四針床電腦橫機的全成形工藝

王 敏， 叢洪蓮， 蔣高明， 彭佳佳

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

四針床電腦橫機的全成形工藝

王 敏， 叢洪蓮， 蔣高明， 彭佳佳

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

針對目前毛衫生產(chǎn)無法一體成形，下機后需再進行套口和縫合等不足，研究了四針床電腦橫機的全成形工藝。從機器的針床、機頭三角系統(tǒng)、拉力裝置、送紗和導(dǎo)紗裝置的工作原理出發(fā)，對平針組織、羅紋組織以及開口的成形編織原理進行分析，并以典型的毛衫為例，用四針床電腦橫機，探討其結(jié)構(gòu)成形方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：基于4個針床配置的電腦橫機使得毛衫能夠進行滿針筒狀編織；四針床電腦橫機全成形編織的基礎(chǔ)是圓筒編織，具體包括筒狀平針結(jié)構(gòu)編織、筒狀羅紋結(jié)構(gòu)編織以及開口編織；通過選擇編織方向和配置紗嘴，能完成典型款式毛衫，如高領(lǐng)長袖套衫、長袖開衫、無袖套衫，在四針床電腦橫機上的一體成形。

四針床電腦橫機； 全成形； 數(shù)字式送紗； 圓筒； C形編織

四針床電腦橫機因全成形毛衫生產(chǎn)的需要而出現(xiàn)，使得毛衫以整件狀態(tài)、三維立體方式一次性編織出來，下機后無需再經(jīng)過人工費時的套口、縫合等工序。全成形毛衫不需要縫接從而無內(nèi)里縫邊，故能帶給消費者更多的穿著舒適感。四針床電腦橫機生產(chǎn)的全成形毛衫線條優(yōu)美、流暢，伸展自如，柔軟輕巧，因而毛衫的質(zhì)量也更加上乘。傳統(tǒng)的毛衫是在兩針床電腦橫機上通過先編織前后身片、袖片、門襟、領(lǐng)子、口袋等片狀結(jié)構(gòu)，再將這些片狀結(jié)構(gòu)通過套口、縫合等后道工序拼接在一起而形成毛衫。后道工序中的縫盤為人工作業(yè)，而國內(nèi)車縫工人的人力成本越來越高，且成衣的最終品質(zhì)會受車縫工人技術(shù)高低影響而不穩(wěn)定，從而影響毛衫本身的舒適性和美觀性。文獻[1-3]探究了二針床電腦橫機上全成形毛衫的可行性，同時也指出二針床電腦橫機上形成全成形毛衫有很大的限制，主要表現(xiàn)在款式、花型、工藝設(shè)計以及設(shè)備等方面。四針床電腦橫機為毛衫的全成形編織提供了良好的解決方案[4-5]，但四針床電腦橫機相比較于普通兩針床電腦橫機而言，配置復(fù)雜，成本高，相對應(yīng)的產(chǎn)品附加值也高，目前只有日本島精公司生產(chǎn)的四針床電腦橫機推向市場。文獻[4-7]中使用島精的二針床電腦橫機做試驗，在文章的背景介紹中提到島精公司的四針床電腦橫機，但未對四針床電腦橫機及其成形技術(shù)做深入的研究。國內(nèi)目前引進一部分四針床電腦橫機，但對四針床電腦橫機的成形原理、成形方法以及相對應(yīng)的全成形產(chǎn)品設(shè)計方法的探討和研究都很少[2-3,8]。本文將首先探討四針床電腦橫機機構(gòu)的工作原理，包括針床、機頭三角、拉力裝置、送紗及導(dǎo)紗裝置的工作原理。其次，探討四針床電腦橫機的基本成形編織原理，包括平針組織、羅紋組織成形編織原理及開口編織原理。最后，探究在四針床電腦橫機上，高領(lǐng)長袖套衫、長袖開衫、無袖套衫3種典型毛衫各部位的編織順序及紗嘴使用情況，為進一步深入研究四針床電腦橫機全成形編織關(guān)鍵工藝提供參考。

1 四針床電腦橫機機構(gòu)原理

1.1 針床的工作原理

四針床電腦橫機上配置了4個編織針床和1個紗環(huán)壓腳針板(loop presser，簡稱LP)。從機前看，4個編織針床分別為：前上針床(front up，簡稱FU)、前下針床(front down，簡稱FD)、后上針床(back up，簡稱BU)、后下針床(back down，簡稱BD)。紗環(huán)壓腳針板配置在后上針床上，主要功能為：喂紗時紗環(huán)壓片可壓低紗嘴上的紗線，使織針更易于鉤取紗線。四針床的配置側(cè)視圖如圖1所示。紗環(huán)壓腳針板工作示意圖如圖2所示。

圖1 針床配置Fig.1 Configuration of needle bed

注：1—紗嘴； 2—紗環(huán)壓片； 3—線圈； a～m為織針編號。圖2 紗環(huán)壓腳針板工作示意圖Fig.2 LP working principle diagram

后上針床和后下針床可左右橫移，而前上針床和前下針床是固定的，因此，在編織全成形毛衫時，前上針床和前下針床上的線圈想完成移圈動作，需要借助后面對應(yīng)的2個針床完成。具體來說，前上針床上線圈需翻到后下針床上完成搖床動作再翻回原位置，前下針床上線圈需翻到后上針床上完成搖床動作再翻回原位置。當(dāng)進行普通毛衫衣片編織時，和二針床電腦橫機一樣，使用的是前下針床和后下針床，前下針床上線圈的移圈是借助后下針床的橫移完成。

1.2 機頭三角系統(tǒng)工作原理

圖3示出機頭三角示意圖。四針床電腦橫機的機頭(carriage)有3個三角系統(tǒng)，其中，中間的三角系統(tǒng)S2為編織系統(tǒng)，其余2個系統(tǒng)S1和S3為翻針系統(tǒng)，S1和S3是根據(jù)機頭前進方向來命名，先行的翻針系統(tǒng)為S1、后行的翻針系統(tǒng)為S3，例如，當(dāng)機頭從左向右行時，右邊的翻針系統(tǒng)為S1、左邊的翻針系統(tǒng)為S3，如圖3(a)所示；相反，當(dāng)機頭從右向左行時，左邊的翻針系統(tǒng)為S1、右邊的翻針系統(tǒng)為S3，如圖3(b)所示。四針床電腦橫機因只有1個編織系統(tǒng)，因此屬于單系統(tǒng)，故進行外部加針時需要考慮編織方向，需保證編入加針，因為機頭編入時在邊針上掛1針,到下一行編織才能形成完整的線圈，如果在機頭編出時加1針，該針上的線圈會脫落。每個系統(tǒng)的三角可同時控制4個針床上織針的編織狀態(tài)以及翻針與否狀態(tài)，其中前下針床和后下針床可進行三功位編織(成圈、集圈、浮線)，前上針床和后上針床只能進行兩功位編織(成圈和浮線)。

注：K—編織； T—翻針圖3 機頭三角示意圖Fig.3 Diagram of cam system in carriage. (a)Carriage leading to right; (b)Carriage leading to left

1.3 拉力裝置的工作原理

四針床電腦橫機的牽拉主要通過起底板(又叫起底梳、起底針)、主副卷布羅拉(其中主羅拉又叫排布羅拉)、拉布鉗子(又叫拉布耙子)等裝置配合完成。這里的拉布鉗子是四針床電腦橫機獨有的，圖4示出衣片一面的拉布鉗子示意圖。拉布鉗子是前后分開，可對全成形毛衫的前后片分別進行牽拉。拉布鉗子是由一塊塊組成，每塊寬為3.81 cm，上面裝有鉗子針，跟機號相對應(yīng)，比如E18的機器上的每塊拉布鉗子有27根針，每塊拉布鉗子的狀態(tài)有3種，分別是工作(set)、停止(pause)和釋放(release)狀態(tài)，工作狀態(tài)指耙子上的針插入線圈中并以一定的拉力往下拉衣片線圈，拉力大小分強、中、弱3擋；停止?fàn)顟B(tài)指耙子針僅插入衣片線圈中但不提供拉力；釋放狀態(tài)指耙子與布片不接觸、不作用。

圖4 拉布鉗子示意圖Fig.4 Diagram of pulldown device

起底板、排布羅拉、拉布鉗子三者控制衣片拉力的過程為：起始編織時，起底板上升拉住衣片，為衣片提供均勻的拉力，起底板的拉力大小可根據(jù)衣片不同部位設(shè)定；隨著編織的進行，衣片能被排布羅拉夾住時，起底板釋放衣片并退出工作，排布羅拉旋轉(zhuǎn)會提供衣片一定的拉力，此時，衣片主要的拉力來源于拉布鉗子，根據(jù)編織幅寬和編織動作不同，設(shè)定拉布鉗子的作用狀態(tài)也不同，為衣片提供穩(wěn)定、可靠的拉力。

1.4 送紗裝置工作原理

四針床電腦橫機的送紗裝置采用電子式送紗，使用的裝置為DSCS(數(shù)位式度目控制系統(tǒng),Digital Stitch Control System)和i-DSCS裝置，能更精準(zhǔn)地控制送紗量，使得線圈密度均勻。該裝置使用環(huán)長數(shù)據(jù)來代替度目數(shù)據(jù)，通過彎紗三角自動調(diào)節(jié)至接近所設(shè)定的環(huán)長值，保證每行或每件衣片的用紗量精準(zhǔn)。

使用i-DSCS/DSCS之前需要進行測紗操作，設(shè)定好單面和羅紋的紗環(huán)長，在正式織造之前，機上會織造出一個幅寬很小的片子，如設(shè)置袖子編織25.4 cm、大身編織30.48 cm，每把紗嘴使用編織系統(tǒng)S2編織單面和羅紋，控制系統(tǒng)會根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計算出當(dāng)前條件下紗線張力因素導(dǎo)致的度目三角高度差異函數(shù)，進而在正式織造過程中將該送紗量差值考慮在內(nèi)，保證最終送紗量的精準(zhǔn)。圖5示出i-DSCS/DSCS裝置調(diào)節(jié)送紗量流程圖。

圖5 i-DSCS/DSCS調(diào)節(jié)送紗量流程圖Fig.5 Flowchat of i-DSCS/DSCS

1.5 導(dǎo)紗裝置的工作原理

四針床電腦橫機上有4條弧形紗嘴軌道，每條軌道上左右各能裝2把紗嘴，也即每條軌道上能裝4把紗嘴，所以四針床電腦橫機上最多能裝16把紗嘴，紗嘴根據(jù)在軌道上的排列，從機前向機后分別為1～8號，左邊紗嘴編號為L1～L8，右邊紗嘴編號為R1～R8,如圖6所示。紗嘴不作用時停在紗嘴固定器中?；ㄐ卧O(shè)計過程中，在自動控制設(shè)定中根據(jù)需要選擇左邊的紗嘴或右邊的紗嘴進行編織。

圖6 四針床電腦橫機上紗嘴配置圖Fig.6 Configuration of yarn-feeder in four-bed computerized flat-knitting machine

2 四針床電腦橫機成形編織原理

四針床電腦橫機之所以可編織成全成形毛衫，主要是通過4個針床的配合形成圓筒，圓筒的橫向尺寸變化是通過4個針間的收放針來實現(xiàn)，縱向尺寸大小是通過編織行數(shù)來控制。通過在圓筒的某些位置進行開口，形成領(lǐng)子、開衫等。通過移圈和搖床來完成多個圓筒之間的連接[9]，形成袖窿和褲襠。

2.1 平針組織成形編織原理

形成圓筒狀的前后片比較簡單，機頭右行時，編織系統(tǒng)S2帶紗嘴，后下針床編織一行，形成后片的第1個編織行，如圖7(a)所示；左行時，編織系統(tǒng)S2帶著紗嘴，前下針床編織一行，形成前片的第1個編織行，如圖7(b)所示，這樣便得到了高度為一行的圓筒。重復(fù)上述過程，便可得到高度不一的圓筒。

圖7 筒狀平針組織Fig.7 Tubular plain stitch. (a)Knitting one course of back panel； (b)Knitting one course of front panel

2.2 羅紋組織成形編織原理

單片羅紋組織的形成需要借助2個針床來完成正針和反針的羅紋排列，因此，在四針床上形成筒狀羅紋需要利用前后配置的2對針床完成，以筒狀2+2羅紋為例說明。

圖8示出羅紋編織前的筒狀平針組織，將該狀態(tài)看成羅紋編織的初始狀態(tài)(機頭和紗嘴都在左邊)，首先形成后片的1行羅紋組織，再形成前片的1行羅紋組織，如此便完成了圓筒羅紋組織的第1行編織，重復(fù)以上動作，可得一定高度的羅紋組織。圖9、10示出了前后片羅紋編織時的具體編織動作。

圖8 初始狀態(tài)Fig.8 Initial state

圖9(a)示出翻針系統(tǒng)S1將后片羅紋在后下針床上的線圈翻到前上針床對應(yīng)的織針上；圖9(b)示出機頭向右行過程中，機頭帶著紗嘴，后片羅紋排針的織針鉤取紗線編織1行；圖9(c)示出將前上針床上的線圈翻回到后下針床上，線圈狀態(tài)恢復(fù)到圖8的初始狀態(tài)。圖9(a)、(b)、(c)所示過程均在機頭從左向右行過程中完成。

圖10(a)表示翻針系統(tǒng)S1將前片羅紋在前下針床上的線圈翻到后上針床對應(yīng)的織針上；圖10(b)表示機頭向左行過程中，機頭帶著紗嘴，前片羅紋排針的織針鉤取紗線編織1行；圖10(c)表示將后上針床上的線圈翻回到前下針床上，線圈排布狀態(tài)恢復(fù)到圖8的初始狀態(tài)。圖10(a)、(b)、(c)過程均在機頭從右向左行過程中完成。

2.3 開口成形編織原理

四針床電腦橫機上通常采用C形編織方法在圓筒上形成開口[10]，比如形成開衫、V領(lǐng)等。以V領(lǐng)的形成說明C形編織的基本原理，如圖11所示。

圖9 后片羅紋的形成Fig.9 Formation of backside rib. (a)Loops transferred from back needle bed to front needle bed； (b)Knitting one rib course； (c)Loops transferred from front needle bed to back needle bed

圖10 形成前片羅紋Fig.10 Formation of front rib. (a)Loops transferred from front needle bed to back needle bed； (b)Knitting one rib course； (c)Loops transferred from back needle bed to front needle bed

圖11 C形編織示意圖Fig.11 Diagram of C knitting. (a)Initial state; (b)Knitting first course of back panel; (c)Knitting first course of right V-neck; (d)Knitting second course of right V-neck; (e)Knitting second course of back panel; (f)Knitting first course of left V-neck; (g)Knitting second course of left V-neck

圖11(a)示出V領(lǐng)編織的初始狀態(tài)，此時，機頭和紗嘴都在左邊。圖11(b)示出機頭從左向右行，編織后片上的1行；圖11(c)示出機頭從右向左行，編織右邊V領(lǐng)一行；圖11(d)示出機頭從左向右行，編織右邊V領(lǐng)的第2行；圖11(e)示出機頭從右向左行，編織后片上的第2行；圖11(f)示出機頭從左向右行，編織左邊V領(lǐng)1行；圖11(g)表示機頭從右向左行，編織左邊V領(lǐng)的第2行；不斷重復(fù)以上過程，且過程中同時進行V領(lǐng)線處的收針，可得到帶V領(lǐng)的圓筒。由于以上紗嘴帶紗編織過程類似于形成C字，所以稱為C形編織。

3 四針床電腦橫機成形分析

圖12 編織方向Fig.12 Knitting direction. (a)Knitting horizontally; (b)Knitting vertically

四針床電腦橫機全成形毛衫的設(shè)計有別于在二針床電腦橫機上形成毛衫衣片，后者是形成符合人體輪廓的平面衣片，而前者則是形成三維立體結(jié)構(gòu)，其總體的設(shè)計思路為：首先形成圓筒狀結(jié)構(gòu)，圓筒的筒寬由排針數(shù)決定并通過加減針等工藝方法改變筒寬尺寸，圓筒的筒高是通過編織轉(zhuǎn)數(shù)決定。根據(jù)需要在圓筒狀結(jié)構(gòu)的任意位置形成開口如V領(lǐng)、袖窿等；圓筒可進行縱向編織或橫向編織，如圖12所示。

3.1 高領(lǐng)長袖套衫的成形分析

圖13 高領(lǐng)長袖套衫的成形編織順序Fig.13 Complete garments sequence of sweater with long sleeve and turtle neck. (a)Sleeves and body′s tubular knitting; (b)Joining sleeves and body; (c)Shaping shoulder and neckline; (d)Shaping collar

高領(lǐng)長袖套衫的成形編織如圖13所示。由圖13可看出：腋窩點以下部分通過3把紗嘴編織，形成了羅紋和圓筒(見圖13(a))；用右袖紗嘴C將右邊袖身連接，繼而用大身紗嘴B將左邊袖身連接(見圖13(b))；袖身圓筒連接后，大身紗嘴B進行一個圓筒的編織，同時形成袖山減針、大身減針、肩斜、領(lǐng)口(見圖13(c))；最后，利用大身紗嘴B形成高領(lǐng)的領(lǐng)子部分，并進行平收(見圖13(d))。袖子和大身的總轉(zhuǎn)數(shù)相同時，袖身同時編織。若袖身相差一定的轉(zhuǎn)數(shù)，可讓袖子或者大身的紗嘴先停住暫時不編織，其余紗嘴正常編織。若袖身轉(zhuǎn)數(shù)相差很大，如短袖毛衣(袖子轉(zhuǎn)數(shù)遠(yuǎn)少于大身轉(zhuǎn)數(shù))，則起底時用廢紗紗嘴編織一段，再換成所需的正式紗嘴進行編織。編織順序同長袖毛衣一樣。

3.2 長袖開衫的成形分析

長袖開衫的成形編織所用紗嘴情況和高領(lǐng)長袖套衫一樣，腋窩點以下分別使用3把紗嘴：紗嘴A、B、C，腋窩處合并之后，采用一把紗嘴B編織，編輯示意圖如圖14所示。不同點在于袖身合并前大身編織和合并后的編織采用C形編織。

圖14 長袖開衫成形編織示意圖Fig.14 Complete garments diagram of long sleeve cardigan

3.3 無袖套衫的成形分析

無袖套衫腋窩點以下的編織和編織長袖套衫編織原理一樣，只是需要用廢紗紗嘴代替正式紗嘴來編織2只袖子，編織示意圖如圖15所示。由于要形成前后不相連的袖窿，所以需要使用2把紗嘴分別形成前后片，之后形成領(lǐng)子也使用了2把紗嘴。

圖15 無袖套衫成形編織示意圖Fig.15 Complete garments diagram of sleeveless sweater

4 結(jié) 語

在詳細(xì)分析四針床電腦橫機機構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，研究了全成形毛衫在四針床電腦橫機上一體成形時的結(jié)構(gòu)編織方法和成形工藝方法。研究發(fā)現(xiàn)：四針床電腦橫機全成形毛衫的輪廓結(jié)構(gòu)形成是在三維筒狀結(jié)構(gòu)的編織前提下進行多個圓筒編織、圓筒合并、圓筒開口、圓筒收邊；通過選擇編織方向和配置紗嘴，可完成高領(lǐng)長袖套衫、長袖開衫、無袖套衫在四針床電腦橫機上一體成形。本文目前只研究了全成形毛衫整體輪廓一體成形的工藝方法，后期將對全成形毛衫局部位置的一體成形工藝方法做進一步研究。

FZXB

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Whole garment knitting process on four-bed computerized flat knitting machine

WANG Min, CONG Honglian, JIANG Gaoming, PENG Jiajia

(Engineering Research Center for Knitting Technology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

Aiming at problems of existing sweater production on incapable of integrally forming and needing of linking and stitching, the paper studied a whole garment knitting process of the four-bed computerized flat knitting machine. Based on the working principles of the needle bed, the machine head cam system, the tension device and the yarn feeding and guiding device, the paper analyzed the forming knitting principles of the flat stitch, the ribbed stitch and the open end, uses classic sweater as example, and discusses its structure forming method on the four-bed computerized flat knitting machine. It is found that the computerized flat knitting machine configures based on four bed can perform all-needles tubular knitting on the sweater; and the basis of the whole garment knitting process on the four-bed computerized flat knitting machine is tubular knitting, including tubular plain knitting, tubular rib knitting and open-end knitting. Finally, it is found that typical whole garments such as sweater with long sleeve and turtle neck, long sleeve cardigan and sleeveless sweaters can be knitted on the four-bed computerized flat knitting machine by properly choosing the knitting direction and configuring the yarn feeder.

four-bed computerized flat knitting machine; whole garment; digital yarn feeding; tubular; C knitting

10.13475/j.fzxb.20160401707

2016-04-06

2016-08-02

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目(JUSRP51404A)

王敏(1993—)，女，碩士生。主要研究方向為四針床電腦橫機的全成形工藝。叢洪蓮，通信作者，E-mail:cong-wkrc@163.com。

TS 184.5

A