MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA ÚSTAV NÁBYTKU, DESIGNU A BYDLENÍ
APLIKACE MECHATRONIKY V SEDACÍM NÁBYTKU
- DISERTAČNÍ PRÁCE -
2014 ING. ARCH. HYNEK MAŇÁK
Prohlašuji, že jsem disertační práci na téma: "Aplikace mechatroniky v sedacím nábytku" zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje disertační práce byla zveřejněna v souladu s § 47 b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
Autor disertační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.
V Brně, dne: ..........................................................................................................
II
PODĚKOVÁNÍ Děkuji tímto následujícím osobám: doc. Ing. arch. Ludvice Kanické, CSc, za odborné vedení disertační práce Ing. Josefu Bartákovi, za možnost účasti na projektu Ergosedia a cenné pracovní i osobní podněty Ing. Radku Jánskému, za odbornou spolupráci III
Abstrakt:
Tématem disertační práce je aplikace mechatroniky v sedacím nábytku. Práce definuje principy mechatroniky a prezentuje ukázky stávajích aplikací mechatroniky v interiérových zařizovacích prvcích. Práce popisuje aktuální stav polohovacího sedacího nábytku a systematicky člení jednotlivé polohovací prvky podle konstrukčního principu a funkce z hlediska změny ergonomických parametrů polohovacího nábytku. V tomto popisu jsou zachyceny aktuální trendy vývoje polohovacího sedacího nábytku s mechanickým a elektrickým pohonem. Práce definuje základní funkční části polohovacích mechanismů: vodicí systém, pohony, řídicí systém, bezpečnostní systém. Práce specifikuje logické prvky, které povyšují elektromechanické aplikace na aplikace mechatronické. Cílem práce je formulování potenciálních oblastí aplikace mechatroniky v sedacím nábytku. Práce obsahuje teoretické vize i konkrétní návrhy aplikace mechatroniky v sedacím nábytku, doplněné o návrhy bez aplikace mechatroniky. Klíčová slova:
mechatronika, elektromechanika, mechanika, polohovací sedací nábytek, ergonomie, pohon, plynokapalinový píst, bezpečnostní prvky
Abstract:
The theme of the dissertaion is appliaction of mechatronics in seating furniture. The work defines the principles of mechatronics and presents samples of the existing applications of mechatronics in interior furnishing elements. The work describes the current status of the positioning of seating furniture and systematically devides particular positioning elements according to construction principles and function in term of changes in the ergonomic parameters of positioning furniture. In this description are captured current trends of progress in positioning of seating furniture with mechanical and electrical drive. The work defines the basic functional parts of the positioning mechanisms: guiding system, electric motors, control system, safety elements. The work specifies the logical elements that elevate electromechanical applications from mechatronic application. The aim of the work is the formulation of potential areas of application of Mechatronics in the sitting furniture. The work contains a theoretical vision and specific suggestions for application of mechatronics in the sitting furniture, complemented by proposals without the application of mechatronics. Keyword:
mechatronics, electromechanics, mechanics, reclining seating furniture, ergonomics, actuator, gas-liquid piston, safety elements IV
OBSAH: 1
ÚVOD ...................................................................................................... 1 2
CÍL PRÁCE ............................................................................................. 2 3
MECHATRONIKA .................................................................................. 3
3.1 POJEM MECHATRONIKA .............................................................. 3
3.2 APLIKACE MECHATRONIKY V OBYTNÉM INTERIÉRU A
NÁBYTKU ...................................................................................... 4
3.3 OBCHODNÍ VÝZNAM OZNAČENÍ VÝROBKU .............................. 5 4 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK ....................................................... 7
4.1 ERGONOMIE SEDACÍHO NÁBYTKU .............................................. 7
4.2 KONSTRUKCE POLOHOVACÍHO NÁBYTKU .............................. 8
4.3 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK - MANUÁLNĚ OVLADANÉ
MECHANISMY .............................................................................. 10 4.3.1
Polohovací křeslo ...................................................................... 10 4.3.2
Polohovací segment sedací soupravy ....................................... 11 4.3.3
Naklápění opěradlové části ....................................................... 12 4.3.4
Proměnlivá výška opěradlové části ........................................... 13 4.3.4.1 Výsuvné podhlavníky ............................................................ 14 4.3.4.2 Sklopné podhlavníky ............................................................. 16 4.3.4.3 Skládací zádová opěrka ........................................................ 17 4.3.4.4 Výškově stavitelná zádová opěrka ........................................ 18 4.3.4.5 Naklápěcí zádová opěrka ...................................................... 19 4.3.5
Proměnlivá hloubka sedací části ............................................... 19 4.3.5.1 Proměnlivá hloubka sedací části - posuv sedáku ................. 20 4.3.5.2 Proměnlivá hloubka sedací části - posuv opěradla ............... 21 4.3.6
Proměnlivá výška sedací části .................................................. 21 4.3.6.1 Klavírní židle .......................................................................... 22 4.3.6.2 Testovací křeslo Rolf Benz .................................................... 22 4.3.6.3 Stavitelná barová židle .......................................................... 24 4.3.7
Rozkládací sedací nábytek, s úložnými prostory ...................... 24 4.3.7.1 Rozkládací pohovky a křesla ................................................. 24 4.3.7.2 Sedací nábytek s úložným prostorem .................................... 25
4.4 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK S ELEKTRICKÝMI POHONY 25 4.4.1
Polohovací křesla - TV křesla .................................................... 25 4.4.2
Polohovací segment sedací soupravy ....................................... 25 4.4.3
Masážní křesla .......................................................................... 26 V
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
4.4.8
Lift Up křesla .............................................................................. 27 Změna hloubky sedáku .............................................................. 27 Změna výšky a hloubky sedáku ................................................ 29 Rozkládací pohovky, pohovky s úložným prostorem ................ 29 Polohovatelné lehátko ............................................................... 30
5 FUNKČNÍ ČÁSTI SEDACÍHO NÁBYTKU S ELEKTR. POHONEM ..... 31
5.1 VODICÍ SYSTÉM ........................................................................... 31
5.2 POHONY ........................................................................................ 33
5.3 ŘÍDICÍ SYSTÉM - OVLÁDÁNÍ ........................................................ 34
5.4 BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM ............................................................ 34 6 OBLASTI APLIKACE MECHATRONIKY V SEDACÍM NÁBYTKU ....... 36
6.1 ŘÍDICÍ JEDNOTKA ........................................................................ 36
6.2 BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM ............................................................ 36 6.2.1
Kontaktní bezpečnostní systém ................................................. 37 6.2.1.1 Spínací bezpečnostní lišty ..................................................... 37 6.2.1.2 Ochrana přetížení motorů ...................................................... 38 6.2.2
Bezkontaktní bezpečnostní systém ........................................... 40
6.3 BEZDRÁTOVÉ OVLÁDÁNÍ / BLUETOOTH .................................. 41
6.4 INTEGROVANÁ AUDIO / VIDEO TECHNIKA ................................ 42
6.5 INTEGROVANÉ MASÁŽNÍ FUNKCE ............................................ 43 7 NÁVRHY SEDACÍHO NÁBYTKU S APLIKACÍ MECHATRONIKY ...... 44
7.1 KŘESLO PRO VSTÁVÁNÍ SENIORŮ ............................................ 44
7.2 HOUPACÍ RELAXAČNÍ SEDACÍ NÁBYTEK ................................. 45 7.2.1
Elektrická iniciace houpání na lyžinách ..................................... 46 7.2.1.1 Studie polohovatelného houpacího křesla ............................ 46 7.2.1.2 Studie houpacího křesla - lineární motor .............................. 47 7.2.1.3 Studie houpacího křesla s slektrickou regulací houpání ....... 47 7.2.2
Houpání na závěsném sedáku .................................................. 48 7.2.2.1 Studie pohupovací válendy ................................................... 48 7.2.2.2 Vibrační lehací plocha ........................................................... 51
7.3 TESTOVACÍ POHOVKA ................................................................ 52
7.4 NAKLÁPĚNÍ SEDACÍHO PRVKU VZAD ....................................... 55 7.4.1
Návrh pohovky s naklápěním sedáku a opěráku ...................... 55 7.4.2
Návrh pohovky s naklápěním sedáku a opěráku ...................... 56 7.4.3
Návrh křesla s naklápěním sedáku a opěráku .......................... 57
VI
8 NÁVRHY SEDACÍHO NÁBYTKU BEZ APLIKACE PRINCIPŮ
MECHATRONIKY ................................................................................... 59
8.1 KŘESLO SENIOR - VÝSUVNÁ PODRUČKA & VÝKLOP. SEDÁK 59
8.2 SEDACÍ PRVEK S NAKLÁPĚNÍM VZAD I VPŘED ....................... 68 8.2.1
Studie konstrukčních principů naklápění sedáku - 1. etapa ....... 69 8.2.1.1 Naklápění na zaoblených lyžinách ....................................... 69 8.2.1.2 Naklápění pomocí stavitelných nohou .................................. 70 8.2.1.3 Naklápění sedáku na principu vahadla ................................. 71 8.2.1.4 Naklápění sedáku - vahadlo s elektrickým pohonem ............ 72 8.2.1.5 Naklápění sedáku - vahadlo s plynokapalinovými písty ........ 73 8.2.2
Testovací prototyp - křeslo s naklápěním sedáku ...................... 74 8.2.2.1 Testovací křeslo - verze 1 ...................................................... 74 8.2.2.2 Testovací křeslo - verze 2 ...................................................... 75 8.3.2.3 Vyhodnocení testování naklápění sedáku ............................. 76 8.3.3
Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku - 2. etapa .......... 78 8.3.3.1 Naklápění sedáku - pákový mechanismus ........................... 78 8.3.3.2 Naklápění sedáku - pákový mechanickým s pojezdem
základny ................................................................................ 79 8.3.4
Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku - 3. etapa ......... 79 8.3.4.1 Naklápění sedáku - Princip 2 rámy ....................................... 79 8.3.4.1.1 Naklápění sedáku - pohon "Závitová tyč" ............................. 80 8.3.4.1.2 Naklápění sedáku - pohon "Hever" ....................................... 81 8.3.4.1.3 Samostatné naklápění jednotlivých sedáků .......................... 81 8.3.4.1.4 Naklápění sedáku - snížení přední hrany ............................. 82 8.3.4.2 Naklápění sedáku - Princip 3 rámy ....................................... 83 8.3.4.2.1 Konstrukční princip - Symetrické rozevírání ......................... 83 8.3.4.2.2 Konstrukční princip - Nesymetrické rozevírání ..................... 83 8.3.5
Návrhy řešení pohonu naklápění sedáku - 4. etapa .................. 85 8.3.5.1 Studie pohonů naklápění sedáku - Mechanický pohon ........ 85 8.3.5.2 Studie pohonů naklápění sedáku - Elektrický pohon ............ 86 8.3.5.3 Pneumatický pohon naklápění sedáku .................................. 87
9 DISKUSE ............................................................................................... 90 10
ZÁVĚR ................................................................................................... 98 11
SUMMARY ........................................................................................... 100 12
LITERATURA ....................................................................................... 102 13
SOUPIS OBRÁZKŮ ............................................................................. 104
VII
SEZNAM ZKRATEK imm
Internationale Einrichtungsmesse, Köln, Německo
iSaloni
Salone Inernazionale del Mobile, Milano, Itálie
Bývanie
Výstava Nábytok a bývanie, Nitra, Slovensko
Interzum
Internationale Messe für Zulieferer der Möbelindustrie, Köln, Německo
Orgatec
Internationale Leitmesse für Office & Object, Köln, Německo
VIII
1
ÚVOD
Práce navazuje na vlastní zkušenosti autora získané v rámci dosavadního vývoje kuchyňského, koupelnového, kancelářského a bytového lůžkového polohovacího nábytku s elektrickými lineárními pohony realizovaného v rámci práce designérského studia Maniac Interier.
Disertační práce navazuje na projekt LF11004 Zvýšení ergonomické a uživatelské kvality sedacího nábytku v rámci Programu EUREKA CZ s označením Ergosedia. Vývoj nového sedacího nábytku byl uvažován s využitím principů bioniky a prostředků mechatroniky.
Hlavním řešitelem projektu byla společnost Form Design, vedlejším účastníkem projektu byla Mendelova univerzita v Brně. Autor práce byl pověřen vedením pracovní skupiny Mendelovy univerzity v Brně. V roce 2011 byly zpracovány rešerše, v roce 2012 byly zpracovány návrhy sedacího nábytku, v roce 2013 proběhlo vzorování prototypů a vyhodnocení výsledků. Ideové návrhy, konstrukční návrhy a vizualizace návrhů sedacího nábytku byly autorem zpracovány v úzké odborné spolupráci s Ing. Radkem Jánským, externím řešitelem projektu Ergosedia.
Východiskem této disertační práce bylo zpracování odborných rešerší v oblasti aplikací mechatroniky v bytovém nábytku a interiérových prvcích, vývoje polohovacího sedacího nábytku, vývoje aplikací elektrických pohonů v bytovém, kancelářském a dalším nábytku a aktuálních poznatků z oblasti ergonomie sedacího nábytku.
Na podkladě zpracovaných rešerší byl vypracován přehled stávajícího stavu polohovacího sedacího nábytku s mechanickým ovládáním a elektrickými pohony. V rámci tohoto přehledu byly systematicky popsány jednotlivé polohovací funkce, které ovlivňůjí celkovou ergonomii sedacího nábytku.
Tento přehled byl východiskem pro zpracování vlastních návrhů polohovacího sedacího nábytku s mechanickými, elektromechanickými a mechatronickými principy polohování.
1
2
CÍL PRÁCE
Obecným cílem práce je popsat problematiku aplikací mechatroniky v sedacím nábytku a definovat hraniční oblast mezi elektromechanickými a mechatronickými aplikacemi v bytovém sedacím nábytku.
Autor práce si stanovil tyto dílčí cíle disertační práce:
A Posouzení možných oblastí vývoje sedacího nábytku s aplikací mechatroniky a zpracování studií a návrhů polohovacího sedacího nábytku aplikujícího mechatronické principy. Tento cíl formálně vychází ze zvoleného zadání a názvu disertační práce a schválené metodiky práce.
B Zpracování návrhů polohovacího sedacího nábytku s mechanickými a elektromechanickými principy polohování přinášející dílčí zlepšení ergonomie sezení nebo užitného komfortu sedacího nábytku.
V rámci hledání nových námětů pro řešení polohovacího sedacího nábytku byly v průběhu řešení projektu Ergosedia a následném zpracování disertační práce formulovány některé nové principy konstrukčního řešení polohovacího sedacího nábytku, které sice nenaplní formální zařazení do oblasti aplikace mechatroniky, přesto tyto náměty mohou být přínosné dílčím zlepšení vlastností stávajících známých principů nebo formulováním nových vlastností sedacího nábytku.
C Ověření nově navržených principů v praxi formou zhotovení prototypů a jejich funkčního testování.
2
3
MECHATRONIKA
3.1 POJEM MECHATRONIKA
Mechatronika jako vědní obor vznikl v Japonsku v polovině 70. let jako prostředek pro projektování moderních inteligentních výrobků vertikálním postupem “shora dolů”. Východiskem je specifikace projektovaného výrobku a v rámci procesu vývoje se řeší postupně stále podrobnější detaily. Za tímto účelem byl vytvořen nový obor, až později nazvaný “mechatronika”, integrující poznatky nejen z mechaniky, elektrotechniky a informatiky, ale i z dalších současných oborů.
Mechatronika je široký pojem, který zahrnuje procesy vývoje výrobku, výrobní procesy i koncový výrobek a jeho provoz. Podstatou mechatronických aplikací je spolupůsobení elektromechanických systémů a logických prvků řízení. Právě přítomnost logických prvků odlišuje mechatronické systémy od jejich vývojových předchůdců - elektromechanických systémů.
"Mechatronika je přístup, filozofie tvorby a provozu těchto moderních systémů, jejichž cílem je optimalizace uvedené multioborové struktury již ve fázi návrhu a dále optimalizace zajištění provozu s prioritou spolehlivosti a hospodárnosti. ...
Problémem mechatroniky, a to jak metody projektování strojů, tak i metodiky výuky, jsou obtíže s propojením dílčích zůčastněných oborů, které se dlouhou dobu vyvíjely odděleně s přímo nesrovnatelnými veličinami, terminologií, symbolikou. ..." 1
V oblasti nábytku a zařizovacích prvků interiéru lze předpoládat jako výsledek aplikace mechatroniky vznik mechatronického výrobku na principu mechanického či elektromechanického zařízení s integrovanou elektronikou.
"Za mechatronické nelze považovat samotné elektromechanické výrobky. Mechatronickými se stávají teprve tehdy, vykazují-li navíc i určitý stupen “inteligence”, který byl umožněn teprve rozvojem mikroelektroniky (programovatelnost, samoregulovatelnost)." 2
Právě posouzení míry “inteligence” je zásadní pro označení výrobku jako mechatronický.
1
Talácko, 2006
2
Maixner, 2006 3
3.2 APLIKACE MECHATRONIKY
V OBYTNÉM INTERIÉRU A NÁBYTKU
V oblasti zařizovacích prvků obytného interiéru je možné zaregistrovat první nedeklarované i deklarované aplikace mechatroniky.
V roce 2006 prezentovala slovinská firma Gorenje na výstavě 100% Design v Londýně koncept stolu SmarTable. Stůl je vybaven dálkově ovládaným chladícím prostorem s výsuvným etažérem integrovaným do centrální válcové nohy stolu. Stůl je vybaven bezkontaktním bezpečnostním systémem. Přestože se jedná o aplikaci mechatronického principu není takto stůl SmarTable označován.
Obr. 1: SmarTable s výsuvným chlazeným etažérem (http://www.smar-table.com/en/news? newsArchiveDate=2006-09, 2008)
V oblasti interiérových zařizovacích prvků jsou na trhu dostupné mechatronické uzamykací systémy, které systémově doplňují jednodušší mechanické a elektromechanické uzamykací systémy. Elektronický přístupový systém je integrován do zámku nebo vložky. Tyto systémy technologicky navazují na dříve užívané hotelové zámkové systémy umožňující přístup pomocí magnetických, čipových nebo bezkontaktních karet. Hotelové kartové zámkové přístupové systémy přitom nejsou dosud obchodně označovány jako mechatronické.
Obr. 2: Mechatronická vložka CliQ (http://www.multlock.cz/cz/kategorie/mechatronicke-vlozkycliq.aspx, 2009)
4
V roce 2012 byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně prezentována mechatronická sprcha Smart Shower vyvinutá Fakultou strojní Technické univerzity v Liberci. Sprcha povyšuje vlastnosti termostatické baterie a zvyšuje její uživatelský komfort: na uživatele neteče studená voda v počátku sprchování, šetří spotřebu vody tím, že není vypouštěna část vody do odpadu v rámci nastavení požadované teploty a umožňuje nastavení požadovaných parametrů sprchování (teplota vody, průtok, místo výtoku) pro jednotlivé uživatele.
Obr. 3: Mechatronická sprcha Smart Shower (http://www.mechatronickasprcha.cz/products/ princip-smart-shower/, 2012)
V oblasti sedacího nábytku nejsou aplikace mechatronické dosud deklarovány. Případné stávající aplikace mechatroniky budou formulovány v následujících částech této práce.
3.3 OBCHODNÍ VÝZNAM OZNAČENÍ VÝROBKŮ
V oblasti architektury, bytových interiérů a domácích spotřebičů je delší dobu znatelný obchodní a marketingový trend označení výrobků vábivými a motivujícími názvy obsahujícími následující adjektiva: inteligentní, chytrý, robotický, případně v angličtině: smart, clever a další. Obchodní označení: inteligentní dům, inteligentní domácnost, chytrá chladnička, inteligentní chladnička, inteligentní trouba, inteligentní WC a jiné se již zcela zabydlely v současném odborném i obchodním názvosloví. Tyto názvy vyvolávají v zákazníkovi - v potenciálním uživateli pozitivní emoce, které mohou sehrát důležitou roli v rozhodovacím procesu při pořizování těchto produktů. Na trhu tedy můžeme nalézt produkty, které záměrně a vědomě podsouvají výrobkům neexistující vlastnosti.
5
Například tzv. Inteligentní plastelina, která mění barvu se změnou teploty, dá se trhat jako papír, skáče jako balonek, případně teče jako tekutina. Vlastnosti plasteliny jsou dány jejími fyzikálně mechanickými vlastnostmi použitého materiálu na bázi silikonu a ne podsouvanou inteligencí. Název výrobku má oslovit potenciálního zákazníka - laika v oboru polymerních materiálů, který sice přímo neuvěří inteligenčním schopnostem plasteliny, přesto toto označení může sehrát výraznou roli při rozhodování o koupi tohoto výrobku, případně pouze i o pouhé informovanosti o jeho existenci.
Obr. 4: Inteligetní plastelína (www.plastelina.cz)
Prezentace produktů v populárně odborných časopisech a webových portálech bývá doprovázena exhaltovanými výrazy, které mají podpořit atraktivitu výrobků i samotných článků. Na rozdíl od prezentace výrobků samotných výrobců, kteří uvádí technická data případně doplněná obchodně atraktivními názvy "nových" funkcí populárně odborné časopisy cíleně vlastnosti výrobků přehání a popisují demonstrativními slogany. Např.: "Inteligentní pračka vyhrála zlato v Londýně" 3 , "Chytrá baterie zdobí koupelnu organických tvarů" 4
Právě přítomnost integrované inteligence do mechatronických aplikací může být v blízké budoucnosti lákavým marketingovým tahákem v oblasti bytových spotřebičů a zařízení.
3
Moderní byt (10.02.2014)
4
Moderni byt (20.01.2014) 6
4 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK 4.1 EGONOMIE SEDACÍHO NÁBYTKU
Autor práce vychází ideově z následujících základních ergonomických schémat pro základní sedací polohy na bytovém sedacím nábytku.
7
Obr. 5: Ergonomická schémata sedacích poloh (archiv autora práce, původce schémat neznámý)
Jednotlivé sedací polohy A (vzpřímené sezení) až F (sezení v záklonu) jsou charakterizovány postupným nakláněním sedáku (0° ~ 25°) a rozevíráním úhlu mezi sedákem a opěrákem (93° ~ 127°). Současně se zvětšuje hloubka sedáku (37 ~ 43 cm) a výška opěradla (25 ~ 52 cm), resp. pro největší záklon je doplněna hlavová podpěrka.
Tato schémata jsou přibližně z 70-tých nebo 80-tých let. Odpočivná sedací poloha s nataženýma nohama nebyla v té době ještě používána.
Uváděné geometrické parametry není možné ani nutné brát striktně dogmaticky. Ergonomická schémata jsou zakreslena s nečalouněným sedákem a opěrákem. Výsledná geometrie a následně skutečná kvalita sezení je výrazně ovlivněna použitou skladbou čalounění sedacího prvku.
Polohovací sedací nábytek principálně má umožňovat kombinaci některých sedacích poloh z výše prezentovaných ergonomických schémat. Dodržení všech doporučených geometrických parametrů pro jednotlivé polohy však není u různých typů polohovacího sedacího nábytku možné. Tato schémata jsou autorem práce vnímána jako principiální inspirační schémata.
4.2 KONSTRUKCE POLOHOVACÍHO SEDACÍHO NÁBYTKU
Polohovací sedací nábytek umožňuje změny geometrických parametrů sezení změnou polohy jedné či více pohyblivých částí sedacího nábytku. Polohování - nastavení do různých poloh - jednotlivých polohovatelných částí sedacího nábytku je možné pomocí polohovacích mechanismů. Polohovací
8
mechanismy mohou být v některých případech konstrukčně velice jednoduché nebo mohou naopak být konstrukčně velmi komplikované a sofistikované.
Polohovací mechanismy mohou být zabudovány do tradiční dřevěné nosné kostry sedacího nábytku nebo jsou součástí speciální kovové kostry.
Obr. 6: Dřevěná kostra s kovovými polohovacími mechanismy Kemmann & Koch a kovová kostra polohovacího křesla, Interzum 2007
Na nosnou kostru sedacího nábytku navazuje čalounění polohovacího sedacího nábytku které dotváří konečné tvarové řešení sedacího nábytku a současně výrazně ovlivňuje vlastní kvalitu sezení vhodnou kombinací čalounických výplňových, kypřicích, pružících a spojovacích materiálů. Na vnějším vzhledu sedacího nábytku se konkrétni kombinace použitých výplňových materiálů neprojeví přesto je podstatná pro vlastní kvalitu sezení a životnost sedacího nábytku.
Obr. 7: Prezentace různých druhů skladby čalouněných materiálů, na vnější pohled stejný sedací prvek nabízí rozdílné kvality sezení, foto Prokopová H., imm 2012
Řešení vlastní skladby a materiálové provedení čalounění polohovacího sedacího nábytku není předmětem této disertační práce. 9
Stávající mechanismy polohovacího sedacího nábytku můžeme rozdělit s ohledem na způsob ovládání uživatelem na:
- mechanické - ručně ovládané polohovací mechanismy
- polohovací mechanismy s elektrickým pohonem
4.3 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK / MANUÁLNĚ OVLADANÉ
MECHANISMY
Manuálně ovládané polohovací mechanismy lze zařadit do kategorie aplikace mechaniky v sedacím nábytku. Na trhu je možné zaznamenat tyto principy mechanického polohování sedacího nábytku:
4.3.1 Polohovací křeslo
Již několik desetiletí jsou na trhu k dispozici samostatná polohovací křesla s mechanickým polohovacím mechanismem, která umožňují nastavení sklonu zádové opěrky vůči sedáku, případně souběžné vysunutí podnožky.
Obr. 8: Sedací a relaxační poloha v polohovacím křesle
Tato polohovací křesla umožňují variabilní volbu a změnu sedací polohy. Tlakem zad sedící osoby při případném odbrždění mechanismu je docíleno zaklopení zádové opěrky při současném mírném záklonu sedáku a výsuvu podnožky. Sedací poloha je změněna na polohu pro relaxační ležení s výrazně protaženými nohami. Pro zablokování pozice v průběhu rozsahu polohování jsou polohovací mechanismy vybaveny mechanicky ovládanou brzdou. Mechanismy bez brzdy umožňují pouze přechod z přední sedací polohy do zadní relaxační, sezení v mezipoloze není možné.
10
Obr. 9: Polohovací křeslo Isabela firmy Nadop (www.nadop.cz)
Polohovací nůžkový mechanismus je upevněn mezi područky křesla a vynáší pohyblivý sedák, pohyblivé opěradlo a sklápěcí podnožku v tomto případě složenou ze dvou částí.
Obr. 10: Konstrukční schéma polohovacího křesla Isabela Nadop
Obr. 11: Nůžkové kování naklápěcího relaxačního křesla Isabela Nadop
4.3.2 Polohovací segment sedací soupravy
Současné sedací soupravy nabízí možnost volitelného umístění polohovacího mechanismu do zvoleného sedacího segmentu sedací soupravy. 11
Sedací souprava tak umožňuje nezávislé nastavení parametrů sezení v jednotlivých sedacích segmentech.
Princip polohovacího mechanismu je obdobný jako u polohovacích křesel, mechanismus musí být uzpůsobem pro ukotvení na společném nosném rámu sedací soupravy.
Pro návrat z ležící polohy do sedací polohy je nutné vyvinout tlak nohami na podnožku při současném odlehčením zad. Polohovací mechanismus potom umožní návrat křesla do výchozí sedací polohy. Menší či lehčí postavy mohou mít problém s vyvinutím dostatečného tlaku na podnožku pro návrat do sedací polohy.
Obr. 12: Problematický návrat do přední polohy polohovacího segmentu dvoupohovky
4.3.3 Naklápění opěradlové části
Současné sedací soupravy opouští ergonomicky výhodné zaklonění sedáku 3~5° pro vzpřímené sezení a velmi často používají vodorovný sedák. Mimo sezení se předpokládá příčné polehávání na pohovce které je pohodlnější na vodorovném sedáku. Vodorovný sedák bývá dále často doplněn prodlouženým sedákem pro relaxační natažení nohou. Případné změny sedací polohy pohovky s vodorovným sedákem je možno dosáhnout naklápěním zádové opěrky vůči sedáku který nadále zůstává ve vodorovné pozici. Některé mechanismy umožňují plynulé naklápění opěráku tlakem zad do opěradla po uvolnění brzdy. Po opětovném odbrždění a zmenšení tlaku zad do opěradla se opěradlo vrátí do vzpřímené polohy. Méně komfortní ovládání vyžaduje obsluhu naklápění zádové opěrky stojící osobou bez zatěžování zádové opěrky.
12
Obr. 13: Schéma sklápěcí zádové opěrky
Obr. 14: Sedací souprava Caprico firmy Koinor s naklápěcí zádovou opěrkou (CD Koinor, 2012)
4.3.4 Proměnlivá výška opěradlové části
Současné moderní sedací soupravy oproti tradičním sedacím soupravám výrazně snížily výšku zádové opěrky. Moderní vzhled pohovek s nízkými opěradly je vykoupen ztrátou sedací opory pro vzpřímené sezení.
Obr. 15: Tradiční pohovka s vysokou zádovou opěrkou (http://www.favhdwallpapers.com/italytradional-sofa-set-hd-widescreen-wallpapers.html)
13
Obr. 16: Moderní pohovka s nízkou zádovou opěrkou Favola Zen (http://www.dekrisdesign.com/ collection-modern-sofas-by-linea-italia/modern-sofa-favola-zen/)
Při menší hloubce sedáku a důsledném zasunutí sedícího dozadu by bylo možné podepření zad v bederní části. V kombinaci s větší hloubkou sedáku nízký opěrák umožňuje opření horní části zad v pololežící poloze. Hlava sedící osoby není podepřena.
Pro pohodlné sezení s podepřením hlavy jsou opěradlové díly sedacího nábytku s nízkými opěráky doplňovány přídavnými, výsunými, sklopnými či skládacími podhlavníky.
4.3.4.1
Výsuvné podhlavníky
Výsuvné podlavníky mohou být zasouvány do pouzdra integrovaného do pevné zádové opěrky s možností výškového nastavení vysunutí podhlavníku nad zádovou opěrku buď stupňovitě nebo vysouváním pomocí plynokapalinového pístu.
Obr. 17: Schéma výsuvného podhlavníku
14
Obr. 18: Prezentace osazení kování pro výsuvné podhlavníky do dřevěné kostry a finálního provedení firmou Kemann & Koch
Jednodušší řešení pohlavníků je zasunutí rámu s podhlavníkem do mezery mezi pevnou část opěradla a opěradlový volný díl. Tato varianta umožní výškovou pozici podhlavníku těsně nad zádovou opěrkou, ve vyšších polohách je podhlavník nestabilní.
Obr. 19: Podhlavníky na rámu zasunutém do mezery mezi volný a pevný opěradlový díl
Obr. 20: Pohovka Bridge Dreipunkt s hlavovou opěrkou mírně naklopenou vpřed / vhodné podepření hlavy za cenu mírně rušivého vzhledu (CD Dreipunkt, 2012)
15
4.3.4.2
Sklopné podhlavníky
Naklopením sklápěcího podhlavníku je možné kompenzovat chybějící výšku zádové opěrky. Sklopné podhlavníky využívají různé principy naklápění podhlavníků - otáčním na čepu, nebo zasouváním zaoblených lyžin do pouzdra.
Obr. 21: Schéma sklopného podhlavníku
Obr. 22: Prezentace osazení kování firmy Kemann & Koch pro sklopné podhlavníky do dřevěné kostry a finálního provedení
Obr. 23: Ukázky aplikace sklopných podhlavníků
16
4.3.4.3
Skládací zádová opěrka
Další princip zvýšení zádové opěrky představují skládací zádové opěrky. Skládací opěradlová část umožňuje celkové zvýšení opěradla a podepření hlavy.
Obr. 24: Schéma sklápěcí zádové opěrky - princip křesla Rotario, Koinor
Obr. 25: Sedací souprava Rotario firmy Koinor se skládací zádovou opěrkou
Originální řešení skládací zádová opěrky je užito u pohovek Koinor Gargano a Greco. Rozložení složené opěrky umožňuje zvýšení výšky opěráku o 16 cm při současném zvětšení hloubky sedáku o 18~19 cm.
Obr. 26: Schéma skládací zádové opěrky - princip Gargano a Greco, Koinor 17
Obr. 27: Skládací zádové opěrky pohovek Gargano a Greco, Koinor
4.3.4.4
Výškově stavitelná zádová opěrka
Nastavení výšky zádové opěrky polohováním celého opěradla je na první pohled zdánlivě jednoduchý řešením.
Obr. 28: Schéma užití nastavitelné výšky opěradla
Na veletrzích nábytku bylo možné nalézt modely sedacího nábytku testující možnosti výškového polohování celých zádových dílů. Mechanické ovládání výškově stavitelné zádové opěrky je při větších šířkách opěradla však problematické.
Obr. 29: Pohovky s výškově stavitelnými zádovými díly na veletrhu iSaloni 2009
Pro šířku zádového dílu kolem 80 cm nabízí italská firma Ipea International mechanismum Back-Up umožňují zvýšení zádové opěrky o 15 cm
18
pomocí plynokapalinového pístu. Navíc mechanismus umožňuje naklopění zádového dílu.
Obr. 30: Kování Back-Up firmy IPEA (http://www.ipea.it/prodotti_art.php? cat_id=172&nome_id=back-up)
4.3.4.5
Naklápěcí zádová opěrka
Další princip představuje naklápění celého opěradlového dílu. Ve vodorovné poloze představuje nízký opěrák, při naklopení se opěrák zvýší při současném zvětšení hloubky sedáku. Otázkou je ovladatelnost a smysluplné členění naklápěných opěradlových segmentů.
Obr. 31: Pohovka s naklápěcím zádovým dílem na veletrhu iSaloni 2009
4.3.5 Proměnlivá hloubka sedací části
Současné moderní sedací soupravy jsou určeny nejen pro sezení, ale současně také pro poléhávání s nataženýma nohama. Hloubka sedáku je pro běžné vzpřímené sezení mnohy přiliš hluboká a bývá často kompenzována přidavnými polštářky před zádovou opěrkou. 19
Obr. 32: Sezení osob na pohovkách s hlubokým sedákem
4.3.5.1
Proměnlivá hloubka sedací části - posuv sedáku
Nastavení potřebné hloubky sedáku je možné užitím posuvného sedáku.
Obr. 33: Schéma nastavení hloubky sedáku pomocí posuvného sedáku
Obr. 34: Pohovky firmy JMP s nastavitelnou hloubkou sedáku
Obr. 35: Mechanismy firmy IPEA pro nastavení hloubky sedáku (http://www.ipea.it/ prodotti_art.php?cat_id=172&nome_id=m138, http://www.ipea.it/prodotti_art.php? cat_id=172&nome_id=sevilla) 20
4.3.5.2
Proměnlivá hloubka sedací části - posuv opěradla
Hloubku sedáku je možné nastavit individuálně posunutím opěradlové části nebo jejím překlopením na kyvném uložení.
Obr. 36: Schéma nastavení hloubky posouváním nebo překlopením opěradlové části
Obr. 37: Posuvný zádový díl pohovky Mantua firmy Koinor (CD Koinor, 2012)
Obr. 38: Mechanismus Boss firmy Ipea pro překlápění zádové opěrky a překlápění područky (http://www.ipea.it/news_details.php?news_id=150)
4.3.6 Proměnlivá výška sedací části
Výška sedáku bytového sedacího nábytku je zásadním ergonomickým parametrem. U bytového sedacího nábytku můžeme zaznamenat výšky sedáku v rozpětí 35 až 50 cm. Především starší osoby budou preferovat vyšší sedák pro snazší vstávání, ale i usedání na sedací soupravu nebo do křesla. Pro mladé uživatele mohou být naopak atraktivní výrazně nízké sedací soupravy,
21
které v návaznosti na hlubší sedáky umožňují polehávání s protaženými nohami při zachování doteku podlahy chodidly.
Výška sedací plochy bytového sedacího nábytku není v rámci všeobecných prodejních zvyklostí zdůrazňována jako zásadní parametr kvality sezení. V technických parametrech sedacího nábytku je renomovanými výrobci standardně uváděna. Sedací nábytek do kancelářského prostředí záměrně užívá vyšší sedáky pro zachování důstojnosti sedících osob a pohodlnosti při vstávání a usedání. Individuální nastavení výšky sedáku bytového sedacího nábytku není v současné době komerčně nabízeno.
4.3.6.1
Klavírní židle
Nastavitelná výška sedáku je tradičně používána u klavírní židle. Pro hráče na klavír je možnost nastavení individuální výšky sedáku vzhledem k velikosti postavy (resp. délce spodních končetin) zásadní pro nutnost ovládání pedálů klavíru. Tradiční řešení klavírní židle využívá závitovou tyč pro nastavení individální výšky sedáku. Klavírní stolička využívá princip automobilového heveru pro nastavení výšky sedáku. V zahraničí jsou nabízeny klavírní židle s opěradlem s nastavitelnou výškou sedáku.
Obr. 39: Tradiční klavírní židle, klavírní stolička, klavírní židle s opěradlem a nastavitelnou výškou sedáku (http://sypka.cz/klavirni-stolicka/a57/d13298/, www.hudebni-dum.cz, http:// www.frederickmusicusa.com/featured/adjustable-piano-chair)
4.3.6.2
Testovací křeslo Rolf Benz
Pro individuální nastavení parametrů sedacího nábytku vyvinula firma Rolf Benz testovací křeslo, které je chráněno Evropským patentem EP 1425993 A1 publikovaný 9.6.2004.
22
Obr. 40: Schéma testovacího křesla z patentové přihlášky Rolf Benz (http://www.google.com/ patents/EP1425993A1?cl=en)
Obr. 41: Testovací křeslo Rolf Benz, Obchodní dům Sykora Home, Brno
Zákazník ve spolupráci s prodejcem při sezení na testovacím křeslo definuje indidiuální rozměry sedací soupravy. Na objednávku je zákazníkovi vyrobena sedací souprava s jeho individuálně zvolenými rozměry. Na jedné
23
straně je tak dosaženo individuální nastavení ergonomických parametrů sedacího nábytku, na druhé straně se jedná o obchodně marketingovou deklaraci individuálního přístupu k zákazníkovi a jeho individuálním přáním.
Testování optimální výšky sedáku je umožněno vysouváním přídavných desek po drážkách podkladní desky, nabízeny jsou 3 varianty výšky sedáku: 43, 45 a 47 cm. Tento rozsah volby výšky sedáku je však v současné době již nevyhovující. Testovací křeslo umožňuje dále individuální otestování hloubky sedáku a výšky područky.
4.3.6.3
Stavitelná barová židle
Kancelářské židle užívají standardně plynokapalinový píst pro individuální výškové nastavení sedáku. Užití plynokapalinového pístu u barové židle umožňuje výškové nastavení barové židle. Nastavení výšky barové židle neslouží k invididuálnímu nastavení barové židle vzhledem k výšce postavy, ale především k nastavení vhodné výšky sedáku barové židle vzhledem k výšce barového pultu. Vzdálenost sedáku a podpěrky nohou zůstává při nastavování barové židle konstantní.
Obr. 42: Výškově stavitelné barové židle (www.kika.com, www.vscentrum.cz)
4.3.7 Rozkládací sedací nábytek, Sedací nábytek s úložnými prostory
4.3.7.1
Rozkládací pohovky a křesla
Samostatnou kategorii sedacího nábytku představují rozkládací pohovky a rozkládací křesla. Účelem tohoto sedacího nábytku je vedle sedací funkce také poskytnutí možnosti spaní na rozložené lehací ploše. Na trhu existují dlouhodobě rozkládací principy s výrazně rozdílnou úrovní sofistikovanosti rozkládacího kování pro rozložení a složení lehací plochy. Základní vlastností rozkládacích mechanismů je rozlišení ploch pro spaní a ploch pro sezení z 24
hygienických důvodů. Jednoduché rozkládací principy poskytují lehací plochu v nižší úrovni než byla původní výška sedáku, přičemž ty nejjednoduší vytvaří lehací plochu umístěním matracových částí přímo na podlaze. Složitější rozkládací principy zachovávají výšku lehací plochy v úrovni původní sedací plochy - obvykle 40 cm nad podlahou. Rozkládací mechanismy se dále mohou lišit velikostí rozložené lehací plochy a komfortem ovládání při rozkládání a skládání.
4.3.7.2
Sedací nábytek s úložným prostorem
Obdobně se na trhu dlouhodobě vyskytuje sedací nábytek s úložnými prostory, které jsou přístupné pomocí speciálního výklopného kování. Pro sedací nábytek s úložnými prostory je formulován speciální bezpečnostní požadavek snadného otevření úložného prostoru dítětem uzavřeným v tomto prostoru. Rozkládací pohovky a křesla stejně jako sedací nábytek s úložnými prostory využívají doposud především mechanické principy ovládání.
4.4 POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK
S ELEKTRICKÝMI POHONY
Stávající polohovací nábytek s elektrickými pohony lze zařadit do kategorie aplikace elektromechatroniky v sedacím nábytku. Na trhu je možné zaznamenat tyto principy elektrického polohování sedacího nábytku:
4.4.1 Polohovací relaxační křesla - TV křesla
Princip polohování relaxačních křesel s elektrickým pohonem je obdobný jako u mechanických modelů polohovacích křesel. Při záklonu sedáku dochází k částečnému záklonu sedáku a vysunutí podnožky. Elektrický pohon zvyšuje jednak komfort užívání, odstraňuje také zcela případné riziko problematického návratu z ležící polohy do sedací polohy v případě mechanických polohovacích křesel.
4.4.2 Polohovací segment sedací soupravy - sestavy
Obdobně jako elektricky ovládáná polohovací křesla jsou v současné době nabízeny sedací soupravy s volitelnými polohovacími segmenty s elektrickým ovládáním v rámci sestavy sedacího nábytku mimo rohový díl.
25
Obr. 43: Polohovatelný díl sedací soupravy, imm 2012
Obr. 44: Elektricky polohovatelné segmenty sedací soupravy firmy Kanapa, Bývanie 2012
4.4.3 Masážní křesla
Masážní křesla tvoří dlouhodobě samostatnou skupinu sedacího nábytku. Vedle elektricky ovládaného polohovacího mechanismu jsou tato křesla vybavena vibračními a masážními mechanismy.
Obr. 45: Relaxační a masážní křeslo, imm 2012
26
4.4.4 Lift up křesla
Samostatnou skupinu sedacího nábytku představují křesla usnadňující vstávání osobám s pohybovými omezeními. Tzv. Lift Up křesla jsou již dlouhodobě vybavena elektrickými pohony, které umožní požadovaný zdvih křesla nebo sedáku.
Obr. 46: Schéma Lif Up křeslo
Obr: 47: Lift Up křesla na veletrhu Imm 2010, vpravo křeslo firmy Himola, Imm 2012
4.4.5 Změna hloubky sedáku
Sedací nábytek s výsuvnými sedáky pro nastavení optimální hloubky sedáku jsou v posledních letech nabízeny s elektrickými pohony. Většinově jsou využívány verze s výsuvným sedákem, menšinově verze s posuvnou zádovou opěrkou.
27
Obr. 48: Pohovka firmy Emporiadivani s výsuvným sedákem, iSaloni 2009
Obr. 49: Pohovka firmy Kanapa s výsuvným prodlouženým sedákem, Bývanie 2011
Obr. 50: Pohovka s výsuvným sedákem větší šířky, imm 2012
Obr. 51: Pohovka Animo firmy Koinor s posuvným opěrákem, imm 2012
28
Obr. 52: Elektrický mechanismus Shark firmy Ipea s kompletačními prvky (http://www.ipea.it/ news_details.php?news_id=151)
4.4.6 Změna výšky a hloubky sedáku
Vedle hloubky sedáku patří k zásadním ergonomickým parametrům sedacího nábytku výška sedáku. Sedací nábytek s nastavitelnou výškou sedáku pomocí elektrických pohonů je zatím prezentován velmi sporadicky. Pokud ano, tak spíše jako vývojové studie ověřujících smysluplnost a případný komerční zájem o tato řešení.5
Obr. 53: Elektricky nastavitelná výška a hloubka sezení, Nurus, Orgatec 2008
4.4.7 Rozkládací pohovky, pohovky s úložným prostorem
V poslední době jsou také prezentovány rozkládací pohovky a pohovky s úložným prostorem s elektrickými pohony, které především zlepšují uživatelský komfort.
5
Experimentální elektricky polohovatelné sezení bylo prezentováno na veletrhu Orgatec 2008 firmou Nurus (http://www.contemporist.com/2008/11/21/nurus-at-orgatec-2008/) 29
Obr. 54: Rozkládací pohovka Com33 firmy Comodo Italia, iSaloni 2014
4.4.8 Polohovatelné lehátko
Na veletrhu Nábytok a bývanie bylo prezentováno elektricky polohovatelné lehátko Moby Dick. Lehátko umožňuje naklopení lehací plochy pomocí elektrického lineárního pohonu.
Obr. 55: Elektricky polohovatelné lehátko Moby Dick, Bývanie 2014
30
5
FUNKČNÍ ČÁSTI SEDACÍHO NÁBYTKU
S ELEKTRICKÝM POHONEM
Polohovací mechanismy sedacího nábytku s elektrickými pohony můžeme rozdělit na několik funkčních částí:
- vodicí systém
- elektrické pohony
- řídicí systém
- bezpečnostní prvky
5.1 VODICÍ SYSTÉM
Dráha a rozsah pohybu polohovatelných prvků sedacího nábytku vůči pevné nosné kostře nebo základně sedacího nábytku je definován vodicím systémem - polohovacím mechanismem. Polohovatelné části sedacího nábytku jsou připevněny k pohyblivým částem mechanismu. Výsledný pohyb pohyblivého sedáku, opěráku a podnožky u polohovatelného křesla je výsledkem důmyslné kombinace pákových a nůžkových mechanismů. Kromě dosažení potřebného pohybu je důležité i správné dimenzování mechanismu pro požadované zatížení pohyblivých prvků.
Obr. 56: Polohovací mechanismus Lusch ClassicCline (http://www.ferdinand-lusch.de/fileadmin/ pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf)
31
Obr. 57: Polohovací mechanismus pro kombinované Polohovací a LiftUp křeslo: vlevo nahoře základní poloha - vzpřímené sezení, vpravo nahoře - relaxační poloha - naklonění sedáku, zaklonění opěráku a vysunutí podnožky, vlevo dole - vstávací poloha - zdvižení sedací plochy se současným předkloněním sedáku vpřed, vpravo dole - částečné vysunutí podnožky
Obr. 58: Mechanický polohovací mechanismus Dinox a elektrický Rex s lineárním pohonem (http://www.ipea.it/news_details.php?news_id=154)
Současný sedací nábytek s posuvnými sedáky uplatňuje naopak výrazně méně složité pohyby - často posuv po přímé dráze. Pro zajištění těchto pohybů nejsou již nutné složité polohovací mechanismy, postačí jednoduché vodící systémy, případně i použití standardního nábytkového kování - kolečka, výsuvy a pod. Viz. obr. 13. Důležitou součástí vodicích mechanismů je zabezpečení stabilní pozice polohovatelné části - zamezení případného vzpříčení polohovací části vůči pevné části v případě nerovnoměrného zatížení nebo rozdílného odporu proti posuvu v různých částech polohované části.
32
Obr. 59: Výsuv sedáku s pomocí mechanismu Lusch BH11 (http://www.ferdinand-lusch.de/ fileadmin/pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf)
5.2 POHONY
Pro iniciaci pohybu jsou používány elektrické pohony - aktuátory. Dosud užívané polohovací mechanismy v sedacím nábytku používají většinou rotační aktuátory, které přenáší síly na pohyblivé části pákami umístěnými na rotujících osách. Pro jednoduší pohyby pohyblivých části sedacího nábytku na přímé dráze využívají současné moderní aplikace lineární pohony.
Obr. 60: Polohovací mechanismus pro kombinované Polohovací a LiftUp křeslo je vybaven 4 motory (rotačními aktuátory): nahoře - 2 sdružené pohony pro zdvih sedací části, vlevo dole - 1 pohon pro polohování zádové opěrky, vpravo dole - 1 pohon pro výsuv podnožky
33
5.3 ŘÍDICÍ SYSTÉM - OVLÁDÁNÍ
Řídicí systémem umožňuje ovládání jednotlivých pohybů polohovacího nábytku. Kabelový či bezdrátový ovladač je opatřen příslušnými tlačítky pro jednotlivé pohyby. Impulsy z ovladače jsou vyhodnoceny řídicí jednotkou, která řídí pohyby jednotlivých pohonů. Jednotlivé pohony mohou být ovládány jednotlivými tlačítky pro daný pohyb, případně mohou tlačítka sdružovat kombinace více pohybů.
Obr. 61: Řidící jednotka a kabelový ovladač polohovacího mechanismu
V případě sdružení více pohonů pro pohyb společné pohyblivé části je významnou funkcí řídicí jednotky řídit souběžný pohyb těchto pohonů i při rozdílném zatížení jednotlivých pohonů vyvolaným nerovnoměrným zatížením pohyblivé části. Řídicí jednotka tak brání případnému zkřížení pohyblivé části ve vodícím systému. Řídicí jednotka má také za úkol zabránit nevhodné kombinaci pohybů jednotlivých části, které by mohly způsobit poškození mechanismu nebo polohovacího sedacího nábytku.
5.4 BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM
Bezpečnostní prvek má za úkol zabránit zranění osob, případně poškození předmětů během užívání polohovacího sedacího nábytku s elektrickými pohony. Polohovací sedací nábytek může mít rozdílné úrovně nebezpečí zranění osob nebo poškození předmětů. Například při motorizovaném výsuvu sedáku není výrazné riziko zranění osoby stojící před vysouvaným sedákem. Síla pohonu odpovídá požadavku vodorovného pohybu zatíženého sedáku a nepředstavuje výrazné riziko úrazu. Sedací soupravy s výsuvným sedákem s elektrickým pohonem nebývají proto vybaveny bezpečnostním systémem.
Naopak Lift Up křeslo musí mít pohony výkonově dimenzovány pro zdvih sedící postavy a vlastního křesla. Při pohybu dolů pohony stahují křeslo dolů 34
stejnou silou. Prostor pod křeslem je tak výraznou rizikovou oblastí ve které může dojít ke zranění osoby stojící za křeslem (stlačení chodidla), ležícího domácího zvířete či poškození předmětu, který se může v tomto prostoru vyskytnout.
Současná LiftUp křesla bývají opatřena kontaktním bezpečnostním systémem využívající bezpečnostní spínací lištu6 . V pružném profilu lišty jsou souběžně vedeny dva vodiče, při stlačení lišty dojde ke kontaktu vodičů, signál je vyhodnocen řídicí jednotkou, která provede naprogramované úkony. Řídicí jednotka při kontaktu spínací lišty jednak zastaví pohyb pohonu, případně vrátí pohyb o několik cm zpět. Pokud například dojde k stlačení chodidla mezi klesajícím křeslem a podlahou nestačí pohyb pouze zastavit, k uvolnění chodidla je nutný zpětný pohyb křesla.
Obr. 62: Schéma aplikace bezpečnostního spínacího kabelu
Obr. 63: Spínací kabel Mayser na Lift Up křesle, schéma bezpečnostní spínací lišty firmy Mayser (http://www.mayser-sicherheitstechnik.de/branchen/moebeltechnik/)
6
Mayser Safety Edge 35
6 OBLASTI APLIKACE MECHATRONIKY V SEDACÍM
NÁBYTKU
Pro zařazení polohovacího systému do kategorie aplikace mechatroniky je nutná součinnost elektromechanického systému s logickým prvkem. Právě přítomnost této logické funkce povyšuje elektromechanický systém na mechatronický.
Následující prvky nebo principy jsou užívány v současném polohovacím sedacím nábytku a mohou tedy představovat tento zásadní logický prvek: - řídicí jednotka - bezpečnostní systém - kontaktní, ochrana zátěže pohonu, bezkontaktní - bezdrátové ovládání - Bluetooth, Wi-Fi - integrovaná Audio-technika - integrované masážní funkce
6.1 ŘÍDICÍ JEDNOTKA
Při aplikaci jednoho i více elektrických pohonů - aktuátorů v sedacím nábytku je pro jejich řízení užívána řídicí jednotka, která plní souběžně více úkolů. Vedle úkonu zapnutí a vypnutí pohybu pohonu v potřebném směru je řídicí jednotka schopna kontrolovat souběžný rovnoměrný pohyb více pohonů i při jejich rozdílném zatížení. Brání tak vzpříčení pohyblivé části a poškození polohovacího mechanismu. Řídicí jednotka tak vykonává logickou funkci.
Některé sofistikované řídicí jednotky umožňují dále programovatelnost: nastavení a uložení konkrétních polohovacích pozic nebo stanovení individuálního rozsahu polohování. Tuto funkci řídicí jednotky můžeme označit jako logickou funkci.
Polohovací mechanismy sedacího nábytku vybavené řídicí jednotkou s logickým prvkem pro řízení pohybu více elektrických pohonů nebo s možností programování můžeme označovat z tohoto pohledu jako mechatronické.
6.2 BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM
Elektrické pohony jsou již dlouhodobě používány v dalších nábytkových skupinách: výškově stavitelné nemocniční postele, výškově stavitelné kancelářské stoly, polohovací elektrické rošty bytových postelí. Nově jsou užívány elektrické pohony pro po výškově stavitelné kuchyňské pracovní bloky, 36
průkopnicky jsou prezentovány stavitelné koupelnové skříňky a bytová lůžka. Elektrické pohony jsou dále uplatňovány v rámci integrace AV techniky do nábytku. Souběžně s postupným rozšiřováním elektrických pohonů nábytku v nových aplikačních oblastech vyvíjí se i přístupy k zabezpečení bezpečnosti nábytku.
Polohovací sedací nábytek s elektrickými pohony, stejně jako ostatní typy nábytku, musí být podle míry rizika zranění osob nebo poškození předmětů vybaven adekvátní úrovní bezpečnostního systému. Bezpečnostní systém může být podle míry potenciální nebezpečnosti polohovacího nábytku kombinován ve více úrovních.
První stupeň bezpečnostního systému může představovat požadavek soustavného stisku příslušného tlačítka které částečně vyloučí aktivaci pohybu při nechtěném nebo náhodném stisku ovládacích tlačítek. Při užívání sedacího nábytku v domácnosti mohou nastat situace, kdy může dojít nežádoucímu stisknutí tlačítku - například při zapadnutí ovladače pod nebo za nábytek, do spáry mezi nábytkovými prvky a jiné. Spoléhat se na tento teoretický první bezpečnostní stupeň je možné u polohovacího nábytku s velmi nízkou mírou nebezpečnosti. Polohovací nábytek s vyšší mírou nebezpečnosti vyžaduje vyšší bezpečnostní úroveň, případně kombinaci více bezpečnostních prvků.
6.2.1 Kontaktní bezpečnostní systém
6.2.1.1
Spínací bezpečnostní lišty
V současném sedacím nábytku s elektrickými pohony je doposud využíván bezpečnostní systém pouze u Lift Up křesel. Riziková oblast je opatřena kontaktní spínací lištou.
Samotná kontaktní lišta není nositelem logické funkce. Signál - kontakt ve spínací liště je řidicí jednotkou vyhodnocen jako pokyn pro zastavení pohybu. Označovat futo funkci jako logickou by bylo poněkud nadnesené.
Některé řídicí jednotky mají navíc naproprogramovánu funkci, která při impulsu ze spínací lišty pohyb nejen zastaví a navíc spustí v malém rozsahu reverzní pohyb pro uvolnění kritické oblasti. Tato funkce řídicí jednotky již řadí polohovací systém s kontaktní bezpečnostní lištou a řídicí jednotkou do mechatronických systémů.
6.2.1.2
Ochrana kontrolou zvýšené zátěže pohonů
37
Jiný princip bezpečnostního prvku představuje antikolizní systém Piezo Linak pro kancelářské stoly. Systém funguje prostřednictvím kontroly případné zvýšené zátěže pohonů. Senzor je integrován do těla sloupku, při nárůstu zátěže senzor vyhodnocuje situaci a komunikuje s řídicí jednotkou, v rizikové situaci je pohyb automaticky zastaven a vrácen o několik cm zpět.
Bezpečnostní systém na principu kontroly zvýšené zátěže pohonu řadí polohovací systém do kategorie mechatronických systémů. Otázkou je skutečná účinnost tohoto bezpečnostního systému.
Obr. 64: Antikolizní systém Piezo firmy Linak (http://www.linak.com/about/?id3=2323) MIN 25
MIN. 25
Obr. 65: Schemata rizikových situací při aplikaci výškově stavitelných pracovních stolů
Demonstrační video Linak Piezo prezentuje funkčnost bezpečnostního systému při kontaktu spodní plochy pracovní desky s hrnkem umístěným na kontejneru pod stavitelným stolem. Z videa je patrné výrazné zatížení kontejneru při vlastním kontaktu desky stolu s hrnkem. Zatížení které snese hrnek může být však nebezpečné pro zranění končetiny ponechané v tomto prostoru či poškození mobilu nebo tabletu umístěného v prostoru mezi kontejnerem a deskou stolu. Demonstračního video neprokazuje přesvědčivě údajnou citlivost bezpečnostního systému.
38
Obr. 66: Demonstrační video prezentující Antikolizní systém Peizo firmy Linak (http:// www.linak.com/about/?id3=2323)
V uživatelském manuálu výškově polohovacích pracovních stolů Ahrend HVE/SVE7 je v bezpečnostních instrukcích uveden zákaz používání přídavných podpěrek nohou z důvodu rizika zdrcení nohou pod deskou pracovního stolu. Dále je například zakázáno aby si děti bez dozoru hrály s polohovacím mechanismem.
Obr. 67: Schemata rizikové situace, natažené nohy pod deskou výškově stavitelného stolu
Princip ochrany kontrolou zvýšeného zatížení pohonů byl použit v polohovacím roštu Lineaflex firmy Ahorn. Motory jsou umístěny přímo v bočnici polohovacího roštu. Jsou vybaveny bezpečnostní pojistkou, která při kontaktu s překážkou zastaví polohování a automaticky uveden rošt do zpětného chodu. Firma Ahorn prezentovala tento rošt poprvé na veletrhu imm 2009. Autor práce na místě testoval účinnost bezpečnostního systému vložením ruky do rizikového prostoru. Sevření ruky polohovacím roštem bylo docela bolestivé, přestože v propagačních materiálech bylo uváděno: " Bezpečnostní pojistka zastaví polohování i při jemném kontaktu s překážkou a automaticky uvede rošt 7
Ahrend User_manual_HVE_SHE_BasicS 39
do zpětného chodu." 8 V současné nabídce firmy Ahorn se tento polohovací rošt již nevyskytuje.
Obr. 68: Ahorn, polohovací rošt LienaFlex s motory integrovanými do bočnice roštu a bezpečnostním systémem (www.ahorn.cz/data/2013%2011%2001%20akce%20Lineaflex %20Metalic%20web.pdf)
Obr. 69: Schéma rizikových oblastí polohovacích roštů
Z výše uvedených rizikových situací je zřejmé že pro správnou funkčnost bezpečnostního systému založeného na kontrole zvýšené zátěže pohonu je zásadní citlivost systému v kolizní situaci v úzké návaznosti na požadovanou sílu pohonů. Pro větší síly pohonů může být dosažení avizované citlivosti bezpečnostního systému problematické.
6.2.2 Bezkontaktní bezpečnostní systém
Jídelní stůl Gorenje SmarTable (někdy uváděn jako Smart Table) s výsuvným chlazeným prostorem a etažérem na potraviny z roku 2006 byl vybaven bezkontaktním bezpečnostním systémem. Dálkovým ovladačem je možno vysouvat a spouštět chladničku integrovanou do kruhové podnože
8
http://www.ahorn.cz/data/2013%2011%2001%20akce%20Lineaflex%20Metalic%20web.pdf 40
jídelního stolu. Autor práce osobně ověřil, že při vsunutí ruky do prostoru horního etažéru je pohyb automaticky zastaven. Pro aktivaci bezpečnostního systému není potřeba kontakt ruky se stolem, postačí přítomnost ruky v rizikovém prostoru.
Bezkontaktní bezpečnostní systém obsahuje logický prvek vyhodnocovací software - který řadí polohovací systém do kategorie mechatroniky.
Obr. 70: Jídelní stůl SmarTABLE firmy Gorenje, Bývanie 2008
6.3 BEZDRÁTOVÉ OVLÁDÁNÍ / BLUETOOTH
Současné trendy inteligentních domácností přináší nové standardy ovládání domácích spotřebičů a interiérových prvků (osvětlení, vytápění, zastínění a další..) prostřednictvím bezdrátových technologií - Bluetooth, Wi-Fi. Renomované firmy v mnoha nábytkových oblastech navazují na popularitu a módnost výrobků firmy Apple (tablety iPad, telefony iPhone) a nabízejí bezdrátové ovládání těmito přístroji. V současné době jsou již dostupné technologie bezdrátového ovládání polohovacích systémů sedacího nábytku pomocí smartphone iPhone, Samsung a iPad9. Řídicí jednotka polohovacího mechanismu je doplněna přijímací jednotkou, která zpracovává Bluetooth nebo Wi-fi signál.
Polohovací systém s tímto způsobem ovládání řadí polohovací systém do kategorie mechatronických systémů.
9
Bluetooth aplikace I-CTRL firmy Ipea (2014) 41
Obr. 71: Polohovací mechanismus Rex s bluetooth ovládáním I-CTRL (http://www.ipeatech.it/ en/i-ctrl-10/recliners-actuator-rex-i-ctrl-17.html)
6.4 INTEGROVANÁ AUDIO / VIDEO TECHNIKA
V současné době je do sedacího nábytku integrována Audio technika v různých podobách. Do sedacího nábytku jsou osazovány docky pro iPod, iPhone nebo USB flash disky pro přehrávání audio souborů. V sedacím nábytku je případně integrováno ozvučení, případně pouze vibrační měniče obstarávající spodní frekvenční pásmo 10. Některé aplikace jsou dále doplněny bezdrátovým přenosem hudebního signálu z Audio centra do sedacího prvku, nebo naopak Audio signálu ze sedací soupravy do TV 11.
Tento bezdrátový přenos audio a video signálu není možné označit za technologii v kategorii mechatronických aplikací. Přenos AV signálu funguje zcela odděleně od případných polohovacích vlastností sedacího nábytku, nedochází tak ku součinnosti elektromechanických systémů polohovacího mechanismu s bezdrátovými přenosovými technologiemi.
Obr. 72: Schéma Instalace ButtKicker Kit 4 (http://www.thebuttkicker.com/wireless-kit)
10
"Silent subwoofer" ButtKicker (2012).
11
Sound transmitter TV aRound (2014). 42
Obr. 73: Bluetooth TV Around a vestavný kit SofaAudio 39 TV firmy ipeaTech (http:// www.ipeatech.it/en/audio-6/tv-around-5.html, http://www.ipeatech.it/en/audio-6/sofaudio-39tv-4.html)
6.5 INTEGROVANÉ MASÁŽNÍ FUNKCE
Masážní křesla tvoří dlouhodobě samostatnou skupinu sedacího nábytku. Vibrační masáže jsou doplňkovou funkcí relaxačního polohovacího křesla. Případně se jedná o specializované masážní křeslo pro komplexní masáž těla včetně nohou.
Zařazení této aplikace do kategorie mechatronických aplikací je diskutabilní. Dle autora práce fungují masážní funkce zcela odděleně a nezávisle na polohovacím mechanismu, proto se nejedná o mechatronickou aplikaci.
43
7
NÁVRHY SEDACÍHO NÁBYTKU
S APLIKACÍ MECHATRONIKY
7.1 KŘESLO PRO VSTÁVÁNÍ SENIORŮ 12
Lift Up křesla usnadňují vstávání starším osobám se sníženou pohyblivostí. Paradoxem ovšem je, že při používání této pomůcky přestává uživatel zatěžovat příslušné tělesné partie a dochází poměrně brzo k výraznému ochabnutí příslušného svalstva oproti situaci, kdy byl nucen při vstávání z běžného křesla tyto svalové partie zatěžovat.
Obr. 74: Schéma křesla s naklápěcím sedákem pro vstávání osob se sníženou pohyblivostí
Obr. 75: Lift Up křesla firmy Farstrup, kolekce Home Care, modely Plus Multi a Tango (www.farstrup.com)
Pokud by Lift Up křeslo bylo vybaveno technologií, která dokáže v návaznosti na míře ochablosti svalstva uživatele regulovat sílu pohonu či rozsah pohybu zdvihu křesla či naklápění sedáku, mohlo by být dosaženo
12
Studie byly zpracovány řešitelským týmem v rámci řešení projektu Ergosedia, jehož byl autor členem. 44
neustálé potřeby přiměřeného zatěžování svalstva uživatele a tím zpomaleno jeho ochabování.
Tento princip by představoval aplikaci mechatroniky, který poskytuje polohovacímu sedacímu nábytku novou funkční hodnotu.
7.2 HOUPACÍ RELAXAČNÍ NÁBYTEK
13
Sezení v houpacím křesle má vyvolat stavy uvolnění a relaxace. Inspirací pro tento relaxační pohyb je houpání na dětské závěsné houpačce nebo zahradní houpací lavici. Houpání na dětské houpačce či houpací lavičce funguje na principu kyvadla. Pro iniciaci houpání je nutné v počátečním stadiu odrážení nohou od země, pro udržení houpání jsou nutné kinetické impulsy vyvolané pohyby těla. Po zastavení těchto impulsů houpání po určité době skončí.
Houpací křesla evokují v uživateli obdobné relaxační pohupování jako v dětské kolébce. Houpací křesla fungují na fyzikálním principu, který by bylo možné přirovnat k odvalování oblého tvaru s proměnlivým poloměrem. Pro vyvolání a udržení houpání je nutné odrážení chodidlem od podlahy. Bez dalšího impulsu houpání velmi rychle skončí a houpací křeslo se zastaví v jeho aktuální stabilní pozici dané polohou těla sedící osoby. Houpací křesla neposkytují komfortní samovolné houpání bez vědomých impulsů sedící osoby. Houpání je nutno aktivně udržovat impulsy nohama či chodidly od podlahu. Pokud sedící osoba usne, houpání ustane.
Obr. 76: Houpací křeslo Koko firmy Polstrin a křeslo Wave firmy Ton (www.polstrin.cz/koko.html, http://www.ton.eu/cz/ton-produkty/detail/houpaci-kreslo-wave/)
Houpací křeslo umožňuje vedle houpání souběžně také funkci polohování křesla. Protažením nohou si sedící osoba nastaví optimální polohu 13
Studie byly zpracovány řešitelským týmem v rámci řešení projektu Ergosedia, jehož byl autor členem. 45
zaklonění sedáku a opěráku, ve které setrvá po určitou dobu, například při čtení nebo spánku. Při vstávání napomáhá naklonění sedáku vpřed, ovšem při nevýhodném snížení přední hrany sedáku.
Dětské kolébky využívají houpání pro uklidnění dítěte a vyvolání spánku. Houpavý pohyb je nutné udržovat obsluhující osobou. Tradiční dětské kolébky obdobně jako houpací křesla se odvalují po podlaze na zaoblených lyžinách, moderní dětské kolébky využívají principu kyvadla. Na současném trhu jsou k dispozici dětské kolébky s elektrickým pohonem houpání, volbou dopředného nebo stranového houpání, případně s hrající ukolébavkou.
Obr. 77: Dětská kolébka Fisher Price s elektrickým pohonem houpání (www.babynabytek.cz/ kolebka-fisher-price-p902/)
7.2.1 Elektrická iniciace houpání na lyžinách
Cílem studií v této oblasti bylo prověřit technická řešení zvýšení komfortu houpání v houpacím křesle.
7.2.1.1
Studie polohovatelného houpacího křesla s podporou houpání pružinou, nastavení polohy opěradla pomocí plynokapalinového pístu.
V první fázi úvah byla zvažována podpora houpání pomocí stavitelné pružiny, která poskytne nastavitelný protitlak proti tlaku nohou při naklápění vzadu. Tradiční houpací křeslo tento protitlak nevytváří. Současně by pružina byla schopna prodloužit houpání bez nutné iniciace sedící osobou.
Současně s požadavkem houpání byl stanoven požadavek mechanického polohování opěráku vůči sedáku.
46
Obr. 78: Studie houpacího křesla s nastavitelným opěradlem pomocí plynokapalinového pístu a podporou houpání pomocí pružiny
7.2.1.2
Studie polohovacího houpacího křesla s podporou houpání pomocí pružiny, nastavení sklonu opěradla pomocí lineárního pohonu.
Obr. 79: Studie houpacího křesla s nastavitelným opěradlem pomocí lineárního pohonu a podporou houpání pomocí pružiny
7.2.1.3
Studie houpacího křesla s elektrickou regulací houpání
V další fázi úvah bylo zvažováno houpání pomocí elektrického pohonu bez nutnosti iniciace houpání sedící osobou. Frekvence houpání, případně i intenzita by byla plynule nastavitelná v určitém rozpětí. Polohovací funkce houpacího křesla nastavením sklonu zádové opěrky je případnou doplňkovou funkcí.
47
Obr. 80: Schéma elektrické iniciace houpání
126 °
393
393
10 1°
422
12 6°
Obr. 81: Studie houpacího křesla s elektrickou iniciací houpání
Funkčnost a především skutečné povýšení komfortu houpání je v této fázi zpracování studií neověřené. Pro ověření smysluplnosti tohoto řešení by bylo potřeba provedení reálného testování na pracovním prototypu houpacího, případně také polohovacího křesla.
Pokud by houpací křeslo s elektrickou regulací houpání bylo navíc vybaveno technologií, která v návaznosti na stav bdění či spánku uživatele volí optimální rozsah, frekvenci či intenzitu houpání, mohl by být tak vytvořen zcela nový princip mechatronického houpacího křesla s novou funkcí.
7.2.2 Houpání na závěsném sedáku
Následující studie uvažují pro houpání princip zavěšení sedáku na táhlech dle principu kyvadla.
7.2.2.1
Studie pohupovací válendy s elektrickou regulací houpání.
48
Inspirací pro tuto úvahu byly webová diskuse osob trpícími poruchami spánku. V laických doporučeních pro zajištění kvalitního usínání a spánku se často objevovalo spaní v tradiční houpací síti. Jeden z diskutujících prezentoval lůžko se zavěšenou lehací plochou a motoricky iniciovaným houpavým pohybem lehací plochy připomínající vzdáleně pohyb nafukovací matrace ležící na vodní hladině14.
Souběžnou inspirací doplňující tuto úvahu je Dětské relaxační křeslo, které je již dlouhou dobu v nabídce obchodního domu Kika. Na první pohled nesystematicky je zařazeno v sekci dětského nábytku. Křeslo není vzhledově nijak atraktivní, je naopak v příznivé cenové relaci vzhledem k předpokládané asijské produkci. Houpání umožňuje zavěšení sedáku na táhlech spuštěných z podnože křesla. Obdobně je řešena doplňují houpací podnožka. Toto křeslo poskytuje pohupování s překvapivě příjemným komfortem ovládání, který se velmi osvědčil pro kojící matky. Prodejci je nazýváno jako “kojící” křeslo.
Obr. 82: Dětské relaxační křeslo (http://www.kika.com/cz/katalog/m/deti-studenti/svet-miminek/ detsky-nabytek/11885714/detske-relaxacni-kreslo/)
14
Na odkazu http://www.youtube.com/watch?v=D_CKsKp0bwk byla formulována technická doporuční pro stavbu této postele, která svému uživateli poskytla kvalitní spánek. V současné době jsou tyto informace ze stránky odstraněny. 49
Obr. 83: Cuna Rockin Chair se zavěšeným sedákem a opěrákem (http://s111.photobucket.com/ user/dysphasic/media/cuna-rocking-chair.jpg.html)
V následující studii je kombinace těchto principů využita pro relaxační lehátko. Sedací resp. lehací plocha je zavěšena na čtveřici kyvných táhel. Pomocí elektromotoru je přes táhlo umístěné na rotujícím kruhu pohybováno se zavěšenou sedací plochou. Vhodně volenými intenzitami "pohupování" sedací plochy může být dosaženo příjemného relaxačního sezení.
Obr. 84: Schéma houpací válendy ~25
~75
~4
~25
Obr. 85: Studie elektrické iniciace houpání válendy
Zpracovaná studie uvažuje pohyby lehací plochy v bočním směru, umístění pohonu v hlavové části lehací plochy. Teoreticky je možné využití dvou nezávislých pohonů v přední a zadní části lehací plochy, stejně tak jako kombinace příčného a podélného pohupování. Tato řešení by však zvyšovala náročnost technického řešení i cenu výsledného produktu.
Funkčnost a kvalita relaxačního sezení s houpáním je v této fázi zpracovaní studie neověřená. Pro ověření smysluplnosti tohoto řešení by bylo
50
potřeba provedení reálného testování na pracovním prototypu relaxačního pohupovacího lehátka.
Pokud by intenzita pohupování byla řízena v návaznosti na relaxační stav sedící osoby, případně by mohla být volena intenzita, frekvence, případně i směrování pohupování sedací plochy, mohl by být vytvořen nový princip relaxačního sezení do oblasti aplikací mechatroniky.
Na veletrhu imm 2014 prezentovala firma Klafs kyvadlové lůžko Sway aplikující výše uvedené principy. Lůžko má elektricky stavitelnou hlavovou část. Lůžko umožňuje dále elektricky iniciované výrazné boční pohyby simulující pohyby kyvadla délky 7,5 m s výkyvem v rozsahu 115 mm, které dle informací výrobce poskytuje příjemné pocity uvolnění a doplnění energie 15.
Obr. 86: Relaxační lůžko Sway na veletrhu imm 2014
Autor práce měl možnost na tomto výrobku ověřit intenzitu boční síly a případné bezpečnostní zabezpečení proti úrazu. V případě zablokování bočního pohybu nohou stojící osoby u lůžka vyvíjí lůžko pouze mírný tlak na nohu, vlastní boční pohyb je zastaven. Po uvolnění lůžka se boční pohyby obnoví.
7.2.2.2
Vibrační lehací plocha
Na veletrhu imm 2011 i imm 2013 byla prezentována vibrační lůžka umožňující vibrace těla, která způsobí zdravotní masáž a relaxaci organismu. Autor práce lůžko osobně vyzkoušel a zaznamenal překvapivě výraznou
15
http://www.klafs.de/sauna-und-wellness-fuer-zuhause/neuheiten/sway.html 51
intenzitu vibrací až na hranici diskomfortu. Vibrační lůžka již překračují oblast aplikace mechatroniky v sedacím nábytku. Vlastní technické řešení vibračního lůžka by však mohlo být inspirací pro technické řešení pohupovacího relaxačního sezení.
Obr. 87: Vibrační lůžka na veletrzích imm 2011 a imm 2013
7.3 TESTOVACÍ POHOVKA
Autor práce navrhl v roce 2010 ve spolupráci s Ing. Radkem Jánským z designérské kanceláře Maniac Interier Testovací pohovku vybavenou elektrickými lineárními pohony.
Testovací pohovka je zamýšlena jako obchodní pomůcka ke komfortnímu stanovení optimální výšky sedací plochy při jednání se zákazníkem. Testovací pohovka může dále pomoci při volbě sklonu sedací plochy, případně zvolit potřebnou hloubku sedáku, výšku područky, případně pomoci při volbě požadované tuhosti skladby čalounění. Na základě stanovených parametrů může být vyrobena zakázková pohovka individuálních parametrů, případně z rozměrové nabídky sestavena sestava sedacího nábytku s požadovanou kombinací parametrů.
Obr. 88: Vizualizace spodní a horní pozice testovací pohovky
52
Obr. 89: Vizualizace konstrukčního schématu užití lineárních pohonů Linak DL1
Princip Testovací pohovky s použitím lineárních motorů byl autorem práce dne 16.8.2010 zapsán jako Užitný vzor č. 21184 u Úřadu průmyslového vlastnictví v ČR.
Obr. 90: Zápis Průmyslového vzoru a jeho vyobrazení
53
SKLADBA SEDÁKU:
V!"KA PODRU#KY:
V!"KA SEDÁKU:
35 cm MIN
40 cm
42 cm
44 cm 45 cm 46 cm
48 cm
50 cm
55 cm MAX
Obr. 91: Schéma rozsahu výškového nastavení testovací pohovky
Oproti testovacímu křeslu firmy Rolf Benz (str. 22 ~ 24) umožňuje navrhovaná Testovací pohovka výrazně větší rozsah výšky sedáku. Při použití lineárního pohonu Linak DL1A se zdvihem 20 cm je možné nastavení výšky sedací plochy v rozmezí 35 až 55 cm.
Komfort vlastního nastavení optimální výšky je výrazně důstojnější jak pro zákazníka tak pro obsluhujícího prodejce - není nutné sklánění k nohám zákazníka při vysouvání podkladních desek. V případě užívání sedacího nábytku osobami s výraznými rozdíly výšky postavy je výrazně snazší nalezení vhodného kompromisu při společném sezením testovaných osob na Testovací pohovce.
Pro ovládání 2 párů lineárních pohonů je vybavena řídicí jednotka funkcí, která kontroluje souběžný chod všech pohonů i při jejich různé zátěži (sezení osoby pouze na jedné straně pohovky). Tato funkce řídicí jednotky řadí testovací pohovku do kategorie mechatronických aplikací. Řídicí jednotka může být dále vybavena programovatelnou funkcí pro ukládání konkrétních výšek sedací plochy do paměti nebo nastavení požadovaného rozsahu zdvihu sedací plochy. Tyto funkce řadí testovací pohovku do mechatronických aplikací.
Na veletrhu imm 2014 bylo prezentováno firmou Himola testovací křeslo Demo Sessel ERGOselect3. Křeslo umožňuje otestování výšky sezení ve 4 výškách: 43-45-47-49 cm.
54
Obr. 92: Demo Sessel firmy Himola, ovladač se 4 výškovými polohami
7.4 NAKLÁPĚNÍ SEDACÍHO PRVKU VZAD
V návaznosti na návrh Testovací pohovky byly autorem práce v designérském studiu Maniac Interier ve spolupráci s Ing. Radkem Jánským zpracovány variantní návrhy sedacího nábytku s možností naklápění sedací a opěradlové části vzad pro poskytnutí volitelného sklonu sedací polohy. Uplatnění jednoho páru lineárních motorů snižuje cenovou náročnost řešení a vytváří předpoklady pro případné uplatnění na trhu. Návrhy vychází z akutální nabídky provedení lineárních pohonů firmy Linak DL1A.
7.4.1 Návrh pohovky s naklápěním sedáku a opěráku
Studie polohovací pohovky umožňující nastavení sklonu sedáku a opěráku. Lineární pohony tvoří zadní nohy pohovky a jsou umístěny v pevné části zadního opěráku.
55
Obr. 93: Schéma naklánění sedací plochy a opěráku
Obr. 94: Vizualizace pohovky s nakláněním sedáku a opěráku
7.4.2 Návrh pohovky s naklápěním sedáku a opěráku.
Variantní studie řešení pohovky doplněné o spodní dřevěný rám. Přední nohy jsou opatřeny kolečky pro případný pojezd pohovky při naklápění.
56
Obr. 95: Studie pohovky s naklápěním sedáku a opěráku
Obr. 96: Vizualizace pohovky s nakláněním sedáku a opěráku
7.4.3 Návrh křesla s naklápěním sedáku a opěráku
Studie křesla s možností naklápění sedáku a opěráku. Křeslo je vybaveno jedním lineárním motorem doplněného o roznášecí lyžinu.
Obr. 97: Schéma naklápění křesla
57
Obr. 98: Vizualizace naklápění křesla
Pro ovládání jednoho lineárního pohonu je nutné užití řídicí jednotky. Pokud bude řídicí jednotka vybavena programovatelnou funkcí, lze tuto aplikaci zařadit do kategorie mechatronických aplikací.
58
8
NÁVRHY SEDACÍHO NÁBYTKU BEZ APLIKACE MECHATRONIKY
V této části práce jsou prezentovány návrhy polohovacího sedacího nábytku, které nespadají do kategorie aplikace mechatroniky, nýbrž využívají principy mechanické a elektromechanické principy - formálně tedy nižší kategorie technického řešení.
V rámci hledání témat pro vývoj v oblasti sedacího nábytku byly na základě rešerší stávajícícho stavu vytipovány náměty s potenciálem pro vývoj nových principů, případně dílčího zlepšení stávajících principů polohovacího sedacího nábytku. Pro tyto náměty byly formulovány a specifikovány požadavky na ergonomické parametry polohovacího sedacího nábytku. Následně byly formou studií prověřovány varianty možného technického řešení polohovacích mechanismů.
Pro některé náměty či zadání je možné nalézt smysluplná řešení i formou mechanického nebo elektromechanického principu. Hledání pouze mechatronických principů řešení by bylo pouze formální.
8.1 KŘESLO SENIOR
VÝSUVNÁ PODRUČKA & VÝKLOPNÝ SEDÁK
16
V současné době existují na trhu Lif Up křesla usnadňující vstávání a usedání osobám se sníženou pohyblivostí - především seniorům. Lift Up křesla zvedají konstrukci celého křesla, případně pouze sedák společně s opěrákem nebo pouze vlastní sedák.
Návrh křesla pro pomoc při vstávání přichází s původní a dosud originální úvahou o doplnění křesla nastavitelným madlem, které by usnadnilo vstávání a usedání. Vysunutá područka slouží jako pomocná opora především při vlastním vstávání. Područka dále slouží jako stabilizační pomůcka pro uklidnění stojící osoby před vykročením od křesla.
V původních pracovních studiích byla prověřována i verze využití berlí a francouzských holí jako pomocného madla pro vstávání. Výsledky studií však nebyly přesvědčivé pro další rozvoj těchto úvah.
16
Studie byly zpracovány řešitelským týmem v rámci řešení projektu Ergosedia, jehož byl autor členem. 59
POMOCNÉ MADLO: ASISTENCE P!I VSTÁVÁNÍ Z K!ESLA 1 - OPORA P!I ZVEDNUTÍ 2 - STABILIZACE PO VSTÁNÍ A P!ED VYKRO"ENÍM OD K!ESLA
DNES
Obr. 99: Princip výsuvného madla pro pomoc při vstávání a stabilizaci stojící osoby
D N E S
D N E S
D N E S
D N E S
Obr. 100: Relaxační sezení a postup vstávání s pomocí výsuvného pomocného madla
V dalších studiích bylo křeslo doplněno o naklápěcí sedák pro usnadnění vstávání a usedání. Naklápěcí sedák je uložen na jednoduchém mechanismu na principu výklopného kování na postel. Geometrické proporce výklopného kování byly upraveny pro dosažení maximálního zdvihu naklopeného sedáku při minimalizaci posunu přední hrany sklopeného a nakloněného sedáku směrem dozadu.
60
Obr. 101: Kombinace výsuvného madla s naklápěcím sedákem pro pomoc při vstávání
NAKLÁP!NÍ SEDÁKU +26° SOU"ASNÉ ZVEDÁNÍ SEDÁKU
Obr. 102: Schéma naklápění sedáku, studie geometrie výklopného mechanismu
Obr. 103: Vizualizace křesla s naklápěcím sedákem a výsuvným madlem, varianta celočalouněné křeslo na kovových nožkách
61
Obr. 104: Vizualizace křesla s naklápěcím sedákem a výsuvnými madly, varianta čalouněného křesla s dřevěnými nohami
Další studie ověřovaly varianty technického řešení vysunutí, natočení nebo překlopení madla s možností fixace madla ve zvýšené poloze.
DNES
P!EKLOPNÁ PODRU"KA
OTO"NÁ PODRU"KA
KYVNÁ PODRU"KA
P!EKLÁP#CÍ MADLO + POLOHOV. H!EBEN
P!EKLÁP#CÍ MADLO + PLYN-KAPALIN. PÍST
P!EKLÁP#CÍ MADLO + V$SUVNÁ TY"
P!EKLÁP#CÍ MADLO + FIXA"NÍ KLOUB
Obr. 105: Studie variant naklápění a vysouvání područky 62
Obr. 106: Studie překlápěcí područky, naklápění sedáku je podporováno plynokapalinovým pístem, brzda pro jeho fixaci je umístěna v překlápěcí područce
Obr. 107: Studie technického řešení výsuvné područky, konstrukční detail
Obr. 108: Studie překlopná područka, překlápění je iniciováno i fixováno plynokapalinovým pístem s brzdou
Studie souběžně řešily silovou podporu při zdvihu a sklápění naklápěcího sedáku. Původní postelové výklopné kování je opatřeno pružinou, jejíž funkcí je stabilizace vyklopeného lůžka v horní poloze. Při vyklápění lůžka nahoru klade pružina zpočátku odpor a až ke konci vyklápění napomáhá zdvihu
63
lůžka. Při sklápění naopak pružina stahuje lůžko dolů, což je opačné působení sil než je požadováno pro naklápění sedáku u křesla s pomocí při vstávání.
Pro silovou podporu naklápění sedáku byly zpracovány studie použití plynokapalinového pístu ověřující rozměrové parametry pístu v závislosti na způsobu jeho situování v konstrukci křesla.
Obr. 109: Studie umístění plynokapalinového pístu
Pro fixaci sklopeného sedáku musí být plynokapalinový píst opatřen brzdou, která je ovládána tlačítkem umístěným na výsuvné područce. Tlačítko je s pístem propojeno ohebným bowdenem.
Obr. 110: Schéma naklápění sedáku, ovládání brzdy plynokapalinového pístu je vyvedeno do výsuvné područky
64
Variantní studie prověřovaly další případné varianty technického řešení výsuvu madla a jeho fixace ve vysunuté poloze.
Obr. 111: Studie vysouvání područky, studie konstrukčního řešení fixace područky ve vysunuté poloze
Obr. 112: Studie překlápěcí područky, detail konstrukčního řešení aretace překlopené područky
65
Obr. 113: Studie překlápěcí područky, detail konstrukčního řešení
V závěrečné fázi byla zpracována dokumentace pro výrobu ověřovacího prototypu pro testování funkčnosti naklápěcího sedáku. Dokumentace byla zpracována pro variantní použití plynokapalinového pístu Bansbach, typ "K" 10/28 a elektrického lineárního pohonu Linak LA31.
Obr. 114: Výrobní dokumentace pro výrobu ověřovacího prototypu
66
Obr. 115: Dokumentace mechanismu pro naklápění sedáku
Obr. 116: Schéma osazení plynokapalinového pístu Bansbach, typ "K" 10/28
Obr. 117: Schéma pro osazení lineárního pohonu Linak LA31
Cílem testování bude ověření funkčnosti principu naklápěcího sedáku. V případě potvrzení smysluplnosti této koncepce bude dalším cílem testování dimenzování optimální tažné a tlačné síly plynokapalinového pístu. Odporové síly plynokapalinových pístů je potřebné individuálně dimenzovat pro konkrétní aplikace. Při použití lineárního pohonu je naopak nutné vycházet z typové konfigurace dodavatele. Síla lineárního pohonu bude dle předpokladů autora pro potřebný zdvih sedáku dostatečná, spíše nadbytečná.
67
Z hlediska zajištění bezpečnosti při užívání naklápěcího sedáku autor nepředpokládá vznik rizikových spár a dosedacích ploch ve kterých by mohlo dojít ke zranění končetin - především prstů. Není proto zvažováno užití bezpečnostních prvků.
Testování prototypu s výsuvnou područkou poskytne prostor pro praktické ověření potřebných geometrických parametrů polohovacího madla. Reálný prototyp křesla umožní praktické testování a ověření výhodnosti dosud navržených principů polohování madla, případně poskytne prostor a inspiraci pro nalezení dalších variant technického řešení.
8.2 SEDACÍ PRVEK S NAKLÁPĚNÍM VZAD I VPŘED 17
Výchozí úvahou návrhů sedacího nábytku s naklápěním sedací plochy byla snaha o kompenzování nepříznivého aspektu současných trendů bytového sedacího nábytku. Vodorovné sedáky sedacích souprav v návaznosti na přiliš velkou hloubku sedáku neposkytují kvalitní sezení. Polohovací nábytek by mohl naklápěním sedáku kompenzovat tento nedostatek a umožnit záklon sedáku a poskytnout dlouhodobě ověřené kvalitní sezení.
Doplňující inspirací těchto úvah byly ergonomické parametry sofistikovaných kancelářských pracovních židlí. Kancelářské židle vyšší kategorie v souladu s aktuální ergonomickou teorií umožňují záklon sedáku souběžně se záklonem opěráku pro dosažení zadní relaxační sedací polohy. Soustředěnou práci s náklonem horní části těla vpřed nad pracovní stůl naopak umožňuje mírné naklonění sedáku vpřed. Sofistikované mechanismy kancelářských židlí umožňují vzájemně spražené naklánění sedáku a opěráku mechanickými prostředky: použitím nastavitelných pružin a současným spolupůsobením hmotnosti sedící osoby pro vyvolání potřebného protitlaku zádové opěrky.
Autor práce si na základě těchto úvah položil otázku, zda případné naklánění sedáku vpřed má své opodstatnění i u bytového sedacího nábytku. O příznivosti záklonu sedáku vzad pro dosažení kvalitního sezení není nutno diskutovat. V návaznosti na tuto otázku specifikoval autor následující námět k řešení: - Vodorovný sedák současného bytového sedacího nábytku není vhodný pro pohodlné sezení pro které je výhodnější zaklonění sedáku vzad.
17
Studie byly zpracovány řešitelským týmem v rámci řešení projektu Ergosedia, jehož byl autor členem. 68
- Pro relaxační sezení s nataženýma nohama a chodidly položenými na podlaze by naopak bylo výhodné mírné předklonění sedáku vpřed. - Pokud by polohovací bytový sedací nábytek dosažitelnými technickými prostředky umožňoval nakláněním sedáku vpřed i vzad s fixním, případně variabilním úhlem opěradla vůči sedáku poskytoval by tak možnost individuálního nastavení parametrů sedacího nábytku velkého užitného rozsahu.
Následující studie a návrhy jsou snahou o prověření řešitelnosti tohoto zadání. Jednotlivým variantám konstrukčních principů jsou vedle číselného označení přidělovány pracovní názvy ve snaze výstižně popsat konkrétní princip konstrukčního řešení pro snazší orientaci a přehlednost v celém průběhu zpracování variantních řešení.
8.2.1 Studie konstrukčních principů naklápění sedáku - 1. etapa
8.2.1.1
Naklápění na zaoblených lyžinách
Inspirací pro úvodní pracovní studie naklápění sedáku bylo tvarové řešení křesla Fermato z produkce firmy FormDesign. Studie prověřovaly konvexní a konkávní zaoblení případných vodících lyžin pro posouvání a současném naklápění sedáku vpřed a vzad.
22
14
49
21
Obr. 118: Inspirace ve tvaru sedacího křesla Fermato, schéma naklápění sedáku po konvexně zaoblených lyžinách
Obr. 119: Schéma sedacího prvku s naklápěním sedáku s konkávně zaoblenými lyžinami
69
Obr. 120: Studie tvarového řešení sedacího prvku s naklápěním sedáku
Tyto pracovní studie odhalily negativní aspekty tohoto konstrukčního řešení: výrazný posuv sedáku vpřed a vzad pro dosažení potřebného náklonu, nepříznivý nárůst výšky přední hrany sedáku při zaklonění sedáku vzad.
8.2.1.2
Naklápění sedáku pomocí stavitelných nohou
Následující studie nabízejí zdánlivě elegantní řešení naklápění sedáku pomocí výškově stavitelných nohou.
Obr. 121: Studie naklápění sedáku pomocí stavitelných nohou
Obr. 122: Studie tvarového řešení sedacího prvku s naklápěním sedáku
70
150
14
,00
0,0 0°
120
,00
°
470 !
°
700
12 0,
00 °
°
120
,00
°
470 !
00
5,
00
10
10 5,
00
°
°
420
10
5,0 0°
470 !
5,
420
10
Obr. 123: Schema naklápění sedáku sedacího prvku pomocí stavitelných nohou s případnou změnou úhlu opěradla vůči sedáku
Původní představa autora o technickém řešení naklápění bylo užití fixní výšky středních nohou. Přední a zadní nohy by byly vybavenay plynokapalinovým pístem s brzdou. Přenášením těžiště, prakticky však tlakem nohou o podlahu by při uvolnění brzd přední a zadní nohy bylo umožněno nastavení požadovaného úhlu sedáku.
Uvažované řešení vyvolává nepříznivý aspekt nárůstu výšky přední hrany při zakloněném sedáku.
8.2.1.3
Naklápění sedáku na principu vahadla
Prověřovaná varianta technického řešení zvažuje uložení sedáku na otočném kloubu v oblasti těžiště sedacího prvku včetně sedící osoby. Uvolněním brzdy otočného kloubu je umožněno naklánění sedáku vzad i vpřed.
71
45
45
90°
95°
0°
0°
42
42
45
45
90°
45
95°
100°
5°
5°
45
5°
45
45
45
45
90°
45
95°
100°
10°
105°
10°
48
10°
48
45
10°
48
45
90°
45
48
45
95°
45
100°
45
105°
45
110°
115°
15°
15°
15°
15°
15°
15°
51
51
51
51
51
51
Obr. 124: Rozměrová schémata při naklápění sedáku dozadu na principu vahadla 45
45
90°
95°
0°
0°
42
42
45
45
90°
45
95°
-5° 38
45
100°
-5° 38
45
105°
-5° 38
45
110°
-5° 38
45
115°
-5° 38
120°
-5° 38
-5° 38
Obr. 125: Rozměrová schémata při naklápění sedáku vpřed, sedák na principu vahadla
Zpracované studie prokázaly negativní aspekty toho technického řešení: výrazný nárůst výšky přední hrany sedáku při zaklonění vzad, případný problematický návrat ze zadního záklonu sedáku v návaznosti na dodržení pozice těžiště v blízkosti otočného kloubu.
8.2.1.4
Naklápění sedáku - vahadlo s elektrickým pohonem
Tato varianta technického řešení posuzuje uložení sedáku na otočné podélné ose v oblasti potenciálního těžiště sedací pohyblivé části sedací soupravy a sedících osob. Polohování je uvažováno pomocí lineárního pohonu Linak LA 23.
72
Obr. 126: Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku pomocí rámu na otočném čepu, pohon LA 23
Zvažovaná varianta technického řešení vykazuje stejné negativní aspekty jako předchozí varianty: výrazný nárůst výšky přední hrany při zaklonění sedáku vzad.
8.2.1.5
Naklápění - Vahadlo s plynokapalinovými písty
Va r i a n t a t e c h n i c k é h o ř e š e n í u l o ž e n í s e d á k u n a d v o j i c í c h plynokapalinových pístů.
Obr. 127: Studie naklápění sedáku uloženém na vahadle a fixovaném pomocí plynokapalinových pístů
Předchozí varianty technického řešení naklápění sedáku trpěly shodnými negativními aspekty: výrazné zvýšení sedáku při záklonu vzad. Vedle těchto negativním aspektů bylo možné formulovat jeden pozitní aspekt: snížení přední hrany při předklonění sedáku vpřed naopak není nevýhodné, naopak se jeví příznivě.
73
8.2.2 Testovací prototyp - křeslo s naklápěním sedáku
Řešitelský tým se v této fázi dosavadního neúspěšného hledání technického řešení zadaného problému rozhodl pro výrobu testovacího křesla. Cílem realizace testovacího křesla bylo praktické potvrzení či vyvrácení smysluplnosti záměru naklápění sedáku vzad i vpřed.
8.2.2.1
Testovácí křeslo - verze 1
Pro vyloučení pochybností řešitelského týmu o předpokládané funkčnosti naklápění sedáku bytového sedacího nábytku vzad i vpřed bylo vyrobeno testovací křeslo.
Testovací křeslo umožňuje naklápění sedáku vzad i vpřed, osu otáčení je možné posouvat vpřed i vzad od středu nosných područek, opěradlo je v rámci naklápěcího sedáku možno nastavit na potřebnou hloubku sedáku, úhel záklonu opěradla je možné nastavit do požadovaného úhlu.
Obr. 128: Výroba testovacího křesla s naklápěním sedáku - verze 1
Obr. 129: Testování křesla - verze 1
74
První testování na polohovacím křesle potvrdilo výchozí předpoklad výhodnosti naklonění sedáku vpřed pro možnost pohodlného natažení nohou. Shodou okolností poranění nohy člena řešitelského týmu a nutnost nošení ortézy demonstrovala názorně nepohodlné sezení při větším záklonu opěradla a vodorovném sedáku - nemožnost natažení nohou při doteku podlahy chodidly. Naopak předklonění sedáku vpřed umožnilo pohodlné sezení s nataženýma nohama.
Zaklonění sedáku vzad prokázalo nutnost podepření hlavy pro pohodlené sezení a využití výhodného záklonu sedáku a opěráku pro relaxační sezení. V rámci tohoto testování bylo rozhodnuto o konstrukčních úpravách testovacího křesla.
Byly sníženy vnější bočnice područek pro snazší posun zádové opěrky pro nastavení potřebné hloubky sedáku, byla doplněna madla po pohodlné uložení rukou na područky, opěradlo bylo doplněno o polohovatelný podhlavník.
8.2.2.2
Testovací křeslo - verze 2 Testování naklápěcího křesla
Na upraveném testovacím křesle bylo provedeno testování kvality sezení na křesle s možností záklonu a předklonu sedací plochy. Záměrně byli zvoleni figuranti výrazně rozdílných postav.
75
Obr. 130: Při testování byly měřeny hodnoty figurantů rozdílných postav
Během testování byly zaznamenávány figuranty zvolené komfortní úhly zaklonění sedáku, komfortní úhel naklonění sedáku vpřed. Následně byly orientačně a z technického pohledu velmi zjednodušeně dostupnými domácími prostředky měřeny tlaky při usedání na přední a zadní straně sedáku (přenášením těchto tlaků přes instalované podložky na osobní váhu postavenou na podlaze).
8.2.2.3
Vyhodnocení testování naklápěcího křesla
Autor práce si je plně vědom faktu, že zvolená metodika testování křesla s naklápěním sedáku a provedná měření jsou nejen velmi nepřesná ale především z hlediska vědeckého přístupu a případného statistického vyhodnocení nepoužitelná. Přesto je autor přesvědčen, že testování splnilo požadovaný cíl.
Zásadním cílem testování bylo vyvrácení pochybností o smysluplnosti formulovaného zadání a znovunalezení víry a motivace pro další práci na hledání možného konstrukčního řešení zadaného technického problému.
V rámci hledání a volby metodiky testování kvality sezení autor práce konstatuje tato obecná východiska: - měřit kvalitu sezení je velmi problematické - sezení je dynamický proces: správná poloha sezení je vždy ta následující (Opsvik 2011) - jedna z metod pro měření kvality sezení je založena na měření času po kterou osoba zůstane ve stabilní pozici než dojde ke změně sedací pozice
76
- měření kvality sezení je smysluplné aplikovat na produkty s jednoznačně danými technickými parametry - rozměry, polohovací a ovládací mechanismy, finální skladba čalounění - rozměrové parametry sedacího nábytku, který by vyhovoval nízké i vysoké postavě, vyžadují “ergonomický kompromis”
Ze zjištěných výsledků testování formuluje autor tyto závěry: - reálné hodnoty naměřených silových dat v rámci tohoto testování jsou v této fázi nepodstatné, skutečné měřené veličiny se budou odvíjet od výsledného konstrukčního řešení naklápění sedáku (z tohoto důvodu nejsou naměřená data v práci prezentována) - při naklopení sedáku vzad se zvedá přední hrana sedáku - jak bylo konstatováno již při vyhodnocení studijních návrhů - vysokým postavám nečiní zvýšená přední hrana sedáku problémy, pro nízké postavy je zvýšení přední hrany kritické - vysoká postava nepotřebuje pro pohodlné natažení nohou naklápět sedák vpřed, naopak pro nízkou postavu je snížení přední hrany sedáku vítané - zatížení přední hrany sedáku - při nedostatečném dotažení fixačních šroubů dochází při vstávání nebo usedání těžších osob k poklesu přední hrany sedáku - při usedání a vstávání je na přední hranu sedáku vyvíjen výrazný tlak, případný polohovací mechanismus musí mít dostatečnou sílu fixace v dané poloze - polohovací nábytek musí být dimenzován na stanovenou horní mez hmotnosti uživatele - zaklonění sedáku vzad v úhlu +10° poskytuje dostatečný záklon sedáku - předklonění sedáku vpřed je smysluplné do -5°, v tomto předklonu dochází k psychologickému pocitu sklouzávání, při větším úhlu předklonění sedáku hrozí faktické sklouznutí sedící osoby
Celkové vyhodnocení testování: - testování neprokázalo neúčelnost naklápění sedáku - testování definovalo negativní aspekt naklánění sedáku - zvýšení přední hrany při záklonu
77
- testování nadále ponechává prostor pro smysluplnost naklánění sedáku v rozmezí +10°/ -5°
Na základě vyhodnocení bylo dopřesněno a formulováno nové zadání polohování sedáku: - naklápění sedáku v rozmezí +10° / -5° - při záklonu nesmí dojít k výraznému zvýšení přední hrany - při předklonu je případné snížení přední hrany příznivé
8.3.3 Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku - 2. etapa
Na základě dopřesněného zadání byly zpracovány další variantní studie a návrhy v rámci hledání možného konstrukčního řešení požadovaného naklápění sedáku.
8.3.3.1
Naklápění sedáku - pákový mechanismus
Princip naklápění vychází z principu postelového výklopného kování. Studie prověřují geometrické parametry a jejich použitelnost pro požadované technické zadání. Nové požadavky na naklápění sedáku bylo vyhodnoceny jako naklápění sedáku kolem osy umístěné v blízkosti přední hrany sedáku. Varianta byla vyhodnocena jako neperspektivní.
NAKLÁP!NÍ SEDÁKU +10°~ - 15 OTÁ"ENÍ KOLEM P#EDNÍ HRANY SEDÁKU
Obr. 131: Studie pákového mechanismu pro naklápění sedáku
78
8.3.3.2
Naklápění sedáku - pákový mechanismus s pojezdem základny
Princip naklápění sedáku pomocí pákového mechanismu s posuvnou základnou doplněnou o plynokapalinový píst. Polohování sedáku funguje následujícím způsobem: pro zaklonění sedáku klesá zadní část sedáku, pro předklonění sedáku naopak klesá přední část.
Obr. 132: Studie naklápění sedáku na pákovém mechanismu s posuvnou základnou s plynokapalinovým pístem
Tento princip naklápění sedáku představuje možný směr konstrukčního řešení při kterém by bylo dosaženo požadovaných parametrů naklápění sedáku. Řešitelský tým vyhodnotil toto řešení jako neperspektivní. Pracovně byl princip přirovnán k současnému odpruženému křeslu řidiče v autobusu. Složitý a sofistikovaný mechanismus polohování by sice s vysokou pravděpodobností dokázal naplnit požadované technické parametry, pro aplikaci v bytovém sedacím nábytku by byl z ekonomického hlediska nepoužitelný. Princip konstrukčního řešení byl sice nalezen, pro svou složitost a následnou cenovou náročnost je však pro danou oblast aplikace nevhodný.
8.3.4 Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku - 3. etapa
Řešitelský tým vyhodnotil dosavadní varianty konstrukčního řešení naklápění sedáku a formuloval nový principiální požadavek pro řešení tohoto technického úkolu. Pro potenciální použití v bytovém sedacím nábytku je nutné nalézt jednoduché technické a konstrukční řešení s větším podílem dřevěných konstrukčních materiálů doplněných menším podílem kovových polohovacích mechanismů.
8.3.4.1
Naklápění sedáku - Princip 2 rámy
Navržený princip naklápění sedáku využívá kombinace dvou dřevěných rámů spojených jednoduchým kováním - například klavírovým závěsem. 79
400
100
320
Rozevíráním rámů dochází k požadovanému naklápění sedáku vzad i vpřed. Geometrické chování se vrátilo k dříve použitému principu naklánění sedáku kolem osy v přední hraně sedáku.
5°
10°
116
182
0°
50
248
-5°
Obr. 133: Schéma naklápění sedáku - princip 2 rámy
8.3.4.1.1
Naklápění sedáku - Princip 2 rámy - pohon závitová tyč
Souběžně s nově navrženým principem naklápění sedáku byly ověřovány varianty řešení pohonu pro naklápění sedáku. Zvažováno bylo mechanické řešení naklápění rámů pomocí závitové tyče poháněné ruční klikou přes bowdenové rozvody.
10°
50
-5° ELASTICK! POTAH
248 320 100
~198 ~50
-5° KLIKA
ZÁVIT. TY"
Obr. 134: Studie naklápění sedáku - princip 2 rámy + "Závitová tyč"
80
8.3.4.1.2
Naklápění sedáku - Princip 2 rámy - pohon Hever
Variantně byl prověřováno naklápění sedáku na principu automobilového heveru, opět s ručním pohonem kličkou s použitím bowdenových rozvodů. Pokud by princip fungoval mechanicky, jeho elektrifikovaná varianta by byla technicky řešitelná.
100
10°
"HEVER"
ELASTICK! POTAH
-5°
~298
320 100
200 100
300
KLIKA
Obr. 135: Studie naklánění sedáku - Princip 2 rámy + "Hever"
8.3.4.1.3
Samostatné naklápění jednotlivých sedáků Princip 2 rámy - pohon Hever
Pro případné použití pro polohování jednotlivých segmentů sedací pohovky bylo ověřeno konstrukční řešení naklánění sedáku pro jednotlivé sedáky - segmenty pohovky.
81
Obr. 136: Konstrukční řešení naklápění jednotlivých sedáků - Princip 2 rámy + pohon princip "Hever 1"
Při slibném vývoji konstrukčního řešení naklápění sedáku byla posuzována i proveditelnost čalounění výsledného polohovacího nábytku. Pro zajištění bezpečnosti bylo uvažováno kompaktní tvarové řešení bez vzniku rizikových spár pro poranění končetin. Polohovací sedací prvek v rámci naklánění sedáku mění v různých místech výrazně své rozměry. Proto byl v těchto místech zvažován elastický potahový materiál. Pracovně byly ověřeny požadavky na elasticitu potahovéno materiálu. Parametry požadované elasticity v hodnotě 320% přesahují velmi pravděpodobně reálné možnosti elastických textilních materiálů. PO!ADAVEK NA ELASTICITU POTAHU ~320%
100
320
!!!
Obr. 137: Požadavek na elasticitiu potahu při principu 2 rámy + "Hever", zelená barva označuje oblast použití elastického potahového materiálu
8.3.4.1.4
Naklápění sedáku Princip 2 rámy - snížení přední hrany
Pro ověření možnosti snížení přední hrany při předklonění sedáku vpřed byla zpracována varianta zalomení spodního rámu a posunutí osy otáčení od přední hrany sedáku. Ke snížení přední hrany při předklonu sedáku sice 82
390
182
116
50
248
-5°
dochází, při záklonu sedáku se přední hrana výrazně zvýší. Tato úprava proto není prospěsná.
0°
0°
5°
10°
POKUS SNÍ!IT P"EDNÍ HRANU P"I NÁKLONU -5° Obr. 138: Naklánění sedáku - princip 2 rámy + Závitová tyč - studie snížení přední hrany při předním naklonění sedáku
8.3.4.2
Naklápění sedáku - Princip 3 rámy
V rámci snahy o odstranění negativních aspektů předchozích variant byla prověřena varianta konstrukčního řešení využívající tři propojené rámy opět společně spojené jednoduchým kování na principu klavírového závěsu.
8.3.4.2.1
Konstrukční princip naklápění sedáku Princip 3 rámy + symetrické rozevírání
Slibné pro zjednodušení pohonu by bylo symetrické rozevírání těchto 3 rámů. Při použití hřebenového ozubeného kola by pro rozevírání všech tří rámů mohl sloužit jeden pohon. Geometrické parametry tohoto řešení však nejsou přiznivé a opět vykazují negativní aspekty - výrazné zvýšení přední hrany při záklonu sedáku vzad.
10° ~474
~349
5°
~390
10°
5,00°
0°
2,50°
~315
5°
2,50°
-5°
0°
5,00°
7,50°
-5°
7,50°
SYMETRICKÉ NAKLÁP!NÍ 3 RÁM"
Obr. 139: Schéma naklánění sedáku - Princip "3 rámy" - symetrické naklánění
8.3.4.2.2
Konstrukční princip naklápění sedáku Princip 3 rámy + nesymetrické rozevírání
Variantní řešení s nesymetrickým rozevíráním 3 rámů nevykazuje žádné negativní aspekty. Naopak se nečekaně objevil nový pozitivní aspekt. Při tomto konstrukčním principu naklápění sedáku lze vedle naklonění sedáku v 83
požadovaném rozpětí +10°vzad a -5° vpřed navíc dosáhnout dvou sedacích poloh s náklonem sedáku vzad +5° při rozdílných výškách sedáku s výškový rozdílem cca 70 mm ! Mimo požadované vlastnosti naklápění sedáku v rozmezí +10°/ -5° je tak k dispozici možnost výškového polohování sedáku se zdvihem ~7 cm !
Prezentované polohy naklápění 3 rámů jsou hraniční polohy při úplném složení a úplném rozložení jednotlivých rámů vůči sobě. Mimo tyto hraniční polohy jsou k dispozici plynule nastavitelné mezipolohy pro optimální nastavení sklonu a výšky sedáku.
NESYMETRICKÉ NAKLÁP!NÍ 3 RÁM"
5°
10°
5°
~331
392
~405
~315 ~315
5°
5,00°
0°
10°
5,00°
-5°
5°
5,00°
10,00°
0°
5,00°
10,00°
-5°
789
Obr. 140: Schéma naklápění - princip "3 rámy" - nesymetrické naklánění
Obdobně jako u předchozího principu naklápění sedáku pomocí 2 rámů je u principu 3 rámů zvažován mechanický ruční pohon polohování pomocí dvou klik a bowdenových rozvodů. Přední klika ovládá zdvih sedáku v přední části, zadní klika ovládá zdvih sedáku v zadní části. V případě aplikace elektrického pohonu je nutné užití dvou nezávislých pohonů pro zdvih přední a zadní části sedáku. NESYMETRICKÉ NAKLÁP"NÍ 3 RÁM!
5°
10°
0°
5°
10°
5°
~331
~405
0°
~315
-5°
POLOHA OVLÁDACÍ PRVK!
~331
~315
5° ~405
~59 0
20 ~8
-5°
Obr. 141: Schéma naklápění - princip "3 rámy"
84
Při ověření požadavků na elasticitu potahového materiálu bylo dosaženo nároku na rozpínání elastické potahové látky v rozsahu 250%. Požadavek na natažitelnost elastické potahové látky je poměrně vysoký, přesto se jeví jako dosažitelný. Hledání a volba vhodné elastické potahové látky bude předmětem dalšího případného vývoje a vzorování polohovacího sedacího prvku. PO!ADAVEK NA ELASTICITU POTAHU ~250%
5°
!
10°
!
!
5° 98
0°
97
87
!
172
-5°
95
236
!
Obr. 142: Schéma - princip "3 rámy" - požadavek na elasticitu potahu, zelená barva značí oblast použití elastického potahového materiálu
8.3.5 Návrhy řešení pohonu pro naklápění sedáku - 4. etapa
Souběžně se zpracováním návrhů technického řešení mechanismu pro polohování sedáku byly pro princip 3 rámy - nesymetrické rozevírání zpracovány variantní návrhy řešení pohonů naklápění sedáku s ručním a elektrickým pohonem. Původně dřevěný prostřední rám byl v některých případech nahrazen rámem kovovým. Konstrukční výška složeného mechanismu je přibližně 10 cm, což poskytuje dostatečný prostor pro skladbu čalounění sedáku.
8.3.5.1
Studie pohonů naklápění sedáku - Mechanický - ruční pohon Princip 3 rámy + nesymetrické rozevírání
Studie konstrukčního řešení mechanického pohonu pomocí dvou klik umístěných v přední hraně sedáku.
85
Obr. 143: Konstrukční řešení ručního pohonu naklápění sedáku - Princip 3 rámy / Hever 2
8.3.5.2
Studie pohonů naklápění sedáku - Elektrický pohon Princip 3 rámy + nesymetrické rozevírání
Pro ověření možnosti aplikace elektrického pohonu byl zpracován návrh využívající rotační pohony a systém hřebenových rozvodů firmy Ketterer v současnosti používané pro výškově stavitelné pracovní stoly. Motory jsou umístěny jeden z přední strany sedáku, druhý ze zadní strany sedáku.
86
Obr. 144: Konstrukční řešení elektrického pohonu naklápění sedáku - Princip 3 rámy / Hever 3
Navržený polohovací mechanismus pro naklápění sedáku na principu 3 rámy + nesymetrické rozevírání splňuje zadané požadavky. Ověření vlastní funkčnosti je nutné na reálném prototypu.
Po předběžném posouzení nákladů elektrických pohonů a rozvodů bylo řešitelským týmem konstatováno nadále vysoká finanční nákladnost která se projeví negativně v koncové ceně výrobku. Testování polohovacího mechanismu s mechanickým nebo elektrickým pohonem na reálném prototypu nebylo realizováno.
8.3.5.3
Pneumatický pohon naklápění sedáku Princip 3 rámy + nesymetrické rozevírání
V rámci hledání ekonomického řešení pohonu pro polohovací mechanismus na principu 3 rámy + nesymetrické rozevírání byly autorem provedeny aktuální rešerše v oblasti různých typů pohonů aplikovaných v nábytku. Výsledky byly vyhodnoceny z hlediska možné využitelnosti pro řešenou technickou situaci naklápění sedáku.
Jako možné řešení pohonu pro naklápění sedáku byl posuzován pneumatický pohon nafukovacích postelí Sleep Number. Postele tohoto principu jsou prodávány především na severoamerickém trhu. Ložnou plochu lůžka vytváří dvě samostatné nafukovací matrace doplněné okraji z polyuretanové pěny uložené na kovovém nosném rámu. Na nafukovací matrace 87
je případně přidáván matracový top. V současnosti je na český a slovenský trh uváděn obdobný princip nafukovacích postelí Night Control.
Obr. 145: Schéma postele s nafukovacími matracemi Sleep better (http:// sleepbetterlivebetter.net/sblb/what-are-the-benefits-of-a-sleep-number-bed/)
Obr. 146: Postel Sleep Number - matrace, kovový rám (http://www.youtube.com/watch? v=Yf07p3usAwE)
Obr. 147: Ovladač Sleep Number, starší verze pumpy se dvěma kabelovými ovladači (http:// www.youtube.com/watch?v=6eDjWnQoW44)
88
Obě nafukovací matrace jsou nezávisle nafukovány pomocí společné pumpy - kompresoru. Pomocí ovládače je možno volit tlak v jednotlivých matrací (v rozmezí 0 ~ 4,8 kPa) podle tzv. "Sleep Number" zvoleného čísla. Uživatel má možnost volit mezi měkkým či tvrdým nafouknutím matrace. Lze předpokládat samovolné snížení tlaku v matraci po určitém čase. Při novém nastavení "Sleep Number" dojde k opětovnému případnému dotlakování v případě sníženého tlaku z matrace. Marketingový princip volby a nastavení optimálního čísla "Sleep Number" pro kvalitu spánku řeší problém dodatečného dofouknutí matrace v případě poklesu tlaku v matraci.
Případné použití jednoho pohonu pro předozadní naklápění sedáku je ekonomicky výhodné. Mezi spodní a horní rám jsou umístěny nafukovací vaky v přední a zadní části. Kombinací tlaků v těchto vacích je možné dosahovat polohování sedáku v požadovaném rozsahu +10 °/ - 5°. PNEUMATICK! POHON - 2 NAFUKOVACÍ VAKY / COMPRESOR PRINCIP "SLEEP NUMBER"
5°
10°
0°
5°
10°
5° ~331
~405
0° ~315
-5°
ELASTICK! POTAH SPODNÍ "ÁSTI
~331
5° ~405
~315
-5°
Obr. 148: Schéma užití pneumatického pohonu - Princip 3 rámy
Ověření funkčnosti a vhodnosti tohoto řešení je nutné provést testováním na reálném vzorku. Při použití konkrétní pumpy Sleep Number se jeví potenciální problém v tlaku vzduchu který je kompresor schopen vyvinout. Vzduchový kompresor je dimenzován pro konkrétní aplikaci postele s nafukovacími matracemi. Při použití pneumatického pohonu pro polohování naklápění sedáku pomocí nafukovacích vaků předpokládá autor nutnost dosažení většího tlaku (odhadem v rozmezí 10~15 kPa). Testování polohovacího mechanismu s pneumatickým pohonem na reálném prototypu nebylo realizováno.
89
9
DISKUSE
Aplikace mechatroniky v sedacím bytovém nábytku je dosud nediskutované a nepublikované téma. Obecným cílem dalšího vývoje sedacího nábytku je zlepšení ergonomických parametrů sedacího nábytku, případně zlepšení uživatelského komfortu při ovládání a užívání sedacího nábytku, nebo poskytnutí nových doplňkových funkcí sedacího nábytku. V této souvislosti je nutné konstatovat, že těchto cílů je nadále vedle mechatronických a elektromechanických principů možné dosahovat i za použití mechanických principů. Aplikace mechatroniky by neměla být samoúčelná.
Již samotné použití elektrických pohonů v sedacím nábytku vyvolává nové otázky k řešení, především potřeba formulace nových bezpečnostních aspektů, zaostalosti až absence technických norem popisující požadované vlastnosti sedacího nábytku s elektrickými pohony a metodiky zkoušení tohoto nábytku v akreditovaných zkušebnách.
Použití elektrických pohonů v polohovacím sedacím nábytku většinou podstatně zvyšuje cenu výrobku, čímž se zužuje potenciální zákaznický segment a také pravděpodobnost pro uplatnění na trhu. Použití elektrických pohonů může naopak vyčlenit luxusní nábytek od běžného sedacího nábytku.
Závislost elektrických pohonů sedacího nábytku na zdroji elektrické energie může pro některé zákaznické skupiny působit psychologicky negativně. Fakticky elektrické pohony sedacího nábytku vyvolají nové požadavky na způsob vedení elektrických rozvodů v bytových prostorách (instalace sedacího nábytku v prostoru).
Vedle těchto problematických aspektů je potenciál elektromechanických a mechatronických aplikací v sedacím nábytku nesporný a je výzvou pro další vývoj v této oblasti.
9.1
POLOHOVACÍ SEDACÍ NÁBYTEK
V rámci úvah aplikace mechatroniky v sedacím nábytku se vyjevila potřeba definování pojmu polohovacího sedacího nábytku:
Polohovací sedací nábytek umožňuje změny geometrických parametrů sezení změnou polohy jedné či více pohyblivých částí sedacího nábytku. Polohování - nastavení do různých poloh - jednotlivých polohovatelných částí sedacího nábytku je možné pomocí polohovacích mechanismů mechanických nebo s elektrickým pohonem.
90
Práce popisuje aktuální stav polohovacího sedacího nábytku s mechanickými ovládáním a elektrickými pohony a systematicky člení jednotlivé principy z hlediska ergonomických parametrů polohovacího nábytku.
9.2
FUNKČNÍ ČÁSTI ELEKTRICKY POLOHOVATELNÉHO NÁBYTKU
Pro lepší pochopení konstrukčního řešení polohovacího nábytku s elektrickými pohony byly autorem práce definovány a popsány základní funkční části polohovacích mechanismů: vodící systém, pohony, řídicí systém, bezpečnostní systém.
9.3
DEFINICE A OBLASTI APLIKACE MECHATRONIKY
Existence logického prvku tvoří dělící hranici mezi elekromechanickými a mechatronickými principy aplikací v sedacím nábytku. Označení výrobku přívlastkem mechatronický se také postupně jeví jako cílená součást obchodní propagace což může svádět k účelovému výkladu definice.
Práce specifikuje logické prvky, které povyšují elektromechanické aplikace na aplikace mechatronické. Z tohoto pohledu jsou posouzeny stávající principy polohovacího nábytku a označeny ty, které již v současnosti můžeme označit za mechatronické a které naopak tomuto označení nedopovídají.
Řídicí jednotka
Pro povýšení elektromechanického principu polohování sedacího nábytku na mechatronický se jeví v současné době jako zásadní užití řidící jednotky. Přítomnost řídicí jednotky v polohovacím systému však nepřináší automaticky logickou funkci. Základní řidicí jednotky fungují jako spínatelné zdroje a neobsahují logický prvek. Složitější a sofistikované řídicí jednotky s mikroprocesory naopak umožňují programování rozsahu polohování či vyhodnocování signálů z bezpečnostních prvků a aktivování naprogramovaných činností. Tyto řídicí jednotky pak již představují logický prvek mechatronické aplikace.
Bezpečnostní systém
Kontaktní bezpečnostní systém sám o sobě není nositelem logické funkce. Tou se opět stává řídicí jednotka, která signál z kontaktního bezpečnostního systému vyhodnocuje a následně provádí naprogramované funkce.
Bezpečnostní systém založený na ochraně přetížení pohonů je problematický v aplikacích které vyžadují silné pohony. Demonstrace Antikolizního systému Piezo firmy Linak je z tohoto pohledu poněkud 91
zavádějící. Tlak který vydrží keramický hrníček uzavřený v prostoru mezi kontejnerem a klesající kancelářskou pracovní deskou může být dostatečně velký na to, aby způsobil poranění končetin (především prstů) nebo poškození předmětů - mobil, notebook, tablet a jiné.
Bezkontaktní bezpečnostní systémy samy o sobě obsahují vyhodnocovací software, který představuje potřebný logický prvek pro mechatronické systémy. Autor práce vidí v oblasti vývoje bezkontaktních bezpečnostních systému velký potenciál pro další rozvoj mechatronických aplikací sedacího polohovacího nábytku.
Bezdrátové ovládání
Bezdrátové ovládání pomocí Bluetooth patří jednoznačně do kategorie aplikací mechatroniky v sedacím nábytku. Komfort bezdrátového ovládání je však vykoupen předpokladem technického zaměření uživatele pro instalaci a ovládání ovládacího software. Problémem může být také nemožnost ovládání sedacího nábytku případnými návštěvami. Pro tento případ bude nutné zdvojení způsobu variantního ovládání - bezdrátově a zabudovaným ovladačem (případně zabudovanými kapacitními tlačítky). 18
9.4
PŘÍNOS APLIKACÍ MECHATRONIKY
Aplikace mechatroniky v bytovém sedacím nábytku mohou být přínosné obecně v těchto oblastech: vyšší komfort ovládání, větší bezpečnost při užívání, nové funkce polohovacího sedacího nábytku bez mechatroniky nedostižné.
Vyšší komfort ovádání
Mechatronické aplikace mohou přinést vyšší komfort ovládání. Například sedací nábytek s proměnlivou hloubkou sedací části pomocí posouvání sedáku vpřed a vzad existuje v současné době na trhu s ručním mechanickým ovládáním (str. 20) stejně jako s elektrickým pohonem (str. 27 - 29). Zatímco mechanické ovládání předpokládá manipulaci nezatíženého sedáku stojící osobou, elektrický pohon umožňuje změnu pozice sedáku při sezení uživatele přímo na ovládaném sedáku. Elektrický pohon navíc fixuje sedák v jakékoliv pozici v rozsahu výsuvu, zatímco u mechanického ovládání může být užití sedáku v mezipoloze problematické. Budeme-li považovat bezdrátové ovládání pomocí Bluetooth nebo Wi-fi za aplikaci mechatroniky (str. 41 - 42) , můžeme u tohoto typu polohovacího sedacího nábytku již v současné době zaznamenat všechny 3 stupně kategorie polohovacího mechanismu: mechanického, elektromechanického i mechatronického. Všechny 3 typy plní tutéž
18
Například ovládání Touch It, Koinor Invisible technology (2014) 92
ergonomickou funkci v polohovacího nábytku. Zásadní rozdíl je v komfortu ovládání.
Větší bezpečnost při užívání
Mechatronické aplikace mohou přinést větší bezpečnost při užívání. Příklad: Křeslo pomáhající při vstávání seniorů označované LiftUp při užívání vytváří riziko zranění další osoby nebo poškození předmětu v oblasti zadní hrany. Použití kontaktní spínací lišty chrání pouze zadní hranu křesla (str. 27, 34-35). Případné využití bezkontaktního bezpečnostního systému může tuto kontrolovanou kritickou oblast rozšířit i na celý prostor pod křeslem.
Obr. 149: Schéma ochrany rizikové oblasti pod polohovacím sedacím nábytkem
Mechatronické aplikace mohou zvýšit kvalitu bezpečnostních systémů polohovacího nábytku ale také rozšířit oblast aplikací polohovacího nábytku o dosud nepoužívané principy právě s ohledem na jejich případnou nebezpečnost při užívání.
Budoucí rozvoj polohovacího nábytku bude dle názoru autora úzce svázán s vývojem bezkontaktních bezpečnostních systému využívajících současné a budoucí technologie: například miniaturní kamery a vyhodnocovacím softwarem, optické, akustické a dalších bezdotykové senzory. K dispozici mohou být také dotykové technologie používané v mobilních telefonech. Zásadní pro vývoj těchto nových bezpečnostních systémů bude stanovení požadovaných parametrů - detekce pohybu, výskyt částí lidského těla a zvířat, detekce neživých předmětů v rizikových oblastech.
Nová úroveň bezkontaktního bezpečnostního systému, případně v kombinaci se stávajícími kontaktními systémy, by mohly vytvořit spolehlivý bezpečnostní systém, který může umožnit další rozvoj potenciálu polohovacího nábytku s elektrickými pohony.
Nové funkce sedacího nábytku
Vize budoucích aplikací mechatroniky v sedacím nábytku naznačily potenciální prostor pro nové, dosud neznámé funkce sedacího nábytku: 93
- elektronicky regulovaná síla pomoci při vstávání dle ochablosti svalstva v Lift Up křesle (str. 44) - elektricky řízené houpání v houpacím křesle dle průběhu spánku uživatele (str. 47 - 48)
Tyto vize a hypotézy formulují potenciální oblasti pro další vývoj v oblasti aplikace mechatroniky v sedacím nábytku
Vedle vlastní kvality sedacího nábytku pro uživatele mohou některé aplikace mechatroniky přinést například zlepšení způsobu prezentace a prodeje sedacího nábytku - Testovací pohovka (str. 52 - 55).
9.5
NÁVRHY APLIKACE MECHATRONIKY
Návrhy aplikací mechatroniky jsou naplněny jak formou teoretických úvah a vizí možného budoucího vývoje tak formou konkrétních reálných návrhů.
PROMĚNLIVÁ SÍLA POMOCI PŘI VSTÁVÁNÍ V tuto chvíli se jedná spíše o teoretickou vizi se snahou o odstranění paradoxního faktu ochabnutí svalstva při používání Lift Up křesla. Vedle technického řešení proměnlivé síly nebo rozsahu naklápění sedáku je zásadní otázkou způsob stanovení, vyhodnocení či měření svalového potenciálu uživatele, což je potenciální téma v oblasti zdravotnického vývoje.
POHUPOVACÍ VÁLENDA Toto téma je na pomezí sedacího a lehacího nábytku. V době zpracování pracovních studií se tento námět jevil jako čistě teoretická vize. Praktická prezentace lehátka Sway (str. 51) potvrdila oprávněnost a smysluplnost tohoto námětu.
TESTOVACÍ POHOVKA Návrh Testovací pohovky inspirovaný testovacím křeslem firmy Rolf Benz přináší námět do oblasti ochodní komunikace se zákazníkem a nabízí řešení pro stanovení individuálních parametrů zakázkově vyráběného sedacího nábytku. Podobné principy lze zaznamenat již delší dobu v jiných nábytkových segmentech: měřidlo pro stanovení výšky lehací plochy postele, měřící deka pro stanovení skladby matrace, Ergonometer pro stanovení výšky kuchyňské pracovní plochy, nově DemoSessel firmy Himola. Oproti testovacím křeslům Rolf Benz a Himola nabízí navržená testovací pohovka lepší vlastnosti: rozsah 94
nastavení až 20 cm a komfortní ověření optimální výšky sezení pro více osob sedících na pohovce. Současně umožňuje pohovka demonstraci dalších proměnlivých parametrů sedací soupravy: výška područky, sklon sedáku, skladba čalounění a další.
Autor prezentoval a nabízel návrh Testovací pohovky několika renomovaným výrobcům v české a slovenské republice. Oslovení výrobci sedacího nábytku dosud tento námět nevyhodnotili jako přínosný. Zda je to způsobeno omezenými prostředky do vývoje způsobené nepříznivou ekonomickou situací nebo nedostatkem prozíravosti obchodníků si autor práce netroufá hodnotit. Autor práce je nadále přesvědčen o smysluplnosti testovací pohovky jako obchodního prostředku a bude nadále nabízet tento návrh výrobcům sedacího nábytku.
NAKLÁPĚNÍ SEDACÍHO PRVKU VZAD V návaznosti na návrhy testovací pohovky byly zpracovány návrhy naklápění sedacího prvku (pohovky, křesla) pomocí lineárních pohonů umístěných místo zadních nohou sedací soupravy nebo křesla. Tento princip může kompenzovat negativní aspekt současného trendu pohovek s vodorovnými sedáky, které neodpovídájí doporučovaným ergonomických schématům. Zevrubné ekonomické kalkulace dávají předpoklad pro uplatnění tohoto principu v sedacích soupravách střední a vyšší cenové relace. Autor práce nebyl doposud úspěšný v nabídce tohoto námětu výrobcům sedacích souprav.
9.6
NÁVRHY BEZ APLIKACE MECHATRONIKY
Hledaní oblastí aplikace mechatroniky v sedacím nábytku by nemělo být samoúčelné pouze z hlediska formálního zařazení konkrétní aplikace do této kategorie. Hlavním smyslem návrhů je zlepšení vlastností stávajícího sedacího nábytku případně hledaní smysluplného uplatnění nových technologií a materiálů. Dle názoru autora práce nevykazují návrhy bez aplikací mechatroniky menší hodnotu či význam v rámci hledání nových oblastí pro další možný vývoj kvality sedacího nábytku.
KŘESLO SENIOR - VÝSUVNÁ PODRUČKA & SKLOPNÝ SEDÁK Námět rozvíjí princip stávajících Lift Up křesel, návrh však zjednodušil řešení vyklápěním sedáku místo celého křesla a za tímto účelem bylo navrženo vlastní výklopné kování. Variantně byly zvažovány elektrické pohony a použití plynokapalinového pístu.
95
V posledních fázích zpracování technických návrhů bylo v rámci aktualizace řešerší autorem zaznamenáno křeslo Tango firmy Farstrup využívající navrhovaný princip naklápění sedáku pro pomoc při vstávání a usedání (str. 43). Existence křesla s naklápěcím sedákem v sortimentu renomované firmy specializované na nábytek pro seniory nebyla pro autora práce zklamáním, naopak potvrzením správnosti dosavadních vlastních úvah a zvoleného principu technického řešení.
Povzbuzením pro další vývoj nadále zůstává originální a inovativní námět dosud nerealizovaného principu polohovacího madla pro podporu vstávání a usedání, které navíc umožní oporu a stabilizaci ve stojící pozici před chůzí od křesla. Doposud zpracované návrhy konstrukčního řešení vlastního výsuvu područky nebyly úspěšné. Autor práce s kolegou řešitelem nadále na technickém řešení pracuje.
SEDACÍ PRVEK S NAKLÁNĚNÍM VZAD I VPŘED
Na základě úvah o výhodnosti natažení nohou pro relaxační posezení byla formulována inovatiní vize sedacího nábytku, který by vedle záklonu sedáku vzad umožňoval také náklon vpřed. Tento způsob naklápění sedáku je aplikován v současnosti u kancelářských židlí pro umožnění zadní i přední sedací polohy. Úvodní studie principu mechanismu který by umožňoval toto naklápění sedáku nenabízely technické řešení tohoto zadání. Autor práce začal pochybovat o reálnosti řešení tohoto zadání. Pro ověření smysluplnosti tohoto požadavku bylo vyroben testovací prototyp a provedeno testování osobami s různou výškou postavy.
Otázkou bylo, jakou metodiku zvolit pro testování kvality sezení sedacího prvku s naklápěním sedáku vpřed i vzad. Autor práce zvolil metodu pocitového hodnocení figurantů pro nastavení optimálního záklonu a předklonu sedáku.
Pro testování prototypu s naklápěním sedáku vzad a vpřed bylo formulováno zadání: - hlavním cílem testování bylo ověření smyluplnosti naklonění sedáku vpřed - stanovení maximálního úhlu pro záklon sedáku - stanovení maximálního úhlu pro naklopění sedáku vpřed
Výsledek testování nebyl jednoznačný, spíše trochu rozporuplný. Vysoká postava s dlouhýma nohama pro natažení nohou nepotřebuje výrazný náklon sedáku vpřed. Naopak nízká postava naklonění sedáku vpřed hodnotila pozitivně. Současně se však vyjevil doprovodný negativní aspekt. Při zvoleném způsobu uložení a naklápění sedáku dochází při zaklonění sedáku vzad k výraznému navýšení přední hrany sedáku, což bylo pro nízkou postavu výrazně nekomfortní. 96
Z testování byly formulovány tyto závěry: - naklápění sedáku vpřed je přínosné především pro menší postavy čímž umožňuje relaxační natažení nohou s chodidly na podlaze - při záklonu sedáku vzad nesmí docházet k výraznému zvýšení přední hrany sedáku - naklánění sedáku je smysluplné v rozmezí - záklon sedáku vzad -10°, předklon sedáku vpřed +5° - ostatní naměřené hodnoty jsou nepodstatné do doby nalezení konkrétního konstrukčního řešení naklápění sedáku
Hlavní otázka, zda má smysl hledat řešení pro konstrukční řešení zadní i přední naklápění sedáku nebyla tímto testování jednoznačně zodpovězena. Nebyla však vyvrácena. Autor práce nadále věří ve smysluplnost hledání řešení tohoto zadání.
V další fázi byly zpracovány studie principů konstrukčního řešení naklápění sedáku s nově zadanými parametry. Na jedné straně bylo vědomí, že úkol byl již dávno vyřešen konstuktéry sedadel do automobilů, která požadované zadání splňují buď ručním nebo elektrickým ovládáním. Cílem řešení bylo nalézt konstrukčně jednoduché řešení aplikovatelné v oblasti bytového sedacího nábytku.
Řešení geometrického vedení naklápění sedáku představuje návrh principu 3 rámy-asymetrické naklápění. Složený rám o výšce cca 10 cm umožňuje naklápění sedáku v rozmezí -10°~ +5°. Nečekaným bonusem tohoto řešení je možnost relativní výškové stavitelnosti v rozmezí 6 ~ 7 cm.
Dalším úkolem je nalezení vhodného pohonu pro polohování tohoto mechanismu. Úvodní představa počítala s variantním řešením ručním a elektrifikovaným pohonem. Navržené řešení pomocí motorů a rozvodů je zdánlivě technicky řešitelné, bylo však vyhodnoceno jako ekonomicky neprůchodné. Řešení pomocí pneumatického pohonu využitím pumpy z postelového systému SleepNumber se teoreticky jeví jako použitelné. Autor práce reálně zvažoval zakoupení vzorku pumpy prostřednictvím portálu www.ebay.com pro ověření funkčnosti tohoto pohonu. Kolega řešitel však propočtem požadovaných tlaků dospěl k názoru, že kompresor neposkytne dostatečně velký tlak pro aplikaci v polohovacím křesle, natož v případě 2místné pohovky. Vývoj vlastní pumpy vlastních požadovaných parametrů by vyžadoval investice v řádech desetitisíců korun. Reálné ověření tohoto pohonu nebylo zatím provedeno.
97
9
ZÁVĚR
Práce zaměřená na aplikaci mechatroniky v bytovém sedacím nábytku je přínosná ve více ohledech.
Obecným cílem práce bylo vytvoření uceleného pohledu na stávající stav polohovacího sedacího nábytku a formulování oblastí potenciálního vývoje polohovacího sedacího nábytku s aplikací mechatroniky.
V úvodní části práce popisuje aktuální aplikace mechatroniky v obytném interiéru a nábytku. Práce definuje pojem Polohovací sedací nábytek a prezentuje výchozí ergonomická schémata sedacích poloh a konstrukčního řešení sedacího nábytku.
Práce zmapovala stávající stav polohovatelného sedacího nábytku s mechanickým ovládáním a elektrickými pohony. Práce systematicky pojmenovala současné principy polohování sedacího nábytku s ohledem na technické řešení a současně definuje jednotlivé ergonomické parametry které jsou při polohování sedacího nábytku ovlivňovány .
Práce pojmenovává základní funkční části polohovacích mechanismů polohovacího sedacího nábytku s elektrickým pohonem: - vodicí systém - pohony - řídicí systém a ovládání - bezpečnostní systém
Práce definovala hraniční oblast mezi elektromechanickými a mechatronickými aplikacemi v bytovém sedacím nábytku. Pro účely aplikace mechatroniky v sedacím nábytku pracuje autor práce se zjednodušenou verzí definice: aplikace musí obsahovat principy mechaniky a elektroniky doplněné logickou funkcí. Právě existence logického prvku tvoří dělící hranici mezi elekromechanickými a mechatronickými principy aplikací v sedacím nábytku.
Práce systematicky specifikuje existující logické prvky polohovacího systému, které umožní označení aplikace jako mechatronická: - existence řídicí jednotky s vyhodnocovacími a programovatelnými prvky - přítomnost bezkontaktního bezpečnostního systému - bezdrátové ovládání Bluetooth
Některé principy současného polohovatelného sedacího nábytku lze již nyní zařadit do kategorie mechatronických aplikací. V rámci dalšího vývoje sedacího nábytku lze předpokládat pokračování aktuálního trendu uplatňování elektrických pohonů polohovatelného sedacího nábytku.
98
Označení výrobků jako mechatronické může pomáhat obchodní propagaci těchto výrobků. Lze předpokládat snahu některých výrobců či tvůrců o ryze formální či účelové označení svých produktů jako mechatronické. V návaznosti na ne zcela jednoznačnou a stále se vyvíjející definici mechatroniky může být zařazení některých aplikací do mechatronických principů předmětem případné formální či ideologické diskuse.
Práce specifikuje potenciální oblasti dalšího vývoje aplikací mechatroniky v bytovém sedacím nábytku. Autor vyslovuje názor, že další vývoj aplikací mechatroniky v sedacím nábytku přinese zlepšení uživatelského komfortu, vyšší bezpečnost při užívání při uplatnění nových bezpečnostních prvků a může dále přinést nové, dosud neužívané doplňkové funkce sedacího nábytku. Autor predikuje oblasti s potenciálem nových doplňkových funkcí sedacího nábytku.
Dílčím cílem práce bylo zpracování návrhů sedacího nábytku aplikující principy mechatroniky. Práce předkládá návrhy v podobě teoretických vizí aplikace mechatroniky v sedacím nábytku: - budoucí bezpečnostní bezkontaktní systémy - elektrická iniciace houpání v závislosti na stav bdělosti uživatele - proměnlivá intenzita pomoci při vstávání
Práce dále obsahuje návrhy konkrétních realizovatelných návrhů aplikace mechatroniky v sedacím nábytku:
- Testovací pohovka
- naklánění sedacího prvku vzad
Dalším cílem práce bylo zpracování návrhů sedacího nábytku bez aplikace mechatroniky. Práce prezentuje návrhy přinášející nové uživatelské funkce sedacího nábytku bez aplikace mechatroniky: - křeslo Senior s výsuvnou područkou a výklopným sedákem - sedací prvek s naklápěním vzad i vpřed
Dílčí cíl ověření nově navržených principů v praxi formou zhotovení prototypů a jejich funkčního testování byl naplněn částečně. Bylo vyrobeno a testováno křeslo s předozadním naklápěním sedáku. Ostatní náměty nebyly realizovány především z důvodů ekonomické a časové náročnosti. Autor práce doufá, že rozpracované náměty budou realizovány.
99
10
SUMMARY
The work focuses on the application of mechatronics in the residential seating furniture is beneficial in several respects.
The overall goal was to create a comprehensive view of the current status of the positioning of seating furniture and formulating areas of potential development of the positioning of seating with the application of mechatronics.
In the introductory part of the paper describes the current application of mechatronics in residential interior design and furniture. The work defines positioning seating and presents initial ergonomic seating positions and schemes of the structural design of seating furniture.
Work mapped the current state of positioning seating furniture with mechanical control and electric drives. Work systematically named current principles of positioning seating with regard to technical solutions and simultaneously defines the parameters that are ergonomic positioning seating affected.
The thesis identifies the basic functions of positioning mechanism of positioning seating with electric drive:
- guiding system
- drivers
- control system
- safety elements The work defined border area between electromechanical and mechatronics applications in the residential seating furniture. For the purposes of the application of mechatronics in seating furniture works and author wirh a simplified version of the definition: Applications must include principles of mechanics and electronics complemented with logic function. The existence of logical elements form the dividing boundary between electromechanics and mechatronic principles and applications in the seating furniture.
Work systematically specifies the existing logical elements of positioning seating system which allows marking applications such as mechatronics:
- existence of control unit with evaluation and programmable features
- the presence of non-contact safety system
- Bluetooth wireless control
Some principles of contemporary positionable seating furniture can now be categorized as mechatronic applications. In the context of further development of seating can be expected to continue the current trend of the application of electric drives in positioning seating. 100
Designation as mechatronic products can help to sales promotion of these products. It can be expected efforts by some producers or creators of a purely formal or special-purpose label their products as mechatronic. Following the not entirely clear and ever-evolving definition of Mechatronics may be the classification of certain applications as mechatronic principles subject to any formal or ideological debate.
Work specify potential areas for further development of mechatronics applications in the residential seating furniture. Author expresses the opinion that further development in mechatronics applications in seating furniture will improve userʼs comfort, greater safety in use in the application of new safety features and may also bring new yet unused complementary function of seating furniture. Author predicts areas with potential of new additional features of seating furniture.
The sub-objective was to draw up proposals of seating furniture applying the principles of mechatronics. Work submitted proposals in the form of theoretical vision applications in mechatronics seating furniture:
- future security contactless systems
- electrical ignition of swinging depending on the user's state of alertness
- variable intensity of assistance with standing up
The work also contains proposals for concrete realizable application of mechatronics in seating furniture:
- Test sofa
- back tilt seating element
Another aim of the work was to draw up proposals seating without application of mechatronics. The work presents a design that brings a new user features seating without application of mechatronics:
- senior Chair with telescopic armrest and tiltable seat - seating element with tilting forward and backward
Sub-objective verification newly proposed principles into practice in the form of prototyping and functional testing was partially filled. It has been manufactured and tested chair with backward and forward tilting seat. Other topics were not realized primarily due to economic demands and timeconsuming duration. The author hopes that unfinished ideas and suggestions will be implemented in future.
101
11
LITERATURA
AVIO. Inteligentní plastelína. [Online]. citováno 25. srpna 2014. http:// www.plastelina.cz/ ČVUT Media Lab. 2012 Smart Shower. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.mechatronickasprcha.cz/ GORENJE DESIGN STUDIO. 2009 Gorenje SmarTABLE. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.gorenjedesignstudio.com/types/industrial-design/ gorenje-smartable/. IPEA S.R.L. 2014. I-CTRL application. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.ipeatech.it/en/i-ctrl-10.html. IPEA S.R.L. 2014. TV aournd. [Online]. citováno 11. července 2014. http:// www.ipeatech.it/en/audio-6/tv-around-5.html. JT STAR. 2012. Mechatronický uzamykací systém Nexgen XT. [Online]. citováno 24. srpna 2014.http://www.jtstar.cz/technologie-a-sluzby/ mechatronicky-vysokobezpecnostni-uzamykaci-system-nexgen-xt/ KANICKÁ, L. 2007. Design nábytku v současném světě. Brno: Era. 120 s. ISBN 978-80-7366-107-6. KANICKÁ, L., a Z. HOLOUŠ. 2011. Nábytek - typologie, základy tvorby. Praha: Grada. 160 s. ISBN 978-80-247-3746-1. KOINOR. 2014. Invisible technology. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.koinor.com/produkte/invisible-technology/ LINAK. 2014. Piezo prevents material damage. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.linak.com/about/?id3=2323. LUSCH. 2013. Mechanism ClassicCline. [Online]. citováno 11. července 2014. http://www.ferdinand-lusch.de/fileadmin/pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf. LUSCH. 2013. Mechanism BH11. [Online]. citováno 11. července 2014. http:// www.ferdinand-lusch.de/fileadmin/pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf. LINAK. 2013. Sloupek DL11 nyní s Piezo. [Online]. citováno 11. črvence 2014. http://www.linak.cz/press/shownews.aspx?newsid=2427. MAIXNER, I. a kol. 2006. Mechatronika. Brno: Computer Press. 280 s. ISBN 80-251-1299-3. MAŇÁK, H. 2013. Bezpečnostní aspekty současného polohovacího nábytku s elektrickými pohony. In: Interiér 2013. Bratislava: Nakladateľstvo STU. s. 99 102. ISBN 978-80-227-4042-5.
102
MAŃÁK. H. 2013. Použití lineárních pohonů v současném nábytku. In: TESAŘOVÁ, D. a kol. Trendy v nábytkářství a bydlení 2013. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně. s. 146 - 151. ISBN 978-80-7375-756-4. MAŇÁK, H. 2014. Vývoj ovládání elektricky polohovatelného sedacího nábytku. Dřevařský magazín - Drevárský magazín. sv. 14, č. 10/2014. s. 58 - 62. ISSN 1338-371X. MAYSER & CO. KG. Sicherheitstechnik. [Online]. citováno 14. července 2014. http://www.mayser-sicherheitstechnik.de/branchen/moebeltechnik/ MODERNÍ BYT. 2014. Intelifentní pračka vyhrála zlato v Londýně. [Online]. citováno 25. srpna 2014. http://modernibyt.dumabyt.cz/rubriky/novinky/ inteligentni-pracka-vyhrala-zlato-v-londyne_2249.html?nlvisit=NLVISIT_USER MODERNÍ BYT. 2014. Chytrá baterie zdobí koupelnu organických tvarů. [Online]. citováno 25. srpna 2014. http://modernibyt.dumabyt.cz/rubriky/novinky/ chytra-baterie-zdobi-koupelnu-organickych-tvaru_2221.html OPSVIK. P. 2009. s. 53. In: KOTRADYOVA, V. a kol. Dizajn nabytku. Bratislava: STU. 284. ISBN 978-80/227-3006-8. OPSVIK, P. 2009. Rethinking Sitting. 1st Edition. New York: W. W. Norton & Company. 208 s. PANERO, J., a M. ZELNIK. 1979. Human dimension & interior space: a source book of design reference standards. NewYork: Whitney Library of Design, 320. ISBN 0-8230-7271-1. PRODUCTION AV STUDIO. 2008. SmarTable by gorenje. [Online]. citováno 25. srpna 2014. http://www.smar-table.com/en/news?newsArchiveDate=2006-09. PROKOPOVÁ, H. a V. ŠTORK. 2006. Čalouněný nábytek. Brno: Era group. 138. ISBN 80-7366-053-9. TALÁCKO, J. 2006. Předmluva, s. 1. In: MAIXNER, I. a kol. Mechatronika. Brno: Computer Press. 280 s. ISBN 80-251-1299-3. THE GUITAMMER COMPAY. 2012. Wireless ButtKicker Kit. [Online] citováno 11. července 2014. http://www.thebuttkicker.com/wireless-kit. THE GUITAMMER COMPAY. 2013. 4D Cinema powered by ButtKicker. [Online] citováno 11. července 2014. https://www.shakemycouch.com/cinema.
103
12
SOUPIS OBRÁZKŮ
Obr. 1: SmarTable s výsuvným chlazeným etažérem (http://www.smar-table.com/en/news? newsArchiveDate=2006-09, 2008) ........................................................................................... 4 Obr. 2: Mechatronická vložka CliQ (http://www.multlock.cz/cz/kategorie/mechatronicke-vlozkycliq.aspx, 2009) ....................................................................................................................... 4 Obr. 3: Mechatronická sprcha Smart Shower (http://www.mechatronickasprcha.cz/products/ princip-smart-shower/, 2012) ................................................................................................... 5 Obr. 4: Inteligetní plastelína (www.plastelina.cz) ...................................................................... 6 Obr. 5: Ergonomická schémata sedacích poloh (archiv autora práce, původce schémat neznámý) .............................................................................................................................. 7 Obr. 6: Dřevěná kostra s kovovými polohovacími mechanismy Kemmann & Koch a kovová kostra polohovacího křesla, Interzum 2007 ............................................................................. 9 Obr. 7: Prezentace různých druhů skladby čalouněných materiálů, na vnější pohled stejný sedací prvek nabízí rozdílné kvality sezení, foto Prokopová H., imm 2012 ............................... 9 Obr. 8: Sedací a relaxační poloha v polohovacím křesle ......................................................... 10 Obr. 9: Polohovací křeslo Isabela firmy Nadop (www.nadop.cz) ............................................. 11 Obr. 10: Konstrukční schéma polohovacího křesla Isabela Nadop ........................................ 11 Obr. 11: Nůžkové kování naklápěcího relaxačního křesla Isabela Nadop ............................. 11 Obr. 12: Problematický návrat do přední polohy polohovacího segmentu dvoupohovky ......... 12 Obr. 13: Schéma sklápěcí zádové opěrky ................................................................................ 13 Obr. 14: Sedací souprava Caprico firmy Koinor s naklápěcí zádovou opěrkou (CD Koinor, 2012) ....................................................................................................................................... 13 Obr. 15: Tradiční pohovka s vysokou zádovou opěrkou (http://www.favhdwallpapers.com/italytradional-sofa-set-hd-widescreen-wallpapers.html) .......................................................... 13 Obr. 16: Moderní pohovka s nízkou zádovou opěrkou Favola Zen (http://www.dekrisdesign.com/ collection-modern-sofas-by-linea-italia/modern-sofa-favola-zen/) ........................................... 14 Obr. 17: Schéma výsuvného podhlavníku .............................................................................. 14 Obr. 18: Prezentace osazení kování pro výsuvné podhlavníky do dřevěné kostry a finálního provedení firmou Kemann & Koch ........................................................................................... 15 Obr. 19: Podhlavníky na rámu zasunutém do mezery mezi volný a pevný opěradlový díl ..... 15 Obr. 20: Pohovka Bridge Dreipunkt s hlavovou opěrkou mírně naklopenou vpřed / vhodné podepření hlavy za cenu mírně rušivého vzhledu (CD Dreipunkt, 2012) ............................... 15 Obr. 21: Schéma sklopného podhlavníku ............................................................................... 16 Obr. 22: Prezentace osazení kování firmy Kemann & Koch pro sklopné podhlavníky do dřevěné kostry a finálního provedení .................................................................................................... 16 Obr. 23: Ukázky apliakce sklopných podhlavníků .................................................................... 16 Obr. 24: Schéma sklápěcí zádové opěrky - princip křesla Rotario, Koinor ............................. 17 Obr. 25: Sedací souprava Rotario firmy Koinor se skládací zádovou opěrkou ........................ 17 Obr. 26: Schéma skládací zádové opěrky - princip Gargano a Greco, Koinor ......................... 17 Obr. 27: Skládací zádové opěrka pohovek Gargano a Greco, Koinor .................................... 18 Obr. 28: Schéma užití nastavitelné výšky opěradla ................................................................ 18 Obr. 29: Pohovky s výškově stavitelnými zádovými díly na veletrhu iSaloni 2009 ................. 18 Obr. 30: Kování Back-Up firmy IPEA (http://www.ipea.it/prodotti_art.php? cat_id=172&nome_id=back-up) .............................................................................................. 19 Obr. 31: Pohovka s naklápěcím zádovým dílem na veletrhu iSaloni 2009 .............................. 19 Obr. 32: Sezení osob na pohovkách s hlubkým sedákem ....................................................... 20
104
Obr. 33: Schéma nastavení hloubky sedáku pomocí posuvného sedáku .............................. 20 Obr. 34: Pohovky firmy JMP s nastavitelnou hloubkou sedáku .............................................. 20 Obr. 35: Mechanismy firmy IPEA pro nastavení hloubky sedáku (http://www.ipea.it/ prodotti_art.php?cat_id=172&nome_id=m138, http://www.ipea.it/prodotti_art.php? cat_id=172&nome_id=sevilla) ................................................................................................. 20 Obr. 36: Schéma nastavení hloubky posouváním nebo překlopením opěradlové části .......... 21 Obr. 37: Posuvný zádový díl pohovky Mantua firmy Koinor (CD Koinor, 2012) ....................... 21 Obr. 38: Mechanismus Boss firmy Ipea pro překlápění zádové opěrky a překlápění područky (http://www.ipea.it/news_details.php?news_id=150) ............................................................... 21 Obr. 39: Tradiční klavírní židle, klavírní stolička, klavírní židle s opěradlem a nastavitelnou výškou sedáku (http://sypka.cz/klavirni-stolicka/a57/d13298/, www.hudebni-dum.cz, http:// www.frederickmusicusa.com/featured/adjustable-piano-chair) ............................................... 22 Obr. 40: Schéma testovacího křesla z patentové přihlášky Rolf Benz (http://www.google.com/ patents/EP1425993A1?cl=en) ................................................................................................ 23 Obr. 41: Testovací křeslo Rolf Benz, Obchodní dům Sykora Home, Brno ............................. 23 Obr. 42: Výškově stavitelné barové židle (www.kika.com, www.vscentrum.cz) ...................... 24 Obr. 43: Polohovatelný díl sedací soupravy, imm 2012 ........................................................... 26 Obr. 44: Elektricky polohovatelné segmenty sedací soupravy firmy Kanapa, Bývanie 2012 .. 26 Obr. 45: Relaxační a masážní křeslo, imm 2012 ..................................................................... 26 Obr. 46: Schéma Lif Up křeslo ............................................................................................. 27 Obr: 47: Lift Up křesla na veletrhu Imm 2010, vpravo křeslo firmy Himola, Imm 2012 ............ 27 Obr. 48: Pohovka firmy Emporiadivani s výsuvným sedákem, iSaloni 2009 ............................ 28 Obr. 49: Pohovka firmy Kanapa s výsuvným prodlouženým sedákem, Bývanie 2011 ........... 28 Obr. 50: Pohovka s výsuvným sedákem větší šířky, imm 2012 ............................................... 28 Obr. 51: Pohovka Animo firmy Koinor s posuvným opěrákem, imm 2012 ............................... 28 Obr. 52: Elektrický mechanismus Shark firmy Ipea s kompletačními prvky (http://www.ipea.it/ news_details.php?news_id=151) ........................................................................................... 29 Obr. 53: Elektricky nastavitelný výška a hloubka sezení, Nurus, Orgatec 2008 ..................... 29 Obr. 54: Rozkládací pohovka Com33 firmy Comodo Italia, iSaloni 2014 ............................... 30 Obr. 55: Elektricky polohovatelné lehátko Moby Dick, Bývanie 2014 ..................................... 30 Obr. 56: Polohovací mechanismus Lusch ClassicCline (http://www.ferdinand-lusch.de/fileadmin/ pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf) ........................................................................................ 31 Obr. 57: Polohovací mechanismus pro kombinované Polohovací a LiftUp křeslo: vlevo nahoře základní poloha - vzpřímené sezení, vpravo nahoře - relaxační poloha - naklonění sedáku, zaklonění opěráku a vysunutí podnožky, vlevo dole - vstávací poloha - zdvižení sedací plochy se současným předkloněním sedáku vpřed, vpravo dole - částečné vysunutí podnožky ....... 32 Obr. 58: Mechanický polohovací mechanismus Dinox a elektrický Rex s lineárním pohonem (http://www.ipea.it/news_details.php?news_id=154) ............................................................... 32 Obr. 59: Výsuv sedáku s pomocí mechanismu Lusch BH11 (http://www.ferdinand-lusch.de/ fileadmin/pdf/Katalog/Lusch-Kat_de_low.pdf) ......................................................................... 33 Obr. 60: Polohovací mechanismus pro kombinované Polohovací a LiftUp křeslo je vybaven 4 motory (rotačními akutátory): nahoře - 2 sdružené pohony pro zdih sedací části, vlevo dole - 1 pohon pro plohování zádové opěrky, vpravo dole - 1 pohon pro výsuv podnožky ................. 33 Obr. 61: Řidící jednotka a kabelový ovladač plohovacího mechanismu ................................ 34 Obr. 62: Schéma aplikace bezpečnostního spínacího kabelu ................................................. 35 Obr. 63: Spínací kabel Mayser na Lift Up křesle, schéma bezpečnostní spínací lišty firmy Mayser (http://www.mayser-sicherheitstechnik.de/branchen/moebeltechnik/) ........................ 35 Obr. 64: Antikolizní systém Peizo firmy Linak (http://www.linak.com/about/?id3=2323) .......... 38 Obr. 65: Schemata rizikových situací při aplikaci výškově stavitelných pracovních stolů ....... 38 105
Obr. 66: Demonstrační video prezentující Antikolizní systém Peizo firmy Linak (http:// www.linak.com/about/?id3=2323) ........................................................................................... 39 Obr. 67: Schemata rizikové situace, natažené nohy pod deskou výškově stavitelného stolu
................................................................................................................................................ 39 Obr. 68: Ahorn, polohovací rošt LienaFlex s motory integrovanými do bočnice roštu a bezpečnostním systémem (www.ahorn.cz/data/2013%2011%2001%20akce%20Lineaflex %20Metalic%20web.pdf) .................................................................................................. 40 Obr. 69: Schéma rizikových oblastí polohovacích roštů .......................................................... 40 Obr. 70: Jídelní stůl SmarTABLE firmy Gorenje, Bývanie 2008 ............................................. 41 Obr. 71: Polohovací mechanismus Rex s bluetooth ovládáním I-CTRL (http://www.ipeatech.it/ en/i-ctrl-10/recliners-actuator-rex-i-ctrl-17.html) ....................................................................... 42 Obr. 72: Schéma Instalace ButtKicker Kit 4 (http://www.thebuttkicker.com/wireless-kit) ......... 42 Obr. 73: Bluetooth TV Around a vestavný kit SofaAudio 39 TV firmy ipeaTech (http:// www.ipeatech.it/en/audio-6/tv-around-5.html, http://www.ipeatech.it/en/audio-6/sofaudio-39tv-4.html) .................................................................................................................................. 43 Obr. 74: Schéma křesla s naklápěcím sedákem pro vstávání osob se sníženou pohyblivostí ............................................................................................................................ 44 Obr. 75: Lift Up křesla firmy Farstrup, kolekce Home Care, modely Plus Multi a Tango (www.farstrup.com) ................................................................................................................ 44 Obr. 76: Houpací křeslo Koko firmy Polstrin a křeslo Wave firmy Ton Wave (www.polstrin.cz/ koko.html, http://www.ton.eu/cz/ton-produkty/detail/houpaci-kreslo-wave/) .......................... 45 Obr. 77: Dětská kolébka Fisher Price s elektrickým pohonem houpání (www.babynabytek.cz/ kolebka-fisher-price-p902/) ..................................................................................................... 46 Obr. 78: Studie houpacího křesla s nastavitelným opěradlem pomocí plynokapalinového pístu a podporou houpání pomocí pružiny ........................................................................................ 46 Obr. 79: Studie houpacího křesla s nastavitelným opěradlem pomocí lineárního pohonu a podporou houpání pomocí pružiny ....................................................................................... 47 Obr. 80: Schéma elektrické iniciace houpání ......................................................................... 47 Obr. 81: Studie houpacího křesla s elektrickou iniciací houpání .......................................... 48 Obr. 82: Dětské relaxační křeslo (http://www.kika.com/cz/katalog/m/deti-studenti/svet-miminek/ detsky-nabytek/11885714/detske-relaxacni-kreslo/) .............................................................. 49 Obr. 83: Cuna Rockin Chair se zavěšeným sedákem a opěrákem (http://s111.photobucket.com/ user/dysphasic/media/cuna-rocking-chair.jpg.html) ............................................................... 49 Obr. 84: Schéma houpací válendy ......................................................................................... 50 Obr. 85: Studie elektrické iniciace houpání válendy .............................................................. 50 Obr. 86: Relaxační lůžko Sway na vletrhu imm 2014 ............................................................ 51 Obr. 87: Vibrační lůžka na veletrzích imm 2011 a imm 2013 ................................................. 52 Obr. 88: Vizualizace spodní a horní pozice testovací pohovky ............................................. 52 Obr. 89: Vizualizace konstrukčního schématu užití lineárních pohonů Linak DL1 ................ 53 Obr. 90: Zápis Průmyslového vzoru a jeho vyobrazení .......................................................... 53 Obr. 91: Schéma rozsahu výškového nastavení testovací pohovky ...................................... 54 Obr. 92: Demo Sessel firmy Himola, ovladač se 4 výškovými polohami ................................ 55 Obr. 93: Schéma naklánění sedací plochy a opěráku ............................................................ 56 Obr. 94: Vizualizace pohovky s nakláněním sedáku a opěráku ............................................. 56 Obr. 95: Studie pohovky s naklápěním sedáku a opěráku ...................................................... 57 Obr. 96: Vizualizace pohovky s nakláněním sedáku a opěráku ............................................. 57 Obr. 97: Schéma naklápění křesla .......................................................................................... 57 Obr. 98: Vizualizace naklápění křesla .................................................................................... 58
106
Obr. 99: Princip výsuvného madla pro pomoc při vstávání a stabilizaci stojící osoby ............ 60 Obr. 100: Relaxační sezení a postup vstávání s pomocí výsuvného pomocného madla ........ 60 Obr. 101: Kombinace výsuvného madla s naklápěcím sedákem pro pomoc při vstávání ....... 61 Obr. 102: schéma naklápění sedáku, studie geometrie výklopného mechanismu ................. 61 Obr. 103: Vizualizace křesla s naklápěcím sedákem a výsuvným madlem, varianta celočalouněné křeslo na kovových nožkách ........................................................................ 61 Obr. 104: Vizualizace křesla s naklápěcím sedákem a výsuvnými madly, varianta čalouněného křesla s dřevěnými nohami ...................................................................................................... 62 Obr. 105: Studie variant naklápění a vysouvání područky ...................................................... 62 Obr. 106: Studie překlápěcí područky, naklápění sedáku je podporováno plynokapalinovým pístem, brzda pro jeho fixaci je umístěna v překlápěcí područce .......................................... 63 Obr. 107: Studie technického řešení výsuvné područky, konstrukční detail ........................... 63 Obr. 108: Studie překlopná područka, překlápění je iniciováno i fixováno plynokapalinovým pístem s brzdou ...................................................................................................................... 63 Obr. 109: Studie umístění plynokapalinového pístu ............................................................... 64 Obr. 110: Schéma naklápění sedáku, ovládání brzdy plynokapalinového pístu je vyvedeno do výsuvné područky ................................................................................................................. 64 Obr. 111: Studie vysouvání područky, studie konstrukčního řešení fixace područky ve vysunuté poloze ..................................................................................................................................... 65 Obr. 112: Studie překlápěcí područky, detail konstr. řešení aretace překlopené područky ..... 65 Obr. 113: Studie překlápěcí područky, detail konstrukčního řešení ........................................ 66 Obr. 114: Výrobní dokumentace pro výrobu ověřovacího prototypu ...................................... 66 Obr. 115: Dokumentace mechnismu pro naklápění sedáku ..................................................... 67 Obr. 116: Schéma osazení plynokapalinového pístu Bansbach, typ "K" 10/28 ....................... 67 Obr. 117: Schéma pro osazení lineárního pohonu Linak LA31 ................................................ 67 Obr. 118: Inspirace ve tvaru sedacího křesla Fermato, schema naklápění sedáku po konvexně zaoblených lyžinách ............................................................................................................... 69 Obr. 119: Schéma sedacího prvku s naklápěním sedáku s konkávně zaoblenými lyžinami ... 69 Obr. 120: Studie tvarového řešení sedacího prvku s naklápěním sedáku .............................. 70 Obr. 121: Studie naklápění sedáku pomocí stavitelných nohou ............................................ 70 Obr. 122: Studie tvarového řešení sedacího prvku s naklápěním sedáku .............................. 70 Obr. 123: Schema naklápění sedáku sedacího prvku pomocí stavitelných nohou s případnou změnou úhlu opěradla vůči sedáku ........................................................................................ 71 Obr. 124: Rozměrová schémata při naklápění sedáku dozadu na principu vahadla ............. 72 Obr. 125: Rozměrová schémta při naklápění sedáku vpřed, sedák na principu vahadla ....... 72 Obr. 126: Studie konstrukčního řešení naklápění sedáku pomocí rámu na otočném čepu, pohon LA 23 ....................................................................................................................................... 73 Obr. 127: Studie naklápění sedáku uloženém na vahadle a fixovaném pomocíplynokapalinových pístů .............................................................................................. 74 Obr. 128: Výroba testovacího křesla s naklápěním sedáku - verze 1 ..................................... 76 Obr. 129: Testování křesla - verze 1 ...................................................................................... 74 Obr. 130: Při testování byly měřeny hodnoty figurantů rozdílných postav ............................. 76 Obr. 131: Studie pákového mechanismu pro naklápění sedáku ............................................ 78 Obr. 132: Studie naklápění sedáku na pákovém mechanismu s posuvnou základnou s plynokapalinovým pístem ........................................................................................................ 79 Obr. 133: Schéma naklápění sedáku - princip 2 rámy ........................................................... 80 Obr. 134: Studie naklápění sedáku - princip 2 rámy + "Závitová tyč" ................................... 80 Obr. 135: Studie naklánění sedáku - Princip 2 rámy + "Hever" ............................................... 81
107
Obr. 136: Konstrukční řešení naklápění jednotlivých sedáků - Princip 2 rámy + pohon princip "Hever 1" .................................................................................................................................. 82 Obr. 137: Požadavek na elasticitiu potahu při principu 2 rámy + "Hever", zelená barva označuje oblast použití elastického potahového materiálu ..................................................................... 82 Obr. 138: Naklánění sedáku - princip 2 rámy + Závitová tyč - studie snížení přední hrany při předním naklonění sedáku .................................................................................................... 83 Obr. 139: Schéma naklánění sedáku - Princip "3 rámy" - symetrické naklánění ..................... 83 Obr. 140: Schéma naklápění - princip "3 rámy" - nesymetrické naklánění ............................. 84 Obr. 141: Schéma naklápění - princip "3 rámy" ....................................................................... 84 Obr. 142: Schéma - princip "3 rámy" - požadavek na elasticitu potahu, zelená barva značí oblast použití elastického potahového materiálu ............................................................................... 85 Obr. 143: Konstrukční řešení ručního pohonu naklápění sedáku - Princip 3 rámy / Hever 2 .. 86 Obr. 144: Konstrukční řešení elektrického pohonu naklápění sedáku - Princip 3 rámy / Hever 3
................................................................................................................................................ 87 Obr. 145: Schéma postele s nafukovacími matracemi Sleep better (http:// sleepbetterlivebetter.net/sblb/what-are-the-benefits-of-a-sleep-number-bed/) ....................... 88 Obr. 146: Postel Sleep Number - matrace, kovový rám (http://www.youtube.com/watch? v=Yf07p3usAwE) ..................................................................................................................... 88 Obr. 147: Ovladač Sleep Number, starší verze pumpy se dvěma kabelovými ovladači (http:// www.youtube.com/watch?v=6eDjWnQoW44) ......................................................................... 88 Obr. 148: Schéma užití pneumatického pohonu - Princip 3 rámy .......................................... 89 Obr. 149: Schéma ochrany rizikové oblasti pod polohovacím sedacím nábytkem ............... 92
108
