ITPN940058A1

ITPN940058A1 - PERFECTED WASHING MACHINE WITH AUTOMATIC WEIGHT DETERMINATION

Info

Publication number: ITPN940058A1
Application number: IT000058A
Authority: IT
Inventors: Francesco Drius; Fabio Marcuzzi; Mario Trangoni
Original assignee: Zanussi Elettrodomestici
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-03-28
Also published as: JP3737170B2; IT1267587B1; DE69506981D1; DE69506981T2; EP0704568B1; EP0704568A1; JPH08107990A; ITPN940058A0; ES2129162T3

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: "LAVABIANCHERIA PERFEZIONATA CON DETERMINAZIONE AUTOMATICA DEL PESO" Description of the Patent for Industrial Invention entitled: "PERFECTED WASHING MACHINE WITH AUTOMATIC WEIGHT DETERMINATION"

L'invenzione si riferisce ad una macchina lavabiancheria parti colarmante domestica dotata di mezzi perfezionati per il rilevamento del carico di articoli da lavare. The invention relates to a household parts washing machine equipped with improved means for detecting the load of articles to be washed.

Anche se la presente invenzione si riferisce specialmente ad una lavabiancheria a carica frontale, e per maggior comodità di esempio questa descrizione e' riferita a tale tipo di macchina, essa può' vantaggiosamente applicarsi anche ad altri tipi di lavabiancheria, in special modo a carica dall'alto o con il cesto che si muove attorno ad un asse obliquo . Although the present invention refers especially to a front-loading washing machine, and for the sake of convenience of example this description refers to this type of machine, it can advantageously also be applied to other types of washing machines, especially those with loading from the 'high or with the basket moving around an oblique axis.

Sono note macchine lavabiancheria dotate di mezzi per la rilevazione automatica del carico di articoli da lavare, ove per carico qui e nel seguito della presente descrizione si intenderà unicamente la massa complessiva di tali articoli e non la loro natura o caratteristiche. Washing machines are known equipped with means for automatically detecting the load of articles to be washed, whereby the load here and in the following of the present description will only mean the total mass of such articles and not their nature or characteristics.

La conoscenza acquisita in modo automatico da parte della macchina di ogni carico introdotto è una fase necessaria per la macchina di autoprogrammarsi definendo automaticamente tutti i parametri da utilizzare per il lavaggio, come la quantità' di detersivo, il carico d'acqua, il numero ed il tipo di fasi di lavaggio e di risciacquo etc., in modo da ottimizzare il funzionamento della macchina evitando all'utilizzatore l'onere di scegliere il programma più adatto, e di introdurvi spesso errori di programmazione che fanno lavorare la macchina in condizioni non ottimali. The knowledge acquired automatically by the machine of each load introduced is a necessary phase for the machine to self-program by automatically defining all the parameters to be used for washing, such as the quantity of detergent, the water load, the number and the type of washing and rinsing phases etc., in order to optimize the operation of the machine, avoiding the user the burden of choosing the most suitable program, and often introducing programming errors that make the machine work in non-optimal conditions .

Esistono vari brevetti che illustrano modalità' di rilevazione automatica della quantità di carico da parte di una macchina lavatrice; alcuni di questi operano in presenza di biancheria già' irrorata di acqua, e questo porta ad una imprecisione iniziale che e' impossibile poi correggere; secondo altri brevetti s1 provvede alla misura del carico di biancheria asciutta prima dell'irrorazione di acqua, come ad es. nel brevetto US 5,161,393, assegnato alla General Electric Company. There are various patents which illustrate ways of automatically detecting the quantity of load by a washing machine; some of these operate in the presence of laundry already sprinkled with water, and this leads to an initial inaccuracy which is then impossible to correct; according to other patents, s1 measures the load of dry laundry before spraying water, such as eg. in US patent 5,161,393, assigned to the General Electric Company.

Tuttavia in tale citato brevetto la misurazione del carico di biancheria asciutta viene eseguito spingendo il cesto che contiene la biancheria a due successive distinte predeterminate velocita' di rotazione, e rilevando il tempo e la coppia per giungere alla prima di dette velocita’ e similmente il tempo e la coppia necessaria per portare la velocità del cesto da detta prima velocita' ad una seconda predeterminata velocita' con una differente coppia motrice. L'elaborazione successiva di tutti i parametri rilevati ed anche di quelli precedenti memorizzati consente di individuare il carico di biancheria, indipendentemente dal momento d'inerzia delle altre masse rotanti e dalle caratteristiche del motore. However, in this aforementioned patent the measurement of the load of dry laundry is performed by pushing the drum containing the laundry at two successive distinct predetermined speeds of rotation, and by detecting the time and the torque to reach the first of said speeds and similarly the time. and the torque required to bring the drum speed from said first speed to a second predetermined speed with a different drive torque. The subsequent processing of all the detected parameters and also of the previous memorized ones makes it possible to identify the laundry load, regardless of the moment of inertia of the other rotating masses and the characteristics of the motor.

Tale procedimento appare valido, ma richiede un procedimento di funzionamento preliminare della macchina piuttosto complesso, come risulta complicata l'eleborazione successiva per giungere all'individuazione del carico. This procedure appears valid, but requires a rather complex preliminary operation procedure of the machine, as is the subsequent processing to arrive at the identification of the load.

Sarebbe quindi desiderabile, ed e' scopo del presente brevetto, di poter disporre di una macchina lavabiancheria in grado di determinare automaticamente il carico di biancheria asciutta con le modalità' piu' semplici e sicure, con l'inserimento di componenti non costosi e con l'utilizzazione delle tecnologie attuali. It would therefore be desirable, and it is the purpose of this patent, to have a washing machine capable of automatically determining the load of dry laundry in the simplest and safest way, with the insertion of inexpensive components and with the use of current technologies.

L'invenzione verrà meglio compreso dalla seguente descrizione, a solo titolo esemplificativo non limitativo e con riferimento agli allegati disegni, in cui: The invention will be better understood from the following description, by way of non-limiting example only and with reference to the attached drawings, in which:

- la fig. 1 mostra lo spaccato secondo lo schema di montaggio di alcuni componenti fondamentali per l'invenzione, ad es. il cesto ed il motore e di altri ausiliari, - fig. 1 shows the cross-section according to the assembly diagram of some fundamental components for the invention, for example. the basket and the motor and other auxiliaries,

- la fig. 2 mostra il grafico di funzionamento iniziale di una macchina secondo l'invenzione. - fig. 2 shows the initial operation graph of a machine according to the invention.

Nel corso della successiva descrizione verrà utilizzato indistintamente il termine "acqua" anche per significare lisciva o acqua di risciacquo, ma tale semplificazione non comprometterà' la chiarezza dell'esposizione, dato il contesto in cui sono usati tali termini, come sara' subito evidente all'esperto del settore. In the course of the following description, the term "water" will also be used indiscriminately to mean lye or rinse water, but this simplification will not compromise the clarity of the exposition, given the context in which these terms are used, as will be immediately evident at industry expert.

Riferendosi alla fig. i, che mostra una modalità' preferita di realizzazione, viene spiegato una soluzione secondo l'Invenzione ed il suo principio di funzionamento. Referring to fig. i, which shows a preferred embodiment, a solution according to the invention and its operating principle are explained.

La macchina lavabiancheria descritta presenta una vasca di lavaggio 1, un cesto ruotante 2 entro detta vasca di lavaggio ed atto a contenere gli articoli da lavare 3, un motore elettrico 4 collegato a detto cesto ed atto a farlo ruotare a velocita' variabili e preselezionabi li. The washing machine described has a washing tank 1, a rotating basket 2 within said washing tank and able to contain the articles to be washed 3, an electric motor 4 connected to said basket and able to make it rotate at variable and preselectable speeds. .

Devono essere pure considerati, anche se non rappresentati , tutti gli altri elementi che contribuiscono a determinare l'inerzia totale della massa in rotazione, e principalmente, senza escludere eventuali altri, oltre al cesto ed al rotore del motore, anche la cinghia di trasmissione e relative pulegge, o gli organi equivalenti. La macchina e' dotata di un motore controllato in velocita' e di un dispositivo atto a fornire l'informazione della velocita' istantanea del cesto (tipicamente una dinamo tachimetrica, ma qualsiasi dispositivo atto a fornire quella informazione e' sufficiente); inoltre devono essere presenti dispositivi atti a fornire o ricavare un'informazione equivalente alla coppia erogata dal motore; tali dispositivi sono noti allo stato dell'arte e possono essere scelti dall'esperto del settore tra le varie soluzioni esistenti, ad es. un rivelatore della tensione di picco della tensione d1 alimentazione e controllo motore a parzializzazione di fase, oppure un circuito per l'Integrazione di una corrente equivalente a quella del motore etc.-Inoltre e' disponibile un organo di elaborazione, non mostrato, in cui sono memorizzati i seguenti dati: Even if not shown, all the other elements that contribute to determining the total inertia of the rotating mass must also be considered, and mainly, without excluding any others, in addition to the drum and the rotor of the engine, also the transmission belt and relative pulleys, or equivalent members. The machine is equipped with a speed-controlled motor and a device capable of providing information on the instantaneous speed of the drum (typically a tachometer dynamo, but any device capable of providing that information is sufficient); in addition, there must be devices suitable for providing or obtaining information equivalent to the torque delivered by the engine; such devices are known in the state of the art and can be chosen by the skilled in the art from among the various existing solutions, eg. a detector of the peak voltage of the power supply voltage and motor control with phase partialization, or a circuit for the integration of a current equivalent to that of the motor etc. the following data are stored:

- la velocita' di stabilizzazione, - the stabilization speed,

- la durata del periodo in cui tale velocita' permane stabilizzata , - the duration of the period in which this speed remains stabilized,

- le velovita' minima e massima che definiscono l'Intervallo di osservazione della velocita' durante il rallentamento naturale del sistema, - the minimum and maximum speeds that define the observation interval of the speed during the natural slowdown of the system,

- ed e' atta a calcolare e memorizzare il valore della coppia motrice fornita dal motore durante la fase di stabilizzazione della velocita', ed i parametri che descrivono l’evoluzione della velocita' di rotazione durante il rallentamento naturale del sistema. - and is able to calculate and store the value of the drive torque supplied by the engine during the speed stabilization phase, and the parameters that describe the evolution of the rotation speed during the natural slowdown of the system.

Con riferimento alla fig. 2, la macchina secondo l'invenzione funziona secondo le seguenti modalità': With reference to fig. 2, the machine according to the invention operates in the following ways:

- nella fase 1 il motore viene attivato e porta la velocita' di rotazione del cesto, precedentemente caricato con i soli articoli da lavare ma senza alcuna Immissione di acqua, dal valore nullo ad un valore predeterminato punto P2. - in phase 1 the motor is activated and brings the rotation speed of the drum, previously loaded with only the items to be washed but without any introduction of water, from zero to a predetermined value point P2.

Raggiunta tale velocita', nella successiva fase 2 il motore viene autoregolato per un certo tempo Tj per mantenere quella velocità ed in tale fase s1 rileva la coppia motrice necessaria al motore per mantenere quella velocita' costante. Once this speed has been reached, in the subsequent phase 2 the motor is self-adjusted for a certain time Tj to maintain that speed and in this phase s1 it detects the drive torque necessary for the motor to maintain that constant speed.

E' ovvio che in condizioni di regime tale coppia uguaglia la coppia resistente, che a velocità costante coincide con la sola coppia dovuta ai vari attriti e resistenze, essendo per definizione nulla l'azione frenante dovuta all'inerzia del complesso ruotante. It is obvious that in steady state conditions this torque equals the resisting torque, which at constant speed coincides with the torque alone due to the various frictions and resistances, the braking action due to the inertia of the rotating assembly being null by definition.

- nella successiva fase 3, diseccitato il motore di traino del cesto, questo viene rallentato progressivamente per effetto delle azioni contrapposte dell'inerzia, che tenderebbe a mantenerne la velocita' iniziale, e della forza d'attrito, che frena tutta la massa in rotazione determinandone il rallentamento. - in the following phase 3, when the drum drive motor has been de-energized, this is progressively slowed down due to the opposing actions of inertia, which would tend to maintain its initial speed, and the friction force, which brakes the entire rotating mass causing it to slow down.

In questa fase viene effettuata una molteplicità’ di rilevazioni a diverse velocita' angolari prese ad intervalli regolari e ravvicinati e rispettive registrazioni dei valori di velocita' del cesto Vang.(O), ...Vang(k), Vang(k+1)...-I dati raccolti nelle ultime due fasi servono a determinare univocamente gli attriti e l'Inerzia offerti all'albero motore del sistema rotante complessivo secondo le equazioni: In this phase, a multiplicity of measurements are carried out at different angular speeds taken at regular and close intervals and respective recordings of the speed values of the Vang basket. (O), ... Vang (k), Vang (k + 1 ) ...- The data collected in the last two phases are used to uniquely determine the friction and inertia offered to the crankshaft of the overall rotating system according to the equations:

dove P1e P2 vengono calcolati dalla serie storica di valori di velocita' utilizzando il metodo dei minimi quadrati e la cui giustificazione matematica e' nota all'esperto del settore e non viene quindi spiegata essendo estranea all'oggetto del presente brevetto, ed A, B e J descrivono rispettivamente i coefficienti dell'attrito costante e di quello variabile linearmente con la velocita', e l'inerzia complessiva vista dall'albero del motore. where P1 and P2 are calculated from the historical series of velocity values using the least squares method and whose mathematical justification is known to the expert in the field and is therefore not explained as it is extraneous to the subject of this patent, and A, B and J respectively describe the coefficients of the constant friction and of the linearly variable friction with the speed, and the overall inertia seen from the motor shaft.

Le due equazioni sopra espresse rappresentano il bilancio dei momenti delle forze in gioco nelle due condizioni di funz ionamento. The two equations expressed above represent the balance of the moments of the forces involved in the two operating conditions.

Elaborando le espressioni date si ottiene: By processing the given expressions we obtain:

dove: T e' il periodo, espresso in secondi, con cui vengono letti i valori di velocita<1 >durante la fase 2) e e‘ la velocita' di mantenimento durante la fase 1). where: T is the period, expressed in seconds, with which the speed values <1> are read during phase 2) and is the maintenance speed during phase 1).

Si suppone di conoscere l'inerzia delle parti rotanti della macchina vuota <J>(macchina) e quindi si può' ricavare l'inerzia della biancheria J( b i anche r i a ) per differenza dalla inerzia totale: It is assumed to know the inertia of the rotating parts of the empty machine <J> (machine) and therefore it is possible to obtain the inertia of the laundry J (b i also r i a) by difference from the total inertia:

J(biancheria)= J - J(macchina)J (laundry) = J - J (machine)

Conoscendo le dimensioni e la geometria del cesto, nonchè lo spessore dell’anello formato dalla biancheria alla velocita’ W1 , si ricava una relazione che lega J(biancheria) al peso della biancheria Mbianch è Knowing the size and geometry of the drum, as well as the thickness of the ring formed by the laundry at speed W1, we obtain a relationship that links J (laundry) to the weight of the laundry Mbianch is

Ad es- Jbianch.= Mbianch.(r12+r2<2>) Eg- Jbianch. = Mbianch. (R12 + r2 <2>)

con r1= r2 -KMbianch e K= r2/18 with r1 = r2 -KMbianch and K = r2 / 18

L'inerzia della macchina vuota viene rilevata automaticamente dalla macchina eseguente la procedura a cesto vuoto; in questo modo si può' effettuare l'autotaratura di ogni macchina eliminando ogni variabilità' produttiva dal computo del carico di biancheria. The inertia of the empty machine is automatically detected by the machine executing the procedure with the basket empty; in this way it is possible to carry out the self-calibration of each machine eliminating any production variability from the calculation of the laundry load.

Tale configurazione appena illustrata e' naturalmente compatibile e applicabile a tutte le varianti tecniche e adattamenti che sono ovvii e alla portata di qualsiasi esperto del settore. This configuration just illustrated is naturally compatible and applicable to all the technical variants and adaptations which are obvious and within the reach of any expert in the field.

E’ evidente che l'esperto del settore può' individuare altre soluzioni tecniche ed ottimizzazioni nell'impiego del presente insegnamento facendo ricorso alle normali tecniche e conoscenze del settore; pertanto sebbene l'invenzione sia stata descritta con una terminologia generalmente nota, essa non si considera limitata dagli esempi dati. It is clear that the expert in the sector can identify other technical solutions and optimizations in the use of this course by making use of the normal techniques and knowledge of the sector; therefore although the invention has been described with a generally known terminology, it is not considered limited by the given examples.

Claims

CLAIMS 1) - Particularly domestic washing machine, equipped with a washing tank (1), a basket (2) rotating within said washing tank and suitable for containing the items to be washed and an electric motor (4) able to rotate said drum at differentiated and preselectable speeds, characterized in that it is equipped with means suitable for calculating the load of articles to be washed on the basis of a plurality of previously detected or calculated or memorized parameters, said parameters comprising: - the coefficients of constant friction and of the linearly variable friction with speed, - the total moment of inertia of the rotating masses, including the masses belonging to the machine and the mass of the items to be washed, - the moment of inertia of the rotating masses belonging to the machine only.

2) Machine according to claim 1, characterized by the fact that said friction resistance of the system of components rotating at constant speed is determined by making the drum rotate at a first set speed (Vs) and staying at this speed for a given predetermined time (T1), and that during said predetermined time the driving torque of the motor (4) is detected or calculated.

3) Washing machine according to claim 2, characterized in that at the end of said predetermined time the power supply from said electric motor (4) is disconnected, that the drum is allowed to rotate by inertia, which during said period of inertial slowdown are detected a plurality of drum speeds (Vang (k)) corresponding to a plurality of previously memorized successive instants.

4) Washing machine according to claim 3, characterized in that it is equipped with means suitable for memorizing, before the start of the operating cycle, - the moment of inertia of said drum, of the motor and of the other movable elements rotating with said motor and said basket, - said operating speed (Vs) at constant regime * 5) Washing machine according to any one of the preceding claims, characterized in that it is able to automatically determine the moment of inertia at the start of the cycle and before loading the items to be washed of the machine's own rotating masses, and to memorize said moment of inertia.