動力織機

動力織機は、機械的な力を利用して布の織りを自動化する機械化された織機です。カム、ギア、レバー、プーリーなどの機構を介して経糸と緯糸を交差させ、以前は手作業で行われていた動作を再現します。織物の機械化は生産効率を劇的に向上させ、産業革命期における大規模な繊維工場の台頭に貢献しました。^{[ 1 ]}

アイデア自体は古く、実験も彼より前から行われていたが、エドマンド・カートライトは1785年の特許で動力織機の開発を始めたとされている。彼の初期バージョンは原始的なものだったが、自動織機の先駆けとなり、工場生産の基礎を築いた。19世紀初頭までに、改良によって動力織機は信頼性が高まり、ヨーロッパと北アメリカで広く普及し、繊維製造の新時代を到来させた。カートライトの発明は機械化された織機の始まりを告げ、熟練した手織り職人への依存を大幅に減らした。^{[ 2 ]}

織機の主要構成要素は、経糸ビーム、綜絖、ハーネス、シャトル、筬、および巻き取りロールです。織機における糸の加工工程には、開口、緯糸の引き込み、バテンニング、および巻き取り作業が含まれます。

• 開口。開口とは、経糸を持ち上げてループを作り、シャトルで運ばれた緯糸をそこに通すことです。開口とは、持ち上げられた経糸と持ち上げられていない経糸の間の垂直方向の空間のことです。現代の織機では、単純な開口操作も複雑な開口操作も、綜絖枠（ハーネスとも呼ばれる）によって自動的に行われます。これは長方形の枠で、綜絖または綜絖と呼ばれる一連のワイヤーが取り付けられています。糸は、ハーネスから垂直に吊り下げられた綜絖の穴を通ります。織り方によって、どのハーネスがどの経糸を制御するかが決まり、使用するハーネスの数は織りの複雑さによって異なります。綜絖を制御する一般的な方法として、ドビーとジャカードヘッドがあります。
• 緯糸の挿入。ハーネスが綜絖または綜絖を上げ、経糸が持ち上げられると、開口部が形成されます。緯糸は、シャトルと呼ばれる小さな搬送装置によって開口部を通して挿入されます。シャトルは通常、開口部を通過できるように両端が尖っています。伝統的なシャトル織機では、緯糸は羽根車に巻き付けられ、それがシャトルに取り付けられます。緯糸は、シャトルが織機を横切って移動するにつれて、シャトルの穴から出てきます。シャトルが織機の片側からもう片側へ一回横切ることを、緯糸の挿入といいます。シャトルが開口部を往復すると、生地のほつれを防ぐために、生地の両側に縁、つまり耳が織り込まれます。
• バテンニング。シャトルが織機上を移動して緯糸を配置する際、リード（櫛のような形をした別のフレーム）の開口部も通過します。緯糸を刺すたびに、リードは緯糸を既に形成された生地の部分に押し付け、バテンニングします。生地が形成される部分をフェルと呼びます。従来のシャトル織機は、毎分約150～200回の緯糸の速度で稼働できます。

織り工程ごとに、新しく織り上がった布地を布巻き機に巻き取る必要があります。この工程を巻き取りといいます。同時に、経糸を経糸巻き機から外す、つまり解放しなければなりません。完全自動化を実現するには、緯糸が切れた場合に織機を停止させる緯糸停止機構が必要です。

繊維工場での織物作業は、織工と呼ばれる特別に訓練された作業員によって行われます。織工は高い業界基準を維持することが求められ、一度に10台から30台もの織機を監視する任務を負っています。作業シフト中、織工はまずワックスペンシルまたはクレヨンを使って布に自分のイニシャルをサインし、シフト交代をマークします。次に、担当する織機の布側（前面）を歩き、筬から出てくる布を優しく触って確認します。これは、折れた「緯糸」や緯糸がないかを確認するためです。折れた緯糸が見つかった場合、織工は機械を停止させ、できるだけ早く緯糸のボビンを交換するなどしてエラーを修正します。織工は、理想的にはどの機械も1分以上停止してはならないこと、そしてより迅速な対応が望ましいことを訓練されています。

自動織機の最初のアイデアは、1684年にパリのM. de Gennesと1745年にVaucansonによって考案されましたが、忘れ去られていました。1785年、Edmund Cartwrightは初期の動力織機の特許を取得しましたが、これは当初は手動式で機械的に粗雑なものでした。1787年までに彼は水力で駆動する改良版を開発し、その後すぐに織機を蒸気動力と連結させ、完全機械化された織物への重要な一歩を踏み出しました。彼のアイデアは最初にマンチェスターのGrimshawによってライセンスされ、1790年にマンチェスターに小さな蒸気動力の織物工場が建設されましたが、工場は火災で焼失しました。Cartrightの機械は商業的に成功した機械ではありませんでした。彼の織機は経糸を整えるために停止する必要がありました。その後数十年にわたり、Cartrightのアイデアは信頼性の高い自動織機へと改良されました。これらの設計はJohn Kayの飛び杼の発明に倣い、レバーを使用して杼を開口部に通しました。織物の速度が上がったことで、織工は紡績工が生産できるよりも多くの糸を使うことができるようになった。^{[ 3 ]}

マンチェスターとその周辺地域における動力織機の発展は偶然ではなかった。マンチェスターは1620年までにフスティアン織物の中心地となり、ランカシャーの他の町々の拠点として機能し、それらの町々との通信網を発展させていた。蛇行するマージー川を利用した輸出拠点として確立され、1800年までにはアシュトン運河、ロッチデール運河、ピークフォレスト運河、マンチェスター・ボルトン・アンド・ベリー運河と接続する活気ある運河網が整備されていた。フスティアン織物の貿易は、複雑なオランダ式織機に慣れ、おそらく産業的な規律にも慣れた熟練労働者をこれらの町々にもたらした。マンチェスターが紡績の町となる一方で、周辺の町々は家内工業方式で布を生産する織物町となった。この事業は、新しい工場に投資し、数百台の織機を購入するのに必要な資本を持つ少数の家族によって支配されていた。工場は新しい運河沿いに建設されたため、すぐに市場にアクセスできた。紡績が最初に発展し、1830年までは手織機が動力織機よりも経済的に重要でしたが、その後役割が逆転しました。^{[ 11 ]}マンチェスターの経済成長により、精密工作機械工学の新しい産業が生まれ、織機の精密機構を構築するために必要なスキルがここにありました。

動力織機は熟練した手織り職人の需要を減少させ、当初は賃金の低下と失業を引き起こした。動力織機の導入後には抗議運動が起こった。例えば、1816年には2000人のカルトンの織工が暴動を起こし、動力織機工場を破壊しようとし、労働者に石を投げつけた。^{[ 15 ]} 1826年には、不満を抱いた手織り職人がきっかけとなり、イングランドのランカシャーで動力織機暴動が発生した。^{[ 16 ]}

長期的には、動力織機によって布の価格が手頃になったことで需要が増加し、輸出が促進され、低賃金ではあるものの産業雇用が増加した。^{[ 17 ]} 動力織機はまた、女性の工場労働者にも機会をもたらした。^{[ 18 ]} 動力織機の影響の暗い側面は、動力織機工場での児童雇用の増加であった。^{[ 19 ]}

織機には、不注意な織り手や訓練不足の織り手が犠牲になる可能性のある、多くの固有の危険があります。最も明白なのは、動く筬、綜絖を保持する枠、そして布が機械の前面を通過してドフロールに渡る際に布をしっかりと張るために使用される「ピンチ」または「サンド」ロールです。織物で最もよくある怪我は、気が散ったり退屈したりした作業員による指の挟み込みですが、このような怪我はこれだけではありません。長い髪の織り手が経糸に髪が絡まり、頭皮が頭蓋骨から引き剥がされたり、髪の毛が大量に抜け落ちたりする事例が数多く報告されています。^{[ 20 ]}このため、業界では、織り手に髪をまとめて結ぶか、絡まないように髪を短くすることを義務付けるのを企業が行うのが標準となっています。また、機械の前面には挟み込みの可能性がある箇所があるため、ゆったりとしただぶだぶの衣服は禁止されています。さらに、動いている筬が糸やその他の機械的な詰まりやエラーに遭遇した場合、シャトルが高速（時速200マイル/時速322キロ以上）で織機から飛び出し、作業員に衝突する危険性があります。織工にとって安全面での難点の1つは、織機が稼働する際の騒音（115 dB以上）です。そのため、絡まった人が助けを求めて叫んでも、ほとんど聞こえません。このため、OSHAは企業がこのような事故の発生確率を軽減するための具体的なガイドラインを策定しました^{[ 21 ]}。しかし、このようなガイドラインが設けられていても、機械自体による繊維生産現場での負傷は依然としてよく見られます。

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