Способ изготовления матраса
MATTRESS MANUFACTURING METHOD

Данное изобретение относится к области производства мебели, в частности к способам производства матрасов, служащих для восприятия нагрузок от массы тела пользователя. Техническое решение предназначено для его использования в конструкциях, как пружинных матрасов, так и в конструкциях матрасов, основы которых выполнены из упругих вязких материалов.
Из уровня техники известно, что упругие основы матрасов подразделяют матрасы по их жесткости на матрасы умеренно мягкие, средние, умеренно жесткие и жесткие, и в этой связи представленный способ изготовления матраса решает задачи изготовления матрасов по их жесткости в широком диапазоне без изменений базовых конструкций матрасов.
Известен способ изготовления матраса, содержащего множество взаимно соединенных цилиндрических пружин, заключенных в карманы, согласно которому заключают пружины в материал карманов, сжимают, по меньшей мере, одну из пружин и взаимно соединяют пружины, при этом стадия, на которой сжимают пружины, частично включает стадии, на которых участки карманов, расположенные на концах пружины, сдвигают по направлению друг к другу и соединяют их соединительными элементами. В способе участки карманов сводят по направлению друг к другу для их контакта. Степенью сжатия пружин управляют путем позиционирования соединительного средства и полученным таким образом нахлестом между участками кармана. Соединительное средство представляет собой механический соединительный элемент, предпочтительно скобу. Соединительное средство представляет собой поверхностное соединение, такое, как клей, сварной шов и т.п. Пружины, заключенные в материал карманов, сначала взаимно соединяют последовательно в ряды, после чего их сжимают и, наконец, соединяют такие ряды. Все пружины в матрасе сжимают. Этап сжатия выполняют таким образом, что длина пружины в сжатом состоянии составляет менее 2/3 длины той же пружины в свободном состоянии, предпочтительно менее 1/2. Этап сжатия выполняют таким образом, что отношение длины пружины к ее диаметру в сжатом состоянии составляет менее 2, предпочтительно менее 1 и наиболее предпочтительно менее 1/2. Сжимают множество пружин, при этом отдельные пружины сжимают в разной степени, при этом пружины сжаты так, чтобы образовать участки матраса различной толщины (RU2234456C2, 27.07.2003).
Известен способ изготовления матраса, содержащего множество взаимно соединенных спиральных пружин, которые заключены в оболочки, согласно которому заключают пружины в покрывающий материал и соединяют пружины друг с другом, отличающийся тем, что соединяют, по меньшей мере, две пружины, расположенные вблизи друг друга, таким образом, что между пружинами образуется разделительный промежуток, который превышает около 10% диаметра наибольшего из спиральных витков пружин, расположенных вблизи друг друга. Разделительный промежуток превышает 15% и предпочтительно 20% диаметра наибольшего из спиральных витков пружин, расположенных вблизи друг друга. Разделительный промежуток больше, чем 1 см. Стадия взаимного соединения пружин содержит размещение множества пружин в полосах, изготовленных из покрывающего материала, при этом соединяют вместе несколько таких полос. Разделение пружин достигают созданием соединения покрывающего материала, простирающегося в продольном направлении с каждой стороны пружин. Разделительный промежуток достигается посредством двух соединительных линий для соединения покрывающего материала с каждой стороны пружин, при этом линии расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении полос. Оболочку изготавливают из сваривающегося материала и предпочтительно из текстильного материала, а соединение осуществляют сваркой (RU2281678C2, 20.08.2006).
Известен способ изготовления матраса, включающий стадии изготовления множества первых витых пружин, имеющих первую силу сжатия, изготовления множества вторых витых пружин, имеющих вторую силу сжатия, размещения первых пружин в карманах первой связки, размещения вторых пружин в карманах второй связки, причем изготавливают первую связку соединенных друг с другом карманов, каждый из которых имеет размеры и конфигурацию для размещения или первых или вторых витых пружин, изготавливают вторую связку соединенных друг с другом карманов, каждый из которых имеет размеры и конфигурацию для размещения или первых или вторых витых пружин, составляют связки в конфигурацию для образования единого каркаса матраса, имеющего по существу прямоугольную форму в плане, при этом продольные оси пружин ориентируют по существу параллельно друг другу, а концы всех пружин устанавливают в общей плоскости и при этом устанавливают первые пружины для образования первой дискретной части каркаса матраса, расположенного по одну сторону воображаемой линии, разделяющей каркас в продольном направлении на по существу равные половины, при этом устанавливают вторые пружины для образования второй дискретной части каркаса матраса, расположенного по другую сторону воображаемой продольной линии, связки помещенных в карманы витых пружин на противоположных сторонах указанной линии соединяют непосредственно друг с другом вдоль указанной линии без разрыва между частями в каркасе матраса, при этом две различные половины каркаса матраса имеют различные показатели жесткости для удовлетворения различных требований к комфортности двух одновременных пользователей.
Способ включает стадию установки подкладки из мягкого, упругого материала на верхнюю сторону каркаса матраса так, что подкладка имеет по существу одинаковую площадь с совокупностью связок витых пружин (RU2135061C2, 27.08.1999).
Известен способ изготовления матраса с возможностью измения его жесткости, включающий изготовление компонентов матраса, в частности его упругих основ: верхнего и нижнего матрасов, расположенных друг над другом, причем нижний матрас имеет изменяемую протяженность в направлении длины и/или в направлении ширины матраса, при этом одна сторона нижнего матраса выполнена с возможностью перемещения относительно противоположной стороны нижнего матраса, причем нижний матрас выполнен с возможностью расширения в расширенное состояние, в котором он имеет меньшую жесткость, и сжатия в сжатое состояние, в котором он имеет большую жесткость, и обеспечение наличия опорного слоя между верхним матрасом и нижним матрасом и перекрытие им, по меньшей мере, одной подвижной стороны нижнего матраса для обеспечения частичной поддержки верхнего матраса с формированием, по меньшей мере, одного отделения под верхним матрасом, регулирование жесткости матраса путем перемещения указанной по меньшей мере одной подвижной стороны (RU2683365C2, 28.03.2019 - прототип).
Общими признаками прототипа и способа представленного в данном описании являются такие признаки, что способы изготовления применимы к таким конструкциям матрасов, которые имеют средства изменения их жесткости, при этом каждый матрас содержит упругую основу, изоляционные слои, компенсаторы нагрузок, воспринимающие на себя нагрузки от пользователя и перераспределяющие их на упругую нижнюю основу. По сути, в прототипе компенсатором нагрузок является верхний матрас.
Как это следует из прототипа, известны матрасы с разной жесткостью сторон, при этом возможность выбора жесткости матраса в зависимости от требований персонального потребителя в прототипе ограничены условиями выбора, поскольку такой выбор связан с оформлением заказа на изготовление персонального матраса исключительно в производственных условиях. При этом в случае изготовления матраса с жесткостью, отвечающей требованиям персонального пользователя с характеристикой нагрузок на матрас, соответствующей особенностям нагрузки от массы тела персонального пользователя, требуется изготовление такого персонального матраса в условиях его производства. Это связано с конструктивной сложностью матраса прототипа, требующей выполнения множества технологических операций.
Техническим результатом представленного в данном описании способа является упрощение изготовления матраса и обеспечение возможности оперативного его выбора по жесткости, соответствующей характеристике нагрузок на матрасе от массы персонального пользователя.
Технический результат получен способом изготовления матраса, характеризующимся тем, что располагают на нижней части чехла матраса нижний короб матраса с нижним изоляционным слоем внутри нижнего короба, затем на изоляционном слое в нижнем коробе устанавливают основу матраса, далее на основе располагают верхний изоляционный слой матраса, на котором располагают сначала верхний короб матраса и в нем устанавливают съемные компенсаторы нагрузок, соединяют известным образом указанные элементы матраса, закрывают их верхней частью чехла и с натягом соединяют части матраса так, чтобы элементы матраса были в рабочем сжатом состоянии, причем перед операцией установки компенсаторов их выбирают из накопителя компенсаторов по показателям плотности и упругости, которые соответствуют нагрузкам от действия массы тела персонального пользователя, для чего сначала предварительно измеряют нагрузки от массы тела персонального пользователя на опытных компенсаторах, расположенных на модели матраса, имеющей датчики нагрузки от массы тела персонального пользователя, сравнивают показатели, полученные от датчиков нагрузки с имеющимися в накопителе показателями компенсаторов, выбирают соответствующие компенсаторы по полученным от датчиков нагрузкам, а затем устанавливают компенсаторы в верхнем коробе в соответствии с полученными от датчиков нагрузкам.
В накопителе содержат типовые компенсаторы, отвечающие нагрузкам от типовых масс тел персональных пользователей, а выбор компенсаторов из накопителя осуществляют в пределах 5-10% разницы между типовыми компенсаторами по нагрузкам и полученными данными по нагрузкам от массы тела персонального пользователя.
Сначала изготавливают матрас с базовыми по нагрузкам компенсаторами, которые располагают в верхнем коробе, а при необходимости базовые компенсаторы заменяют в магазине на персональные компенсаторы, соответствующие полученным значениям при измерении нагрузок от действия массы тела персонального пользователя.
Компенсаторы устанавливают в верхнем коробе и соединяют их с этим коробом быстросъемными соединениями для быстрой замены базовых компенсатором на персональные компенсаторы.
В каждый компенсатор или, по меньшей мере, в один из них между слоями компенсатора вводят мини-пружинный блок, выполненный из множества соединенных между собой пружин сжатия.
На чертежах показан матрас и опытная модель матраса (стенд), поясняюще сущность способа.
На фиг.1 показан матрас в сборе.
На фиг.2 – показан матрас в продольном разрезе сборе (чехол снят).
На фиг.3 – вид А на фиг.1.
На фиг.4 – разрез Б-Б на фиг.2.
На фиг.5 – разрез В-В на фиг.1.
На фиг.6 – основа матраса в аксонометрии.
На фиг.7 – форма универсального изоляционного слоя в аксонометрии, используемого в качестве верхнего и нижнего изоляционных слоев матраса.
На фиг.8 – схема верхнего короба матраса в аксонометрии (гибкие упругие элементы 7 не показаны).
На фиг.9 – компенсатор жесткости в аксонометрии.
На фиг.10 – фрагмент компенсатора с мини-пружинным блоком внутри.
На фиг.11 – установленная на основании опытная модель матраса (стенд) с датчиками нагрузок на матрас от массы тела персонального пользователя (вид на матрас с торца).
На фиг.12 – вид Г (повернуто) на фиг.6.
Способ поясняется конструкцией матраса (фиг.1), с упругой основой, выполненной или из массива упругого материала, например, из пенополиуретана, или из множества пружин. Вместо пенополиуретана может быть использован любой другой известный аналогичный пенополиуретану упругий материал, применяемый в изготовлении матрасов.
Матрас содержит чехол, выполненный из верхней части 1 и нижней части 2, соединенных между собой замком-молнией 3. Чехол выполнен из упругой ткани, плотно сжимающей расположенные внутри чехла элементы матраса. Замок-молния 3 на фиг. 1 показан прямой линией.
Основным формообразующим элементом матраса является обладающая упругостью основа 4 (фиг.2), которая в данном исполнении матраса имеет форму уплощенного параллелепипеда.
На основе 4 расположен, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5, под основой 4 расположен аналогичный нижний изоляционный слой 5, при этом нижний и верхний слои 5 выполнены из любого известного упругого материала, в частности, предпочтительно из пенополиуретана. Матрас имеет верхний короб 6 (фиг.2, 8), на верхней кромке которого закреплены по периметру этого короба гибкие упругие элементы 7 из пенополиуретана. Элементы 7 в рабочем сжатом чехлом матраса положении деформируются натяжением чехла матраса и принимают форму, показанную на фиг.5.
Внутри верхнего короба 6 расположены компенсаторы 8 нагрузок (фиг.2, 9), каждый из которых имеет уплощенную форму. Компенсаторы выполнены из любого известного упругого материала, в частности предпочтительно из пенополиуретана, имеют соответствующую нагрузке плотность и упругость. Каждый компенсатор 8 нагрузок расположен в индивидуальном чехле из синтетической или смесовый ткани, при этом в одном исполнении компенсатор имеет постоянную жесткость по ширине и длине, а во втором и третьем исполнениях он имеет переменную жесткость по ширине и длине, соответственно. В другом нижеописанном исполнении каждый компенсатор выполнен, по меньшей мере, из двух слоев пенополиуретана, между которыми расположен блок пружин. В третьем исполнении каждый компенсатор выполнен из множества пружин.
По периметру на нижней кромке верхнего короба 6 закреплены гибкие элементы-липучки 9, которые на фиг. 8 показаны условно. Элементы-липучки 9 соединены с гибкими элементами 10 верхнего короба 6. В рабочем положении матраса гибкие элементы 10 соединены с гибкими элементами 11 каждого компенсатора 8 (фиг.9).
Жесткость компенсаторов 8 изготовлена или в соответствии с заказом покупателя, или подобрана из накопителей изготовителя и магазина, где хранятся готовые типовые компенсаторы, предназначенные для комплектации матрасов в соответствии с требованиями покупателя. Требуемые компенсаторы выбирают из накопителя в соответствии с обозначенной на них маркировкой по плотности и упругости, которые соответствуют типовым нагрузкам на матрас от действия на него типичных по массе тел разных персональных пользователей.
Основа 4 данной конструкции матраса (фиг.6) представляет собой упругий блок 12, выполненный из известных упругих элементов или из массива упругого материала. Блок 12 установлен нижней стороной 13 на нижнем коробе 14. Последний имеет опоры 15, на которое опирается днище 16 короба 14. На днище 16 нижнего короба 14 опирается нижняя сторона упругого блока 12. Жесткость нижнего короба 14 больше жесткости верхнего короба 6, при этом верхний и нижний короба также выполнены предпочтительно из пенополиуретана.
Замок-молния 3 чехла матраса расположен на горизонтальной линии разъема частей 1 и 2 чехла матраса, которая расположена на высоте h от нижней опорной поверхности 17 матраса (фиг.1), что обеспечивает удобство доступа к компенсаторам 8 матраса за счет расположения линии разъема выше продольной оси 18 симметрии матраса на виде сбоку.
Предусмотрено исполнение каждого компенсатора 8 (фиг.11), по меньшей мере, из двух слоёв упругого материала, например, пенополиуретана 19, между которыми расположен пружинный блок 20, выполненный из множества соединенных между собой небольших по высоте пружин 21. Высота каждой пружины такого пружинного блока находится в пределах 30-50 мм, а жесткость пружины выбрана в соответствии с нагрузкой на компенсатор, зависящей от массы тела персонального пользователя.
Для осуществления способа изготовления персонального матраса используется опытная модель кровати с датчиками нагрузок на матрас от массы тела персонального пользователя (фиг.11).
Опытная модель кровати или стенд содержит основание 22 с установленными на нем полукруглыми выпуклыми наружу ламелями 23, упирающимися своими торцами в датчики 24 нагрузки, закрепленными на основании 22, которые ограничены упорами 25 основания 22. На ламелях 23 расположен изоляционный слой 26 из пенополиуретана толщиной 30-100 мм, имитирующий матрас (фиг.12). Слой 26 может быть выполнен из компенсаторов 8 нагрузки меньшей толщины. Между ламелями образованы зазоры 27.
Датчики электрически соединены с блоком считывания нагрузок и блоком памяти (не показаны), которые соединены с накопителем компенсаторов нагрузки. По показаниям и числу датчиков определяют количество зон нагружения на имитируемом матрасе. Базовой конструкцией матраса является матрас с тремя компенсаторами, изготовленными в соответствии с типовыми нагрузками на матрас.
Изготовление матраса осуществляют следующим образом. Располагают на нижней части 2 чехла (фиг.5) нижний короб 14 с одним изоляционным слоем 5 в коробе, на котором затем располагают основу 4 (фиг.2). Располагают на основе 4, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5. Далее на верхнем изоляционном слое 5 располагают верхний короб 6 с закрепленными на его верхней кромке по периметру гибкими упругими элементами 7 (фиг.2). Соединяют известным образом короба между собой. Затем в верхнем коробе 6 располагают последовательно по длине матраса, по меньшей мере, два компенсатора 8 нагрузок (на фиг.3 показаны три компенсатора) которые соединяют между собой известными средствами, а также их соединяют с верхним коробом 6 путем завязывания в узел гибких элементов 10 короба со смежными гибкими элементами 11 компенсаторов 8 (фиг.9). Все названные компоненты матраса соединяют в местах их примыкания друг к другу. Перед установкой компенсаторов на матрасе, компенсаторы 8 нагрузок выбирают по их плотности и упругости в зависимости от нагрузок на матрас от массы тела персонального пользователя матрасом.
Полученную конструкцию накрывают верхней частью 1 чехла. После чего совмещают кромки верхней части чехла с кромками нижней части 2 чехла, сжимают матрас сверху вниз прилагаемой к нему равномерной нагрузкой, застегивают замок-молнию 3, расправляют складки верхней и нижней частей чехла и постепенно снимают с матраса нагрузку. На ламели укладывают изоляционный слой толщиной 30-100 мм, выполненный из любого известного упругого материала, в частности, предпочтительно из пенополиуретана. Компенсаторы матраса подбираются по показаниям датчиков.
Массу тела персонального пользователя, его рост и возраст сообщает пользователь, а распределение нагрузок по длине и ширине проектируемого к продаже матраса получают на специальной модели матраса (фиг.11), имеющей датчики нагрузок. Распределение нагрузок на проектируемом матрасе от массы тела персонального пользователя матраса (покупателя) осуществляют в местах приобретения матраса. Для этого пользователя располагают в лежачем положении на опытной модели матраса, снимают нагрузки на матрасе опытной модели матраса в головной части пользователя, в области туловища и ног, вводят полученные показатели, включая рост и возраст, в базу данных нагрузок, совмещают полученные нагрузки с имеющейся базой компенсаторов 8 нагрузок по их характеристикам, соответствующим полученным нагрузкам от персонального пользователя. Далее выбирают типы компенсаторов, которые соответствуют снятым нагрузкам от действия различных зон тела пользователя. Далее по полученным данным, располагают в верхнем коробе компенсаторы нагрузок, которые соответствуют нагрузкам на матрас от персонального пользователя. Если матрасы поставлены в собранном готовом виде, то в случае необходимости открывают верхнюю часть чехла матраса и вместо имеющихся в нем базовых компенсаторов нагрузок устанавливают другие компенсаторы нагрузок, которые соответствуют нагрузкам на матрас от персонального пользователя.
Изготовление названных компонентов матраса и сборку базового матраса осуществляют в производственных условиях, а операцию измерения нагрузок на матрасе от действия тела персонального пользователя, а также операцию подбора и замены соответствующих компенсаторов производят в магазине. При этом компенсаторы 8, имеющие разную жесткость, могут быть установлены в любом возможном порядке и сочетании по упругости в зависимости от требований пользователя. При необходимости в отдельный компенсатор 8 или во все компенсаторы вводят мини-пружинные блоки 20, для чего снимают с компенсатора чехол, располагают между слоями 19 пенополиуретана 19 мини-пружинный блок 20 и изоляционные слои 5 и закрывают чехол. Выбор мини-пружинных блоков выбирают из числа возможных в накопителе и устанавливают их при необходимости более точной корректировки нагрузок, воспринимаемых компенсаторами 8.
Компенсаторы 8, имеющие разную жесткость могут быть установлены в любом возможном порядке в зависимости от требований пользователя: в соответствии со схемой расположения компенсаторов 8 по длине матраса, а также в соответствии со схемой расположения компенсаторов по ширине – при изготовлении двуспального матраса.
Работает матрас следующим образом. Нагрузки от массы тела персонального пользователя на матрасе воспринимаются компенсаторами 8 нагрузок, которые компенсируют и сглаживают эпюру нагрузок, исключая пиковые нагрузки на матрасе. Более равномерно распределенные нагрузки передаются от компенсаторов 8 на верхний изоляционный слой 5, а затем на основу 4 матраса, которая в значительной мере гасит нагрузки и передает их на нижний изоляционный слой 5, что исключает на нем, на днище 16 и нижнем коробе 14 опасные концентрации напряжений.
Нагрузки воспринимаются каждым компенсатором 8 отдельно от других компенсаторов. При этом каждый компенсатор деформируются на проектную величину в зависимости от ранее предусмотренных нагрузок в процессе проектирования персонального матраса указанным выше способом. Далее, через компенсаторы нагрузки передаются на верхний один или несколько изоляционных слоев 5, частично перераспределяются этим слоем и более равномерной форме передаются на основу 4 матраса и от нее нагрузки передаются через нижний короб 14 матраса на кровать.
Как это следует из описания матраса, его конструкция является сравнительно простой, позволяющей существенно упростить способ изготовления и в широком диапазоне требований покупателей обеспечить возможность выбора персонального более удобного матраса с целью снижения концентрации напряжений, как на отдельных участках тела пользователя, так и на соответствующих участках матраса. Это в итоге повышает удобство и комфортность пользования матрасом, а также рабочий ресурс матраса путем уменьшения его износа за счет более равномерных нагрузок на матрасе при его длительной эксплуатации.
Вышеописанная конструкция матраса и способ его изготовления позволяют использовать парные матрасы, сдвинутые друг к другу боковыми сторонами, причем такие парные матрасы выполняют отдельно друг от друга для обеспечения разной жесткости матрасов. Имея разные по жесткости компенсаторы, пользователи разных по жесткости матрасов (благодаря упрощенным конструкции и способу сборки матраса) могут самостоятельно или в магазине подобрать необходимую каждому пользователю отдельно требуемую жесткость матраса.
Технический результат получен совокупностью признаков способа, обеспечивающего возможность изготовления матрасов по упрощенной схеме сборки матраса. Способ направлен на удобную и быструю замену базовых компенсаторов нагрузок на другие компенсаторы, отвечающие другим нагрузкам, полученным от массы тела персонального пользователя в процессе выбора матраса.