| 姓名 |
謝宜芳(Yi-Fang Hsieh)
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畢業系所 |
機械工程學系 |
| 論文名稱 |
具可變送布軌跡功能之工業用縫紉機送布機構創新設計
(Innovative design of industrial sewing machine feeding mechanism with variable feed trajectory function)
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| 摘要(中) |
為滿足縫紉衣物時布料不同材質和厚度所產生多樣的縫紉需求，縫紉機藉由送布機構設計達到不同的送布軌跡，以實現所需要的各種送布效果。本論文提出以機械方式達成可變送布軌跡的新型送布機構。此機構可以在不變更現有機台架構的情況下，以凸輪機構取代原機構曲柄搖桿機構，如此可以透過更換不同的凸輪盤來實現不同的送布軌跡，以滿足不同的縫製需求。
為建立完整的設計方法，在論文中首先利用模組機能展開方法分析現有工業用拷克機主要工作桿件，將達成同功能的零件視為同一模組，並完成分類。再將達成送布操作之送布模組和送布調整模組，進一步利用詮釋結構模式方法分析送布機構所有零件。將桿件連接具有高度關聯性視為一個模組，以了解各模組對於送布軌跡的影響。確認可將曲柄搖桿機構由搖擺式滾子盤形凸輪機構取代。
為能計算送布軌跡，本研究利用向量迴路法建立機構各桿件的運動位置分析模型。而在設計新型送布機構的送布軌跡時，必須滿足原機構的限制條件，包含送布和針桿的運動時序關係以及送布桿件擺動角度的限制。因此以最少的資料點定義方式以貝茲曲線生成送布軌跡，以能夠在限制條件下產生連續、平滑且曲率連續之軌跡曲線。本研究同時考量現有機台的空間限制以及凸輪製造上限制，建立由送布軌跡決定凸輪機構相關參數之計算模式以及凸輪盤輪廓合成方法。
為了驗證設計新型送布機構的正確性，在研究中亦以原軌跡、三種特殊送布軌跡為例進行設計與計算對應的凸輪輪廓。並以市售機構模擬分析軟體SAM進行模擬驗證。另一方面，亦討論調整機構之調整送布量後對軌跡的影響。結果顯示本研究所建立之設計方法可行，並能達成各種送布軌跡之目標。
本論文所提出新型送布機構的構想與完整從模組化分析、機構分析、送布軌跡設計到凸輪盤合成等設計方法，亦可延伸於其他縫紉機台，協助國內縫紉機產業之相關機台功能升級。 |
| 摘要(英) |
To meet the diverse sewing requirements arising from various fabric materials and thicknesses, sewing machines utilize specially designed feed mechanisms to achieve different feeding trajectories for the desired sewing effects. This paper proposes a novel feed mechanism capable of achieving variable feed trajectories through mechanical means. This mechanism can replace the original crank-rocker mechanism with a cam mechanism, without altering the existing machine structure. Therefore different feed trajectories are able to be achieved by changing the cam disc, to meet different sewing needs.
To establish a comprehensive design methodology, the main working components of existing industrial overlock machines are at first analyzed using the modular function deployment method. Components performing the same function are classified into the same module. The feed module and feed adjustment module, responsible for the feeding operation, are further analyzed using the interpretive structural modeling method to understand the impact of each module on the feed trajectory. The feasibility of replacing the crank-rocker mechanism with a cam mechanism featuring an oscillating roller is confirmed.
To calculate the feed trajectory, this study uses the vector loop method to develop a motion position analysis model for each component of the mechanism. When designing the feed trajectory of the new feed mechanism, it is essential to meet the constraints of the original mechanism, including the motion timing relationship between the feed and needle bars, as well as the swinging angle constraints of the feed components. Therefore, Bezier curves are used to define the feed trajectory with the minimum number of data points, ensuring the generated trajectory is continuous, smooth, and curvature-continuous under the given constraints. Considering the space limitations of the existing machine and the manufacturing limits of the cam are also considered in the study. A calculation model for determining the cam mechanism parameters based on the feed trajectory and synthesizing the cam plate profiles is established in the study.
To validate the accuracy of the new feed mechanism design, the corresponding cam profiles for the original trajectory and three specific feed trajectories are designed and calculated in the study. These designs are verified through simulations using the commercial SAM software. Additionally, the impact of feed amount adjustments on the trajectory is discussed. The results demonstrate the feasibility of the proposed design methodology, achieving the intended feed trajectories.
The novel feed mechanism concept and the complete design methodology, from modular analysis and mechanism analysis to feed trajectory design and cam plate synthesis, presented in this paper can be extended to other machines. This can aid in upgrading the functionality of related equipment in the domestic sewing machine industry. |
| 關鍵字(中) |
★ 縫紉機
★ 創新機構設計
★ 產品模組化
★ 送布機構
★ 可變送布軌跡
★ 送布齒 |
關鍵字(英) |
★ Sewing machine
★ innovative mechanism design
★ product modularization
★ feeding mechanism
★ variable feeding trajectory
★ feed dogs |
| 論文目次 |
摘要 I
ABSTRACT II
謝誌 IV
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
符號對照表 XV
第1章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.3 研究目的 11
1.4 論文架構 12
第2章 產品模組化概念與方法 13
2.1 產品模組化的意義 13
2.2 產品模組化方法 14
2.2.1 模組機能展開MFD 14
2.2.2 詮釋結構模式ISM 18
第3章 現有拷克機送布機構分析 20
3.1 工業用縫紉機特性 20
3.2 MFD模組化方法分析現有拷克機 22
3.3 拷克機送布機構設計特點 25
3.3.1 形成縫邊之線跡概念 25
3.3.2 各模組時序關係 27
3.3.3 送布機制 31
3.3.4 送布機構之構成與模組化 33
3.3.5 現有機構之送布調整 38
3.4 送布機構運動分析 41
3.4.1 機構結構與簡圖 41
3.4.2 向量迴路法 44
3.4.3 曲柄搖桿模組機構分析 46
3.4.4 差動調整模組機構分析 47
3.4.5 差動桿件機構分析 48
3.4.6 主動模組機構分析 50
3.4.7 送布齒耦桿點軌跡分析 51
第4章 新型送布機構設計 53
4.1 可變軌跡送布機構之概念 53
4.2 新型送布機構的創新概念 55
4.2.1 新型送布機構設計概念 56
4.2.2 形成送布軌跡之概念 58
4.3 軌跡設計與規劃 59
4.3.1 原機構限制條件 59
4.3.2 送布軌跡形狀設定 63
4.4 由自定義軌跡合成凸輪輪廓 73
4.4.1 凸輪機構設計條件 73
4.4.2 凸輪輪廓設計 76
第5章 案例分析與結果討論 85
5.1 案例說明與相關參數 86
5.1.1 差動送布齒耦桿點分析 86
5.1.2 主動送布齒耦桿點分析 87
5.1.3 送布調整 88
5.2 新型送布機構案例分析 90
5.2.1 驗證新型送布機構的正確性 90
5.2.2 送布軌跡1結果 95
5.2.3 送布軌跡2結果 103
5.2.4 送布軌跡3結果 111
第6章 結論與展望 119
6.1 結論 119
6.2 未來展望 120
參考文獻 122 |
| 參考文獻 |
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| 指導教授 |
蔡錫錚(Shyi-Jeng Tsai)
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審核日期 |
2024-7-29 |
| 推文 |
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