Richard Arkwright engagea John Kay pour fabriquer une nouvelle machine à filer qu'il avait en partie développée, probablement en s'appropriant les principes d'un autre inventeur, Thomas Highs[1]. Avec l'aide d'artisans locaux, ils parvinrent à créer une machine à filer, laquelle fabriquait un fil plus solide que la spinning jenny fabriquée par James Hargreaves. La machine utilisait des draw rollers (littéralement, des « rouleaux à tirer ») inventés par Lewis Paul pour étirer ou raccourcir le fil textile.
Un épais brin de coton était passé à travers trois ensembles de rouleaux, chacun tournant plus rapidement que son prédécesseur. L'épaisseur du brin était réduite et sa longueur augmentée avant qu'il ne soit tordu par un mécanisme, le rendant plus solide.
Trop grosse pour être entraînée à la main, la machine à filer avait besoin d'une autre source d'énergie. Arkwright tenta d'utiliser la force des chevaux, mais préféra celle des moulins à eau, ce qui a donné le nom à l'invention qui a suivi, le water frame (littéralement, le « cadre à eau »).
