Промышленные швейные машины

Развитие электроники, микропроцессорной техники дало возможность создать технические средства для автоматизации процесса управления шитьём.

Были сконструированы приводы (рис. 12б), которые способны обеспечить:

• плавный пуск машины;
• останов машины при заданном положении иглы (вверху или внизу);
• обрезку ниток;
• подъём нажимной лапки;
• автоматизированную закрепку с возможностью запрограммировать выполнение закрепки в начале или конце строчки, или в том и другом случае, а также число стежков в закрепке;
• программирование числа стежков в строчке на отдельных её участках.

 

Рис. 12. Виды приводов:

а) фрикционный; б) автоматизированный; в) двигатели прямого привода

 

Автоматический останов иглы в верхнем положении необходим для чёткого срабатывания вводимого в машину механизма обрезки ниток, так как в противном случае обрезающий подвижный нож может задеть иглу, находящуюся в материале, а это приведёт к её поломке и повреждению лезвия. При остановке машины с иглой в нижнем положении и поднятой нажимной лапке сокращается время на поворот обрабатываемых деталей, когда строчка резко меняет своё направление.

Особенностью автоматизированного привода является наличие у него нескольких фиксированных частот вращения: 150–200 об/мин – для доводки главного вала головки до положения останова; 200 об/мин – для автоматического выполнения закрепки; и ещё несколько фиксируемых дополнительных режимов (до 11) для регулирования скорости основной работы.

Электропривод, обеспечивающий автоматизированное выполнение вспомогательных функций, состоит из электродвигателя, на валу которого закреплена электромагнитная муфта вращения; электромагнитной муфты торможения; подвижного фрикционного диска контрпривода; тахогенератора; клиноременной передачи; синхронизатора вращения; блока управления и педали управления. Крепится автоматизированный привод точно так же, как обычный фрикционный, болтами через резиновые прокладки.

Дальнейшее совершенствование привода коснулось прежде всего самих электродвигателей. Тиристорное управление позволило уменьшить (и весьма значительно) габариты двигателей, повысить приемистость привода, снизить вибрацию, обеспечить необходимую точность останова агрегата на заданном участке шва, исключить потери мощности, экономить электроэнергию.

Новые двигатели (рис. 12в) компактны и мощны. Выпускают такие двигатели фирмы «Efka» и «Quik-Rotan» (обе Германия) и «Mitsubishi Electrik» (Япония). Каждая фирма предлагает двигатели двух типоразмеров: с мощностью 375 и 550 Вт.

Двигатели можно встраивать непосредственно в шьющие головки и использовать в качестве прямого привода (Direct drive) главного вала, но можно применять и в традиционной навесной системе, размещая двигатель под крышкой стола. При этом и в том и в другом случае двигатель может работать в ручном режиме шитья и при шитье с использованием программы. При разумной цене такой привод, наверняка, вытеснит привычный асинхронный двигатель с фрикционной муфтой включения.

Описанный привод хорошо комбинируется с микропроцессорными системами управления и теперь практически все функции швейной машины находятся под контролем, что даёт возможность программировать весь ход технологической операции: количество стежков на заданном участке строчки, скоростной режим на каждом из них, необходимое расстояние от края полуфабриката, нужный момент останова шитья при фиксации иглы в верхнем или нижнем положении, обрезку ниток.

В последнее время разработчикам машин пришлось решать (жизнь потребовала) весьма серьёзную задачу: обеспечение качества строчек и швов вне зависимости от свойств соединяемых материалов.

С этой целью рабочие органы и приводящие их в движение механизмы были подвергнуты тщательному компьютерному анализу на основе кинематических и динамических положений теории механизмов машин. В результате чего найдены оптимальные условия петлеобразования для различных типов швейных машин, удалось снизить натяжение ниток в процессах образования и затягивания стежков, решить вопросы стабильного транспортирования сложных в этом отношении синтетических материалов.

Одним из очень нагруженных элементов швейной машины является игла. Коснулся прогресс и этого элемента.

С увеличением скорости шитья игла существенно нагревается. Повышение температуры иглы приводит к плавлению синтетических волокон перерабатываемых материалов и прикипанию продуктов этого процесса к игле. Игла с прилипшими частицами материала с затруднением прокалывает пакет, нитка не скользит по желобкам иглы и в отверстии острия. Отсюда пропуски стежков и обрывы.

Новые иглы с титановым и керамическим покрытиями, а также с более совершенной микрогеометрией отвечают всем сегодняшним запросам швейников. Высококачественные иглы выпускают фирмы «Triumph» (Тайвань), «Schmetz» (Германия), «Organ» (Япония).

Челноки. Установка в корпус челнока вкладышей из полимерного материала позволяет обойтись без смазки челнока, что исключает возможность загрязнения любых обрабатываемых материалов. Не требуется в дальнейшем дополнительных усилий для удаления следов масла на одежде. То же решение ведёт к снижению трения в челночном комплекте, а это позволяет уменьшить натяжение ниток и улучшить условия петлеобразования, что в свою очередь уменьшает стягивание и посадку строчки.

Челноки с элементами из полимерных материалов меньше нагреваются даже при длительной работе на высоких скоростях, что положительно сказывается опять-таки на натяжении ниток и качестве строчки.

Подбор материалов, оптимальное соотношение конструктивных элементов дали возможность при высоких скоростных режимах использовать челноки увеличенных размеров, куда можно установить шпулю большей ёмкости. А отсюда – больше нитки на шпуле и реже перезаправка.

Важный вопрос – стабильное транспортирование полуфабриката под иглой.

Сегодня швейникам для переработки предлагается огромная номенклатура текстильных материалов. У них различные показатели жёсткости, растяжимости, поверхностного сцепления. Различные толщины.

Стандартный узел перемещения материала: нижняя рейка – лапка часто не удовлетворяет потребителя, так как не обеспечивает нужного качества строчки, даёт увеличенную посадку и стягивание.

Созданы более десятка различных конструкций устройств для продвижения ткани: с иглой, отклоняющейся вдоль линии строчки; дифференциальный двигатель; с верхней подающей рейкой и др. Все они улучшают и стабилизируют процесс подачи, так как компьютерное исследование и рекомендации на его основе привели к выбору оптимальных из применяемых механизмов.

Некоторые фирмы в своих машинах применяют механизм транспортирования, в котором производится изменение угла наклона транспортирующей рейки относительно направления перемещения полуфабриката.

В систему транспортирования вводится тянущий ролик (пуллер), который устанавливается непосредственно за нажимной лапкой. Пуллер имеет два шаговых привода – вращения и вертикального перемещения. Вращение ролика программируется согласно с установленной на машине длиной стежка и обязательно строго синхронизируется с работой зубчатой рейки двигателя ткани. Вертикальные перемещения ролика обеспечивают управляемое давление его на транспортируемый материал. Ролик можно поднимать и фиксировать без контакта с материалом для перехода через поперечные швы, для поворота материала вокруг иглы.

Стабильность транспортировки полуфабриката обеспечивается и с помощью системы, управляющей давлением нажимной лапки на материал в зависимости от скорости работы машины. Исключается эффект зависания лапки над материалом на больших скоростях, а качественная строчка может быть получена при любой скорости работы машины (система «SRP» фирмы «Pfaff»).

Решая задачу качественной транспортировки полуфабриката под иглой, фирма «Juki» в некоторых из своих машин (LU-1508NH, LU-1509NH) применила новый механизм, обеспечивающий движение рейки двигателя ткани не по традиционной эллипсовидной кривой, а по почти идеальной для рабочего процесса траектории в виде прямоугольника (см. рис. 4.8а). Рейка механизма двигателя ткани поднимается вертикально вверх из своего нижнего нерабочего положения и выходит на контакт с полуфабрикатом над игольной пластиной. Затем она движется вперёд по направлению подачи, причём плоскость вершин зубьев остаётся параллельной плоскости игольной пластины. Закончив перемещение, рейка опускается вертикально вниз, а затем под игольной пластиной возвращается в своё первоначальное положение. Конечно, механизм более сложен, но даёт чёткое продвижение.

Особенностью многих машин стал дифференциальный двигатель ткани, что позволяет на труднотранспортируемых тканях получать ровные швы без искривления и волн или соединять «в стык» различные по плотности материалы, также обеспечивая ровноту строчки. Конструкторы добились, что подобные механизмы стали вписываться даже в машины, которые имеют узкую рукавную платформу (машины серии 35800 совместной разработки «Juki» и «Union Special»).

Другие механизмы также подверглись совершенствованию, например, механизмы обрезки ниток. Современные механизмы обеспечивают длину обрезанных концов ниток до толщины игольной пластины. Это стало возможным в связи с тем, что механизм выдвигается в рабочую зону только в момент обрезки. Игольная нитка хорошо удерживается в игле и не выскакивает при последующем цикле работы.

Все машины стали снабжаться панелью управления с большим дисплеем, где даётся информация, легко понимаемая и программируемая по символам, отображающая процесс шитья в режиме реального времени. Технологические инструкции всё время высвечены, и проблемы при шитье определяются в момент их возникновения.

Можно привести ещё несколько примеров технического совершенствования оборудования:

• у плоскошовных машин часто используется верхний двигатель ткани и специальная плавающая нажимная лапка;
• у плоскошовных машин – учащённая строчка в конце её выполнения (используется как закрепка);
• при соединении трикотажных полотен применяется устройство для расправления скрученных срезов;
• система активного контроля натяжения ниток в процессе петлеобразования;
• при окантовке срезов обрезка краёв тканей производится непосредственно перед окантовкой;
• при краеобмётке в конце строчки производится заделка цепочки ниток в шов;
• в конструкцию машины вводятся пневматические устройства для заправки ниток;
• в пуговичных машинах цепного стежка в конце цикла завязывается узелок, что делает строчку нераспускаемой;
• во многих машинах выдаётся информация для работающего об оставшейся на шпульке нитке;
• производится регулирование усилия прорубания материала в петельных полуавтоматах;
• петли различной длины делаются без смены прорубающего ножа (нож срабатывает несколько раз по длине участка).

Всё перечисленное серьёзно способствует улучшению качества выполняемых швейных операций.

 

4. Швейные машины  для выполнения операций группы Iб

 

На базе описанных выше технических решений проектировщики разработали и фирмы серийно выпускают оборудование с широкими технологическими возможностями, в частности для выполнения строчек с закрепками. Комбинация автоматизированного привода и машин, конструкция которых описана в разделе 2, позволяет осуществлять в нужный момент останов, подъём лапки и обрезку ниток. Область применения в этом случае существенно больше, практически полностью охватываются операции, составляющие I и II группы по нашей классификации.

На рисунке 13 приведён для сравнения вид нескольких типов автоматизированных машин: одноигольной и двухигольной челночной, челночной зигзаг-машины, одноигольной машины с цилиндрической платформой, двухигольной машины с колонковой платформой, машины с большим вылетом рукава, краеобмёточной, плоскошовной.

 

Рис. 13. Швейные машины с автоматическим приводом

 

Создаются и новые конструкции, вбирающие в себя весь комплекс последних исследовательских достижений. В качестве примера приведём последнюю серию машин фирмы «Juki» DDL-9000. Общий вид показан на рисунке 14.

Прежде всего это новый дизайн, отличный от всех прошлых. Удлинённый рукав: от колонки до оси иглы 300 мм, вместо 260 у более ранних конструкций.

Трубчатая часть рукава имеет скос спереди вниз, открывая широкий обзор на рабочую зону платформы.

Самая низкая часть рукава (район нижней втулки игловодителя) на 10 мм выше, чем у машин аналогичного назначения прежних серий и чем у машин аналогов других фирм. Оператору гораздо удобнее перемещать полуфабрикат в такой длиннорукавной швейной головке. Размеры платформы 517 ´ 178 мм.

 

Рис. 14. Последняя разработка фирмы «Juki» (2008 г.)

 

Несмотря на увеличенные размеры рукава, вибрация корпуса и шум работы механизмов сохранились на прежнем низком уровне. Произошло это в связи с хорошей балансировкой всех подвижных элементов машины. А потому рабочий режим машины 3500÷5000 оборотов в минуту в зависимости от характеристик обрабатываемого материала.

Этот режим работы обеспечивает прямой привод на базе компактного сервомотора типа АС, смонтированного непосредственно в головке. Система обеспечивает отличную приемистость при жёстком старт-стопном режиме: плавный и быстрый набор скорости, чёткий останов при малом выбеге.

В приводе не используется ни клиновый ремень, ни какой бы то ни было другой ремень, и потому продукты износа передачи не могут попасть в механизмы машины.