DE102016220026A1

DE102016220026A1 - Verfahren zur Kontrolle der Schaumdichte in Schaumkissen

Info

Publication number: DE102016220026A1
Application number: DE102016220026.7A
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Marcus Weidner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Schaumdichte in einem Schaumkissen (12), mit den Schritten:Beleuchten zumindest eines Bereichs des Schaumkissens (12) mittels einer Lichtquelle (20),Erfassen der Lichtstärke auf einer gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens (12) und

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Schaumdichte in einem Schaumkissen.
Im zeitgenössischen Fahrzeugbau werden zum Transport von Fahrzeugpassagieren, Sitze im Fahrgastraum verwendet. Um diese möglichst leicht zu gestalten und dadurch den Verbrauch des Kraftfahrzeugs zu senken, weisen diese Sitze einen sehr leichten Aufbau auf. Derartige Sitze sind über Gleit- und/oder Hubvorrichtungen mit dem Fahrzeugboden verbunden, so dass ein Fahrzeuglenker eine für ihn möglichst bequeme Position einstellen kann, während er das Fahrzeug lenkt. Zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen wird ein Warnsignal von dem Fahrzeug ausgegeben, wenn eine Person während der Fahrt unangeschnallt auf dem Sitz Platz genommen hat. Hierzu muss jedoch für den Sitz eine Sitzbelegungserkennung durchgeführt werden.
Zur Erfassung der Sitzbelegung werden heute Systeme eingesetzt, welche die Verformung des Sitzes durch die Belastung der Gewichtskraft des Insassen ausnützen. Herkömmliche Sitze sind dabei aus geschäumtem Kunststoff ausgebildet. Herstellungsbedingt können solche Sitzschäume Lufteinschlüsse, sogenannte Lunker, aufweisen, die sich auf die Verformung und damit negativ auf die Erkennungsleistung des Systems auswirken.
Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Beschaffenheit eines Schaumkissens erkennbar ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkissen anzugeben, die sich durch eine hohe Belegungs-Erkennungs-Performance auszeichnen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und dem unabhängigen Patentanspruch 8 gelöst. Abhängige Patentansprüche bilden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle der Schaumdichte in einem Schaumkissen vor, mit den Schritten: Beleuchten des Schaumkissens mittels einer Lichtquelle, Erfassen der Lichtstärke auf einer gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens und Ermitteln und/oder Auswerten der Schaumdichte in dem durchleuchteten Bereich des Schaumkissens. Da das Schaummaterial des Schaumkissens eine ausreichend optische Transparenz bzw. optische Transluzenz besitzt, kann mittels Durchleuchtung eine Schwankung der Dichte des Schaums sichtbar gemacht werden. Damit kann auf einfache Weise eine Unregelmäßigkeit im Herstellungsprozess des Schaumkissens erkannt werden.
Dabei kann die Lichtquelle ein Lichtsignal einer vorbestimmten Lichtstärke in Richtung des Schaumkissens senden, wobei auf der gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens die Lichtstärke des Lichtsignals erfasst wird. Beim Durchleuchten des Schaumkissens bzw. des Bereichs des Schaumkissens, nimmt die Lichtstärke ab, so dass auf der der Lichtquelle abgewandten Seite des Schaumkissens ein schwächeres Lichtsignal erfasst wird. Aus der Differenz der vorbestimmten Lichtstärke und der Lichtstärke des erfassten Signals werden dann Rückschlüsse auf die Dichte in dem durchleuchteten Bereich des Schaumkissens geschlossen. Dadurch können Lunker oder ähnliche Einschlüsse im Schaumkissen besonders leicht detektiert werden.
Weiterhin kann zur Erfassung der Lichtstärke des Lichtsignals eine Lichterfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera, beispielsweise eine CCD-Kamera, eine fotoelektrische Zelle, oder dergleichen verwendet werden.
Darüber hinaus kann die Erfassung der Lichtstärke anhand von Helligkeit und/oder Kontrast des Lichtsignals auf der gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens erfolgen.
Dabei kann mit der Erfassungseinrichtung, z. B. der Kamera, ein Kontrollfeld auf einer Oberfläche des Schaumkissens erfasst werden, wobei eine Lichtstärkenverteilung in dem Kontrollfeld erfassbar ist. Das Kontrollfeld kann dabei einen Bereich der Oberfläche des Schaumkissens detektieren, der der Lichtquelle abgewandt ist. In dieser Ausführungsform wird mit der Lichtquelle und der Erfassungseinrichtung die Oberfläche des Schaumkissens sukzessive abgesucht bzw. gescannt. Alternativ dazu kann das Kontrollfeld auch so groß gewählt werden, dass es die der Lichtquelle abgewandten Oberfläche des Schaumkissens vollständig abdeckt. Dadurch kann zeitgleich eine Verteilung der Lichtstärke über das gesamte Schaumstoffkissen hinweg erfasst werden. Dadurch wird ein sehr schnelles Kontrollverfahren zur Ermittlung der Schaumdichte bzw. zur Ermittlung der Verteilung der Schaumdichte realisiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die erfasste Lichtstärke des Lichtsignals und/oder die erfasste Lichtstärkenverteilung in einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Schaumdichte und/oder der Schaumdichteverteilung in dem Schaumkissen verarbeitet. Dies bietet den Vorteil, dass automatisiert, d. h. selbsttätig, eine Qualitätskontrolle durchgeführt werden kann, wobei Abweichungen in der Schaumdichte des Schaumkissens, wie sie beispielsweise durch Lunker erzeugt werden, besonders leicht und sicher erkennbar sind.
Die Lichtquelle kann dabei ein Lichtsignal mit einer für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlänge, im Bereich von 380-780 nm aussenden. Alternativ dazu können auch Lichtquellen verwendet werden, deren Lichtsignal eine Wellenlänge im Ultraviolettbereich oder im Infrarotbereich liegt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumkissens, mit den Schritten: Einbringen eines oder mehrerer Ausgangsmaterialien in eine Negativform, Beaufschlagen der Ausgangsmaterialien in der Negativform mit Druck und/oder Temperatur, wodurch die Ausgangsmaterialien aushärten oder erstarren und das Schaumkissens sich als positiv in der Negativform abzeichnet. Weiterhin kann in einem Qualitätssicherungsschritt die Schaumdichte in dem erzeugten Schaumkissen mit einem oben beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Dies bietet den Vorteil, dass bereits bei der Herstellung des Schaumkissens bzw. unmittelbar danach eine Qualitätssicherungsmaßnahme durchgeführt wird und Bauteile mit Lufteinschlüssen ausgesondert werden.
Weiterhin kann den Ausgangsmaterialien kontrasterhöhende Füllstoffe beigemengt werden. Dadurch wird der Kontrast beim durchleuchten des Schaumkissens verbessert.
Die kontrasterhöhenden Füllstoffe können fluoreszierend oder phosphoreszierend sein, zur Verbesserung bzw. Erhöhung der Erkennbarkeit. Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Allophycocyanin, Berberin, Brilliant Sulfaflavin, Chinin, Cumarine, z. B. 4-Methylumbelliferon, Epicocconon, Fluoresceine, Fluoreszierende Proteine (GFP, YFP, RFP), Indocyaningrün, Natriumdiuranat, Nilblau / Nilrot, Porphyrine (Häme, Chlorophylle usw.), Rhodamine, Stilbene, Synthetische Fluoreszenzlabel bzw. -marker,
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Homogenität der Schaumdichte in einem Schaumkissen frühzeitig überprüft wird, wobei Lufteinschlüsse wie Lunker oder andere Unregelmäßigkeiten rechtzeitig erkannt werden. Dies führt dazu, dass die Qualität bei der Sitzbelegungserkennung verbessert wird, da diese Qualität direkt abhängig von dem Schäumprozess bei der Herstellung des Schaumkissens ist. Der Schäumprozess unterliegt großen Schwankungen, bedingt durch die Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit. Mit der Erfindung kann die Erkennungsperformance mit gleichbleibender Qualität sichergestellt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden. Dabei zeigen in schematischer Ansicht:

1: eine Schnittansicht durch ein Sitzpolster, und
2: eine Schnittansicht durch das Schaumkissen eines Sitzpolsters.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Sitzpolster 10, welches in einem Fahrzeugsitz als Sitzkissen, als Teil der Rückenlehne, als Sitzbank der Rückbank oder als Sitzbanklehne Verwendung findet. Schematisch sind rechts und linksseitig im Bild Sitzwangen angedeutet. Das Sitzpolster 10 umfasst ein inneres Schaumkissen 12, welches mit einem Polsterbezug 11 versehen ist. Das Schaumkissen 12 wird im Allgemeinen aus schaumfähigem Kunststoff, wie beispielsweise Polyurethan, ausgebildet.
Verfahren zur Herstellung solcher Sitzkissen 12 aus Polyurethan sind beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 1 471 086 B1 bekannt. Derartige Schaumkissen 12 weisen im Inneren Poren auf, deren Porengröße und Porenverteilung statistisch gleichbleibend im Schaumteil verteilt sind. Das Sitzpolster 10 weist eine dem Passagier zugewandte Sitzseite A, auch A-Seite genannt, und eine dem Passagier abgewandte Seite B, auch B-Seite genannt, auf. Zur Erfassung der Sitzbelegung ist ein Sensor 14 auf der B-Seite des Schaumkissens 12 vorgesehen, der über ein Kabel 13 mit einer entsprechenden - in der Figur nicht dargestellten - elektronischen Erfassungseinrichtung verbunden ist.
Beispielhaft ist ein Lunker 15 unmittelbar figürlich oberhalb des Sensors 14 dargestellt. Dieser Lunker 15 befindet sich in einem oberflächennahen Bereich der B-Seite des Schaumkissens 12.
Im Folgenden soll die Funktionsweise des Verfahrens zur Kontrolle der Schaumdichte erläutert werden. In 2 ist der Polsterbezug 11 des Sitzkissens 10 entfernt, da das dort gezeigte Kontrollverfahren unmittelbar bei der Herstellung des Schaumkissens 12 oder unmittelbar danach erfolgt und damit vor der Montage des Bezugs 11. Eine Lichtquelle 20 sendet ein Lichtsignal mit einer vorbestimmten Lichtstärke auf die A-Seite des Schaumkissens 12. Das Lichtsignal durchleuchtet dabei das Schaumkissen 12 und tritt auf der gegenüberliegenden Seite B aus dem Schaumkissen 12 heraus. Dort ist eine Erfassungseinrichtung 21 vorgesehen, die die Stärke des Lichtsignals detektiert. Beim Durchleuchten des Schaumkissens 12 nimmt die Lichtstärke des Lichtsignals ab. Der Wert des erfassten Lichtsignals wird mit einem Referenzwert verglichen, so dass durch den Abgleich ermittelt werden kann, ob eine übliche Lichtstärkeabnahme oder eine verringerte Lichtstärkeabnahme vorliegt. Falls ein Lunker 15 durchleuchtet wird, nimmt die Lichtstärke weniger stark ab, so dass ein Lichtsignal mit einer höheren Lichtstärke erfasst wird. Die Lichtstärke liegt dann außerhalb eines üblichen Wertes, so dass bei diesem Abgleich eine Unregelmäßigkeit bzw. das Vorliegen eines Einschlusses 15 ermittelt wird.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird die Oberfläche A und die Oberfläche der Seite B abgetastet, indem die Lichtquelle 20 und die Erfassungseinrichtung 21 parallel zur Oberfläche der A-Seite bzw. der B-Seite entlang des dargestellten Doppelpfeils verfahren wird. Dadurch wird sukzessive das Schaumkissen 12 durchleuchtet und auf Unregelmäßigkeiten bzw. Lunker 15 überprüft.
Alternativ dazu kann jedoch das von der Lichtquelle 20 ausgesendete Lichtsignal auch so stark aufgefächert bzw. gestreut werden, dass es einen sehr großen Bereich der Oberfläche der A-Seite oder sogar die gesamte Oberfläche der A-Seite beleuchtet. Analog dazu kann die Erfassungseinrichtung 21 auch so ausgebildet sein, dass sie einen großen Bereich der Oberfläche der B-Seite bzw. die gesamt Oberfläche der B-Seite erfasst. Dadurch kann auf besonders schnelle Weise das Schaumkissen 12 vollständig, zeitgleich durchleuchtet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Erkennung von Anzahl, Größe und Verteilung von Lunkern oder sonstigen Einschlüssen in Sitzschaum bzw. Schaumkissen 12 erkannt werden. Auf Basis dieser Erkenntnis können fehlerhafte Schaumkissen 12 als Fehlteile aussortiert werden und somit der darauffolgende Fertigungsprozess verbessert werden. Nicht zuletzt kann die Qualität des Schaumkissens mit diesem Verfahren auch im Hinblick auf Sitzkomfort für den Passagier überprüft werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1471086 B1 [0019]

Claims

Verfahren zur Kontrolle der Schaumdichte in einem Schaumkissen (12), mit den Schritten: - Beleuchten zumindest eines Bereichs des Schaumkissens (12) mittels einer Lichtquelle (20), - Erfassen der Lichtstärke auf einer gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens (12) und - Ermitteln und/oder Auswerten der Schaumdichte in dem durchleuchteten Bereich des Schaumkissens.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) ein Lichtsignal einer vorbestimmten Lichtstärke in Richtung des Schaumkissens (12) sendet, wobei auf der gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens (12) die Lichtstärke des Lichtsignals erfasst wird und aus der Differenz der vorbestimmten Lichtstärke und der erfassten Lichtstärke die Dichte des Schaumkissens (12) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lichtstärke des Lichtsignals eine Kamera verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Lichtstärke anhand von Helligkeit und/oder Kontrast des Lichtsignals auf der gegenüberliegenden Seite des Schaumkissens (12) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Kamera (21) ein Kontrollfeld auf einer Oberfläche des Schaumkissens (12) erfassbar ist, wobei eine Lichtstärkenverteilung in dem Kontrollfeld erfassbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Lichtstärke des Lichtsignals und/oder die erfasste Lichtstärkenverteilung in einer Auswerteeinrichtung verarbeitet wird, zur Bestimmung der Schaumdichte und/oder der Schaumdichteverteilung in dem Schaumkissen (12).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) ein Lichtsignal mit einer Wellenlänge im Bereich von 380nm bis 780nm aussendet.
Verfahren zur Herstellung eines Schaumkissen (12), mit den Schritten: - Einbringen der Ausgangsmaterialien in eine Negativform, - Beaufschlagen der Ausgangsmaterialien in der Negativform mit Druck und/oder Temperatur, - Aushärten oder Erstarren der Ausgangsmaterialien, wobei in der Negativform das Schaumkissen als positiv erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Qualitätssicherungsschritt die Schaumdichte in dem Schaumkissen (12) mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsmaterialien kontrasterhöhende Füllstoffe beigemengt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kontrasterhöhenden Füllstoffe fluoreszierend sind.