钩编原型机

N.Grimmelsmann，C.Döpke，S.Wehlage，A.Ehrmann

Bielefeld应用科技大学 工程与数学系(德国)

1 钩编机的优点

与针织或机织技术不同，在织物的钩编过程中，只能“打开”一个线圈(针迹)。因此，钩编过程中不会出现脱针掉线的情况。由于钩针可以插入先前织物表面的任何位置并在该处形成新的线圈，因此钩编织物的图案设计是不受限制的。只要在当前位置剪断钩针上的纱线并将其从上一线圈中穿过，织物便不会出现脱散现象。相反，针织过程中，最后一行线圈始终在织针上保持“打开”状态。为了不使任何线圈脱散，必须对所有线圈进行成圈过程中的脱圈动作(或从机器上卸下后进行缝制)。

钩编可以形成各种三维形状织物。一方面，通过将针头反复插入同一线圈穿套成新的线圈，从而形成具有任意弯曲半径的曲面，这在针织机上只能部分实现，受到一定程度的限制。另一方面，钩针编织物能被轻松、快速地(机械或手动)从机器上取下并在不同的位置上重新钩编，从而使双T型梁或其他通用纤维复合材料等预制件的成型比针织或机织容易得多。此外，钩编还提供了在一定线圈宽度范围内改变每个线圈高度的能力。通过单钩针到多钩针的使用可制备比针织机编织花样更多的产品。最后，钩编织物具有与经编或纬编织物不同的力学性能，可实现其在其他领域的应用。因此，钩编机的发展可开拓纺织技术新领域，生产更多的新型钩编机产品。

2 钩编原型机

本文所述钩编机目前正在申请专利(DE 10 2016 015 204 A1，WO 2018/114025 A1)。这一自动化钩编机的模型主要用于展示其基本功能，无需优化其工作速度。

项目首先开发了钩编原型机的电子和机械组件。所需的机械组件是自制的，其中许多零件为3D打印制成，钩编机的针床采用有机玻璃经激光切割机制成，如图1所示。从技术角度来看，该钩编机是横机的机械构造与电机控制的数控铣床的有机结合。钩编机的控制系统通过开源软件编程控制实现。

图1 3D打印的线性电机支架和激光切割的有机玻璃针床

经过整体组装和调试，完成了第一个钩编机机械原型。机器的测试运行从手动开始，然后进入自动操作模式，对优化后的钩编机运行速度进行了测试。图2为完整的钩编机原型，目前该原型机已经进行了优化改善，并扩展了其使用功能。

图2 原型钩编机

3 钩编原型机的功能

为了演示，钩编原型机的工作过程可通过计算机逐步控制执行，也可自动钩编几针。从计算机到钩编机的传输命令是通过UGS(通用G代码发送器)执行的。在钩编机上，这些G代码由Arduino硬件在开源软件grbl上编写，该软件也常用于数控铣削或其他机器。

钩编运动序列包括4个轴，由一个特殊的舌针执行实际的钩编过程，而针床中的其他常规舌针用于确定线圈位置。通过这种方式，避免了将特殊舌针插入钩针编织位置而引起更复杂的视觉误差。钩编机的整个运动过程及分解步骤在Bielefeld应用科技大学的YouTube频道可在线观看。

4 结论与展望

项目研究并开发了基于专利申请的钩编机的原型。该原型是可实现自动钩编的机器的首次展示。在后期的项目计划中，将对该机型进行进一步开发，以作为实验室用机器，从而实现钩编织物的小规模化和稳定化生产。此外，通过优化钩编机的结构和运动顺序，不仅可以提高其工作速度，还可整合更多的线圈，以生产具有不同力学和外观性能的钩编纺织品。