Жаккардовый ткацкий станок

Жаккардовый ткацкий станок — это промышленное устройство для выработки крупноузорчатых тканей (жаккардовых), в котором процесс перебора нитей основы для формирования рисунка автоматизирован с помощью перфорированных карт. Изобретение французского механика Жозефа Мари Жаккара (1804—1805 годы) стало ключевым этапом в развитии текстильной промышленности и оказало значительное влияние на историю вычислительной техники, поскольку принцип управления с помощью перфокарт был впоследствии заимствован для программирования автоматических устройств.

История

Предпосылки изобретения

До появления станка Жаккара создание узорчатых тканей было трудоёмким ручным или полумеханическим процессом. Наиболее сложные переплетения выполнялись на станках с ремизками (рамами, поднимающими группы нитей основы), но для крупных и повторяющихся узоров требовался либо труд квалифицированного ткача-«бральщика», который вручную перебирал нити, либо использование примитивных кулачковых механизмов. Такие станки были медленными, дорогими и не позволяли быстро менять рисунок.

Изобретение Жозефа Мари Жаккара

В 1804 году лионский ткач и механик Жозеф Мари Жаккар представил усовершенствованную модель ткацкого станка, которая автоматизировала управление нитями основы. Основная инновация заключалась в использовании цепочки перфорированных карт (перфокарт), соединённых в ленту. Каждая карта соответствовала одному прокладыванию уточной нити (одному ряду узора). Отверстия в карте определяли, какие нити основы должны быть подняты, а какие — опущены.

Станок Жаккара быстро завоевал популярность, несмотря на сопротивление лионских ткачей, опасавшихся безработицы. К 1812 году во Франции работало около 11 000 таких станков. В 1819 году Жаккар получил золотую медаль за своё изобретение, а его станок был признан национальным достоянием.

Дальнейшее развитие

В XIX — начале XX века конструкция станка совершенствовалась: увеличивалось количество нитей, управляемых одной машиной (до 400—600 и более), повышалась скорость работы. С изобретением электричества и внедрением электродвигателей станки стали более производительными. Во второй половине XX века начался переход от механических перфокарт к электронным системам управления (электронные жаккардовые машины), что позволило создавать практически любые узоры с высокой точностью и скоростью.

Устройство и принцип работы

Основные компоненты

Жаккардовый станок состоит из следующих ключевых узлов:

• Рама и навой — несущая конструкция и вал, на который намотана основа (продольные нити).
• Ремизный аппарат (жаккардовая машина) — устройство, расположенное над станком, которое управляет движением нитей основы. В классическом механическом варианте оно включает:
• Иглы — тонкие металлические стержни, каждый из которых соединён с одной нитью основы (или с группой нитей через аркатные шнуры).
• Перфокарты — картонные или металлические пластины с отверстиями, задающими программу узора.
• Призма (цилиндр) — вращающийся барабан, на который подаётся лента перфокарт.
• Крючки (аркатные шнуры) — передают движение от игл к нитям основы.
• Бердо — гребёнка, которая прибивает уточную нить к опушке ткани.
• Челнок (или рапира, или пневматический сопл) — устройство для прокладывания уточной нити.
• Товарный валик — вал, на который наматывается готовая ткань.

Принцип действия (механический станок)

1. Формирование зева. Призма с перфокартой прижимается к иглам. Если в карте есть отверстие, игла проходит сквозь него и остаётся на месте, удерживая связанный с ней крючок. Если отверстия нет, игла отклоняется, и крючок отводится в сторону.
2. Подъём нитей. Крючки, оставшиеся на месте, захватываются подъёмным механизмом (ножом) и поднимают соответствующие нити основы вверх. Остальные нити остаются внизу. Таким образом образуется зев — пространство между верхними и нижними нитями.
3. Прокладывание утка. Через зев проходит челнок или другой уточный прокладчик, оставляя поперечную нить.
4. Прибой. Бердо прибивает уточную нить к краю ткани.
5. Смена карты. Призма поворачивается, подавая следующую перфокарту, и цикл повторяется.

Таким образом, каждый ряд ткани соответствует одной перфокарте, а вся лента карт представляет собой программу, определяющую рисунок.

Электронные жаккардовые машины

В современных станках механические перфокарты заменены электронными контроллерами. Управление осуществляется с помощью компьютера, который передаёт сигналы на электромагнитные или пневматические актуаторы, поднимающие нити. Это позволяет быстро менять рисунок без изготовления физических карт, увеличивает скорость работы (до 1000 и более прокидок утка в минуту) и расширяет возможности дизайна.

Классификация жаккардовых станков

По типу управления:

• Механические (с перфокартами) — исторический тип, сейчас используется редко, в основном для реставрационных работ или в учебных целях.
• Электронные — современные станки с компьютерным управлением.

По способу прокладывания утка:

• Челночные — классический тип с челноком.
• Бесчелночные (рапирные, пневматические, гидравлические) — более скоростные и производительные.

По количеству управляемых нитей (по «проборке»):

• Малые (до 100 нитей) — для простых узоров.
• Средние (100—400 нитей) — для большинства жаккардовых тканей.
• Крупные (400—1000 и более нитей) — для сложных многоцветных рисунков, например, для гобеленов или ковров.

Применение

Текстильная промышленность

Жаккардовые станки используются для производства широкого ассортимента тканей с крупными узорами:

• Одежные ткани — костюмные, плательные, сорочечные (например, жаккардовый шёлк, жаккардовый хлопок).
• Мебельные и декоративные ткани — гобелены, портьеры, обивочные материалы.
• Ковры и ковровые изделия — ворсовые и безворсовые ковры жаккардового переплетения.
• Ленточные и технические ткани — ремни, ленты с рисунком.

Историческое и культурное значение

Изобретение Жаккара позволило механизировать создание сложных узоров, которые ранее были доступны только ручным мастерам. Это привело к удешевлению узорчатых тканей и их массовому распространению. Кроме того, принцип перфокарт оказал прямое влияние на развитие вычислительной техники: Чарльз Бэббидж использовал перфокарты для своей аналитической машины, а в XX веке они применялись в первых компьютерах и табуляторах.

Интересные факты

• Первая программа для станка Жаккара была создана с помощью перфокарт, которые ткач мог самостоятельно пробивать вручную, что фактически делало его программистом.
• В Лионе (Франция) существует музей ткачества, где представлены исторические жаккардовые станки и демонстрируется их работа.
• В 2015 году группа исследователей из Университета Брауна (США) создала реконструкцию станка Жаккара на основе 3D-печати, чтобы изучить его механику.
• Термин «жаккард» стал нарицательным: так называют не только ткацкий станок, но и любую ткань, произведённую на нём, а также трикотажные полотна с аналогичным рисунком (жаккардовый трикотаж).

Критика и ограничения

Основным недостатком механических жаккардовых станков была их сложность и высокая стоимость обслуживания. Перфокарты изнашивались, а их изготовление требовало времени. Кроме того, станки были шумными и требовали квалифицированного персонала. С появлением электронных систем эти проблемы были в значительной степени решены, однако электронные станки остаются дорогостоящим оборудованием, доступным в основном крупным текстильным предприятиям.

Источники

• Шейфер, Дж. П. История развития ткацких станков. — М.: Легкая индустрия, 1975.
• Бернштейн, Л. М. Ткацкие станки и их автоматизация. — Л.: Машиностроение, 1982.
• Жаккар, Ж. М. Описание изобретения (оригинальные патенты, 1804—1805).
• Энциклопедия «Британника» (статья «Jacquard loom»).
• Музей ткачества в Лионе (официальные материалы экспозиции).