УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭРГОНОМИЧНОСТИ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1999 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к вопросам измерения на рабочем месте, где сочетаются сиденье водителя и органы управления, и может быть использовано в кабинах тракторов и самоходных сельскохозяйственных машинах для осуществления измерений расположения органов управления относительно опорных суставов конечностей оператора.

Известны устройства (Федорович С.А. и др. "Новые возможности проектирования с использованием средств машинной графики". Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1990, N 2), состоящие из подвижных элементов, имитирующих оператора в одной плоскости, используемых для размещения органов управления относительно сиденья.

К недостаткам можно отнести следующее.

Ввиду того, что шаблон учитывает соотношение органов управления относительно сиденья в одной плоскости, он может быть использован только при разработке рабочего места на стадии чертежных работ.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому устройству является устройство (а.с. N 508711, М.кл. B 60 M 17/00, 1976), в котором трехмерный посадочный манекен, имитирующий водителя мобильной машины, имеет приспособление для выделения точек нанесения повреждений при авариях, за счет наличия измерительных шкал, поэтому он может быть использован в качестве регламентирующего элемента при проектировании органов управления. Но и это устройство не лишено недостатков, главным из которых является низкая точность измерения, которая объясняется следующим.

1. Устройство не имеет возможности для определения параметров органов управления верхними конечностями.

2. Конструкция трехмерного посадочного манекена не имеет жесткой фиксации в установленных в точках расположения опорных суставов конечностей.

3. Устройство не может измерять углы направления конечностей относительно опорных суставов.

Решаемой задачей (или целью изобретения) является повышение точности измерений расположения органов управления относительно опорных суставов конечностей оператора для более удобного взаимодействия с ними.

Решение задачи достигается тем, что на сиденье размещен трубчатый каркас, выполненный в виде гнутой трубы с имитацией точек расположения опорных суставов (верхних и нижних) конечностей оператора, при этом в нижней части трубчатого каркаса размещен опорный элемент, выполненный в виде согнутого по дуге седалища (опорный полуцилиндрический элемент), имитирующего контакт оператора с сиденьем транспортного средства, причем в верхней части (над сиденьем) предлагаемого устройства размещен опорно-динамометрический элемент, содержащий корпус, внутри которого размещена пружина охватываемая стаканом, снабженным стрелкой, выведенной в предусмотренную вертикальную щель корпуса с закрепленной на нем динамометрической шкалой, при этом над стаканом размещена плавающая квадратная гайка с возможностью ее взаимодействия с винтом, на одном конце которого установлен маховик, а другой конец винта выполнен со сферической головкой и завальцован в опорную шайбу, закрепленную на потолке кабины транспортного средства, кроме того, трубчатый каркас в точках расположения опорных суставов снабжен четырьмя угловыми измерительными устройствами, каждое из которых состоит из вертикального диска, снабженного шкалой отсчета, отградированной в градусах, и размещенного к ней перпендикулярно с возможностью вращения транспортира, также снабженного шкалой, а также шнуров-линеек.

Таким образом, на месте оператора, а именно на сиденье, размещается устройство, состоящее из гнутой трубы (каркас), на которой имитируются точки расположения опорных суставов верхних и нижних конечностей оператора. При помощи шнуров-линеек измеряются расстояния до органов управления и углы, описывающие взаимное их расположение. В нижней части устройства расположен полуцилиндрический опорный элемент имитирующий контакт оператора в области тазобедренных суставов нижних конечностей (седалищ). В верхней части устройства размещается опорно-динамоментрический элемент, состоящий из корпуса, в котором в квадратной плавающей гайке перемещается винт и через устройство, регулирующее длину винта, винт своим сферическим наконечником завальцован в опорной шайбе и опирается в потолок кабины. Для ориентации устройства в вертикальном положении на опорном полуцилиндрическом элементе смонтирован нивелир.

Для создания дозированной нагрузки на сиденье оператора, соизмеримой с его массой, в квадратном корпусе размещается пружина, опирающаяся в квадратную гайку через направляющий стакан, снабженный стрелкой с выводом в вертикальную прорезь, предусмотренную в квадратном корпусе на шкалу, показывающую с каким усилием осуществляется нагрузка на сиденье (согласно ГОСТ 12.2.019 = 86 эта нагрузка должна составлять 65 кг). В точках, где имитируется расположение опорных суставов человека-оператора, размещаются измерители углов, состоящие из проградуированных в градусах дисков со сквозными отверстиями в центре, в которых с помощью шайбы свободно закрепляется шнур-линейка, соединяющий органы управления в точках приложения усилий. Кроме того, в отверстиях дисков смонтирован свободно вращающийся транспортир, позволяющий измерить угол отклонения шнура-линейки относительно вертикальной плоскости диска. Шнур-линейка имеет градуировку, позволяющую измерять расстояния от диска до точки приложения усилия и оценить при этом досягаемость конечностей оператора до органов управления при взаимодействии с ними.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройства состоящего из гибкой трубы с полуцилиндрическим седалищем, угломерами, нивелиром, динамометрическим элементом, винтом упора и шнуров-линеек, размещенного на сиденье водителя и опирающегося в потолок кабины, повышает точность измерений расположения органов управления относительно опорных суставов за счет своей жесткой фиксации на сиденье и наличия измерительных приспособлений что, как следствие, позволяет повысить уровень проектирования рабочего места и улучшить условия труда водителя транспортного средства.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - представлен его общий вид;
на фиг. 2 - представлен динамометрический элемент устройства;
на фиг. 3 - представлен угломер и полуцилиндрический элемент в форме седалища.

В предлагаемом устройстве (см. фиг. 1, 2, 3), устанавливаемом на сиденье 1 водителя транспортного средства, через полуцилиндрический опорный элемент 2 (седалище) имитируется контакт водителя в области опорных суставов нижних конечностей с сиденьем. Благодаря трубчатому каркасу 3, который неподвижно фиксируется динамометрическим элементом 4 - винт 5, удлинитель 6 и опорная шайба 7, упирающаяся в потолок 8 кабины транспортного средства в вертикальном положении. Для осуществления контроля вертикальности устройства на седалище 2 в верхней его части устанавливается жидкостной нивелир 20. Динаметрический элемент устройства состоит из каркаса 4, в котором свободно перемещается винт 5 и через квадратную плавающую гайку 9, стакан 10 и пружину 11 опирается через трубчатый каркас 3 и полуцилиндрический опорный элемент 2 в сиденье 1. Для создания дозированной нагрузки предусмотрена стрелка 12 (см. фиг. 2), соединенная со стаканом 10, и шкала 13, которая осуществляется путем закручивания маховика 14. Вертикальная установка предлагаемого устройства контролируется нивелиром 20. Каркас в предлагаемом устройстве выполнен таким образом, что имитирует расположение опорных суставов человека-оператора. В точках, где должны быть расположены опорные суставы водителя, в предлагаемом устройстве размещаются измерители углов и расстояний, состоящие из дисков 15, в которых свободно вращаются транспортеры 16, зафиксированные при помощи шайбы 18 и шнуров-линеек 17.

Устройство работает следующим образом.

При установке устройства и проведении измерений трубчатый каркас 4 опорным полуцилидрическим элементом 2 устанавливается на сиденье 1 в его центре таким образом, чтобы обеспечивалось полное касание со спинкой 19 сиденья 1, перед размещением устройства винт 5 при помощи маховика 14 отворачивают, создавая возможность для установки опорного элемента на сиденье 1, которое в нормальном положении находится в верхнем положении (без нагрузки). Затем, осуществляя контроль вертикальности предлагаемого устройства по нивелиру 20, производят закручивание винта 5 маховиком 14 (при недостаточности длины винта 5 - его удлиняют, а если требуется, то его укорачивают в зависимости от необходимости при помощи удлинителя 6), опорная шайба 7 упирается в потолок 8 кабины, осуществляя тем самым вертикальную установку предлагаемого устройства. Для создания установленной нагрузки на сиденье (65 кг) продолжают закручивать винт 5 маховиком 14, при этом плавающая в корпусе 4 квадратная гайка 9 сжимает пружину 11 через стакан 10, имеющий выведенную на шкалу 13 стрелку 12, создают усилие через каркас 3 и опорный полуцилиндрический элемент 2 на сиденье 1 к спинке сиденья 19.

Измерение производится следующим образом. Органы управления, а именно их опорные элементы, входящие в контакт с конечностями водителя или точками приложения усилий (ТПУ), соединяются посредством шнуров-линеек 17, что позволяет определить расстояние от опорного сустава до ТПУ или оценить степень досягаемости органа управления какой-либо из конечностей водителя. Для определения направления расположения ТПУ используются угломеры 15 и 16 относительно опорного сустава соответствующей конечности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить координаты ТПУ органов управления транспортного средства, что позволяет оценивать их степень приспособленности (или степень эргономичности) при взаимодействии с конечностями оператора транспортного средства.

Устройство содержит каркас с размещенным в нижней его части седалищем. Седалище выполнено в виде опорного полуцилиндрического элемента и располагается на сиденье транспортного средства. В верхней части седалища установлен нивелир. В верхней части устройства расположен динамометрический элемент. Он состоит из корпуса, в котором размещены винт и пружина, охватываемая стаканом. Стакан снабжен стрелкой. Последняя выведена в вертикальную щель, предусмотренную в корпусе. На одном конце винта установлен маховик. Другой конец выполнен со сферической головкой и завальцован в опорную шайбу на потолке кабины. Над стаканом расположена плавающая квадратная гайка, взаимодействующая с винтом. Каркас выполнен в виде гнутой трубы с имитацией расположения опорных суставов верхних и нижних конечностей. В точках, соответствующих расположению упомянутых опорных суставов, установлены четыре измерительных устройства. Каждое их них состоит из вертикального диска, снабженного шкалой отсчета, транспортира и шнуров-линеек. Технический результат - повышение точности измерений. 3 ил.

Устройство для измерения эргономичности органов управления транспортного средства, содержащее каркас с размещенным в нижней его части седалищем, выполненным в виде опорного полуцилиндрического элемента и предназначенным для имитации контакта оператора с сиденьем транспортного средства, и измерительные устройства, отличающееся тем, что оно снабжено нивелиром, установленным на седалище в верхней его части и предназначенным для фиксации каркаса с расположенным на сиденье транспортного средства седалищем под нагрузкой, соответствующей массе водителя, динамометрическим элементом, расположенным в верхней части устройства и включающим в себя корпус, внутри которого размещены свободно перемещающийся винт, пружина, охватываемая стаканом, снабженным стрелкой, выведенной в вертикальную щель, предусмотренную в корпусе, на котором закреплена динамометрическая шкала, и плавающая квадратная гайка, расположенная над стаканом с возможностью взаимодействия с винтом, на одном конце которого установлен маховик, другой конец винта выполнен со сферической головкой и завальцован в опорную шайбу, закрепленную на потолке кабины транспортного средства, причем каркас выполнен в виде гнутой трубы с имитацией расположения опорных суставов верхних и нижних конечностей оператора, четыре измерительных устройства установлены в точках, соответствующих расположению упомянутых опорных суставов, каждое из них состоит из вертикального диска, снабженного шкалой отсчета, установленного перпендикулярно ему с возможностью свободного вращения транспортира и шнуров-линеек.