を入力として受け取るデジタル式のプロセッサと
を具備し、該プロセッサには、ａ）前記ドラムに予め定められた第１の回転速度を付与するために、前記駆動
手段を励勢し、ｂ）前記補正手段に指示して前記ドラムの少なくとも一方の端部に少なくとも
一つの小さなアンバランスが付加されるようにし、かつ前記ドラムの各端部にお
いて検出された回転アンバランスを記憶し、ｃ）前記少なくとも一つの付加されるアンバランスと前記ドラムの各端部で検
出された回転アンバランスとの間の差異の関係を決定し、これにより、実際のア
ンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は複数の質量の
値及び位置を推定し、ｄ）前記補正手段によって前記ドラムへの一つ又は複数の質量の付加を制御し
て、付加された質量の結果として生じた値及び位置が、アンバランスを補正する
ための前記推定された値及び位置とほぼ同じになるようにする、各ステップを該プロセッサに実行させるソフトウェアがプログラミングされてい
る、ランドリー装置からなる。

【００１４】第４の観点において本発明は、洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと、洗濯物を脱水す
る速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と、洗濯物の脱水中
に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のアンバランスを補償
するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の回転アンバランスを検出するための、ドラムのスピン軸線上の一つ又は
複数の位置に配置された第１の感知手段と、前記ドラムのスピン軸線の絶対加速度を決定するための、前記ドラムのスピン
軸上の一つ又は複数の位置に配置された第２の感知手段と、作動時に前記第１及び第２の感知手段からの信号を入力として受け取り、かつ
感知されたアンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は
複数の質量の値及び位置を推定するようにプログラミングされているデジタル式
のプロセッサと、前記ドラムに一つ又は複数の質量を付加するための補正手段とを具備し、前記
プロセッサが作動時、このような付加を制御して加えられた質量の結果として生
じる値及び位置が、アンバランスを補正するために推定された値及び位置とほぼ
同じになるようにした、ランドリー装置からなる。

【００１５】本発明は前述のものからなっており、また、以下に例を挙げる構成を有してい
る。次に、本発明の好ましい一形態を図面を参照して説明する。

【００１６】［発明を実施するための最良の形態］本発明は特に洗濯機に適した、ランドリー装置内の荷重をバランス取りする新
しい方法を提供する。このようなシステムは懸架を不要にし、これにより機械構
造が著しく簡素化される。以下の説明は水平軸線型洗濯機についてのものである。しかしながら、本発明
を水平でない及び垂直型の機械、並びに、回転式ランドリー装置一般的に適用可
能であることが理解されよう。

【００１７】［一般的な装置構造］本発明を、主としてランドリー洗濯機に関連して説明する。ただし、その原理
の多くはランドリー乾燥機にも同様に適用可能である。図３及び図４は孔ないし
パーフォレーションを備えたドラム１１を有する水平軸線型の洗濯機を示してい
る。このドラム１１はその軸線がキャビネット１２内でほぼ水平方向に一側から
他側に指向されつつ支持されている。キャビネット１２は水密な閉じ込め空間内
の、ドラムから出た洗浄液又はすすぎ液を閉じ込める閉じ込め面を有している。
キャビネット構造１２のいくつかの部分を例えば二重シート熱成形によって、液
体を閉じ込め面と一緒に形成してもよい。特に洗濯機の後壁及び側壁はこのよう
に形成されうる。

【００１８】ドラムと他の多くの構成部分とを含む洗濯物取り扱いシステムは、好ましくは
頂部充填構造内に含まれている。図３において、水平軸線を有するスピンドラム
１１が概ね方形のキャビネット１２内に含まれている。ドラムへのアクセスは、
洗濯機頂部に設けられたヒンジ付き蓋１４を介して可能となる。他の水平軸線構
造を採用することもできる。

【００１９】ドラム１１は軸受け１５によってそれぞれの端部で回転可能に支持されている
。これら軸受けはドラム支持部１６によってそれぞれ支持されている。図示の実
施例において、軸受けは軸線方向で外部に、ドラム端部２１，２２のハブ領域２
０から突出しているシャフト手段１９上に配置される。他の軸線方向の構成、即
ち例えばドラム支持部から突出するシャフト上に位置するよう軸受けを内部に、
ドラムのハブ領域の外面に設けられた凹部内に配置することも同様に可能である
。ドラム支持部１６はそれぞれ、基部に支持されたユニットとして示されると共
に、一体的に組み合わされた形状を有している。この形状も理想的には、二重シ
ート熱成形、ブロー成形などによって製造するのに適している。各ドラム支持部
は強化リブ領域２３と、ドラム１１の対応する端部２１，２２を受容する図示し
たような受容用凹部領域２５とを有しているのが好ましい。ドラム支持部１６は
、側壁２７，２８に設けられた補完的な表面内に固定されることにより、下位構
造に係合する。個別の部材又は機械的な懸架システムから形成される機枠のよう
な、さほど好ましくない他の構造も可能である。

【００２０】各ドラム支持部１６は凹部領域２５の中心に軸受け支持用凹部を有している。
軸受け支持用凹部内には軸受け台２９が配置され、軸受け１５は軸受け台２９の
ボス内に取り付けられている。図３及び図４に更に詳細に示すように、本発明の好ましい実施例において、ド
ラム１１は、パーフォレーションを有する金属製フープ３０と、概ね筒形ないし
円筒形の室を形成するためにフープ３０の端部を包囲する一対の端部２１，２２
と、ドラム端部２１，２２の間に延びる一対のベーン３１とを具備する。

【００２１】本発明の好ましい形態では、ドラムは一方の端部２１からのみ駆動され、従っ
てベーン３１の一つの目的は、駆動されないドラム端部２２に回転トルクを伝達
することにある。更に、ベーンはドラム組立体１１に長手方向の剛性を提供する
。この目的のために、ベーン３０は、アンバランスな動的荷重による歪みに対し
て要求されるあらゆる抵抗を達成するのに十分な奥行きと内部補強作用を有して
いるものの、幅広で浅い。好ましくは、ベーン３０は、洗濯物のタンブリングな
いし反転を助成するための先行縁及び後続縁を備えた明確な形状を有している。
好ましい実施例において、これらベーン３０は回転方向に関し対向するよう方向
付けされているので、各方向での回転時に一方のベーンが前進し、他方のベーン
が後退することになる。更に、以下に説明するように、このベーン形状によって
、洗濯室の開放作用が使い勝手がよくなる。

【００２２】本発明を組み入れた洗濯機の好ましい実施例において、ドラム１１は一対のド
ラム支持部１６の間で、各ドラム支持部１６の端部において支持されている。ド
ラム１１内部へのアクセスは、ドラムの円筒形壁３０のハッチ区分３３を摺動さ
せて開けることにより可能となる。このハッチ区分は、作動時に連続ループの形
に結合されるようにラッチ機構３４，３５，３６，３７，３８を介して結合され
る。従って、洗濯機のキャビネット１２は、水平軸線型洗濯機ではより一般的な
伝統的なフロントローディング形式とは異なり、実質的にトップローディング形
式でもってドラム１１にアクセスできるように形成されている。

【００２３】洗濯機は、全操作段階（洗浄、すすぎ、及び脱水）にわたってドラムを回転さ
せるための電動モータ（図４においてロータ３９及びステータ４０が見える）を
有している。本発明を組み込んだ洗濯機の好ましい形態において、モータは直接
駆動インサイドアウト式の電子整流ブラシレス直流モータであり、このモータは
、ドラム１１の一方の端部２１に結合された永久磁石ロータ３９と、ドラム支持
部１６に結合されたステータ４０とを有している。モータの適切な形態は欧州特
許第０３６１７７５号明細書に記載されている。使用者が洗濯機の機能及び操作を制御できるようにするために、ユーザインタ
フェイス２４が設けられている。制御用電子部品は、インタフェイスモジュール
内に一体的に含まれており、洗濯機の操作に関する電子制御を提供する。

【００２４】［バランス取りシステム］本発明において、脱水を行うためにドラム１１が高速回転される間に、バラン
スを崩した荷重により生ずる力が、動的に制御されるバランス取りシステムによ
り最小化される。バランス取りシステムは、シャフト１９の各端部で軸受け台２
９に設けられたロードセルが変形することにより発生する電気信号を用い、それ
により、ドラム１１を動的に再びバランス取りするために必要とされる重量分散
補正が評価される。各軸受け台２９は、一対の曲げブリッジ４０，４１を有する
ように形成されており、各曲げブリッジには、図５に示すようなロードセル４２
が取り付けられている。ロードセル４２の出力はランドリー機械の制御プロセッ
サに供給され、これによりバランス取り作用ないしタスクが実行される。このバ
ランス取りタスクは、図６に示すようにドラム内に配置されている六つのバラン
ス取り室４３，４６，４７，８０，８１，８２のうちの一つ又はそれ以上に水を
付加することにより達成される。このような室の三つは、各端部で１２０°だけ
離されて、ドラム端部２１，２２の末端に位置決めされている。

【００２５】このバランス取りシステムは図７に更に詳しく示されている。ロードセル４２
からの出力は先ずフィルタ５０を通過し、次いでマイクロプロセッサ５１の入力
側に接続される。このマイクロプロセッサはランドリー機械用の特定のタスクの
ためのプロセッサ又は主制御プロセッサでありうる。マイクロプロセッサ５１内
にプログラミングされた種々のアルゴリズム（詳細は後で述べる）は、モータ制
御器５２にスピン指令（例えば加速／減速）を与え、弁駆動装置５３にバランス
取り補正（例えば弁５４の開／閉）を命ずる。次いでモータ制御器５２は、スピ
ン指令を達成するためにモータ巻線への給電状態を変化させる。弁駆動装置５３
は適切なバランス取り弁ないしバランシング弁５４を開くか又は閉じる。このバ
ランス取り弁は、関連するスロットないし流路４５内に注入器４４を介し水が流
入できるようにし、このスロットは適切な室に連通している。弁駆動装置５３は
更に、高流量弁５５及び低流量弁５６を通じて水流を切り換えることにより、粗
調整モードと微調整モードとの間の切り換えを可能にする。

【００２６】アンバランスを補正するためには、等しく逆向きの静的及び動的アンバランス
を人為的に加えることが必要である。静的アンバランスを加えるには、所定量の
質量を或る半径及び回転角（又は「位相」角）で、スピン軸線に沿うＣｏＧと同
じ位置に加えるだけでよい。しかしながら、動的アンバランスを加えるためには
、等しく逆向きの二つのアンバランスを、ＣｏＧの各側に同じ距離だけ離間した
、スピン軸線に沿う二つの位置に加えなければならない。その結果、静的及び動
的アンバランス双方は、スピン軸線に沿って離間した二つの位置に、二つの別個
の質量（両方とも同じ半径でもよい）を別個の二つの位相角で加えることにより
、補正できることになる。求められるべき四つの変数があり、従ってアンバラン
スの性質に関する有益な四つの情報部分を得なければならない。

【００２７】これらの情報部分は典型的には、振動系の二つの別個の位置における加速度、
速度、力、又は変位を測定することにより得られる。二つのセンサ位置だけが必
要とされ、四つのセンサ位置が必要とされないのは、関連する信号がちょうど正
弦波形であり、従って二つの情報部分を含むからである。一方の情報部分は信号
の大きさないし振幅であり、他方の情報部分はスピンシステムにおける或る基準
点に対する「位相」角である。

【００２８】別個の二つの位置における信号振幅及び位相角がひとたび得られると、二つの
質量及びそれらの位相角を計算してアンバランスを補正するための方法が必要と
なる。これは、信号データ及び質量データを二つの複素数ベクトルとして表し、
これらの関係を四つの複素数の正方行列として表すことにより、行われる。この
行列は、質量ベクトルを信号ベクトルに対してマップ化するのに用いられる場合
、応答行列と呼ばれ、反対の場合には、アンバランスを表す質量ベクトルに戻る
信号ベクトルをマップ化するのはその逆行列である。

【００２９】アンバランスのデータを獲得するための技術を実際に実行するのは困難である
。というのは、或るタイプの信号を測定するのが他の信号よりも一層困難であり
、もし良好な信号が得られるとしても、応答行列は、信号がどこで測定されるか
によって、知る（習得する）のが予測不能な難しいものになってしまう恐れがあ
るからである。本発明の好ましい実施例において、アンバランスは力又は応力の
測定値を用いて特徴付けられる。利用可能な代替例のうち、力は測定し易く、低
速での信号レベルが全く十分なものである。

【００３０】機械が懸架装置を有していないので、キャビネットはドラムのスピン軸線に効
果的に強固に結合されている。このことは、アンバランスを軸受け組立体での力
に関連付ける応答行列がほぼ対角線関係にあり、装置が剛直な床上に支持されて
いる場合には、速度が変化したときに複雑かつ／又は予測不能に変化しないこと
を意味する。従って、ドラムの各端部の軸受け組立体における（例えば鉛直方向
の）力の半径方向成分は、剛直な床の場合に、バランス取り作用を目的として測
定するための最も有効な信号である。装置を支持する床が可撓性を備えている場
合には、後述する別の関係が適用される。

【００３１】［センサ］静的及び動的な完全なバランス取り作用を行うために、アンバランスの性質に
ついて知るための有益な情報部分が必要となる。すでに示唆したように、バラン
ス取り作用を目的とした所望の信号は、ドラムを支持する各軸受け組立体におけ
る力の半径方向成分であり、従って或る種類の二つのロードセルが必要となる。
好ましい実施例において、一対のセンサ４２が図４に示すように、シャフト１９
の各端部に配置される。

【００３２】この用途に適した歪みセンサは圧電ディスクである。このタイプのセンサは大
きな信号出力を生ぜしめ、従ってＲＦＩ（無線周波数妨害）によって著しく影響
を受けることはない。しかしながら圧電歪みセンサは、ディスクを横切る電荷漏
れに基づく荷重の変動しか測定することができない。圧電ディスクは、加えられた力に関する特定の応答を有する。力は周波数の２
乗に比例し、かつ応答の大きさは力の周波数に比例するので、センサ出力とドラ
ムの回転数ｒｐｍとの関係は３次的である。

【００３３】更に詳細には、軸受け台は図５に示すように、同心的な二つの筒状リング４６
，４７のように見える。既に述べた荷重ブリッジ４０，４１は内側リング４７の
それぞれ頂部と底部とに、また、外側リング４６の上側の周囲部の対向する部分
に結合されている。荷重ブリッジの、外側リングに面する側には、圧電ディスク
４２が付着されている。ドラムからの荷重は内側リング４７に取り付けられた軸
受け１５と、荷重ブリッジ４８と、ロードセル４２とを介して外側リング４６に
伝えられ、更に外側で外部構造内に伝えられる。この形式において、荷重ブリッ
ジがドラムのスピン作用からのいかなる鉛直方向の力にも従うよう撓み、従って
圧電ディスクを変形させ、アンバランス力を表す信号を供給するようになってい
ることが理解されよう。

【００３４】［動的制御］本発明の好ましい実施例において、動的な制御法が用いられる。これは、先に
説明したような動的及び静的アンバランスと混同されるものでは決してなく、制
御方法論の性質について言及するに過ぎない。代替的な制御方法論は「静的」な
ものである。静的制御法は、時間に応じたその目標システムの挙動に関するデー
タを使用又は保持するのではない。結果としてこの方法は、平衡状態を復帰しよ
うとする「シングルショットないし単発」として実行され、システムが次の実行
の前に定常状態に戻るように、実行する毎にその実行後に十分な時間が経過する
ことが許されなければならない。これに対して、動的な制御法は、時間に応じた
システムの挙動を予測することができ、最新の過去の動作を記憶することにより
、システムが過渡応答状態にあっても、システムを連続的に補正することができ
る。

【００３５】この好ましい動的制御の主な利点は、次の実行時間が来るのを待つことなしに
ずれが現れるとすぐに、制御ループがこれらのずれを調整することができること
にある。時間応答が遅いシステムにとって、このことはかなりの利点である。効
率的に作動させるために、制御器は目標システムの、時間依存応答の推定に従っ
てプログラミングされなければならない。しかしながら、この計算値が顕著な変
動を有しない限り、概算にはこれで足り、このアプローチで十分に作動する。ま
た、動的な制御器が迅速な決定ループで動作するので、入力パラメータに伴うあ
らゆるノイズが生ずると、多くのわずかな補正がなされるが、これは完全には必
要でないものである。このような理由から、設定すべきしきい値補正レベルは最
小でしかなく、補正を行うのにいかなるコストも困難も伴わない。

【００３６】時間依存挙動の主な源を列挙すると次のようになる。・機械のバランス状態に瞬時の変化がもたらされると、振動の定常状態に達する
ために数回の回転が行われる。・ロードセルデータ取得において忘却係数を平均化するということは、新しい振
動状態に応答するために平均化データも多数回の回転を行わせるということを意
味する。・機械のバランス状態の変化は決して瞬時のものではなく、水の付加には約０．
１〜６０秒が必要である。・洗濯物からの水の抜き取りは、機械のスピン速度が上昇するにつれて機械のバ
ランス状態が著しく急速に変化しうることを意味する。

【００３７】もし、脱水サイクルにおいて、機械が約３分間で１００ｒｐｍから１０００ｒ
ｐｍに上昇しなければならない場合には、機械は、この期間の継続中にほぼ確実
に過渡応答の状態になる。その結果、制御器は、機械が定常状態になることなし
に機械のバランス状態の変化に応答可能でなければならない。前に述べたように動的な制御を実施するためには、この制御器は、機械の時間
依存挙動の概算に従ってプログラミングされなければならない。更に正確には、
もし実施されるべき補正があるならばいかなる補正が実施されるべきかを決定す
るときに、制御器は（機能がどのくらい以前に行われたかに応じて）その過去の
動作にどのくらいの重み付けをするかを知らなければならない。このような用途
において、各水室に対し、適切に重み付けされた水付加の過去の履歴の総和は、
「待機効果」であると考えることができる。即ち、制御器は所定量の効果が信号
になおも供給されると未だ予測しており、従って、現時点でどの弁をオンにしど
の弁をオフにすべきであるかを決定するときに、現在計算されている必要水量か
らこの「待機効果」を減算しなければならない。

【００３８】これを正確に行うためには、思い出すのに必要なだけ多くの箇所ないしポイン
トについての制御器の過去の動作の完全な記録と、同数のポイントのための重み
付け値テーブルとが必要となる。これらのポイントは、この用途において少なく
とも１０個である。もしポイント数をＮ個とすると、それぞれＮ個のポイントを
有する六つの制御出力チャネルの履歴を記憶するには６Ｎ個のデータポイントが
必要となる。更に、次いでこの履歴の効果を計算するには６Ｎ回の掛け算が必要
となる。一つの単純化は、図９に示すような「テーブルトップ」曲線６１で正確
な重み付け曲線６０に近づけることである。このようにすると、重み付け値の記
憶されたテーブルが必要でなくなり、６Ｎ回の掛け算が６Ｎ回の足し算に減じら
れるが、しかしこれでもまだ複雑である。正確な重み付け曲線の極めて粗い近似
は図９にも示されるような負の指数関数６２である。このことは複雑に聞こえる
が、実際には極めて容易に達成でき、単なる忘却係数タイプの平均値である。こ
れをなすのに必要なことは、各水制御チャネル毎に待機変数の効果を作成し、制
御ループの各実施時間毎にこれに所定の係数（ゼロから１まで）を掛け算し、こ
れに、このチャネルのための水制御弁が最新のループ中にオンになっている場合
には或る増分値を足し算することだけである。計算上必要なのは、制御ループの
実施毎に、６回の掛け算及び６回の足し算だけである。これはコストの著しい節
減になる。速度に応じた異なる忘却係数を有さなくてもよいように、制御ループ
は１回転を基礎にして実施されなければならない。このことは、データ取得変換
コードの直後に、各回転センサにつき１回だけバランス制御コードを実施するこ
とにより、簡単に達成される。もちろん、全水量を、時間ではなく現在の速度に
おける回転数でもって計算されなければならない。しかしこのことは、大きさ較
正係数が回転数ないしｒｐｍの２乗ではなくｒｐｍと同じように変化するという
簡単なことである。

【００３９】考慮すべき別の点は、一つの端部について一度に考えれば、荷重のバランス崩
れが、室のうちの一つ（例えば室４３）のちょうど対向側で生ずると、データ取
得ルーチンはこの室を、水を必要とする一次的な室として識別するが、信号に基
づくノイズにより、他の室のうちの一つも同様に少量の水を必要としていること
がほぼ確実であると言える。この第２の必要水量は、他方の室よりも極めて少な
く、ちょうど最新の数回転中におけるノイズがいかなるものかに応じて、室４６
に生ずる場合もあれば、室４７に生ずる場合もある。バランス制御ルーチンがこ
れらの二次的な小さな必要水量をアドレスにより参照すると、室４３をアドレス
参照する比較的長い期間にわたって、ルーチンは水需要は室４６及び４７をも徐
々に満たし、こうして室４３内へ進入する水のいくらかを無効にし、次いで更に
バランス取り補正を行うための僅かな空き高を残す。バランス制御器は、両室の
いずれもがノイズによる影響を受けていないことが明らかでない限り、即ち両室
が同様の水量を必要としていることが明らかでない限り、一つの端部で同時に二
つの室をアドレスにより参照する必要がないことは明らかである。同様に、機械
の両端部は真に独立したシステムではなく（後で説明するように）弱く結合され
ているので、一方の端部での大きなバランス崩れ力により、他方で「ゴーストイ
メージ」が生じる。従って、バランス制御器は二つの端部を、これらのいずれも
がゴーストイメージでないことが明らかでない限り、即ち両端部が同様の水量を
必要としているのではない限り、同時にアドレスにより参照する必要はない。こ
れらの両問題を解決するための最も簡単な方法は、（図１０に示すように）六つ
の室からの最大必要水量を識別して動的な「ノイズ」しきい値をこの水量値の半
分に設定することである。次いで、現在の必要水量７０のからその現在の待機効
果７１を差し引き、更にノイズ値を差し引いた結果７２が上述した増分値より大
きいときにのみ、水弁（例えば５）がオンにされる。ここで、この増分値を調整
することにより、大きさ較正を行う。

【００４０】最後に、短い弁動作が繰り返されるのを阻止するために、少量のヒステリシス
が必要である。これは、いつ弁をオンにするべきかを決定するための上記基準を
用いることによって、しかし、いつ弁を再びオフにするべきかを決定するときに
は異なる基準を用いることによって、簡単に達成される。このオフ基準は更に簡
単である。即ち水弁は、その現在の必要水量がひとたび現在の待機効果よりも少
なくなったときにだけオフにされる。換言すれば、いったん弁がオンになると、
その室の必要水量がアドレスにより参照されるまでオフにされない。

【００４１】［制御アルゴリズム］能動的なバランス取り作用中のスピンタスクは更に、次の三つの副次的なタス
ク又はアルゴリズムに分けることができる。アンバランス検出アルゴリズム（ＩＤＡ）バランス補正アルゴリズム（ＢＣＡ）スピンアルゴリズム（ＳＡ）

【００４２】（図１１に示される）アンバランス検出アルゴリズム（ＩＤＡ）は単に、アン
バランスに関連するデータの取得に係わっているだけであり、モータ制御ルーチ
ン内に組み込まれている。ＩＤＡはモータが回転しているときはいつでも作用し
ており、その結果をバランス補正アルゴリズム（ＢＣＡ）が参照して利用できる
ようにしている。

【００４３】（図１３に示される）スピンアルゴリズム（ＳＡ）は単に、要求されたスピン
プロフィールを実行することに係わっているだけである。ＳＡは、ＩＤＡによっ
て必要とされるプロフィールとＩＤＡによって決定される振動レベルとに従って
機械の速度を変更する。

【００４４】（図１２に示される）ＢＣＡは単に、ＩＤＡがアンバランスを検出するといつ
でも、それを補正することに係わっているだけである。ＢＣＡは、機械とＩＤＡ
双方の時間依存挙動を考慮する、進歩した制御アルゴリズムである。ＢＣＡは、
機械の回転速度が約１５０ｒｐｍよりも速いときにはいつでも作用する。

【００４５】［信号解析−ＩＤＡ処理］荷重のアンバランスを決定するためには、１回転につき一回現れる各信号の正
弦波成分の大きさ及び位相角が必要となる。残念なことに、この信号は明確な正
弦波のようには見えず、機械の構造的な非線形性及びＲＦＩ（無線周波妨害）に
より複雑である。１回転につき一回現れる成分ないし「基本成分」はこのような
信号から何とかして獲得されなければならない。

【００４６】これは、信号をデジタル式にサンプリングし、離散フーリエ変換技術を用いる
ことにより行われる。変換全体を算出する必要はない。この変換全体は、１回転
中の信号サンプルの半数の周波数成分をもたらす（この変換全体は８ビットマイ
クロプロセッサで長い時間を要する）。必要なのはただ基本成分だけである。こ
れをなすためには、獲得された各信号データポイントを、回転基準マークの後の
等価の位相角遅れにおいて１回転につき一回現れる余弦波の値によって乗算し、
これらのそれぞれの結果を１回転全体にわたって合計し、次いでこれを結果数に
よって割り算する。これによって、複素数結果の実数（又はｘ）成分が得られる
。虚数（又はｙ）成分は同じ技術を用い、しかし余弦波の代わりに正弦波を用い
て得られる。結果として生じる複素数を次いで極形式に変換して、信号の基礎成
分の大きさと位相角とが与えられるようにすることができる。また、エイリアシ
ングを防止するために、入力信号は、サンプリング周波数の半分よりも高い周波
数成分を先ず除去するためのアナログフィルタを通過させられる。

【００４７】サンプリングを固定周波数ではなく、１回転当たりのサンプルの固定数を利用
して行うと、離散フーリエ解析をかなり簡単にすることができる。これにはもち
ろん回転エンコーダが必要である。この回転エンコーダはこの用途において既に
直流ブラシレスモータの形で設けられている。従って、１回転当たりに多数のポ
イントを使用することが必要となる。これらのポイントは、モータによる１回転
当たりの転流の回数に正確に分かれる。このことによって、テーブル（「正弦テ
ーブル」と呼ぶ）として予めプログラミングされることが必要となる正弦値も可
能になる。この正弦テーブルから、１期間当たりのサンプル数の４分の１だけ前
方にオフセットすることによって余弦値を得ることもできる。基本成分にエイリ
アシングされた調波のオーダがローパスフィルタの遮断周波数を良好に越えるよ
うに、１回転当たりの適切なサンプリングポイント数を有することが必要である
。これは、２００ｒｐｍを上回る速度で信頼性のあるサンプリングを得るために
は、サンプリングポイントの数が少なくとも１２個なくてはならないことを意味
している。サンプリングのための１回転当たりのポイントは偶数個使用されるべ
きであり、これにより正弦テーブルは完全に対称的になる。即ち、正のシーケン
スと負のシーケンスとがそれらの符号を別にすると同一になる。これにより、入
力信号における直流オフセットが基本成分に影響を与えないことが確保される。
図８はフィルタリング後の信号５７と、抽出された基本成分５８とを示す。

【００４８】代替的には、一層高性能なマイクロプロセッサが採用されると、そのデータ取
得能力を最大化することにより、ノイズの問題が更に軽減される。このことは、
１回転当たりを基礎とする固定サンプリングのかわりに、より高速での固定周波
数を基礎とすることを意味する。更に、正弦値及び余弦値を、計算の多くを単純
化するテーブルから計算し又は補間することができる。

【００４９】源信号の基本成分がひとたび得られると、この成分は必然的にいくらかのノイ
ズ成分を含むことになる（即ち、連続的な測定値はいくらかの分散を有する）。
これを排除する最もよい方法は、信号源が正確でかつ清潔でかつ線形応答を有す
るのを確保することである。いったん源端部がアドレスにより参照されると、ノ
イズの残余をアドレスにより参照するために平均技術を使用することができる。

【００５０】このような技術の一つは、「忘却係数」を実施することである。これによれば
、新しい平均値は、新しい測定値が獲得される毎に、古い平均値の例えば７０％
にこの場合新しい測定値の３０％（＝１００％−７０％）を加えたものに等しく
される。ここで、使用される忘却係数は０．３である。というのは、古い平均値
の０．３は忘却され、新しい測定値の０．３に置換されるからである。この平均
の形式はマイクロプロセッサを基礎とする用途に適している。というのは、この
形式はメモリ空間と処理時間とに関連して低廉であるからである。

【００５１】測定値を平均化することに伴う主な欠点は、アンバランス検出の応答時間が低
下することである。このことは単に、ノイズを減じるために、平均結果が数個の
測定値を組み込まなければならないという事実の結果にすぎない。平均結果はも
ちろん過去の測定値のみから得ることができ、未来の測定値からは得られない。
忘却係数が低くなればなるほど、平均値は過去の測定値からより多くを記憶し、
従って平均値は機械振動の変化に対してよりゆっくりと応答する。

【００５２】バランス取り作用は（洗濯物からの脱水作用による）多くの繰り返しにわたっ
て実施できるにすぎないので、「一発」で完全なバランスを得ることを可能にす
る必要はない。この観点から、いくつかの「近似計算」を行うことを容認するこ
とができる。これらの近似計算のうち最も大きなものは、機械を、各信号源と関
連する二つの別個の単一自由度（ＳＤＯＦ）システムとして扱うことができる。
これを行う主な利点は、マイクロプロセッサが２×２応答行列を計算して換算す
る必要がなく、ただ各端部毎に二つのＳＤＯＦ応答を推定すればよいことにある
。

【００５３】測定データはデカルトフォーマット（ｘ及びｙ）における複素数であるのに対
して、応答は極フォーマット（大きさ及び位相）にあるので、水補正ベクトルを
得るために、フォーマット変換と複素除算とが各端部で必要となる。これは従来
通りに実施することも不可能ではないが、より簡単なアプローチがある。即ち、
応答の位相を取り出し、正弦値テーブルを参照するときに整数個のポイントのそ
れぞれをオフセットするような離散フーリエ技術に、これらの位相を直接に組み
込むことである。これらのオフセットは、位相角較正のために機械が速度を変え
るにつれて調整されてもよい。これに代えて、正弦テーブルに対しいかなるオフ
セットをも適用せずに計算されるときに、ベクトルに作用する回転行列を使用し
て、位相較正を行ってもよい。しかしながら、大きさ較正は後で動的制御ルーチ
ン内で行われる。

【００５４】ドラムの各端部でのアンバランスのｘ及びｙ成分をいったん得ると、それぞれ
の端部で各室がどれだけの水量を必要としているかを計算する必要がある。とい
うのは、室同士が１２０°だけ離れているからである。室同士が９０°だけ（即
ち、ｘ軸及びｙ軸のように直交して）離れているのであれば、問題は小さい。し
かし、この場合には、各端部毎に四つの室が必要となり、従って更に二つの水制
御弁と、関連する駆動装置が余計に必要となってしまう。更に簡単なアプローチ
は、室と同じように、１２０°だけ離れた軸線上への信号ベクトルの投影を計算
することである。

【００５５】これを実施する方法は極めて簡単である。フーリエ技術は、直交するｘ及びｙ
の投影を抽出するために正弦波及び余弦波の形状を使用する。このことは、余弦
波が、正弦波を９０°だけ左側にシフトしたものであるという事実から容易に判
る。従って、１２０°だけ離れた投影に信号ベクトルを分割するためには、余弦
波を、１２０°だけ左側にシフトされた、つまり３分の１だけ回転させられた正
弦波に代えるだけでよい。

【００５６】位相較正された信号は今や、第１の二つの室へのアンバランスの投影を表して
いる。第３の室へのアンバランスの投影を得るために、等しい大きさで全て１２
０°だけ離された三つのベクトルの総和がゼロにならなければならないというベ
クトル特性を用いることができる。従って、全ての三つの投影の総和がゼロにな
らなければならない。即ち、第３の室への投影は、第１の二つの室への投影の総
和の負値である。応答位相角度に半回転を加えることによって得られる三つの値
は、必要とされる、復帰する水バランスの各バランス取り室への投影を表すこと
になる。

【００５７】最後に、これらの三つの投影のうち少なくとも一つの投影は負であり、室から
除去されるべき水量を表す。これは実施できないので、単に全ての三つの数に定
数を加えることにより、最小の負値がゼロになり、他の二つの数が正になること
が保証される。

【００５８】［包括的な制御戦略−ＳＡ］スピンプロセスの包括的な制御がスピンアルゴリズムＳＡに割り当てられる。
このスピンアルゴリズムＳＡはボウル速度がゼロの状態で始まり、ＢＣＡが作動
できないようにする。ＳＡの最初のタスクはスピンが開始できるようにするため
に、洗濯物をよりよく分散させることである。極めて低いスピン速度において振
動が最初のしきい値を下回るときには、ＢＣＡが作動可能化される最小のＢＣＡ
速度にまでスピンすることが許可される。振動がしきい値を下回らなければ、停
止してエラーメッセージを表示する前に、何度も再分散が再試行される。いった
んＢＣＡがスピン速度の目標レベルに達すると、スピンが所望の期間続くことが
許され、この期間後ボウルが停止させられ、弁が閉じられ、ＢＣＡが作動不可能
にされる。

【００５９】［動的なバランス取り作用−ＢＣＡ］更に詳しく述べると、図１２に示すバランス補正アルゴリズムは、ＩＤＡから
の位相情報の較正で始まる。ベクトル回転のステップは使用される方法に応じた
オプションである（代替例は、オフセットにおいて正弦テーブルを適用する）。
これに続いて、ベクトルが標準化され、振動レベルが計算される。可能化フラグ
が真であり、かつ振動レベルが予め規定された臨界リミットを下回ると、決定プ
ロセスが始まる。先ず、振動レベルが多数のしきい値と比較され、ボウル速度の
増大が可能であるかが評価される。次いで、振動レベルの精粗（弁への流量の高
低）に応じて、補正が可能化される。次いで、過去の動作の待機効果が、現時点
のベクトル情報と各弁の状態と一緒に更新され、各弁を開けるか又は閉めるかが
決定される。ボウル速度を一定に維持できない、即ち加速が許可されて速度が現
在、所望の目標レベルにはないときには、ボウル速度が、目標レベルにまで増大
することが許可される。この時点でスタートに戻り、新たに繰り返しを開始し、
目標速度に達するまで効果的に連続的に補正及び加速を行う。

【００６０】［更なる改善］前述の実施例において、洗濯機はコンクリート床のような剛性を有する表面上
に支持されていると仮定することが理解されるであろう。これが当てはまらない
場所、例えば木製の床において、洗濯機全体が脱水サイクル中に実質的に変位す
る恐れがある場合、先に述べた技術は全体的には成功しない。従って、更なる改
良形において、本発明は更に、洗濯機が剛性のない支持表面上に支持されている
場合のスピンアンバランスを補正するための方法及び装置をも提供する。

【００６１】スピンドラム１００と、機枠１０２と、基準表面とを備えた等価のばねシステ
ムが図１４に示されている。スピンドラム１００と機枠１０２との間に位置する
第１のばね１０６は、軸受け台をドラム支持部又は洗濯機の機枠に結合している
荷重ブリッジの弾性を効果的に表している。このブリッジは更に、ドラムと洗濯
機の機枠との間の力を測定するロードセルの基部を形成している。第２のばね部
分１０８はこの場合、支持表面、例えば可撓性のある木製床ボードの弾性を表し
ている。第２のばね１０８は複合的であり、減衰部材１１０を有している。基準
表面１０４、即ち静止基準点に対する相対的な加速度又は変位を測定するために
、軸受けそれ自体の非回転部分又はロードセルブリッジの近接部分に、加速度計
１１２が結合されている。

【００６２】ここで、機械が特定の速度でスピンしており、完全にバランスの取れた状態に
あると考える。（バランス室のうちの一つにいくらかの水を注入することによっ
て）一方の端部に小さな「バランス崩れ」（Ｆ_O/B）荷重を加えることを想定す
る。機械の両端部が全体的に個別の機械的なシステムとして挙動するならば、水
を加えた方の端部における力ベクトルを測定し、他方の端部では何も変化が生じ
ない、即ち他方の端部は完全にバランスの取れた状態のままであると予測される
。しかしながら、機械の両端部は別個のシステムではなく、実際には、機械の両
端部で力ベクトルを測定することになる。二つの端部は互いに「結合」されてい
ると言うことができる。この結合作用の結果、機械の一方の端部において観察さ
れる力ベクトルは、同じ端部における「バランス崩れ」Ｆ_O/Bベクトルに関連す
るだけでなく、機械の他方の端部におけるＦ_O/Bベクトルにも関連する。従って
、次のようになる。Ｆ₁＝Ｒ₁₁＊Ｆ_O/B1＋Ｒ₁₂＊Ｆ_O/B2 ここで、Ｆ₁は、機械の一方の端部１で測定される力ベクトル、Ｆ_O/B1及びＦ_O _/B2 はそれぞれ端部１及び端部２におけるＦ_O/Bベクトル、Ｒ₁₁及びＲ₁₂は、Ｆ_O/ _B1 及びＦ_O/B2が端部１に有している個々の応答係数である。（なお、Ｒ₁₁及びＲ₁₂もベクトルであり、それぞれ大きさと応答の位相ずれとを
有している。）

【００６３】同様に端部２においても次のように書くことができる。Ｆ₂＝Ｒ₂₁＊Ｆ_O/B1＋Ｒ₂₂＊Ｆ_O/B2 ここで、Ｆ₂は、端部２で測定される力ベクトル、Ｒ₂₁及びＲ₂₂は、Ｆ_O/B1及
びＦ_O/B2が端部２に有している個々の応答係数である。これらの二つの等式は行列等式として数学的に結びつけることができる。Ｆ＝Ｒ＊Ｆ_O/B

【００６４】

【外１】

【００６５】ここで、機械がスピン中にボウルを絶対的に強固に保持するとすると、力トラ
ンスデューサはＦ_O/B荷重ベクトルの求心加速度に必要となる力ベクトルを正確
に測定するものと予想される。しかし、このことは当てはまらない。機械の外部
構造は無限に剛性を有しているわけではなく、これに関しては、床も、家屋も、
家屋の下の地面についても同様のことが言える。その結果、力トランスデューサ
は、上記の全て（機械構造、床、家屋．．．）及びボウル回転速度の関数である
機械の機械的な応答による成分をも測定する。なお、行列（Ｒ₁₂及びＲ₂₁）の結
合項を有意にし、かつ一般に行列全体を予め較正するのを不可能にするのは機械
応答のこの特別な成分である。

【００６６】ここに二つの可能な技術が生じる。１）各端部で加速ベクトルを測定することによって、機械の機械的な応答を決定
することができ、次いで各端部の力ベクトルと加速ベクトルとを適切に組み合わ
せることによって、新しいベクトル量を形成することができる。この新しいベク
トル量において応答行列は結合解除される（即ちＲ₁₁及びＲ₂₂だけが有意項であ
る）。更に、行列は未知のパラメータの関数でないので、工場で較正することが
できる。２）又は、小さなしかし既知の変更をＦ_O/Bに対して行い、力ベクトルに結果と
して生じた変化を測定することによって、脱水サイクル中の応答行列「Ｒ」を知
ることができる。

【００６７】第１の技術は極めて確固なものであるが、しかし、ドラムの鉛直方向の絶対加
速度を測定するための加速度センサの付加を必要とする。第２の技術は極めて賢明なものであるが、しかし、後で略述するいくつかの困
難を伴う。

【００６８】［第１の方法−加速度測定］上記システムから、ロードセルによって測定される力が、アンバランスの正確
な測定値とはならないことは明らかである。補正のためにアンバランスを決定す
るためには、制御器は洗濯機の効果に対する外部の複合システムの効果を考慮に
入れなければならない。従って、スピンボウルに作用する絶対力Ｆ_aを次のよう
に表すことができる。Ｆ_a＝ｍ₁×ａ_a ここで、ｍ₁はスピンドラムの質量であり、ａ_aは加速度メータによって測定さ
れるような、ドラムの絶対加速度である。この力は次のように形成されている。Ｆ_a＝Ｆ_o/b＋Ｆ₁ ここで、Ｆ_o/bはバランス崩れ力であり、Ｆ₁はロードセルによって測定される
力である。整理すると、バランス崩れ力Ｆ_o/bを既知の変数の形Ｆ_o/b＝（ｍ₁×ａ_a）‐Ｆ₁ で表現でき、制御器によって計算できる。Ｆ₁が前述のようにＩＤＡから得られ
るのに対し、加速度メータの出力は、有益な信号を供給するために、ＩＤＡまで
に同様のフィルタリング処理を通過する必要がある。ドラム質量ｍ₁はドラムの
既知の重量と、荷重に付加された水量と、荷重の「タイプ」に基づく既知の荷重
特性とに基づいて推定される。荷重の「タイプ」は、本願出願人の米国特許第４
８５７８１４号明細書に開示されるような、周知の多数の布帛検知技術のうちの
いずれか一つを使用して検出することができる。

【００６９】上に述べたことは、ドラムの各端部を別個に取り扱うことができることを仮定
している。本願出願人は、この方法を用いることによって、この仮定が満足のい
くものであることを確認している。しかしながらいくつかの場合には、この仮定
は十分なものではなく、従って更に正確なシステムが必要となる。この場合、ド
ラムの各端部間の結合を考慮に入れる必要がある。この目的のために、システム
上での継続的なテストによって、結合行列γを決定してもよい。ここで、ξはド
ラムの長さに対する重心の位置の割合であり、αは慣性係数である。

【００７０】

【外２】

【００７１】［第２の方法−システム応答の決定］先程は、Ｆ＝Ｒ＊Ｆ_O/B であったのに対し、機械の応答が比較的線形であるならば、次式のようになる。ｄＦ＝Ｒ＊ｄＦ_O/B ここで、ｄＦ及びｄＦ_O/Bはまだ２＊１の列ベクトル、Ｒは２＊２応答行列で
ある。ｄＦは、Ｆ_O/BベクトルをｄＦ_O/Bに加えた結果として、力ベクトルの変化
を表す。しかしながら、現実には、測定されるＦベクトルを取り除くのに必要な
Ｆ_O/Bベクトルを見出すことが望まれる。これを行うには、各辺にＲの逆行列を
乗算することにより整理する必要がある。ｉｎｖ（Ｒ）＊ｄＦ＝ｉｎｖ（Ｒ）＊Ｒ＊ｄＦ_O/B これにより、次のようになる。ｄＦ_O/B＝ｉｎｖ（Ｒ）＊ｄＦ

【００７２】というのは、どんな行列でもその逆行列を乗算すると、一致行列となるからで
ある。Ｒの逆行列を「Ａ」と呼ぶ。というのは、この行列は実際に、何をすべき
か何を測定するかを教える「動作」行列であるからである。従って、ｄＦ_O/B＝Ａ＊ｄＦこの場合、Ａ＝ｉｎｖ（Ｒ）である。

【００７３】問題はＡを見出すことが望まれることである。これを行う方法は、小さなしか
し既知の付加的なアンバランスを一方の端部に加え、他方の端部には何も加えな
いことである。この付加をｄＦ_O/Bで表し、力ベクトルにおける対応する変化を
ｄＦ_aで表すことにする。ｄＦ_O/B及びｄＦ_aは共に（ベクトルの）列ベクトルで
ある。演習を繰り返し、しかも今回は、別の小さな付加を他方の端部に加える。
今回は、この付加をｄＦ_O/Bbで表し、同様に力ベクトルにおける対応する変化を
ｄＦ_bで表す。ここで、これら二つの実験値を組み合わせて次のように記すこと
ができる。（ｄＦ_O/BaｄＦ_O/Bb）＝Ａ＊（ｄＦ_aｄＦ_b）

【００７４】又はＤＦ_O/B＝Ａ＊ＤＦここで、ＤＦ_O/B及びＤＦは、二つの２＊１列ベクトルを並べて形成される２
＊２行列である。等式の各辺にＤＦの逆行列を乗算する。ＤＦ_O/B＊ｉｎｖ（ＤＦ）＝Ａ＊ＤＦ＊ｉｎｖ（ＤＦ）これにより、次式が与えられる。Ａ＝ＤＦ_O/B＊ｉｎｖ（ＤＦ）従って、今や動作行列がわかり、この動作行列は、測定されるＦベクトルを排
除するのに必要な補正値を計算するのに使用することができる。ここに示すもの
は一つの作業例にすぎない。機械が或る一定の速度で現在スピンしているとする
と、各端部で測定される力ベクトルは次の通りである。

【００７５】

【外３】

【００７６】今やＡが計算され、荷重ブリッジによって測定されるＦを知った状態で、アン
バランスに反作用するのに必要な補正値を計算することができる。最初は動作行
列は完全に未知であったので、初期のＦ_O/Bベクトルをランダムに推測しなけれ
ばならない。行列についていくらかわかった後では、初期のＦ_O/Bベクトルをよ
りよく推測することができる。

【００７７】［システム全体の利点］採用した洗濯機及び能動的なバランス取りシステムの利点は次の通りである。
・アンバランスによる力が軸受け組立体に達する前に除去される。従って、構造
上の要求が軽減され、より少なくかつ／又はより低廉な材料を採用することがで
きる。・摩耗しかつ劣化する懸架装置が排除される。・洗浄シリンダ間隙が低減されることにより、標準サイズの機械内で、十分な洗
濯物容量が可能になる。・もはや懸架装置の高さの変化に対処する必要がないので、ドア開放機構の複雑
さが低減する。・いつでも静かで滑らかなスピンが行われる。・変動しうる外的条件に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、静的アンバランスの概念を示す図である。

【図２】図２は、動的アンバランスの概念を示す図である。

【図３】図３は、本発明による洗濯機を、洗濯機の概ね横断面を示すために破断した破
断斜視図である。

【図４】図４は、互いに組み合わされて洗濯機を形成する種々の主要部分を示す、図３
の洗濯機の組み立て斜視図である。

【図５】図５は、ドラムの軸受け台を示す図である。

【図６】図６は、バランス取り室及びセンサを示すドラムの図である。

【図７】図７は、図３の洗濯機の液体供給及び電気システムを示す線図である。

【図８】図８は、振動センサからの出力波形の例を示す波形線図である。

【図９】図９は、重み付け曲線を示すグラフである。

【図１０】図１０は、バランス取り室の充填に関連した決定を行うプロセスについて示す
図である。

【図１１】図１１は、アンバランス検出アルゴリズムを示す流れ線図である。

【図１２】図１２は、バランス補正アルゴリズムを示す流れ線図である。

【図１３】図１３は、スピンアルゴリズムを示す流れ線図である。

【図１４】図１４は、ランドリー装置を可撓性のある床上に支持したときの、等価のばね
システムを示すブロック線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 3B155 AA06 BA04 CA02 CB06 KA01 MA05 MA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗濯物を脱水するための、回転可能なパーフォレーション付
きドラムと、該ドラムを支持表面に対して回転可能にしかし並進不能に支持する、実質的に
剛性を有する自立式のドラム支持手段と、洗濯物を脱水する速度で前記ドラムを回転させるための駆動手段と、洗濯物の脱水中に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のア
ンバランスを補償するためのシステムと、を具備したランドリー装置。
【請求項２】前記システムが、荷重の回転アンバランスを検出するための、ドラムスピン軸線上の一つ又は複
数の位置に配置された第１の感知手段と、作動時に該第１の感知手段からの信号を入力として受け取り、かつ感知された
アンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は複数の質量
の値及び位置を計算するようにプログラミングされているデジタル式のプロセッ
サと、前記ドラムに一つ又は複数の質量を付加するための補正手段とを具備し、前記
プロセッサがこのような付加作用を制御して結果として生じる値及び位置が、ア
ンバランスを補正するために計算された値及び位置とほぼ同じになるようにした
請求項１に記載の装置。
【請求項３】洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと
、洗濯物を脱水する速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と
、洗濯物の脱水中に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のア
ンバランスを補償するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の動的回転アンバランスを検出するための、ドラムスピン軸線上の一つよ
りも多い位置に配置された第１の感知手段と、作動時に該第１の感知手段からの信号を入力として受け取り、かつ感知された
アンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は複数の質量
の値及び位置を計算するようにプログラミングされているデジタル式のプロセッ
サと、前記ドラムに二つ又はそれよりも多い質量を付加するための補正手段とを具備
し、作動時に少なくとも一つの前記質量が残りの前記質量から軸線方向に離間さ
れ、前記プロセッサがこのような付加作用を制御して結果として生じる値及び位
置が、アンバランスを補正するために計算された値及び位置とほぼ同じになるよ
うにした、ランドリー装置。
【請求項４】洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと
、洗濯物を脱水する速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と
、洗濯物の脱水中に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のア
ンバランスを補償するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の回転アンバランスを検出するための、ドラムのスピン軸線上の一つより
も多い位置に配置された第１の感知手段と、前記ドラムの回転により引き起こされるあらゆるアンバランスを補正するため
に、前記ドラムに二つ又はそれよりも多い質量を付加するための補正手段と、作動時に感知手段からの信号を入力として受け取るデジタル式のプロセッサと
を具備し、ａ）前記ドラムに予め定められた第１の回転速度を付与するために、前記駆動
手段を励勢し、ｂ）前記補正手段に指示して前記ドラムの少なくとも一方の端部に少なくとも
一つの小さなアンバランスが付加されるようにし、かつ前記ドラムの各端部にお
いて検出された回転アンバランスを記憶し、ｃ）前記少なくとも一つの付加されるアンバランスと前記ドラムの各端部で検
出された回転アンバランスとの間の差異の関係を決定し、これにより、実際のア
ンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は複数の質量の
値及び位置を推定し、ｄ）前記補正手段によって前記ドラムへの一つ又は複数の質量の付加を制御し
て、付加された質量の結果として生じた値及び位置が、アンバランスを補正する
ための前記推定された値及び位置とほぼ同じになるようにする、各ステップをプロセッサに実行させるソフトウェアがプロセッサにプログラミン
グされている、ランドリー装置。
【請求項５】洗濯物を脱水するための、パーフォレーション付きドラムと
、洗濯物を脱水する速度で前記ドラムを回転させるようになっている駆動手段と
、洗濯物の脱水中に、前記ドラム及び該ドラム内に担持されたあらゆる荷重のア
ンバランスを補償するためのシステムとを有するランドリー装置において、前記システムが、荷重の回転アンバランスを検出するための、ドラムのスピン軸線上の一つ又は
複数の位置に配置された第１の感知手段と、前記ドラムのスピン軸線の絶対加速度を決定するための、前記ドラムのスピン
軸上の一つ又は複数の位置に配置された第２の感知手段と、作動時に前記第１及び第２の感知手段からの信号を入力として受け取り、かつ
感知されたアンバランスを補正するためにドラムに付加するのに必要な一つ又は
複数の質量の値及び位置を推定するようにプログラミングされているデジタル式
のプロセッサと、前記ドラムに一つ又は複数の質量を付加するための補正手段とを具備し、前記
プロセッサが作動時、このような付加を制御して加えられた質量の結果として生
じる値及び位置が、アンバランスを補正するために推定された値及び位置とほぼ
同じになるようにした、ランドリー装置。
【請求項６】前記補正手段を起動する前に、１）前記第１の感知手段の出力に基づいて回転アンバランスを監視し、２）前記推定されたアンバランスが予め定められた第１のしきい値を下回るま
で、前記ドラム内の荷重を再分散させるために前記駆動手段を励勢し、３）前記ドラムに更に速い回転速度を付与して前記洗濯物を効果的に脱水する
ようにするために前記駆動手段を励勢する、各ステップを前記プロセッサに実行させるソフトウェアが前記プロセッサにプロ
グラミングされている請求項２から４までのいずれか一項に記載のランドリー装
置。
【請求項７】前記補正手段を起動する前に、１）前記第１及び第２の感知手段の出力に基づいて回転アンバランスを監視し
、２）前記推定されたアンバランスが予め定められた第１のしきい値を下回るま
で、前記ドラム内の荷重を再分散させるために前記駆動手段を励勢し、３）前記ドラムに更に速い回転速度を付与して前記洗濯物を効果的に脱水する
ようにするために前記駆動手段を励勢する、各ステップを前記プロセッサに実行させるソフトウェアが前記プロセッサにプロ
グラミングされている請求項５に記載のランドリー装置。
【請求項８】前記ステップ３）が更に、３．ａ）前記第１の感知手段の出力に基づいて回転アンバランスを推定し、３．ｂ）該推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を下回る
ときには、前記ドラムの回転速度を予め定められた増分値だけ増大するために前
記駆動手段を励勢し、３．ｃ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を上回
るときには、前記アンバランスに反作用を及ぼすために対応する補正を計算し、３．ｄ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を上回
るときには、前記補正手段を用いて前記計算された補正に応じ前記ドラムに一つ
又は複数の質量を付加し、３．ｅ）前記ドラムの回転速度が洗濯物の効果的な脱水のためのレベルを下回
るときには、ステップ３．ａ）からステップ３．ｄ）までを繰り返す、各ステップを具備した請求項６に記載のランドリー装置。
【請求項９】前記ステップ３）が更に、３．ａ）前記第１及び第２の感知手段の出力に基づいて回転アンバランスを推
定し、３．ｂ）該推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を下回る
ときには、前記ドラムの回転速度を予め定められた増分値だけ増大するために前
記駆動手段を励勢し、３．ｃ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を上回
るときには、前記アンバランスに反作用を及ぼすために対応する補正を計算し、３．ｄ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を上回
るときには、前記補正手段を用いて前記計算された補正に応じ前記ドラムに一つ
又は複数の質量を付加し、３．ｅ）前記ドラムの回転速度が洗濯物の効果的な脱水のためのレベルを下回
るときには、ステップ３．ａ）からステップ３．ｄ）までを繰り返す、各ステップを具備した請求項７に記載のランドリー装置。
【請求項１０】前記プロセッサが記憶手段を有し、前記ステップ３．ｃ）
が、３．ｃ．ｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を
上回るときには、前記第１の感知手段の出力と、前記補正手段によって行われた
予め定められた回数の過去の補正を含む前記記憶手段に記憶されたデータとに基
づいて定常状態の回転アンバランスを推定し、３．ｃ．ｉｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値
を上回るときには、前記推定された定常状態の回転アンバランスに基づいて対応
する補正を計算する、各ステップを具備した請求項８に記載のランドリー装置。
【請求項１１】前記プロセッサが記憶手段を有し、前記ステップ３．ｃ）
が、３．ｃ．ｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を
上回るときには、前記第１及び第２の感知手段の出力と、前記補正手段によって
行われた予め定められた回数の過去の補正を含む前記記憶手段に記憶されたデー
タとに基づいて定常状態の回転アンバランスを推定し、３．ｃ．ｉｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値
を上回るときには、前記推定された定常状態の回転アンバランスに基づいて対応
する補正を計算する、各ステップを具備した請求項９に記載のランドリー装置。
【請求項１２】前記補正手段が微制御モードと粗制御モードとを有し、前
記ステップ３．ｄ）が、３．ｄ．ｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第２のしきい値を
上回りかつ予め定められた第３のしきい値を下回るときには、前記計算された補
正に応じ前記ドラムに一つ又は複数の質量を付加するために、前記微制御モード
下で前記補正手段を制御し、３．ｄ．ｉｉ）前記推定されたアンバランスが予め定められた第３のしきい値
を上回るときには、前記計算された補正に応じ前記ドラムに一つ又は複数の質量
を付加するために、前記粗制御モード下で前記補正手段を制御する、各ステップを具備した請求項８から１１までのいずれか一項に記載のランドリー
装置。
【請求項１３】前記第１の感知手段が更に、該第１の感知手段の出力を調
整するためのフィルタ手段を有し、該フィルタ手段が、前記第１の感知手段の出力をフィルタリングし、かつその出力としてローパス
出力信号を供給するローパスフィルタと、予め定められた基準に対する前記ドラムの相対角度を感知するための位置手段
と、前記プロセッサ内にプログラミングされたソフトウェアであって、ｉ）前記ドラムの予め定められた回転角での前記ローパス出力信号に、前記ド
ラムの角度の余弦に従った値を乗算して第１の積を生ぜしめ、ｉｉ）前記ドラムの予め定められた回転角での前記ローパス出力信号に、前記
ドラムの角度の正弦に従った値を乗算して第２の積を生ぜしめ、ｉｉｉ）前記ドラムの１回転にわたって予め定められた数の各インターバルに
おける前記第１の積の値を加算し、かつこの総計を該インターバルの数で除算し
て第１の結果を作成し、ｉｖ）前記ドラムの１回転にわたって予め定められた数の各インターバルにお
ける前記第２の積の値を加算し、かつこの総計を該インターバルの数で除算して
第２の結果を作成し、ｖ）実数成分としての前記第１の結果と、虚数成分としての前記第２の結果と
からなる複素数を、前記第１の感知手段の前記出力の代わりに前記プロセッサへ
の入力として供給する、各ステップを具備したソフトウェアと、を有している、請求項２から１２までのいずれか一項に記載のランドリー装置。
【請求項１４】前記ステップｂ）が、ｂ．１）前記ドラムの一方の端部の第１の小さなアンバランスを付加するよう
に前記補正手段に指示し、ｂ．２）前記ドラムの各端部で検出された回転アンバランスをそれぞれ第１の
測定アンバランス及び第２の測定アンバランスとして記憶し、ｂ．３）前記ドラムの他方の端部の第２の小さなアンバランスを付加するよう
に前記補正手段に指示し、ｂ．４）次いで前記ドラムの各端部で検出された回転アンバランスをそれぞれ
第３の測定アンバランス及び第４の測定アンバランスとして記憶する、各ステップを具備した請求項４に記載のランドリー装置。
【請求項１５】前記第１の感知手段が前記ドラムの各端部に設けられた少
なくとも一つの圧電式力トランスデューサを有し、該力トランスデューサが前記
ドラムの回転から生じる、前記ドラムに作用する線形の力を検出するようになっ
ている請求項２から１４までのいずれか一項に記載のランドリー装置。
【請求項１６】前記第２の感知手段が前記ドラムの各端部に設けられた少
なくとも一つの加速度トランスデューサを有し、該加速度トランスデューサが前
記ドラムの回転から生じる、前記ドラムに作用する線形の加速度を検出するよう
になっている請求項５，７，９及び１１のうちのいずれか一項に記載のランドリ
ー装置。
【請求項１７】前記補正手段が、前記ドラムの各端部においてスピン軸線
に対し直交する平面内で角度間隔を置いて設けられた二組の室と、前記プロセッ
サの制御下で選択された室内に水を注入するための手段とを具備した請求項２か
ら１６までのいずれか一項に記載のランドリー装置。
【請求項１８】実質的に本明細書中で添付の図面に関連して説明し、図示
したようなランドリー装置。