Введение
Машина для сшивания ткани. Швейная машина – это машина, используемая для сшивания тканей и материалов нитками. Швейные машины были изобретены во время первой промышленной революции с целью сокращения объема ручной работы в швейном производстве. С момента изобретения первой швейной машины, которую обычно приписывают англичанину Томасу Сенту в 1790 году, швейная машина значительно повысила эффективность и производительность швейной промышленности. Домашние швейные машины предназначены для индивидуального пошива изделий одним человеком, с использованием одного типа стежка за раз. В современных швейных машинах процесс шитья автоматизирован, что позволяет ткани легко проходить через машину. Первые швейные машины приводились в действие либо постоянным вращением маховика, либо ножным приводом. Позднее были разработаны электрические модели. Промышленные швейные машины, в отличие от бытовых, больше, быстрее и отличаются большим разнообразием по размеру, стоимости, внешнему виду и выполняемым задачам.
A sewing machine is a machine used to sew fabric and materials together with thread. Sewing machines were invented during the first Industrial Revolution to decrease the amount of manual sewing work performed in clothing companies. Since the invention of the first sewing machine, generally considered to have been the work of Englishman Thomas Saint in 1790, the sewing machine has greatly improved the efficiency and productivity of the clothing industry. Home sewing machines are designed for one person to sew individual items while using a single stitch type at a time. In a modern sewing machine, the process of stitching has been automated, so that the fabric easily glides in and out of the machine. Early sewing machines were powered by either constantly turning a flywheel handle or with a foot operated treadle mechanism. Electrically powered machines were later introduced. Industrial sewing machines, by contrast to domestic machines, are larger, faster, and more varied in their size, cost, appearance, and tasks.
Изобретение
Чарльз Фредерик Визенталь, инженер немецкого происхождения, работавший в Англии, в 1755 году получил первый британский патент на механическое устройство, облегчающее искусство шитья. Его изобретение состояло из двусторонней иглы с ушком на одном конце. В 1790 году английский изобретатель Томас Сент изобрел первый проект швейной машины. Его машина предназначалась для работы с кожей и парусиной. Вероятно, у Сента была рабочая модель, но нет никаких доказательств этого; он был опытным краснодеревщиком, и его устройство включало в себя множество практически функциональных элементов: выносной рукав, механизм подачи (достаточный для коротких отрезков кожи), вертикальный игловодитель и петлеобразователь. Сент создал машину, чтобы в целом уменьшить объем ручной работы при пошиве одежды, делая шитье более надежным и эффективным. Его швейная машина использовала метод цепного стежка, при котором одна нить формирует простые стежки в ткани. Шило пронзало материал, а вилкообразный стержень проводил нить через отверстие, где она зацеплялась снизу и перемещалась к следующему месту стежка, фиксируя его. Машина Сента была предназначена для производства различных кожаных изделий, включая седла и уздечки, но также могла работать с парусиной и использовалась для пошива корабельных парусов. Хотя его машина была очень передовой для своего времени, концепция требовала постоянного совершенствования в течение следующих десятилетий, прежде чем она стала бы практически применимой. В 1874 году производитель швейных машин Уильям Ньютон Уилсон обнаружил чертежи Сента в Патентном ведомстве Великобритании, внес корректировки в петлеобразователь и построил рабочую машину, которая в настоящее время находится в Музее науки в Лондоне. В 1804 году англичане Томас Стоун и Джеймс Хендерсон построили швейную машину, а Джон Дункан в Шотландии – машину для вышивания. Австрийский портной Йозеф Мадерспергер начал разработку своей первой швейной машины в 1807 году и представил свою первую рабочую модель в 1814 году. Получив финансовую поддержку от правительства, австрийский портной продолжал совершенствовать свою машину до 1839 года, когда построил машину, имитирующую процесс ткачества с использованием цепного стежка. Первую практичную и широко используемую швейную машину изобрел французский портной Бартелеми Тимонье в 1829 году. Его машина выполняла прямые швы цепным стежком, как модель Сента, и в 1830 году он заключил контракт с Огюстом Ферраном, горным инженером, который подготовил необходимые чертежи и подал заявку на патент. Патент на его машину был выдан 17 июля 1830 года, и в том же году он вместе с партнерами открыл первое в мире предприятие по производству одежды на машинной основе для пошива военной формы для французской армии. Однако фабрика была сожжена, предположительно рабочими, опасавшимися потерять средства к существованию, после выдачи патента. Модель машины выставлена в Музее науки в Лондоне. Машина изготовлена из дерева и использует зазубренную иглу, которая проходит вниз через ткань, чтобы захватить нить и поднять ее вверх для формирования петли, которая фиксируется следующей петлей. Первая американская швейная машина с челночным стежком была изобретена Уолтером Хантом в 1832 году. Его машина использовала иглу с ушком и острием на одном конце, несущую верхнюю нить, и падающий челнок, несущий нижнюю нить. Изогнутая игла двигалась по ткани горизонтально, оставляя петлю при извлечении. Челнок проходил через петлю, переплетая нити. Механизм подачи был ненадежным, требуя частой остановки и перенастройки машины. Хант в конечном итоге потерял интерес к своей машине и продавал отдельные экземпляры, не заботясь о патентовании своего изобретения, а запатентовал его лишь в 1854 году. В 1842 году Джон Гринё запатентовал первую швейную машину в Соединенных Штатах. Британские партнеры Ньютон и Арчибальд в 1841 году представили иглу с ушком на конце и использование двух прижимных пластин для удержания кусков ткани в положении. Первой машиной, объединившей все разрозненные элементы предыдущего полувека инноваций в современную швейную машину, было устройство, созданное английским изобретателем Джоном Фишером в 1844 году, немного раньше, чем очень похожие машины, построенные Исааком Мерритом Сингером в 1851 году и менее известным Элиасом Хоу в 1845 году. Однако из-за неправильной подачи патента Фишера в Патентное ведомство он не получил должного признания в качестве изобретателя современной швейной машины в юридических спорах о приоритете с Сингером, и Сингер получил выгоду от патента.
Промышленная конкуренция
Элиас Хоу, родившийся в Спенсере, штат Массачусетс, создал свою швейную машину в 1845 году, используя аналогичный метод Фишера, за исключением того, что ткань удерживалась вертикально. Важным усовершенствованием его машины стало то, что игла двигалась от острия к ушку, начиная движение от ушка. После длительного пребывания в Англии, пытаясь заинтересовать своей машиной, он вернулся в Америку и обнаружил, что различные лица нарушают его патент, среди них Исаак Меритт Сингер. В конечном итоге он выиграл дело о нарушении патентных прав в 1854 году и получил право на получение роялти от производителей, использующих идеи, защищенные его патентом, включая Сингера. Сингер увидел, как в бостонской мастерской ремонтировали ротационную швейную машину. Будучи инженером, он посчитал ее громоздкой и решил разработать более совершенную модель. Его машина использовала падающий челнок вместо ротационного; игла была установлена вертикально и включала прижимную лапку для фиксации ткани. Она имела неподвижный рычаг для удержания иглы и простую систему натяжения нити. Эта машина объединила элементы конструкций Тимонье, Ханта и Хоу. Сингер получил американский патент в 1851 году. Ножной привод, используемый с Средневековья для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, был адаптирован для привода швейной машины, освобождая обе руки. Когда Хоу узнал о машине Сингера, он подал на него в суд, где выиграл, и Сингер был вынужден выплатить единовременную компенсацию за все уже произведенные машины. Затем Сингер получил лицензию на патент Хоу и выплачивал ему 1,15 доллара США за каждую машину, прежде чем вступить в совместное партнерство с адвокатом по имени Эдвард Кларк. Они создали первую систему наемного приобретения, позволяющую покупателям приобретать машины в рассрочку. Тем временем Аллен Б. Уилсон разработал челнок, совершавший возвратно-поступательное движение по короткой дуге, что было улучшением по сравнению с конструкциями Сингера и Хоу. Однако Джон Брэдшоу запатентовал аналогичное устройство и пригрозил судебным иском, поэтому Уилсон решил попробовать новый подход. Он объединился с Натаниэлем Уилером для создания машины с ротационным крючком вместо челнока. Эта машина работала значительно тише и плавнее, чем другие, в результате чего компания Wheeler & Wilson произвела больше машин в 1850-х и 1860-х годах, чем любой другой производитель. Уилсон также изобрел четырехтактный механизм подачи ткани, который до сих пор используется во всех швейных машинах. Он обеспечивал движение вперед, вниз, назад и вверх, равномерно и плавно продвигая ткань. Чарльз Миллер запатентовал первую машину для выполнения петель. На протяжении 1850-х годов создавалось все больше и больше компаний, каждая из которых пыталась подать в суд на других за нарушение патентных прав. Это привело к возникновению патентного противостояния, известного как «Война швейных машин». В 1856 году была образована «Комбинация швейных машин», в которую вошли Сингер, Хоу, Уилер, Уилсон, Гровер и Бейкер. Эти четыре компании объединили свои патенты, в результате чего все остальные производители должны были получать лицензию за 15 долларов за машину. Это продолжалось до 1877 года, когда срок действия последнего патента истек. Джеймс Эдвард Аллен Гиббс (1829–1902), фермер из Рафайна, округа Рокбридж, штат Вирджиния, запатентовал первую однониточную швейную машину цепного стежка 2 июня 1857 года. В партнерстве с Джеймсом Уиллкоксом Гиббс стал основным партнером в компании Willcox & Gibbs Sewing Machine Company. Коммерческие швейные машины Willcox & Gibbs до сих пор используются в 21 веке, и для них доступны запасные части.
Расширение рынка
Уильям Джонс начал производить швейные машины в 1859 году, а в 1860 году основал партнерство с Томасом Чедвиком. Под названием Chadwick & Jones они выпускали швейные машины в Эштоне-андер-Лайне, Англия, до 1863 года. В их машинах использовались конструкции Howe и Wilson, производившиеся по лицензии. Позже Томас Чедвик присоединился к компании Bradbury & Co. Уильям Джонс открыл фабрику в Гайд-Бридж, Манчестер, в 1869 году. В 1893 году в рекламном проспекте компании Jones утверждалось, что эта фабрика является "крупнейшей в Англии фабрикой, специализирующейся на производстве первоклассных швейных машин". Фирма была переименована в Jones Sewing Machine Co. Ltd и позднее, в 1968 году, приобретена компанией Brother Industries of Japan. Первыми покупателями швейных машин были производители одежды, которые использовали их для изготовления первых образцов готовой одежды и обуви. В 1860-х годах швейные машины начали приобретать и потребители, и они, стоимостью от 6 до 15 фунтов стерлингов в Великобритании в зависимости от комплектации, стали очень распространены в домах среднего класса. Владельцы чаще проводили свободное время за своими машинами, чтобы шить и чинить одежду для своих семей, чем навещать друзей, а женские журналы и руководства по домоводству, такие как журнал миссис Битон, предлагали выкройки и инструкции. Швейная машина могла сшить мужскую рубашку примерно за час, в то время как вручную это занимало 14 с половиной часов. В 1877 году Джозеф М. Мерроу, тогдашний президент компании, основанной в 1840-х годах как мастерская по разработке специализированного оборудования для вязальных операций, изобрел и запатентовал первую в мире машину для вязания крючком. Эта машина для вязания крючком стала первой швейной машиной с оверлоком. Компания Merrow Machine Company стала одним из крупнейших американских производителей оверлочных швейных машин и остается в 21 веке последним американским производителем оверлочных швейных машин. В 1885 году компания Singer запатентовала швейную машину Singer Vibrating Shuttle, которая использовала идею Аллена Б. Уилсона о вибрирующем челнке и обеспечивала более качественный строчный шов, чем машины с колебательным челноком того времени. Миллионы машин, возможно, первая в мире действительно практичная швейная машина для домашнего использования, производились до тех пор, пока в 20 веке их не заменили машины с ротационным челноком. Швейные машины продолжали производиться примерно по той же конструкции – с более богатым декором – вплоть до 1900-х годов. Первые электрические машины были разработаны компанией Singer Sewing Co. и представлены в 1889 году. К концу Первой мировой войны компания Singer предлагала в продаже ручные, ножные и электрические машины. Поначалу электрические машины представляли собой стандартные машины с двигателем, прикрепленным сбоку, но по мере того, как все больше домов получали доступ к электроэнергии, они становились все более популярными, и двигатель постепенно встраивался в корпус.
Внедрение электронных машин
До 1970-х годов швейные машины были исключительно механическими, работая на основе шестерен, валов, рычагов и подобных механизмов, пока на рынок не поступили электронные модели. Электронные швейные машины включают в себя такие компоненты, как печатные платы, микрочипы и дополнительные двигатели для независимого управления функциями машины. Эти электронные компоненты сделали возможными новые функции, такие как автоматическая обрезка нити, позиционирование иглы, закрепление шва в обратном направлении, а также цифровые узоры и комбинации стежков. Из-за ограниченного срока службы и большей сложности электронных деталей, электронные швейные машины обычно не служат так долго, как механические, которые могут проработать более 100 лет.
Кормовые механизмы
Помимо основного движения игл, челноков и шпуль, материал, который шьется, должен перемещаться таким образом, чтобы каждый цикл движения иглы захватывал новую часть материала. Это движение называется подачей материала, и швейные машины имеют почти столько же способов подачи материала, сколько и способов формирования стежка. К основным категориям относятся: пошаговая подача, игольная подача, продвигающая лапка, подача роликом и ручная подача. Часто на одной машине используется несколько типов подачи материала. Помимо этих основных категорий, существуют также нестандартные механизмы подачи, применяемые в специфических задачах, таких как сшивание меховых изделий, изготовление швов на кепках и потайные швы. Механизм пошаговой подачи используется практически во всех бытовых машинах и включает в себя механизм, расположенный под рабочей поверхностью машины. Когда игла извлекается из материала, набор "зубчатых пластин" поднимается через прорези в рабочей поверхности машины, а затем перемещается горизонтально мимо иглы. Зубчатые пластины имеют насечки для захвата материала, а "прижимная лапка" удерживает материал в контакте с зубчатыми пластинами. В конце горизонтального движения зубчатые пластины опускаются и возвращаются в исходное положение, пока игла совершает следующий прокол материала. Пока игла находится в материале, подача материала не осуществляется. Почти все бытовые машины и большинство промышленных машин используют пошаговую подачу. Дифференциальная подача – это разновидность пошаговой подачи, использующая два независимых набора зубчатых пластин, расположенных до и после иглы. Изменяя их относительное движение, эти наборы зубчатых пластин могут растягивать или сжимать материал вблизи иглы. Это особенно полезно при шитье эластичных материалов, и оверлоки (широко используемые для таких материалов) часто оснащены дифференциальной подачей. Игольная подача, применяемая только в промышленных машинах, перемещает материал, пока игла находится в нем. Фактически, игла может быть основной движущей силой подачи. Некоторые реализации игольной подачи качают ось движения иглы вперед и назад, в то время как другие сохраняют вертикальную ось, перемещая ее вперед и назад. В обоих случаях подача материала не происходит, когда игла находится вне материала. Игольная подача часто используется в сочетании с модифицированной пошаговой подачей и широко распространена на промышленных машинах с двумя иглами. Большинство бытовых машин не используют игольную подачу. Продвигающая лапка заменяет неподвижную прижимную лапку на лапку, которая движется вместе с любыми другими механизмами подачи, уже имеющимися в машине. Когда продвигающая лапка движется, она перемещает заготовку вместе с собой. Она наиболее эффективна при шитье тяжелых материалов, где игольная подача механически недостаточна, для мягких или амортизирующих материалов, где поднятие лапки над материалом облегчает подачу, и для сшивания нескольких слоев вместе, где пошаговая подача может привести к смещению нижних слоев относительно верхних.
Напряжение
Натяжение в швейной машине – это сила, с которой нить натягивается между иглой и шпулькой. Швейные машины оснащены дисками натяжения и регулятором натяжения. Если стежок слишком слабый или слишком тугой, наиболее вероятной причиной является проблема с натяжением.
Промышленный и внутренний
Существует два основных типа швейных машин: промышленные и бытовые. Промышленные швейные машины больше, быстрее и отличаются большим разнообразием по размеру, стоимости, внешнему виду и выполняемым задачам. Промышленная швейная машина предназначена для работы с тяжелыми тканями и сложными проектами. В отличие от бытовых машин, промышленные машины выполняют одну конкретную операцию и способны к длительной непрерывной работе; они оснащены более крупными движущимися частями и мощными двигателями, рассчитанными на постоянную эксплуатацию. Детали для различных промышленных машин, такие как двигатели, лапки и шпульки, могут быть взаимозаменяемы, но это не всегда так. Двигатели промышленных машин, как и большинство их компонентов, включая освещение, обычно устанавливаются отдельно, как правило, под столешницей. В бытовых машинах двигатели OEM монтируются внутри корпуса. Для промышленных машин доступны два типа двигателей: сервомотор (который потребляет меньше электроэнергии и работает бесшумно в режиме ожидания) и более традиционный сцепной двигатель (который постоянно вращается, даже когда не используется). Сцепной двигатель постоянно работает и издает шум при подключении к электросети. Непрерывная работа обеспечивает стабильность и высокую скорость. Сервомотор потребляет меньше электроэнергии, чем сцепной двигатель. Он не издает звука, пока оператор не нажмет на педаль, но не рассчитан на такую же интенсивную эксплуатацию, как сцепной двигатель.
Социальное воздействие
До изобретения швейных машин женщины тратили значительную часть времени на поддержание одежды для своей семьи. Домохозяйки среднего класса, даже при помощи наёмной швеи, посвящали этой задаче несколько дней в месяц. Опытной швее требовалось не менее 14 часов, чтобы сшить мужскую рубашку, 10 часов – женское платье, и почти три часа – пару летних брюк. Большинство людей, за исключением очень обеспеченных, имели всего два комплекта одежды: для работы и для воскресенья. Швейные машины сократили время изготовления мужской рубашки до часа 15 минут, а женского платья – до часа. Помимо значимости в производстве одежды, швейные машины стали важны и в изготовлении мебели с обивкой, занавесок и полотенец, игрушек, книг и многих других товаров.