Современная швейная машина – что это?

Швейная машина – это специальный механизм для прокладывания строчек и сшивания тканей между собой. Но есть ли какие-то обязательные составляющие этого устройства? Известно, что швейная машина должна проколоть иглой ткань, провести сквозь неё нить, перевести нитку иглы с нижней ниткой, затянуть нитки в стежок и переместить ткань на определенный шаг, причем, все эти этапы должны быть выполнены машиной многократно. Получается, что в швейной машинке обязательно должен быть механизм иглы, механизм переплетения ниток (петлитель или челнок), механизм подачи нитей и механизм перемещения материала.

Механизм иглы

С его помощью можно проколоть ткань, провести нитку на другую сторону, а на обратном пути образовать петлю-напуск, после чего затянуть петлю. Чаще всего, игла прикрепляется к нижнему концу игольного стержня, который расположен вертикально от звеньев кривошипно-шатунного механизма (или его модификаций). Намного реже встречаются механизмы иглы в виде качающегося рычага, с использованием изогнутой иглы, например, в  современных машинах потайного пошивочного стежка. Когда то, в дозингеровский период, именно такой механизм был наиболее распространенным. 

Возвращаясь к иглам: иголка, которую несет стержень игловодителя, обычно состоит из острия, ушка, лезвия и колбы. На лезвии обычно имеется два желобка: длинный (со стороны заправки нитки) и короткий (со стороны челнока или петлителя). Желобки на лезвии иглы уменьшают трение нитки о материал, а также снижают сопротивление при проколе тканей.

Дело в том, что при прокалывании материала иголкой, малая часть нитки соприкоснётся с ним ещё до того, как игольное ушко выйдет с другой стороны ткани. В придачу, этот же участок нити, удерживаемый предыдущим стежком, сильно стирается об иглу. Другое дело нитка с обратной стороны иглы, которая находится в длинном желобке: она двигается в два раза быстрее, чем скорость опускания иглы. Когда игольная нить вытягивает петлю петлителем или носиком челнока, скорость движения возрастает в разы. Учитывая, что эти процессы повторяются много раз на одном и том же месте, длинный желобок иглы должен быть такого размера, что бы у нитки было хорошее укрытие. Обычно ширину и глубину длинного желобка делают чуть больше диаметра нити.

Особое значение в шитье имеет и образование петли-напуска около игольного ушка. Как это происходит? При движении иглы вниз, верхняя кромка ушка натягивает нитку, и обе ее ветви напрягаются. Когда игла начинает подъем при своем обратном ходе, натяжение ниток ослабевает, и машинально обе ниточные ветви медленно расходятся в стороны, образуя петлю грушевидной формы. При дальнейшем подъеме иглы, петля растёт всё больше. К слову, со стороны короткого желобка, петля будет ещё масштабнее, так как эта нить испытывает большее трение, чем ветвь, которая укрылась в минном желобке и перемещается вверх вместе с иглой. А колба нужна для закрепления иглы в зажиме (иглодержателе).

Механизм переплетения ниток

Как вы уже знаете, есть стежки челночного  и цепного переплетений. Механизмы их создания существенно отличаются друг от друга. Давайте сначала рассмотрим челночный механизм.

Исторически, первым возник пальчиковый челнок, который пришел в швейную машину из ткацкого станка и визуально похож на пустотелый стержень с одним заостренным концом. В стержне находится шпуля с намотанной ниткой. В образовавшуюся петлю игольной нитки входит заостренный носик челнока. Он расширяет петлю до такого размера, что может полностью через нее пройти. Когда челнок выходит из петли, он оставляет в ней свою нитку. Игла идет наверх, а челнок продолжает идти прямо, затягивая петлю таким образом, чтобы точка переплетения осталась в середине материала. Нитки переплетены и затянуты, а значит, челнок начинает обратный, холостой ход в исходную точку. И процесс вновь повторяется. Данный челнок имеет несколько преимуществ, главное из которых – маленьким диаметр, позволяющий ему пройти через петлю даже при минимальном напуске игольной нитки. Если говорить о недостатках, то скорость машины с таким челноком не превысит и тысячи оборотов в минуту, к тому же, он провоцирует механические нагрузки и стуки во время работы.

Современные швейные машины, чаще всего, снабжены вращающимся или ротационным челноком. В их центр помещается шпуля с ниткой, которая закрывается предохранительным колпачком. Челнок вращается вокруг шпули на оси, которая проходит сквозь его центр. Носик челнока входит в петлю-напуск игольной нитки и, при следующем движении, вытягивает игольную нить, обводя её вокруг шпули. Игла поднимается вверх, выбирает излишки нитки и затягивает челночную нить для фиксации петли. И здесь тоже есть холостой ход: челнок должен обернуться вокруг своей оси дважды за один ход иглы. Так как для обвода шпули требуется гораздо больший напуск нити, применяются более сложные механизмы подачи нитки. Но, несмотря на это, динамика такого челнока намного лучше, чем пальчикового. Современные швейные машины с ротационным челноком работают на скорости до 6000 оборотов в минуту! При этом, челнок вращается с быстротой 12 000 оборотов в минуту.

Теперь давайте познакомимся поближе с цепными стежками. Однониточный цепной стежок получается при помощи петлителей различных конструкций, которые сами по себе не несут никакой нитки. Петлитель – это крючок, вращающийся вокруг своей оси. Носик крючка входит в петлю игольной нитки и, при вращении крючка, петля обводится вокруг его тела. За это время игла успевает полностью пройти вверх, и снова вернутся в материал, при чем, на некотором расстоянии от предыдущего прокола. Носик петлителя попадает уже во вторую петлю, захватывает ее, и сбрасывает предыдущую петлю так, что бы она попала под свою же нитку.

Пытаясь устранить несовершенства данной строчки, изобретатели придумали двухниточную цепную строчку, а также механизм ее получения. На первый взгляд решение было очень простым: сделать в крючке отверстие и продеть в него вторую нитку – нитку петлителя.  Практически так и поступил 160 лет назад Уильям Гровер! Петлитель в его машине вращался горизонтально и имел вид изогнутой иглы, в которой была вторая нитка. Носик петлителя входил в петлю игольной нитки и вводил в нее свою нить. При дальнейшем движении, он обводил вокруг себя игольную нитку, и нить петлителя располагалась внутри петли игольной нитки. В это время игла успевала подняться вверх, а двигатель материала перемещал ткань на длину одного стежка – и действие вновь повторялось. Конечно, образование двухниточного цепного стежка намного сложнее, чем однониточного, но и вероятность роспуска подобной строчки крайне мала. 

Здесь стоит отметить и популярную краеобметочную строчку. Она образуется с помощью иглы и двух петлителей: нижнего и верхнего (или обметывающего). Когда игла прокалывает ткань сверху или идет вниз, она проводит за собой сквозь ткань две ветви игольной нитки. Игла 2 доходит до нижней точки траектории и идет вверх, а задняя ветвь её нити начинает образовывать петлю. Нижний петлитель 1 в это время двигается внизу ткани слева направо, и его носик входит в петлю игольной нити сзади (иглы 2). Нижний петлитель 1 выводит свою нить за край ткани, а, параллельно этому процессу, верхний петлитель 3 идет снизу вверх и его носик проходит позади носика нижнего петлителя 1, захватывает его нить и переносит ее на верхнюю сторону ткани. После этого, верхний петлитель 2 идет справа налево и, одновременно с этим, реечный двигатель ткани смещает материал на длину одного стежка. Игла 2 снова уходит вниз, проходит за обметающим петлителем 3, захватывает его петлю и возвращается в свое исходное положение, сбрасывая с себя нить нижнего петлителя. И этот процесс вновь повторяется.

Механизм подачи нитей

Как известно, при образовании стежка, игольная нить должна находиться в натянутом положении и иметь разнонаправленное движение. Добиться этого можно с помощью механизма подачи нитки. Он представляет собой качающийся рычаг 1 с глазком на конце. Рычаг подает нитку к игле, между фрикционными дисками-тормозками 2 с пружинкой-компенсатором 3 и глазком на конце стержня-игловодителя. Этот механизм имеет ещё одно название – нитепритягиватель. В движение он приходит от работы кулачков, а также с помощью шарнирно-стержневого или кулисного механизма.

Механизм перемещения материала

Один из важных механизмов швейной машины отвечает за своевременную подачу и перемещение материала: это своеобразное сочетание зубчатой рейки и прижимной лапки. Рейка двигается в пазу игольной пластины и прижимает материал сверху, поднимается вверх, выходит над поверхностью игольной пластины, прижимает материал зубцами к лапке снизу, после чего уходит назад. Для того, чтобы снизить силу трения, лапку хорошенько полируют: за счет разницы между соприкосновениями пар рейка-материал и материал-лапка, ткань перемещается на один шаг. После этого рейка опускается и, не задев материал, возвращается в исходное положение.

Теперь, после изучения механической стороны вопроса, перейдем к истории создания швейной машины, которая развивалась в середине 19 века и в виде драмы, и в виде комедии, а иногда и детектива. Здесь невозможно выделить какого-то конкретного автора-изобретателя. К ее созданию причастны многие: машина не появилась бы без иглы с ушком у острого конца (Визенталь), без машины, в которой материал находился горизонтально, а игла двигалась вертикально (Сайнт), без иглы с ушком у острия в машине (Чепмен) и множества других гениальных людей.

Но конечно, как и в других отраслях, эксперты отдают приоритет одному человеку. В области изобретения швейной машины этот человек – Элиас Хоу, автор первой швейной машины челночного стежка. Может быть, это утверждение не совсем правдиво, но такой вердикт вынесли многочисленные американские юристы, которые решила эту проблему в середине 19 века.