WC-tilojen käyttäminen on jokaisen arkea, mutta käyttäjät, joilla on liikkumisrajoitteita, vammoja tai toimintarajoitteita, voivat kokea standardit wc-tilat haastaviksi. Parhaimmillaankin standardi-wc:issä saattaa toisinaan olla kaiteita tai leveämpiä koppeja, mutta nekään eivät ole täydellinen ratkaisu kaikille liikkumisrajoitteisille käyttäjille. WC-istuimen korkeussäädettävyys ja saavutettavuus ovat erityisiä osa-alueita, joissa suuret julkiset tilat voisivat parantaa. Näitä ratkaisuja on jo olemassa; kuitenkin niitä käytetään pääasiassa kotitalouksissa ja ne eivät ole julkisissa tiloissa käytännöllisesti katsoen edullisia. Tässä artikkelissa kerromme RIT MSD Universal Lavatory Test Stand -tiimin matkasta kohti edullisia, nopeita ja helppoja “drop-in” -ratkaisuja säädettäville wc-istuimille, jotka voivat auttaa liikkumisrajoitteisia ihmisiä.
Tiimin esittely
Tunnetaan myös nimellä “A Toilet in Motion!” – Universal Lavatory Test Stand on Rochester Institute of Technologyn eri tekniikan alojen opiskelijoiden tiimiprojekti:
Robert Cho – Kone- ja järjestelmäinsinööri
Aubrey Figoras – Koneinsinööri ja CAD-suunnittelija
Chloe Cattadoris – Teollisuusinsinööri ja projektipäällikkö
John Lowenhaupt – Sähköinsinööri ja fasilitaattori
Zach Flickinger – Sähkö- ja järjestelmäinsinööri
Manny Pizarro – Koneinsinööri ja hankkija
Projektin alkuperäisen toimeksiannon toivat esiin Daniel Phillips ja Stan Rickel RIT LiveAbility Labista, jotka halusivat luoda saavutettavan wc-ratkaisun liikkumisrajoitteisille käyttäjille. Tavoitteena oli kehittää siirrettävä wc, joka täyttää ADA-standardit “kotiasennossa”, mutta jonka korkeutta voidaan säätää (sekä manuaalisesti että automaattisesti) käyttäjän tarpeiden mukaan. RIT:n Monialaisen Senior Design -ohjelman ohjauksessa tiimi käytti ensimmäisen lukukauden asiakasvaatimusten tunnistamiseen, olemassa olevien tuotteiden vertailuun ja alustavan järjestelmäsuunnittelun kehittämiseen.
Järjestelmän suunnittelu
Mekaaninen järjestelmä suunniteltiin SolidWorksilla ja sähkökaaviot Altiumilla. Mekaanisen rakenteen perustaksi valittiin Watts ISCA-101-R IS Cast Iron Single Closet Carrier, joka pystyy tukemaan American Standardin seinä-wc:tä ja jonka kapasiteettiluokitus on 500 lbs. Arvioitu kokonaiskuormitus sisälsi 77 lbs wc-kantimen, noin 50 lbs wc:lle ja jopa 350 lbs 99. prosenttipisteen käyttäjän huomioimiseksi.
Koska kuormitus oli ulokkeena, suunnittelu vaati ohjauskiskot aiheutuneen momentin kompensoimiseksi. Tiimin suorittama jännitysanalyysi osoitti, että kaksi ohjauskiskoa, jotka on valmistettu 1-1/2" 1566-hiiliteräksestä, riittävät kuorman kantamiseen ilman myötöä taivutuksen tai väsymisen vuoksi.
Puuosien työstö
Suurin osa rakentamisesta tehtiin RIT:n kampuksella sijaitsevassa The Construct -makerspacessa, joka tukee RIT:n opiskelijoita henkilökohtaisissa ja kurssiprojekteissa. Kaikki wc-kantimen ympärillä olevat puuosat sekä rungon ylä- ja alapalkit valmistettiin ShopSabre CNC -jyrsimellä reikien vaaditun tarkkuuden ja monimutkaisuuden vuoksi.
Tiimi suunnitteli joukon puulautoja, joihin wc-kantimen pystyi kiinnittämään. Näihin lautoihin piti myös mahduttaa neljä raskaaseen käyttöön tarkoitettua lineaarista kuulalaakeria kulkemaan ohjauskiskoilla sekä alue toimilaitteiden kiinnittämiselle. Materiaaliksi valittiin 1" paksu mäntylauta, hankittu Lowe’sista. CNC-jyrsimellä tiimi pystyi leikkaamaan 1" paksun mäntyisen projektilevyn wc-kantimen vaatimiin osiin.
Rungon kehikko tehtiin 2x12 -kokoisesta sahatavarasta ja rungon sivutolpat tuplattiin lisäjäykkyyden vuoksi. Osana tätä kehikkoa tiimi suunnitteli räätälöidyn ylä- ja alapalkin, joihin ohjauskiskot kiinnitetään. Nämä Universal Lavatory Test Stand -rungon ylä- ja alapalkkien CNC-jyrsityt osat näkyvät alla – yläosa on rungon “header”, johon lineaariset toimilaitteet kiinnitetään.
Sopivien lineaaristen toimilaitteiden valinta
Tähän projektiin lineaariset toimilaitteet valittiin huolellisesti kolmen päätekijän perusteella:
- liikkumisnopeus
- dynaaminen kuormituskyky
- iskun pituus
Tiimi tarvitsi nopeuden, joka on suhteellisen suuri mutta silti turvallinen ihmisille, sekä noin 24" liikealueen. Laajan tutkimuksen jälkeen he löysivät PA-17-24-850 -toimilaitteen, joka vastasi parhaiten vaatimuksiin. Vaikka yksi toimilaite olisi kyennyt kantamaan koko 500 lbs kuorman, varajärjestelyn vuoksi päätettiin käyttää kahta toimilaitetta.
Kokoonpanoprosessi
Kun kaikki osat oli valmistettu ja sahattu oikeaan mittaan, tiimi kokosi wc-kantimen järjestelmän. Painamalla laakerit puulautoihin ja ruuvaamalla laakeriadapterit yhteen tiimi sai laakerit “lukittua” CNC-jyrsittyihin lautoihin.
Muu kehikko sahattiin radiaalivarsisahalla ja koottiin akkuporakoneella ja ruuveilla. Mahdolliset lisäkokoonpanot tehtiin käyttäen 1/2" pultteja, nyloc-muttereita ja hylsyavaimia.
Seuraavaksi valmis COTS (commercial-off-the-shelf) wc-kantimen kiinnitettiin kahden CNC-jyrsityn puulaudan väliin muodostamaan koottu wc-kantimen järjestelmä.
Tästä eteenpäin lineaariset ohjauskiskot työnnettiin laakereiden läpi ja niiden päihin kiinnitettiin laipat. Tiimi kokosi sitten rungon wc-kantimen ympärille siten, että ohjauskiskojen laipat kiinnitettiin rungon ylä- ja alapalkkeihin. Kun tämä vaihe oli tehty lattialla, koko järjestelmä pystyttiin nostamaan pystyyn ja kiinnittämään seinään teräskulmalenkeillä ja BRK-17-kiinnityskannakkeilla.
Kaksi PA-17-toimilaitetta asennettiin viimeiseksi kiinnittämällä niiden kiinnitysreiät rungon yläpalkin kiinnityskannakkeisiin, pidentämällä ne täyteen pituuteensa ja kiinnittämällä ne wc-kantimen järjestelmän alapäähän. Tiimin professorin ja RIT:n Monialaisen Senior Design -ohjelman mentorin kanssa käydyn perusteellisen keskustelun jälkeen muita elektroniikkakomponentteja kuin keinukytkintä pidettiin tarpeettomina asentaa, koska lopullinen päätös oli olla toteuttamatta alun perin suunniteltua ohjausjärjestelmää. Koottu Universal Lavatory Test Stand, jossa PA-17-toimilaitteet on nyt kytketty keinukytkimeen, näkyy alla.
Lopputestit ja tulokset
Lopulta tiimi ei saanut AC-26-30 -nopeudensäätimiä käyttöön ajoissa, koska he ymmärsivät väärin, miten nopeudensäätimet toimivat. Aiemmin tiimi yritti käyttää näitä nopeudensäätimiä siten, että kytkentälaitteet olivat tulopuolella, vaikka niiden tulee olla lähtöpuolella toimiakseen oikein. Tämän vuoksi nopeudensäätimet toimivat moitteetta yhteen suuntaan, mutta napaisuuden kääntö ei toiminut. Koska aikaa vianhakuun ja uudelleensuunnitteluun ei ollut riittävästi, tämä ominaisuus oli jätettävä pois ja käyttäjäohjaukseen käytettiin yhtä keinukytkintä.
Aikataulupaineiden vuoksi myöskään Arduino Unoon ja RFID:hen perustuvaa esiasetettujen korkeuksien sähköjärjestelmää ei ehditty toteuttaa, ja se jäi toistaiseksi täysin teoreettiseksi. Tiimi onnistui kuitenkin tekemään valmiille Universal Lavatory Test Standille kuorma- ja liiketestit käyttäen 350 lbs sovellettua kuormitusta varmistaakseen oikean toiminnan.
YHTEENVETO
Vaikka haasteita oli – kuten riittämätön rahoitus, rajallinen aiheen tuntemus ja vähäinen alan kokemus – RIT MSD Universal Lavatory Test Stand -tiimi sai lopulta projektinsa kokoonpanon valmiiksi. Tiimi on myös kiitollinen mahdollisuudesta tuoda LiveAbility Labin ideat eloon ja kiittää Mark Minunnia kaikesta projektiopastuksesta ja käytännön neuvoista tulevaisuutta varten.
Kiitos RIT MSD Universal Lavatory Test Stand -tiimille projektinne jakamisesta ja siitä, että osoititte, kuinka tärkeitä aika ja raha ovat todellisissa projekteissa! Jos haluat nähdä lisää Rochester Institute of Technologyn töitä, käy katsomassa heidät Youtubessa, Facebookissa ja Instagramissa! Jos sinulla on kysyttävää sähköisistä lineaarisista toimilaitteistamme tai haluat keskustella muista tuotteistamme lisää, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä! Olemme alamme asiantuntijoita ja autamme mielellämme.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
