DE4139697A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermessung von matratzen, polstern oder aehnlichen flaechig-elastischen gegenstaenden - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur vermessung von matratzen, polstern oder aehnlichen flaechig-elastischen gegenstaendenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Vermessung von Matratzen, Polstern und ähnlichen flächig-ela
stischen Gegenständen und dient der Feststellung des Zustandes
der vorstehend genannten Gegenstände, insbesondere nach länge
rem Gebrauch.
Es ist bekannt, daß z. B. Federkernmatratzen trotz aufwendi
ger innerer Konstruktion und dem Einsatz spezieller Materialien
hinsichtlich ihrer, über die Fläche verteilten elastischen
Eigenschaften einem irreversiblen Alterungsprozeß unterlie
gen.
Zur Verbesserung der Alterungsbeständigkeit wurden daher zuneh
mend Matratzen auf Latexbasis eingesetzt, wobei allerdings
auch hier durch Zersetzungsreaktionen des verwendeten Mate
rials über einen längeren Zeitraum sich die Federn und damit
Qualitätseigenschaften in kaum zu beeinflussendem Umfang än
dern.
Da die Eigenschaftsänderung jeweils von der konkreten Bela
stungshäufigkeit und Stärke, beispielsweise dem Körpergewicht
des Benutzers abhängen, ist es zur Gewährleistung eines aus
reichenden Komforts z. B. in Hotels üblich, die Matratze
turnusmäßig auszutauschen.
Dieser Austausch ist insbesondere dadurch unökonomisch, da der
jeweilige einzelne konkrete Zustand der Matratze nicht erkannt
und berücksichtigt wird. Ein vorzeitiger Verschleiß mit den
daraus resultierenden Nachteilen für das Wohlbefinden des
Nutzers kann nicht erkannt werden. Auch ist es nicht möglich,
noch qualitativ hochwertige Matratzen mit entsprechenden Soll
eigenschaften zu erkennen, und diese bis zur Grenznutzungs
dauer einzusetzen.
Im individuellen Haushalt, so haben Untersuchungen ergeben,
wird dem Schlafkomfort nur unzureichend Bedeutung beigemes
sen.
Dies führt dazu, daß Schlaf- bzw. Schlafrhythmusstörungen,
deren Ursache unter anderem in einer falschen Matratzenaus
wahl oder in einem Verschleiß selbiger liegen können, nicht
mit den geeigneten Mitteln begegnet wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Vermessung von Matratzen, Polstern
oder ähnlichen flächigen Gegenständen anzugeben, welches mit
einfachen Mitteln eine effektive Zustandsuntersuchung des be
treffenden Gegenstandes ermöglicht sowie im Ergebnis der Un
tersuchung Entscheidungskriterien ableitbar macht, welche eine
weitere Verwendbarkeit oder einen erforderlichen Austausch des
untersuchten Gegenstandes erkennen läßt.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den im Kennzeichen des Pa
tentanspruches i angegebenen Merkmalen gelöst.
Erfindungswesentlich wird auf den zu vermessenden bzw. zu un
tersuchenden Gegenstand, beispielsweise eine handelsübliche
Matratze, örtlich nacheinander über deren Oberfläche punktuell
verteilt oder kontinuierlich eine vorgebbare Kraft aufgebracht
und die jeweilige ortsbezogene kraftbedingte Verformung der
Matratze bestimmt sowie gegebenenfalls aufgezeichnet.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, eine ortsglei
che Abtastung mit jeweils verschiedenen vorgegebenen Kräften
durchzuführen, um die quasi dynamischen Elastizitäts- bzw. Fe
dereigenschaften der Matratze feststellen zu können.
Auch ist es nach der Erfindung möglich, impulsartige Kräfte
auf verschiedene ausgewählte Oberflächenabschnitte, zweckmä
ßigerweise über eine Linie entlang der gesamten Matratzenlän
ge und/oder Breite verteilt aufzubringen, um insbesondere bei
Federkernmatratzen das Nachlassen der schwingungsdämpfenden
Wirkung zu erkennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Vorrichtung zur
Vermessung von Matratzenpolstern und ähnlichen elastisch
flächigen Gegenständen realisiert, wobei ein Meßwagen über
möglichst eben ausgebildete Meßschienen mindestens längs der
zu untersuchenden Matratze bewegt wird. Während des Bewe
gungsvorganges wird über einen Abtastarm eine vorgegebene,
je Meßvorgang konstante, Kraft auf die Oberfläche der Matratze
zur Einwirkung gebracht.
Das aufgrund der Krafteinwirkung sich örtlich verändernde Hö
henprofil der Matratze wird erfaßt und z. B. mittels eines
XY-Schreibers zur Aufzeichnung gebracht.
Durch eine Wiederholung des Meßvorgangs mit jeweils unter
schiedlichen Kraftwerten kann eine quasi-dynamische Unter
suchung der Matratze erfolgen.
Zweckmäßigerweise werden die Meßschienen annähernd mittig,
bezogen auf die Matratzenbreite, angeordnet, so daß eine Un
tersuchung in der Hauptbelastungszone bzw. Achse erfolgen
kann.
Jedoch können insbesondere bei Doppelmatratzen die Meßschie
nen auch an mehreren Punkten über die Matratzenbreite nachein
ander angesetzt oder bewegt werden, um eine möglichst umfas
sende zweidimensionale Abtastung zu ermöglichen. Zur Verein
fachung der Handhabung der Vorrichtung ist es daher zweckmä
ßig, die Meßschienen senkrecht zur Längsrichtung auf zwei wei
teren Schienen beweglich anzuordnen.
Im Falle des Aufbringens einer impulsartigen Belastung wird
der Abtastarm kurzzeitig, z. B. elektromagnetisch, erregt.
Die Amplitude und der Dämpfungsverlauf des Impulses wird orts
bezogen aufgezeichnet und anschließend ausgewertet.
Hierbei wird nach erfolgter Impulsauslösung und Aufzeichnung
der Meßkopf in jeweils vorgegebenen, zweckmäßigerweise äqui
distanten Schritten über die Oberfläche der Matratze bewegt,
so daß auch hier eine ein- bzw. zweidimensionale Untersuchung
möglich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein gewünschter
Härtegrad einer Matratze im Zusammenwirken mit der zugehöri
gen Matratzenunterlage nach objektiven Kriterien eingestellt
werden. Eine derartige Einstellung kann nach einem vorgegebe
nen aufgezeichneten Profil nach Bedarf wiederholt werden bzw.
an ein verändertes Körpergewicht des Nutzers angepaßt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Un
teransprüchen.
Nachfolgend wird ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrich
tung mittels Abbildung näher erläutert.
Hierbei zeigen:
Fig. 1a die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche auf einer zu
untersuchenden Matratze angeordnet ist in Drauf
sicht;
Fig. 1b die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche auf einer
zu untersuchenden Matratze angeordnet ist in Seiten
ansicht;
Fig. 2a den Meßwagen zum Aufbringen einer vorgegebenen kon
stanten Kraft sowie zur Ermittlung der Verformung;
Fig. 2b den Meßwagen zum Aufbringen einer impulsartigen Kraft;
Fig. 3 eine Ausführungsform der teleskopartigen Meßschiene;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Auswerteeinrichtung.
Die Fig. 1a und 1b zeigen eine transportable Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermessung von Matratzen,
Polstern oder ähnlichen elastisch-flächigen Gegenständen, wel
che auf eine zu untersuchende Matratze 1 annähernd in der
Längsachse dieser mittig aufgebracht wurde.
Der Meßwagen 2 ist hierbei auf den Meßschienen 3 längsbeweg
lich angeordnet.
Zusätzlich ist es möglich, durch weitere Schienen 4 den Meß
wagen 2 auch quer, d. h. über die Breite der Matratze 1 zu
bewegen, um in einfacher Weise ein zweidimensionale Abtastung
der Matratzenoberfläche zu erreichen.
Am Meßwagen 2 ist beweglich ein Abtastarm 5 vorgesehen, wel
cher z. B. mittels einer einstellbaren Feder 6 unter einem auf
gesetzten Gewicht definiert auf die Matratzenoberfläche ein
wirkt.
Am Ort der Einwirkung wird die Matratzenoberfläche je nach Zu
stand verschieden stark verformt bzw. eingedrückt, so daß sich
im Zuge einer Bewegung des Meßwagens 2 ein Höhenprofil der de
finiert belasteten Matratze 1 ergibt.
Die Bewegung des Meßwagens 2 kann dabei von Hand oder elektro
motorisch erfolgen.
Die Ortsbestimmung erfolgt beispielsweise mittels einer mit
der Achse 7 des Meßwagens gekoppelten Schlitzblende 8.
Den konstruktiven Aufbau des Meßwagens zum Aufbringen einer
vorgegebenen konstanten Kraft zeigt Fig. 2a. Mit der Achse 7
des Meßwagens 2 ist die vorerwähnte Schlitzblende 8 verbunden,
welche mit einem Optokoppler 9 derart zusammenwirkt, daß über
die Drehbewegung der Achse, welche wiederum von der Längsbe
wegung des Meßwagens 2 abhängt, ein Ortslagersignal ableit
bar ist.
Mittels einer Verstelleinrichtung 10 kann das Federelement 6
definiert vorgespannt werden, so daß eine entsprechende Kraft
auf die Oberfläche der Matratze 1 aufgebracht werden kann.
Der Abtastarm 5 ist an seinem beweglich gelenkseitigen Ende 11
mit einem nicht dargestellten veränderbaren Widerstand derart
verbunden, daß die Elongation des Abtastarmes 5 als äquivalen
te Größe, bezogen auf das Höhenprofil der Matratze 1, bei
Krafteinwirkung ausgewertet werden kann.
Im Falle des Aufbringens größerer Kräfte auf die Matratze 1
kann zum Fixieren des Meßwagens 2 selbiger mit einem zusätz
lichen walzenartigen Element 12 an seiner Unterseite versehen
sein.
Das freie Ende 13 des Abtastarmes 5 ist zweckmäßigerweise als
drehbewegliches Rad, Kugel oder Walze ausgebildet.
Die Fig. 2b zeigt den prinzipiellen Aufbau des Meßwagens 2,
welcher zum Aufbringen impulsartiger Kräfte auf die Oberfläche
der Matratze 1 geeignet ist.
Hierbei wird ein metallischer Stößel, der als Kern einer Spu
le 15 ausgebildet ist, bei Erregung der Spule 15 entgegen der
Zugfeder 16 kurzzeitig in Richtung der Oberfläche der Matratze
1 bewegt.
Durch den veränderbaren Widerstand 17 wird die Bewegung des
Stößels 14 sowie dessen Nachschwingen und damit die Dämpfungs
eigenschaften des Matratzenkerns ermittelt.
Auch hier kann eine ein- oder zweidimensionale Untersuchung
durch einfache Bewegung und Lageveränderung des Meßwagens 2
sowie zugehöriger Meßwerterfassung erfolgen.
In der Fig. 3 ist der Querschnitt einer teleskopartigen Aus
führungsform der Meßschiene 3 gezeigt.
Hierbei werden zwei U-Profile 18 mit entsprechenden Abmessun
gen ineinanderverschieblich angeordnet und mittels seitlichen
Führungsstiften 19 in entsprechenden Aussparungen beweglich
gelagert.
Durch eine derartige konstruktive Gestaltung ergibt sich eine
versatzfreie Ebene 20, auf der der Meßwagen 2 geführt werden
kann.
Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Blockschaltbild wird der
Meßwagen 2 durch einen Motor angetrieben.
Die Verformung der Matratze wird durch den mit dem Abtastarm
5 zusammenwirkenden veränderbaren Widerstand 21 erfaßt und
über einen steuerbaren Verstärker bzw. eine Pegelanpaßstufe
22 dem als Aufzeichnungsgerät dienenden XY-Schreiber 25 zuge
führt.
Die Ortskoordinaten werden mittels der Vorrichtung 7, 8 und 9,
d. h. der in der Achse 7 des Meßwagens 2 angeordneten Stütz
blende 8 und dem zugehörigen Optokoppler 9 erfaßt und über den
Digitalanalogwandler 24 einer weiteren Pegelanpaßstufe 23 zu
geführt.
Das derart pegelangepaßte Lagesignal gelangt auf den entspre
chenden Eingang des XY-Schreibers 25.
Selbstverständlich ist es ebenso möglich, eine digitale
Signalverarbeitung derart vorzusehen, daß der analoge Wert des
veränderbaren Widerstandes 21 digitalisiert wird, wobei dann
die digitalen Daten aus Verformung und Ortskoordinaten bei
spielsweise in einem Mikrorechner weiterverarbeitet werden
können.
Durch eine visuelle Ausgabeeinheit kann dann ein dreidimensio
nales Bild der Eigenschaften der untersuchten Matratze darge
stellt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Vermessung von Matratzen, Polstern oder ähn
lichen elastisch-flächigen Gegenständen,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den zu vermes
senden Gegenstand örtlich nacheinander punktuell oder kon
tinuierlich flächig verteilt eine Kraft aufgebracht wird,
und die jeweilige ortsbezogene Verformung des zu untersu
chenden Gegenstandes bestimmt und ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchung
mit einer voreinstellbaren, im Meßvorgang aber konstanten
Kraft durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meß- und Unter
suchungsvorgang mit unterschiedlichen vorgegebenen Kräf
ten wiederholt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß impulsartige Kräf
te örtlich auf die Oberfläche des zu untersuchenden Gegen
standes aufgebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinwir
kung örtlich nacheinander entlang einer Hauptbelastungs
linie oder -zone des zu untersuchenden Gegenstandes zur
Einwirkung gebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinwir
kung rasterförmig über ausgewählte Teile oder die gesamte
zu untersuchende Oberfläche örtlich nacheinander zur Ein
wirkung gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stel
len gleichzeitig vorgegebene Kräfte zur Einwirkung ge
bracht werden und die dementsprechenden Verformungen auf
gezeichnet und ausgewertet werden.
8. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfah
rens zur Vermessung von Matratzen, Polstern oder ähnlichen
elastisch-flächigen Gegenständen,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Meßwagen (2) über eben ausgebildete Meßschienen längs und/oder quer über den zu untersuchenden Gegenstand (1) bewegt wird, wo bei während des Bewegungsvorganges über einen Abtastarm (5), welcher mit dem Meßwagen (2) in Verbindung steht, eine vorgegebene, im Meßvorgang konstante Kraft auf die Ober fläche des zu untersuchenden Gegenstandes (1) zur Einwirkung gebracht wird,
und daß das aufgrund der Krafteinwirkung sich örtlich verändernde Höhenprofil des zu untersuchen den Gegenstandes (1) erfaßt und ausgewertet wird.
daß ein Meßwagen (2) über eben ausgebildete Meßschienen längs und/oder quer über den zu untersuchenden Gegenstand (1) bewegt wird, wo bei während des Bewegungsvorganges über einen Abtastarm (5), welcher mit dem Meßwagen (2) in Verbindung steht, eine vorgegebene, im Meßvorgang konstante Kraft auf die Ober fläche des zu untersuchenden Gegenstandes (1) zur Einwirkung gebracht wird,
und daß das aufgrund der Krafteinwirkung sich örtlich verändernde Höhenprofil des zu untersuchen den Gegenstandes (1) erfaßt und ausgewertet wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßwagen (2) einen Abtastarm (5) aufweist, der mit einer vorstellbaren Feder (6, 10) derart zusammenwirkt,
daß sein freies Ende mit der vorgegebenen Kraft auf die Oberfläche des zu un tersuchenden Gegenstandes (1) einwirken kann und wobei am gelenkig gelagerten Ende des Abtastarmes (11) die dem Höhen profil des zu untersuchenden Gegenstandes (1) äquivalente Elongation erfaßt wird.
daß der Meßwagen (2) einen Abtastarm (5) aufweist, der mit einer vorstellbaren Feder (6, 10) derart zusammenwirkt,
daß sein freies Ende mit der vorgegebenen Kraft auf die Oberfläche des zu un tersuchenden Gegenstandes (1) einwirken kann und wobei am gelenkig gelagerten Ende des Abtastarmes (11) die dem Höhen profil des zu untersuchenden Gegenstandes (1) äquivalente Elongation erfaßt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen
eines beweglichen, als Kern einer Spule (15) ausgebildeten
Stößel (14) enthält, der zum Aufbringen impulsartiger Kräf
te auf die Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes
(1) geeignet ist.
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DE4139697C2 (de) | 1994-08-25 |
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