专利名称：滚筒式洗衣机及其控制方法为了设定各洗涤程序的最佳的水量或滚筒的转速，精确地计算出洗涤物的洗涤量尤为重要。现有技术中公开了一种洗衣机(日本专利第3641581号 公报)，其利用电机电压或滚筒旋转加速度来解出运动方程式而算出滚筒内的 惯性，并根据此来计算洗涤物的重量。但是，由于在所述计算方法中所使用的电机电压或滚筒的转速会受到包 括风损、机械损、衣物的接触摩擦的影响；电源电压变动或负荷变动的影 响；轴承摩擦等的各洗衣机的机体差异的影响；以及粘附在滾筒上的洗涤物 的失衡所引起的误差等影响，因此难以精确地计算出洗涤物的洗涤量。并且， 为了以低廉的费用测量测出滚筒的转速，通常进行霍尔IC的脉冲检测，但是 由于脉冲的不均匀而会产生判定误差。因此，为了消除所述产生误差的^^源并精确地计算出洗涤物的洗涤量， 采用反复测量多次的方法，但是所需的检测时间较长或者由于发生共振等而 导致其他的问题。本申请的发明人在日本专利2006-224117中提出了解决上述几个问题的 发明。在所述发明中洗涤物重量的计算方法着眼于所述测量^f企测误差中尤其在 低旋转中作为决定性因素的洗涤量的失衡，其利用滚筒旋转一周期间的平均 旋转加速度，并根据运动方程式算出惯性。由此，如图1所示，可消除由于 洗涤物的失衡而引起的对转速的失衡扭矩的影响，同时不会引发共振，并在 短时间内测量出洗涤量。具体来讲，考虑了由于洗涤物偏斜而粘附于滚筒所引起的旋转方向的失 衡扭矩的滚筒的旋转运动方程式可用下列式(1)来表示。[数学式一]T + Mgsin t = J， + Dw ...... (1)
dt
在此，T为扭矩，M为失衡重量，g为重力加速度，t为时间，J为惯性，
D为粘性系数，OD为旋转速度，并省略了机械损的影响。
式(1)的两边乘以dt并以旋转一周进行积分，此时就会变为式(2)。 [数学式2]
f(T+Mgsiiryt)dt= f(J—+Dw)dt
TAt + Mg Jsin微=J J"(l)d斜D J"^xM—)
D ，， At TAt=JAw+7(q2—叫2)^"……(2)
在此，At为旋转一周的时间，oh为初始速度，co2为最后速度，Ara为旋
转一周的速度变化(=0)2-0)!)。
根据式(2)，以旋转一周进行积分来消除了失衡重量M的存在，因而通 过所述计算方法可知，能够排除由于洗涤物的失衡所引起的扭矩的影响。
然后，如果利用式(2)解出惯性j，并将扭矩分为正常运行扭矩t和加
速扭矩Ai,即用T^+Ai;表示，则变成式(3)。 [数学式3]
j=(r+AT)，_D^L+>…(3)
在此，t+Ai:为扭矩操作量，At、 Aco、叫为其根据加速的变化进行测算 的量，可以通过恒定粘性系数D来算出惯性J。
前面所述的发明虽然以非常精确地测算At、 Aco为特点，但是如图2及 图3所示，式(3)所包含的的初始速度co!在开始加速之前受到失衡重量M 的影响而变动，从而即使多次测量检测后取用平均值也难以提高计算洗涤物 重量的精确度。
为了提高计算洗涤物重量的精确度，每当测量检测时使初始速度叫恒 定，并且为了使初始速度w恒定，也需要使施加到电机的电压(Vp相当于 扭矩T)保持恒定。
5但是，在实际使用中，每次进行加速之前为了使初始速度Oh、电压Vi 保持相同的值，需要特别指定洗涤物的失衡重量M的位置，而且即使通过计 算也存在很多误差。


本发明是为了解决上述问题而提出的，其主要目的在于提供一种不受突 出前述发明的特点而开始计量时的速度的影响，并且在短时间内正确计算出 洗涤物的重量的滚筒式洗衣机。
即，本发明所提供的滚筒式洗衣机，其包括可旋转地支撑于水平或倾斜 转轴的周围的滚筒和用于旋转驱动所述滚筒的电机以及用于控制所述电机的
控制设备，其特征在于所述控制设备包括扭矩控制部，其进行K次(其中， K为2以上的整数)用于附加脉沖扭矩的扭矩附加步骤，该扭矩附加步骤仅 在从用于恒定控制电机扭矩的扭矩恒定控制状态到滚筒旋转一周期间进行， 同时使进行各扭矩附加步骤时刻的滚筒的旋转角度等于将360°等分为K等分 而得出的角度；重量计算部，用于计算各扭矩附加步骤中电机的旋转加速度 的平均值，同时基于所述平均值计算收容于滚筒内的洗涤物的重量。
并且，本发明所提供的滚筒式洗衣机的控制方法，其适用于包括可旋转 地支撑于水平或倾斜转轴的周围的滚筒和用于旋转驱动所述滚筒的电机以及 用于控制所述电机的控制设备的滚筒式洗衣机，其特征在于所述控制设备通 过扭矩控制部进行K次(其中，K为2以上的整数)用于附加脉冲扭矩的扭 矩附加步骤，该扭矩附加步骤仅在从用于恒定控制电机扭矩的扭矩恒定控制 状态到滚筒旋转一周期间进行，同时使进行各扭矩附加步骤时刻的滚筒的旋 转角度等于将360。等分为K等分而得出的角度；所述控制设备通过重量计算 部计算各扭矩附加步骤中电机的旋转加速度的平均值，同时基于所述平均值 计算收容于滚筒内的洗涤物的重量。
根据如上结构，可以消除开始计量时的滚筒的旋转速度的影响，而且能 够非常精确地计算出收容于滚筒内的洗涤物的重量。并且，能在滚筒旋转数 圈(例如小于10圏)的非常短的计量时间内计算出洗涤物的重量，因此，不 会受滚筒共振等影响。
并且，作为本发明的优选实施形态的滚筒式洗衣机，其包括可旋转地支 撑于水平或倾斜转轴的周围的滚筒和用于旋转驱动所述滚筒的电机以及用于控制所述电机的控制设备，其特征在于所述控制设备包括扭矩控制部，其 至少进行两次用于附加脉冲扭矩的扭矩附加步骤，该扭矩附加步骤仅在从用 于恒定控制电机扭矩的扭矩恒定控制状态到滚筒旋转一周期间进行，同时以 所述两次扭矩附加步骤中的第一次扭矩附加步骤为基准使滚筒旋转n+0.5周 (其中，n为1以上的整数)之后进行第二次扭矩附加步骤；重量计算部， 用于计算各扭矩附加步骤中电机的旋转加速度的平均值，同时基于所述平均
值计算收容于滚筒内的洗涤物的重量。
并且，其滚筒式洗衣机的控制方法适用于包括可旋转地支撑于水平或倾 斜转轴的周围的滚筒和用于旋转驱动所述滚筒的电机以及用于控制所述电机 的控制设备的滚筒式洗衣机，其特征在于所述控制设备通过扭矩控制部至少 进行两次用于附加脉冲扭矩的扭矩附加步骤，该扭矩附加步骤仅在从恒定地 控制电机扭矩的扭矩恒定控制状态开始到滚筒旋转一周期间进行，同时以所 述两次扭矩附加步骤中的第一次扭矩附加步骤为基准，在使滚筒旋转n+0.5 周之后(其中，n为1以上的整数)进行第二次扭矩附加步骤；通过重量计 算部计算各扭矩附加步骤中电机的旋转加速度的平均值，同时基于所述平均
值计算收容于滚筒内的洗涤物的重量。
冲艮据所述结构，以第一次扭矩附加步骤为基准，使滚筒旋转n+0.5周之 后进行第二次扭矩附加步骤，因此可消除计量开始时的滚筒的旋转速度的影 响，并且能够非常精确地计算出收容于滚筒内的洗涤物的重量。
并且，以至少两次的较少的计量次数进行极短时间的计量即可，因而几 乎不受例如滚筒的共振等外界干扰的影响。
并且，如前述发明，由于该方法将旋转一周的时间^没为一个单位，所以 可以消除由于滚筒内的洗涤物的失衡而发生的电机的扭矩变动的影响。
并且，如上所述，可以在短时间内非常精确地计算出洗涤物的重量，例 如可根据含水量判定洗涤物的物质或可进行对应洗涤量的精密的洗涤控制， 因此可优选地应用到注水量的间接的^r测等。
并且，只有在旋转一周或半周等较高分辨率时刻才需要检测旋转角度， 因此即使使用例如价格低廉的霍尔IC等也可非常精确地计算出洗涤物的重 量。
并且，由于只进行平均值运算等小运算量的计算，因而可简单地装在洗 衣机。由所述控制设备交替地反复进行速度恒定控制和扭矩恒定控制，并且当 所述扭矩恒定控制状态的电机的扭矩为对在进行扭矩恒定控制之前的滚筒旋 转一周的期间内的扭矩进行平均化而得出的值时，在第 一次扭矩附加步骤和 第二次扭矩附加步骤中，可消除由加速前的正常扭矩的不均匀所引起的误差， 而且还可提高洗涤物重量的计算精确度
如上所述根据本发明，可以消除由于滚筒内洗涤物的偏斜而引起的失衡 或开始计量时的速度的影响，并在极短时间内正确算出洗涤物的重量，且在 注水量或脱水程序中的失衡补偿等方面也可进行高精度的控制。


图1为示出根据洗涤物的失衡而发生的速度变化的概要图2为示出根据本发明的实施形态所提供的控制用于计算洗涤物的重量 的速度及扭矩的概要图3为示出根据本发明的实施形态所提供的控制用于计算洗涤物的重量 的速度及扭矩的另 一个概要图4为示出根据本发明的实施形态所提供的洗衣机的内部结构的纵剖面
图5为根据本发明的实施形态所提供的洗涤程序中的控制设备的功能框图。
附图主要符号说明100为洗衣机，4为电机(马达)，7为控制设备， 72为扭矩控制部，74为重量计算部。

以下，参照附图来说明本发明的实施形态。
图4为概略地示出本实施形态所提供的滚筒式洗衣机100的内部结构的 纵剖面图。图中标号l为中空的主体，在所述主体1的使用端侧(以下称为 前侧)设有用于投入洗涤物的投入口 11和用于关闭所述投入口 11的可开闭 的盖12。并且，主体1内部配置有水槽2，所述水槽2内部设有滚筒3。
对于水槽2而言，其后端面由底板21封闭，其前端面设有开口部22,
前侧稍高于后侧。所述水槽2根据阻尼器D或弹性体S可摇动地被支撑。并
8且，所述开口部22通过具有可摇性的筒形体23连接于主体1的投入口 11。
滚筒3相比水槽2小，且呈圓筒状。滚筒3与水槽2—样，其后端面由 底板31封闭，其前端面设有开口部32。在滚筒3上设有朝厚度方向贯通的 多个孔33,而水通过所述孔33从水槽2流入到滚筒3内。并且，所述滚筒 内周面的多个位置(三个位置)上设有用于挂住洗涤物而进行提升的突条状 的提升件34。
并且，水槽2的底板21的外侧设有例如用于旋转驱动滚筒3的电机4， 所述电机4的转轴41通过轴承42贯通水槽2的底板21 ，并固定于滚筒3的 底板32。
标号5为用于供给洗涤水的给水设备5。所述给水设备5包括连接于外 部的水管的给水管51和设置于所述给水管51的管路上的电磁开闭阀52。所 述给水管51的前端喷射口 51a设置为面向所述滚筒3的开口 32，并且从所述 喷射口 51a可直接将水喷向所述滚筒3内部的洗涤物。
标号6为用于向外部排出水槽2及滚筒3内的洗涤水的排水设备。所述 排水设备6包括连接于水槽2的最下部，即连接于水槽2的后端下部的排水 管61和设置于所述排水管61的管路上的电磁开闭阀62。
根据如上结构，所述洗衣机100控制所述各电》兹开闭阀52、 62或作为电 机的马达4。而且主体1内部具有用于计算滚筒内的洗涤物的重量，且用于 自动进行洗涤程序或脱水程序的控制设备7 (图4中未表示)。
所述控制设备7至少要具备CPU、存储器、各种驱动器电路等硬件，并 根据存在所述存储器的程序，所述CPU或周边装置协同工作而发挥出各种功 能。
并且，在本实施形态中，如图5的功能框图所示，具有可使所述控制设 备7至少能够发挥转数测量部71、扭矩控制部72、惯性计算部73、重量计 算部74等功能的程序。
以下对所述部件进行i兌明。
所述转数测量部71检测例如电机4的转子的位子，并利用输出脉冲信号 的霍尔IC等的旋转角度传感器43来测出电机4的转数及旋转加速度。具体 来讲，通过计量由所述旋转角度传感器43输出的脉沖之间的时间，由此计算 电机4的转数或旋转加速度。
所述扭矩控制部72通过控制施加到电机的电压来对滚筒的速度恒定或加减速进行控制，以计算出洗涤物的重量。在本实施形态中，计算洗涤物的 重量时，进行两次仅在从速度恒定控制状态到滚筒旋转一周期间进行的用于
附加脉冲扭矩的扭矩附加步骤。所述旋转一周的期间是由所述转数测量部71
输出的转数来判断。
所述惯性计算部73从转数测量部71取得滚筒旋转一周的时间段内的平 均旋转加速度，并从扭矩控制部72取得扭矩附加步骤中对电机输入的扭矩， 而滚筒内的洗涤物的惯性由旋转的运动方程式算出。
所述重量计算部74对由所述惯性计算部73算出的各扭矩附加步骤中的 惯性j的计算结果进行平均，并由此算出洗涤物的重量。
以下，参照图2及图3详细说明根据所述控制设备7的各部分的洗涤物 的重量计算方法和为其而进行的电机的控制。
首先，所述扭矩控制部72根据速度恒定控制使电机以恒定速度旋转，此
时，将电机的旋转速度设为正常速度G)ave。
扭矩控制部72在进行速度恒定控制一定时间之后，将对电机的控制转换
为扭矩恒定控制。此时，输入于电机的正常扭矩t为从速度恒定控制转换到
扭矩恒定控制之前的滚筒旋转一周期间输入于电机的扭矩的平均值。
然后，作为第一扭矩附加步骤，转换为扭矩恒定控制并经过一定时间之
后，扭矩控制部72仅在滚筒旋转一周的期间内对正常扭矩t;附加加速扭矩At。 所述惯性计算部73利用平均加速度和所输入的扭矩来计算第一扭矩附
加步骤中的惯量h,并将其储存于重量计算部74。
然后，当从所述转数测量部71传递出滚筒旋转一周的信息时，所述扭矩
控制部72将电机的控制转换为速度恒定控制，使电机的转速变为正常速度
①ave。
电机的转速回到正常速度(Oave之后，扭矩控制部72将电机的控制重新转 换为扭矩恒定控制，此时的扭矩也将转换控制之前的电机旋转一周期间的扭 矩的平均值设为正常扭矩t。
并且，当转数测量部71检测到从进行第一扭矩附加步骤开始旋转了
n+0.5周时，与第一扭矩附加步骤一样，加速扭矩At被附加到正常扭矩t, 由此，进行第二扭矩附加步骤。
所述惯性计算部73利用第二扭矩附加步骤中的平均加速度和所输入的 扭矩来计算第二扭矩附加步骤中的惯性，并将其储存于重量计算部74。最后，重量计算部74对所储存的第一及第二扭矩附加步骤中的惯性计算 值进行平均化，由此计算出消除了根据加速时间而产生的误差的平均惯量J， 并计算出洗涤物的重量。
以下，说明为什么通过对第 一扭矩附加步骤中的惯量J,和从进行第 一扭
矩附加步骤开始旋转n+0.5周之后开始的第二扭矩附加步骤中的惯量h进行 平均化就可以消除根据滚筒的加速时间而产生的误差。
为了便于以下说明，第一及第二扭矩附加步骤中测量的旋转一周的速度 变化Aco和旋转一周所需的时间At在第一及第二扭矩附加步骤中分别取相同 的值。
由于洗涤物在滚筒内偏斜而发生的失衡重量M的存在，旋转体受到大小 为Mgsin0的失衡重量扭矩的影响，其结果，在加速时的旋转速度Q),也发生 变动，如下所示。
q=wave + ￡sin<9sl……(4)
在此，co,为速度恒定控制中的旋转平均速度，e^为第一扭矩附加步骤 中开始加速时的电机的旋转角度。
才艮据式(4)和背景技术所述的求惯性的式(3)，可将由于加速开始速度 的不均匀而引起的惯性的误差Jel表示为如下。 [数学式5]
Jel = —D腦(9s! .7 ……(5)
第二扭矩附加步骤由于在第一扭矩附加步骤开始之后滚筒旋转n+0.5周 之后开始进行，因而第二扭矩附加步骤开始时的滚筒的旋转角度es2具有如下 关系。
《2 =《i + 2;m + t ...... (6)
从式(6)可知，可将由于第二扭矩附加步骤中的加速开始速度的不均匀
而引起的惯性的误差Je2可表示为如下。
11Je2 = -Dfsin(<9sl十；r).^L ……(7)
进而，当重量计算部74取惯量的平均值时，这些误差可根据式(5 )和 式(6)消除，如下所示。 [数学式8]
:At : At
Jel+Je2 二一Dsm^.^" + Dsm^.^" ……(8)
进而，只要加速开始时的滚筒的旋转角度(e^和0s2)满足式(6)的关
系，即当能够检测出931和0s2的相对角度具有n+0.5周的差异时，即使不能 正确检测出各旋转角度，也能够消除由于加速开始速度的不均匀而引起的误 差。
并且，正常扭矩t为对从速度恒定控制转换为扭矩恒定控制之前的滚筒 旋转一周期间内的扭矩进行平均化的值，因而第一扭矩附加步骤中的正常扭
矩T及正常速度①ave与第二扭矩附加步骤中的正常扭矩T及正常速度0),相 同。
并且，第一扭矩附加步骤中的惯量J和第二扭矩附加步骤中的惯量J的 平均值根据在恒定旋转速度状态下公式FDcOave成立，并且如上所述可以消除 由于加速开始时的电机的旋转角度的不均匀而引起的误差，可以仅利用旋转 一周的速度变化AO)、加速扭矩AT、旋转一周所需的时间At并^4居公式(3) 表示为^口下。
〈J〉—^1- )At……(9) 2
进而可知，由于测量是在滚筒旋转一周之内进行的，所以只剩下可得出
准确值的加速扭矩AT、旋转一周的速度变化AcOave、旋转一周所需的时间At， 因而可精确地算出平均惯性J,也可以精确地算出洗涤物的重量。
并且，由公式(9)可知，降低了粘性系数D的影响，即由此可知当缩 短旋转一周所需的时间At时，可以更加精确地进行计算。
如上所述，根据本发明所提供的滚筒式洗衣机及滚筒式洗衣机的控制方 法，由于消除了滚筒内的洗涤物的偏斜所引起的失衡或计量开始时的旋转速度的影响，从而可在短时间内精确地算出洗涤物的重量。
并且，仅进行两次计量就能相比现有方法更精确地算出洗涤物的重量，
因而可缩短计量时间。
并且，可以利用例如两次的极少的计量次数来进行极短时间内的测量，
因而可以防止例如计量中滚筒共振而引起的外界干扰等因素的干扰，并且能
够非常精确地计算出洗涤物的重量。
由于能够精确地计算出洗涤物的重量，因而可以例如以算出的洗涤物的 重量为基准检测失衡。如此，通过检测作为脱水时产生噪音的原因之一的洗 涤物的歪斜，并通过解除衣物偏斜，从而可降低噪音。
并且，不需要准确地求出由于滚桶内的洗涤物的歪斜所引起的失衡的位 置，只需利用低分辨率的测量仪测出如旋转一周或半周的角度即可，因而可 以仅利用现有的微机来测量霍尔IC等低廉的测量仪的脉沖，并由此计算出洗 涤物的重量。
并且，由于只进行平均运算等小运算量的计算，因而可简单地安装于洗 衣机。
由于各扭矩附加步骤的正常扭矩为对从速度恒定控制中转换为扭矩恒定
控制之前的滚筒旋转一周期间的扭矩进行平均化的值，因而如式(9)所示，
最终计算结果的平均惯性J的结果中不存在正常扭矩T的项，从而正常扭矩T 不会成为产生误差的原因。并且，只有可精确测量的加速扭矩AT、旋转一周 的速度变化A0^e、旋转一周所需的时间At对计算结果产生影响，因此可提 高计算精确度。
并且，本发明并不限定于所述实施例或实施形态。
例如，所述扭矩控制部可以进行K次(例如3次以上，小于10次)的
扭矩附加步骤，同时进行各扭矩附加步骤时刻的滚筒的旋转角度可以等于将
360。分为K等分而得出的值。即，以第一次扭矩附加步骤为基准，第i次扭 矩附加步骤只要在旋转n+m/K周之后进行即可。在此，n为l以上的整数， 且在各第i次扭矩附加步骤中可以具有相同值，m为1以上k-l以下的整数， 且在各第i次扭矩附加步骤中可以具有不同值。
扭矩附加步骤也可以进行两次或三次的倍数次。
具体来讲，如果进行三次扭矩附加步骤，则可以以第一次扭矩附加步骤 为基准，能够使开始进行第二次和第三次扭矩附加步骤时的滚筒的旋转角度
13设为120。、 240。。在如上所述情况下，同样对三次计量进行平均化，从而可 以始终消除开始计量时的旋转速度的影响，且可以精确地算出收容于滚桶内 的洗涤物的重量。
并且，可以以第一次扭矩附加步骤为基准，将第二次扭矩附加步骤的滚 筒的旋转角度设为240。，将第三次扭矩附加步骤的滚筒的旋转角度设为120°。
在本实施形态中，两次的扭矩附加步骤在速度恒定控制期间连续进行， 但是也可以进行例如在滚桶旋转n+0.5周的期间进行其他测量。
具体来说，当进行四次扭矩附加步骤时，第三扭矩附加步骤在第一扭矩 附加步骤的n+0.5周旋转之后进行，而第四扭矩附加步骤在第二扭矩附加步 骤的n+0.5周旋转之后进行。
如此，可以在两组的扭矩附加步骤中分别计算出洗涤物的重量
并且，扭矩附加步骤之间等待滚筒旋转n周，但是在每个扭矩附加步骤 之间n可以有变化。
此外，在不脱离其宗旨的范围内本发明可以进行各种变形。


本发明公开一种滚筒式洗衣机及其控制方法，其可在短时间内准确地算出洗涤物的重量。滚筒式洗衣机包括可旋转地支撑于水平或倾斜转轴的周围的滚筒和用于旋转驱动所述滚筒的电机以及用于控制所述电机的控制设备，所述控制设备包括扭矩控制部，其至少进行两次用于附加脉冲扭矩的扭矩附加步骤，该扭矩附加步骤仅在从用于恒定控制电机扭矩的扭矩恒定控制状态到滚筒旋转一周期间进行，同时以所述两次扭矩附加步骤中的第一次扭矩附加步骤为基准使滚筒旋转n+0.5周(其中，n为1以上的整数)之后进行第二次扭矩附加步骤；重量计算部，用于计算各扭矩附加步骤中电机的旋转加速度的平均值，同时基于所述平均值计算收容于滚筒内的洗涤物的重量。