Жаккардовый станок

Жаккардовый станок — это ткацкий станок, оснащённый специальным устройством (жаккардовой машиной) для индивидуального управления каждой нитью основы или их небольшой группой, что позволяет автоматически вырабатывать крупноузорчатые ткани со сложным переплетением нитей (жаккардовые ткани). Изобретение французским ткачом Жозефом Мари Жаккаром в 1804—1805 годах стало ключевым этапом в развитии текстильной промышленности и одним из первых примеров использования программируемого управления.

История

Предпосылки изобретения

До появления жаккардового станка узорные ткани изготавливались вручную с помощью браного ткачества, где для подъёма отдельных нитей основы требовался помощник («бральщик»). Этот процесс был крайне медленным и дорогим. В 1725 году французский механик Базиль Бушон создал станок, использующий перфорированную бумажную ленту для управления подъёмом нитей, однако его конструкция была несовершенна и не получила широкого распространения. В 1745 году Жак де Вокансон усовершенствовал механизм, заменив ленту на перфорированный цилиндр, но и его станок оставался сложным в эксплуатации.

Изобретение Жаккара

Жозеф Мари Жаккар, сын ткача, начал работу над автоматизацией ткацкого станка в 1790-х годах. В 1801 году он представил на Парижской промышленной выставке станок, управляемый перфокартами, а в 1804—1805 годах, после доработки при поддержке правительства Наполеона, получил патент на своё изобретение. Ключевым новшеством стала система перфокарт, соединённых в бесконечную цепь, и механизм считывания с помощью крючков и игл. В 1806 году станок был объявлен государственной собственностью, а Жаккару назначена пенсия за вклад в промышленность.

Распространение и совершенствование

К 1812 году во Франции работало около 11 000 жаккардовых станков. Изобретение быстро распространилось по Европе, особенно в Великобритании и Швейцарии. В России первый жаккардовый станок был установлен в 1820-х годах на суконной фабрике в Москве. В XIX веке конструкция непрерывно совершенствовалась: увеличивалось количество управляемых нитей, повышалась надёжность механизма. В XX веке появились электромеханические и электронные жаккардовые машины, что позволило полностью автоматизировать процесс и резко увеличить производительность.

Устройство и принцип действия

Основные компоненты

Современный жаккардовый станок состоит из следующих основных частей:

• Ткацкий стан — основа станка, на которой крепятся все механизмы.
• Жаккардовая машина — устройство, управляющее зевообразованием (разведением нитей основы для прокладывания утка). Располагается обычно над станком.
• Перфокарты (или их электронный аналог) — носители программы узора. В классическом станке — картонные карты с отверстиями, расположенными в определённом порядке.
• Механизм считывания — система игл и крючков, которые взаимодействуют с перфокартами.
• Аркатура — система шнуров, соединяющая крючки жаккардовой машины с галевами (нитченками), через которые пропущены нити основы.
• Нити основы — продольные нити ткани, каждая из которых (или группа) может управляться индивидуально.
• Бердо — гребень для прибивания уточной нити к опушке ткани.
• Челнок или рапира (на современных станках) — устройство для прокладывания уточной нити.

Принцип работы

1. Подготовка узора. Рисунок ткани разбивается на элементарные точки (пиксели). Для каждого ряда (прокидки утка) создаётся перфокарта, где отверстие означает, что данная нить основы должна быть поднята, а отсутствие отверстия — что нить остаётся внизу.
2. Считывание. Ряд перфокарт, соединённых в цепь, последовательно подаётся на считывающий механизм. Иглы упираются в карту: если на пути иглы есть отверстие, она проходит сквозь него и не воздействует на крючок; если отверстия нет, игла отклоняется, увлекая за собой крючок.
3. Зевообразование. Крючки, не отклонённые иглами, поднимаются, увлекая за собой через аркатуру соответствующие нити основы. Нити, связанные с отклонёнными крючками, остаются внизу. Таким образом, образуется зев — пространство между поднятыми и опущенными нитями.
4. Прокладка утка. В образованный зев прокладывается уточная нить (челноком, рапирой или струёй воздуха/воды).
5. Прибивание. Бердо прибивает проложенную уточную нить к краю ткани.
6. Цикл повторяется. Перфокарта сдвигается, и процесс повторяется для следующего ряда, формируя узор.

Классификация

По типу управления

• Механические жаккардовые машины — классические, с перфокартами и механическим считыванием. Используются до сих пор для производства малосерийных и дорогих тканей.
• Электромеханические — перфокарты считываются электрическими датчиками, а подъём нитей осуществляется электромагнитами. Появились в середине XX века.
• Электронные жаккардовые машины — полностью управляются компьютером. Узор вводится в цифровом виде, а перфокарты не используются. Позволяют быстро менять дизайн и достигать высокой скорости работы.

По количеству управляемых нитей

• Малые — до 100 нитей (для простых узоров).
• Средние — от 100 до 600 нитей.
• Большие — от 600 до 2000 и более нитей (для сложных многоцветных узоров, портретов, гобеленов).

По типу ткани

• Станки для жаккардового переплетения — вырабатывают однослойные ткани с узором.
• Станки для двойного жаккарда — производят двухслойные ткани (например, жаккардовые покрывала).
• Станки для ворсовых тканей — для производства жаккардовых ковров, плюша, бархата.

Применение

Текстильная промышленность

Основная сфера применения — производство тканей со сложным крупным узором:

• Одежда — платья, костюмы, галстуки, шарфы из жаккардовых тканей.
• Домашний текстиль — скатерти, салфетки, портьеры, покрывала, декоративные подушки.
• Мебельная обивка — прочные и износостойкие жаккардовые ткани для диванов и кресел.
• Ковры и гобелены — производство ковровых изделий с высокодетализированными рисунками, включая репродукции картин.

Другие отрасли

Принцип жаккардового управления, основанный на перфокартах, оказал значительное влияние на развитие вычислительной техники. В 1830-х годах Чарльз Бэббидж планировал использовать перфокарты для программирования своей аналитической машины. В XX веке перфокарты широко применялись в компьютерах и станках с ЧПУ. В современном мире термин «жаккардовый» используется также для обозначения трикотажных машин (жаккардовый трикотаж) и вязальных машин, работающих по аналогичному принципу.

Интересные факты

• Первоначально изобретение Жаккара встретило сопротивление со стороны лионских ткачей, опасавшихся безработицы. В 1806 году они разгромили несколько станков, а на самого Жаккара совершались покушения.
• Перфокарты для жаккардовых станков стали прообразом перфокарт, использовавшихся в вычислительной технике вплоть до 1980-х годов.
• Самый сложный жаккардовый узор может содержать до нескольких миллионов точек (пикселей) и требовать тысячи перфокарт или гигабайты цифровых данных.
• В России крупнейшим производителем жаккардовых тканей является «Трёхгорная мануфактура» (Москва) и Ивановская область (например, «Шуйские ситцы»).

Критика

Основные недостатки жаккардовых станков:

• Высокая стоимость — как самого оборудования, так и производства тканей (из-за сложности настройки и низкой скорости по сравнению с обычными станками).
• Ограниченная скорость — процесс зевообразования и считывания перфокарт (или их электронных аналогов) накладывает ограничения на производительность.
• Сложность обслуживания — механические жаккардовые машины требуют квалифицированного персонала для наладки и ремонта.
• Ограничения по дизайну — узор должен быть строго повторяющимся (раппортным), хотя современные электронные системы позволяют создавать и непрерывные рисунки.

Источники

• Большая советская энциклопедия, 3-е издание, статья «Жаккардовая машина».
• Энциклопедия «Техника» (М., Росмэн, 2000).
• «История текстильного производства» / под ред. А. Н. Крылова, М., 1985.
• «Технология ткацкого производства» / В. А. Гордеев, М., 2003.
• Материалы музея «Трёхгорная мануфактура» (Москва).
• Энциклопедия Britannica, статья «Jacquard loom».