動力織機

動力織機は機械化された織機であり、産業革命 初期の織物の工業化における重要な開発の1つでした。最初の動力織機は1785年にエドモンド・カートライトによって設計され、特許を取得しました。^[1]その後47年間にわたって改良が続けられ、ハワード・アンド・バロー社の設計により操作が完全に自動化されました。この装置は1834年にジェームズ・バローとウィリアム・ケンワーシーによって設計され、ランカシャー織機と名付けられました。

1850 年までに、イギリスには合計約 26 万台の動力織機がありました。2 年後、シャトルが空になると補充するノースロップ織機が登場しました。これがランカシャー織機に取って代わりました。

織機の主な構成要素は、経糸ビーム、綜絖、ハーネス、シャトル、筬、巻き取りロールです。織機では、糸の処理には、開口、摘み取り、バトニング、巻き取り操作が含まれます。

• 開口。開口とは、縦糸を引き上げ、ループを形成し、シャトルで運ばれる横糸をそのループに通すことです。開口とは、引き上げられた縦糸と引き上げられていない縦糸の間の垂直の空間です。現代の織機では、単純で複雑な開口操作が、ハーネスとも呼ばれるヘドルまたはヘルド フレームによって自動的に実行されます。これは、一連のワイヤ (ヘドルまたはヘルドと呼ばれる) が取り付けられた長方形のフレームです。糸は、ハーネスから垂直に垂れ下がっているヘドルの穴に通されます。織りのパターンによって、どのハーネスがどの縦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。ヘドルを制御する一般的な 2 つの方法は、ドビーとジャカード ヘッドです。
• ピック。ハーネスが経糸を持ち上げるヘルドまたは綜絖を上げると、開口が作られます。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に挿入されます。シャトルは通常、開口を通過できるように両端が尖っています。従来のシャトル織機では、緯糸はクイルに巻き付けられ、クイルはシャトルに取り付けられています。緯糸は、織機を横切るときにシャトルの穴から出てきます。織機の片側から反対側へのシャトルの 1 回の交差はピックと呼ばれます。シャトルが開口を前後に移動するにつれて、布の両側に端、つまり耳が織り込まれ、布がほつれるのを防ぎます。
• バテン。シャトルが織機を横切って横糸を敷き詰める際、別のフレームの開口部であるリード（櫛に似た形状）も通過します。各ピッキング操作で、リードは各横糸をすでに形成された布地の部分に押し付けたり、バテンをかけたりします。布地が形成されるポイントはフェルと呼ばれます。従来のシャトル織機は、1 分間に約 150 ～ 200 ピッキングの速度で稼働できます。

織り作業ごとに、新しく作られた布を布ビームに巻き取る必要があります。このプロセスは巻き取りと呼ばれます。同時に、経糸を経糸ビームから送り出すか、解放する必要があります。織機を完全に自動化するには、緯糸が切れた場合に織機をブレーキをかける、充填停止動作が必要です。

繊維工場での織物の作業は、織工と呼ばれる特別な訓練を受け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、10 台から 30 台もの織機を一度に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用して、シフト交代を示すイニシャルを布に書き、次に織機の布側 (前面) に沿って歩き、リードから出てくる布にそっと触れます。これは、切れた「ピック」またはフィラー スレッドがないか確認するためです。切れたピックが検出された場合、織工は機械を無効にして、通常はできるだけ短時間でフィラー スレッド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 分以上停止しないように訓練されており、ターンアラウンド時間はより短い方が望ましいとされています。

動作の仕組み上、操作には 2 人以上が必要です。

自動織機の最初のアイデアは、1784年にパリのM. de Gennesと1745年にVaucansonによって考案されたが、これらの設計は開発されることはなく忘れ去られた。1785年にエドモンド・カートライトは、現代の力織機の前身となる、水力を利用して織りのプロセスを高速化する力織機の特許を取得した。彼のアイデアは、 1790年にマンチェスターに小さな蒸気動力の織機工場を建設したマンチェスターのグリムショーによって最初にライセンスされたが、工場は火災で焼失した。カートライトの機械は商業的に成功せず、経糸を整えるために織機を停止する必要があった。その後数十年にわたって、カートライトのアイデアは信頼性の高い自動織機に改良された。これらの設計は、ジョン・ケイのフライングシャトルの発明に倣ったもので、レバーを使用してシャトルをシェッドに通すものであった。織りの速度が速くなったため、織工は紡績工が生産できるよりも多くの糸を使用できた。^[2]

一連の発明家が、3 つの主要プロセスと補助プロセスのあらゆる側面を段階的に改善しました。

• マンチェスターのグリムショー（1790年）：経糸を整える
• オースティン（1789年、1790年）：経糸を整え、ポロックショーのモンティスのために織機200台を製作 1800年
• ブレッドベリーのトーマス・ジョンソン (1803): ドレッシングフレーム、1806 年にマンチェスターに 200 台の蒸気織機の工場、 1809 年にストックポートに 2 つの工場。1つはランカシャーのウェストホートン(1809 年)。
• ストックポートのウィリアム・ラドクリフ（1802年）：巻き取り機構の改良
• バーンリーのジョン・トッド（1803年）：ヘルドローラーと新しい開口装置。ヘルドは第2シャフトのカムによって作動する踏み板に紐で固定されていました。
• ストックポートのウィリアム・ホロックス (1803): フレームは依然として木製でしたが、旋盤はフレームから垂れ下がっていて、第 1 軸のカムによって操作され、シェディングは第 2 軸のカムによって操作され、巻き取り動作はラドクリフからコピーされました。
• ピーター・マースランド（1806年）：旋盤の動きを改良して、ピッキング不良を解消
• ウィリアム・コットン（1810年）：発射動作の改良
• ウィリアム・ホロックス（1813年）：ホロックス織機、旋盤の動きの改良、マースランド織機の改良
• ピーター・エワート（1813年）：空気圧の利用
• ジョセフ・テイラーとピーター・テイラー（1815年）：厚手の布用のダブルビートフット旋盤
• ポール・ムーディ(1815): 北米初の動力織機を製作。英国の織機を輸出することは違法だった。
• ジョン・カプロン・アンド・サンズ（1820年）：マサチューセッツ州アクスブリッジに北米初の毛織物用動力織機を設置した。
• ウィリアム・ホロックス（1821年）：使用中に経糸と緯糸を濡らし、糊付けの効率を向上させるシステム
• リチャード・ロバーツ（1830年）：ロバーツ織機、これらの改良は、ギア付きの巻き取りホイールと複数のヘドルを操作するためのタペットでした^[3]
• スタンフォード、プリチャード、ウィルキンソン: 緯糸または経糸の切れ目で停止する方法の特許を取得。使用されなかった。
• ブラックバーンのウィリアム・ディキンソン：ブラックバーン織機、現代のオーバーピック

今では、役に立たない装置の特許に含まれる一連の有用な改良が登場している。

• ホーニー、ケンワーシー、ブラックバーンのブルフ（1834年）：振動リードまたはフライリード
• ジョン・ラムズボトムとリチャード・ホルト・オブ・トッドモーデン（1834年）：新しい自動横糸停止動作
• ブラックバーンのジェームズ・ブルフ（1835年）：改良された自動横糸停止動作と巻き取りおよび送り出し装置
• アンドリュー・パーキンソン（1836年）：改良された担架（寺院）。
• ウィリアム・ケンワーシーとジェームズ・ブルフ（1841年）：トラフとローラーテンプル（標準となった）、シンプルなストップモーション。^[4]

この時点で織機は、緯糸の補充を除いて自動化されました。カートワイト織機の織工は、1 台の織機を毎分 120 ～ 130 ピックの速度で稼働させることができましたが、ケンワーシーとブルスのランカシャー織機では、織工は 1 台の織機を毎分 220 ～ 260 ピックの速度で稼働させることができ、処理能力は 8 倍 (またはそれ以上) になります。

• ジェームズ・ヘンリー・ノースロップ（1894）は、自動糸通しシャトルと、ボビンを尻のリングで保持するシャトルスプリングジョーを発明しました。これが、ノースロップ織機の基本機能である、1891年の自動充填・電池交換への道を開きました。ノースロップ織機の主な利点は、完全に自動化されていたことです。経糸が切れると、織機は修理されるまで停止します。シャトルの糸がなくなると、ノースロップの機構は、停止することなく、使い切った糸を排出し、新しい糸を満杯の状態で装填します。織機作業員は、以前は8台しか操作できませんでしたが、16台以上を操作できるようになりました。したがって、人件費は半分になりました。工場の所有者は、労働力の節約が新しい織機への資本投資に見合う価値があるかどうかを判断する必要がありました。合計で70万台の織機が販売されました。1914年までに、ノースロップ織機はアメリカの織機の40％を占めていました。ノースロップは、織物関連の特許を数百件保有していました。

マンチェスターとその周辺で力織機が発達したの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の中心地となり、ランカシャーの他の町の拠点として機能していたため、彼らとの通信ネットワークが発達していた。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 & ベリー運河につながる運河網が栄えていた。フスティアン貿易によって、複雑なオランダの織機に慣れ、おそらくは工業規律にも慣れている熟練した労働力が町にもたらされた。マンチェスターが紡績の町となった一方で、周囲の町は製糸システムで布を生産する織物の町であった。このビジネスは、新しい工場に投資し、何百台も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。最初に紡績が発達し、1830年まで手織機は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。^[5]マンチェスターの経済成長により、精密機械工学の新しい産業が生まれ、織機の精密なメカニズムを構築するために必要なスキルがここにありました。

ドレイパーの戦略は、ノースロップ織機のモデルを数種類標準化し、大量生産することだった。1909年の軽量のEモデルに、1930年にはより重いXモデルが加わった。連続繊維機、たとえばレーヨンは切れやすいため、専用の織機が必要だった。これは1932年にスタッフォード織機社を買収することで実現し、同社の特許を使用して3番目の織機XDがラインナップに追加された。大量生産技術のため、彼らはシャトルレス織機などの新技術への再装備には消極的で、時間がかかりました。^[7]

もともと、動力織機は緯糸を横切るためにシャトルを使用していましたが、1927年に、より高速で効率的なシャトルレス織機が使用されるようになりました。スイスの会社であるスルツァーブラザーズは、1942年にシャトルレス織機の独占権を取得し、米国での生産をワーナーアンドスウェイジーにライセンスしました。ドレイパーは、より遅いレピア織機のライセンスを取得しました。今日では、技術の進歩により、特定の種類の材料の生産を最大化するように設計されたさまざまな織機が製造されています。これらの最も一般的なものは、スルツァーのシャトルレス織機、レピア織機、エアジェット織機、ウォータージェット織機です。^[8]

動力織機は熟練した手織り職人の需要を減らし、当初は賃金の低下と失業を引き起こした。導入後には抗議活動が続いた。例えば、1816年にはカルトンの織工2千人が暴動を起こし、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。^[9] 長期的には、動力織機によって布地が手頃な価格になったことで需要が増加し、輸出が刺激され、低賃金ではあったものの工業雇用が増加した。 ^[10] 動力織機は女性の工場労働者にも機会を開いた。^[11] 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。^[12]

機械には、不注意な織り手や訓練の不十分な織り手が被害に遭う可能性のある、固有の危険が数多くあります。最も明らかなのは、動く筬、綜絖を固定するフレーム、および機械の前面からドフロールに布が通るときに布を締めておくために使用される「ピンチ」または「サンド」ロールです。織り作業で最も一般的な怪我は、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、これは唯一の怪我ではありません。長い髪の織り手が縦糸に絡まって頭皮が頭蓋骨から引き離されたり、大きな束の髪が引き抜かれたりしたという話は数多くあります。^[13]この結果、織り手が髪を結んで結ぶか、絡まないように短くすることを会社が要求するのが業界の標準となっています。また、機械の前面に挟み込みの可能性がある場所があるため、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、動いているおさが糸やその他の機械的な詰まりやエラーに遭遇すると、シャトルが織機から高速（時速 200 マイル以上/時速 322 キロメートル）で飛び出し、作業員に当たる危険性があります。安全面で織り手にとって厄介なことの 1 つは、織機工場の稼働音がうるさいことです（115 dB以上）。このため、絡まったときに人が助けを呼んでいる声が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リスクを軽減するための具体的なガイドライン^[14]を策定しました。しかし、このようなガイドラインがあっても、繊維生産において機械自体が原因で負傷することは依然としてよくあります。

• ドビー織機
• ジャカード織機
• ポール・ムーディ
• ジェームズ・ヘンリー・ノースロップ
• ノースロップ織機
• 繊維製造 - 産業革命
• 綿 - 紡績、巻き取り、整経、織り

• コリアー、アン・M（1970）、テキスタイルハンドブック、ペルガモンプレス、p. 258、ISBN 0-08-018057-4
• ヒルズ、リチャード・レスリー（1993）、蒸気動力：定置式蒸気機関の歴史、ケンブリッジ大学出版局、p. 244、ISBN 9780521458344
• ジェンキンス、ジェラント（1972）、ジェラント・ジェンキンス（編）、英国のウール繊維産業、ロンドン＆ボストン：Routledge Keegan Paul、ISBN 0-7100-69790
• マースデン、リチャード（1895）、綿織：その発展、原理、実践、ジョージベル＆サンズ、p. 584、2018-06-29にオリジナルからアーカイブ、 2009-02-28に取得
• マス、ウィリアム (1990)、「テクノロジーリーダーの衰退:能力、戦略、シャトルレス製織」(PDF)、ビジネスと経済史、ISSN  0894-6825
• ミラー、I; ワイルド、C (2007)、レイチェル・ニューマン (編)、A & G マレーとアンコートの綿工場、ランカスター: オックスフォード考古学ノース、ISBN 978-0-904220-46-9

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