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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Drehzahl
einer Trommelwaschmaschine und insbesondere ein Verfahren zum Steuern
einer Drehzahl einer Trommelwaschmaschine, wobei eine Obergrenze
eines Vorlaufwinkels veranlasst wird, sich entsprechend einer in
die Waschmaschine eingespeisten Spannung zu ändern, um eine zulässige Außermittigkeit
von Wäsche so
zu steuern, dass sie bei einer Höchstdrehzahl
unterhalb eines vorgegebene Wertes liegt, um eine Systemstabilität zu wahren.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Im
Allgemeinen gibt es bei den Waschmaschinen einen Pulsatortyp, bei
dem sich ein Waschbottich in einer vertikalen Position dreht, und
einen Trommeltyp, bei dem sich der Waschbottich in einer horizontalen
Position dreht.
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Insbesondere
die Trommelwäsche,
bei der das Waschen unter Ausnutzung von Reibung zwischen den Wäschestücken und mittels
einer Trommel, die gedreht wird, wenn eine Antriebskraft eines Motors
einwirkt, erfolgt, beschädigt
kaum die Wäschestücke, führt nicht
zum Verheddern von Wäschestücken und
kann Stoß-
und Reibeffekte bewirken.
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D1
(
EP 0 313 339 A1 )
offenbart eine Unwuchtsteuerung für eine Waschmaschine gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1. Bei der vorgeschlagenen Steuerung wird als Eingangssignal
ein Stromsignal verwendet, das zu einem Strom proportional ist,
der von einem Motor aufgenommen wird, der eine mit Durchbrüchen versehene
Trommel dreht, in die Textilien eingebracht wurden. Wenn eine Trommel
von einer relativ langsamen Drehzahl zu einer etwas höheren Drehzahl
beschleunigt wird, so ist das Eingangssignal in die Steuerung ein
Signal, das Änderungen
des Drehmoments widerspiegelt, das benötigt wird, um die Trommel zu
drehen. Die Größenordnung
dieser Änderungen
ist proportional zu einem Lastungleichgewicht, das zu einem radialen Versetzen
der Trommel führen
kann. Das Echtzeitsignal wird gemittelt. Ein Differenzialverstärker subtrahiert
dann das gemittelte Signal von dem Echtzeitsignal, wodurch ein Drehmomentungleichgewichtssignal
von alternierender Polarität
entsteht. Wenn das Drehmomentungleichgewichtssignal eine bestimmte Größenordnung übersteigt,
welche die maximal zulässige
Fliehkraft widerspiegelt, die durch ein Lastungleichgewicht erzeugt
werden darf, so wird ein Ungleichgewichtssteuersignal erzeugt, das
in der Weise reagiert, dass es die Drehzahl der Trommel senkt.
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Eine
beispielhafte, zum Stand der Technik gehörende Trommelwaschmaschine
vom Direktkopplungstyp wird kurz anhand von 1 erläutert. 1 veranschaulicht
einen Abschnitt einer beispielhaften, zum Stand der Technik gehörenden Trommelwaschmaschine
vom Direktkopplungstyp, die einen Bottich 3 im Inneren
eines Gehäuses 5 und
eine Trommel 9 im Inneren des Bottichs 3 aufweist.
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An
der Trommel 9 ist eine Trommelwelle 13 angebracht,
um eine Antriebskraft des Motors 6 zur Trommel 9 zu übertragen.
Am vorderen und am hinteren Abschnitt der Trommelwelle 13 befinden
sich Lager 12, und in einem mittigen Abschnitt der Rückwand des
Bottichs 3 ist ein Lagergehäuse angeordnet. Es ist ein
Stator 7 des Direktkopplungsmotors 6 an einem
Rückwandabschnitt
des Bottichs 3 befestigt, und ein Rotor 8 des
Direktkopplungsmotors 6 befindet sich an der Trommelwelle 13 zusammen
mit dem Stator 7. Dementsprechend ist die Trommel 9 direkt
mit dem Motor 8 verbunden und dreht sich mit ihm.
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Des
Weiteren befindet sich eine Tür 1 im
vorderen Abschnitt des Gehäuses 5,
und zwischen der Tür 1 und
dem Bottich 3 ist eine Dichtung 2 angeordnet.
Zwischen einer Innenseite eines oberen Abschnitts des Gehäuses 5 und
einer Oberseite eines Außenumfangs
des Bottichs 3 befinden sich Hängefedern 4 zum Tragen
des Bottichs 3, und zwischen einer Innenseite eines unteren
Abschnitts des Gehäuses 5 und
einer Unterseite eines Außenumfangs
des Bottichs 3 befindet sich ein Reibungsdämpfer 10 zum Dämpfen von
Schwingungen des Bottichs 3, zu denen es während des
Schleuderns kommt. Auf einer Seite des Motors 6 befindet
sich ein Motorsensor 11 zum Detektieren einer Drehzahl
des Rotors 8.
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In
der oben angesprochenen direkt-gekoppelten Trommelwaschmaschine
erfolgt die Drehzahlsteuerung der Trommel 9 während des
Schleuderns folgendermaßen.
Wenn sich der Rotor 8 bei Beginn des Schleudergangs zu
drehen beginnt, so detektiert der Motorsensor 11 kontinuierlich
eine Drehzahl des Rotors 8 und übermittelt sie an eine (nicht
gezeigte) Steuerung, und die Steuerung vergleicht, ob die Drehzahl
des Rotors 8 eine gewünschte
Drehrate erreicht hat.
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Wenn
die Drehzahl des Rotors 8 eine Drehzahl erreicht hat (zum
Beispiel 110 U/min), so werden die Wäschestücke an eine Innenwand der Trommel 9 gepresst
und fallen nicht herab, eine Außermittigkeit der
Wäschestücke wird
detektiert, und wenn ermittelt wird, dass die Außermittigkeit höher ist
als ein zulässiger
Wert, so wird die Trommel wieder gedreht, nachdem sie angehalten
wurde, und wenn ermittelt wird, dass die Außermittigkeit geringer ist
als ein zulässiger
Wert, so wird die Drehzahl des Rotors 8 allmählich erhöht.
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Das
heißt,
weil die Drehung der Trommel 9 in einem Zustand der Außermittigkeit
zu Beginn des Schleuderns zu große Kräfte entstehen lässt, so
dass die allgemeine Steifigkeit des Systems in Mitleidenschaft gezogen
werden würde,
wie zum Beispiel durch einen Bruch der Lager 12, welche
die Trommelwelle 13 tragen, oder ein Brechen des Bottichs 3, wird
erst dann zur vollen Schleuderdrehzahl übergegangen, nachdem die Außermittigkeit
unter einen vorgegebenen Wert gebracht wurde.
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Wenn
andererseits festgestellt wird, dass die Außermittigkeit unter dem zulässigen Wert
liegt, so wird die Drehzahl des Rotors 8 schrittweise erhöht, bis
die Drehzahl eine maximale Schleuderdrehzahl erreicht hat, woraufhin
die Drehzahl des Rotors 8 nicht mehr erhöht, sondern
beibehalten wird.
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Während des
Erhöhens
der Drehzahl des Rotors 8 auf die Höchstdrehzahl zum Fortsetzen
des Schleudergangs wird die Drehzahl des Rotors 8 mittels
eines Arbeitswertes und eines Vorlaufwinkels gesteuert.
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Zuerst
wird der Arbeitswert durch IBM (Impulsbreitenmodulation) auf eine
Drehzahl (zum Beispiel 1000 U/min) unterhalb der Höchstdrehzahl (zum
Beispiel 1400 U/min) erhöht,
und der übrige
Teil der Drehzahl, der zum Erreichen der Höchstdrehzahl benötigt wird,
wird durch Steuern des Vorlaufwinkels erhöht, um die Drehzahl in Übereinstimmung
mit einer gewünschten
Höchstdrehrate
zu bringen.
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Die
Steuerung der Drehzahl des Motors 6 durch Steuern des Arbeitswertes
und des Vorlaufwinkels geschieht folgendermaßen.
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Zuerst
ist der Arbeitswert, der durch IBM-Steuerung variiert wird, ein
Wert, der von 0–250 variiert
wird, und die Drehzahl des Rotors 8 wird mit dem Wert verändert, dergestalt,
dass mit größer werdendem
Arbeitswert die Drehzahl des Rotors zunimmt. Der Vorlaufwinkel ist
einer zum Steuern einer Schleuderdrehzahl durch Steuern einer Phasendifferenz
eines Stroms und einer Spannung, wobei der Zweck darin besteht,
Wellenformen der Spannung und des Stroms in Konformität zu bringen,
indem veranlasst wird, dass die angelegte Spannung innerhalb von
0–75° Phase früher als
der Strom kommt, wobei die Tatsache, dass die Phase des Stroms später als die
Spannung kommt, berücksichtigt
wird, und es ist im Hinblick auf den Stromverbrauch vorteilhaft,
dass die Wellenformen der Spannung und des Stroms konform sind.
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Jedoch
hat die zum Stand der Technik gehörende Trommelwaschmaschine
vom Direktkopplungstyp die folgenden Probleme bei dem Verfahren zum
Steuern der Schleuderdrehzahl.
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Und
zwar: Obgleich der Prozess nur zu einer hohen Schleuderdrehzahl
voranschreitet, wenn zum Zeitpunkt einer anfänglichen Detektierung der Außermittigkeit
detektiert wurde, dass die Außermittigkeit unterhalb
eines vorgegebenen Wertes liegt, wird auch dann, wenn infolge einer Änderung
der Außermittigkeit
während
des Schleuderns eine Außermittigkeit
entsteht, die größer ist
als ein vorgegebener Wert, oder wenn die anfängliche Außermittigkeit falsch detektiert
wurde, der Schleudergang in dem Maße fortgesetzt, wie sich der
Vorlaufwinkel allmählich
vergrößert, bis
die vorgegebene Höchstdrehzahl erreicht
ist.
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Das
System ist so konstruiert, dass, sobald dies geschieht, ein Höchstwert
des Vorlaufwinkels so gesteuert wird, dass er unter einem vorgegebenen Wert
(zum Beispiel 65°)
bleibt, weil es gefährlich
ist, wenn eine übermäßige Kraft
auf ein gesamtes System einwirkt, wie zum Beispiel eine auf den
Motor 6 einwirkende schwere Last.
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Allerdings
ist beim Stand der Technik nicht nur der Vorlaufwinkel-Höchstwert
auf einen einzigen Wert festgelegt, sondern der Vorlauf winkelwert
wird auch auf einen Wert eingestellt, der um einen gewissen Betrag
größer ist
als ein tatsächlicher
Vorlaufwinkel, der zum Erreichen der maximalen Schleuderdrehzahl
benötigt
wird, wenn die Nennspannung und die Außermittigkeit normal sind.
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Wenn
die Vorlaufwinkel die gleichen sind, so ändert sich die Schleuderdrehzahl
mit der angelegten Spannung, dergestalt, dass mit größer werdender
angelegter Spannung die Schleuderdrehrate zunimmt.
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Dementsprechend
wird beim Stand der Technik, wie in 4 veranschaulicht,
wenn eine Spannung, die höher
als die Nennspannung ist, in einem Zustand angelegt wird, wo sowohl
der Vorlaufwinkel als auch die Last gleich sind, auch die zulässige Außermittigkeit
zum Erreichen der Höchstdrehzahl
der Trommel 9 größer, weil
die Drehzahl des Rotors 8 und der direkt an ihn gekoppelten
Trommel 9 im Vergleich zu einem Fall, wo die Nennspannung angelegt
wird, größer wird.
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Wenn
jedoch in einem Zustand, wo die Trommel 9 die Höchstdrehzahl
erreicht hat, die Außermittigkeit
größer ist
als ein bestimmter Betrag (zum Beispiel 300 g), so wirkt infolge
der übermäßigen Außermittigkeit,
die den regulären
zulässigen
Wert übersteigt,
eine übermäßige Kraft
auf das gesamte Waschmaschinensystem ein, was letzten Endes eine Steifigkeit
schwächt,
weil das gesamte System, wie zum Beispiel der Motor und dergleichen, überlastet wird.
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Bei
dem in 4 gezeigten Stand der Technik gab es den Nachteil,
dass die maximale Schleuderdrehzahl selbst dann, wenn der Vorlaufwinkel
bis zu einem maximalen Vorlaufwinkel vergrößert wird, trotz einer geringen
Außermittigkeit
nicht erreicht werden kann, obgleich die angelegte Spannung gering
ist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Erreichen einer Verbesserung
einer Systemstabilität
in einer Trommelwaschmaschine durch Verringern der Außenmittigkeit
von Wäschestücken, die zulässig ist,
wenn eine maximale Schleuderdrehzahl erreicht ist, auf unterhalb
eines vorgegebenen wertes, selbst wenn eine Spannung, die höher als
eine Nennspannung ist, angelegt wird, indem das System so konfiguriert
wird, dass eine Obergrenze des Vorlaufwinkels sich mit der angelegten
Spannung ändert.
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Die
oben erwähnte
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Steuern der Schleuderdrehzahl
einer Trommelwaschmaschine, das die Merkmale des Oberbegriffs des
unabhängigen
Anspruchs umfasst, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Zu
diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Steuern einer Schleuderdrehzahl einer Trommelwaschmaschine bereit,
dadurch gekennzeichnet, dass eine empfangene Spannung erfasst wird
und ein Höchstwert eines
Vorlaufwinkels mit der Größe der empfangenen
Spannung geändert
wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
einen Abschnitt einer beispielhaften, zum Stand der Technik gehörenden Trommelwaschmaschine
vom Direktkopplungstyp.
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2 veranschaulicht
ein Flussdiagramm zum Darstellen der Schritte eines zum Stand der Technik
gehörenden
Steuerverfahrens.
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3 veranschaulicht
ein Flussdiagramm zum Darstellen der Schritte eines Steuerverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 veranschaulicht
eine Tabelle, die einen Vergleich zulässiger Außermittigkeiten bei Höchstdrehzahlen
für einen
maximalen Vorlaufwinkel für
eine Spannung der vorliegenden Erfindung und für einen maximalen Vorlaufwinkel
im Stand der Technik zeigt.
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Beste Art
der Ausführung
der Erfindung
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Es
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand der 3 und 4 erläutert.
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3 veranschaulicht
ein Flussdiagramm zum Darstellen der Schritte eines Steuerverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 4 veranschaulicht
eine Tabelle, die einen Vergleich zulässiger Außermittigkeiten bei Höchstdrehzahlen
für einen
maximalen Vorlaufwinkel für
eine Spannung der vorliegenden Erfindung und für einen maximalen Vorlaufwinkel
im Stand der Technik zeigt. Die vorliegende Erfindung schlägt das Erfassen
der empfangenen Spannung und das Einstellen eines maximalen Vorlaufwinkels, der
sich mit der empfangenen Spannung verändert, in einem Verfahren zum
Steuern einer Schleuderdrehzahl einer Trommelwaschmaschine vor.
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Wenn
die empfangene Spannung höher
als eine Nennspannung ist, so ist ein maximaler Vorlaufwinkel kleiner
als ein maximaler Vorlaufwinkel bei Empfang der Nennspannung, und
wenn die empfangene Spannung niedriger als die Nennspannung ist, so
ist der maximale Vorlaufwinkel größer als der maximale Vorlaufwinkel
bei Empfang der Nennspannung.
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Das
Verfahren zum Steuern einer Schleuderdrehzahl einer Trommelwaschmaschine
vom Direktkopplungstyp gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun anhand des Ablaufdiagramms in 3 näher erläutert.
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Zunächst einmal
ist es wie beim Stand der Technik so, dass die Drehzahl des Rotors
auf die maximale Schleuderdrehzahl gebracht wird, indem der Arbeitswert
durch IBM (Impulsbreitenmodulation) erhöht wird, um eine Drehzahl des
Rotors auf eine vorgegebene Drehzahl (zum Beispiel 1.000 U/min)
unterhalb einer Höchstdrehzahl
(zum Beispiel 1.400 U/min) anzuheben, und indem ein übriger Teil
zum Erreichen der Höchstdrehzahl
durch Steuern des Vorlaufwinkels erhöht wird.
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Weil
im Allgemeinen die Waschmaschine eine Spannungserfassungsschaltung
aufweist, um zu verhindern, dass ein Gerät bei Anliegen einer falschen
Spannung betrieben wird, die außerhalb
eines Arbeitsbereichs des Gerätes
liegt, wird die empfangene Spannung durch die Spannungserfassungsschaltung
erfasst und an die Steuerung übermittelt.
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Dann
hält die
Steuerung den Höchstwert
des Vorlaufwinkels entsprechend einer Größe der empfangenen Spannung,
die in der Spannungserfassungsschaltung erfasst wird, aufrecht oder ändert diesen
Wert entsprechend der Größe dieser
empfangenen Spannung.
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Das
heißt
also, wenn die Nennspannung empfangen wird, so wird das Schleudern
im Grunde fortgesetzt, wenn der auf die Nennspannung eingestellte
Vorlaufwinkel beibehalten wird; und wenn eine Spannung, die höher oder
niedriger als die Nennspannung ist, empfangen wird, so wird das
Schleudern in einem Zustand fortgesetzt, wo der Wert auf den Höchstwert
des Vorlaufwinkels für
die empfangene Spannung unter Bezug auf Maximaldaten von Vorlaufwinkeln,
die für
Spannungswerte (oder Spannungsbereiche) verschieden eingestellt
sind, geändert
wird.
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Wenn
zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, die Nennspannung
230V beträgt,
so beträgt – obgleich der
Vorlaufwinkel im Stand der Technik 65° beträgt, wenn eine Nennspannung
von 230 V angelegt wird – der
Höchstwert
für den
Vorlaufwinkel 57°.
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Wie
ebenfalls in 4 gezeigt, beträgt der Höchstwert
des Vorlaufwinkels beim Stand der Technik selbst dann 65°, wenn die
empfangene Spannung höher
als 261 V ist, während
der Höchstwert
des Vorlaufwinkels bei der vorliegenden Erfindung im Fall einer
empfangenen Spannung von über
261 V 47° beträgt.
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Weil
der Höchstwert
des Vorlaufwinkels beim Stand der Technik selbst dann 65° beträgt, wenn
eine höhere
Spannung als die Nennspannung von 261 V empfangen wird (wobei dieser
Vorlaufwinkel die zulässige
Außermittigkeit
von 750 g aufweist, die übermäßig ist),
verursacht dementsprechend die übermäßige Außermittigkeit
eine übermäßige Belastung
des gesamten Systems, solange die maximale Schleuderdrehzahl erreicht
ist.
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Weil
hingegen bei der vorliegenden Erfindung im Fall einer empfangenen
Spannung von über 261
V der maximale Vorlauf winkelwert unter Bezug auf die begrenzten
maximalen Vorlaufwinkeldaten für empfangene
Spannungen auf 47° geändert wird, wirkt
keine übermäßige Last
auf das Gesamtsystem ein, weil die zulässige Außermittigkeit zum Zeitpunkt der
maximalen Schleuderdrehzahl unter 300 g liegt, selbst wenn der Vorlaufwinkel
auf ein Maximum vergrößert wird.
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Das
heißt,
in der vorliegenden Erfindung sind Höchstwerte für die Vorlaufwinkel für verschiedene Spannungen
dergestalt festgelegt, dass die Schleuderdrehzahl die Höchstdrehzahl
nur in einem Zustand erreichen kann, wo die Außermittigkeit 300 g beträgt, und
zwar unabhängig
von empfangenen Spannungen, wodurch keine übermäßige Last auf das System einwirkt.
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Natürlich befinden
sich die Höchstwertdaten für den Vorlaufwinkel,
die je nach den Spannungen unterschiedlich eingestellt sind, bereits
in der Steuerung.
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Zusammenfassend
kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung beim Steuern der
Schleuderdrehzahl einer Trommelwaschmaschine die empfangene Spannung
erfasst und einen Höchstwert
des Vorlaufwinkels unter Bezug auf eine Größe der Spannung ändert, dergestalt,
dass die maximale Last, die auf ein Gesamtsystem, wie zum Beispiel
den Motor und dergleichen, einwirkt, selbst dann innerhalb eines
stabilen Bereichs liegt, wenn die Spannung schwankt.
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Dadurch
kann die vorliegende Erfindung eine Stabilität des Systems, wie zum Beispiel
des Motors, selbst dann gewährleisten,
wenn eine beliebige Spannung während
des Schleuderns in das System eingespeist wird, weil die zulässige Außermittigkeit
einen vorgegebenen Wert (zum Beispiel 300 g) nicht übersteigt,
wenn die Höchstdrehzahl
erreicht ist, was auch dazu führt,
dass die auf das System, wie zum Beispiel den Motor, einwirkende
maximale Last immer unter einem vorgegebenen Wert liegt.
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Obgleich
die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Trommelwaschmaschine zum Beispiel
nimmt, findet der technische Aspekt der vorliegenden Erfindung natürlich auch
auf andere Arten von Waschmaschinen Anwendung, wie zum Beispiel auf
den Pulsatortyp und dergleichen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Weil,
wie erläutert
wurde, ein begrenzter Höchstwert
eines Vorlaufwinkels mit der Größe einer in
einer Trommelwaschmaschine empfangenen Spannung geändert wird,
veranlasst die vorliegende Erfindung, dass eine Außermittigkeit
der Wäschestücke, die
bei einer maximalen Schleuderdrehzahl zulässig ist, unter einem vorgegebenen
Wert liegt, selbst wenn eine Spannung empfangen wird, die höher als
die Nennspannung ist.
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Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung geeignet, eine Verbesserung der Systemstabilität zu erreichen,
indem eine Last, die auf den Motor oder dergleichen der Trommelwaschmaschine
einwirkt, unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
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Obgleich
die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Trommelwaschmaschine zum Beispiel
nimmt, findet der technische Aspekt der vorliegenden Erfindung natürlich auch
auf andere Arten von Waschmaschinen Anwendung, wie zum Beispiel auf
eine Waschmaschine vom Pulsatortyp.