四针床电脑横机的全成形工艺

王 敏， 丛洪莲， 蒋高明， 彭佳佳

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

四针床电脑横机的全成形工艺

王 敏， 丛洪莲， 蒋高明， 彭佳佳

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

针对目前毛衫生产无法一体成形，下机后需再进行套口和缝合等不足，研究了四针床电脑横机的全成形工艺。从机器的针床、机头三角系统、拉力装置、送纱和导纱装置的工作原理出发，对平针组织、罗纹组织以及开口的成形编织原理进行分析，并以典型的毛衫为例，用四针床电脑横机，探讨其结构成形方法。结果发现：基于4个针床配置的电脑横机使得毛衫能够进行满针筒状编织；四针床电脑横机全成形编织的基础是圆筒编织，具体包括筒状平针结构编织、筒状罗纹结构编织以及开口编织；通过选择编织方向和配置纱嘴，能完成典型款式毛衫，如高领长袖套衫、长袖开衫、无袖套衫，在四针床电脑横机上的一体成形。

四针床电脑横机； 全成形； 数字式送纱； 圆筒； C形编织

四针床电脑横机因全成形毛衫生产的需要而出现，使得毛衫以整件状态、三维立体方式一次性编织出来，下机后无需再经过人工费时的套口、缝合等工序。全成形毛衫不需要缝接从而无内里缝边，故能带给消费者更多的穿着舒适感。四针床电脑横机生产的全成形毛衫线条优美、流畅，伸展自如，柔软轻巧，因而毛衫的质量也更加上乘。传统的毛衫是在两针床电脑横机上通过先编织前后身片、袖片、门襟、领子、口袋等片状结构，再将这些片状结构通过套口、缝合等后道工序拼接在一起而形成毛衫。后道工序中的缝盘为人工作业，而国内车缝工人的人力成本越来越高，且成衣的最终品质会受车缝工人技术高低影响而不稳定，从而影响毛衫本身的舒适性和美观性。文献[1-3]探究了二针床电脑横机上全成形毛衫的可行性，同时也指出二针床电脑横机上形成全成形毛衫有很大的限制，主要表现在款式、花型、工艺设计以及设备等方面。四针床电脑横机为毛衫的全成形编织提供了良好的解决方案[4-5]，但四针床电脑横机相比较于普通两针床电脑横机而言，配置复杂，成本高，相对应的产品附加值也高，目前只有日本岛精公司生产的四针床电脑横机推向市场。文献[4-7]中使用岛精的二针床电脑横机做试验，在文章的背景介绍中提到岛精公司的四针床电脑横机，但未对四针床电脑横机及其成形技术做深入的研究。国内目前引进一部分四针床电脑横机，但对四针床电脑横机的成形原理、成形方法以及相对应的全成形产品设计方法的探讨和研究都很少[2-3,8]。本文将首先探讨四针床电脑横机机构的工作原理，包括针床、机头三角、拉力装置、送纱及导纱装置的工作原理。其次，探讨四针床电脑横机的基本成形编织原理，包括平针组织、罗纹组织成形编织原理及开口编织原理。最后，探究在四针床电脑横机上，高领长袖套衫、长袖开衫、无袖套衫3种典型毛衫各部位的编织顺序及纱嘴使用情况，为进一步深入研究四针床电脑横机全成形编织关键工艺提供参考。

1 四针床电脑横机机构原理

1.1 针床的工作原理

四针床电脑横机上配置了4个编织针床和1个纱环压脚针板(loop presser，简称LP)。从机前看，4个编织针床分别为：前上针床(front up，简称FU)、前下针床(front down，简称FD)、后上针床(back up，简称BU)、后下针床(back down，简称BD)。纱环压脚针板配置在后上针床上，主要功能为：喂纱时纱环压片可压低纱嘴上的纱线，使织针更易于钩取纱线。四针床的配置侧视图如图1所示。纱环压脚针板工作示意图如图2所示。

图1 针床配置Fig.1 Configuration of needle bed

注：1—纱嘴； 2—纱环压片； 3—线圈； a～m为织针编号。图2 纱环压脚针板工作示意图Fig.2 LP working principle diagram

后上针床和后下针床可左右横移，而前上针床和前下针床是固定的，因此，在编织全成形毛衫时，前上针床和前下针床上的线圈想完成移圈动作，需要借助后面对应的2个针床完成。具体来说，前上针床上线圈需翻到后下针床上完成摇床动作再翻回原位置，前下针床上线圈需翻到后上针床上完成摇床动作再翻回原位置。当进行普通毛衫衣片编织时，和二针床电脑横机一样，使用的是前下针床和后下针床，前下针床上线圈的移圈是借助后下针床的横移完成。

1.2 机头三角系统工作原理

图3示出机头三角示意图。四针床电脑横机的机头(carriage)有3个三角系统，其中，中间的三角系统S2为编织系统，其余2个系统S1和S3为翻针系统，S1和S3是根据机头前进方向来命名，先行的翻针系统为S1、后行的翻针系统为S3，例如，当机头从左向右行时，右边的翻针系统为S1、左边的翻针系统为S3，如图3(a)所示；相反，当机头从右向左行时，左边的翻针系统为S1、右边的翻针系统为S3，如图3(b)所示。四针床电脑横机因只有1个编织系统，因此属于单系统，故进行外部加针时需要考虑编织方向，需保证编入加针，因为机头编入时在边针上挂1针,到下一行编织才能形成完整的线圈，如果在机头编出时加1针，该针上的线圈会脱落。每个系统的三角可同时控制4个针床上织针的编织状态以及翻针与否状态，其中前下针床和后下针床可进行三功位编织(成圈、集圈、浮线)，前上针床和后上针床只能进行两功位编织(成圈和浮线)。

注：K—编织； T—翻针图3 机头三角示意图Fig.3 Diagram of cam system in carriage. (a)Carriage leading to right; (b)Carriage leading to left

1.3 拉力装置的工作原理

四针床电脑横机的牵拉主要通过起底板(又叫起底梳、起底针)、主副卷布罗拉(其中主罗拉又叫排布罗拉)、拉布钳子(又叫拉布耙子)等装置配合完成。这里的拉布钳子是四针床电脑横机独有的，图4示出衣片一面的拉布钳子示意图。拉布钳子是前后分开，可对全成形毛衫的前后片分别进行牵拉。拉布钳子是由一块块组成，每块宽为3.81 cm，上面装有钳子针，跟机号相对应，比如E18的机器上的每块拉布钳子有27根针，每块拉布钳子的状态有3种，分别是工作(set)、停止(pause)和释放(release)状态，工作状态指耙子上的针插入线圈中并以一定的拉力往下拉衣片线圈，拉力大小分强、中、弱3挡；停止状态指耙子针仅插入衣片线圈中但不提供拉力；释放状态指耙子与布片不接触、不作用。

图4 拉布钳子示意图Fig.4 Diagram of pulldown device

起底板、排布罗拉、拉布钳子三者控制衣片拉力的过程为：起始编织时，起底板上升拉住衣片，为衣片提供均匀的拉力，起底板的拉力大小可根据衣片不同部位设定；随着编织的进行，衣片能被排布罗拉夹住时，起底板释放衣片并退出工作，排布罗拉旋转会提供衣片一定的拉力，此时，衣片主要的拉力来源于拉布钳子，根据编织幅宽和编织动作不同，设定拉布钳子的作用状态也不同，为衣片提供稳定、可靠的拉力。

1.4 送纱装置工作原理

四针床电脑横机的送纱装置采用电子式送纱，使用的装置为DSCS(数位式度目控制系统,Digital Stitch Control System)和i-DSCS装置，能更精准地控制送纱量，使得线圈密度均匀。该装置使用环长数据来代替度目数据，通过弯纱三角自动调节至接近所设定的环长值，保证每行或每件衣片的用纱量精准。

使用i-DSCS/DSCS之前需要进行测纱操作，设定好单面和罗纹的纱环长，在正式织造之前，机上会织造出一个幅宽很小的片子，如设置袖子编织25.4 cm、大身编织30.48 cm，每把纱嘴使用编织系统S2编织单面和罗纹，控制系统会根据采集到的数据计算出当前条件下纱线张力因素导致的度目三角高度差异函数，进而在正式织造过程中将该送纱量差值考虑在内，保证最终送纱量的精准。图5示出i-DSCS/DSCS装置调节送纱量流程图。

图5 i-DSCS/DSCS调节送纱量流程图Fig.5 Flowchat of i-DSCS/DSCS

1.5 导纱装置的工作原理

四针床电脑横机上有4条弧形纱嘴轨道，每条轨道上左右各能装2把纱嘴，也即每条轨道上能装4把纱嘴，所以四针床电脑横机上最多能装16把纱嘴，纱嘴根据在轨道上的排列，从机前向机后分别为1～8号，左边纱嘴编号为L1～L8，右边纱嘴编号为R1～R8,如图6所示。纱嘴不作用时停在纱嘴固定器中。花形设计过程中，在自动控制设定中根据需要选择左边的纱嘴或右边的纱嘴进行编织。

图6 四针床电脑横机上纱嘴配置图Fig.6 Configuration of yarn-feeder in four-bed computerized flat-knitting machine

2 四针床电脑横机成形编织原理

四针床电脑横机之所以可编织成全成形毛衫，主要是通过4个针床的配合形成圆筒，圆筒的横向尺寸变化是通过4个针间的收放针来实现，纵向尺寸大小是通过编织行数来控制。通过在圆筒的某些位置进行开口，形成领子、开衫等。通过移圈和摇床来完成多个圆筒之间的连接[9]，形成袖窿和裤裆。

2.1 平针组织成形编织原理

形成圆筒状的前后片比较简单，机头右行时，编织系统S2带纱嘴，后下针床编织一行，形成后片的第1个编织行，如图7(a)所示；左行时，编织系统S2带着纱嘴，前下针床编织一行，形成前片的第1个编织行，如图7(b)所示，这样便得到了高度为一行的圆筒。重复上述过程，便可得到高度不一的圆筒。

图7 筒状平针组织Fig.7 Tubular plain stitch. (a)Knitting one course of back panel； (b)Knitting one course of front panel

2.2 罗纹组织成形编织原理

单片罗纹组织的形成需要借助2个针床来完成正针和反针的罗纹排列，因此，在四针床上形成筒状罗纹需要利用前后配置的2对针床完成，以筒状2+2罗纹为例说明。

图8示出罗纹编织前的筒状平针组织，将该状态看成罗纹编织的初始状态(机头和纱嘴都在左边)，首先形成后片的1行罗纹组织，再形成前片的1行罗纹组织，如此便完成了圆筒罗纹组织的第1行编织，重复以上动作，可得一定高度的罗纹组织。图9、10示出了前后片罗纹编织时的具体编织动作。

图8 初始状态Fig.8 Initial state

图9(a)示出翻针系统S1将后片罗纹在后下针床上的线圈翻到前上针床对应的织针上；图9(b)示出机头向右行过程中，机头带着纱嘴，后片罗纹排针的织针钩取纱线编织1行；图9(c)示出将前上针床上的线圈翻回到后下针床上，线圈状态恢复到图8的初始状态。图9(a)、(b)、(c)所示过程均在机头从左向右行过程中完成。

图10(a)表示翻针系统S1将前片罗纹在前下针床上的线圈翻到后上针床对应的织针上；图10(b)表示机头向左行过程中，机头带着纱嘴，前片罗纹排针的织针钩取纱线编织1行；图10(c)表示将后上针床上的线圈翻回到前下针床上，线圈排布状态恢复到图8的初始状态。图10(a)、(b)、(c)过程均在机头从右向左行过程中完成。

2.3 开口成形编织原理

四针床电脑横机上通常采用C形编织方法在圆筒上形成开口[10]，比如形成开衫、V领等。以V领的形成说明C形编织的基本原理，如图11所示。

图9 后片罗纹的形成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

图10 形成前片罗纹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

图11 C形编织示意图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

图11(a)示出V领编织的初始状态，此时，机头和纱嘴都在左边。图11(b)示出机头从左向右行，编织后片上的1行；图11(c)示出机头从右向左行，编织右边V领一行；图11(d)示出机头从左向右行，编织右边V领的第2行；图11(e)示出机头从右向左行，编织后片上的第2行；图11(f)示出机头从左向右行，编织左边V领1行；图11(g)表示机头从右向左行，编织左边V领的第2行；不断重复以上过程，且过程中同时进行V领线处的收针，可得到带V领的圆筒。由于以上纱嘴带纱编织过程类似于形成C字，所以称为C形编织。

3 四针床电脑横机成形分析

图12 编织方向Fig.12 Knitting direction. (a)Knitting horizontally; (b)Knitting vertically

四针床电脑横机全成形毛衫的设计有别于在二针床电脑横机上形成毛衫衣片，后者是形成符合人体轮廓的平面衣片，而前者则是形成三维立体结构，其总体的设计思路为：首先形成圆筒状结构，圆筒的筒宽由排针数决定并通过加减针等工艺方法改变筒宽尺寸，圆筒的筒高是通过编织转数决定。根据需要在圆筒状结构的任意位置形成开口如V领、袖窿等；圆筒可进行纵向编织或横向编织，如图12所示。

3.1 高领长袖套衫的成形分析

图13 高领长袖套衫的成形编织顺序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

高领长袖套衫的成形编织如图13所示。由图13可看出：腋窝点以下部分通过3把纱嘴编织，形成了罗纹和圆筒(见图13(a))；用右袖纱嘴C将右边袖身连接，继而用大身纱嘴B将左边袖身连接(见图13(b))；袖身圆筒连接后，大身纱嘴B进行一个圆筒的编织，同时形成袖山减针、大身减针、肩斜、领口(见图13(c))；最后，利用大身纱嘴B形成高领的领子部分，并进行平收(见图13(d))。袖子和大身的总转数相同时，袖身同时编织。若袖身相差一定的转数，可让袖子或者大身的纱嘴先停住暂时不编织，其余纱嘴正常编织。若袖身转数相差很大，如短袖毛衣(袖子转数远少于大身转数)，则起底时用废纱纱嘴编织一段，再换成所需的正式纱嘴进行编织。编织顺序同长袖毛衣一样。

3.2 长袖开衫的成形分析

长袖开衫的成形编织所用纱嘴情况和高领长袖套衫一样，腋窝点以下分别使用3把纱嘴：纱嘴A、B、C，腋窝处合并之后，采用一把纱嘴B编织，编辑示意图如图14所示。不同点在于袖身合并前大身编织和合并后的编织采用C形编织。

图14 长袖开衫成形编织示意图Fig.14 Complete garments diagram of long sleeve cardigan

3.3 无袖套衫的成形分析

无袖套衫腋窝点以下的编织和编织长袖套衫编织原理一样，只是需要用废纱纱嘴代替正式纱嘴来编织2只袖子，编织示意图如图15所示。由于要形成前后不相连的袖窿，所以需要使用2把纱嘴分别形成前后片，之后形成领子也使用了2把纱嘴。

图15 无袖套衫成形编织示意图Fig.15 Complete garments diagram of sleeveless sweater

4 结 语

在详细分析四针床电脑横机机构原理的基础上，研究了全成形毛衫在四针床电脑横机上一体成形时的结构编织方法和成形工艺方法。研究发现：四针床电脑横机全成形毛衫的轮廓结构形成是在三维筒状结构的编织前提下进行多个圆筒编织、圆筒合并、圆筒开口、圆筒收边；通过选择编织方向和配置纱嘴，可完成高领长袖套衫、长袖开衫、无袖套衫在四针床电脑横机上一体成形。本文目前只研究了全成形毛衫整体轮廓一体成形的工艺方法，后期将对全成形毛衫局部位置的一体成形工艺方法做进一步研究。

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

中央高校基本科研业务费专项资金项目(JUSRP51404A)

王敏(1993—)，女，硕士生。主要研究方向为四针床电脑横机的全成形工艺。丛洪莲，通信作者，E-mail:cong-wkrc@163.com。

TS 184.5

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