カートライトの力織機 ― 蒸気と水力による機械化された織布

ワープビームは、織機の後方にある大きな円筒で、均一な張力で巻かれた数百から数千本の平行なたて糸を保持します。力織機の場合、たて糸は別のワーピングミルで準備されます。これは糸を平行に、計測された長さで巻き取る大きな回転フレームです。完成したたて糸は、その後織機のビームに移されます。機械紡ぎのたて糸（ウォーターフレームやミュールによるもの）は、力織りの機械的な負荷に耐えられるよう、デンプンのりで糊付けしなければなりません。

縦糸の一本一本は、ヘドル（中央に穴のある針金の輪で、ヘドルフレームに取り付けられている）に通されます。平織りの場合、糸は一本おきにフレーム1とフレーム2に通されます。フレーム1が上がると縦糸の半分が持ち上がり、杼道（シェッド）が生じます。力織機では、カムやタペットによってフレームを順番に上下させることでこの動きを自動化していますが、最初の通し作業（「ドローイング・イン」と呼ばれます）は、今でも一本ずつ手作業で行われています。

综絖の後、各経糸はオサの筬羽（おさば、隙間）を一本ずつ通ります。オサは櫛のような形の枠で、筬打ち（おさうち）に取り付けられています。オサは経糸を織機の幅全体に均等に配置し、また各緯糸を所定の位置に打ち込むために使われます。オサの密度（1センチメートルあたりの筬羽数）によって、布の織り密度（経糸本数）が決まります。細番手の綿シャツ地では1センチメートルあたり20本の筬羽を使うことがあり、粗いキャンバス地では6〜8本が用いられます。

縦糸を小さな束にまとめ、布巻き棒のエプロン（前方のローラーに取り付けられた布地の帯）に結び付けます。経糸送りビームのブレーキを回して縦糸全体がぴんと張り、水平になるまで張力をかけます。幅全体で張力が均一であることが不可欠です。力織機は高速で動作するため、わずかな張力のばらつきも布の目立つ欠陥につながります。

緯糸を巻いたボビンをシャトルに挿入します。力織機では、シャトルは金属製の先端で補強された頑丈なボートシャトルで、ピッキング機構によって高速で打ち出されても耐えられるようになっています。緯糸はシャトル本体の小さな穴または張力アイを通って送り出されます。ボビンが自由に回転するよう確認してください。ボビンが固着していると、シャトルが糸を杼口に綺麗に配置する代わりに、糸を引きずってしまいます。

力織機は、ベルトとプーリーを介して水車または蒸気機関につながった主軸によって駆動される。クラッチレバーを入れると、織機が回転する主軸に接続される。織機内部のカム機構は、この連続的な回転を、製織の一連の動作に変換する。すなわち、開口（経糸を開く）、ピッキング（杼を投げ入れる）、そして打ち込み（緯糸を所定の位置に押し込む）である。

クラッチをつなぎ、最初の数回の杼投げの間は織機を減速運転させます。開口運動を確認してください。綜絖枠はきれいに上下し、杼のための明確な開口を作る必要があります。杼は全幅を横切り、反対側の杼箱にしっかりと収まるはずです。筬は前方に振れ、緯糸を布端（織物の縁、フェル）にぴったりと打ち込むはずです。

ピッキング機構は、ケイの飛び杼（フライングシャトル）に由来するもので、カム駆動のレバーを使い、各サイクルの正確な瞬間に杼を織機の横方向へ打ち出します。タイミングは極めて重要で、杼は杼口（シェッド）が完全に開いた後、閉じ始める前に通過しなければなりません。初期の動力織機では、ピッキングのタイミングがずれると、杼が閉じつつある経糸に激突し、糸が切れたり杼が損傷したりしました。これは「スマッシュ」と呼ばれる激しい事故です。

力織機には自動ワープストップモーションが備わっています。これは切れた経糸を検知し、織機を瞬時に停止させる感知機構です。各経糸は細い金属製のドロップワイヤーを通ります。糸が切れると、そのドロップワイヤーが落下し、レバーが作動してクラッチが解除されます。これにより、経糸が欠けた状態で織り続けることを防ぎ、そうしなければ生地に目立つ筋が生じてしまいます。切れた糸を結び直し、再始動してください。

織機が安定して動き始めたら、通常の全運転速度まで上げます。初期の力織機は毎分60〜80回の杼入れ（ピック）で運転されていましたが、1830年代までに改良された設計では毎分100〜120ピックに達しました。全速運転時には、杼が織機の上で残像のようにぼやけて横切り、筬（おさ）が途切れることなくリズミカルに振れます。力織機が並ぶ織布工場の騒音は非常に激しく、作業者は唇の動きを読み取って会話していました。これは「ミー・モーイング（mee-mawing）」と呼ばれる習慣です。

緯糸のボビンがなくなると、シャトルは糸を織り込まないまま飛び続けます。オペレーターは織機を停止し、空のボビンを取り外して満杯のものを挿入し、再始動しなければなりません。後の動力織機では、自動ボビン交換機構（1894年のノースロップ自動織機）により、停止せずにボビンを交換できるようになりました。しかしカートライトの時代には、これはまだ手作業であり、一人の織工が同時に担当できる織機が2～4台にとどまる主な理由でした。

布ビーム上のラチェット機構が、数回に一度、織り上がった布を少しずつ自動的に前方へ送り出し、フェル（織り先端）をおさから一定の距離に保ちます。巻き取り速度によって、布の1センチメートルあたりの打ち込み本数（横糸密度）が決まります。この機械的な精度により、どの手織り職人よりも打ち込み密度が均一な布が生まれます。

織りの途中で布の表面を定期的に点検し、欠点がないか確認する。欠点には、切れた経糸の端（縦筋として現れる）、二重の緯糸（一つの杼口に緯糸が二本入ったもの）、ゆるんだ耳糸、機械からの油汚れなどがある。欠点にはチョークで線を引いて印を付け、仕上げ工程で修理できるようにする。熟練した動力織機の織工は、品質を保ちながら複数の織機を受け持つことができた。1840年代までには、一人の織工が通常4台の織機を担当し、手織りの織工15人分に相当する布を生産していた。

縦糸がなくなったとき（または目的の布の長さに達したとき）、織機を止め、綜絖の後ろで残りの縦糸を切り、布巻き（クロスビーム）から完成した布を巻き戻します。1本の縦糸全体から、50～100メートルの連続した布が得られることがあります。生機（「グレイグッズ」または「ルームステート」と呼ばれる）は、販売前に精練、漂白、染色、プレス加工を行う仕上げ部門へ送られます。

力織機は織物の機械化という連鎖の最後の環でした。1733年、ケイは飛び杼を発明しました。1764年から1779年にかけて、ジェニー紡績機、水力紡績機、ミュール紡績機が紡績を機械化しました。1785年には、カートライトが織布を機械化しました。52年以内に、繊維から布地に至るすべての工程が機械駆動となりました。イングランドの綿布生産量は1760年の200万ポンドから1830年には3億ポンド以上へと増加し、150倍に達しました。繊維革命は完成し、他のすべての産業が従うべき工業生産の雛形が確立されたのです。