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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer WC-Sitzgarnitur und eine mit einer derartigen Vorrichtung und nach einem derartigen Verfahren hergestellte WC-Sitzgarnitur, insbesondere einen WC-Sitz.
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Üblicherweise werden von den Herstellern unterschiedliche WC-Sitzgarnitur-Modelle bereitgestellt, die sich hinsichtlich des Designs und auch der Technik, beispielsweise mit oder ohne Take-Off-Funktion, unterscheiden. Der Grundaufbau derartiger WC-Sitzgarnituren ist beispielsweise in dem Grundlagenpatent
EP 1 199 020 B1 der Anmelderin erläutert. Demgemäß haben die WC-Sitzgarnituren einen WC-Sitz und einen WC-Deckel, die mittels einer WC-Sitzgelenkanordnung miteinander verbunden und auf einer Keramik befestigt sind. Diese Sitzgelenkanordnung kann mit einer Dämpfungsfunktion ausgeführt sein, über die das Absenken des WC-Sitzes und des WC-Deckels aus der Öffnungsstellung hin zur Keramik gedämpft wird. Bekannt sind auch Lösungen, bei denen das Öffnen und Schließen motorisch unterstützt wird.
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In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 10 2008 052 206 A1 wird ein Verfahren beschrieben, das es ermöglicht, aus einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden WC-Sitzgarnituren durch Bilderfassung der Keramik eine WC-Sitzgarnitur auszuwählen, die optimal an das Design der Keramik angepasst ist, sodass nach Befolgen dieser Vorgabe eine im Hinblick auf das Design und die Funktion optimierte Einheit bestehend aus der Keramik und der passenden WC-Sitzgarnitur zur Verfügung steht.
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Problematisch bleibt jedoch weiterhin, dass aufgrund der unterschiedlichen körperlichen Konturen, die bei der Benutzung mit dem WC-Sitz in Kontakt kommen, ein optimaler Sitzkomfort für unterschiedliche Nutzer nicht immer gewährleistet ist.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein WC-Sitz-Herstellverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die die Herstellung eines WC-Sitzes mit verbessertem Sitzkomfort ermöglichen. Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, einen derartigen WC-Sitz mit verbessertem Sitzkomfort bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Herstellverfahren durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1, im Hinblick auf die Vorrichtung durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruches 9 und im Hinblick auf den WC-Sitz durch die Merkmale des Patentanspruches 12 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße WC-Sitzgarnitur-Herstellverfahren, im Folgenden lediglich Herstellverfahren genannt, schlägt vor, zunächst die mit dem WC-Sitz in Kontakt kommende Körperkontur, insbesondere die Gesäßkontur, digital zu erfassen und ggf. auch sonstige, für den Sitzkomfort maßgebliche Parameter, wie beispielsweise das Gewicht des Nutzers einzugeben oder zusätzlich zu erfassen und die entsprechenden Daten über eine Auswerteeinheit in CAD-Daten umzuwandeln und abzuspeichern. Die Herstellung der eigentlichen WC-Sitzgarnitur, insbesondere des WC-Sitzes erfolgt dann in Abhängigkeit von den vorliegenden CAD-Daten. Durch Verwendung dieser individuellen CAD-Daten kann dann der WC-Sitz in optimaler Weise an den Nutzer angepasst werden, so dass der Sitzkomfort gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich verbessert ist.
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In dem Fall, dass die WC-Sitzgarnitur von mehreren Nutzern verwendet wird, können die entsprechenden Daten dieser Nutzer erfasst/abgespeichert werden und daraus ein CAD-Datensatz ermittelt werden, der im Hinblick auf den Sitzkomfort an die Nutzergruppe angepasst ist.
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Alternativ ist es auch möglich, in Abhängigkeit von diesen Daten geeignete WC-Sitzgarnituren aus einer Gruppe bereitstehender WC-Sitzgarnituren auszuwählen.
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Eine derartige Vorgehensweise unterscheidet sich grundsätzlich von der üblichen Vorgehensweise, bei denen die Auswahl der WC-Sitzgarnitur im Wesentlichen nach Designgesichtspunkten und nach der zur Verfügung stehenden Keramik erfolgte. Eine Anpassung an individuelle Daten des Nutzers ist ohne Vorbild.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Herstellen der WC-Sitzgarnitur, vorzugsweise des WC-Sitzes in Abhängigkeit von den bereitgestellten CAD-Daten durch ein Urformverfahren, ein Umformverfahren oder ein subtraktives Fertigungsverfahren. Demgemäß kann die Herstellung beispielsweise durch ein generatives Verfahren, wie beispielsweise dem 3D-Druck oder durch Pressen, Spritzgießen oder durch ein spanabhebendes Fertigungsverfahren erfolgen.
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Die Herstellung und die Datenverarbeitung sind besonders einfach, wenn CAD-Daten eines Rohlings des WC-Sitzes bzw. der WC-Sitzgarnitur bereitgestellt werden, die mit den erfassten/eingegebenen CAD-Daten überlagert werden, um den Rohling entsprechend der individuellen CAD-Daten abzuändern. Bei dieser Vorgehensweise sind somit bestimmte Grunddaten vorhanden, die dann mit den CAD-Daten überlagert werden, so dass die Rechenleistung der Auswerteeinheit und der Fertigungsaufwand gegenüber Lösungen verringert ist, bei denen stets individuell die gesamte Sitzkontur berechnet und ausgebildet wird.
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Selbstverständlich kann in entsprechender Weise auch der WC-Deckel individuell ausgebildet werden. Prinzipiell dürfte jedoch die Bearbeitung des WC-Sitzes im Vordergrund stehen.
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Bei der konkreten Herstellung der WC-Sitzgarnitur oder des zu bearbeitenden Rohlings können auch sonstige funktionale Elemente, wie beispielsweise eine Sitzheizung, Sensoren, etc. in Abhängigkeit von den CAD-Daten positioniert werden. Prinzipiell können derartige Funktionselemente bereits in den Rohling integriert sein, wobei dann die CAD-Daten im Hinblick auf die Positionierung der Sitzheizung und/oder Sensoren oder sonstiger Funktionselemente, wie beispielsweise eines mechanischen Antriebs angepasst werden.
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Die Durchführung des Verfahrens ist besonders einfach, wenn die digitale Erfassung durch einen 3D-Scanner erfolgt. Da die Messtoleranzen zur Erfassung der Körperkontur allenfalls im Zehntelmillimeter-Bereich liegen, können vergleichsweise preisgünstige Scanner verwendet werden.
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Bei einer Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, in die CAD-Daten auch den Weichmasseanteil des Nutzers eingehen zu lassen.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die WC-Sitzgarnitur, insbesondere der WC-Sitz und/oder der WC-Deckel aus Urea hergestellt werden.
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Dementsprechend weist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eine Einrichtung zum Erfassung und/oder Eingeben von körperlichen Parametern eines Nutzers und eine Auswerteeinheit zum Umsetzen dieser Parameter in CAD-Daten auf. Die Vorrichtung hat des Weiteren eine Speichereinrichtung für diese CAD-Daten. Diese stehen einer Steuereinheit zur Verfügung, über die eine Fertigungseinheit ansteuerbar ist, um die Komponenten der WC-Sitzgarnitur in Abhängigkeit von den abgespeicherten CAD-Daten des Nutzers zu fertigen.
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Wie eingangs erwähnt, wird es besonders bevorzugt, wenn die Einrichtung zum Erfassen ein 3D-Scanner ist.
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Die Fertigungseinheit kann ein 3D-Drucker, eine Pressmaschine, eine Spritzgießmaschine oder eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung sein. Auch Mischformen derartiger Bearbeitungseinheiten sind möglich. So ist es beispielsweise vorstellbar, den Rohling (Grundform) durch Pressen herzustellen und dann die individuelle Bearbeitung spanabhebend oder durch ein generatives Verfahren durchzuführen.
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Wie eingangs erläutert, wird durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine WC-Sitzgarnitur bereitgestellt, die individuell auf einen Nutzer oder eine Nutzergruppe abgestimmt ist.
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Prinzipiell ist es auch möglich, bei der Generierung der CAD-Daten keramikseitige Parameter zu berücksichtigen, so dass die individuelle WC-Sitzgarnitur sowohl nutzerseitig als auch keramikseitig optimiert ist.
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Das Erfassen der individuellen körperlichen Parameter kann beispielsweise in Servicezentren oder bei Händlern erfolgen, die über derartige 3D-Scanner verfügen. Vor Ort werden dann die entsprechenden CAD-Daten generiert und dann an eine zentrale Fertigung weitergeleitet, die die individuelle Fertigung der WC-Sitzgarnitur übernimmt und diese dann nach Fertigstellung an den Kunden ausliefert.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen WC-Sitzgarnitur;
- 2 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes;
- 3, 4 Prinzipdarstellungen eines Scanvorgangs gemäß dem Blockdiagramm in 2 und
- 5, 6 Schnittdarstellungen entlang der Schnittlinie A-A in 1 zur Verdeutlichung der Bearbeitung eines Rohlings gemäß dem Blockdiagramm in 2.
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1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen WC-Sitzgarnitur 1, die in an sich bekannter Weise mit einem WC-Sitz 2 und einem WC-Deckel 4 - im Folgenden einfach Sitz, Deckel genannt - ausgeführt ist. Diese sind über strichpunktiert angedeutete Sitzgelenke 6, 8, schwenkbar mit einander verbunden und auf an einer Keramik 12 befestigten, nicht dargestellten Pins festlegbar. Die Verbindung mit diesen Pins ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Sitzgarnitur mit einer Take-Off-Funktion einfach aufgesetzt und abgenommen werden kann, ohne besondere Werkzeuge oder dergleichen zu benutzen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die nutzerseitige Fläche des Sitzes 2 entsprechend der Körperkontur des Nutzers ausgebildet. Dies erfolgt beispielsweise derart, dass eine leicht verrundete Sitzfläche 14 und daran anschließende verrundete Seitenwandungen 16, 18 zumindest in denjenigen Bereichen, die in direktem Kontakt mit dem Nutzer kommen, entsprechend der Körperkontur, vorzugsweise der Gesäß-/Oberschenkelkontur des Nutzers, ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Breite b der Sitzfläche 14 oder die Breite B oder die gesamte Geometrie des Sitzringes in Abhängigkeit von den individuellen Daten angepasst sein, um den Sitzkomfort zu verbessern. Prinzipiell ist es auch möglich, die Geometrie des Sitzringes entlang des Umfangs anzupassen, so dass die vorgenannten Abmessungen, beispielsweise die Breite b, B in Abhängigkeit von den individuellen Daten variiert. Auch eine Profilierung des Sitzes 2 in Umfangsrichtung des Sitzringes (siehe strichpunktierte Linie 20) zur Anpassung an die Gesäß-/Oberschenkelkontur ist möglich. Vereinfacht gesagt, kann die gesamte Geometrie des Sitzes 2 in Abhängigkeit von den körperlichen Parametern des Nutzers individuell ausgeformt werden. Dies wird in der Folge noch anhand der 2 bis 6 erläutert.
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Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel ist dieser individuellen Sitzkontur ein Standard-Deckel 10 zugeordnet. Selbstverständlich kann auch die Geometrie des Deckels 10 in Abhängigkeit von den Nutzerdaten individuell angepasst werden, um so auch eine optimale Passform mit Bezug zum Sitz 2 auszubilden.
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Das erfindungsgemäße Herstellverfahren wird anhand des Blockdiagramms gemäß 2 erläutert.
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In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise die Eingabe körperlicher, personenbezogener Parameter, die zum einen die Zuordnung erleichtern und zum anderen beispielsweise nicht über einen Scanvorgang erfassbare Parameter, wie beispielsweise das Nutzergewicht, das Nutzeralter, etc. betreffen. Dabei kann beispielsweise auch der Weichmasseanteil des Nutzers in den mit dem WC-Sitz in Kontakt kommenden Körperregionen erfasst werden. Diese Weichmasse kann der Körperfettanteil und gegebenenfalls auch die Muskelmasse in diesem Bereich beinhalten. Wie in 2 angedeutet, ist dieses eine optionale Möglichkeit.
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Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch, die betreffende Körperkontur, d.h. die Gesäß- und/oder Oberschenkelkontur über ein geeignetes Verfahren zu erfassen. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Scanvorgang mittels eines 3D-Scanners 22, wie er in den 3 und 4 angedeutet ist. Es handelt sich dabei um herkömmliche Scanner 22, die vergleichsweise preisgünstig sind und es erlauben, Körperkonturen mit einer Genauigkeit von einem Zehntelmillimeter zu erfassen. Derartige 3D-Scanner arbeiten beispielsweise nach dem Laufzeit- oder Triangulations-Prinzip und verwenden häufig einen Laser als Lichtquelle. Bekannt sind auch so genannte 3D-Streifenlichtscanner, bei denen eine oder mehrere parallele Linien auf das Objekt projiziert werden und dann entsprechend der Linienverlauf ausgewertet wird. Bei preiswerten Systemen wird der Scanner 22 von Hand geführt, um eine vollständige Abtastung zu ermöglichen. Bei höheren Anforderungen werden die Scanner über NC-Achsen oder von einem Roboter geführt, um eine exakte 3D-Vermessung zu gewährleisten.
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Prinzipiell sind auch 3D-Scanner einsetzbar, bei denen die Kontur durch direkten Kontakt über einen mechanischen Sensor abgefahren wird.
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Wie in 3 angedeutet, kann der mit dem Sitz 2 in Kontakt kommende Bereich eines stehenden Nutzers über einen geeigneten Scanner 22 abgetastet und vermessen werden. Gemäß 4 kann der Nutzer 24 jedoch auch sitzen, so dass eine exaktere Vermessung der mit dem Sitz 2 kontaktierten Körperkontur ermöglicht ist. Selbstverständlich ist auch eine 3D-Vermessung bei einer bäuchlings liegenden Person möglich. Prinzipiell kann der Scanner in eine entsprechende lichtdurchlässige, einem Sitz 2 nachempfundene Sitzkontur integriert sein, so dass eine nutzungsgerechte Vermessung ermöglicht ist. Dabei ist es durchaus ausreichend, wenn der Nutzer 24 nur eine dünne, möglichst körpernahe Kleidung trägt.
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Die aus einer derartigen Vermessung resultierende Punktewolke wird dann über eine geeignete Auswerteeinheit zu CAD-Daten umgerechnet, die bei der im Folgenden beschriebenen Formgebung eines individuellen Sitzes 2 bzw. Deckels 4 genutzt werden. In diese CAD-Datensätze, die eine CAM-Fertigung ermöglichen, können selbstverständlich auch die sonstigen, oben genannten körperlichen Parameter, wie beispielsweise das Gewicht oder das Alter des Nutzers, eingehen.
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Möglich ist auch, die körperlichen Parameter mehrerer Nutzer zu erfassen und dann über die Auswerteeinheit in einen CAD-Datensatz umzurechnen, der die Fertigung eines Sitzes 2/Deckels 4 ermöglicht, der eine zur Personengruppe passende Passform aufweist. Die Übergabe dieser CAD-Datensätze erfolgt über geeignete Schnittstellen, beispielsweise eine STL-Schnittstelle oder dergleichen. Um neben der Geometrie noch weitere Informationen verarbeiten zu können, sind Datenformate wie beispielsweise das VRML-, OBJ- oder AMF-Format bei derartigen 3D-Formgebungsverfahren einsetzbar. Selbstverständlich sind auch andere Dateiformate einsetzbar.
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Prinzipiell können die Geometriedaten des Rohlings 26 auch als CAD-Rohlingsdaten in der Auswerteeinheit abgelegt sein, so dass ausgehend von diesen vorgegebenen Rohlingsdaten lediglich noch die individuellen Geometriedaten zur Erstellung der CAD-Datensätze berechnet werden müssen - auf diese Weise kann der Rechenaufwand gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich verringert sein.
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Insbesondere die über preisgünstige Scanner 22 erfassten Daten lassen sich mit herkömmlichen Tablets oder Laptops auswerten, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand für eine derartige Auswerteeinheit minimal ist.
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Die aus der Auswertung der Punktewolken resultierenden CAD-Datensätze werden dann abgespeichert und können zur Verarbeitung über eine Steuereinheit einer Fertigungseinheit geladen werden, um diese anzusteuern.
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Die Fertigung kann, wie eingangs erläutert, nach einem Urform-, Umform- oder subtraktiven Verfahren erfolgen; besonders bevorzugt ist die Bearbeitung durch ein generatives Verfahren (3D-Druck), durch Pressen, Spritzgießen und/oder durch ein spanabhebendes Verfahren.
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Das Verfahren ist besonders effektiv, wenn gemäß 5 ein Rohling 26 bereitgestellt wird, der ein größeres Volumen als der individuell gefertigte Sitz 2 aufweist, so dass beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung die individuelle Formgebung des Sitzes 2 in Abhängigkeit von den CAD-Daten erfolgen kann. Dieser Rohling 26 ist in 5 strichpunktiert angedeutet. Mit dem Bezugszeichen 28 ist ein Puffer bezeichnet, mit dem der fertige Sitz 2 auf der Keramik 12 aufliegt. Dieser Puffer 28 wird selbstverständlich erst nach der Formgebung auf der Unterseite des Sitzes 2 aufgebracht. Wie in 5 strichpunktiert angedeutet, kann auch der keramikseitige Bereich und somit das gesamte Profil des Sitzes 2 in Abhängigkeit von den individuellen Daten des Nutzers ausgeformt werden, so dass beispielsweise bei schwergewichtigen Personen eine größere Wandstärke als bei Personen mit geringerem Gewicht realisiert wird, wobei dann auch die jeweiligen Wandstärken quer zur Auflagefläche an die jeweiligen individuellen Anforderungen anpassbar sind.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Rohling 26 lediglich einen Kern ausbildet, auf den dann zur Ausbildung der individuellen Geometrie beispielsweise durch Pressen, Umspritzen oder durch 3D-Druck (generatives Verfahren) Material aufgebracht wird. Eine derartige Lösung ermöglicht es, beispielsweise eine angedeutete Heizung 30 (und/oder Sensoren) auf den Kern 26 (Rohling) aufzubringen und dann mit dem Material durch Spritzgießen, Verpressen oder 3D-Druck zu überdecken. Dabei kann das Material des Rohlings 26 im Hinblick auf die Optimierung der Festigkeit und das außen liegende Material im Hinblick auf den Sitzkomfort, die Verschleißfestigkeit und/oder die Anmutung gewählt sein.
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Der derart ausgebildete Sitz 2 und der zugeordnete Deckel 4 werden dann in einer Fertigmontage mit dem eingangs genannten Sitzgelenken 6, 8 versehen und ggf. nochmals poliert und können dann über die abgespeicherten Daten dem vorgesehenen Nutzer zugeordnet werden. Diese Zuordnung kann durch eine an der Sitzgarnitur angebrachte Kennung erleichtert werden, die es beispielsweise bei einer Beschädigung des Sitzes ermöglicht, ein Ersatzteil beim Hersteller anzufordern.
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Wie eingangs erläutert, ist es prinzipiell auch möglich, von einem Modell einer WC-Sitzgarnitur eine Vielzahl individuell abgewandelter Varianten bereitzustellen, so dass dann mittels der 3D-Erfassung der Nutzerkontur(en) aus der Vielzahl von Varianten die bestpassendste ausgewählt werden kann. Entsprechend ist es auch möglich, mehrere Rohlinge für jedes Modell bereitzuhalten, wobei dann der der Fertigung zugrundeliegende Rohling 26 aus der Vielzahl von Varianten ausgewählt wird.
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Offenbart sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer WC-Sitzgarnitur, insbesondere eines WC-Sitzes, dessen Geometrie in Abhängigkeit von individuell erfassten Nutzerdaten ausgebildet ist. Offenbart ist des Weiteren ein nach einem derartigen Verfahren bzw. mit einer derartigen Vorrichtung hergestellter WC-Sitz.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- WC-Sitzgarnitur
- 2
- WC-Sitz
- 4
- WC-Deckel
- 6
- Sitzgelenk
- 8
- Sitzgelenk
- 12
- Keramik
- 14
- Sitzfläche
- 16
- Seitenwandung
- 18
- Seitenwandung
- 20
- Profilierung in Längs-/Umfangsrichtung
- 22
- Scanner
- 24
- Nutzer
- 26
- Rohling
- 28
- Puffer
- 30
- Heizung/Sensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1199020 B1 [0002]
- DE 102008052206 A1 [0003]
