設計的定義

 

l一種「有目地的創作行為」     (http://zh.wikipedia.org)

l以字義而言是「設置計畫」,在於針對所面臨到的問題或需要改善的事項所  需要設置改變現狀的方法跟計畫,或是尋求新的方法新的事物來改變現有的。

l人類在各種生活的活動之中. 為了達成更美好的生活需求的慾望. 因而有計劃地運用心智創意,統合與協調、識、術、資源而首次創作出超乎現有的實物、 方法或著作的行為。

l設計就是具有美感、使用與紀念功能的造形活動。
設計(design)這個詞,是由日文裡以漢字翻譯「design」這個字而成。日文在翻譯「design」這個字時除了「設計」這個詞以外,也曾用「意匠」、「圖案」、「構成」、「造形」等等漢字所組成的詞來表示「design」。
(http://blog.sina.com.tw/2403/article.php?pbgid=2403&entryid=9490)

                                  朝陽科技大學工設三A學生傅玉玫  輯

                                                                        廖昭昌老師   審

設計的定義

 

l一種「有目地的創作行為」     (http://zh.wikipedia.org)

l以字義而言是「設置計畫」,在於針對所面臨到的問題或需要改善的事項所  需要設置改變現狀的方法跟計畫,或是尋求新的方法新的事物來改變現有的。

l人類在各種生活的活動之中. 為了達成更美好的生活需求的慾望. 因而有計劃地運用心智創意,統合與協調、識、術、資源而首次創作出超乎現有的實物、 方法或著作的行為。

l設計就是具有美感、使用與紀念功能的造形活動。
設計(design)這個詞,是由日文裡以漢字翻譯「design」這個字而成。日文在翻譯「design」這個字時除了「設計」這個詞以外,也曾用「意匠」、「圖案」、「構成」、「造形」等等漢字所組成的詞來表示「design」。
(http://blog.sina.com.tw/2403/article.php?pbgid=2403&entryid=9490)

                                  朝陽科技大學工設三A學生傅玉玫  輯

                                                                        廖昭昌老師   審

木工家具大規模生產下鋸斷類加工機具安全性設計之研究(下)

木工家具大規模生產下鋸斷類加工機具安全性設計之研究(下)

廖昭昌 1991/08

刊登於1991工業設計技術研討會論文集

5.2 以操作帶鋸機為例說明安全性設計之必要

其它鋸斷類機具在型態及功能上雖各有不同,但經操作程序分析後,可以發現涉及安全性設計之步驟可分操作前對安全性防護道具的裝置動作和操作中對安全性防護道具的使用動作。從裝置觀點看,安全性防護道具之設計必須考慮機械原理與結構。而從使用的立場看,則因為操作方法與鋸斷方式有密切關係,必須進一步分析不同鋸斷方法的操作程序。

5.3檯面鋸為例說明各種鋸斷的安全性操作

基本上鋸斷類加工機具之操作在裝置妥鋸盤或鋸條後,都先經操作前的安全檢查才取木材、劃線、放置木料,由於各種鋸斷方法因割鋸目地之不同,所需之道具也不同,圖12-17以檯面鋸為例分別說明橫斷一般木板、橫斷等長木塊、縱斷寬木板、縱斷窄木板、切邊鋸、斜鋸等情況之安全性操作。

6.1 從人的特性研究機械安全

人因工程是在設計上使產品、設備、裝置等適合人之特性的一種綜合性研究。【33】前任國際工業設計協會(ICSID)主席Artnw J. Pulos 以為所有產品都包含技術、人性和美學三項因素,而其中以人性方面的考慮是產品設計中最重要的。因此,從人因工程的觀點可以就人的特性分析,學者徐金次就人的特性指出五個要項:型態特性、肌力特性、人與機械間情報傳達、環境條件對人的影響和時間關係。

6.2 從免於傷害的立場設計安全產品

        人因學者W.E. Woodson & D.W. Conover認為每一位設計師在從事設計創作時不應該帶來意外事故、人的損傷和機器的損害。筆者參考他們為設計所製的安全性意外災害查核表,作鋸斷類機具設計之可能災害檢討點,如下表。(5)34

災害性質

可能災害檢討點

夾傷割傷

安全性防護道具如導板、護罩斜角規、導梢

等之設計與裝置妥當。

絆倒

機器的機件如旋臂、鋸片升降手輪把手、可

調整依桿等不可突出台面。

滑倒

機器不可漏油,將導致地面易滑。

頭部受撞

機台以上部位之機件如旋臂、輪罩、前支臂等不可擋住操作之可能動線。防護罩之設計與裝置。

腰部受撞

台面及導板依桿外應以圓角取代直角。

肢體受掐

安全注意事項說明及警示應清楚可見。

電擊

電線及開關有安全絕緣處理。

灼傷

機器之散熱並避免木材因切削抵抗產生燒焦現象

噪音

耳部可長時間承受之範圍(120分貝以下)

5. 鋸斷類機具設計之可能災害檢討點

6.3 針對災害損失提出安全策略

根據勞保局資料顯示民國77年各業勞工傷害給付賠償日數達5,116,033天,等於19,090人年(268工作日/年計)

據估計全年所造成的生產力總損失達100億元以上。【8

人因學者有鑒於工業意外災害損失之根源乃來自“能量的放出”、人造機具和人類行為三者原因,企圖提出對治安策略。【35W. Haddon針對能量放出所致的損害研究出一套“十道反制對策”,其間有邏輯順序,依此概念之後五項,筆者作鋸斷類機具之災害損失反制對策表如下。(6)36

1.將操作者與危險源隔絕:利用安全防護罩

2.人機接觸面的安全性修飾:機件外緣R角化

3.強化操作性機構:結合點的牢固與絕緣

4.降低損害程度:緊急斷電安全措施

5.損失後立即搶修:裝機及維修操作簡易

表6. 鋸斷類機具之災害損失反制對策

6.4 經營管理考量人性因素以降低職業災害

Sanders McCormick研究“人之誤”(Human-Error)所衍生的災害與傷害,引用Swain Guttman的分類將誤動作分成:(1).疏忽之誤 (2).執行之誤 (3).結果之誤 (4).時點之誤,【37】而且,提出了六種降低職業災害之方法,分別是:

‧程序性查核表法

‧教育訓練法

‧回饋式(追蹤原因回授操作者)

‧意外行為增強策略(獎勵意外之正面行為)

‧獎工制度

‧宣傳安全

此乃以人性因素為核心的經營管理,可改善工廠安全性。【38

6.5 從整體工業系統中研究機械安全

作業系統牽涉到作業者與機械彼此間關係,而整體工業系統更考慮到工業環境、能源、支援性設備、材料管理、工程經濟、安全成本….等等多層面之問題。人因工程學者之研究走向系統觀念,以工業系統之子系統-產品製造系統為例,Woodson將它分成:(1).防止材料的毀損 (2).防止機器的受損 (3).防止人員的傷害三種。【34】分別就各種發生因素分析其可能性,而排除或降低危險亦從各方面著手,以鋸斷類加工機具的安全性為例,吾人不僅僅要為操作者設計安全性防護罩,更從機械本身追求安全造型與機構、操作規範上加入安全性防護步驟,也可從家具工程中研究配合工程的防護性道具,以及立法規範設計基準中加入產品安全責任之標準作業等多方面措施。

7.1 法律對於責任與義務的規範

        7.說明法律上所規範的產品安全責任。其中包括國內外若干代表性法律,這些責任有的具有強制性,但也有的只是關切性的宣示,說明法律上極為重視機具安全,此亦乃各行業(包含設計界)所持有關安全信念的法源依據。 

7.2 消費者保護法制維護安全使用產品的權利

    歷經保護消費者團體的長期努力,世界各國紛紛延擬有關維護消費者安全使用產品的權益,如美國的消費品安全法、英國的消費者保護法、日本的消費生活用製品安全法,我國之消費者保護法現亦在立法院審議中,這些法律在確保消費者免於不當產品的傷害,也間接喚醒社會大眾對消費者權益及產品安全性之重視。在消費者保護法制發展當中,較具意義的政治性宣示的有以下三件:【11

1962年美國甘迺迪總統的“保護消費者利益特別咨文”,標示消費者四大權益,其中第一項即“安全之權益”。

1973年歐洲理事會通過消費者保護憲章,共28條宣示 

保護消費者之國際標準,歸為五項,其中第一項即“消

費者有受保護及協助的權利”。

1981年我國執政黨第十二次全國代表大會通過的政綱中,明列“制定有關法律,保護消費者權利”之根本主張。

   從以上的政治性宣示得知,保護消費者權益的首要工作是立法保障使用產品的安全性的基本消費權。

7.3 國家標準中制定產品設計的安全準則

7.3.1 中國國家標準有關安全之標準

    目前中國國家並未有各種鋸斷類機具詳盡的安全標準,從一般工具機的標準中可找到的有關安全之零散記載有下列數項:

‧工具機操作符號(CNS 5095B1138)

  內文中有安全裝置及注意之符號表,計有剪切安全鎖、危險(電氣)、注意、主開關、動作不可變速、動作中方可變速、錯誤/操作失誤等七種安全符號。

‧木工用縱開圓鋸機(CNS 5008B7122)等機具內文中有運轉檢驗一項設有含安全裝置之功能檢驗,惟僅以“檢驗其機械防護裝置及作業者安全裝置之機能確實性”一句話帶過,且附註“機種無某項裝置者,可免該項檢驗”。

    由上內容,再比較先進國家標準,CNS仍有待加強機具安全之規範,以供國  內設計者依循參考。   

7.3.2 先進國家有關安全之標準

    美國國家標準針對木工機具的安全設備有專冊規定,其中對多種鋸斷類機具個別介紹其必備的安全性道具,筆者將之整理成表8(8)40

    英國國家標準為木工機具的安全性設計有完整而有系統的建言,其設計考慮點是依據下列四原則以降低機械傷害之危險:(1).危險之識別或知識 (2).危險之識別或知識 (3).安全護具之使用 (4).安全性道具之裝置。【41

 

必備之安全道具

鋸罩

分開器

防反彈器

轉向標示

張力調整

推桿

圓鋸盤

 

 

 

    橫割圓盤鋸

 

 

 

 

    吊式橫割鋸

 

 

 

 

 

    縱割圓盤鋸

 

 

    切薄圓盤鋸

 

 

 

 

    旋臂圓盤鋸

 

 

帶鋸

 

 

 

    切薄用帶鋸

 

 

 

8. 美國國家標準鋸斷類機具必備之安全道具

8. 機具之安全機構設計

    機械安全性設計可分為本質性安全(intrinsic safety)和防護性道具設計(safeguard design)兩類。防護性道具設計是在機械產品之無法充分顧及操作安全時的第二道防線。

   良好的防護性設計必須考慮四點:(1).材料的強度、硬度和耐久度;(2).對機械本身可靠度的影響;(3).影響操作的人性因素;(4).危險區內的明視範圍。【10  

    目前常見的機械安全防護設計有以下八類:固定式(fixed guards)、聯鎖式(interlocked guards)、自動式(automatic guards)、遮擋式(trip devices)、可調式(adjustable)、自調式(self-justing)、雙控式(two-hand control devices)及機械防護道具的人因考量。【8】下表供鋸斷類機具選擇安全機構型式時參考。(9)

 

安全機構類別

特徵

使用時機

包裹型

固定式

簡單,固定的安全裝置

非必要觸及之危險

隔離型

固定式

用柵欄將危險區內的固定事隔開作業員

非必要觸及之危險

包裹型

聯鎖式

常用,將具危險之機具

聯鎖,其外保裝成一體

機器作業中必會觸及危險時

隔離型

聯鎖式

用柵欄將危險區內的包裹式隔開作業員

機器作業中必會觸及危險時

 

自動式

當有傷害時會自動斷電停工

需配合人因工程之考量

 

遮擋式

光電控制裝置或其它感應型銀幕或柵欄

隔離四肢與危險緣之接觸

 

可調式

固定式外加可自行調整者

機器作業中必會觸及危險時

 

自調式

因附有彈簧或其它機構,使有自動防護功能

機器作業中必會觸及危險時

 

雙控式

雙手同時控制開關時才能作用

機器作業中必會觸及危險時

 

人因考量

危險可能點的高度與作業者之操作尺寸關係

作業範圍與危險區重疊時

9. 選擇安全機構型式之參考

9. 結論

9.1. 產品品質應以安全品質為第一

    鋸斷類加工機具在木工家具大規模生產中扮演著生產者的角色,家具產品透過像鋸斷類機具一般的產業機器而成形,從生產與消費的關係來看,加工機具的消費者(應是作業員)同時也是家具產品的生產者,“無災害機械”不但維護這些機具消費者的安全,更間接提高了家具的品質與產量。

     因此,工業產品之品質,雖因實用功能之不同,所構成其價值感知因素也不一,惟觀乎人命的安全性品質則是價值之基礎所在,一個不能提供安全之產品,必無法使其消費者享受產品之真正品質。故,產品品質應以安全品質為第一。

9.2. 安全品質應從安全設計之信念開始

    產品之不安全,或由於操作之人誤(Human – Error),或由於無適當之防護性道具,或由於機構本質性的不安全,不良設計已存在其中,唯有將安全品質設計進去(Design – in),才能真正確保使用的安全性。設計師對產品有著賦于安全品質的使命感,將此信念融入產品實用性與美感的創作之中,方能帶給社會真正的安全。

10. 謝誌

    在此,要感謝教育部顧問室的安排,使筆者今年暑假能前往工研院訪問研究,對於工業設計與機械安全的關係,工研院機械所工業設計部朱聿嘉經理及部內同仁給了筆者很多的啟示,激發了研究此一課題的興趣,更值得一提的,在工研院工業安全衛生中心,承蒙中心主任馬文松博士的鼓勵、及范組長與組內多位同仁熱心指導下,本論文始能完成,對於這些協助,願再一次表達筆者感謝之意。

參考文獻

 【1】廖昭昌,木工家具大規模生產下之設計與製程品,中華民國品質管制學會第二十七屆年會論文集,台北市,民80p.189

 【2】羅夢彬譯,木工與家具製造(),徐氏基金會,台北市,民67版,p908-953

 【3】林東陽,家具產品工程探索,木工家具雜誌,第4期,19826月號台中市,p40-42

  【4】李玉龍,近代設計史,六合,台北市,民71

  【5】工業技術研究院工業安全衛生技術發展中心,木竹製品業木工機具安全防護改善輔導計劃,經濟部工業局79年度專案計劃執行成果報告,(計劃摘要部分,引用自勞保統計資料)p.1

  6Ma, When-Shung A., Wang, Mao-Jiun J. & Chou, Frank S., Evaluating the mechanical injury problem in the wood-bamboo furniture manufacturing industry, International journal of Industrial Ergonomics, 1991, p.1

   7Booth, Richard T., Industrial Design & Safety Industrial Design in ngineering , Edited by Charles H . Flurscheim, The Design Council ,     London , 1983, p245-262   

   8】工業技術研究院,工業災變防制與工業安全研究計劃,民79p.1-10

   9】馬文松、葉文裕、周錫男,木竹製品與非金屬家具製造業之職業災害調查統計報告,行政院勞工委員會與工業技術研究院合作辦理研究計劃,民78P16-27

    10】廖昭昌,木工模型或家具製作中,二次鋸切的安全性探討,木工家具雜誌,第89期,199111月號,台中市

    11】官政能,消費性產品設計安全體系研究p7-12 p19-25

    12】勞工安全衛生法,第二章:安全衛生設施 63.4.16公佈,民80.4.30.修正,第56

   13】勞工安全衛生設施規則,第三章第二節:木材加工機械,民63.10.30公佈,民72.6.27.修訂,第72-79

    14Health and Safety Commission, Great Britain,  Articles and Substances for Use at Workguidance for designers, manufactures, importers,   Suppliers, erectors and installers, Guidance Nots  GS8.HMSO, London , 1977

   15】曾坤明,工業設計的基礎,六合,台北市,民68p79

   16】黃彥三,切削加工之基礎,木工家具,第46期,台中市,19886月號,p.57-62

   17】林益昌、林宗獻,木模結構設計與實習() 全華科技,台北市,民78p143-179

   18Kalpakjan, Serope, Manufacturing Processes for  Engineering Materials, 2nd Ed., Addison-Wesley  Publishing Company, Massachusetts , 1991, p559-561

    19】趙仲平,機械工作實務,華聯,台北市,民68  p.173

    20Edward L. Clark & John A. Ekwall & C.Thomas & Rudolph Willard, Furniture Manufacturing Equipment , Furniture Manufacturing Management, Department of Industrial Engineering, North Carolina State University,  Raleigh , NC , 1987, p.2/1-4

    21】工業技術研究院工業安全衛生技術發展中心,木竹製品業木工機具安全防護技術推廣說明會,新竹,民80p107-109

    22National Safety Council, Woodwking Band Saws Green Cross for Safety, Data Sheet, 1-353R78

    23op. cit., The Radial Saw, 1-353R78

    24op. cit., Tilting-Arbor and Tilting-Table Saws, 1-605-74

    25Canadian Center for Occupational Health,   Woodworking Machines- General Safety Infogram, E01

    26op. cit., Woodworking Machines-Table Saws, E02

    27op. cit., Woodworking Machines-Band Saws, E03

    28op. cit., Woodworking Machines-Radial Arm Saws, E04

    29】經濟部工業局工業安全衛生服務團及工業技術研究院工業安全衛生技術發展中心,旋臂式圓盤鋸,木工機器安全防護技術手冊之一,4HR1000-01

    30】同上,帶鋸機,木工機器安全防護技術手冊之三,4HR1000-03

    31】同上,檯面鋸,木工機器安全防護技術手冊之五,4HR1000-05

    32】同上,吊式圓盤鋸,木工機器安全防護技術手冊之六,4HR1000-06

    33】徐金次,人體工程學及實驗,華泰,台北市,民76p.1-5

    34Woodson, Wesley E & Conover, Donald W.,   Human Engineering Guide for Equipment and  Designers, NEL. Publication Personnel , 2 nd    Ed., 1966, p.2/242-265  

    35McCormick, Ernest J., Human Factors in Engineering and Design, 4 th Ed., McGraw Hill book Company, New York ,1977, p.442

    36Haddon, W. Jr., Energy Damage and the TenVountermeasure Strategies, Human Factors, vol.15,no.4 1973, p335-366

    37Swain,A. & Guttmann, H., Handbook of Human   Reliability Analysis with Emphasis on Nuclear   Power Plant Applications, Nuclear Regulatory Commission, 

    38Sanders, Mark S. & McCormick, Ernest J.,   Human Factors in Engineering and Design, 6 th Ed., McGraw-Hill book Company,  New York , 1987,p606-634

    39】經濟部中央標準局,中國國家標準,CNS 5095B1138CNS 5008B7122

    40American National Standards Institute, ANS   Supplement to Safety Requirements for Woodworking Machinery, ANSI 01-1a-1979, pp.9-12

    41British Standards Institution, BS Code of Practice for Safeguarding woodworking machines, BS 6564Part11987,p3-16

 

 

木工家具大規模生產下鋸斷類加工機具安全性設計之研究(上)

木工家具大規模生產下鋸斷類加工機具安全性設計之研究(上)

廖昭昌 1991/08

刊登於1991工業設計技術研討會論文集

 

摘要:  

「切削加工」是木工家具大規模生產中最主要的加工型態,使用的機具最多,可依加工型式分成鋸斷加工、成形加工和表面加工三大類。其中鋸斷加工因負責切除材料的不良點及割鋸家具組件中所需的適當長度、寬度、厚度,以供進一步成形加工所用,故鋸斷類加工機具成為木工家具廠必備的主力機器。據調查民國76年我國製造業之機械性災害發生件次佔全產業機械類總災害件次之80%,從勞保賠償資料分析得知製造業中又以木竹及非金屬家具製造業較為嚴重,因此鋸斷類加工機具之安全性設計應是當務之急。

 

    本研究從問題的了解與分析開始,探討鋁斷之加工原理、操作方式分析、產品結構與功能之關係,進一步從人因工程的觀點分析人、機、環三者之關係,探究有關操作安全性防護手段及誤操作之安全性防護設計,並參照先進國家標準,期能以安全性設計準則提供產品設計上之依循。

 

關鍵詞:產品設計、設計安全、家具加工、木工機具

1.前言

1.1木工家具生產規模化之趨勢

    二十世紀以來,木工家具的生產方式從個人的

手工藝、小型工廠的傳統手工業、到大製造廠的工

業化生產呈現抉速地改變。此種生產規模化的趨勢

乃起因於下列兩大因素群:

 

  (1).NEEDS因素群:

    ‧建築型態的改變,室內房間趨小

    ‧生活型態的改變,家具功能細化

    ‧婦女的就業率提高,家事分工效率化

    ‧經濟負擔廣且重,手工家具買不起

 

 (2).SEEDS因素群:

    ‧工業化生產技術抉速成長

    ‧德國工作聯盟成立之後,工業設計因應大量生產與專精分業的需要而與起

        這些因素促成簡潔的造形設計、標準化製造、物廉價美等大規模生產的家 

        具特色。【1

 

1.2 木工家具大規模生產之特質

 

    現代化的家具工業有別於傳統手工藝生產方式,其主要特質如下:        

   ‧使用重型大規模製造設備,如鋁切類、鉋削類、膠合類、雕刻類、層積、

       乾燥類、製鳩尾類、塗裝類等動力機具【2

  .‧重視生產工程,詳細規畫產品自工業設計圖完成到正式生產前的每ㄧ步 

       驟,包括配件組立圖的完成、材科研究、製造程序單、樣品試作、進料請

       購、決定生管批量、量試等工作【3  

   ‧組織分工下各部門功能區別明顯,作業員不需優越的手工藝,且失去個人

       的創作力,工作性質單調無趣,機械動力產生噪音與塵染   常使工廠發生

       職業性災害【4

 

       因此,木工家具大規模生產之特質乃是工業系統的特徵,此種環境下的機械性傷害必與工廠設備、廠房配置、人員技術訓練、製造程序、環境保護等多種因素相關。

 

1.3 木工家具製造業嚴重之機械性傷害

 

依據台閩地區勞保資料統計分析結果顯示:民國76年職業災害中以機械性災害最嚴重,佔總傷害之42.4%,其中製造業之機械性傷害發生件次超過一萬五千件,佔全產業機械性總災害件次之百分之八十。【5】有鑑於機械性傷害造成嚴重的損失,工業局乃積極加強工業安全衛生,輔導廠商改善機械之安全防護。又根據內政部勞工司在民國68年職業災害統計:製造業中又以木竹製品業及非金屬家具製造業較為嚴重,學者馬文松等人曾分析1989年行政院勞委會出版的1988年度勞工調查報告,指出木竹家具製造業之意外災害比率(2.2%)要比平均值高出近三倍(0.67%),而且,其中四分之三的機械性災害導因於夾捲和割切兩種意外,【6】由此可見,極嚴重之機械性傷害的木工家具製造業應以切削加工用之機具安全性設計改善為其要務。

 

2.鋸斷類加工機具之傷害分析

 

2.1家具加工機具之類別

 

木工家具大規模生產下各部門功能區別明顯,加工性質不同,採用之機器設備也就相當多樣,一般而言,櫥櫃加工部門(Cabinet Room)主要以切削加工為主的機器,如各式割帶鋸、鉋平機、車床、鑽床、雕刻機;膠合部門(Glue Room)則以膠合機、塗膠機、夾合機、熱壓機等主的機器;層積曲板部門(Panel & Benting Room)除了熱壓、塗膠外,還使用乾燥機、整邊機和拼板機以及輸送傳動類機具如輸送帶、送料機雙滾輪和傳動鏈條;終工部門(Finishing Room)有噴漆、乾燥、擦亮設備等。其中切削加工又可分為鋸斷加工、成形加工和表面加工三類,所謂鋸斷乃是將加工物分斷為二,又分鋸削型和無削型(如剪斷加工、雷射切割和水刀切割)。本文所要探究之鋸斷類機具依切割木紋方向可分橫割鋸(Cutoff Saw)和縱割鋸(Ripping Saw);依切具之種類可分圓盤鋸、帶鋸和線鋸;依切具與基座之結構關係形態可分立式(或吊式)、旋臂式和檯面式;依切具與加工物之接觸型式又可分上切下料、下切上料和前進切料三種。

 

2.2 機具操作傷害之類別

 

依據勞委會所製“勞工職業災害傷病、殘廢、死亡原因表”將原因分成二十一類,吾人可將之歸類為下列四大類:

(1)不當動作

 

(2)不佳環境或外力

   ‧溺水  ‧高/低溫   ‧有害物接觸

   ‧感電  ‧爆炸      ‧物體破裂

   ‧火災  ‧物體飛落  ‧物體倒塌  ‧被撞

 

(3)不良機械設計或操作

   ‧滾落   ‧跌倒    ‧衝撞

   ‧被夾捲 ‧刺割傷  ‧踩踏

 

(4)其它 

   ‧鐵公路交通事故

   ‧其它交通事故

   ‧無法歸類者

   ‧其它

 

其中第三項則屬於直接或間接操作機具所致之傷害,吾人若就機械結構中那一部份可能會導致何種性質之災害,則進可改良該部分之安全性設計,退可製作防護性圍欄或面罩以降低災害之損失。根據Booth的分析,將操作機具之災害型式分成五大類:(1.)7

(1). Traps(肢體被捲入或夾於轉動機構中)

(2). Impact(被移動中之機件撞到)

(3). Contact(觸及尖銳、粗糙、帶電或熱之機件)

(4). Entanglement(頭髮、領帶、袖子、手套及其他裝飾品纏住操作中之機件所致)

(5). Ejection(被噴出之鋸削、火花、廢材故障解體之機件所擊中)

 

        上述五種災害媒介物所產生的危險又可分為持續性和突發性危險兩類,前者伴隨著不當設計而來;後者則由於機件故障或裝機不當所致。

 

2.3傷害媒介物與對治策略分析

 

從職業災害的媒介物分析中,得知災害的類型,數年來無一變化。【8】由於木工家具製造業有著極嚴重之機械性傷害,為進一步了解傷害程度及傷害原因,民國78年勞委會與工研院乃合作研究此一課題,其期末報告指出,其中機械性傷害高達64%,而以被夾捲和被切割最為嚴重,(2)切割所造成的傷害又以鋸斷類機具的肇事次數最高,在傷害部位與機械類別的研究分析中,鋸斷類機具以手部傷害頻率最高,災害發生原因依肇事次數多寡排列分別是:操作不正確或錯誤操作、未設安全防護裝置、防護裝置不當或使用不當、操作不標準、機具動作異常及傳動系統異常等等。【9】吾人可就傷害之原因找出對治之策略如表1(1)

 

程度

傷害原因

對治策略

1

操作不正確

‧制定安全性操作規範

2

未設安全防護裝置

‧機械防護設計

‧附加防護裝置之使用

3

防護裝置使用不當

‧安全性操作之教育

4

操作不標準

‧安全性操作之教育

‧配合防護道具操作

5

工作或工具滑落

‧安全專業人員維護

‧機械安全設計

6

機具動作異常

‧機械安全設計

‧安全標示與警示系統

7

傳動系統異常

‧機械安全設計

‧安全標示與警示系統

1. 鋸斷類傷害原因對治策略分析

3.確保機械安全作業之總體策略

3.1 確保“無災害機械”作業之層屬理念

 

造成嚴重的機械性傷害的因素甚多,其中有屬人的:如操作者的疏忽與不當作業;有屬物的如機器的不良設計;也有屬環境的如廠房配置與工業安全系統不善設計。從系統層級的觀念分析之,則機械安全性的維護應由正確的操作方法、理想的機具設計、合理的作業環境和完善的工業系統等途徑達成,其層屬關係如下圖:(3)10

 

學者官政能以為產品最基本的條件是通過法規,又設計師基於設計道德與倫理責任感,超乎成本與法規之理念,在企業責任下所訂定的安全標準與執行安全之運作系統往往遠比基本法規嚴密,依其分析,確保產品安全之作業層屬關係圖如下。(4)11

 

筆者以為確保“無災害機械”之作業可分成理念的、教育的、法規的、設計的、管理的、操作的六級層次,此作業層屬關係圖如下。(5)

 

3.2維護機械安全作業之責任規範

 

根據勞工安全衛生法(80.4.30修正)第五條第一款規定;雇主有責任防止機械、器具、設備等引起之危害,此外,第六條規定雇主不得設置不符合防護標準之機械、器具供勞工使用,此乃法律上雇主對於機械安全作業應負的職(duties)與責(liabilities)。【12

 

3.2.2作業管理人員

 

根據勞工安全衛生法規定所定之勞工安全衛生設施規則,針對木材加工機械如圓盤鋸、帶鋸、剃鉋裝置….等多種機具指定安全性機構之型式,並要求作業管理人員執行四項有關安全之責任,包括指揮操作、檢查安全裝置、發現異樣採取措施、監視送料工具之使用等等。【13】此乃作業管理人員對於機械安全應負的法律責任。

 

3.2.3 貨品製造者

 

歐洲共同體(EEC)的指導法(Directive)明定貨品製造者(Producer of Article)對於不能提供安全性的劣品

(defective product)有絕對的責任;英國不成文法(所謂慣例法,Common law)以為操作疏忽或受傷害者,若由於產品品質不良或可預見不良效應所致,且有證據則

可提出控告。這是對貨物製造者的規範。

 

3.2.4賣主、進口商、製造供應商

 

英國的工廠法(Factories Act, 1961)也有類似我國勞工安全衛生法所定的雇主安全責任條款,但也另外要求販賣、租讓、租用動力機具者應該裝置必要的安全機構。1974年,英國制定的工作健康安全法(Health and Safety at Work Act)更明示設計師、製造商、進口商、供應商負有確保產品:(1)正常使用下的安全性;(2)通過必要的測試與檢驗;(3)提供有關安全使用的資訊與條件。由此可知,設計師既然在企業中被視為產銷的利器,也必須與企業主共負經營者的倫理責任。【14

 

3.3 工業設計師之倫理責任

 

工業設計師的職責,正如國際工業設計協會(ICSID)對工業設計一詞所作的定義一般:“在決定工業產品的真正品質俾達到生產者與使用者均表滿意之結果”。【15設計師的基本職責已隱涵對工業安全必要的道德責任和履行此一安全責任的勇氣,此一道德提供了引導創作評估的原則。

 

4.鋸斷之加工原理分析

 

4.1影響鋸斷加工成效之因素

 

木材切削加工之難易程度稱為“被削性”,鋸斷加工成效好壞全視其被削性而定,影響因子可分為木材、刀具、切削條件三類(見表2),其中樹種視比重高低有顯著高低,比重越高越容易鋸斷,含水率在10%最佳,強度受材溫影響,材溫上升使切削抵抗下降,而切削抵抗則是判定被削性好壞的第一要素。一般而言,鋸斷時刀具斜度角越大則切削抵抗較小,切削速度無關抵抗,但切入之深度則有直線關係。【16

 

類別

因子

木材

樹種、比重、含水率、強度、年輪幅

刀具

材質、形狀、寸法、刀角、銳利

切削條件

切削法、切削方向、切削深度與速度、進料速度、回轉速、刀具裝設角

2. 影響被削性因子

 

4.2 鋸斷加工型態

 

依切削力之作用,可分二次元與三次元,二次元乃切具端線與切削方向成垂直者,三次元則切具端線與切削方向斜交。(6)切削抵抗的產生,會出現與切削方向平行與垂直兩種分力R1R2,前者用以阻止刀具的運動,後者作用方向視斜度角而定,一般斜度角時,刀具切入有反撥作用而抵抗朝上,反之斜度角大時,則有使刀具切入而朝下作用,在臨界角時,R2=0(7)

據鋸斷時因木理方向之不同而有縱鋸(90-0)、橫鋸(0-90)和木口鋸(90-90)三型。(8)

 

4.3 鋸斷類機具之型態

 

大規模木工家具廠使用的鋸斷類機具乃動力鋸床

(Power saws),依功能可分切斷(Cut-off)和鋸輪廓(Contour)

兩類,常見的切斷用鋸床有往復式和單向式兩種,前者與手弓鋸切原理同,故又名動力弓具(Power hacksaws),後者間又分帶鋸和圓盤鋸兩類,帶鋸(Bandsaw)是以撓性鋸帶沿單一方向連續運動,有專供切斷用的水平帶鋸和可鋸輪廓的立式帶鋸;圓盤鋸(Cercular Saws)有高速的橫鋸功能。

 

4.4 切具型態

 

鋸斷類機具所用之切具是具有鋸齒形態的鋸條和鋸盤。鋸條種類很多,其厚度、寬度及每吋鋸齒數各有不同,鋸割時至少有三枚鋸齒與木材接觸。【17】鋸齒幅(兩相臨鋸齒間之距離)可以單位長度下之齒數表示,如一般是在0.08-1.25/公厘或2-32/吋的範圍內,【18】鋸齒依其偏扭方式可分垂直式(Straight)、傾斜式(Raker)和波浪式

(Wave),鋸條之齒型有型態寬擴的隔齒式(Buttress tooth)

、能快速清除鋸削的鉤刀式(Claw tooth)和適宜精細鋸切的標準式(Regular tooth)三種。(9)19】鋸條寬自1/8吋至2吋,每吋齒數與鋸條寬度有關,鋸條越窄則鋸齒越細,狹鋸條適宜鋸尖銳曲線,又此寬度決定了所能鋸割的最小半徑。

 

鋸盤也有多種如較細密用以鋸斷橫木理的橫鋸片、較粗大可鋸斷順木理的縱鋸片、縱橫兩用鋸片和開槽鋸片等。為耐高溫而不退火一般常在尖端焊有碳化鎢合金。鋸齒之形態見圖10

 

4.5 鋸斷類機具之機構及功能分析

 

研究一部機器,若透過一份完整的機構查核表,將可避免輕忽某些重要的部位,下面木工機具各特定功能機構查核表可供鋸斷類機具之研究使用。(3)20

 

 

 

特定功能機構

條帶型

圓盤型

帶鋸機

檯面鋸

旋臂式

吊式

1

機座或機架

 

2

切具

鋸條

鋸盤

鋸盤

鋸盤

3

切具罩蓋

罩蓋

護框

罩蓋

罩蓋

4

切具驅動機構

馬達

馬達

馬達

馬達

5

固持木料機構

靠板

靠板

靠板

靠板

6

進料/進刀機構

推板

推板

 

滾輪

7

驅動進料機構

 

 

 

 

8

操作調整機構

 

手輪

拉桿

 

9

進修調整機構

10

換工裝置機構

傾斜轉輪

傾斜手輪

傾斜鎖緊把手

定位削

 

11

塵削集放機構

集塵裝置

 

鋸削排出口

 

12

安全保護機構

輪罩、護框、腳煞車

撐縫片、

護框

防反彈器、雙開關

護框復位裝置

 

3. 鋸斷類機具之機構查核表

 

5.操作安全性分析

 

5.1安裝與調整

 

操作機器之安全性是從安裝與調整開始,其次操作前的安全檢查與平時的保養維護也很重要,這些看似無關操作程序的作業,往往因為疏忽卻也釀成操作中的危險。至於所謂安全的機具設計及防護性安全道具之使用,這兩部分將另陳於後。以下根據美國國家安全會(National Safety Council)出版的安全綠十字(Green Cross for Safety)有關木工機具安全情報、加拿大職業健康安全中心(Canadian Center for Occupational Health)所出版有關木工機具安全資訊,以及我國經濟部工業局工業安全衛生服務團委託工研院工業安全防護技術手冊等三項資料,並參酌坊間工具機操作手冊及探詢專業工匠經驗,針對帶鋸機、檯面式圓盤鋸(簡稱檯面鋸)、旋臂式圓盤鋸(簡稱旋臂鋸)和吊式圓盤鋸(簡稱吊鋸)四樣較具代表性之鋸斷類木工機具,分別就其安裝與調整的安全考慮點作成查核表於後,以供操作前自我檢查之要點。(4)21-32

 

 

 

木工模型或家具製作中,二次鋸切的安全性探討

木工模型或家具製作中,二次鋸切的安全性探討

廖昭昌 1991/11

刊登於木工家具雜誌第89

 

摘要

    工業系統中機械安全是極重要的一環。人因工程學者將作業員、工業機器、工業環境和作業安全等四大主體當作研究對象,無非在關懷作業員的操作安全與創造安全的工作環境。據調查我國製造業之機械性災害發生件次佔全產業機械性總災害之80%,從勞保資料得知製造業中又以木工家具業災害較為嚴重,足見木工家具製造過程中安全性設計之重要。

 

    工業設計師從事模型製作常以木材為其材料,而家具模型又多以木材為主要素材。吾人觀察大規模生產之木工家具業之生產流程,在粗工階段需先切除乾燥不良點和天生不良點,並割鋸出適當的尺寸以供成形加工時所用。

而進入細工階段,為完成家具或設計模型型態之任務,必須進一步使用圓鋸、帶鋸、線鋸…..等鉅切類機具進行二次鋸切(Resaw),即將標準尺寸之木塊按工程圖割鋸成更薄的適用尺寸。二次鋸切因作業較為細緻,需要較高度技巧外,由於薄木片之切割較厚木塊更易產生機械性災害的危險,本文旨就此一問題探討作業安全與防護性設計之做法,提供模型或家具製作者參考。

 

木工機具之特性

    模型製作所使用之機具以木工和金工為主,其他如陶瓷設備、塑膠真空成形等視型態之需要而採用,多數塑膠模型亦使用木工機具加工,因此,木工機具被視為設計教育單位實習工廠必備之設施。

    由於木工切具在切削木材時所承受的壓力較少於金工切具在切削金屬上。因此,木工機具設計上,如何固定所切木塊或進出木料,相形之下反而比切具的設計更關係到作業安全。此外,在切具壽命上,除了砂輪外,切割木材則比金工之機具較不會有鈍化(Dulling of tools)的現象,由此之故,木工模型製作乃強調表面加工的精緻度甚於機械性能本身。

    大部分木工機具是由下列十二項要件所組成:

1.      機身或基座

2.      切具(如切刀、鋸片、砂磨帶)

3.      切具罩蓋

4.      驅動刀具之機構

5.      固定木料之機構

6.      進出木料之機構

7.      驅動送料之機構

8.      操作所需之調節機構

9.      維修所須之調節機構

10.      FI、按尺寸切割並裝置釘妥滑軌板。

(Wood雜誌,1985, October, pp.45 “How to build the resawing jig”一文。)

 

防護性操作程序

    使用檯面鋸,並如上圖附裝防護性道具之前,先慎選木塊。選擇平整亦即沒有彎翹不平(warp)和扭歪不齊(twist)

現象之木塊是確保安全的第一步。

    其次選擇正確的刀具、將刀具調整安置在正確角度上,以及掌握進料木塊之穩定速度則是安全操作先決條件。

    檯面鋸的操作程序中,鋸割薄木片時應使用防護性道具,其操作如下:

    將道具之底座夾緊,升高刀面,使用1/16吋厚或其

倍數厚的長條木片篩入道具牆板與刀面間,並確定木片

接觸導針與導片。(照片1)

    將道具之牆面固定,確定平行檯面鋸之刀具,且垂直檯面。(照片2)

    如照片之操作,使用一小塊木條輕推,割鋸一道約1吋高之溝槽,再上下翻轉,(同一面方向),如法割鋸。(照片3)

    將刀具升高1/2吋,道具牆板上可先劃尺寸線條,下槽沿著導針及刀片,上槽沿著滑軌板推進。(照片4)

    藉著線槽與滑軌板的密合推進,平安地逐步切割,直到薄木片出現。(照片5)

    用砂紙或砂磨機磨平。(照片6)

   

除了檯面鋸之外,帶鋸也應製作防護性道具,並按防護性操作程序之作法操作如下:

用一塊正矩形板量測,並確定鋸帶垂直檯面。(照片1)

    如照片,作一塊輔助牆板當作防護性道具。將牆定位在比預計割鋸木板厚度超出約1/16吋處,使割鋸後之木塊能有預留砂磨的空間。(照片2)

    另一面亦裝設擋板,如照片所示。(照片3)

    推進時右手緊按住輔助牆板,左手緩推,及至木塊尾端時應用預先準備之木塊推出。(照片4)

基本的機械安全設計

    機械安全設計可分成本質性安全(intrinsic safety)和安全防護設計(safeguard design)兩類。安全防護設計是在設計師無法充分顧及操作安全時的第二道防線。

    目前常見的安全防護設計有下列八類:Fixed guardsInterlocked guardsAutomatic guardsTrip devicesAdjustable guardsSelf-adjusting guardsTwo-hand controlDevicesErgomics of machinery guards(有關鋸切類之安全性機構設計筆者正研究中,將另文發表)

心得與建議

 

    機械安全是工業系統中最重要的一環,安全設計將會是工業設計的重點主題之一。我們容易注意到大環境的安全(如核能安全),卻忽略個人行、住、坐、臥、工作與娛樂的安全。事實上職業性災害日益嚴重,有一天工業設計師或許會發現他所要解決的安全設計問題,竟會是發生在他自己製作木工模型時的切身問題。所謂救人自救吧?

 

    二次鋸切的木板最好選用3/4吋或1-1/16吋厚,含水量經熱窯乾燥至8~10%。空氣自然乾燥的木材容易翹曲和扭彎。切割厚度若低於1/8吋,翹曲現象則難免。至於木材種類的選擇,據美國C.F. Martin Company的鋸木廠部門主任Linda Davis的經驗,maple較差而oakswalnutcherry則較佳。而二次鋸切之木板,又以首次鋸切採用四分之一鋸法(Quarter-sawn)較平鋸法(flat-sawn)為佳。

 

謝誌:

    以往筆者研究有關家具的課題常侷限於造形設計與材料上,對於製程安全的著手研究,則必須感謝工研院機械所工業設計部朱聿嘉經理的鼓勵,筆者今年七、八月間,幸逢教育部安排在工研院研究訪問,如果沒有朱經理的指導,以及工業安全衛生中心馬主任、范經理及其他同仁的協助,本文內的資料將難以收集,謹此一併感謝。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

木工家具大規模生產下之設計與製程品管

木工家具大規模生產下之設計與製程品管

廖昭昌 1991/08

刊登於第27屆中華民國品質管理學會年會論文集

 

摘要:

    木工家具的品質隨著生產模式的改變,從個人的手

    工藝、小型工廠的傳統手工業、到大製造場的工業化生產,品質保証不再是依靠工匠技與藝的完美表現,而是必須藉著設計的合理化與標準化、分工與組織的功能顯現,從上游木材的取得到下游產品的組立,製程系統的每一步驟決定了家具的品質,本文就木工家具大規模生產下之製造流程探索每一步驟之品管問題點,並回歸於設計階段的品質方針,期能在講究效率與成本的生產模式中,建立一套可供設計部門與製造部門參考的品質查核制度。

 

1. 前言

 

1.1 木工家具之生產方式之改變

    二十世紀以來,由於下列因素,家具的型態快速改變

      ‧建築物型態的改變,室內房間趨小

      ‧生活型態的改變,傳統家具功能無法滿足

      ‧家庭主婦走入職業舞臺,家事重效率

      ‧經濟負擔廣且重,一般人買不起手工家具

      ‧工業化生產技術快速成長

    這些因素促成簡潔造形設計、標準化製造、物廉價美等大規模生產之特色。

 

1.2 組織分工下各部門功能區別明顯

傳統手工業生產之家具均由家具匠獨力完成,工作的步驟雖或有程序的先後,但未經漂準化與職務的分工,反之,大規模生產則經組織分工,使之各部門功能區別明顯。

設計部門

其它部門

生產部門

製技部門

 

 

負責設計   ※負責模型   ※效率與品質

與製圖     試作與確立    計劃下的生產

             製程工作規範

 

1.3 各生產單位自成一品質站,站站相聯

粗工部門

細工部門

終工部門

 

 

 

      內設             內設           內設

乾燥室

砂磨室

機工室

 

 

2. 粗工部門的品質問題點 

 

2.1 乾燥處理

   木材進廠時如果是生材,須先經自然乾燥法,行大氣乾燥一年之久,為使時間縮短,可採水乾燥法及人工乾燥法,木工家具最適當的含水量(MC)6%-8%之間,為消除內部應力,先置於乾燥窯中使MC降至3%-5%,再移到

溫溼度控制室,令其恢復到7%-9%

 

2.2 割鋸處理

    此站有兩項任務:一是切除乾燥不良點和天生不良點,二則割鋸出標準長、標準寬、標準厚的木材供細工部門使用(此標準依據需要並留有餘裕),一般粗長度用橫割鋸(Cutoff saw),粗寬度用縱割鋸(Ripping saw),而粗厚度則用鉋平機(Facer),割鋸時要盡量節省木材,具體做法如下:

‧由不良點的兩端切起,最多僅捨棄一狹區。

‧剩餘木片經膠合再利用。

defects(不良點)未必是rejects(拒退品),木紋的不良點在另一種設計中可被允收。

‧盡可能減少不良點切除區。

‧框條用木料在基本寬度下,割出越多條越好。

‧嵌板用木料在基本長度下,割出越寬越好。

 

家具表面木紋不良點依家具功能、木材種類、產品等級之不同而有不同的最低允收品質水準(MAQL ),為了現場作業易於判定,每一種產品的每一類不良點都必須作

成一對標準樣品(Standard samples),分別代表拒退的上限和允收的下限兩種極端,此樣本製成標準大小的木片,每一工作站上設一塊標準樣品的展示板,若工作線太長可多作幾塊,以利相鄰近的工匠一同比對。

 

 

2.3 膠合處理

 

膠合分兩階段,粗工階段主要是邊與邊構成寬面或面與面構成厚度的膠合及夾合,細工階段在櫥櫃室中進行副組件的組立。膠的多寡決定膠合的品質,決定膠量的因素有:

‧木材種類

‧木材與膠的含水量

‧作業溫度

‧膠特性

 

依據經驗以下考慮點尤當注意:

‧木材含水量以10%以下為原則,過高則膠合劑將被稀釋,過低則膠合劑將被迅速吸收。

‧膠合處因含水量增加,以致附近木材隆起,未乾前不得鉋平,否則乾後將生膠合層下陷現象(Sunkun joint)的品質不良點。

‧混合膠合劑比例需正確,為避免浪費,只混合必需量。

‧塗膠率(Spread Rate)即單位面積的膠量,以1mil

(1/1000 in.)最佳。

‧雙面上膠(Double gluing)比單面好,塗膠過少會生欠膠現象(Starved Joint)的品質不良點。

‧邊對邊膠合木理應朝同方向,面對面膠合則每隔一塊木理相反,前者避免鉋削困難,後者避免瓦狀翹曲的品質不良點。

‧桿夾應距離10-15 in.,相臨兩個上下顛倒。

 

3.細工部門的品質問題點

 

3.1 機工處理

此部份以完成家具型態為主要任務,包括:鋸割、鉋形、封邊、搪孔、製鳩尾和車床加工。機器種類甚多如:圓鋸、帶鋸、線鋸、手壓鉋機、製飾條機‥‥各機器均有操作規範,在此不敘述,只要按規定作業,個人技巧性低,品質問題點不多,以下數點有關機器效果,間接影響品質值得參考:

 

‧木材種類與加工效果有關,如鉋光以Red ork最佳,PecanWhite orkBeechMahogany次之;鉋形以美國櫻木最佳,Sugar maple次之;車削以胡桃木最佳,Beech、山核桃、美國櫻木、栗木、SweetgumOrk等次之;搪孔以美國櫻木、山核桃、Mahogany、胡桃木最佳,BeechOrkSweetgum、樺木次之;打榫頭則以美國櫻木、挑花心木最佳。

‧安裝刀具要精準,故先要有精密測微器用來校正誤差,通常主尺寸(key dimention)容許1mm的公差,修飾邊則要求幾乎零誤差。

‧割鋸品質受轉速與進材速率影響,一般轉速每分鐘3,450轉,進材速率則每分鐘70-100呎,手送木材過慢時會有燒灼不良點發生。

‧鉋面品質與鉋刀軸直徑、鉋刀軸上刀片數、鉋刀軸轉速和進材速率有關,因這些因素與鉋刀痕跡有關,若各鉋刀的直徑與尖銳度均等,鉤光效果最好,刀痕數以每吋15條以上為佳(乾燥木約10-12條,Curly Grain多的則15條以上)

 

‧常見的品質不良點及原因如下:

  (1)隆起:鈍刀粗鈍、飽刀調整過度、木材含水量過多、鉋刀轉速過低、進料過快、鉋削過輕等。

   (2)起毛:木材質地不正常所致,盡量使鉋刀尖銳及保持木材含水量12%以下使此不良點維持最少。

   (3)撕裂:鉋削斜走木理及進料過快所致,將刀痕維持每吋16-20條可防之。

   (4)鉋花痕:鉋屑未被吸塵機吸去,而落入材面經滾壓而生淺陷所致。

   (5)燒痕:木材塞於機器中磨擦所生。

 

3.2雕刻室:

    中西傳統型式的家具多有雕花的型態,模仿古代風味的家具需經此部門,常見雕刻機有三種:單軸式

(Single-spindle carver)、多軸式(Multiple-spindle,可大

規模生產)和空氣操作挖空機,操作這些機器都需要相當技巧,而其製作品質的鑑定亦帶有若干的藝術成份,較難用一般標準樣本檢定,要提高作業品質,須讓雕刻匠有相當的品質價值感,明瞭所謂廉價品與高級品的品質差異,同樣的雕花會因不同的技藝傳達不同的價值訊息,工匠有形的純熟機器操作和無形的品質自我要求是雕刻品保的不二法門。

 

3.3櫥櫃室

  家具在各部品形態完成後則送櫥櫃室進行副組件組立,組立後則送終工(Finishing)部門塗裝,有些家具經塗裝後再進行最後組立,因此組立工作有設於細工階段者,

亦有設於終工階段者,惟為了產銷調節的需要,往往其人力是互相支援的。組立的工作主要是膠合、夾合、上釘、裝設五金配件如絞鍊、鎖、把手等。其製程品管應注意的重點有下列數點:

‧程序要正確,一次組合或分兩次組合須事先研究,通常有支腿及橫檔者須分兩次組合,此時支腿和橫檔先組合。

‧夾合作業基本查核點:

接合是否彼此直角

用角尺檢查

接合是否同一平面未歪斜

用直尺檢查

對角線距離是否相等

用木桿檢查

‧膠合常見的品質不良點在於易鬆裂,原因甚多,以下所列應避免:

接合不妥

欠膠

膠稠度不當

壓力不足

膠冷硬

膠乾燥

膠合層起毛

膠含鐵質

加壓時間過短

‧組立後,家具的形態已完成,此時可作品質測試,有關膠合組立的試驗有:剪力試驗(一般以3000-4000磅抗壓力為標準),另外亦可作拉伸試驗和衝擊試驗。

 

4. 終工部門的品質問題點

4.1 砂磨處理

 

大規模生產所用的砂磨機種類遠多於小工廠,如

Multi-drum sanderHand-stroke sanderEdge sander

    Molding sanderPneumatic drum sanderBackstand

    SanderBelt sanderScroll sanderPearson sander

    Vertical-belt Variety sander….用途各異,如磨內緣用狹

帶式(Scrool)、磨不規則飾條上的凹面用皮爾遜式(Pearson),帶寬從1 in.以下到60 in. 以上,12n. 以上則可稱寬幅。產品經砂磨後才送塗裝,因此,本步驟異常重要,砂磨時應注意下列品質問題點:

*硬木材較不易起毛,細肌材磨痕較多。

    *箱盒及嵌壁家具所用砂紙可依塗裝種類而定:不透明漆用11/2號柘榴石砂紙。

 

4.2 塗裝處理

    完整的塗裝經過數十道手續,一般流程如下:

大規模生產所用的砂磨機種類遠多於小工廠,如

Multi-drum sanderHand-stroke sanderEdge sander

    Molding sanderPneumatic drum sanderBackstand

    SanderBelt sanderScroll sanderPearson sander

    Vertical-belt Variety sander….用途各異,如磨內緣用狹

帶式(Scrool)、磨不規則飾條上的凹面用皮爾遜式(Pearson),帶寬從1 in.以下到60 in. 以上,12n. 以上則可稱寬幅。產品經砂磨後才送塗裝,因此,本步驟異常重要,砂磨時應注意下列品質問題點:

*硬木材較不易起毛,細肌材磨痕較多。

    *箱盒及嵌壁家具所用砂紙可依塗裝種類而定:不透明漆用11/2號柘榴石砂紙。

‧塗裝前應磨到何種程度呢?以下列表可供參考

 

砂磨方式

應使用砂磨料

形狀

說明

砂磨抽屜

40-X60-X柘榴石

砂磨帶

砂磨鳩尾

手提帶狀砂磨機

80-X100-X氧化鋁

砂磨帶

砂磨組合好家具使平滑

手砂磨

100-C150-C柘榴石

砂磨片

邊緣部分砂磨

塗裝砂磨石

120-A150-A柘榴石

砂磨片

塗裝前輕砂磨

 

大規模生產的噴漆設備,有的以熱噴代替冷噴,極加裝加熱器,因溫度提高塗料流動性較高,故可使用較低的壓力噴施,如此,塗料較不易彈離材面,易被木材吸著,既可提高品質又可降低成本。

塗裝的品管必須仰賴標準樣品板的製作,此工作極為繁複,樣品板要大塊以利比對如色彩的彩度、明度均需製作上下限才能檢驗。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

從「椅之腳」形型設色的演化過程剖析影響家具設計之要素群

從「椅之腳」形型設色的演化過程剖析影響家具設計之要素群

廖昭昌 1990/11

刊登於 明志工專主辦79年技術與教學研討會

 

    亙古以來,家具伴隨著人類文明而演化至今。具體地定義,它是為方便人類活動,擺設在室內或特定場所內,可移動的物品。從廣義的文化觀之,家具則是人類行、立、坐、臥的生活姿態與習慣的軌跡。不同文化、信仰、經濟力與生活型態的地區會孕育不同風格的家具。即使同一種風格的家具。即使同一種風格如哥德式或文藝復興式,在歐洲不同國家亦有明顯的造型差異。因此,影響家具的型(Form)與色(texture)之要素群,其涵蓋面並不侷限在傳統的設計因素:技術、人性和美學內,更廣及人類文明(含精神和物質)多層面的要素。本文探究坐具(seat)演化之史學資料,比較「椅之腳」的造型特徵,分析形與色演化之因果,藉此提供家具設計者對造型活動思維與反省之素材,並擴展設計鑑賞者之視野,使之從視覺美學的角度,擴張到文化美學的立場。

  

  1.前言

新產品開發的考慮因素並非僅在造形本身,必須兼顧功能、美學、公司政策、市場等很多因素之配合。【1

產品設計之展現,雖然是設計元素與設計文法所交織成形,前者如點、線、面、形狀、色彩和材質,後者則含秩序、統一、和諧、比例、律動、對比和平衡等,然而,以創造「能滿足人們精神與物質統諧之環境」為職志的工業設計師【2】,從事設計工作所應考慮的不應僅限於設計,宜擴張到行銷,進而關懷心理和哲理。【3

   

    產品設計的標的物中,家具是最早出現於人類生活的一項。從大處看,家具的發展與建築平行;從小處看,它的發展與材料加工技術同時;而從廣處看;它也與社會型態的演變及人類生活模式的進化同步。由於與人因工程、美學、材料、結構與機能等因素有著同等重要的關係,因此,深入各時代家具造型的研究,必能透見不同時代的面貌(Expression of the ages)。【4

 

    上古時代,人類放置身體的方法,除了直立和臥躺之外,大概有四:坐地、蹲距、跪坐和高坐。【5】足見人類從爬行進化到直立而行的過程中,最先想到的家具便是坐具。上述四種坐姿主要差別在於坐面高度之不同,亦即椅腳的有無與高低差異。Pile探究家具的歷史背景,認為有三種因素促成家具的發展:1.人們渴望運用發明物而藉生理上的調適,以增進舒適感;2.某些工具在較高的檯面優於在地面上;3.個人的社會地位、名望、經濟水平及品味等的表徵。【6】其中所指工作檯面之高度亦影響到「椅之腳」的高度。因此從「椅之腳」的發展史可以用來窺見影響家具設計的各類因素群。

 

    (Leg)與足(Foot)在坐椅設計上有不同的定義,根據中國國家標準,兩者均是家具分件的一部份,腳包含足,「椅之足」僅是「椅之腳」最接近地面的一端。(圖1)【7

 

   在傳統家具的風格中,若要分析比較其原創者的年代與地點,腳(Leg)提供了最明顯的特色。【8

 

2.中國傳統坐具

 

2.1.跪坐的文化系統

 

2.1.1.歷史因素

 

    中國傳統坐具經歷五千年漫長歲月,其間有無數的兵、火、水、旱等災變,遺留至今甚少,有關家具的歷史文獻亦不多見。八百年前,南宋大學者朱熹作《跪坐拜說》算是對坐姿最早的研究報告了。【9】蘇瑩輝研究殷商遺留至今的石雕人像,歸納殷人以坐式、蹲式及跪式居處。並就甲骨文字「女(  )、母(  )、妾(  )、命(  )、兄(  )、祝(  )、執(  )…」等加以分析,推論在正式場合如面對主人或鬼神、用膳、宴客及執行母職時均採跪坐。【10(2)

 

2.1.2.生活儀軌因素

 

    跪坐本是商朝貴族的起居法,由於習慣在祭祖、跪天即待客時進行,以禮治國的周朝便以此為禮教文化的基礎。【11】《禮記》、《周禮》、《儀禮》三書是秦漢以前的國民生活須知,所載之婚禮、喪禮、祭禮、朝覲及日常生活均跪席表現之。

 

2.1.3.機能表徵因素

 

    跪之坐具是無腳之「席」。《辭源》釋席:「坐臥所藉也。古人席地而坐,故稱坐為席」席有上下層之分,上層是座面稱席;下層用薄竹片編成,較粗,有防止地上濕氣功能【12】稱筵,《詩經‧大雅‧行葦》:「四筵設席」,筵鋪陳於席下,故有「椅之腳」機能之表徵。

 

2.1.4. 政治制度因素

 

    跪坐文化中,席(座面)的層數代表封建制度中之地位,如天子五層,諸侯三層,夫子二層【13】;跪坐倫理講究長幼有序,如長者必異席;坐位方向有禮節規範【14】;席之材料(莞、藻、次、蒲、熊)、色澤(灰邊、雜彩邊、白黑斧紋)均因人、因地、因時、因事而有不同的擺設。【15

 

2.1.5. 空間與人性因素

 

    席的尺寸早已標準化,此種坐具的長與寬形成宮室建築中的模組單元【16】。在席地而坐的文化系統中,所有室內器物及裝置品均配合坐面高度而有獨特的造形意向,如餐具()採高腳型設計,即考慮放置地面時必須配合人性因素(Human Factors),與跪坐之高度搭配。(3)

 

2.2. 坐臥兩用的床式椅

 

2.2.1. 以功能區隔與組合因素

 

    以有椅子之前是先有床炕。【17】《釋名》:「人所坐臥曰床」「長狹而卑曰榻,板獨坐曰秤,八尺曰床」,足見當時除了因應坐與臥之不同需要,已發展出秤與床兩種不同尺寸之家具外,更設計出兼具坐臥功能的「榻」。

 

2.2.2. 「椅之腳」的主要功能因素

 

    提供座高與支撐重量是「椅之腳」的主要功能。古書中有「元龍高臥」一語,,《詩經‧幽風‧七月》:「十月蟋蟀入我床下」,當時床已高出地面。商朝時,床之甲骨文寫坐,橫放地面上則形如,此該是床腳之功能表徵,也是最具歷史性的符號(symbol)了。【18

    現今遺留最早的床式椅是河南信陽長臺關出土的戰國漆木床。其長2.18公尺,寬1.39公尺,高僅0.19公尺,此高度並不適合垂足坐姿,主要在支撐重量,設有六支腳,成長方卷雲形。(4)19

 

2.2.3. 附加功能因素

    床榻雖也是坐具,惟跪坐或盤腿過久,必感不適,故增進舒適性便成為附加功能之設計動機。憑几與隱囊是創造附加價值之配件設計,憑几呈半圓弧狀下接三足,乃當扶手之用(5);隱囊即是靠枕,略呈鵝蛋形,具椅背的功能。(6)兩者不約而同地附加在床榻(床式椅)上,形成中國最早扶手椅(Armchair)之概念。

 

2.2.4. 文化風氣因素

    魏晉以後,經學衰微,道家思想興起,清談風氣助長了如竹林七賢般放蕩形骸、回歸自然的習氣,政治綱常丕變,統治者重才輕德【20】,文化風氣改變,迫使社會必須接納新的生活方式,垂足坐於床緣的較舒適坐姿必然改變床榻高度,故「椅之腳」變長,並作四腳柱及壺門狀分隔。(7)

 

2.3. 胡床(交床,交椅)

 

2.3.1. 外來文化因素

 

    袁曉著《家具設計》一書,以為如何有椅凳及何時有家具,是很難確定的。【21】學者考據歷史記載,認為椅凳的發展可追溯到漢武帝。【22】漢使張騫通西域可能傳入具希臘色彩的胡床。敦煌257窟的北魏畫像中有雙人連坐之胡床,早在二千多年前佛教文化的發祥地-印度即曾受希臘文化的影響,因此,一般以為佛教東漸是西方坐椅傳入中國的主因。(8)

 

2.3.2. 政治領袖偏好因素

 

    歷史上,漢靈帝好穿胡服、坐胡床、吃胡餐,一切胡人文化如胡笛、胡舞流布甚廣。【23】反之,隋煬帝大忌胡人,乃至謂胡床為交床,胡瓜為黃瓜。【24

 

2.3.3. 機構與造形因素

 

    日本學者藤田豐八考據敦煌之石畫像與東魏石刻,以為當時之胡床以麻繩連綴之,可合可張,攜帶方便,【25

可佩於馬鞍上,掛於車轅、牆上或柱上。宋代將交床加上靠背和腳踏,則成為名符其實的交椅,而不再只是摺疊凳。

    宋以後發展出的交椅和胡床(交床)比較,機構與造形有明顯的改型(Redesign),主要有:1.機踏之設計;2.前腳向後延伸而上形成椅背(9)3.首創半圓弧狀靠背扶手,使椅背和扶手一體成形(10)4.附加首拖,考慮頭部俯仰的舒適性,成為太師椅的第一代造型(12)5.將藤編材料應用於繩床座面。

 

2.3.4. 宗教因素

 

    翁童文考據中國坐椅的起源,認為最早有坐處固定的椅子,是源於印度的繩床。【26】印度佛教視覺藝術的頂盛時期是發生在西元前一世紀以後的七八百年間,即盛行於今巴基斯坦西北部的見犍陀羅(Gandhara)

    犍陀羅藝術影響我國西北地區的藝術作品甚鉅,法國學者布爾薩認為我國佛教藝術受印度影響以雲崗石窟最明顯。【27】新疆尼雅出土的晉代遺物,應是古代西域來華的佛教僧人所坐的繩椅型態。

    12與圖13相比,可見中國早期來自西域的繩椅,其風格顯然受印度佛教藝術的感染。

 

2.5. 椅子

 

2.5.1. 形態分析

 

    依照Allen的形態分析法(Mophological Analysis)對於構想的管理與展開,可以藉由現存構想型式(Form)和結構(Structure)分析,找出與問題有關之獨立變數,然後試圖演化各構面的可能因子(Components),分析其形態而得之。【28】若將中國傳統「椅之腳」分類,將可分成立柱與交柱兩大類,然後將現存的型式依附在此一分析法,則可得知如圖14之系統圖。

 

 

2.5.2. 地理氣候因素

 

    宋徽宗宣和七年(西元1125),金滅遼,寇宋,兩年後北宋亡,南宋繼興,文化中心南移,為適應南方潮濕的地理氣候,家具造形乃因應防潮的需要有不同的設計,如為減少與地面接觸之面積,壺門狀椅座改成立柱型椅腳,又如將箱型家具加設小扥腳,且發展出馬蹄型之「椅之腳」。(15)(16)

 

2.5.3. 建築結構因素

    《古今圖書集成,校工典木工部》以為木工之藝有大小之分。如營建宮室屬大木工,一般如舟車等屬細木工。【29】而西方學者Ecke認為中國坐椅是大木工所作故,乃斷定建築結構之技法必影響家具設計之風貌。【30

     15壺門狀椅座與圖17佛塔、圖18殿階基相比,可知「椅之腳」造形建築型式的影響。

 

2.5.4. 舒適性與方便性需求因素

 

    歷史學者對明代坐椅繪測尺寸,發現與現代椅子幾乎完全一樣,非常注意使用功能,而確定各種關鍵性尺寸時,均以人體尺寸為依據。【31

    宋以後「椅之腳」之間的連桿(  )逐漸南下,方便腳部休息。(19)(20)

 

3. 西方傳統坐具

 

3.1. 古代文化

 

3.1.1. 社會地位表徵因素

 

    古代埃及人( 3100 B.C. – 1090 B.C )只有貴族才使用精美的坐具,一般人只配擁有三腳凳(Three-leged stool),希臘人(1100 B.C. – A.D. 400)亦然,希臘與羅馬人的王座(Thrones)的腳部蘊含著豐富的裝飾藝術(21),坐具在古早的生活形態中是使用者社會或政治地位的表徵。【32

   

3.1.2. 擬動物化因素

 

人類經歷「人與獸鬥」而「人與天鬥」而「人與人鬥」

,從與動物相戰而相處的過程中,獅的威猛、牛的奮鬥、馬的飛快,牠們的腳力勝過「人之腳」,於人印象深刻,自然地借用動物的造形為裝飾的主題。最早是用縮小的動物全身置於「椅之腳」前,如圖21,漸漸地轉用動物的腳作為「椅之腳」,如圖22

 

3.2. 文藝復興時期(1300-1600)

 

3.2.1.統治者崇外因素

 

    法國法蘭克一世( Francis I )為興建楓丹白露宮

(Fontainebleau),於1527年延聘很多義大利先進的藝術家,除了受到義大利文化影響外,同時也附帶地引進了西班牙的鑲嵌,還有德國與法蘭德斯人的裝飾細工,這些帶給了法國家具設計新的生命力。【33

   

3.2.2. X-型結構衍生之形態因素

 

    最早的X-型腳(如我國傳統之交柱型腳)是羅馬人的Curule,後來 X-型結構分別就前方、側方和下方發展出三類變型。(232425)

 

3.2.3.曲與直相倚相伏之因素

 

    立柱型的「椅之腳」因是從四腳獸得到靈感,造形上有時成貓腿、獅爪、鴨腳、馬蹄…. 經過演化,時而趨之曲,時而趨之直,彷彿是流行的趨勢所致,而且曲而直,由曲復直,曲直之間相互輪替。(26)

 

3.2.4. 繁與簡相倚相伏之因素

 

    由於十七世紀以來,歐洲各國王深信家具風格代表其王室的榮耀,便一一投入創造新風格的行列,其中以法國的凡爾賽宮內的家具為最,惟政治上時盛時衰,便導致坐具風格時繁時簡。以法國為例,路易十四宮廷的豪華便接著攝政期(Regence)相間小築(Town Houses)的自然;拿破崙帝制風格的富麗便接著復原風格(Restoration Style)的實用。【35

 

3.2.5. 技術密集因素

 

    法蘭西一世( Francis I Style )的產生歸因於楓丹白露宮中聚集義大利一流的藝術家和家具製作家;夾板(Veneer)技術的突破和純銀製家具的產生必須歸功於路易十四延攬優秀工匠在巴黎近郊的工作室內從事新民族風格的創作;十七十八世紀,富有的義大利人建造不少宮殿,這種大工程動員密集的技術人才,創造了家具設計史上的黃金時代。

 

4. 結論

 

4.1 設計調查中環境的定義應于擴大

 

    如果從一件個別產品的誕生與接受使用的循環過程觀之,如圖27,【36】設計調查所需要考慮的人--環統諧的問題中,無疑地經濟環境是重大因素,然而透過對整個產品演化的過程,影響造形的因素則至少包括文化環境、政治環境和技術環境。如圖28,【37】設計調查不應僅限於市場調查(不明白文化背景的市調極易誤中仿冒的催眠術的陷阱)設計策略的形成,不只建立在對技術、市場、造形know-how的掌握上,更要體認該產品在生活文化上的意義(know why)

 

4.2 探究產品設計的演化因果可以還原歷史文化的原貌

 

    歷史學家透過「考史」與「修史」了解人類生活進化的軌跡,而產品之形型設色應是寶貴的史料。生活文化固然孕育了造形創作的環境,提供產品孕育的養分,而產品的功效也豐富當時的生活文化,因此,工業設計的發展歷程,不獨連續性的呈現產品的視覺與觸覺語言,更提供歷史還原的軌道,讓世人透過它一窺前人生活的本來面貌,

職是之故,工業設計應該且必然可以扮演文化的承先啟後者。

 

參考文獻

 

1. 邊守仁,產品外觀模型之評價模式研究,大同學報,Vol . XI, p.230

2】曾坤明,工業設計的基礎,六合,民68p.111-114

3】佘日新,設計的解象,產品設計與包裝雜誌,Vol.34.   p.31

4Liao, Chao Chang The Study of Furniture Design–with the Project of Chair Design for ID-70 Designhouse, Raleign,N,C,S,U., 碩士論, 1987, p.6

5】崔詠雪,中國家具史:坐具篇,明文,民75p.13

6Pile,John F.,Modern Furniture, John Wiley & Sons, New York, 1979, p26

7】中國國家標準,家具詞彙/分件詞彙CNS11673-2/ S1198-1, p.1

8Aronson, Joseph, The Encyclopedia of furniture, Crown New York , 3 rd Edition, 1965, pp.283-284

9】崔詠雪,同前,引《晦庵先生朱文公集》卷68,雜著跪坐拜說,《朱子大全》,p.2

10】蘇瑩輝,從文字圖象談古人的跪坐姿態,東吳大學中國藝術史集刊,第13卷抽印本,p.16,引孫海波,甲骨文編,拓印本,中文出版社,1934

11】《論語,憲問第十四》孔子見「原攘夷俟」,責其無禮,朱熹《四書集註》:「夷,蹲距也」(文津,民74p.367)

12】林已奈天,漢代之文物,京都大學人文科學研究所 p.203

13】十三經注疏,《禮記‧禮器》卷23. 中文,p.3097

14】同上,《禮記‧曲禮》卷2,中文,p.2680

15】崔詠雪,同前,引《書經》、《周禮》、《禮記》, p27-29

16】周敦楨,中國古代建築史,明文,p.39,引《周禮‧冬官考公》卷20,中文,p.1671

17】李薦宏,椅子工學與設計,六合,民69p.2

18中國文明史話,木鐸,民72 p.351

19】崔詠雪,同前,p.53

20】崔詠雪,同前,p.76,引曹操《曹操集‧賢勿拘品行》

21】袁曉,家具設計,大中國,民77p.29

22】李薦宏,同前,p.1

23】《後漢書‧五行志》,鼎文,p.3272

24】文物月刊,1982,第10號,p.84,引《貞觀政要》卷6

25】尚秉和,歷代社會風俗事物考,商務,p.287(參見藤田豐八,胡床考,何健民譯,中國南海古代交通叢書,商務)

26】翁同文,中國座椅起源與絲路交通,歷史博物館刊,民70

27】張曼濤,佛教藝術論集,二十,大乘文化,p.29

28Allen,Myron S., Mophological Creativity: the Miracle of Your Hidden Brain Power, Prentice Hall Inc., 1962

29】《古今圖書集成‧校工典木工部》,鼎文,p.71

30Ecke, Chinese Domestic Furniture,Peking,1962, p.10

31】崔詠雪,同前,p.170,引《文物月刊》第3號,1981p.87

32Liao, Chao Chang,同前,p.12

33Boger, Louise Ade, French Furniture, B.T. Batsford, London, 1913

34Cescinsky, Herbwrt, English furniture from Gothic to Sheraton, Bonanza Book, NewYork, 1929

35Oates, Phyllis Bennett, The Story of Western Furniture, Harper & Raw, New York , 1981

36】黃世輝,工業設計的文化因素之基礎研究,機械工業75期,p.158

37】廖昭昌,設計企劃中系統分析與創意工學相互為用說,機械工業75期,p.143