Kinematic Analysis of Crank-Connecting Mechanism in CNC Fabric Cutting Machine and Effects of Connection Lengths on Performance

Year 2022, Volume: 63 Issue: 706, 41 - 54, 10.12.2021

Gürcan Atakök , Sezgin Balci

https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1085519

Abstract

Crank – connecting rod mechanisms are a movement system with a wide area of use and these mechanisms are highly preferred in multi-ply materials cutting machines due to their simple and usefulness. Simulation was carried out with Matlab/Simulink to see the effects of changing the crank length, which is one of the parameters that increase the cutting speed, on the system in cutting systems based on this mechanism. The kinematic of the cutting mechanism of a cutting machine used to cut multi-ply materials were investigated and its motion was analysed. The optimum dimensions of the crank-connecting rod have been obtained using equations created from complex numbers. These dimensions and motion equations have been modelled with Matlab / Simulink and characteristic curves have been obtained. As a result of the analysis, the crank-connecting rod length suitable for the cutting machine of multi-layered materials has been obtained.

Keywords

Crank-connecting Rod Mechanism, Cutting Machine, Kinematic Analysis, Textile Machinery., Crank-connecting rod mechanism, cutting machine, kinematic analysis, textile machinery

CNC Kumaş Kesim Makinesindeki Krank-Biyel Mekanizmasının Kinematik Analizi ve Kesici Bağlantı Uzunluklarının Performansa Etkisi

Abstract

Krank - biyel mekanizmaları, kullanım alanı çok geniş olan bir hareket mekanizmasıdır ve basit, kullanışlı olması dolayısıyla çok katlı materyalleri kesme makinelerinde oldukça tercih edilmektedir. Bu mekanizmaya dayanan kesme sistemlerinde, kesme hızını arttıran parametrelerden biri olan krank uzunluğu değişiminin sisteme olan etkilerini görmek için Matlab / Simulink ile simülasyon gerçekleştirilmiştir. Ayrıca çok katlı serilmiş materyalleri kesmek için kullanılan kesme makinesinin kesici mekanizmasının kinematiği incelenmiş, hareketi analiz edilmiştir. Krank-biyel uzuvlarının optimum boyutları, karmaşık sayıların kullanılarak çıkarıldığı denklemlere göre belirlenmiştir. Çıkarılan boyutlar ve hareket denklemleri, Matlab / Simulink ile modellenerek karakteristik eğriler elde edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, çok katlı serilmiş materyalleri kesme makinesi için uygun krank - biyel kol uzunluğu bulunmuştur.

Keywords

Krank-biyel Mekanizması, Kesme Makinesi, Kinematik Analiz, Konfeksiyon Makineleri.

References

• Blekač, R. Geršak, J. 1998. Influence of mechanical and physical properties of fabrics on cutting process, International Journal of Clothing Science and Technology, 10(3–4), 293–304.
• Boz, S. Öndoğan, Z. 2012. An investigation on the Cutting parameters for various types of fabrics, Tekstil ve Konfeksiyon, 22 (1), 52–57.
• Çelik, Ş. A. Kayacan, M. C. Aydoğan, T. Çakır, A. 2002. Design and Construction of Cloth Cutting Machine by Computer Controlled, Politeknik Dergisi, 5(2), 173–177.
• Duarte, J. Valencia, G. E. Obregon L. G. 2018. Application of Lagrange equations in the analysis of slider-crank mechanisms, Contemporary Engineering Sciences, 11(43), 2113–2120.
• Erkaya, S. 2004. Eksanterli krank-biyel mekanizmasının dinamik analizi, Yüksek Lisans tezi, Makine Mühendisliği Bölümü, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye.
• Frantz, J. C. Mejia Rincon, L. Simas, H. Martins, D. 2018. A new methodology for the balancing of mechanisms using the Davies’ method, Mechanisms and Machine Science, 54, 203–212.
• Gotlih, K. Pahole, I. Karner, T. 2015. Co-simulation of a crank - Slider servo mechanism, 2015 IFToMM World Congress Proceedings, Taipei, Taiwan.
• Halicioglu, R. , Bozdana, A. T. Dülger, L. C. 2015. Servo Pres Tasarımı ve Dinamik Modeli : Uygulamalı Bir Örnek, Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, Türkiye.
• Halicioglu, R. Dulger, L. C. Bozdana, A. T. 2016. Structural design and analysis of a servo crank press, Engineering Science and Technology, an International Journal, 19(4), 2060–2072.
• Halicioglu, R., Dülger, L. C. 2013. Krank Pres Mekanizması : Kinematik Analizi ve Benzetimi, 16. Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu, Erzurum, Türkiye.
• Pınarlık, G. Abdulla, G. 2015, Kesme Yöntemleri, Yekarum, 3(1).
• Pishvaye Naeeni, I., Keshavarzi, A. Fattahi, I. 2019. Parametric Study on the Geometric and Kinetic Aspects of the Slider-Crank Mechanism, Iranian Journal of Science and Technology - Transactions of Mechanical Engineering, 43(3), 405–417.
• Sağlam, H. 1993. Bağlama açısı optimizasyonu ile hidrolik torkmetre tasarımı, Yüksek Lisans tezi, Makine Mühendisliği Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye.
• Serkon Makina Ürün Broşürleri, 2021. Online Erişim: www.serkonmakina.com
• Söylemez, E. 2002. Classical transmission-angle problem for slider-crank mechanisms, Mechanism and Machine Theory, 37(4), 419–425.
• Quentin Cosson-Coche, Olivier C., Philippe D., Raynald L., Denis T. 2017. Experimental study on cutting flexible sheet materials using an oscillating knife, International Journal of Clothing Science and Technology, 29(3), 349-365.
• Vilumsone-Nemes, I. 2018. Automated cutting of textile materials, in Industrial Cutting of Textile Materials-2nd Edition, Elsevier Science.
• Yang, Z. Pan, X. Wang, Y. Tang, W. 2018. Kinematics and dynamics analysis of the main motion system of reciprocating machine tools, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 394 (3).