DE10206219A1

DE10206219A1 - Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes

Info

Publication number: DE10206219A1
Application number: DE10206219A
Authority: DE
Inventors: Yao-Ching Wu
Original assignee: AEROSPACE IND DEV CO
Current assignee: AEROSPACE IND DEV CO
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-06-12
Also published as: US20020178834A1; TW514252U; US6637275B2; TW493744U

Abstract

Es wird eine Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagerfläche gleichförmigen Druckes beschrieben, die ein Gehäuse (10), eine Vielzahl Meßstäbe (20), eine Vielzahl Höhensensoren (30), eine Vielzahl Stützzylinder (40) und eine Vielzahl Verbindungsrohre (42) aufweist. Die Stützzylinder (40) sind mit den Verbindungsrohren (42) verbunden. Die Verbindungsrohre (42) sind miteinander verbunden, so daß die Stützzylinder (40) und die Verbindungsrohre (42) ein Druckverbindungssystem bilden können. Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung kann dazu verwendet werden, die Druckverteilung des Hüftenbereichs eines Benutzers durch Messung der Höhenänderung der Meßstäbe (20) zu bestimmen. Dabei werden dreidimensional räumliche Kurven konstanten Druckes gebildet, so daß ein Sitzpolster konstanten Druckes gemäß den dreidimensionalen räumlichen Kurven hergestellt werden kann. Das solchermaßen realisierte Sitzpolster kann ergonomische Gesichtspunkte zufrieden stellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes.
Eine bekannte Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Druckauflagefläche kann benutzt werden, um die Krümmung eines Sitzpolsters zu messen. Diese bekannte Meßeinrichtung weist eine Vielzahl Meßstäbe auf, die sich durch einen Schaumkörper erstrecken. Durch den Kontakt einer Person, die vermessen werden soll, wird der Schaumkörper deformiert. Dabei werden die Meßstäbe entsprechend angetrieben und bewegt, wobei sich die entsprechenden verschiedenen Höheneinstellungen ergeben und die Krümmung der zu vermessenden Person gemessen wird. Der gemessenen Krümmung der Person entsprechend kann dann das Sitzpolster hergestellt werden. Bei der Kompression des Schaumkörpers werden jedoch die Meßstäbe bei der Deformation des Schaumkörpers leicht verstellt, wodurch die Messung der dreidimensionalen Krümmung beeinträchtigt wird. Wird der Schaumkörper an einem Punkt einer größeren Druckkraft ausgesetzt, um eine größere Deformation zu erzeugen, so erzeugt der Schaumkörper an diesem Punkt eine größere Gegenwirkung, so daß der Druck an diesem Punkt relativ vergrößert ist, wodurch leicht eine Druckkonzentration verursacht wird. Außerdem wird der Schaumkörper während einer Langzeitbenutzung abgenutzt, so daß er ersetzt werden muß. Das bedeutet einen Materialverbrauch. Außerdem kann der Schaumkörper nicht einfach ersetzt werden, wenn er abgenutzt ist. Das verursacht Unannehmlichkeiten bei der Instandhaltung der bekannten Meßeinrichtung für eine Druckauflagefläche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Druckauflagefläche zu schaffen, die dazu geeignet ist, ein Sitzpolster konstanten, d. h. gleichförmigen Druckes über die gesamte räumliche Krümmung zu schaffen, so daß das Sitzpolster ergonomische Gesichtspunkte zu befriedigen in der Lage ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer ersten Ausbildung der Meßeinrichtung,
Fig. 2 eine räumliche Darstellung eines Teilabschnittes der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Abschnittes der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Abschnittes gemäß Fig. 2 in einer Ansicht von oben,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Meßeinrichtung gemäß Fig. 1, und
Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche abschnittweise Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Meßeinrichtung.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes mit einem Gehäuse 10, einer Vielzahl Meßstäbe 20, einer Vielzahl Höhensensoren 30, einer Vielzahl Stützzylinder 40, einer Vielzahl Verbindungsrohre 42 und einer Druckeinstellvorrichtung 50.
Das Gehäuse 10 ist oberseitig offen und weist vier Ecken auf, von welchen jede mit einem Lager 11 versehen ist, die mit der Druckeinstellvorrichtung 50 zusammenwirken. Die Druckeinstellvorrichtung 50 weist eine Druckeinstellplatte 51 auf, die im Gehäuse 10 verstellbar angebracht ist. Die Druckeinstellplatte 51 ist mit einer Vielzahl Durchgangslöcher 510 ausgebildet. An der Druckeinstellplatte 51 sind vier Einstellfilhrungspfeiler 52 befestigt, die den vier Ecken des Gehäuses 10 benachbart sind. Jeder Einstellführungspfeiler 52 ist mit einer Gewindebohrung 520 ausgebildet. In jedem Lager 11 an den vier Ecken des Gehäuses 10 ist ein Einstellbolzen 53 drehbar angebracht. Die Einstellbolzen 53 sind in die Gewindebohrungen 520 der vier Einstellführungspfeiler 52 eingeschraubt. Damit kann die Höhe der Druckeinstellplatte 51 durch Drehung der Einstellbolzen 53 in der Höhe verstellt werden. Die Verbindungsrohre 42 sind an der Druckeinstellplatte 51 angebracht und gehalten. Jeder der Stützzylinder 40 ist an der Druckeinstellplatte 51 angebracht und gehalten und mit einem zugehörigen Verbindungsrohr 42 verbunden. Jeder Stützzylinder 40 ist mit einem Querloch 41 ausgebildet, durch das der jeweilige Stützzylinder 40 mit einem zugehörigen Verbindungsrohr 42 strömungstechnisch verbunden ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Auf diese Weise sind die Stützzylinder 40 mit den Verbindungsrohren 42 verbunden, die miteinander strömungstechnisch verbunden sind, wie die Fig. 5 zeigt. Auf diese Weise können die Stützzylinder 40 und die Verbindungsrohre 42 ein Druckverbindungssystem bilden. Eines der Verbindungsrohre 42 ist mit einer Druckeinstelldüse 43 versehen, um ein Strömungsmittel wie Luft in die Druckeinstelldüse 43 einströmen oder aus ihr ausströmen zu lassen. Auf diese Weise kann im gesamten System der Stützzylinder 40 und der Verbindungsrohre 42 ein bestimmter gewünschter Druck eingestellt werden, um dem Gegenstand oder der Person, die vermessen werden sollen, zu genügen. Die Meßstäbe 20 sind gleitbeweglich in einem jeweils zugehörigen Stützzylinder 40 angeordnet. Das obere Ende jedes Meßstabes 20 ist mit einem kugelförmigen Auflagerelement 21 versehen, das mit der zu messenden Oberfläche des Objektes oder der Person in Kontakt kommt. Das untere Ende des jeweiligen Meßstabes 20 erstreckt sich durch das zugehörige Durchgangsloch 510 hindurch. Jeder Meßstab 20 ist mit einem Kolben 22 versehen, der mittels des Meßstabes 20 angetrieben und im Stützzylinder 40 entsprechend bewegt wird. Wenn die Höhe des Meßstabes 20 sich ändert, wird der Kolben 22 des Meßstabes 20 entsprechend bewegt und das im Stützzylinder 40 befindliche Fluid wie Luft komprimiert. Es ergibt sich also eine entsprechende Druckänderung. Jeder der Höhensensoren 30 weist einen Stützpfeiler 33 auf, der im Gehäuse 10 angebracht ist. Am jeweiligen Stützpfeiler 33 ist eine Schaltungskarte 32 befestigt. Jeder Höhensensor 30 weist außerdem einen Anschluß 31 mit einem ersten und einem zweiten Teil auf. Das erste Teil ist an der Schaltungskarte 32 beweglich angebracht. Das zweite Teil ist am unteren Ende des zugehörigen Meßstabes 20 befestigt und bewegt sich mit diesem.
Wird also einer der Meßstäbe 20 bewegt, so bewegt sich der Anschluß 31 mit dem unteren Ende des Meßstabes 20, d. h. es ergibt sich eine Verstellung an der zugehörigen Schaltungskarte 32. Auf diese Weise kann die Höhe des Meßstabes 20 signalmäßig erfaßt werden. Die erfaßten Höhensignale werden gesammelt und in einen angeschlossenen Prozessor eingegeben. Mit Hilfe des Prozessors kann eine Analyse des Zusammenhanges zwischen der Höhe und dem Druck durchgeführt werden, aus der ein dreidimensionales räumliches Bild erzeugt werden kann.
Im Betrieb, d. h. wenn ein zu vermessender Gegenstand oder eine zu vermessende Person auf den in Fig. 1 dargestellten Meßstäben 20 plaziert wird, werden die Auflagerelemente 21 gewichtsbedingt nach unten gedrückt und die Meßstäbe 20 nach unten bewegt. Die Meßstäbe 20 nehmen dann also eine der zu vermessenden Oberfläche entsprechend unterschiedliche Höhen ein. Entsprechend der Bewegung der Meßstäbe 20 nach unten werden die Anschlüsse 31 der Höhensensoren 31 mit dem unteren Ende des jeweiligen Meßstabes 20 nach unten bewegt und an der zugehörigen Schaltungskarte 32 entsprechend verstellt, so daß die Höhe jedes Meßstabes 20 durch den entsprechenden Höhensensor 30 signalmäßig erfaßt werden kann. Das jeweilige durch die Schaltungskarte 32 erfaßte Höhensignal kann gesammelt und in einen angeschlossenen Prozessor eingegeben werden. Der Prozessor kann eine Analyse des Zusammenhanges zwischen der Höhe und dem Druck ausführen, d. h. die Höhenwerte in Druckwerte umwandeln und auf diese Weise ein dreidimensionales räumliches Bild herstellen, das die entsprechende dreidimensionale räumliche Krümmung der Auflagefläche anzeigt, mittels welcher ein Modell des Gegenstandes für ein weiches Sitzpolster hergestellt werden kann. Werden die Meßstäbe 20 niedergedrückt, so werden die Kolben 22 der Meßstäbe 20 entsprechend bewegt und das in den Stützzylindern 40 vorhandene Strömungsmittel komprimiert. Die Stützzylinder 40 sind mit den Verbindungsrohren 42 strömungstechnisch verbunden, so daß das gesamte System den Druck unverzüglich übertragen kann, so daß sich ein konstanter Druckzustand ergibt.
Das bedeutet, daß alle Punkte der durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung gemessenen dreidimensionalen räumlichen Kurve bzw. Fläche an Linien gleichen Druckes lokalisiert sind, so daß die dreidimensionalen räumlichen Kurven dreidimensionale räumliche Kurven des jeweiligen konstanten Druckes präsentiert. Das bedeutet, daß alle Punkte des nach dem Modell, das durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung simuliert worden ist, hergestellten Sitzpolsters derartig zusammenwirken, daß sie einen konstanten Druckzustand zu bilden, so daß der Druck auf dem Sitzpolster regelmäßig und gleichmäßig verteilt wird. Hierdurch wird die Erzeugung einer Druckkonzentration verhindert. Nimmt ein Benutzer auf dem solchermaßen hergestellten Sitzpolster Platz, so ist er einem konstanten Druck ausgesetzt, so daß sich für den Sitzbenutzer ein Sitzkomfort ergibt. Folglich ist das weiche Sitzpolster, das nach der dreidimensionalen räumlichen Simulation mittels der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes hergestellten Modells realisiert worden ist, insbesondere für behinderte Menschen, die sich nur in einem Rollstuhl sitzend bewegen können, von Vorteil. Zusätzlich kann durch die Druckeinstelldüse 43 der Vordruck im gesamten System der Stützzylinder 40 und der Verbindungsrohre 42 geändert und dem Gewicht der zu vermessenden Person entsprechend voreingestellt werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Gewichte von Sitzbenutzern zu ermöglichen.
Die Erfindung kann zur Druckverteilung des Hüftenbereiches eines Sitzbenutzers durch die Messung der Höhenänderung der Meßstäbe 20 benutzt werden, um eine dreidimensionale räumliche Kurve konstanten Druckes zu bilden und auf diese Weise ein Sitzpolster konstanten Druckes entsprechend der dreidimensionalen räumlichen Kurve zu realisieren, so daß das Sitzpolster ergonomische Gesichtspunkte zufrieden stellen kann.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausbildung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird auf die Verbindungsrohre 42 verzichtet und die Stützzylinder 40 sind durch Druckfedern 46 ersetzt, die an den Meßstäben 20 angeordnet sind. Die jeweilige Druckfeder 46 ist zwischen dem Auflagerelement 21 und der Druckeinstellplatte 51 der Druckeinstellvorrichtung 50 eingespannt.

Claims

1. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes, mit einem Gehäuse (10), einer Vielzahl Meßstäbe (20), einer Vielzahl Höhensensoren (30), einer Vielzahl Stützzylinder (40) und einer Vielzahl Verbindungsrohre (42), wobei die Stützzylinder (40) mit den Verbindungsrohren (42) verbunden sind, die miteinander verbunden sind, so daß die Stützzylinder (40) und die Verbindungsrohre (42) ein Druckverbindungssystem bilden.

2. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Verbindungsrohre (42) eine Druckeinstelldüse (43) aufweist, so daß ein Strömungsmittel durch die Druckeinstelldüse (43) einströmen oder aus ihr ausströmen kann, um den Druck im gesamten System aus den Stützzylindern (40) und den Verbindungsrohren (42) einzustellen.

3. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stützzylinder (40) mittels eines Querloches (41) mit einem zugehörigen Verbindungsrohr (42) verbunden ist.

4. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstäbe (20) jeweils in einem zugehörigen Stützzylinder (40) gleitbeweglich angeordnet sind und an ihrem oberen Ende ein kugelförmiges Auflagerelement (21) aufweisen, an dem eine Oberfläche eines zu messenden Gegenstandes oder einer zu messenden Person anliegt.

5. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßstab (20) einen Kolben (22) aufweist, der im zugehörigen Stützzylinder (40) mittels des Meßstabes (20) bewegt wird, um das im Stützzylinder (40) enthaltene Strömungsmittel zu komprimieren und hierbei eine Druckänderung zu ergeben.

6. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Höhensensor (30) einen im Gehäuse (10) angebrachten Stützpfeiler (33), eine am Stützpfeiler (33) befestigte Schaltungsplatte (32) und einen Anschluß (31) aufweist, der ein erstes und ein zweites Teil aufweist, wobei das erste Teil an der Schaltungsplatte (32) beweglich angebracht und das zweite Teil an einem unteren Ende des zugehörigen Meßstabes (20) befestigt ist, um sich mit diesem zu bewegen.

7. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) oberseitig offen ist und vier Ecken aufweist, von welchen jede mit einem Lager (11) versehen ist, das mit einer Druckeinstellvorrichtung (50) zusammenwirkt, die eine Druckeinstellplatte (51) aufweist, die im Gehäuse (10) verstellbar angeordnet ist, wobei an der Druckeinstellplatte (51) vier Einstellführungspfeiler (52) befestigt sind, die an den vier Ecken des Gehäuses (10) vorgesehen sind, wobei jeder Einstellführungspfeiler (52) mit einer Gewindebohrung (520) ausgebildet ist, und wobei vier Einstellbolzen (53) in den Lagern (11) an den vier Ecken des Gehäuses (10) drehbar angebracht und in die Gewindebohrungen (520) der vier Einstellführungspfeiler (52) eingeschraubt sind.

8. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflageflächen gleichförmigen Druckes nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinstellplatte (51) der Druckeinstellvorrichtung (50) mit einer Vielzahl Durchgangslöcher (510) ausgebildet ist, durch die sich die unteren Endabschnitte der Meßstäbe (20) hindurcherstrecken.

9. Meßeinrichtung für eine dreidimensionale Auflagefläche gleichförmigen Druckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützzylinder durch Druckfedern (46) ersetzt sind, die an den Meßstäben (20) angebracht und zwischen einem Auflagerelement (21) des jeweiligen Meßstabes (20) und einer Druckeinstellplatte (51) der Druckeinstellvorrichtung (50) eingespannt sind.