ماشین بافندگی خودکار (Power Loom) یک ماشین بافندگی مکانیزه است که یکی از تحولات کلیدی در صنعتیسازی بافندگی در طول انقلاب صنعتی اولیه محسوب میشود. اولین ماشین بافندگی خودکار در سال ۱۷۸۵ توسط ادموند کارترایت طراحی و ثبت اختراع شد. این دستگاه طی ۴۷ سال آینده بهبود یافت تا اینکه طرح شرکت هوارد و بولاف در سال ۱۸۳۴، عملکرد کاملاً خودکار را ممکن ساخت. این دستگاه که ماشین بافندگی لنکاشایر نام گرفت، توسط جیمز بولاف و ویلیام کنورثی طراحی شد.
تا سال ۱۸۵۰، حدود ۲۶۰,۰۰۰ دستگاه ماشین بافندگی خودکار در انگلستان فعال بودند. دو سال بعد، ماشین بافندگی نورثراپ معرفی شد که قادر به تعویض خودکار ماسورههای خالی بود و جایگزین ماشین بافندگی لنکاشایر شد.
اجزای ماشین بافندگی خودکار
اجزای اصلی ماشین بافندگی عبارتند از:
- قرقره نخ تار (Warp beam)
- هَدِل (Heddles): مفتولهایی که نخهای تار از میان آنها عبور میکنند.
- هارنس (Harnesses): قابهایی که هدلها به آنها متصل هستند.
- ماکو (Shuttle): ابزاری که نخ پود را از میان نخهای تار عبور میدهد.
- شانه (Reed): شبیه شانه که نخهای پود را کنار هم فشرده میکند.
- غلتک جمعکننده پارچه (Takeup roll)
عملکرد اصلی در ماشین بافندگی شامل چهار مرحله است:
۱. شانه زدن (Shedding)
شانه زدن به فرآیند بالا بردن نخهای تار برای ایجاد فضایی (Shed) گفته میشود که نخ پود از میان آن عبور کند. در ماشینهای مدرن، این عملیات به صورت خودکار توسط هدلها و هارنسها انجام میشود. الگوهای مختلف بافت، نحوه کنترل هدلها و تعداد هارنسهای مورد استفاده را تعیین میکنند. روشهای متداول کنترل هدلها شامل دابی (Dobbies) و جاکارد (Jacquard Head) است.
۲. پیکینگ (Picking)
پس از ایجاد شانه، نخ پود توسط ماکو از میان نخهای تار عبور داده میشود. ماکو معمولاً در دو انتها نوکتیز است تا به راحتی از شانه عبور کند. یک بار عبور ماکو از یک سمت ماشین به سمت دیگر، یک پیک (Pick) نامیده میشود. با هر بار عبور ماکو، لبه پارچه (Selvage) شکل میگیرد تا از ریشریش شدن آن جلوگیری شود.
۳. باتِنینگ (Battening)
همزمان با عبور ماکو و قرار دادن نخ پود، شانه (Reed) هر نخ پود را به سمت پارچه بافته شده فشرده میکند. نقطهای که پارچه شکل میگیرد، لبه (Fell) نامیده میشود. ماشینهای بافندگی سنتی با ماکو میتوانند سرعتی حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ پیک در دقیقه داشته باشند.
۴. برداشت (Taking-up)
با هر عملیات بافندگی، پارچه جدید باید بر روی غلتک جمعکننده پیچیده شود. همزمان، نخهای تار باید از قرقرههای خود باز شوند. برای خودکار شدن کامل، ماشین بافندگی نیاز به مکانیزم توقف در صورت پاره شدن نخ پود دارد.
تاریخچه
اولین ایدهها برای ماشین بافندگی خودکار در سالهای ۱۷۴۵ و ۱۷۸۴ توسط ام. دو گنس و وُکانسون مطرح شد، اما توسعه نیافتند. در سال ۱۷۸۵، ادموند کارترایت ماشینی را ثبت اختراع کرد که از نیروی آب برای افزایش سرعت بافندگی استفاده میکرد. ایدههای او ابتدا توسط گریمشاو در منچستر مورد استفاده قرار گرفت که یک کارخانه کوچک بافندگی با نیروی بخار راهاندازی کرد، اما کارخانه آتش گرفت. ماشین کارترایت موفقیت تجاری نداشت، زیرا نیاز به توقف برای تنظیم نخهای تار داشت. در دهههای بعد، ایدههای کارترایت به سمت یک ماشین بافندگی خودکار قابل اعتماد اصلاح شد. این طرحها از اختراع جان کی (Flying Shuttle) پیروی میکردند و با استفاده از اهرمها، ماکو را از میان شانه عبور میدادند.
بسیاری از مخترعان در بهبود جنبههای مختلف این فرآیند نقش داشتند، از جمله:
- گریمشاو (۱۷۹۰): تنظیم نخ تار
- آستین (۱۷۸۹، ۱۷۹۰): تنظیم نخ تار
- توماس جانسون (۱۸۰۳): دستگاه تنظیم، کارخانههایی برای ۲۰۰ ماشین بافندگی بخار
- ویلیام رادکلیف (۱۸۰۲): بهبود مکانیزم برداشت
- جان تاد (۱۸۰۳): غلتک هدل و طرحهای جدید شانه زدن
- ویلیام هوروکس (۱۸۰۳): چارچوب چوبی، مکانیزم شانه زدن و برداشت
- پیتر مارسلند (۱۸۰۶): بهبود مکانیزم دستگاه
- ویلیام کاتن (۱۸۱۰): بهبود مکانیزم رها کردن نخ تار
- ویلیام هوروکس (۱۸۱۳): ماشین بافندگی هوروکس
- پیتر ایورات (۱۸۱۳): استفاده از پنوماتیک
- جوزف و پیتر تیلور (۱۸۱۵): دستگاه پای دوگانه برای پارچههای ضخیم
- پاول مودی (۱۸۱۵): اولین ماشین بافندگی خودکار در آمریکای شمالی
- جان کاپرون و پسران (۱۸۲۰): اولین ماشینهای بافندگی خودکار برای پشم در آمریکای شمالی
- ویلیام هوروکس (۱۸۲۱): سیستمی برای مرطوب کردن نخ تار و پود
- ریچارد رابرتز (۱۸۳۰): ماشین بافندگی رابرتز
- استنفورد، پریچارد و ویلکینسون: ثبت اختراع سیستمی برای توقف در صورت پاره شدن نخ
- ویلیام دیکنسون: ماشین بافندگی بلکبرن (مدرن اورپیک)
بهبودهای بیشتر شامل:
- هورنی، کنورثی و بولاف (۱۸۳۴): شانه پرنده
- جان رمسباتم و ریچارد هولت (۱۸۳۴): مکانیزم خودکار توقف پود
- جیمز بولاف (۱۸۳۵): بهبود مکانیزم توقف خودکار پود
- اندرو پارکینسون (۱۸۳۶): کششدهنده بهبود یافته
- ویلیام کنورثی و جیمز بولاف (۱۸۴۱): کششدهنده بشکهای و غلتکی (استاندارد شد)
در این مرحله، ماشین بافندگی به جز پر کردن ماسورهها، خودکار شده بود. با ماشین بافندگی لنکاشایر کنورثی و بولاف، یک بافنده میتوانست چهار یا بیشتر ماشین را با سرعت ۲۲۰-۲۶۰ پیک در دقیقه راهاندازی کند که هشت برابر توان تولیدی بیشتری داشت.
جیمز هنری نورثراپ در سال ۱۸۹۴، ماسورهای خودکار و مکانیزم گیره فنری را اختراع کرد که راه را برای مکانیزم خودکار تعویض ماسوره در سال ۱۸۹۱ هموار کرد. مزیت اصلی ماشین بافندگی نورثراپ، خودکار بودن کامل آن بود؛ در صورت پاره شدن نخ تار، ماشین متوقف میشد. هنگامی که ماسوره نخ تمام میشد، مکانیزم نورثراپ ماسوره خالی را خارج و ماسوره پر را بارگذاری میکرد، بدون اینکه ماشین متوقف شود. یک اپراتور میتوانست ۱۶ یا بیشتر ماشین را اداره کند، در حالی که قبلاً فقط هشت ماشین را میتوانستند. این امر هزینه نیروی کار را نصف کرد. در مجموع ۷۰۰,۰۰۰ دستگاه فروخته شد و تا سال ۱۹۱۴، ماشینهای نورثراپ ۴۰٪ از ماشینهای بافندگی آمریکایی را تشکیل میدادند.
ماشینهای بافندگی و زمینه منچستر
توسعه ماشین بافندگی در منچستر و اطراف آن تصادفی نبود. منچستر از قرن هفدهم مرکز تولید پارچههای فاستونی بود و به عنوان قطب شهرهای دیگر لنکاشایر عمل میکرد. این شهر دارای شبکه ارتباطی توسعهیافتهای بود و با داشتن رودخانه مرسی و شبکه کانالهای پررونق، دسترسی خوبی به بازارهای صادراتی داشت. تجارت فاستونی باعث شد تا نیروی کار ماهر و آشنا به ماشینهای پیچیده هلندی و نظم صنعتی تربیت شود. در حالی که منچستر به شهر ریسندگی تبدیل شد، شهرهای اطراف به شهرهای بافندگی تبدیل شده و پارچه را از طریق سیستم توزیع خانگی تولید میکردند. این کسب و کار تحت سلطه چند خانواده بود که سرمایه لازم برای سرمایهگذاری در کارخانههای جدید و خرید صدها ماشین بافندگی را داشتند. کارخانهها در امتداد کانالهای جدید ساخته شدند و بلافاصله به بازارهای خود دسترسی پیدا کردند. ریسندگی ابتدا توسعه یافت و تا سال ۱۸۳۰، ماشین بافندگی دستی از نظر اقتصادی مهمتر از ماشین بافندگی خودکار بود، اما پس از آن نقشها معکوس شد. رشد اقتصادی منچستر باعث تولد صنعت جدید مهندسی ابزار دقیق شد و مهارتهای لازم برای ساخت مکانیزمهای دقیق ماشین بافندگی در اینجا فراهم شد.
پذیرش
| سال | ۱۸۰۳ | ۱۸۲۰ | ۱۸۲۹ | ۱۸۳۳ | ۱۸۵۷ |
|---|---|---|---|---|---|
| ماشین بافندگی | ۲٬۴۰۰ | ۱۴٬۶۵۰ | ۵۵٬۵۰۰ | ۱۰۰٬۰۰۰ | ۲۵۰٬۰۰۰ |
استراتژی دراپر استانداردسازی بر روی چند مدل ماشین بافندگی نورثراپ و تولید انبوه آنها بود. مدل سبک E در سال ۱۹۰۹ و مدل سنگینتر X در دهه ۱۹۳۰ به آن اضافه شد. ماشینهای الیاف پیوسته، مانند ریون که شکنندهتر بود، نیاز به ماشین بافندگی تخصصی داشتند. این امر با خرید شرکت استافوردد در سال ۱۹۳۲ و استفاده از اختراعات آنها برای تولید مدل XD فراهم شد. به دلیل تکنیکهای تولید انبوه، آنها در بهروزرسانی برای فناوریهای جدید مانند ماشینهای بدون ماسوره، کند و بیمیل بودند.
افول و بازآفرینی
در ابتدا، ماشینهای بافندگی خودکار از ماسوره برای عبور نخ پود استفاده میکردند، اما در سال ۱۹۲۷، ماشینهای بدون ماسوره سریعتر و کارآمدتر وارد بازار شدند. شرکت سولزر برادرز در سال ۱۹۴۲ حقوق انحصاری ماشینهای بدون ماسوره را در اختیار داشت و تولید آمریکایی را به وارنر اند سواسی واگذار کرد. دراپر ماشینهای رپیه (Rapier) کندتر را اجاره کرد. امروزه، پیشرفتهای فناوری انواع مختلفی از ماشینهای بافندگی را برای حداکثر کردن تولید برای انواع خاصی از مواد تولید کردهاند. رایجترین آنها عبارتند از ماشینهای بافندگی بدون ماسوره سولزر، ماشینهای رپیه، ایرجت (Air-jet) و واتر جت (Water-jet).
پیامدهای اجتماعی و اقتصادی
ماشینهای بافندگی خودکار تقاضا برای بافندگان ماهر را کاهش دادند و در ابتدا منجر به کاهش دستمزد و بیکاری شدند. اعتراضاتی پس از معرفی آنها صورت گرفت. به عنوان مثال، در سال ۱۸۱۶، دو هزار بافنده شورشی تلاش کردند تا کارخانههای ماشین بافندگی را تخریب کنند و به کارگران سنگ پرتاب کردند.
در بلندمدت، با مقرون به صرفهتر شدن پارچه، ماشین بافندگی تقاضا را افزایش داد و صادرات را تحریک کرد و منجر به رشد اشتغال صنعتی شد، هرچند با دستمزد پایین. ماشین بافندگی خودکار همچنین فرصتهایی را برای کارگران زن در کارخانهها فراهم کرد. جنبه تاریکتر تأثیر ماشین بافندگی، افزایش اشتغال کودکان در کارخانههای ماشین بافندگی بود.
خطرات
خطرات ذاتی متعددی در این ماشینها وجود دارد که بافندگان بیدقت یا کمتجربه ممکن است قربانی آنها شوند. واضحترین خطر، حرکت شانه (Reed)، قابهای نگهدارنده هدلها و غلتک فشاری (pinch/sand roll) است که پارچه را هنگام عبور از جلوی دستگاه و روی غلتک جمعکننده، محکم نگه میدارد. شایعترین آسیب در بافندگی، گیر کردن انگشتان به دلیل حواسپرتی یا خستگی کارگران است، هرچند تنها آسیب نیست. روایتهای متعددی از کارگرانی با موهای بلند وجود دارد که موهایشان در نخ تار گیر کرده و باعث کنده شدن پوست سر یا بخشهای بزرگی از مو شده است. در نتیجه، الزامی شدن مدل موی کوتاه یا بستن موها برای جلوگیری از این حوادث، استاندارد صنعتی شده است. همچنین، به دلیل نقاط خطرناک در جلوی دستگاه، پوشیدن لباسهای گشاد و آویزان ممنوع است. علاوه بر این، خطر پرتاب شدن ماکو با سرعت بالا (بیش از ۳۲۲ کیلومتر در ساعت) و برخورد با کارگر در صورت برخورد با نخ یا بروز نقص فنی وجود دارد. یکی از مشکلات ایمنی برای بافندگان، صدای بسیار بلند کارخانههای بافندگی (بیش از ۱۱۵ دسیبل) است. به همین دلیل، شنیدن صدای کمک در صورت گرفتار شدن فرد تقریباً غیرممکن است. این امر باعث شده تا سازمان ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) دستورالعملهای مشخصی را برای شرکتها برای کاهش احتمال وقوع چنین حوادثی تدوین کند. با این حال، حتی با وجود این دستورالعملها، آسیبهای ناشی از خود ماشینها در تولید نساجی همچنان رایج است.
جستارهای وابسته
- ماشین بافندگی دابی
- ماشین بافندگی جاکارد
- پاول مودی
- جیمز هنری نورثراپ
- ماشین بافندگی نورثراپ
- تولید پارچه - انقلاب صنعتی
- پنبه - ریسندگی، کلافپیچی و بافندگی