[0002] Durch EP 2 047 024 B1 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem eine Einrichtung die Verlagerung des Schwingsystems in allen drei möglichen Richtungen x, y und z während des Einbringens von Wäsche in die Wäschetrommel erfasst und aus den erfass- ten und weiteren systemeigenen Parameterwerten und Proportionalitätsfaktoren mit einem einfachen Algorithmus die Masse der eingebrachten Wäsche errechnet wird. Da Waschmaschinen wegen ihrer im Laufe des Behandlungsprozesses angewendeten Schleuderverfahren mit Dämpfungsgliedern, vorzugsweise Reibungsstoßdämpfern, zwischen dem Schwingsystem und dem Gehäuse ausgestattet sind, verlagert sich das Schwingsystem während des Einbringens der Wäsche nicht kontinuierlich, weil die eingebrachte Gewichtskraft jeweils in dem oder den Dämpfungsgliedern systemimmanente Reibungskräfte überwinden müssen, ehe sich wieder eine neu ausgeglichene Verlagerungsposition des Schwingsystems einstellen kann. Somit sind die errechneten Wäschemassen selten genügend genau für den anschließenden Behandlungsprozess.

[0003] Einerseits sind in modernen Waschmaschinen auch unter Hinnahme solcher Un- genauigkeiten dennoch sogenannte Wegesensoren für die Erfassung der Absenkung des Schwingsystems aus der Ruheposition, z. B. angebracht an einem Reibungsdämpfer, verwendet worden. Andererseits werden sogenannte Beschleunigungssensoren unabhängig von einer Gewichtsmessung seit langem bereits für die Erfassung von Auslenkun- gen des Schwingsystems unter der Einwirkung von Unwuchtkräften durch unausgewuchtete Verteilung der Wäsche innerhalb der Wäschetrommel beim Schleuder- prozess verwendet. Beim Überschreiten von Grenzwerten erfasster Auslenkungen können prozessuale Eingriffe auf das Schleuderverhalten ausgeübt werden.

[0004] Auch ist ein solcher Beschleunigungssensor bereits für die Überwachung von Fehlerzuständen des mit ihm fest verbundenen Schwingsystems verwendet worden (DE 10 201 1 089 624 A1 ). Durch Erfassung der Ruheposition des Beschleunigungssensors abweichend von der Richtung der Erdbeschleunigung kann man nämlich auf einen Fehlerzustand am Schwingsystem schließen, etwa eine starke Abnutzung oder den Bruch einer Feder oder eines Dämpfers.

[0005] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Erfassung der Absenkung des Schwingsystems aus der Ruhelage in Abhängigkeit vom Gewicht der eingebrachten Wäschestücke zu präzisieren und von fremden Einflüssen zu unterscheiden.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, das durch die eingangs genannten Merkmale und durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 bestimmt ist. Darin werden mit voneinander unabhängigen physikalischen Mitteln einerseits der Weg einer Absenkung des Schwingsystems aus der Ruheposition und andererseits die Richtung und der Winkel einer Neigung des Schwingsystems gegenüber seiner Normallage in Ruheposition erfasst und die erfassten Abweichungen der Absen- kung und der Neigung gemeinsam zur Berechnung der eingebrachten Masse herangezogen. Durch die voneinander unabhängigen Mittel ist es möglich unterschiedliche Ursachen für eine bestimmte Absenkung und Neigung unterschiedlich zu bewerten und zuzuordnen.

[0007] Gegenüber dem Stand der Technik, der nur die ungleichmäßige Belastung der Stoßdämpfer berücksichtigt, kann das erfindungsgemäße Verfahren über ein solches bekanntes Schätzverfahren hinaus die Beladung sehr genau ermitteln. Im Vergleich zu der in EP 2 047 024 B1 beschriebenen Lösung mit abschaltbaren Stoßdämpfern ist das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstiger oder bietet bei gleichgroßem Aufwand deutlich höhere Genauigkeit. Dies liegt vor allem an der zusätzlichen Kenntnis der Neigung des Schwingsystems bei Beladung.

[0008] Die Merkmale der Unteransprüche können - soweit dies technisch nicht ausgeschlossen ist - untereinander und/oder mit weiteren aus der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Merkmalen beliebig miteinander kombiniert werden, ohne die Erfindung zu verlassen.

[0009] Anhand der in der angehängten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Waschmaschine, deren Schwingsystem an zwei Federn aufgehängt und auf zwei Stoßdämpfern aufgestellt ist, in einer Ansicht in Richtung der Achse der unbeladenen Wäschetrommel,

Fig. 2 eine Waschmaschine gemäß Fig. 1 in einer Position des Schwingsystems nach außermittiger Belastung,

Fig. 3 eine Waschmaschine gemäß Fig. 1 in einer Position des Schwingsystems nach mittiger Belastung,

Fig. 4 eine schematisch dargestellte Waschmaschine, deren Schwingsystem auf drei Federbeinen aufgestellt ist, in einer Ansicht von oben auf die unbeladene Wäschetrommel,

Fig. 5 eine Waschmaschine gemäß Fig. 5 in einer Seitenansicht senkrecht auf die Achse der unbeladenen Wäschetrommel in einer Position des Schwingsystems nach einseitiger Belastung durch eine Wäscheladung und

Fig. 6 eine Waschmaschine gemäß Fig. 5 bzw. 6 in einer Position des Schwingsystems nach mittiger Belastung.

[0010] Alle dargestellten Waschmaschinen haben ein Gehäuse 1 , in dem ein Schwingsystem 2 ihm gegenüber schwingbeweglich montiert ist. Das Schwingsystem 2 enthält eine nicht näher dargestellte Wäschetrommel, die innerhalb eines Laugenbehälters - entsprechend der Außenkontur des Schwingsystems 2 - um eine Achse 3 drehbar gelagert ist. Zum Schwingsystem 2 gehören auch ein nicht dargestellter Antriebsmotor und ein Getriebe für die Wäschetrommel. Damit das Schwingsystem 2 innerhalb des Gehäuses schwingen kann, ist es auf Stoßdämpfern bzw. an Federn angelenkt. Als Stoßdämpfer kommen im Waschmaschinenbau regelmäßig Reibungsstoßdämpfer zum Einsatz. Zum Erfassen der Auslenkungsweite des Schwingsystems beim Schleudern werden häufig sogenannte Wegsensoren verwendet, die eine Verkürzung oder Verlängerung des Ab- Standes der Anlenkungspunkte eines Stoßdämpfers zueinander in Messsignale umsetzen. Will man nun diese Messsignale beim Einsinken des Schwingsystems 2 durch zusätzliche Belastung beim Einführen von Wäscheteilen in die Wäschetrommel entsprechend der Erfindung zum Abschätzen der Beladungsmenge des eingebrachten Wäsche- postens verwenden, dann wirkt der gewünschten Genauigkeit dieser Abschätzung die Haftreibung von Reibungsstoßdämpfern entgegen. Dadurch sind Messwerte der Verkürzung oder Verlängerung des betreffenden Stoßdämpfers fast immer mit einem Systemfehler behaftet.

[001 1 ] Im Beispiel der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Waschmaschine ist das Schwingsys- tem 2 oben an Federn 4 aufgehängt und unten auf Stoßdämpfern 5 aufgestellt. Fig. 1 zeigt diese Waschmaschine in einem unbeladenen Zustand. Das Schwingsystem 2 ist dabei durch die Federn 4 und Stoßdämpfer 5 in einer sogenannten Ruheposition eingestellt. In dieser Position zeigt ein Wegsensor 6, der an einem der Stoßdämpfer 5 angebracht ist, den Wegmesswert "0". Außerdem ist gemäß der Erfindung ein weiterer Sensor, ein Beschleunigungssensor 7, oben am Schwingsystem 2 angebracht, der auf einem anderen physikalischen Prinzip basiert als der Wegsensor 6. Während der Letztere nämlich eine Wegstrecke misst, beruht das Messprinzip des Beschleunigungssensors 7 auf der Abweichung seiner Position vom Vektor der Erdbeschleunigung. In der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition fällt der Positionsvektor 8 mit dem Vektor der Erdbeschleunigung zusammen; daher ergibt sich auch am Beschleunigungssensor 7 der Beschleunigungsmesswert "0". Beide Messwerte auf "0" lassen ein Rechenergebnis zu, das auf eine leere Wäschetrommel schließen lässt.

[0012] Im Beladungsbeispiel der Fig. 2 liegt ein mittelschwerer Wäscheposten W1 rechts von der Senkrechten der unbeladenen Wäschetrommel. Dadurch sinkt das Schwingsys- tem 2 etwas ein, und zwar am linken Stoßdämpfer 5 mehr als am rechten. Der Wegmesswert am Wegsensor 6 entspricht hier beispielsweise dem Wert "5". Der Beschleunigungssensor 7 verlagert seine Position nun, da sich das Schwingsystem 2 etwas nach rechts geneigt hat, entsprechend weit nach rechts, so dass seine Position (Vektor 8) nach links um den Winkel α vom Vektor G der Erdbeschleunigung abweicht. Dieser Winkel α korrigiert in der Berechnung der Masse der Beladungsmenge den durch den Wegmesswert "5" vorgegebenen Wert, der - in der Berechnung allein berücksichtigt - eine größere Beladung vorgaukeln würde. [0013] Das Beladungsbeispiel der Fig. 3 zeigt eine symmetrische Beladung der Wäschetrommel, so dass beide Stoßdämpfer 5 um denselben Weg einsinken. Daher kann der Wert "5" des Wegsensors 6 unmittelbar zur Auswertung der Masse der Beladungsmenge herangezogen werden; denn der Beschleunigungssensor 7 zeigt einen Vektorwinkel α gegen die Erdbeschleunigung G von "0°" an.

[0014] Das beschriebene Beispiel verbessert bereits die Genauigkeit des Beladungs- Rechenwerts gegenüber dem Stand der Technik, weil neuerdings auch berücksichtigt wird, dass die Belastung des Schwingsystems 2 durch den eingelegten Wäscheposten W1 bzw. W2 durchaus unsymmetrisch sein kann. Ohne Berücksichtigung der Vektor- Abweichung würde die alleinige Anwendung des Wegmesswerts jedenfalls von einer symmetrischen Absenkung des Schwingsystems 2 ausgehen, was - wie das Beispiel der Fig. 2 zeigt - in vielen Fällen vom tatsächlichen Zustand abweicht. Ohne diese Berücksichtigung hätte der Wegsensor 6 in Fig. 2 eine zu hohe Beladungsmenge signalisiert. In Fig. 3 zeigt er beispielsweise dieselbe Einsenkung an, obwohl ein deutlich schwerer Wä- scheposten W2 eingegeben wurde.

[0015] Auch dieses Ausführungsbeispiel kann aber noch verbessert werden. Da - wie oben erwähnt - Reibungsstoßdämpfer, die bei Waschmaschinen gern verwendet werden, bauartbedingt aufgrund der Haftreibung mit systematischen Messfehlern behaftete Messwerte am Wegsensor 6 ausgeben können, kann es vorkommen, dass beim aufeinander folgenden Einlegen von einzelnen, insbesondere sehr leichten Wäschestücken derjenige Stoßdämpfer, an dem der Wegsensor angebracht ist, nicht kontinuierlich einsinkt. Er wird also jeweils erst dann wieder einsinken, wenn die gerade eben noch nicht erreichte Haftreibung durch das Einlegen des nächsten, insbesondere schwereren Wäschestückes erst überwunden worden ist. Bevor das nächste Wäschestück eingelegt wird, zeigt er also einen zu geringen Wegstreckenwert entsprechend einer zu geringen Beladung an als es momentan tatsächlich der Fall ist.

[0016] Diese Verbesserung kann dadurch bewirkt werden, dass in festen Abständen während des Einlegens der Wäschestücke eine Maßnahme zum Lösen aller Stoßdämpfer aus ihrem Haftreibungszustand in die Gleitreibung (sogenanntes "Losbrechen") getroffen wird. Die Abstände können generell als gleichmäßig kurz festgelegt werden, sie können durch das jeweilige Einlegen von Wäschestücken bestimmt sein oder durch einen errechneten Mittelwert aus den erkannten Zuführungen von Wäschestücken. Als eine solche Maßnahme kann ein gezielter Antriebsimpuls für die Wäschetrommel sein. Nach einem sol- chen Antriebsimpuls sollten alle Stoßdämpfer eine annähernd fehlerlos starke Auslenkung erfahren, so dass aus der gemessenen Auslenkung eines einzelnen Stoßdämpfers auf die zutreffende Menge der Gesamtbeladung geschlossen werden kann. Die Drehzahl der Wäschetrommel kann für den Antriebsimpuls gleich oder höher sein als diejenige Dreh- zahl, mit der die Wäsche während des Waschprozesses behandelt wird.

[0017] Ein sich dann einstellender Zustand kann außerdem auch mit dem Beschleunigungssensor 7 angezeigt bzw. verifiziert werden. Vorausgesetzt dass das System sich bei kontinuierlicher Beladung genau vertikal absenkt, der Beschleunigungssensor 7 also keine Abweichung vom Vektor G der Erdbeschleunigung anzeigt, ist die vom Wegsensor 6 angezeigte Auslenkung unmittelbar maßgebend für die augenblickliche Beladung. Andernfalls müsste ein vom Zustand des Schwingsystems 2 bedingter Korrekturfaktor berücksichtigt werden.

[0018] Die vorgenannte Verbesserung kann aber auf eine noch andere Weise unter den Bedingungen der Erfindung erzielt werden. Im Stand der Technik sind ja bereits Be- schleunigungssensoren bekannt, die Messwerte in Abhängigkeit von Auslenkungen in mehreren Achsen generieren können. Durch Einsatz eines solchen Beschleunigungssensors 7 kann einerseits in einem gezielt "losgebrochenen" Schwingsystem eine solche Korrektur der Haftreibung zuverlässiger errechnet werden. Andererseits sind dadurch die Belastungen derjenigen Stoßdämpfer besser abzuschätzen, die nicht mit einem Wegsen- sor 6 ausgerüstet sind, wie anhand des nachfolgenden Beispiels erläutert wird.

[0019] Dazu wird angenommen, dass das Schwingsystem 2 gemäß Fig. 4 auf drei sogenannten Federbeinen 10, 1 1 und 12 aufgestellt ist. Darin sind je Federbein eine oder mehrere Druckfedern mit einem Stoßdämpfer kombiniert. Der Einsatz solcher Federbeine erübrigt daher die Aufhängung des Schwingsystems 2 an oben angebrachten Federn (4 in Fig. 1 ). Eines dieser Federbeine, z. B. das Federbein 10, ist mit einem Wegsensor 6 entsprechend dem Beispiel aus Fig. 1 bis 3 versehen. Vorzugsweise oben ist am Gehäuse 1 ein mehrachsig messender Beschleunigungssensor 13 befestigt, der Auslenkungen beispielsweise in Richtung x der Achse 3 der Wäschetrommel sowie in waagerechter Richtung y quer zur Trommelachse 3 messen kann. Meistens werden Beschleunigungssenso- ren eingesetzt, die auch in vertikaler Richtung z messen können. Die z-Werte können jedoch im vorliegenden Beispiel unberücksichtigt bleiben. [0020] Fig. 5 zeigt nun eine Waschmaschine, deren Wäschebeladung W3 einseitig stark das Federbein 10 belastet, das daher überproportional stark einsinkt. Der angezeigte Messwert "7" des Wegsensors 6 wird aber im Berechnungsgang mit den vom Erdbeschleunigungsvektor G abweichenden Winkelwerten des Beschleunigungssensors 13, das sind der Winkel α in X-Richtung und der Winkel ß in y-Richtung (der letztgenannte ist hier nicht erkennbar), verarbeitet, so dass am Ende ein dem tatsächlichen Beladungszustand entsprechender, korrigierter Massenwert für den eingebrachten Wäscheposten W3 angezeigt werden kann, egal an welcher Stelle der Wäschetrommel sich die Masse des Wäschepostens W3 konzentriert.

[0021 ] In Fig. 6 ist wieder - wie in Fig. 3 - der seltene Zustand einer symmetrisch verteilten Masse des Wäschepostens W4 gegeben, so dass alle Federbeine 10, 1 1 , 12 - gleichgroße Systemparametergrößen vorausgesetzt - gleich tief einsinken, nämlich bis zum Wert "5", wie der Wegsensor 6 am Federbein 10 anzeigt. Diese symmetrische Verteilung zeigt auch der Beschleunigungssensor 13 an, dessen Messvektor 8 mit dem Vektor G der Gravitation in diesem Beispiel übereinstimmt, d. h. seine Winkelwerte sind gleich "0".

[0022] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens macht sich insbesondere bei Anwendung eines mehrachsigen Beschleunigungssensors 13 bemerkbar (Fig. 4 bis 6). Eine ansteigende Beladung wird nämlich auch angezeigt, wenn der Wegsensor 6 keine Änderung anzeigt, wenn sich der Stoßdämpfer seines Federbeins 10 sich noch in der Haftrei- bung befindet, das Schwingsystem sich aber bereits geneigt hat, indem mindestens ein weiteres Federbein 1 1 oder 12 eingesunken ist. Dadurch kommt eine neue Neigungslage des Schwingsystems 2 zustande, die durch die Winkeländerung des Messvektors 8 des Beschleunigungssensors 13 angezeigt wird. Außerdem kann dadurch auch erkannt werden, ob während der Beladung ein einzelner Stoßdämpfer seine Haftreibung überwindet, weil sich dann eine plötzliche Änderung der Neigung des Schwingsystems 2 in Richtung dieses Stoßdämpfers einstellt.

[0023] Die nachfolgende Tabelle zeigt, wie eine vorhandene Haftreibung oder das plötzliche Überwinden der Haftreibung eines Stoßdämpfers während eines Beladungsvorgangs Signale zur eindeutigen Bestimmung des Beladungszustands gewertet werden können. Dabei ist ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 vorausgesetzt, bei dem keine maschinentechnischen Maßnahmen getroffen werden, durch die eine Haftreibung gelöst werden kann, etwa durch einen kurzen Antriebsimpuls. Wegsensorsignal Systemlage aus Beschleuni- Folgerungen

jungssensorposition abgeleitet

unverändert langsame Neigung nur in RichFederbein 10 und 12 sittung Federbein 1 1 zen fest; Beladung wurde erhöht.

unverändert langsame Neigung nur in RichFederbein 10 und 1 1 sittung Federbein 12 zen fest; Beladung wurde erhöht

unverändert langsame Neigung in Richtung Federbein 10 sitzt fest;

Federbeine 1 1 und 12 Beladung wurde erhöht langsame Ändeunverändert alle Federbeine sind frei; rung Beladung wurde erhöht langsame Ändegleichzeitige Neigung in RichFederbein 12 sitzt fest; rung tung Federbeine 10 und 1 1 Beladung wurde erhöht usw. usw. usw.

steigt sprunghaft plötzliche Neigung in Richtung Federbein 10 hat sich gean Federbein 10 löst

minimale oder keiplötzliche Neigung in RichFederbein 1 1 hat sich gene Änderung tung Federbein 1 1 , löst

usw. usw. usw.

steigt sprunghaft senkrechte Achse sprunghaft alle Federbeine haben sich an verändert gleichzeitig gelöst oder Beladung wurde plötzlich erhöht usw. usw. usw.

[0024] Im Falle eines festsitzenden Stoßdämpfers in einem Federbein 10, 1 1 oder 12 und zunehmender Beladung kann das Signal des Wegsensors 6 mit der Neigung des Schwingsystems 2 (Winkel α oder ß des Beschleunigungssensors 13) verrechnet werden, um den aus dem Wegsensorsignal bestimmten Wert der Masse der Beladung entsprechend zu korrigieren. In einem sehr seltenen Fall der bei fortgesetzter Beladung gleichzeitig erhalten bleibenden Haftreibung bei allen Stoßdämpfern kann der korrekte Beladungswert ohne weitere Maßnahmen nicht mehr ermittelt werden. Hierbei würde nämlich auch der Beschleunigungssensor 13 keine Änderung des Neigungswinkels α oder ß mehr anzeigen. In einem solchen Fall könnte vor Programmstart, z.B., ein Bewegungsimpuls für die Wäschetrommel eingefügt werden. Ändert sich weder das Wegsensorsignal noch der Neigungswinkel nach dem Bewegungsimpuls, kann ein Beladungswert entsprechend dem aktuellen Anzeigezustand vorausgesetzt werden. Andernfalls würde mindestens eines der vorgenannten Signale sich ändern und damit einen neuen, korrigierten Wert für die tatsächliche Beladung anzeigen, ohne das Programm sofort zu starten. Dann kann die Benutzungsperson entscheiden, ob die angezeigte Beladung für die Bearbeitung des Wäschepostens erwünscht ist und ggf. selbst starten oder weiterhin Wäsche einlegen.

[0025] Ein solcher Bewegungsimpuls als Maßnahme zum Losbrechen der Haftreibung von Stoßdämpfern könnte aber auch völlig ohne Wirkung sein. Dann sind drei Ursachen möglich:

1 . die Maßnahme war ungeeignet,

2. die Wäschetrommel ist leer oder extrem leicht beladen, so dass durch eine Trommeldrehung nur sehr geringe, veränderte Kräfte auf die Stoß- dämpfer entstehen und diese ihre Kolbenstellung nicht verändern können, oder

3. die Federn oder Stoßdämpfer sind ungleichmäßig abgenutzt.

[0026] Um den Fehler aus der Ursache 1 auszuschließen, sollte die Maßnahme mit mindestens einem veränderten Parameter wiederholt werden. Z. B. könnte der Bewegungs- impuls mit einer höheren Drehzahl der Wäschetrommel wiederholt werden. Eine weitere Wiederholung kann sicherheitshalber in Abhängigkeit davon entschieden werden, ob das dann erkannte Wegsensorsignal überhaupt auf eine Beladung schließen lässt. Ist dies nicht der Fall, kann von der Ursache 2 ausgegangen werden, und die Maßnahme wird nicht wiederholt. Ein Losbrechen ist dann nämlich nicht oder nur mit noch höheren Dreh- zahlen möglich. Dies wäre dann aber nicht mehr nötig, weil offensichtlich keine oder eine nur sehr geringe Beladung vorliegt.

[0027] Zeigt aber der Wegsensor eine messbare Auslenkung, und muss daher eine Beladung angenommen werden, ohne dass die Maßnahme erfolgreich war, so kann von Ursache 3 ausgegangen werden. War aber keine messbare Auslenkung erkennbar, dann kann nur noch eine letzte Maßnahme eine Antwort bringen: Wenn während der Maßnahme zum Losbrechen, z.B. durch einen Bewegungsimpuls, eine Messung zum Erkennen und Bestimmen einer Unwucht in der Wäschetrommel durchgeführt wird, kann erkannt werden, ob eine Beladung der Wäschetrommel vorliegt. Bei auf diesem Wege erkannter Beladung der Wäschetrommel kann nur noch von einer Ursache 3 ausgegangen werden. Dann sollte die Nulllage neu justiert und abgespeichert werden, so dass bei späteren Beladungsmessungen von der korrigierten Grundstellung ausgegangen wird. Vorteilhafter- weise wird diese Korrektur an der Kalibrierung der Neigung vorgenommen.

[0028] Für die Berechnung der zu errechnenden Massen der eingelegten Wäschestücke aus den erfassten und weiteren systemeigenen Parameterwerten und Proportionalitätsfaktoren werden die aus dem Stand der Technik (z. B. aus [0002] und [0004]) bekannten Algorithmen angewendet.