Optimisation of Needle Penetration Velocity Using the Link Drive Mechanism in a Sewing Machine

• Autorzy: Gotlih K. , Lojen D. , Vohar B.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja szybkości penetracji igły za pomocą mechanizmu typu dźwigniowego o strukturze złożonej w maszynie szyjącej ściegu czółenkowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Needle movement in a standard lockstitch sewing machine is produced by a slider-crank mechanism. The needle moves in a vertical plane and penetrates the fabric on its way down. Friction between the needle and the fabric generates heat during the penetration phase. The heat causes severe problems during the sewing process, such as thread & fabric melting as well as residues around the needle’s eye. These cause thread or fabric damage and may interrupt the sewing process. One possibility of reducing heat generation is to reduce the needle penetration velocity. This is a function of the geometry of the sewing machine’s driving mechanism and the angular velocity of the main shaft. Since friction is a function of needle penetration velocity, the heat generated is directly dependent on the configuration of the driving mechanism, as well as the sewing speed. The aim of this work is to introduce the possibility of replacing the slider-crank mechanism, which is typically used in sewing machines, with a link drive mechanism. With this type of mechanism we may be able to reduce the penetration velocity of the needle without any loss of sewing speed. The optimal geometry of the link drive is achieved using a non-linear optimisation procedure.

PL

Ruch igły w standardowej maszynie szyjącej ściegu czółenkowego jest wywoływany mechanizmem korbowo-wodzikowym. Igła porusza się w płaszczyźnie pionowej i penetruje tkaninę podczas swojego ruchu w dół. Tarcie pomiędzy igłą a tkaniną generuje ciepło podczas fazy penetracji. Ciepło powoduje powstawanie poważnych problemów podczas procesu szycia, takich jak nadtopienie nici i tkaniny oraz gromadzenie nadtopionych fragmentów wokół oczka igły. Może to powodować uszkodzenia igły i tkaniny, a nawet przerwanie procesu szycia. Jedną z możliwości zmniejszenia wydzielania ciepła jest zmniejszenie szybkości penetracji, która jest funkcją geometrii mechanizmu napędowego oraz prędkości kątowej wału głównego. Ponieważ tarcie jest funkcją prędkości igły, ciepło wydzielane zależy bezpośrednio od tej prędkości i od konfiguracji mechanizmu napędowego. Celem pracy było zbadanie możliwości zastąpienia mechanizmu korbowo-wodzikowego, mechanizmem typu dźwigniowego o strukturze złożonej, pozwalającego zmniejszyć szybkość penetracji igły bez zmniejszenia prędkości szycia. Optymalną geometrię tego typu mechanizmu napędowego uzyskano stosując nieliniową procedurę operacyjną.

Słowa kluczowe

EN

sewing machine; link drive mechanism; optimisation; penetration velocity

PL

maszyna do szycia; mechanizm typu dźwigniowego; optymalizacja; prędkość penetracji

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 15, no. 1 (60)
• Strony: 66--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Gotlih K.

• University of Maribor, Faculty of Mechanical Engineering Smetanova 17, SI-2000 Maribor, Slovenia

autor

Lojen D.

• University of Maribor, Faculty of Mechanical Engineering Smetanova 17, SI-2000 Maribor, Slovenia

autor

Vohar B.

• University of Maribor, Faculty of Mechanical Engineering Smetanova 17, SI-2000 Maribor, Slovenia

Bibliografia

• 1. Schmetz: The world of sewing, Guide to Sewing Techniques, Schmetz, Herzogenrath, 2001.
• 2. Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag, Berlin, 1997.
• 3. Carr H., Latham B.: The Technology of Clothing Manufacture, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1994.
• 4. Ukponmwan J. O., Mukhopadhyay A., Chazzerjee K. N.: Sewing Threads, Textile Progress, 30 (2000), pp. 35-38.
• 5. Nestler R., Arnold J.: Beitrag zur Ermittlung der Zusammenhänge zwischen Nadeltemperatur und Nadeldurchstechkraft während des Stichbildungsprozesses, Textiltechnik, 30 (1980), pp. 179-183.
• 6. Geršak J., Knez B.: ‚Određivanje temperature šivaćih igala u procesu šivanja odjeće’, Tekstil, 34 (1985), pp. 669-680.
• 7. Lomov S. V.: ‘A predictive model for the penetration force of a woven fabric by a needle’, International Journal of Clothing Science and Technology, 10 (1998), pp. 91-103.
• 8. Mallet E., Du R.: ‘Finite element analysis of sewing process’, International Journal of Clothing Science and Technology, 11 (1999), pp. 19-36.
• 9. Gotlih K., Žunič-Lojen D.: ‘The relation between the viscoelastic properties of the thread and the sewing needle penetration force’, Proceedings of the 78th World Conference of the Textile Institute, Thessaloniki (1997), pp. 133-147.
• 10. Žunič-Lojen D.: ‘Simulation of sewing machine mechanisms using program package ADAMS’, International Journal of Clothing Science and Technology, 10 (1998), pp. 219-225.
• 11. Gotlih K.: ‘Sewing needle penetration force study’, International Journal of Clothing Science and Technology, 9 (1997), pp. 241-248.
• 12. Soni A. H.: ‘Mechanism Synthesis and Analysis’, McGraw-Hill Book Company, New York, 1974.
• 13. Vohar B., Gotlih K., Flašker J.: ‘Optimisation of link-drive mechanism for deep drawing mechanical press’, Journal of Mechanical Engineering, 48 (2002), pp. 601-612.
• 14. Haug E. J., Arora J. S.: Applied Optimal Design, John Wiley and Sons, New York, 1979.
• 15. Nag: The NAG Fortran Library Introductory Guide: Mark 13, The Numerical Algorithms Group Ltd, Oxford, 1988.