СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА С ДАТЧИКОМ ВЕСА ЗАГРУЗКИ
WASHING MACHINE WITH WEIGHT SENSOR OF LOAD

Настоящее изобретение относится к стиральной машине, такой как стиральная машина для белья или комбинированная стиральная машина для стирки и сушки белья, содержащей средство измерения веса белья, загруженного в стиральный узел, который упруго подвешен на корпусе машины с помощью пружинных средств, таких как гасители вибрации или тому подобное.
Известные средства определения веса груза основаны на использовании хорошо известных датчиках разного типа, например таких, как описанные в US 6460381 магнитострикционные датчики, называемые также тензодатчиками, или емкостные датчики, описанные в US 4742698, или еще более простые датчики, которые определяют величину смещения соответствующего пружинного средства.
В описании к патенту GB 2087438 представлено обычное решение, в котором стиральная машина содержит стиральный бак с датчиком и преобразователь, дающий информацию о весе бака, и в результате вычитания, о весе загрузки.
В документе ЕР 1264925 описана стиральная машина с корпусом, содержащим опорные ножки, в котором установлен стиральный узел, упруго подвешенный на каркасе устройства посредством по меньшей мере одного демпфера. Также машина содержит по меньшей мере один датчик смещения стирального узла, расположенный между демпфером и каркасом, расположенной выше опорной ножки, для определения изменения веса стирального узла независимо от тормозящего усилия демпфера и веса устройства.
Все упомянутые решения, теоретически эффективные и функциональные, на практике не нашли исключительного и предпочтительного применения, так как имеют общий недостаток, связанный с тем, что при работе датчики дают информацию, зависящую от абсолютного вертикального положения бака, поскольку от этого положения зависит сопоставление противоположно направленных общего веса бака с барабаном и с загрузкой и действия упругой опоры поддерживающих пружин. В результате этого взвешивание загрузки становится очень неточным.
Фактически вес загрузки обычно составляет лишь малую часть общего веса бака, внутри которого установлен барабан, и поэтому изменения фактического веса бака из-за естественных неизбежных изменений различных конструктивных факторов, общая величина которых фактически неизвестна, не позволяют точно измерить вес загрузки, фактическая величина которой "маскируется" упомянутыми изменениями.
Однако, если снизить этот недостаток путем определения исходного эталонного измерения веса пустого бака и последующего определения веса загрузки путем измерения дополнительного перемещения датчика после загрузки, проявляется другой недостаток, связанный с тем, что требуемое перемещение датчика должно изменяться в весьма широких пределах.
Однако удовлетворение такого требования, хорошо известного специалисту в данной области техники, является очень сложным и чрезвычайно дорогостоящим, независимо от выбранного типа датчика.
Задача настоящего изобретения заключается в создании стиральной машины со средством измерения веса загрузки на основе перемещения бака, в которой упомянутые выше недостатки известных устройств сведены к минимуму.
В частности, задачей настоящего изобретения является создание стиральной машины описанного выше типа, которая позволяет измерить вес загрузки с высокой точностью и надежностью с использованием менее дорогостоящего решения.
В соответствии с настоящим изобретением эта и другие задачи решены в стиральной машине со средством определения веса, признаки которой изложены в формуле изобретения.
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания неограничивающего примера со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 схематично показана стиральная машина в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 показано в увеличенном масштабе средство определения веса для стиральной машины в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
на фиг.3 показан другой вариант выполнения средства определения веса, изображенных на фиг.2;
на фиг.4 схематично показан график зависимости силы от деформации пружины, изображенной на фиг.2;
на фиг.5А и 5В показан другой вариант осуществления изобретения, вид спереди и вид в перспективе, соответственно;
на фиг.6 показан усовершенствованный вариант выполнения средства определения веса в соответствии с изобретением.
Как показано на фиг.1 и 2, стиральная машина в соответствии с настоящим изобретением как с вертикальной, так и с фронтальной загрузкой, содержит внешний корпус 1, в котором установлен колеблющийся бак 2, упруго подвешенный в корпусе с помощью пружин 3 и 4, и демпфер 5, расположенный между наружной частью 6 бака и точкой 5А крепления. В нижней части корпуса 1 расположена пара предпочтительно спиральных пружин 7, 8, которые являются независимыми, то есть они выполнены как отдельные пружины, ориентированные вертикально вдоль одной линии и соединенные обращенными друг к другу концами 7В, 8В.
Противоположные концы 7А, 8А двух пружин 7, 8 закреплены в вертикальном положении относительно друг друга на соответствующих вертикальных участках 9 и 10, которые выполнены за одно целое с корпусом 1.
Горизонтально расположенный позиционирующий рычаг 11 соединен с двумя указанными концами 7В, 8В пружин 7, 8, которые сходятся в одной точке даже при изменении положения позиционирующего рычага.
На позиционирующем рычаге 11 расположена точка 5А крепления демпфера.
Между позиционирующим рычагом 11 и другой точкой 13 корпуса установлено средство 12 измерения величины перемещения, расположенное по вертикали выше или ниже позиционирующего рычага 11. Средство измерения может быть любого известного типа, и поскольку его выполнение не является особенностью настоящего изобретения, его дальнейшее пояснение не приводится.
Информация, выдаваемая средством 12 измерения, определяющим вертикальное положение двух обращенных друг к другу концов 7В и 8В пружин, поступает в блок управления (не показан), который выполнен с возможностью обработки принимаемых сигналов в соответствии со следующей логикой.
Перед началом сушки и перед загрузкой в барабан пустой узел «бак - барабан», очевидно, без воды, удерживается пружинами 3 и 4 и пружинами 7 и 8. Причем пружины 7 и 8 находятся в положении равновесия, спонтанно реагируя на приводящую их в движение силу.
Однако упомянутая сила не может быть больше силы трения демпфера 5, поскольку в противном случае под действием силы, прикладываемой участком 6 к демпферу 5, демпфер изменит свою собственную внутреннюю конфигурацию. Сила, которая фактически передается на позиционирующий рычаг 11, минимальна, и вследствие этого позиционирующий рычаг занимает положение покоя, которое определяется датчиком перемещения средства 12 и выдается им в виде сигнала.
Таким образом, этот сигнал позволяет получить информацию о положении, которое автоматически занимает демпфер с пустым баком, следовательно, сигнал датчика средства 12 может быть опорным сигналом при отсутствии воды в баке.
Когда в барабан загружается белье для стирки, часть 6 бака действует на демпфер 5, который, очевидно, при этом сокращается в результате реакции силы упругости, действующей на позиционирующий рычаг 11. Однако это происходит до тех пор, пока сила упругости, действующая на позиционирующий рычаг 11, больше силы трения демпфера 5. Фактически, когда действующая на демпфер 5 сила веса белья становится меньше силы трения этого демпфера, он жестко передает эту силу на позиционирующий рычаг 11, который, в свою очередь, воздействует на две пружины 7 и 8. В результате позиционирующий рычаг 11 принимает конечное положение, соответствующим образом определяемое датчиком перемещения средства 12.
За счет соответствующей регулировки силы трения демпфера 5 и усилий пружин 7 и 8 можно определить зависимость перемещения датчика, то есть расстояния между его исходным положением при пустом баке и положением после загрузки, от веса этой загрузки.
Таким образом, можно легко, надежно и недорого взвешивать белье для стирки внутри барабана.
Преимущество такого способа и соответствующего средства заключается в том, что перемещение датчика связано только с весом белья, а не всего бака, что устраняет эффект "маскирования нагрузки", вследствие чего обеспечивается надежное и точное измерение.
Кроме того, из-за собственной точности средства измерения может быть получено очень ограниченное рабочее перемещение датчика.
Поэтому при ограниченном рабочем перемещении решается задача изобретения, которая заключается в использовании надежного и при этом очень дешевого датчика положения.
Описанное выше решение предпочтительно предполагает использование некоторых усовершенствований.
Первое усовершенствование заключается в следующем. Для гарантии того, что при пустом баке демпфер будет автоматически самоустанавливаться так, чтобы к пружинам 7 и 8 прикладывалось минимальное усилие, перед загрузкой барабана выполняется его кратковременное вращение. Разумно предположить, что в результате этого вращения и, таким образом, после последующего встряхивания барабана на демпфер действует сила, меньшая, чем исходная сила трения, то есть, минимальная сила, прикладываемая пружинами 7, 8 в состоянии покоя. Упомянутая сила также может быть равна нулю, когда бак идеально удерживается только пружинами 3, 4 и вследствие этого находится в положении равновесия. В этом состоянии соответствующее положение бака определяется датчиком 12 и используется как опорное положение.
Второе усовершенствование (фиг.3) заключается в использовании при затормаживании бака 1 не одного, а двух отдельных демпферов 5 и 50, которые расположены в соответствующих положениях, по существу, симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр бака. В этом случае второй демпфер 50 связан с соответствующей парой пружин 70 и 80 и соответствующим позиционирующим рычагом 110, по существу симметричными тем, с которыми связан первый демпфер 5, при этом со вторым демпфером 50 не соединен датчик положения. Такое усовершенствование позволяет сбалансировать бак во время работы и, главным образом, во время начальных этапов выравнивания бака при пустом баке и для последующего взвешивания.
Третье усовершенствование заключается в том, что начальная сила упругости пружин 7 и 8 меньше, но ненамного, начальной силы трения демпфера. Как показано на фиг.4, предпочтительно сила "fa" трения должна быть больше силы "fr" реакции пружин, чтобы перемещение, по которому определяют вес загрузки, измерялось в как можно более широком диапазоне, даже если его потребуется ограничить из-за высокой стоимости.
В этом случае во время начального этапа выравнивания для получения исходного положения бака, а также без такого выравнивания, положение бака определяется с достаточной точностью, что исключает прогнозируемые неточности из-за нормальной изменчивости исходной силы трения демпфера.
Если бы сила упругости пружины была бы абсолютно преобладающей, положение бака можно было бы определять с абсолютной точностью, однако при этом было бы невозможно определить вес белья на основании изменения положения позиционирующего рычага 11. И наоборот, если бы сила трения демпфера была бы значительно больше силы упругости пружины, тогда вес нагрузки вызывал бы большое перемещение датчика, что не совместимо с требованием уменьшения стоимости.
Четвертое усовершенствование заключается в том, что в стиральной машине имеется соответствующее средство управления, которое позволяет автоматически осуществлять поворот барабана при включении машины. Кроме того, в этот момент барабан автоматически блокируется в закрытом положении.
Пятое усовершенствование заключается в выполнении пары пружин 7, 8 и 70, 80 в виде одной пружины, имеющей показатели и рабочие свойства соответствующих двух пружин, которые она заменяет.
Поэтому соответствующий позиционирующий рычаг может быть жестко соединен с соответствующим промежуточным участком единственной пружины с использованием известного средства соединения.
Дополнительное усовершенствование показано на фиг.6, на которой изображены пружины, представляющие собой две отдельные, независимые и совмещенные вертикально пружины 77, 88 с соответственно обращенными друг к другу концами 77В и 88В. Причем обращенные друг к другу концы соединены с опорным основанием 79, жестко соединенным с корпусом 1.
Два противоположных конца 77А и 88А пружин взаимно соединены стержнем 83, который имеет возможность скольжения внутри опорного основания 79, так что если конец 77А или 88А сжимается или растягивается, сила автоматически передается другой пружине, на которую действует противоположное усилие.
В этом случае позиционирующий рычаг 11 с точкой 5А крепления демпфера 5 расположен с соответствующей внешней стороны 77А пружины 77. Конечно, даже в этом случае датчик положения средства 12 расположен между позиционирующим рычагом 11 и точкой 130, жестко соединенной с корпусом 1.
Описанные выше варианты осуществления изобретения, хотя и являются простыми и эффективными, однако из-за использования спиральной пружины могут вызывать некоторые затруднения и иметь все еще не полностью удовлетворительную стоимость. Улучшенный вариант осуществления изобретения, направленный на достижение дополнительных результатов, схематично показан на фиг.5.
На фиг.5 показан базовый элемент 50 в виде плоской пластины, в которой имеется пустая внутренняя зона 51, то есть зона, в которой отсутствует материал. Внутрь внутренней зоны 51 проходит плоский участок 52, выступающий от внутренней кромки 53 упомянутого базового элемента.
Обычно участок 52 выступает из пустой внутренней зоны 51, однако в основном он остается в той же плоскости.
Демпфер 5 в верхней части шарнирно соединен с внешним участком 6 бака 2, как и в описанном выше случае, а его нижняя часть 54 соединена с точкой 55 на внешней кромке плоского участка 52.
Датчик перемещения средства 12 соединен с кольцеобразным участком базового элемента 50 и обычно содержит контактный палец 18. Согласно данному варианту осуществления изобретения, центральный корпус датчика жестко соединен с базовым элементом в точке 14, расположенной на внешнем кольцеобразном участке базового элемента 50, а нижний конец контактного пальца 18 прижат к кромке 16 плоского участка. В данном случае плоский участок работает как позиционирующий рычаг 11 и две пружины, как описано выше.
Предпочтительно кромка 16 расположена близко к кромке, наиболее удаленной от внутренней кромки 53, на которой закреплен плоский участок 52.
Упомянутый базовый элемент, в конечном итоге, жестко закреплен на корпусе устройства, в частности на его основании.
Для специалиста в данной области техники понятно, что такой вариант осуществления изобретения с функциональной точки зрения является полным эквивалентом описанных ранее вариантов осуществления изобретения. Фактически единственное конструктивное отличие заключается в замене двух совмещенных и обращенных друг к другу пружин 7 и 8 плоским выступающим участком 52.
Однако такое конструктивное различие не меняет работу датчика перемещения, поскольку участок 52 изготовлен из упругого материала, кромка 16 которого может упруго перемещаться как вверх, так и вниз.
Поскольку участок 52 может принимать определенное положение покоя, когда его нагружают вертикально вверх или вниз, он проявляет тенденцию упругого возврата в положение покоя, которое в данном случае принимается в качестве опорного положения при пустом барабане.
Когда барабан заполнен бельем для стирки, его вес увеличивается, и это увеличение веса передается на бак. Увеличенный вес бака толкает демпфер вниз, который, в свою очередь, если его начальная сила трения больше исходной силы упругости пружины, будет толкать упругий плоский участок 52 из опорного положения покоя вниз, что приводит к изменению положения в зависимости от количества белья для стирки. Изменение положения затем немедленно определяется датчиком перемещения.
Таким образом, упругий плоский участок 52 и, как следствие, датчик перемещения обеспечивают получение информации о фактическом весе загрузки.