ES2226663T3 - Metodo para detectar y controlar el desequilibrio dinamico en un tambor de una maquina lavadora y maquina lavadora que utiliza dicho metodo. - Google Patents

Abstract

Máquina lavadora, que comprende medios (27) de detección para averiguar la aceleración y/o el movimiento de una masa oscilante comprendiendo al menos la cubeta (12) y el tambor (18) de la máquina lavadora, en la cual el eje x es el eje paralelo al eje del tambor (18), el eje y es un eje horizontal ortogonal al eje x y el eje z es un eje vertical ortogonal tanto al eje x como al y, siendo debido tal aceleración y/o movimiento a condiciones de desequilibrio de la carga, caracterizada porque dichos medios (27) de detección están dirigidos a lo largo de una dirección que es sensible al efecto de una carga dinámicamente desequilibrada, es decir, que dichos medios (27) de detección se colocan para detectar la aceleración y/o el movimiento a lo largo de la dirección x.

Description

Método para detectar y controlar el desequilibrio dinámico en un tambor de una máquina lavadora y máquina lavadora que utiliza dicho método.

La presente invención se refiere a las máquinas lavadoras, particularmente a un tipo que tiene un tambor perforado que gira sobre su eje horizontal. Con el término "eje horizontal" se significa todas las máquinas lavadoras que tienen un eje del tambor sustancialmente horizontal, estando incluidas las lavadoras cuyo eje esté inclinado. Con el término "máquina lavadora" se designa todo tipo de aparato para lavar ropa y similar, incluidas las lavadoras-secadoras. Con referencia a las Figuras 1 y 2, la máquina lavadora tiene una envolvente exterior (armario) 10 que se sostiene sobre el suelo. Una cubeta está suspendida en la envolvente por medio de un sistema de suspensión que comprende los resortes 14 y los amortiguadores 16. La cubeta 12 es un dispositivo no giratorio que contiene un tambor 18 perforado que está soportado por uno o dos cojinetes. Se hace girar al tambor 18 mediante un motor 26 eléctrico. El sistema de transmisión comprende una correa 20 que conecta una polea 22 montada sobre el eje del tambor y el eje 24 del motor directamente. El motor 26 está equipado con un sistema de accionamiento y, con frecuencia, con un generador de tacómetro que puede medir la velocidad rotacional del eje del motor. En las máquinas de control electrónico, el mando del sistema de accionamiento del motor se decide en base a la diferencia entre la velocidad del mando (deseada) y la velocidad real, tal como es leída por el tacómetro.

Es bien conocido que las vibraciones son un asunto importante en las máquinas lavadoras. Pueden hacerse muy grandes en la fase de giro, cuando el tambor es acelerado desde una velocidad baja (alrededor de 100 rpm), a la cual la colada es retenida contra la pared del tambor por la fuerza centrífuga a una velocidad alta que puede variar de 600 a 1600 rpm según las diferentes máquinas lavadoras. A fin de evitar un nivel no deseado de vibraciones, se realiza a menudo una fase de distribución. En esta fase se incrementa la velocidad del tambor según una cierta ley, hasta una velocidad en la cual la colada es retenida en una posición fija respecto al tambor por la fuerza centrífuga. La finalidad de esta fase es distribuir uniformemente la colada de tal manera que no haya un desequilibrio remanente actuando sobre el tambor.

Debido a la presencia de un artículo único grande (tal como una toalla de baño) o cargas concentradas (por ejemplo un par de zapatillas de tenis), puede suceder que siga habiendo dentro del tambor una cierta cantidad de carga desequilibrada.

En las figuras 3 y 4 se muestra una vista esquemática del costado frontal y lateral del tambor rotatorio. También se muestra entre las figuras 3 y 4 un sistema de coordenadas tridimensional ortogonal que es coherente con el de la figura 1.

En la descripción siguiente, se denomina desequilibrio estático al desequilibrio creado por una carga de colada L tal que el centro de gravedad del sistema oscilante G no coincida con el centro geométrico D del tambor. Esta configuración crea una excentricidad en el movimiento del tambor. En mecánica, esta clase de desequilibrio se denomina "estático" porque es suficiente un equilibrio estático de las fuerzas que actúan sobre el tambor para igualar el desequilibrio.

Es bien conocido en la técnica que si una maquinaria rotativa se hace girar a una velocidad constante en un plano vertical, presenta un comportamiento oscilante en términos tanto de velocidad angular como de par motor aplicado al eje. Esto puede entenderse de manera muy sencilla pensando en el par generado por el peso de la carga desequilibrada cuyo valor es oscilante en función de la posición angular de la colada L.

Por tanto, es relativamente sencillo detectar el desequilibrio estático midiendo, por ejemplo, las fluctuaciones de velocidad durante una fase a velocidad constante. Este método se describe en el documento EP 0 071 308 que se refiere a un método para detectar el valor del desequilibrio (estático). Este método comprende proporcionar una velocidad de mando constante al algoritmo de control del motor, monitorizando la velocidad real del motor como se mide por un generador de tacómetro y observando los cambios de velocidad. Variaciones de más de cierto valor indican la presencia de una carga con un desequilibrio grave. Los documentos EP 0 969 133 A1, GB 2 326 947 A y EP 0 763 618 A se basan en el mismo principio.

El documento EP-A-763 618 describe una máquina lavadora con un sensor de vibraciones para detectar una componente horizontal o vertical de las vibraciones del tambor.

Otro método conocido para detectar el valor del desequilibrio estático es comprobar el desplazamiento translacional o la aceleración translacional de la cubeta a lo largo de los ejes y o z. Por ejemplo, en el documento EP 0 879 913 A1 se detecta el desplazamiento relativo entre el armario y la cubeta midiendo la variación de presión dentro de un cuerpo cilíndrico hueco que conecta el armario con la cubeta.

Haciendo referencia a continuación a la Figura 4, la disposición de la colada dentro del tambor es tal que el centro de gravedad del sistema rotatorio G coincide con el centro de gravedad del tambor. Sin embargo, si se hace girar al tambor, actúa sobre la colada una fuerza centrífuga. En particular, las componentes F_{1} y F_{2} a lo largo del eje z generan un par que actúa sobre el punto G. Tal par actúa sobre el eje y. Por razones de simetría, lo mismo sucede sobre el eje z (esto se puede observar si se mira la vista desde arriba en vez de la lateral). Resumiendo, la carga desequilibrada dinámicamente genera un par instantáneo cuyo vector se encuentra en el plano y-z y no actúa un par resultante sobre el eje x.

Esto significa que cuando el tambor gira a velocidad constante, no se pueden ver fluctuaciones en términos ni de velocidad ni de par motor. Así, los métodos conocidos normales de detección de desequilibrios fallan.

Sin embargo, considerando una velocidad de tambor constante, debido a la presencia de desequilibrio dinámico, existe una acción de fuerza que excita los dos modos rotacionales a lo largo de los ejes y y z.

Por tanto, la presencia del desequilibrio dinámico puede ser peligrosa por dos razones. En primer lugar, cuando se cruzan las frecuencias naturales relacionadas a los modos rotacionales de la masa oscilante, un desequilibrio excesivo puede hacer caminar a la máquina y/o chocar según los coeficientes de amortiguación del sistema de suspensión en aquellas direcciones. En segundo lugar, una carga desequilibrada dinámicamente puede generar grandes vibraciones durante la fase de giro a alta velocidad constante.

Actuando sobre las características del sistema de suspensión, el diseñador puede cambiar el reparto de los efectos entre la cubeta y el armario, pero la energía general proporcionada al sistema por la carga dinámica rotativa no puede ser modificada.

La presente invención propone un enfoque diferente. Se detecta el valor del desequilibrio dinámico y se toma la decisión de cruzar las frecuencias críticas rotacionales de acuerdo con esta información. Además, se puede elegir la velocidad de giro en base al desequilibrio detectado.

Podría parecer que una configuración de desequilibrio dinámico puro es muy especial y que es muy limitada la probabilidad de que se produzca. Es verdad que a menudo hay presente un cierto valor de desequilibrio estático, pero también es verdadero que el caso más probable viene dado por la combinación de ambos desequilibrios estático y dinámico.

Por tanto, un método que combina una detección estática con una dinámica puede obtener los mejores resultados.

Para un mejor entendimiento de la invención, se hace referencia a los dibujos siguientes, en los cuales:

- las figuras 1 y 2 ilustran un dibujo esquemático de una máquina lavadora convencional con un tambor que gira sobre un eje horizontal;

- las figuras 3 y 4 muestran ambas vistas de proyecciones frontal y lateral del tambor en presencia de desequilibrio estático (figura 3) o dinámico (figura 4);

- la figura 5 es el perfil de velocidad usado en una primera realización del método según la invención;

- la Figura 6 es el perfil de velocidad usado en una segunda realización del método según la invención;

- las figuras 7 y 8 muestran un ejemplo de como montar un sensor de aceleración en la cubeta de la máquina para detectar vibraciones de la cubeta;

- las figuras 9 y 10 indican las aceleraciones medidas por un acelerómetro montado como se muestra en las figuras 7 y 8, donde la figura 9 se refiere a una colada desequilibrada dinámicamente de tipo bajo, mientras que la figura 10 a una de tipo elevado;

- las figuras 11 y 12 muestran un ejemplo de como montar un sensor de desplazamiento óptico para detectar los movimientos de la cubeta;

- las figuras 13 y 14 indican los desplazamientos medidos por un sensor óptico montado como se muestra en las figuras 11 y 12, donde la figura 13 se refiere a una colada desequilibrada dinámicamente de tipo bajo, mientras que la figura 14 a una de tipo elevado;

- las figuras 15 y 16 ilustran un método para montar un sensor de desplazamiento óptico de tal manera que sea posible realizar un procedimiento de autocalibración y se pueda usar el miso sensor para detectar la posición de la puerta en una lavadora de carga superior;

- la figura 17 muestra un diagrama de flujo asociado a una realización del método según la presente invención;

- la figura 18 ilustra el diagrama de flujo asociado a otra realización del método según la presente invención;

En la máquina lavadora según la presente invención, el ciclo de giro comprende diferentes etapas. Haciendo referencia a la Figura 5, en la fase A, el tambor es acelerado desde cero a una velocidad baja (alrededor de 50 rpm) a la cual la aceleración periférica de la colada está por debajo de 1 g, de forma que la carga está cayendo continuamente dentro del tambor. Después, se realiza una así llamada fase B de distribución. Se eleva la velocidad del tambor a un valor en el cual la carga se mantiene en una posición sustancialmente fija respecto al tambor por la fuerza centrífuga, de modo que ya no se le permite caer a la carga. En muchos casos se realiza una fase C posterior a velocidad constante. Habitualmente, si hay presente un algoritmo de detección de desequilibrios, funciona en esta fase. Se comprueba el valor del desequilibrio estático observando la velocidad del tambor/motor o bien el par motor. La velocidad s_{0} constante escogida es habitualmente de 100 rpm.

Al final de esta fase, el controlador puede decidir si acelera el tambor hasta una velocidad elevada en la cual se pueda extraer el agua de la colada, o para y reinicia la fase de giro. Se toma esta decisión en función del desequilibrio estático medido. Si se abandona la fase de giro, la carga cae y la máquina lavadora hace un nuevo intento de distribuir mejor la ropa.

Según la presente invención, a fin de controlar el valor del desequilibrio dinámico de la colada, se añaden algunas etapas más después de la verificación del desequilibrio estático. A continuación, se explica el modo de detectar el desequilibrio dinámico sin entrar en detalles relativos a los sensores, pero hablando en términos generales sobre la magnitud medida (como aceleración, velocidad o desplazamiento). Este enfoque se usa para destacar el hecho de que el algoritmo es independiente del sensor concreto. Al término de la descripción del algoritmo, se proporcionará un análisis más detallado de los sensores.

En una primera realización del método según la invención, si el valor del desequilibrio estático de la colada es demasiado alto, se entra en una fase E de aceleración de pendiente constante (aceleración a_{1}). Durante esta fase se comprueba la salida del sensor y se guardan los valores leídos mínimo y máximo en variables adecuadas del microcontrolador. En cada instante de toma de muestras se calcula la diferencia entre los valores máximo S_{max} y mínimo S_{min} y se compara con un cierto umbral T como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 17. En la realización mostrada en la figura 12, el valor umbral T puede ser función de la inercia I calculada (y por tanto de la cantidad de la carga en el tambor) y/o del desequilibrio estático (U). Si se excede el umbral, entonces se abandona la fase de giro y se reinicia (F) la fase de distribución; en caso contrario, el tambor sigue acelerando (E). Puesto que los valores máximo y mínimo se actualizan en cada periodo de toma de muestra, puede suceder que su diferencia supere el umbral en algunos instantes. Esto se indica en la figura 5 dibujando cierto número de líneas descendentes (F).

Si se alcanza una cierta velocidad (s_{1}) sin superar el umbral T dado, se supone que el desequilibrio dinámico es bastante bajo para permitir el giro a alta velocidad. En este caso se acelera el tambor (H) con una aceleración diferente (a_{2} que es habitualmente inferior a a_{1}) hasta una velocidad (M) centrífuga predeterminada. Debe observarse que s_{1} debería estar por debajo de la resonancia crítica de los modos rotacionales, que es la velocidad a la cual el efecto de la carga desequilibrada dinámicamente es máximo en términos de desplazamientos. Por otra parte, se debería elegir el valor de s_{1} de modo que el efecto del desequilibro dinámico sea detectable, es decir, no debería estar demasiado alejado de la frecuencia de resonancia. Por ejemplo, si tal resonancia está a 300 rpm, un buen valor de s_{1}podría ser de 250 rpm.

Según la presente invención, la velocidad de giro se puede escoger en función de la medida de desequilibrio dinámico calculada. Más precisamente, cuanto mayor es el desequilibrio dinámico, más baja será la velocidad escogida, de tal modo que el nivel de vibración real permanece aproximadamente igual en todas las condiciones.

El umbral para la verificación del desequilibrio dinámico se puede establecer a diferentes valores según el desequilibrio estático detectado. Además, se puede elegir también la velocidad s_{1} en base a la inercia/peso de la colada dentro del tambor que se puede calcular usando uno de los métodos bien conocidos en la técnica (es decir, el documento US 5 507 054). Este enfoque tiene la ventaja de que el diseñador puede mantener constante la diferencia entre s_{1} y la frecuencia de resonancia, independientemente de la inercia de la colada.

Según otra realización de la invención (con referencia a la Fig. 6), se puede mantener constante la velocidad s_{1} durante un cierto período de tiempo K (fase P), y se verifica la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la variable medida durante este intervalo. Si la diferencia permanece por debajo de un cierto umbral, se acelera el tambor a la velocidad de giro (M); en caso contrario se desconecta el motor y se repite la fase de distribución (A-B). Una vez más, se puede escoger el valor de s_{1} en función de la inercia/peso de la carga. La realización se muestra también en el diagrama de flujo de la figura 18.

La presente invención se puede aplicar perfectamente en el caso de máquinas de lavado/secado que tienen un tambor rotativo alrededor de un eje horizontal o de un eje vertical y provistas de medios para equilibrado automático de la colada presente en el tambor. De hecho es bien conocido que tales dispositivos trabajan adecuadamente cuando el tambor gira a una velocidad por encima de la crítica. Además, a velocidades por debajo de la frecuencia crítica de resonancia, el comportamiento de estos sistemas de equilibrado no es perfectamente conocido, y el valor total de desequilibrio (tanto simétrico como dinámico no es constante.

A fin de evitar un valor excesivo de vibraciones/caminar/golpear al cruzar la frecuencia principal de resonancia del sistema oscilante, se puede usar el método explicado en la presente invención.

Según una realización de la invención, se monta un sensor 27 de acelerómetro (figuras 7 y 8) en la máquina, de forma que son monitorizadas las vibraciones a lo largo de un eje determinado. Se debe dirigir el eje sensible del acelerómetro a lo largo de la dirección que es sensible al efecto de una carga desequilibrada dinámicamente. Por ejemplo en las figuras 7 y 8 se monta el sensor de aceleración en la parte superior de la cubeta, con el eje sensible 29 dirigido según el eje x. Como ya se ha descrito, una carga dinámicamente desequilibrada genera un par instantáneo que se encuentra en el plano y-z. Este par activa dos modos de vibración a lo largo de los ejes y y z. Estos dos modos generan aceleración a lo largo de la dirección x que es la dirección a lo largo de la cual e puede detectar la aceleración máxima.

Otro parámetro importante es la distancia entre el acelerómetro 27 y el eje instantáneo de rotación de la masa oscilante (cubeta 12 y tambor 18). Por supuesto, cuanto mayor es la distancia, mayores son las aceleraciones medidas. Se deduce que, si suponemos que el eje de rotación instantánea pertenece al plano y-z, la posición mostrada en las figuras 7 y 8 maximiza la aceleración detectada.

En las figuras 9 y 10 se muestran las mediciones registradas por un acelerómetro comercial en presencia de dos niveles diferentes de carga desequilibrada dinámicamente. El sensor utilizado en los ensayos realizados por el solicitante estaba fabricado por Analog Device y se basa en la tecnología MEMS (Micro Electro Mechanic System, Sistema Microelectromecánico). Está específicamente diseñado para trabajar con microcontroladores de bajo costo y se encuentra disponible como sensor de 2 ejes y de 1 eje. La máquina lavadora se ha hecho funcionar utilizando el perfil de velocidades correspondiente a la figura 5. Observando el diagrama, está claro que en el segundo caso (figura 10) las aceleraciones de la cubeta son muy grandes y se pueden observar tanto en términos de ruido como de vibraciones. Por otra parte, en el caso representado en la figura 9, se detectan vibraciones muy pequeñas. Vale la pena destacar que el valor del desequilibrio estático es exactamente el mismo en las dos figuras 9 y 10, así que se pueden ver variaciones pequeñas en términos de fluctuaciones de velocidad y de par.

En base a la presente invención, no se debería permitir girar a la carga de la figura 10, evitando así las grandes vibraciones y los posibles daños a la máquina lavadora.

Según una realización alternativa de la invención, se usa un sensor de desplazamiento óptico para detectar el movimiento de la periferia de la cubeta, estando tal movimiento conectado con el desplazamiento rotacional. En las figuras 11 y 12 se muestra un ejemplo de una disposición de este tipo, en la que se une a la periferia de la cubeta 12 un blanco 30, constituido por una clase de papel especial, comprendiendo la sonda 32 del sensor un emisor de luz que se monta sobre el armario 10 (figura 11).

Las figuras 13 y 14 muestran el comportamiento del desplazamiento como se mide por un sensor óptico de interferómetro. El perfil de velocidad de mando es el descrito en la figura 5. Es claramente visible la presencia de colada desequilibrada dinámicamente en los gráficos. Las figuras 13 y 14 se han obtenido en las mismas condiciones que las figuras 9 y 10 que indican aceleraciones en vez de desplazamientos.

Según otra realización de esta invención, se pueden usar dos sensores ópticos de desplazamiento para detectar los movimientos de la máquina a lo largo de dos ejes diferentes paralelos ambos al eje y y colocados tan próximo como sea posible a los extremos de la máquina. Puede verse que la diferencia entre los desplazamientos leídos por los dispositivos está relacionada con el valor del desequilibrio dinámico. Previamente se indicó que el vector de par total generado por la carga desequilibrada dinámicamente se encuentra en el plano y-z. En aras de la simplicidad, suponemos que un par de este tipo se encuentra dirigido exactamente según el eje z. Aunque el centro de masa de la máquina no se mueve, el lado izquierdo tiende a moverse en una dirección opuesta respecto al derecho. Midiendo la diferencia de estos desplazamientos, se puede encontrar el valor del desequilibrio dinámico. Vale la pena destacar que un desequilibrio puramente "estático" genera un movimiento simétrico de lado izquierdo y derecho de forma que la diferencia es cero y no se puede confundir esta situación con una de desequilibrio dinámico. Por supuesto, cuanto más próximos a los costados de la máquina estén los sensores de desplazamiento, más precisa es la detección.

El mismo razonamiento se aplica si se usan dos sensores de desplazamiento para medir los movimientos de los costados de la máquina a lo largo del eje z. Según una realización adicional de la presente invención, se usa un sensor de desplazamiento para detectar el movimiento de un costado de la máquina bien sea a lo largo del eje y o del eje z. En este caso, se deben disponer medios para detectar el desequilibrio estático a fin de separar los efectos del desequilibrio estático y los del dinámico (es decir, se puede usar un método de fluctuación de velocidad como el descrito en el documento EP 0 071 308).

Resumiendo, la presente invención se refiere al uso de medidas de aceleración y/o desplazamiento para obtener información concerniente a la masa de colada desequilibrada dinámicamente.

Aunque se informa de algunos ejemplos que se refieren a sensores específicos, se puede usar con éxito cualquiera de las metodologías de detección descritas a continuación.

Se puede usar según la presente invención una posición, distancia o desplazamiento. Este es un dispositivo capaz de convertir un fenómeno físico tal como posición, distancia, desplazamiento, en una señal eléctrica como tensión, corriente, frecuencia, impulso, etc. Puede ser de "contacto" o "sin contacto". Un sensor de "contacto" significa que existe un contacto/conexión físico/a entre el sensor y el blanco. Un sensor "sin contacto" significa que no existe un contacto/conexión físico entre el sensor (sonda) y el blanco (es el referente). En la tabla 1 siguiente se da una lista de estos dispositivos, mientras que en la tabla 2 se muestra una lista de las tecnologías de detección principales de contacto.

TABLA 1

Sensores de desplazamiento sin contacto
Tecnología	Tipo de blanco
Relé Reed	Blanco magnético
Inductivo	Blanco metálico
Capacitivo	Cualquier blanco material
Fotoeléctrico	Cualquier blanco material
Ultrasónico	Cualquier blanco material
Reluctancia magnética	Metal magnético
Efecto Hall	Blanco magnético

TABLA 2

Sensores de desplazamiento de contacto
Tecnología	Principio de funcionamiento
Sensor magnético estrictivo	Imán de posición
Sensor de desplazamiento lineal (1)	Principio de la reluctancia diferencial inductiva
Sensor de desplazamiento lineal (2)	Resonador acoplado electromagnético formado
	por inductor y condensador
Sensor de posición Ws	(extensión del cable)

Se analizarán algunas tecnologías con mayor detalle y su uso en el contexto específico cubierto por la presente invención.

Se puede usar un sensor de desplazamiento inductivo para detectar una carga desequilibrada dinámicamente.

Un sensor (sonda) de desplazamiento inductivo consiste en cuatro elementos básicos: bobina de sensor y núcleo de ferrita, circuito oscilante, circuito detector, circuito de salida de estado sólido. El circuito oscilante genera un campo electromagnético de radiofrecuencia que radia desde el conjunto de núcleo de ferrita y bobina. El campo está centrado den el eje del núcleo de ferrita, la cual conforma el campo y lo dirige a la cara del sensor. Cuando se aproxima un blanco metálico y entra en el campo, se inducen corrientes de Foucault en las superficies del blanco. Esto da lugar a un efecto de carga o de "amortiguación", que origina una reducción en la amplitud de la señal del oscilador. El circuito detector detecta la variación de la amplitud del oscilador que es presentada por la salida de estado sólido en una salida analógica que es proporcional a la distancia entre el sensor y el blanco. En la aplicación según la presente invención, la sonda del sensor puede ser ensamblada en la cubeta y se puede usar como un blanco metálico el propio armario. Viceversa, el sensor se puede montar en el armario y usar la cubeta como blanco. En el caso en el que la cubeta esté hecha de un material no metálico, se tiene que montar en la cubeta un blanco metálico.

Se puede usar un sensor de desplazamiento capacitivo para detectar una carga desequilibrada dinámicamente.

Un sensor capacitivo se basa en la capacitancia dieléctrica. La capacitancia es una propiedad de un medio dieléctrico para almacenar una carga eléctrica. Habitualmente el condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un aislante (habitualmente denominado dieléctrico, y puede ser también el aire) para almacenar una carga eléctrica.

El sensor de desplazamiento capacitivo es bastante semejante al del sensor inductivo. Se compone de cuatro elementos básicos: sensor (placas conductoras), circuito oscilante, circuito detector, y circuito de salida de estado sólido. La principal característica de los sensores capacitivos es que, además del blanco metálico, pueden detectar también blancos no metálicos (material dieléctrico). Tanto en los sensores capacitivos como en los inductivos la variación de amplitud se relaciona con la distancia entre el sensor y el blanco. Según la invención, se puede montar la sonda del sensor en la cubeta y se puede usar como blanco el propio armario. Viceversa, el sensor se puede montar en el armario y usar la cubeta como blanco.

Se puede usar un sensor de desplazamiento fotoeléctrico para detectar una carga desequilibrada dinámicamente.

Se usan sensores ópticos para monitorizar el desplazamiento, la posición, la distancia, y se encuentran disponibles comercialmente en una amplia variedad de rangos y tipos para satisfacer diferentes requisitos de aplicación.

Un sensor fotoeléctrico se basa en el principio de la emisión y recepción de luz y se usa a lo largo de un blanco reflector. Existen tres configuraciones básicas para la detección fotoeléctrica.

Haz pasante: el blanco pasa entre una unidad emisora y una receptora, bloqueando el haz.

Retrorreflexiva: el blanco pasa entre el emisor y el reflector. El emisor y el receptor están en el mismo alojamiento.

Difusa de proximidad: la unidad siente directamente la luz procedente del blanco. El emisor y el receptor están en el mismo paquete, de la misma manera que en la retrorreflexiva, sin embargo, el receptor es más sensible a la luz débil que se difunde por la superficie del blanco.

Los dispositivos ópticos son sensores sin contacto, pueden trabajar a una considerable distancia del blanco y tienen una gran anchura de banda. También se deben incluir en la lista los sensores láser y fotoeléctricos con fibra óptica.

Ya se ha tratado la aplicación de sensores fotoeléctricos en la presente invención.

Se puede usar un sensor de aceleración para detectar una carga desequilibrada dinámicamente.

La aceleración es un parámetro importante para las mediciones de movimiento absoluto con fines generales, y para la detección de vibraciones y choques. Hay acelerómetros disponibles comercialmente en una amplia variedad de rangos y tipos para satisfacer distintos requisitos de aplicación. Se pueden configurar como sensores activos o pasivos. Un acelerómetro activo (por ejemplo, piezoeléctrico) da una salida sin necesidad de una fuente externa de alimentación, mientras que un acelerómetro pasivo cambia sus propiedades eléctricas (por ejemplo, la capacitancia), si bien requiere una fuente externa de alimentación. Los acelerómetros típicos consisten en un disco piezoeléctrico o rodajas cargadas por masas sísmicas y mantenidas en posición por un casquillo de fijación. Cuando se somete el acelerómetro a vibración/aceleración, la masa sísmica ejerce una fuerza variable sobre el elemento piezoeléctrico. Debido al efecto piezoeléctrico, la fuerza produce una carga eléctrica correspondiente. Los tipos más comunes de acelerómetros son piezoeléctricos, piezorresistivos, de capacitancia diferencial, calibres de deformaciones, de tipo inercial, y de tipo de inducción. Se ha descrito ampliamente en lo anterior el uso de acelerómetros para detectar la colada desequilibrada dinámicamente.

Según una realización adicional de la presente invención, se disponen medios para la autocalibración de un sensor de desplazamiento. Se hace referencia a la situación mostrada en las figuras 15 y 16 que se refieren a una lavadora de carga superior que tiene una puerta 33 en la pared del costado de la cubeta 12. La sonda 34 del sensor se ensambla /fija en el armario 10 y se coloca en la cubeta 12 una pieza de material conocido como blanco 36. Se fija un blanco adicional 38 en un tetón que gira con la polea. Haciendo esto, el sensor de desplazamiento leerá la posición de la cubeta, excepto en los instantes en los que el blanco de la polea pasa delante de la sonda 34. En estos instantes se detecta un cambio súbito de un nivel de tensión a otro. Esta técnica se puede usar para eliminar la fase de calibración o ajuste del sensor, mejorando así la precisión de la salida. De hecho, en todos los dispositivos descritos en los párrafos anteriores, pueden depender la sensibilidad y la linealidad del sensor en gran medida del punto en el que el sensor está funcionando dentro del rango de funcionamiento. Por medio de dos blancos 36 y 38 es posible definir bien el rango de funcionamiento. De hecho, el blanco 36 de la cubeta se usa para definir el valor de separación mientras que el blanco 38 de la polea se usa para definir el rango de funcionamiento.

Suponiendo ahora que el coeficiente de reflexión para ambos blancos (blanco 36 de la cubeta y blanco 38 del tetón de la polea) sea el mismo, y la distancia entre la cubeta 12 y el blanco 38 de la polea es bastante constante también para grandes producciones (es decir, que las tolerancias de ensamblaje son pequeñas), la diferencia en la salida del sensor medida cuando el blanco 38 de la polea pasa por delante de la sonda 34 del sensor, se puede poner en una relación de uno a uno con la distancia entre el blanco 36 de la cubeta y el blanco 38 de la polea. Puesto que la distancia es conocida (con independencia de las tolerancias) se puede evitar una calibración adicional.

Además, se puede usar también la técnica descrita para detectar la posición de un punto particular del tambor. Por ejemplo, eso puede ser útil para localizar la posición de la puerta 33 en la máquina de carga superior como la descrita en forma esquemática en las figuras 15 y 16. Ya es conocido un dispositivo que es un interruptor de proximidad fijado en la cubeta excitado por un blanco (un imán permanente) fijado a la polea que corresponde a la posición de la puerta. El objeto del sistema es operar sobre el tambor a fin de parar la puerta 33 en posición arriba al término del proceso de lavado, para facilitar la extracción de la carga. Al término del proceso el control detecta el interruptor de proximidad del motor, consiguientemente el tambor se detendrá con la puerta 33 en la posición superior. Usando la técnica de autocalibración que se acaba de describir, y poniendo el blanco 38 de polea de tal manera que pase de la sonda 34 del sensor cuando la puerta 33 esté en posición su superior, es posible conseguir también esta característica sin añadir sensores adicionales.

El solicitante ha realizado ensayos usando el sensor óptico comercial VTG 2451 fabricado por EG&G Vagtec.

Aun cuando la descripción anterior está principalmente enfocada a las lavadoras que tienen un eje horizontal del tambor, la presente invención no se limita a esta clase de lavadoras, y también se refiere a las lavadoras de eje vertical. El solicitante descubrió que las lavadoras de eje vertical que usan una circulación continua de líquido de lavado resultan particularmente afectadas por el desequilibrio dinámico principalmente debido al contenido de agua no uniforme de las diferentes partes de la carga a las diferentes alturas del tambor.

Claims (13)

1. Máquina lavadora, que comprende medios (27) de detección para averiguar la aceleración y/o el movimiento de una masa oscilante comprendiendo al menos la cubeta (12) y el tambor (18) de la máquina lavadora, en la cual el eje x es el eje paralelo al eje del tambor (18), el eje y es un eje horizontal ortogonal al eje x y el eje z es un eje vertical ortogonal tanto al eje x como al y, siendo debido tal aceleración y/o movimiento a condiciones de desequilibrio de la carga, caracterizada porque dichos medios (27) de detección están dirigidos a lo largo de una dirección que es sensible al efecto de una carga dinámicamente desequilibrada, es decir, que dichos medios (27) de detección se colocan para detectar la aceleración y/o el movimiento a lo largo de la dirección x.

2. Máquina lavadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios (27) de detección se colocan a la distancia máxima con referencia al eje instantáneo de rotación de la masa oscilante.

3. Máquina lavadora según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque dichos medios de detección comprenden al menos un acelerómetro (27).

4. Máquina lavadora según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque dichos medios (27) de detección comprenden un sensor seleccionado del grupo que incluye sensores de posición, distancia y desplazamiento.

5. Máquina lavadora según la reivindicación 4, caracterizada porque se usa un sensor óptico de desplazamiento para averiguar la carga desequilibrada dinámicamente o detectar la posición del tambor.

6. Máquina lavadora según la reivindicación 5, caracterizada porque el sensor óptico de desplazamiento puede ser autocalibrado.

7. Máquina lavadora según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende medios para equilibrar automáticamente la colada estáticamente desequilibrada presente en el tambor.

8. Método para detectar condiciones de desequilibrio en un tambor (18) de una máquina lavadora de eje horizontal, en la cual el eje x es el eje paralelo al eje del tambor (18), el eje y es un eje horizontal ortogonal al eje x y el eje z es un eje vertical ortogonal tanto al eje x como al y, que comprende la etapa de determinar la aceleración y/o el movimiento de una masa oscilante que comprende al menos la cubeta (12) y el tambor (18) de la máquina lavadora a lo largo de una dirección predeterminada que es sensible al efecto de una carga dinámicamente desequilibrada, es decir, para detectar la aceleración y/o el movimiento a lo largo de la dirección x.

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende las etapas de:

-

acelerar el tambor (18) a una primera velocidad predeterminada desde una velocidad dada a la cual la carga es retenida en una posición sustancialmente fija respecto al tambor por la fuerza centrífuga hasta una velocidad dada por debajo de la velocidad crítica de la masa oscilante,

-

acelerar el tambor (18) a una segunda velocidad predeterminada cruzando con ello la velocidad crítica anterior hasta una velocidad de giro dada.

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque, antes de la segunda etapa de aceleración, se hace girar al tambor a una velocidad dada constante, realizándose durante esta etapa la evaluación del desequilibrio dinámico.

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque la velocidad de giro se establece según el valor evaluado del desequilibrio dinámico de la carga.

12. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque la evaluación de la carga dinámicamente desequilibrada se realiza con referencia a un valor umbral predeterminado, estando relacionado dicho valor con el desequilibrio estático detectado.

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque el valor umbral anterior está también relacionado con la cantidad de la carga.