DE4139697A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermessung von matratzen, polstern oder aehnlichen flaechig-elastischen gegenstaenden - Google Patents

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.

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.

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.