Кіріспе
Тоқу станогына бекітілген басқару құрылғысы. Жакард машинасы (ʒakaʁ) – тоқыма станогына орнатылатын, брокат, дамаск және мателассе сияқты күрделі өрнектермен мата өндіру процесін жеңілдететін құрылғы. Тоқыма станогы мен Жакард машинасының бірлескен жиынтығы Жакард тоқыма станогы деп аталады. Бұл машинаны Жозеф Мари Жаккард 1804 жылы француз ғалымдары Базиль Бушон (1725), Жан Батист Фалькон (1728) және Жак Вокансон (1740) жасаған бұрынғы өнертабыстар негізінде патенттеген. Машина "перфокарталар тізбегі" арқылы басқарылды; көптеген перфокарталар бір-бірімен тізбектеліп, үздіріссіз тізбек құрады. Әрбір картада бірнеше қатар тесіктер салынған, ал бір толық карта дизайндағы бір қатарға сәйкес келеді. Жакард процесі де, қажетті тоқымаға қосылатын құрылғы да оның ойлап тапқан атымен аталған. Бұл механизм, мүмкін, тоқу саласындағы ең маңызды жаңалықтардың бірі болып табылады, себебі Жакардтың инелеуі күрделі өрнектерді тоқудың шексіз нұсқаларын автоматты түрде жасауға мүмкіндік берді. "Жакард" термині нақты тоқыма станогын білдірмейді, егер ол тоқу үлгісін автоматтандыратын қосымша басқару механизмін көрсетеді. Бұл процесті өрнекті трикотаж және машинамен тоқылған маталарға, мысалы, жейделерге де қолдануға болады. Операциялар тізбегін басқару үшін ауыстырылатын перфокарталарды пайдалану есептеу техникасы тарихындағы маңызды қадам болып саналады және Чарльз Бэббидждің аналитикалық машинасына әсер етті.
The Jacquard machine (ʒakaʁ) is a device fitted to a loom that simplifies the process of manufacturing textiles with such complex patterns as brocade, damask and matelassé. The resulting ensemble of the loom and Jacquard machine is then called a Jacquard loom. The machine was patented by Joseph Marie Jacquard in 1804, based on earlier inventions by the Frenchmen Basile Bouchon (1725), Jean Baptiste Falcon (1728), and Jacques Vaucanson (1740). The machine was controlled by a "chain of cards"; a number of punched cards laced together into a continuous sequence. Multiple rows of holes were punched on each card, with one complete card corresponding to one row of the design. Both the Jacquard process and the necessary loom attachment are named after their inventor. This mechanism is probably one of the most important weaving innovations as Jacquard shedding made possible the automatic production of unlimited varieties of complex pattern weaving. The term "Jacquard" is not specific or limited to any particular loom, but rather refers to the added control mechanism that automates the patterning. The process can also be used for patterned knitwear and machine knitted textiles such as jerseys. This use of replaceable punched cards to control a sequence of operations is considered an important step in the history of computing hardware, having inspired Charles Babbage's Analytical Engine.
Тарих
Әдетте, бейнелі суреттер тігінге салынатын станокта жасалатын. Жіптерді жоғары көтеру қажет болатын тоқыма жіптері тоқымашы емес, тартқышпен таңдалып алынар еді. Жұмыс баяу және көп еңбекті қажет ететін, ал үлгінің күрделілігі практикалық факторлармен шектелген. Жакард типті станоктың алғашқы прототипі XV ғасырдың екінші жартысында Калабриядан келген итальяндық тоқымашы Жан ле Калабрай жасаған. Ол жіптерді жылдамырақ және дәлірек өңдеуге мүмкіндік беретін жаңа машинаны енгізді. Жылдар бойы станокты жетілдіру жұмыстары жалғасты. 1725 жылы Базиль Бушон перфорацияланған қағаз жолағын қолдану принципін енгізген кезде, тарту станогы жақсарды. Ұзындығы үлгінің бір қайталануындағы жіптер санымен анықталатын, әрқайсысы бір жіп немесе қадамды білдіретін бөліктермен, қағаз орамасы қолмен перфорацияланды. Жакард машинасы осы тәсілден дамыды. Жозеф Мари Жаккард күрделі үлгілерді жасау үшін механизмді құруға болатынын түсінді. Ол басқа өнертапқыштардың механикалық элементтерін біріктірген болуы мүмкін, бірақ әлбетте жаңашылдық енгізді. Оның машинасы жалпы алғанда Вокансонның құрылысына ұқсас болды, бірақ ол Жан Батист Фальконның жеке картон карточкаларын және оның шаршы призмасын (немесе карточка "цилиндрін") пайдаланды: ол оның барлық төрт жағын толығымен перфорациялап, Вокансонның перфорацияланған "барелінің" орнына қойды. Жакард машинасы сегіз қатар ине мен тік тіреулерден тұрды, ал Вокансонның машинасы екі қатарлы болған. Бұл өзгеріс машинаның бейнелеу мүмкіндіктерін арттырды. Алғашқы машинасының құрамында ол түйінді жіптермен бекітілген және бір тұзақ тақтасымен көтерілетін жіптерді қолданды. Жакард машинасының басты артықшылығы – бұрынғы дамаск тоқу машиналарынан айырмашылығы, онда бейнелі жіптер әдетте әр төрт жіпке бір рет тартылатын болса, жаңа құралмен оны әр жіпте тартуға болады, осылайша контуры анық мата жасауға мүмкіндік берді. Жакардтың өнертабысы Чарльз Бэббиджге үлкен әсер етті. Осы тұрғыдан алғанда, кейбір авторлар оны қазіргі заманғы есептеу технологиясының алға басушысы деп санайды.
Жұмыс істеу қағидаттары
Диаграммада карталар шаршы қораптың үстінен өтетін үздіксіз тізбекке (1) бекітіледі. Әрбір тоқсан бұрылысында Жакард басына жаңа карта ұсынылады, ол бір қатарды (жіпті тасымалдайтын челноктың бір "тартуын") көрсетеді. Қорап оң жақтан көрсетілген қалпына ауысып, басқару таяқшаларына (2) қысым жасайды. Егер картада тесік болса, таяқ картадан өтеді және қозғалмайды, ал егер тесік болмаса, таяқ сол жаққа итеріледі. Әрбір таяқ ілгекке (3) әсер етеді. Таяқ ішкі қарай итерілгенде, ілгек сол жаққа жылжып шығады, ал итерілмеген таяқтың ілгегі орнында қалады. Содан кейін ілгектердің астынан сәуле (4) көтеріледі және қалпындағы ілгектер жоғары көтеріледі, ал орнынан жылған ілгектер сәулемен көтерілмейді. Әрбір ілгекке бірнеше жіп (5) бекітілуі мүмкін. Жіптер жетектеме арқылы (6) өтеді және олардың тіреуіне (7) және қайтару салмағына (8) жалғанады. Тіреулер сопақтарды көтеріп, челноктың жіптің ішінде өтетін сарайды жасайды. 400 ілгек басқа имараты бар тоқыма станогында әрбір ілгекке төрт жіп жалғануы мүмкін, нәтижесінде мата 1600 жіп ұзындығында, тоқыманың төрт қайталамасымен жасалады. "Жакард тоқымасы" термині толыққанды дұрыс емес. Көптеген добби тоқыма станоктарына бейімделетін "Жакард басы", тоқыма машинасына Жакард тоқымасында көрінетін күрделі өрнектерді жасауға мүмкіндік береді. Жакардпен басқарылатын тоқыма станоктары тоқыма өнеркәсібінде кеңінен таралған болса да, олар добби тоқыма станоктарымен салыстырғанда аз, себебі добби станоктары әдетте жылдамырақ және арзанырақ. Дегенмен, добби тоқыма станоктары бір жіптен соншама көп түрлі тоқымаларды жасауға қабілетті емес. Қазіргі Жакард машиналары бастапқы перфокарталардың орнына компьютерлермен басқарылады және мыңдаған ілгектерге ие болуы мүмкін. Жакард машинасының жіптерін тарту өте еңбекті талап етеді, сондықтан көптеген станоктар тек бір рет жіптеледі. Келесі жіптеулерде әрбір жаңа жіпті жеке-жеке түйіп қоятын түйіндейтін роботтың көмегімен қолданыстағы жіпке байланады. Тіпті бірнеше мың жіп ұшы бар кішкентай станокты қайта жіптеу процесіне де бірнеше күн уақыт қажет болуы мүмкін.
Жакардтың механикалық құрылғылары
Бастапқыда Жаккард станоктары механикалық болды, ал матаның дизайны үздіксіз тізбек құрайтын тесілген карталар тізбегінде сақталды. Жаккардтар көбінесе кішкентай болды және салыстырмалы түрде аз мөлшердегі жіптерді ғана дербес басқаратын. Бұл тоқыма ені бойынша бірнеше рет қайталауды талап етті. Сыйымдылығы жоғары станоктар немесе бірнеше станоктарды пайдалану көбірек бақылауға мүмкіндік берді, қайталау саны азайды, демек тоқыма ені бойынша үлкен дизайндарды тоқуға болады. Зауыт өзінің коммерциялық талаптарына сәйкес келетін станоктар мен жіптерді түсіру механизмдерін таңдауы керек. Қағида бойынша, қаншалықты көп жіптерді басқару қажет болса, шығындар соншалықты жоғары болады. Сондықтан, егер добби механизмімен жұмыс істеуге болады болса, Жаккард станогын сатып алу экономикалық тұрғыдан тиімсіз. Бастапқы шығындардан басқа, Жаккард станоктарын күтіп ұстау да қымбат, өйткені олар күрделі және жоғары білікті персоналды қажет етеді; станокқа дизайндарды дайындау үшін қымбат жобалау жүйесі және, мүмкін, карта кесу машинасы қажет. Жаккард механизмдері добби немесе дискіден гөрі жиі қателіктерге ұшырайтындықтан, тоқу өте қымбатқа түседі. Сонымен қатар, станоктар бұрынғыдай жылдам жұмыс істемейді және дизайн өзгерген кезде карталардың үздіксіз тізбегін ауыстыруға уақыт кететіндіктен, жұмыс тоқтау уақыты артады. Осы себептерге байланысты механикалық Жаккард станоктарымен үлкен партияларды тоқу тиімді.
Электрондық Жакард машиналары
1855 жылы француз электромагниттермен жұмыс істейтін жүйеге Жакард механизмін бейімдеді. Бұл оқиғаға қызығушылық көп болды, бірақ сынақтар сәтті аяқталмады және бұл әзірлеме тез ұмытылды. Bonas Textile Machinery NV компаниясы 1983 жылы ITMA Милан көрмесінде алғашқы электронды Jacquard-ты таныстырды. Машиналар бастапқыда шағын болғанмен, қазіргі заманғы технология Жакард машинасының сыйымдылығын едәуір арттырды, ал бір жіптің бүгілуін басқару 10 000-нан астам жіпке дейін жеткізілуі мүмкін. Бұл қайталаулар мен симметриялық дизайн қажеттілігін жояды және шексіз мүмкіндіктерге жол ашады. Компьютермен басқарылатын машиналар перфорацияланған қағаз дизайндарын ауыстырумен байланысты тоқтау уақытын қысқартады, соның арқасында кішкентай партиялармен жұмыс істеуге мүмкіндік туады. Дегенмен, электронды Jacquard-тардың құны жоғары, сондықтан үлкен партияларды және кішкентай дизайнды тоқитын фабрикалар үшін олар қажет болмауы мүмкін. Бір жіптің бүгілуін басқаруға мүмкіндік беретін үлкен машиналар өте қымбат, және олардың пайдасы тек жоғары деңгейдегі әмбебаптылық қажет болғанда немесе арнайы дизайн талаптарын орындау қажет болғанда ғана ақталады. Мысалы, олар Еуропа мен Батыс елдерінде әлі де жұмыс істеп келе жатқан зығыр Жакард тоқымашыларының мүмкіндіктерін арттыру және ассортиментін кеңейту үшін өте қолайлы құрал болып табылады, ал ірі партиялық тауар тоқудың көп бөлігі төмен құнмен өндірілетін аймақтарға көшті. Жакард тоқумен байланысты зығыр өнімдеріне зығыр дамаск матасы, Жакард киімдік маталары және дамаск төсек жабдықтары жатады. Жакард тоқуда әртүрлі талшықтар мен олардың қоспалары қолданылады, және одан көптеген мақсаттарға арналған маталар өндіріледі. Жакард тоқу маталарға мателассе немесе брокат өрнегін беру үшін де қолданылады. Композиттік материалдардан жасалған конструкцияларды нығайту үшін қабатталған және пішінделген элементтерді әзірлеу бойынша зерттеулер жүргізілуде.
Жібекпен тоқылған дұғалар кітабы
Жакард машинасымен жасалған ең көрнекті туынды – жібекке тоқылған дұға кітабы. Кітаптың атауы – Livre de Prières. XIV-XVI ғасырлардағы жазба қолжазбалардың суреттерінен үлгі алынған. Дұға кітабының барлық 58 беті жібектен, Жакард машинасымен қара және сұр жіптерді пайдаланып тоқылған. Беттерінде әсем шекаралар, мәтіндер және әулиелердің суреттері бейнеленген. Беттерді кодтау үшін шамамен 200 000 – 500 000 перфокарта қажет болды, 1 см-ге 160 жіп (немесе 1 дюймге 400 жіп) қана қолданылды. Ол 1886 және 1887 жылдары Францияның Лион қаласында жарық көрді. 1889 жылғы Дүниежүзілік көрмеде (World's Fair) көпшілік назарына ұсынылды. Дизайнін R. P. J. Hervier жасаса, тоқушысы J. A. Henry болды, ал баспасын A. Roux жүзеге асырды. Оны жасауға екі жыл және шамамен 50 рет тәжірибе жасау қажет болды. Шамамен 50-60 данасы шығарылды.
Есептеудегі маңызы
Жакардтың басы операциялар тізбегін басқару үшін алмастырылатын перфокарталарды қолданды. Бұл компьютерлік аппараттар тарихындағы маңызды қадам саналады. Тоқыма тоқымасының үлгісін тек карталарды ауыстыру арқылы өзгерту мүмкіндігі компьютерлік бағдарламалау және деректерді енгізудің дамуына маңызды концептуалдық алғышарт болды. Чарльз Бэббидж Жакард машиналарын білген және өзінің Аналитикалық машинасына бағдарламаларды сақтау үшін карталарды пайдалануды жоспарлаған. 19 ғасырдың соңында Герман Холлерит ақпаратты сақтау үшін перфокарталарды пайдалану идеясын одан әрі дамытып, 1890 жылғы АҚШ халық санағы үшін деректерді енгізуге қолданған перфокарталы кестелеу машинасы жасады. ХХ ғасырдың бірінші жартысында перфокарта технологиясын пайдаланатын ірі деректерді өңдеу индустриясы дамыды, оған бастапқыда International Business Machine (IBM) корпорациясы және оның бірлік тіркеу жабдықтары басымдық танытты. Карталар деректер үшін қолданылды, алайда бағдарламалау платалар арқылы жүзеге асырылды. Кейбір ерте компьютерлер, мысалы, 1944 жылғы IBM Автоматты Тізбекті Басқару Калькуляторы (Гарвард Марк I) бағдарламалық нұсқауларды Джакардтың карталар тізбегіне ұқсас тесіктермен тесілген қағаз лентасынан алды. Кейінірек компьютерлер бағдарламаларды жоғары жылдамдықты жадтан орындады, бірақ бағдарламаларды жадқа жүктеу үшін карталар жиі қолданылды. Перфокарталар 1980 жылдардың ортасына дейін есептеу техникасында қолданылып келді.