CN106175250A - 一种排骨架及排骨架刚度调节方法、床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有排骨条的床的技术领域，特别是涉及一种排骨架及排骨架刚度调节方法、床。其中，排骨架包括：多个排骨条单元；排骨条形变检测单元，用于获取排骨条在受到预定压力挤压变形后所对应的变形量信息；存储单元，存储有排骨条在受到不同预定压力挤压时，所对应的排骨条形变检测单元检测的变形量信息；处理单元，用于接收变形量信息，并在存储单元中查找出与变形量信息相匹配的预定压力信息，还用于在预定压力信息基础上，按照预定条件生成用于控制对应排骨条的刚度调节装置的调节信息。本发明的排骨架以及具有该排骨架的床，能够准确高效地实现对排骨架刚度的调整。

Description

一种排骨架及排骨架刚度调节方法、床

技术领域

本发明涉及具有排骨条的床的技术领域，特别是涉及一种排骨架及排骨架刚度调节方法、床。

背景技术

目前，排骨条单元在床头至床尾方向以一定间隔(在臀部、背部等处)设有支撑架，起到重力支撑作用，其间由弹性链式结构连接排骨条、形成柔性床面后起到对人体的支承作用。

另外，为了克服之前支撑架的部分为刚性且间隔设置，位置不易调整，导致难以根据不同人体身高、重量等因素实现个体化的最佳支撑效果的问题，目前一些排骨条的中间位置安装了可调节刚度的弹性缓冲装置(刚度调节装置)；但是，该刚度调节装置该如何正确去调节，并没有相应的调节理论支撑，使用者完全是根据个人直觉去进行不科学的、盲目的调整，很难达到期望的作用效果，调节效率低，最终影响床的使用舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供了一种排骨架及排骨架刚度调节方法、床，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本发明的技术方案是：

一种排骨架，包括多个排骨条单元，每个所述排骨条单元又包括两个对称设置的支撑架、设置在两个所述支撑架上的一根排骨条以及位于两个所述支撑架之间的刚度调节装置，所述排骨架还包括：

排骨条形变检测单元，设置在所述排骨条底部的预定位置处，用于获取所述排骨条在受到预定压力挤压变形后所对应的变形量信息；

存储单元，存储有所述排骨条在受到不同预定压力挤压时，所对应的所述排骨条形变检测单元检测的变形量信息；

处理单元，用于接收所述排骨条形变检测单元传递的变形量信息，再在所述存储单元中查找出与所述变形量信息相匹配的预定压力信息；进一步，所述处理单元还用于在所述预定压力信息基础上，按照预定条件生成用于控制对应的所述排骨条的刚度调节装置的调节信息。

优选地，所述排骨条形变检测单元包括：

一个加速度传感器，布置在所述排骨条底部中点位置处，用于检测所述排骨条的加速度；

一个加速度处理单元，用于根据所述排骨条的加速度信息，获取所述排骨条中点位置处在受力方向上的位移量。

优选地，所述排骨条形变检测单元包括：

倾角传感器，布置在所述排骨条的靠近所述支撑架的一端底部，用于测量所述排骨条相对于水平安装面的倾角变化量。

优选地，所述的排骨架还包括：

驱动电机，用于根据所述处理单元的调节信息对所述刚度调节装置进行自动调节。

本发明还提供了一种排骨架刚度调节方法，其中，排骨架包括多个排骨条单元，每个所述排骨条单元又包括两个对称设置的支撑架、设置在两个所述支撑架上的一根排骨条以及位于两个所述支撑架之间的刚度调节装置，排骨架刚度调节方法包括如下步骤：

步骤一、对所述排骨条施压，通过排骨条形变检测单元获取所述排骨条挤压变形后所对应的变形量信息；

步骤二、处理单元将所述排骨条形变检测单元传递的变形量信息与存储单元中的信息进行对比，得到与所述变形量信息相匹配的预定压力信息；

步骤三、所述处理单元按照预定条件，生成用于控制对应所述排骨条的刚度调节装置进行调节的调节信息；

步骤四、根据所述调节信息对对应的所述排骨条的刚度调节装置进行调节。

优选地，在所述步骤一中，是通过设置在所述排骨条底部中点位置处加速度传感器，来检测所述排骨条的加速度，再通过加速度处理单元处理得到所述排骨条中点位置处在受力方向上的位移量。

优选地，在所述步骤一中还包括：

通过布置在所述排骨条的靠近所述支撑架的一端底部的倾角传感器测量所述排骨条相对于水平安装面的倾角变化量。

优选地，在所述步骤四中，是根据所述调节信息对对应的所述排骨条的刚度调节装置进行手动调节。

优选地，在所述步骤四中，是驱动电机根据所述处理单元的调节信息对所述刚度调节装置进行自动调节。

本发明还提供了一种床，所述床包含上述任一项所述的排骨架。

本发明的优点在于：

本发明的排骨架以及床，能够对受压后排骨条的变形量进行检测，再在存储单元中查找与变形量相匹配的压力值，从而基于压力值的基础上生成刚度调节装置调节信息，以准确高效地实现对排骨架刚度的调整。

附图说明

图1是本发明一实施例的排骨条单元的结构示意图；

图2是图1所示的排骨条单元中刚度调节装置的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的排骨条单元中刚度调节装置的结构示意图；

图4是本发明一实施例的排骨架的结构示意图；

图5是图4所示的排骨架中的弹性连接装置的示意图；

图6是本发明一实施例的排骨架上各传感器的布局示意图；

图7是本发明一实施例的排骨架刚度调节原理简图。

其中，1-支撑架，11-固定铰接部，12-支撑部，13-连接部，2-固定部，21-限位部，3-排骨条，4-弹性装置，41-压缩弹簧，42-第一连杆，43-第二连杆，44-旋钮，45-压条，46-异形圆柱体，421-拨动手柄，5-弹性连接装置，51-壳体，52-第一压缩弹簧，53-拉杆，54-第二压缩弹簧，531-挡条，61-存储单元，62-处理单元，71-加速度传感器，72-倾角传感器，8-驱动电机。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图7对本发明排骨架及排骨架刚度调节方法、床做进一步详细说明。

本发明提供了一种排骨架，排骨架的结构可以是目前已知的多种适合的结构；本实施例在，特别如图1至图6所示，排骨架可以包括多个排骨条单元，每个排骨条单元又包括两个对称设置的支撑架1、设置在两个支撑架1上的一根排骨条3以及位于两个支撑架1之间的刚度调节装置。

具体地，支撑架1可以包含固定铰接部11、支撑部12及连接部13，固定铰接部11设置在支撑部12与连接部13之间；支撑架1以固定铰接部11的铰接点为转轴支撑点，两端的支撑部12与连接部13形成跷跷板结构。另外，支撑架1在水平状态时，支撑架1以固定铰接部11为基点，支撑部12的高度大于连接部13的高度，从而可以在排骨条3的下方留有足够的空间设置固定部2及弹性装置4。

支撑架1设置在排骨条3的下方，支撑架1通过支撑部12支撑排骨条3的一端，连接部13朝向排骨条3的另一端；支撑部12受排骨条3的压力向下运动后，连接部13向上运动。

本发明的排骨架中，刚度调节装置可以根据需要设置多种适合的结构；具体可以包含固定部2及弹性装置4，固定部2与床体固定连接，当排骨条3受压向下时，固定部2可以对排骨条3起到保护支撑作用(避免排骨条变形量过大)。固定部2在排骨条3的长度方向设置有限位部21；弹性装置4设置在限位部21上，一端通过限位部21限位，另一端通过支撑架1的连接部13限位。另外，弹性装置4的初始压缩力能够根据需要进行适合的调节；通过初始压缩力的调节，可以改变支撑架对排骨条3的支撑力，排骨条单元可以根据床面支撑的重量调节支撑架的刚度，同时，可以根据不同使用者，调整臀部、背部等位置处支撑架的刚度，能够提高使用者的舒适感。

同样，刚度调节装置中的弹性装置4可以根据需要设置为多种适合的结构；如图2所示，在本发明一个优选实施例中，弹性装置4可以包含压缩弹簧41及异形圆柱体46，异形圆柱体46包含一个水平端面(图2中上端面)和一个倾斜端面(图2中下端面)，水平端面的法线与异形圆柱体46的轴线平行，倾斜端面的法线与异形圆柱体46的轴线形成一夹角，异形圆柱体46的外圆表面设置有拨动手柄421；水平端面与限位部21转动连接，倾斜平面与压缩弹簧41的一端接触，用于压缩压缩弹簧。由于弹性装置4中与压缩弹簧41接触的面为倾斜面，当旋转拨动手柄421时，拨动手柄421在不同位置时，异形圆柱体46对压缩弹簧41施加的初始压力不同，从而起到调节支撑架1的支撑刚度的作用。

如图3所示，在本发明另一个优选实施例中，弹性装置4可以包含压缩弹簧41、第一连杆42、第二连杆43、旋钮44及压板45。第一连杆42的一端与限位部21铰接，另一端与第二连杆43的一端铰接；压板45连接在第一连杆42与第二连杆43的铰接处，压板45具有一个平面，该平面与压缩弹簧41的一端接触，用于压缩压缩弹簧。

另外，上述压板45的平面上还可以设置有凹槽，凹槽的直径与压缩弹簧41的外径匹配，压缩弹簧41的该端沉入凹槽；或者在另一备选实施例中，平面上还可以设置凸起，凸起的外径与压缩弹簧41的内径向匹配，凸起插入压缩弹簧41；其优点在于，可以对弹簧的压缩起到导向作用，防止弹簧在压缩过程中出现偏转。

进一步，第二连杆43的另一端与旋钮44铰接，旋钮44与限位部21螺纹连接，通过旋转旋钮44，能够调节压板45向下压缩压缩弹簧41或向上恢复压缩弹簧41的初始形状。

可以理解的是，在另一优选实施例中，弹性装置4包含压缩弹簧41及台阶轴，台阶轴的一端与限位部21螺纹连接，另一端穿入压缩弹簧41的内径，压缩弹簧41靠近限位部21的一端通过台阶轴的轴肩定位。通过调节台阶轴与限位部21的配合螺纹长度，可以调节台阶轴对压缩弹簧41施加的初始压力。

在本实施例中，连接部13上设置有导向柱，压缩弹簧41套设在导向柱上；其优点在于，导向柱可以起到稳固压缩弹簧的作用，同时，在压缩压缩弹簧时，导向柱能够起到导向的作用，防止压缩弹簧41出现弯曲。

进一步，本发明的排骨架中，多个排骨条单元中的排骨条平行设置，相邻两个排骨条3的端部通过弹性连接装置5连接(如图4所示)。并且，在实际运用过程中，由于人体的实际支撑状态，在相邻排骨条单元之间变形量差别不会过大，因此可采用以一定距离间隔布置支撑架1，相邻支撑架1中间的排骨条3通过柔性悬挂结构相互串连相接而成。支撑架中间可相隔2、3个排骨条，可减少支撑架数量，能够有效降低成本，避免由于支撑架过多，造成安装复杂，且使得整体可靠性下降。

如图5所示，在上述排骨架中，弹性连接装置5可以包含壳体51、第一压缩弹簧52、第二压缩弹簧54及拉杆53。壳体51具有两个相对的开口，开口处设置有盖板；第一压缩弹簧52、第二压缩弹簧54及拉杆53设置在壳体51内部，第一压缩弹簧52套设在拉杆53上，拉杆53的一端设置有用于限位第一压缩弹簧52的挡板531，拉杆53的另一端穿过盖板与排骨条3的端部连接，第二压缩弹簧54设置在壳体51体内两端拉杆53的挡板531之间。

进一步，本发明的排骨架还可以包括排骨条形变检测单元、存储单元61以及处理单元62。

排骨条形变检测单元设置在排骨条3底部的预定位置处，用于获取排骨条3在受到预定压力挤压变形后所对应的变形量信息。

存储单元61可以是已知的存储设备，存储有排骨条3在受到不同预定压力挤压时，所对应的排骨条形变检测单元检测的变形量信息。

处理单元62可以采用已知的例如单片机、微型计算机等，用于接收排骨条形变检测单元传递的变形量信息，再在存储单元61中查找出与变形量信息相匹配的预定压力信息；进一步，处理单元62还用于在预定压力信息基础上，按照预定条件生成用于控制对应排骨条3的刚度调节装置的调节信息。

本发明的排骨架，能够对受压后排骨条的变形量进行检测，再在存储单元61中查找与变形量相匹配的压力值，从而基于压力值的基础上生成刚度调节装置调节信息，以准确高效地实现对排骨架刚度的调整。

需要说明的是，排骨条形变检测单元可以根据需要选择为多种适合的检测元件；如图6和图7所示，在本发明一个优选实施例中，排骨条形变检测单元可以包括一个加速度传感器71和一个加速度处理单元。加速度传感器71布置在排骨条3底部中点位置处，用于检测排骨条3的加速度；加速度处理单元可以采用已知的例如单片机、处理器等器件，可以与加速度传感器71设置在一起，用于根据排骨条3的加速度信息，获取排骨条3中点位置处在受力方向上的位移量(即变形量信息)，具体计算方式可以参照已知的加速度与位移量转换计算方法，此处不再赘述。

另外，本发明的存储单元61中存储的“压力值与变形量”的对应关系式，可以事先通过试验获取。试验时，通过搭建试验台架，在排骨条表面布置薄膜压力传感器，并排骨条下方布置加速度传感器和/或在排骨条边缘处布置倾角传感器。再通过对排骨条施加不同质量的砝码(以代替不同高度和不同体重的用户)，测量不同重量作用下的排骨条变形量，可以得到人体压力分布与排骨条变形量(即上述的“压力值与变形量”)的对应关系。

在本发明的一个优选实施例中，假设单根排骨条分别承受10～30Kg条件下，则排骨条中心处最大变形量如下表1所示，且由于不同部位其基础支撑刚度不同，下表1按照不同部位分列：

表1：排骨条变形量与压力值对应关系表

进一步，本发明的处理单元62是按照预定条件生成用于控制对应排骨条3的刚度调节装置的调节信息；其中，预定条件(即刚度调整策略)的调节准则是通过降低该排骨条的支撑刚度以获得压力平衡，但是具体的调节条件是可以根据需要进行多种适合的设置。

本发明一个优选实施例中，刚度调整策略如下：

1)、床面支撑系统(排骨条单元)划分为臀部、背部、腿部、肩部四大部分，对每一部分设定各个部位的基准支撑力，首先保证每一部位的最低支撑性能；四个部分的排骨条分别在各自部位的基准支撑力的基础上进行浮动，加以调整；

2)、对每一部位刚度调整结构所能够提供的支撑力，划分为5级刚度：最高SH、高H、中M、低L、最低SL；“最低SL”级即对应各个部位的基准支撑力；在控制系统进行初始设置时，各个排骨条均采用各个部位所对应的“高H”级刚度，保证安全性；

3)、通过测量计算得知，如果某一排骨条局部压力极大，超出设定阈值，则调整该排骨条对应的支撑刚度为“低L”级别，同时，与其相邻的排骨条其支撑刚度调整为“中M”级别，以保证支撑的连续性；如果，某一排骨条局部压力较大，但未超出设定阈值，则仅调整该排骨条刚度为“中M”级别；

4)、由第2、3项内容可知，一般情况下，排骨条刚度调整范围在刚度调整结构的“高H、中M、低L”三个级别，高于该调整机构所能够提供的最低刚度，“最高HL”级别仅在特定情况下，某些产品型号设定所专用。

需要说明的是，在上述实例中，仅给出了基于加速度信息得到位移量与压力值的对应转换关系；但可以理解的是，如图6和图7所示，在本发明另一个优选实施例中，排骨条形变检测单元还可以包括倾角传感器72；倾角传感器72布置在排骨条3的靠近支撑架1的一端底部，可以是左右两端分别设置一个，也可以仅在一端设置一个；倾角传感器72用于测量排骨条3相对于水平安装面的倾角变化量(即变形量信息)。

进一步，在上述位移量与压力值的对应转换关系中，还可以加入排骨条3相对于水平安装面的倾角关系；例如，在试验中对排骨条施加不同质量的砝码时，通过倾角传感器72确保排骨条3始终处于水平状态。后续处理单元62接收排骨条形变检测单元传递的变形量信息时，同样将排骨条3处于水平状态作为一个限制条件，从而排出排骨条3偏转因素，能够更加精确地获取相匹配的压力值。在其他备选实施例中，甚至可以加入例如温度传感器、湿度传感器等等，不再赘述。

进一步，本发明排骨架中，根据调节信息对刚度调节装置进行调节可以是用户手动调节，可以在调整旋钮(拨动手柄421或旋钮44)处加上刻度，根据处理单元62发出提示，确定是哪一个部位的排骨条的压力过大，需要调整刚度，从而进行手动调整；另外，也可以设置驱动电机8，处理单元62确定需要调节刚度的排骨条以及需要调节的量时，将调节信息发送给该排骨条对应的驱动电机8，通过驱动电机8可以驱动图2中所示的拨动手柄421或图3中的旋钮44，从而驱动刚度调节装置进行自动调节。

本发明的排骨架，由于采用多个排骨条单元进行支撑，能够实现对每一部位进行单独调整，根据不同身高、体重的情况，实现支撑力的优化配置，给各个用户提供个性化的支撑。

本发明还提供了一种排骨架刚度调节方法，其中，排骨架可以采用上述排骨架结构，此处不再对其结构进行赘述；排骨架刚度调节方法包括如下步骤：

步骤一、用户对排骨条3施压，通过排骨条形变检测单元获取排骨条3挤压变形后所对应的变形量信息。其中，用户对排骨条3施压方式与上述确定“压力值与变形量”对应关系式试验时采用的施力方式相对应，通常，用户采用自然平躺姿势躺在排骨条3(或具有该排骨条3的床)上。

同样，在此步骤一中，是可以通过设置在排骨条3底部中点位置处加速度传感器71，来检测排骨条3的加速度，再通过加速度处理单元处理得到排骨条3中点位置处在受力方向上的位移量。也可以通过布置在排骨条3的靠近支撑架1的一端底部的倾角传感器72测量排骨条3相对于水平安装面的倾角变化量。

步骤二、处理单元62将排骨条形变检测单元传递的变形量信息与存储单元61中的信息进行对比，得到与变形量信息相匹配的预定压力信息。

步骤三、处理单元62按照预定条件，生成用于控制对应排骨条3的刚度调节装置进行调节的调节信息；具体控制方法参照上述刚度调整策略，不再赘述。

步骤四、根据调节信息对对应的排骨条3的刚度调节装置进行调节。同样，是可以根据调节信息对对应的排骨条3的刚度调节装置进行手动调节，或者是驱动电机8根据处理单元62的调节信息对刚度调节装置进行自动调节。

本发明的排骨架刚度调节方法，能够准确高效地实现对排骨架刚度的调整；且能够实现对每一部位进行单独调整。

本发明还提供了一种床，床内部具有排骨架，排骨可以采用上述排骨架结构不再赘述；同样，床体其他结构采用已知的多种适合的结构，此处不再赘述。

同样，本发明的床能够根据排骨条的变形量测，再在存储单元61中查找与变形量相匹配的压力值，从而基于压力值的基础上生成刚度调节装置调节信息，以准确高效地实现对排骨架刚度的调整；并且，能够实现对每一部位进行单独调整，根据不同身高、体重的情况，实现支撑力的优化配置，给各个用户提供个性化的支撑；另外，能够对用户身高、体重、性别等因素进行综合分析，根据统计结果，可以形成几种支撑架布局、间距等的型号配置，用户在购买时根据其身高、体重、性别等因素选择特定型号的产品；在试用后，进行微调即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种排骨架，包括多个排骨条单元，每个所述排骨条单元又包括两个对称设置的支撑架(1)、设置在两个所述支撑架(1)上的一根排骨条(3)以及位于两个所述支撑架(1)之间的刚度调节装置，其特征在于，所述排骨架还包括：

排骨条形变检测单元，设置在所述排骨条(3)底部的预定位置处，用于获取所述排骨条(3)在受到预定压力挤压变形后所对应的变形量信息；

存储单元(61)，存储有所述排骨条(3)在受到不同预定压力挤压时，所对应的所述排骨条形变检测单元检测的变形量信息；

处理单元(62)，用于接收所述排骨条形变检测单元传递的变形量信息，再在所述存储单元(61)中查找出与所述变形量信息相匹配的预定压力信息；进一步，所述处理单元(62)还用于在所述预定压力信息基础上，按照预定条件生成用于控制对应所述排骨条(3)的刚度调节装置的调节信息。

2.根据权利要求1所述的排骨架，其特征在于，所述排骨条形变检测单元包括：

一个加速度传感器(71)，布置在所述排骨条(3)底部中点位置处，用于检测所述排骨条(3)的加速度；

一个加速度处理单元，用于根据所述排骨条(3)的加速度信息，获取所述排骨条(3)中点位置处在受力方向上的位移量。

3.根据权利要求2所述的排骨架，其特征在于，所述排骨条形变检测单元包括：

倾角传感器(72)，布置在所述排骨条(3)的靠近所述支撑架(1)的一端底部，用于测量所述排骨条(3)相对于水平安装面的倾角变化量。

4.根据权利要求1所述的排骨架，其特征在于，还包括：

驱动电机(8)，用于根据所述处理单元(62)的调节信息对所述刚度调节装置进行自动调节。

5.一种排骨架刚度调节方法，其中，排骨架包括多个排骨条单元，每个所述排骨条单元又包括两个对称设置的支撑架(1)、设置在两个所述支撑架(1)上的一根排骨条(3)以及位于两个所述支撑架(1)之间的刚度调节装置，其特征在于，排骨架刚度调节方法包括如下步骤：

步骤一、对所述排骨条(3)施压，通过排骨条形变检测单元获取所述排骨条(3)挤压变形后所对应的变形量信息；

步骤二、处理单元(62)将所述排骨条形变检测单元传递的变形量信息与存储单元(61)中的信息进行对比，得到与所述变形量信息相匹配的预定压力信息；

步骤三、所述处理单元(62)按照预定条件，生成用于控制对应所述排骨条(3)的刚度调节装置进行调节的调节信息；

步骤四、根据所述调节信息对对应的所述排骨条(3)的刚度调节装置进行调节。

6.根据权利要求5所述的排骨架刚度调节方法，其特征在于，在所述步骤一中，是通过设置在所述排骨条(3)底部中点位置处加速度传感器(71)，来检测所述排骨条(3)的加速度，再通过加速度处理单元处理得到所述排骨条(3)中点位置处在受力方向上的位移量。

7.根据权利要求5所述的排骨架刚度调节方法，其特征在于，在所述步骤一中，还包括：

通过布置在所述排骨条(3)的靠近所述支撑架(1)的一端底部的倾角传感器(72)测量所述排骨条(3)相对于水平安装面的倾角变化量。

8.根据权利要求5所述的排骨架刚度调节方法，其特征在于，在所述步骤四中，是根据所述调节信息对对应的所述排骨条(3)的刚度调节装置进行手动调节。

9.根据权利要求5所述的排骨架刚度调节方法，其特征在于，在所述步骤四中，是驱动电机(8)根据所述处理单元(62)的调节信息对所述刚度调节装置进行自动调节。

10.一种床，其特征在于：所述床包含如权利要求1至4任一项所述的排骨架。