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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur künstlichen Alterung und zur
Bestimmung der mechanischen Belastbarkeit und Güte von Matratzen bzw. zusammengesetzten
Betten mit Matratze.
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Es
ist bekannt, dass sowohl Federkernmatratzen als auch Matratzen aus
Schaumstoffen hinsichtlich ihrer über die Fläche verteilten elastischen Eigenschaften
einem irreversiblen Alterungsprozess unterliegen. Dieser Alterungsprozess
führt zu
einer Verringerung des Schlafkomforts und kann zu Schlaf- bzw. Schlafrhythmusstörungen führen.
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Eine
Vorrichtung zur Vermessung von Matratzen wird in
DE 41 39 697 C2 beschrieben.
Es handelt sich hierbei um ein mobiles Gerät, das den Zustand von bereits
gebrauchten Matratzen überprüft, mit
dem Ziel, verbrauchte Matratzen rechtzeitig durch neue zu ersetzen.
Im Prinzip wird dabei eine Rolle über die zu prüfende Matratze
gezogen und anhand der jeweiligen Einsinktiefen der Zustand der
Matratze beurteilt.
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Weiterhin
wird in
DE 102 52
211 A1 eine Apparatur zur Prüfung des Druck- und Verformungsverhaltens
von viskoelastischem Schaumstoffen beschrieben, wie sie insbesondere
für medizinische Matratzen
verwendet werden. Dabei wird der Prüfling mit einer Druckplatte
be- und entlastet und der Verlauf der Rückstellkraft während der
Belastung und der Ablauf der Höhenrückstellung
bei der Entlastung erfasst.
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Es
wird jedoch in keiner der Schriften eine definierte Dauerbelastung
des Prüflings
vorgeschlagen und folglich kann auch keine Aussage über das Langzeitverhalten
der mechanischen Eigenschaften und damit über die Güte der Matratze getroffen werden.
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In
der Norm EN 1957 wird zu diesem Zweck eine standardisierte Vorgehensweise
zur Überprüfung der
funktionellen Eigenschaften von Matratzen und zusammengesetzten
Betten festgelegt. Sie beinhaltet als Hauptbestandteil eine Dauerhaltbarkeitsprüfung, bei
der eine genau definierte Walze mit einer vorgeschriebenen Andruckkraft über insgesamt 30.000
Zyklen in sinusförmigen
Oszillationen über die Matratze
gerollt wird und dabei jeweils die Höhe und der Härtewert
der Matratze nach 100 Zyklen (Referenz) und nach 30.000 Zyklen ermittelt
werden.
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Für die Durchführung dieser
Dauerhaltbarkeitsprüfung
sind seit langem vielfältige
Ausführungen
von Matratzenprüfständen bekannt.
Bei den meisten ist die Drehachse der Prüfwalze starr an einer gabelförmigen Halterung
befestigt, die mit Hilfe eines Excenterantriebes, der sich neben
oder über der
eigentlichen Prüfvorrichtung
befindet, angetrieben wird.
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Schon
in dem von der Landesgewerbeanstalt Nürnberg 1981 herausgegebenen
Buch „Möbel – Handbuch
zur Prüfung" wird ein entsprechender Prüfstand beschrieben,
der allerdings noch eine geometrische Vorgängerausführung der Walzenform verwendet,
die demgemäß nicht
der gültigen
Norm entspricht.
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Solche
Prüfstände sind
jedoch platzaufwändig,
schwer und benötigen
aufgrund der schweren bewegten Teile auch viel Energie. Die Walze
kann außerdem
keine vertikale Kippbewegung durchführen, wenn die Matratze z.
B. auf einer Seite höher bzw.
härter
ist als auf der anderen. Auch erfolgt der Kraftangriff auf die Walze
nicht horizontal, was zu einer Verfälschung der Walzenandruckkraft
führt.
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Diese
Matratzenprüfstände erfüllen aber
folgende zwei Hauptforderungen der EN 1957, Punkt 5.8 „Vorrichtung
für die
Dauerhaltbarkeitsprüfung", nicht:
„Die Kräfte, die
die Walze antreiben, müssen
horizontal auf den Mittelpunkt der Walze einwirken..."
„Die Walze
muss der Matratzenoberfläche
folgen können
und frei auf ihr auf- und abrollen können"
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Außerdem haben
solche Prüfstände keine automatische
Aushebevorrichtung für
die Prüfwalze und
es wird deshalb unter Umständen,
zum Ende der Dauerhaltbarkeitsprüfung
bzw. auch bei einem Stromausfall, die Rolle auf der Matratze liegen
bleiben und diese punktuell weiter belasten, was zu einer Verfälschung
des Prüfergebnisses
führt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes
der Technik zu beseitigen, insbesondere ist ein Matratzenprüfstand der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der die Anforderungen der
EN 1957 voll erfüllt;
zudem soll der Prüfstand
leicht, platz- und energiesparend aufgebaut sein und über eine
automatische Aushebevorrichtung für die Prüfwalze verfügen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen
ergeben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 8.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung besteht der Matratzenprüfstand aus einem Grundgestell,
in dem sich ein höhenverstellbarer
Auflageboden, auf dem die zu prüfende
Matratze oder auch ein Bett mit eingelegter Matratze befestigt wird
und eine darüber
angeordnete Lagerbaugruppe, mit einer schwimmend gelagerten Prüfwalze nach
EN 1957 und mit einer Antriebseinheit, befinden.
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Die
Lagerbaugruppe besitzt horizontale und vertikale Kugelschienenführungen,
um der Prüfwalze eine
vertikale und horizontale Bewegung zu ermöglichen.
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Eine
robuste und kostengünstig
aufgebaute, vertikal schwimmende Lagerung wird dadurch realisiert,
dass die Enden der Achse der Prüfwalze über zwei
Schwenkflansche an den vertikalen Kugelschienenführungen befestigt sind. Dabei
ist einer der Schwenkflansche in einem Langloch geführt, um
die Verlängerung
der Achse, die beim Verkippen der Walze auftritt, zu ermöglichen.
Durch diese schwimmende Lagerung kann die Walze, wie in EN 1957
gefordert, der Matratzenoberfläche
folgen, auch wenn diese eine asymmetrische Dicke oder partiell unterschiedliche
Matratzenhärte
aufweist.
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Eine
platz- und energiesparende Ausführung der
horizontalen Antriebseinheit, die für die oszillationsförmige Bewegung
der Prüfwalze
benötigt
wird, besteht aus einem Servomotor, der zwei über eine Übertragungswelle gekoppelte
Zahnriemenachsen antreibt. Mit dieser greift die Kraft, welche die
Walze antreibt, wie in EN 1957 gefordert, immer horizontal an. Außerdem können sinusförmige, und
bei Bedarf auch andere Formen von Oszillationsbewegungen exakt ausgeführt werden
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Damit
das Ausheben der Prüfwalze
sowohl bei der Beendigung der Dauerhaltbarkeitsprüfung als auch
bei einer Störung,
wie z. B. einem Stromausfall, möglich
ist, ist eine Ausführung
mit Pneumatikzylindern als vertikaler Antrieb vorteilhaft. Durch
den Restdruck in der Pneumatikversorgung kann dann die Rolle in
nahezu jedem Fall ausgehoben werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu
zeigen in schematischer Darstellung
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1:
eine Gesamtansicht des Matratzenprüfstandes von oben;
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2:
die Lagerbaugruppe mit Antriebseinheit, Ansicht von vorne;
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3:
die Lagerbaugruppe mit Antriebseinheit, Ansicht von oben.
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Der
in 1 dargestellte Matratzenprüfstand besteht aus einem rechteckförmigen Grundgestell 1, das
mit einem Profilmontagesystem aufgebaut ist und an dem eine transparente
Schutztür
für das
Ein- und Ausladen der Prüflinge
und eine transparente Schutzklappe, die für die Sichtkontrolle des Prüfvorgangs
genutzt wird, angebracht sind. In den bodennahen Ecken des Grundgestells 1 sind
vier synchronisierte Spindelantriebe an den Profilträgern befestigt,
mit denen der Matratzenauflageboden 2 in der Höhe verstellt
werden kann. Die Spindelantriebe werden dabei durch die paarweise
Kopplung von je zwei Antrieben synchronisiert. Am Auflageboden 2 befinden
sich verstellbare, nach EN 1957 geformte Seitenstützprofile,
die der Befestigung der zu prüfenden Matratze 3 dienen.
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Damit
ist diese Ausführung
des Prüfstandes vor
allem zur Überprüfung von
einzelnen Matratzen gedacht; Betten mit eingelegter Matratze können jedoch
nach einem kleinen Umbau ebenfalls geprüft werden.
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Die
um die Längsachse
drehbar gelagerte Prüfwalze 4 besteht
aus scheibenförmigen
Segmenten aus Birken-Multiplex-Holz, mit denen das normgerechte
Trägheitsmoment
erreicht wird, die auf die nach EN 1957 vorgegebene Form abgedreht
und mit einer glatten Kunststoffschicht überzogen sind. An den vertikalen
Kugelschienenführungen
der Walze 4 sind zusätzlich
Gewichtsplatten 5 angebracht, um die nach EN 1957 vorgeschriebene
Walzenanpresskraft zu erhalten. Die Achse der Walze 4 ist
auf beiden Seiten über
zwei Schwenkflansche, die deren vertikales Kippen ermöglichen,
mit zwei vertikal angeordneten Kugelschienenführungen 6 verbunden.
Dabei ist einer der beiden Schwenkflansche gleitend in einem Langloch
geführt,
um die Achsverlängerung,
die beim Verkippen auftritt, zu ermöglichen. Außerdem sind an den beiden Achslagern
Druckzylinder 7 befestigt, mit deren Hilfe die Walze 4 an
den oberen vertikalen Anschlag gefahren und somit ausgehoben werden
kann. Während
der Dauerhaltbarkeitsprüfung
der Matratze 3 werden die Druckzylinder 7 drucklos
geschaltet.
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Die
vertikalen Führungen 6 sind
ihrerseits über
Winkel an den horizontal liegenden Kugelschienenführungen 8 befestigt.
Die Walzenanordnung wird über
zwei Zahnriemen, die mittels einer Übertragungswelle 10 gekoppelt
sind, durch den Servomotor 9 angetrieben. Mit Hilfe einer
Motorsteuereinheit können
horizontale, sinusförmige
Oszillationen in Querrichtung der Matratze entsprechend EN 1957
vorgegeben werden.
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- 1
- Grundgestell
- 2
- Matratzenauflageboden
- 3
- Matratze
- 4
- Prüfwalze
- 5
- Zusatzgewichte
- 6
- Vertikale
Linearlager/Kugelschienenführungen
- 7
- Vertikale
Antriebe/Druckzylinder
- 8
- Horizontale
Linearlager/Kugelschienenführungen
- 9
- Horizontale
Antriebseinheit/Servomotor
- 10
- Übertragungswelle