DE2915815A1 - DEVICE FOR DETECTING THE SPEED AND THE BALANCE OF AN AGGREGATE IN A HOUSING VIBRATINGLY - Google Patents
DEVICE FOR DETECTING THE SPEED AND THE BALANCE OF AN AGGREGATE IN A HOUSING VIBRATINGLYInfo
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Description
G. Bauknecht GmbH 12. April 79G. Bauknecht GmbH April 12, 79
Postfach 983 A 10 577/Pa/schwP.O. Box 983 A 10 577 / Pa / black
7000 Stuttgart 17000 Stuttgart 1
Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Unwucht eines in einem Gehäuse schwingend gelagerten Aggregates.Device for detecting the rotational speed and the unbalance of one in a housing oscillating mounted aggregate.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Unwucht eines in einem Gehäuse schwingend gelagerten Aggregates, insb. eines über einen Elektromotor angetriebenen horizontal gelagerten Wasch-und Schleudertrommelaggregates eirar mittels einer Programrast euer einri chtung gesteuerten Waschmaschine, mit einer auf der Trommelwelle angeordneten Antriebsscheibe.The invention relates to a device for detecting the Speed and the imbalance of a unit that is mounted to vibrate in a housing, especially one via an electric motor driven, horizontally mounted washing and spinning drum unit eirar by means of a Programrast your facility-controlled washing machine, with one on the drive pulley arranged on the drum shaft.
Es ist bekannt, die Drehzahlerfassung eines angetriebenen Rotationskörpers mittels eines auf der Antriebswelle angeordneten Tachogenerators vorzunehmen. Es ist weiterhin bekannt, die Drehzahlerfassung durch Lichtschranken vorzunehmen, welche durch Schlitzscheiben oder dgl. rhythmisch unterbrochen werden, siehe beispielsweise US-PS k 120 013» DE-AS 19 32 57^ und DE-OS 23 2k 6OO.It is known to record the speed of a driven rotary body by means of a tachometer generator arranged on the drive shaft. It is also known that the speed can be detected by light barriers which are rhythmically interrupted by slotted disks or the like, see for example US Pat. No. k 120 013 »DE-AS 19 32 57 ^ and DE-OS 23 2k 600.
Durch die DE-OS i6 10 16I und 17 60 9O6 ist es auch bekannt, die Drehzahlerfassung durch umlaufende Dauermagneten, die einen feststehenden Elektromagneten oder Feldplatte erregen, vorzunehmen.From DE-OS i6 10 16I and 17 60 9O6 it is also known the speed detection by rotating permanent magnets, the excite a stationary electromagnet or field plate, to undertake.
Mit diesen Drehzahlerfassungsarten ist es jedoch nicht möglich, beispielsweise eine sich für die Waschmaschine schädlich auswirkende Unwucht des schwingend aufgehangenen oder über Federbeine abgestützten Trommelaggregates während des Schleuderganges zu erfassen, mit dem Ziel, die Antriebs-However, it is not with these types of speed measurement possible, for example an imbalance of the swinging suspended one which has a damaging effect on the washing machine or to grasp the drum unit supported by spring struts during the spin cycle, with the aim of reducing the drive
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geschwindigkeit zu reduzieren, oder den Antriebsmotor ganz abzuschalten. to reduce speed or to disable the drive motor completely.
Das Problem einer schädlichen Unwuchterfassung eines schwingend gelagerten Trommelaggregates während des Schleuderganges vurde bisher durch folgende Anordnungen einer Lösung zugeführt. An dem Trommelaggregat ist ein Schaltkontakt und ortsfest in bestimmtem Abstand ein weiterer Schaltkontakt, Näherungsschalter, Magnetschalter oder dgl. angeordnet, die bei Erreichen des vorgegebenen Schwingweges sich berühren und den Antriebsmotor abschalten, bzw. auf Waschdrehzahl zurückschalten, siehe hierzu DE-PS JhO 668 und 1 181 639, DE-OS Z6 56 555 und US-PS 3 084 799. Durch die DE-AS 17 60 7^0 und 23 10 9^5, sowie DE-Gbm 1 777 321 und 19 72 015, ist bekannt geworden, zum Ab-oder Umschalten des Antriebsmotors am schwingenden Trommelaggregat einen Pendelschalter anzuordnen. The problem of a damaging unbalance detection of a swinging drum unit during the spin cycle has so far been solved by the following arrangements. Arranged on the drum unit is a switching contact and a further switching contact, proximity switch, magnetic switch or the like, which is fixed at a certain distance and which touch each other when the specified oscillation path is reached and switch off the drive motor or switch back to washing speed, see DE-PS JhO 668 and 1 181 639, DE-OS Z6 56 555 and US-PS 3 084 799. DE-AS 17 60 7 ^ 0 and 23 10 9 ^ 5, as well as DE-Gbm 1 777 321 and 19 72 015, is known to arrange a pendulum switch to switch the drive motor off or over on the vibrating drum unit.
Mit all diesen Schwingweg-Erfassungsanordnungen ist es lediglich möglich, einen Ab-oder Umschaltimpuls auf den Antriebsmotor zu geben. Eine Regelung seiner Drehzahl ist jedoch nicht möglich.With all of these vibration displacement detection arrangements, it is only possible to apply a switch-off or switch-over pulse to the To give drive motor. However, it is not possible to regulate its speed.
Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die Istdrehzahl der Waschtrommel, als auch die Unwucht des schwingend gelagerten Trommelaggregates einer Waschmaschine auf einfachste Art qualitativ erfasst werden kann.The aim and object of the invention is to create a device with which both the actual speed of the washing drum, as well as the unbalance of the swinging drum assembly of a washing machine in the simplest way can be recorded qualitatively.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Vorrichtung so auszubilden, daß sie verschleißfrei arbeitet und die ermittelten Werte ohne großen Aufwand von einem als Mikrocomputer ausgebildeten Programmsteuergerät verarbeitet werden können.Another object of the invention is to design the device so that it works without wear and the The determined values are processed by a program control device designed as a microcomputer without great effort can be.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1.The problem posed is achieved according to the characterizing part of claim 1.
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Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird erstmals der Vorteil erreicht, über nur eine Vorrichtung, die Drehzahl des Antriebsmotors und die Unwucht des schwingend gelagerten Trommelaggregates zu erfassen und diese beiden Meßwerte einer Steuer-und Regelvorrichtung zuzuführen. Es ist selbstverständlich auch möglich,' und auch im Rahmen der Erfindung gelegen, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn'gewünscht, nur die Drehzahl oder die Unwucht allein zu erfassen. Die Erfindung schafft den großen Vorteil, Trockenschleudervorgänge optimal dem behandelnden Waschgut anzupassen und die Betriebssicherheit der Waschmaschine beim Schleudervorgang zu überwachen und bei Auftreten einer für die Waschmaschine schädlichen Unwucht, den Antriebsmotor so weit herunterzuregeln, daß die Unwucht auf ein vertretbares Maß zurückgeführt wird, ohne den Antriebsmotor ganz abzuschalten oder auf Waschdrehzahl umschalten zu müssen.With this solution according to the invention, the advantage is achieved for the first time that only one device, the speed of the drive motor and the imbalance of the swinging drum assembly and these two To supply measured values to a control and regulating device. It is of course also possible, 'and also in Within the scope of the invention, with the device according to the invention, if 'desired, only the speed or the To capture imbalance alone. The invention creates the great advantage of optimally drying spin processes to adapt the laundry to be treated and to monitor the operational safety of the washing machine during the spinning process and if an imbalance that is harmful to the washing machine occurs, turn the drive motor down so far, that the imbalance is reduced to an acceptable level without switching off the drive motor completely or having to switch to washing speed.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und Unteranspriichen wiedergegeben.Advantageous developments of the invention are given in the description of the exemplary embodiments and sub-claims reproduced.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigen:The invention is described below with reference to the drawings, namely show:
Fig. 1 Ein Trommelaggregat einer Waschmaschine in schematischer, teils abgeschnittener Darstellung mit Blockschaltbild des Regel/Steuerkreises.Fig. 1 A drum unit of a washing machine in a schematic, partially cut-away representation with block diagram of the regulation / control circuit.
Fig. 2 die Antriebsscheibe mit den kreisausschnittförraigen hell/dunkel Segmenten in Draufsicht.Fig. 2 shows the drive pulley with the Kreisausschnittförraigen light / dark segments in plan view.
Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2.FIG. 3 shows a variant of FIG. 2.
Das Trommelaggregat (i) besteht aus einem über Federn (2) andeutungsweise bei (3) im Waschmaschinengehäuäe schwingbeweglich gelagerten Laugenbehälters (h), in dem die Wasch- und Schleudertrommel (5) drehbar gelagert ist. Die Schleudertrommel (5) wird von einem regelbaren Elektromotor (6), der ortsfest an dem Laugenbehälter (k) befestigt ist, über The drum unit (i) consists of a tub (h) , which is mounted to swing in the washing machine housing by means of springs (2), indicated at (3), in which the washing and centrifuging drum (5) is rotatably mounted. The centrifugal drum (5) is driven by an adjustable electric motor (6) which is fixedly attached to the tub (k)
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einen stark untersetzten Keilriemenantrieb (7) angetrieben. Die getriebene Keilriemenscheibe (8) besitzt, der erforderlichen Untersetzung wegen einen großen Durchmesser von ca. 300 bis 400 mm und ist mit der Faschtrommelwelle drehfest verbunden. Die Antriebsbzw. Keilriemenscheibe (8) ist auf ihrer der Wasch- „ trommel (5) abgewandten Seite (9) mit unter sich gleichen, kreisausschnittförmigen Segmenten (15) versehen, siehe Fig. 2 und 3» die abwechselnd hell/dunkel ausgebildet sind. Im axialen Abstand von ca. 50 mm und im radialen Abstand von r/„ vom Mittelpunkt der Antriebsscheibe (8), ist gegenüber den Segmenten (15) ein Licht -Sender/Empfänger (10) bei (31) ortsfest am Waschmaschinengehäuse angeordnet, der über eine elektrische Leitung mit einem Differenzierglied (11), einer Programmsteuereinrichtung (12), die vorzugsweise als Mikrocomputer ausgebildet ist, einem Leistungsteil (13) mit dem Elektromotor (6) verbunden» a strongly reduced V-belt drive (7) is driven. The driven V-belt pulley (8) has a large diameter of approx. 300 to 400 mm because of the required reduction and is connected to the Fasch drum shaft in a rotationally fixed manner. The drive or V-belt pulley (8) is provided on its side (9) facing away from the washing drum (5) with segments (15) that are identical to one another, see FIGS. 2 and 3, which are alternately light / dark. At an axial distance of approx. 50 mm and a radial distance of r / "from the center of the drive pulley (8), a light transmitter / receiver (10) at (3 1 ) is fixedly arranged on the washing machine housing opposite the segments (15), which is connected to a differentiating element (11), a program control device (12), which is preferably designed as a microcomputer, a power unit (13) with the electric motor (6) via an electrical line »
Die Antriebsscheibe (8), gemäß Fig. 2, ist mit einer Mehrzahl von unter sich gleichen kreisausschnittförmigen hell/ dunkel Segmenten (l5)» im gezeigten Beispiel mit sechzehn versehen, die vorzugsweise abwechselnd schwarz/weiß eingefärbt sind und sich über den ganzen Durchmesser der Antriebsscheibe erstrecken. Die Segmente (15) können mit Vorteil auch auf einer separaten Kreisscheibe angeordnet sein, die der Antriebsscheibe vorgelagert ist und mit der Antriebswelle der Waschtromma, (5) oder mit der Antriebs schabe (8) selbst verdrehungssicher verbunden ist. Die Kreisscheibe kann vorzugsweise als bedruckte Folie ausgebildet und mit der Antriebsscheibe mittels Klebeverbindung verbunden sein. Selbstverständlich ist es auch wirtschaftlich sinnvoll, die hell/dunkel Segmente (15) im Spritzverfahren direkt auf die Antriebssdciedte aufzuspritzen, oder in einem sonst geeigneten wirtschaftlichen Verfahren aufzubringen.The drive pulley (8), according to FIG. 2, has a plurality of the same circular segment-shaped bright / dark segments (l5) »in the example shown with sixteen provided, which are preferably colored alternately black and white and extend over the entire diameter of the drive pulley extend. The segments (15) can advantageously also be arranged on a separate circular disk, which the Drive pulley is upstream and with the drive shaft of the washing drum, (5) or with the drive scraper (8) itself is connected twist-proof. The circular disc can preferably designed as a printed film and connected to the drive pulley by means of an adhesive connection. Of course, it also makes economic sense to the light / dark segments (15) directly in the spray process to spray on the drive device, or in another suitable one to raise economic procedures.
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Die Drehzahl-und Unwuchterfassung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Der LichtrSender/Empfänger (io) sendet Licht aus, welches mehr oder weniger stark reflektiert wird, je nachdem, ob der ausgesandte Lichtstrahl auf ein helles oder dunkles Segment (15) auftrifft. Dreht sich die Antriebsscheibe (δ), so drehen sich die abwechselnd hell/dunkel ausgebildeten Segmente (15) mit. Der vom feststehenden Licht-Sender-Empfänger (iO) ausgesandte Lichtstrahl wird in seiner Reflektion an jeder Hell/Dunkel- bzw. Dunkel/Hell-Grenze geändert, wobei sich der Strom im Lichtempfänger (io) ändert. Diese Stromänderung wird von dem, mit dem Lichtempfänger (io) in elektrischer Verbindung stehenden Diffe*-.renzierglied (11) in geeigneter Weise in Spannungs-Impulse umgewandelt, welche dem als Mikrocomputer ausgebildeten Programmsteuergerät (12) zugeführt werden. Der Mikrocomputer (12) enthält, intern eine Zeituhr, so daß er die Zeitdauer zwischen zwei Impulsen messen kann. Wenn "n" die Anzahl der hellen bzw. dunklen Segmente ist, dann ergibt sich die Drehgeschwindigkeit aus:The speed and unbalance detection with the inventive The device works as follows: The light transmitter / receiver (io) emits light, which is reflected more or less strongly, depending on whether the emitted light beam is on a light or dark segment (15) occurs. If the drive pulley (δ) rotates, the alternating light / dark segments rotate (15) with. The one from the fixed light transmitter-receiver (OK) emitted light beam is reflected in its reflection at every light / dark or dark / light border changed, whereby the current in the light receiver (io) changes. This change in current is controlled by the one in electrical connection with the light receiver (io) Difference element (11) in a suitable manner in voltage pulses converted, which are fed to the program control device (12) designed as a microcomputer. Of the Microcomputer (12) contains, internally, a timer so that he can measure the time between two pulses. If "n" is the number of light or dark segments, then the speed of rotation results from:
vv 2n2n
Die letzten Λ fs, und zwar der letzten 2 n, werden rom Mikrocomputer gespeichert. Bewegt sich nun das Trommelaggregat (4) und damit auch die mit den Segmenten (15) ver sehene Antriebsscheibe (8) mit Unwucht, dann tastet der Licht -S ender /Empfänger (io) dsLe Segmente (15) auf einer exzentrischen Bahn (16) ab, welche in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Auf diese Weise gibt es während einer Umdrehung ein kleinstes und ein größtesAt, welche in Fig. 2 als^ und -f 2 dargestellt sind. Das Verhältnis zwisehenA t max und A t min ist ein.Maß für die Unwucht.The last Λ fs, namely the last 2 n, are stored in the microcomputer. If the drum unit (4) and thus also the drive pulley (8) provided with the segments (15) moves unbalanced, the light transmitter / receiver (io) scans the segments (15) on an eccentric path (16) ), which is shown in dashed lines in FIG. In this way, during one revolution there is a minimum and a maximum At, which are shown in Fig. 2 as ^ and -f 2 . The ratio between At max and At min is a measure of the imbalance.
Die über den Licht-Sender/Empfänger (ίο) ermittelten Werte der Drehzahl und Unwucht können nun vom Mikrocomputer (12) derart ausgewertet und dem Leistungsteil (13) als Steuerbefehle übermittelt werden. Um die Dreh-The determined via the light transmitter / receiver (ίο) The microcomputer can now read the speed and imbalance values (12) evaluated in this way and transmitted to the power unit (13) as control commands. To the turning
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geschwindigkeit zu regeln,' und zwar in Abhängigkeit der Unwucht die Drehzahlgeschwindigkeit zu halten, zu senken, oder im Extremfall den Antriebsmotor (6) abzuschalten.to regulate speed, 'depending on the Imbalance to maintain the speed of rotation, to reduce it or, in extreme cases, to switch off the drive motor (6).
Fig. 3 zeigt eine etwas andere Ausführungsform der auf der Antriebsscheibe (8) angeordneten Segmente (15)· Der Unterschied zu Fig. 2 besteht darin, daß die Segmente (15) sich nicht über die gesamte Kreisfläche der Antriebsscheibe (8) und damit nicht über den gesamten Unwuchtbereich erstrecken. Bei dieser Anordnung braucht nur das letzte Δ t gespeichert werden. Ist das neue A t um einen festgelegten Faktor langer als das gespeicherte, kann der Mikrocomputer Unwucht feststellen. Fig. 3 shows a somewhat different embodiment of the on Drive pulley (8) arranged segments (15) · The difference to Fig. 2 is that the segments (15) do not extend over the entire circular area of the drive pulley (8) and thus not over the entire unbalance area. With this arrangement, only the last Δ t needs to be stored. If the new A t is longer by a specified factor than the stored one, the microcomputer can detect imbalance.
Bei der Lösung nach Fig. J muß allerdings die Ruhe-Lage des Licht-Senders/Empfängers (10) zur Antriebsscheibe (8) genau justiert werden, d.h. es treten beladungsabhängige Ungenauigkeiten auf. Desweiteren wird mit der Anordnung nach Fig. 3 die Unwucht qualitativ- also entweder ruhiger oder unwuchtiger Lauf- erfaßt.In the solution according to FIG. J , however, the rest position of the light transmitter / receiver (10) in relation to the drive pulley (8) must be precisely adjusted, that is to say inaccuracies that are dependent on the load occur. Furthermore, with the arrangement according to FIG. 3, the unbalance is detected qualitatively, that is to say either smooth or unbalanced running.
Die Anordnung nach Fig. 2 ist dagegen unempfindlich gegen Beladungsunterschiede und erfaßt auch den Grad oder die Größe der Unwucht, Die Anforderungen an den auswertenden Mikrocomputer (12) sind jedoch bei der Anordnung nach Fig. höher.The arrangement according to FIG. 2, however, is insensitive to Loading differences and also records the degree or size of the imbalance, the requirements for the evaluating However, microcomputers (12) are higher in the arrangement according to FIG.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung gelegen, die Segmente (15) in ihrer gebmetrischen Form beispielsweise so auszubilden, daß sie zunUmfang der Antriebsscheibe (8) hin in einer Spritze enden. Die Erfindung wäre auch realisierbar mit einer Ausführungsform bei der Hell/Dunkel-Segmente im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn spiralig gebogen sind, wobei z.B. die Dunkel-Segmente über ihre ganze Länge auch ohne weiteres gleich breit, z.B. wie ein Strich sein können. Hierbei ist die durchschnittliche Frequenzen der Spannungs-Impulse, welche dem Mikrocomputer (12) zugeführt werden, ein Maß für die Dreh-Geschwindigkeit,Naturally, it is situated in the context of the invention, i n their gebmetrischen form, for example, form so that they zunUmfang the driving pulley (8) forming the segments (15) back in a syringe. The invention could also be implemented with an embodiment in which the light / dark segments are curved in a clockwise or counterclockwise direction, whereby, for example, the dark segments can easily be of the same width over their entire length, for example like a line. The average frequency of the voltage pulses which are fed to the microcomputer (12) is a measure of the rotational speed,
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während die Amplitude der Spannungs-Impuls-Phasenlage ein Maß für die Unwucht ist. Auch die Anzahl der Segmente (15) ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Anzahl sechzehn begrenzt.while the amplitude of the voltage-pulse phase position is a measure of the imbalance. Also the number of segments (15) is not limited to the number sixteen shown in the exemplary embodiments.
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