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以下は

Trip hammer - Wikipedia

の訳です。ハンマーは杵 (きね) の大きなものと考えてよく、 トリップ・ハンマーはカムによってハンマーを上下移動させるものです。

トリップ (trip) は旅行という意味にもなりますが「つまずく」の意味があり、 これがトリップ・ハンマーの名前の由来ではないかと思います。 又チルト・ハンマーのチルトは「傾く」の意味です。

単独では読むのが少し難しいので、日本語の Wikipedia に掲載されている項目にはリンクを張ってあります。 但し、日本語版の Wikipedia のみならず、日本語の頁には古代中国の技術的なことに関しての 説明は皆無なので参考にはなりません。

トリップ・ハンマー (Trip hammer)

トリップ・ハンマー (別名 ヘルブ・ハンマー) は大きくて重い動力ハンマーで、次で使用された。

トリップ・ハンマーは通常はカムによって持ち上げられ、 解放されて、自重で落ちる。 歴史的には、トリップ・ハンマーはしばしば水車を動力源とし、 中国では AD 20 年、ローマ帝国では AD 1 世紀、 中世ヨーロッパでは 12 世紀までに使用が始まった。 産業革命の間にトリップ・ハンマーは人気がなくなり、 パワー・ハンマーで置き換えられた。 しばしば、中央に位置する動力供給源から複数のハンマーの動力がまかなわれ、 このために、一連のライン・シャフト、プーリー、そしてベルトが使用された。


訳注

stamp mill を「垂直杵の粉砕機」と訳しました。これはあとで挿絵に登場します。 ハンマーは支点があってそのまわりを回転しますが、stamp mill は上下方向に移動する杵です。

  1. 初期の歴史
  2. 型式
初期の歴史
中国

古代中国ではトリップ・ハンマーは杵 (きね) と臼 (うす) の使用から発展した。 ここから更に足踏み式のチルト・ハンマー (tilt hammer, 碓) が登場した。 後者は単純な装置でレバーと支点がある (操作には足を一方の端に乗せて体重をかける必要がある)。 これには中心の回転軸のまわりに一連のツメのようなものがあった。 この装置では「つく」作業が可能であり、 しばしば穀物の皮をはいで磨くことに使用され、 手と腕を使って杵をつく手作業を避けることができるようになった。

歴史家は、この起源が周朝 (BC 1050-BC 221) まで遡るかも知れないと主張しているが、 最も初期の教科書で、 これを述べているのが BC 40 年の辞書である「急就篇」である。 揚雄の教科書で BC 15 年の「方言」として知られるものや、 AD 20 年 (王莽の簒奪の時代) の桓譚によって書かれた新論にも登場する。 後者の本では伝説的で神話的な王である 伏羲 が杵と臼を作ったとされている (これがチルト・ハンマー、更にはトリップ・ハンマーに進化したとされている)。 著者は神話的な伏羲のことを述べているが、 彼の記述の一節から、中国の AD 1 世紀に水車とトリップ・ハンマーが 広範囲に使用されていることがわかる (中国における水力を使用した冶金に関しては 杜詩を参照のこと):

「伏羲」は杵と臼を発明した。これは非常に有効で、後にはうまく改良されて、 人間の全体重がチルト・ハンマー (碓) の足踏みに使用され、 効率が 10 倍となった。 後には、動物 -- ラバ、ロバ、牛、馬 -- の力が機械に使用され、水力も (ハンマーで)つくことに 利用された。その結果、利益は 100 倍となった。


水力によるトリップ・ハンマー
宋応星によって書かれ、
1637 年に出版された百科辞典「天工開物」の挿絵

この描写で、時代遅れの中国語の「杵と臼」(dui, tui) がまもなく、 中国語の水力によるトリップ・ハンマー (水碓) に置き換えられたようである。 漢朝の学者で詩人である馬融 (AD 79 -- AD 166) は詩の中で「水の流れがこだまする洞窟の中でハンマーが響く」ことに言及している。 AD 129 年の後漢書の中で 官吏の Yu Xu は順帝に報告書を書き、その中で トリップ・ハンマーが漢から 祁連山脈 の運河を経由して 西のに輸出されたことを述べている。

政府の役人である 孔融 (AD 153 - AD 208) は 彼の著書 Rou Xing Lun の中で 「トリップ・ハンマーの発明は (古代の賢者の相対的な業績と比較して) 彼の時代の知性ある人間によって創り上げられた製品の すばらしい実例である」と述べている。

AD 3 世紀の間に、政府高官で技術者である杜預 が複合トリップ・ハンマーの使用を設立した。 これにはいくつかのシャフトが使用され、一つの大きな水車から動作するように配置されていた。

4 世紀の中国の教科書には何百ものトリップ・ハンマーを所有し、 これを操業している人たちのことが書かれており、 この様な人には尊敬された数学者である Wang Rong (AD 306 年死亡)、 Deng Yu (AD 326 年死亡)、Shi Chong (AD 300 年死亡) がおり、 中国における 30 以上の政府直領地の何百ものトリップ・ハンマーの操業の責任を担っていた。

(AD 618-907)、 宋 (王朝) (AD 960 - 1279) にはトリップ・ハンマーに関しての無数の記述があり、 (1368-1644) に関しては 福建省の紙工場における トリップ・ハンマーの使用に関しての報告がある。

中国におけるトリップ・ハンマーはしばしばより効率的な垂直に設置された水車を動力とするが、 中国ではしばしば水平に設置された水車によってトリップ・ハンマーを使用し、ハンマーは横向きであった。 横向きのハンマーは AD 1313 年の 王禎の農書の挿絵に登場している。 農書は (当時の) 中国における古代と現代の冶金学の本である。 宋応星 (1587-1666) による 1637 年に書かれた百科辞典にも トリップ・ハンマーの挿絵がある。

ギリシャ・ローマ世界 (Greco-Roman world)

水力によるトリップ・ハンマーの主要な部品 -- 水車、カム、ハンマー -- はすでにヘレニズム時代に知られていた。 古代にカムがあったことは、BC 3 世紀の水力による 自動人形 (automaton) に証拠がある。 ローマの学者である プリニウス (Pliny) の「博物誌」の一節 (NH 18.97) から示唆されることは AD 1 世紀のイタリアでは杵が広範囲に使用されていたことである:

イタリアの多くの場所で使用されたのは何も被せていない杵と、 水が流れると回転する水車、そしてトリップ・ハンマー (mola) である。 これらのトリップ・ハンマーは穀物をついて外皮を取るのに使用された。

「杵により穀物をつく装置」 (grain-pownders with pestles) と 普通の水車が 5 世紀の修道院にあったことが検証されており、 この修道院は「コンダの聖ロマヌス」[1] (Romanus of Condat) により、人里離れた ジュラ地方 (Jura region) に設立されたものである。

農業的な工程とは別に、考古学的証拠からローマ帝国の 金属作業でトリップ・ハンマーを使用したことが強く示唆される。 ケントのイッカム[2] (Ickham) では 大きな金属製のハンマー・ヘッドで、機械的に変形したものが発掘されており、 この場所でもローマ帝国の幾つかの水車工場と金属廃棄物の足跡が確認できる。

最も広範囲のトリップ・ハンマーの使用は、しかしながら、ローマ帝国の鉱山にあったようである。 ここでは深い鉱脈から取り出された鉱石が最初に細かい粒に粉砕され、更なる加工に供された。 石でできたアンビル (金床) には大きなギザギザが規則的に等間隔で残されており、 ここから示唆されることはカムで操作する鉱石の粉砕 (ore stamp) であり、 後の中世の (鉱石の) 採掘の装置と極めてよく似たものである点である。

そのように機械的に変形したアンビル (金床) は西ヨーロッパの数多くのローマ帝国の銀山、 金山に見受けられ、これにはウェールズのドラウコシ[3] (Dolaucothi) とイベリア半島が含まれ、 イベリア半島のデータとして可能な実例は AD 1 世紀、AD 2 世紀のものである。 ドラウコシではトリップ・ハンマーは水力を動力とするものであり、 恐らくは他のローマ帝国の鉱山でも同じであったであろう。 ローマ帝国の鉱山で、大規模な水力採掘 (hushing and ground sluicing) の技術が使用されたことが意味することは 大量の水が直接的に機械の動力として可能であったことである[4]

その後、イスラムの技術者は製紙にトリップ・ハンマーを導入し、 中国の伝統的な製紙法である臼と杵の代わりとした。


訳注

  1. 「コンダの聖ロマヌス」 (Saint Romanus of Condat) はフランスのジュラ地方にいた人です。 日本語で聖ロマヌスと呼ばれる人は他にいるようなので誤解しないでください。 コンダ (Condat) は現在では サン・クロード (聖クロード、Saint-Claude) と呼び名が変わっています。
  2. イッカム (Ickham) はケントの次の場所です

    グーグルマップでも イッカムの場所 がわかります。
  3. ドラウコシ (Dolaucothi) はローマ帝国の金山があった場所です。 (ドラウコシの Google マップ。地図上では英文表示ですが、左の説明ではドラウコーティと書いてあります。 「シ」と「ーティ」では随分違うように思えますが、これはカナ表記の限界のせいです。)

    1. Dolaucothi Gold Mines - Wikipedia
    2. Hushing - Wikipedia (ハッシング、沈黙)

    に解説があります。それによると、次のようにして金を採掘しています。最初に 7 マイルに及ぶ水路 (aqueduct) を建設し、 大量の水を貯水池 (あるいはタンク) に溜め、水門を開けることにより、一気に大量の (一波の) 濁流を放流し、 土砂を押し流して金の鉱脈を探すものです。 この方法は「hushing and ground sluicing」(沈黙と大地への放水) と称したり、 単に hushing (沈黙) あるいは ground sluicing (大地への放水) と呼ばれることもあります。 現代では、この方法は「水力採掘」(hydraulic mining) と呼ばれ、 高圧の水の噴出を使用します。水を採掘に利用する方法はローマ時代からずっと続き、 19 世紀のカリフォルニアでは現代的な「水力採掘」が行われ、 土砂の流出で河川の氾濫がおき、裁判となったようです。

    この「水力採掘」は人里離れた辺地でしか使用できませんが、 とても効率良く金や銀の鉱脈を探すことができます。 ドラウコシは英国にあり、ローマ帝国の時代には人里離れた辺地だったのです。

    なお カリフォルニア・ゴールドラッシュ - Wikipedia の脚注に hushing が登場しており、ここでは単にハッシングとカナ表記しています。

  4. 鉱石を砕くためのトリップ・ハンマーは非常に重いので小川の水車ではとても無理でダムが必要となります。 ローマ人には「水力採掘」が可能でしたから水車のダムを作ることなど簡単であったのであろうと述べているようです。
中世のヨーロッパ

水を動力とする機械化されたトリップ・ハンマーは 12 世紀までに中世ヨーロッパに 再び登場した。 これらが使用されたことは中世のスチリア (Stylia, 現在のオーストリア) の文書に 述べられており、1135 年の文書と 1175 年の文書がある。 どちらの文書にも鉱石を砕くための垂直杵の粉砕機 (stamp mill) のことが言及されている。 中世フランスの 1116 年の文書と 1249 年の文書のどちらにも 錬鉄をフォージするための機械化されたトリップ・ハンマーの使用が記録されている。

15 世紀までの中世ヨーロッパのトリップ・ハンマーは非常に多くの場合、 垂直な杵の粉砕機である。 しかしながら、中国の初期のもの (これには、しばしば水平の水車が使用された) よりは 垂直の水車を多く使用している。 よく知られたルネッサンスの芸術家で発明家の レオナルド・ダ・ビンチは フォージで使用するためのトリップ・ハンマー、書類を裁断する機械 (file cutting machine) や、垂直杵の粉砕機のスケッチをした。 ヨーロッパにおけるマーチネット[1]・フォージ・ハンマーの最も古い挿絵は恐らく オラウス・マグナスによる 北方民族文化誌に登場するもので、 これは AD 1555 年[2]のものである。 この木版の絵では、3 台のマーチネットと 1 台の水車が、 オズモンドの 塊鉄炉の木と皮のふいごを動作させている。 横になったハンマーでは、AD 1621 年の Sandrart と Zonca による挿絵がヨーロッパでは 最も最初のものである。


ゲオルク・アグリコラ (Georg Agricola) の
『鉱山書』(De Re Metallica, 1556 年) の鉱石粉砕臼


訳注

  1. マーチネット (martinet) の意味が不明ですが、挿絵と説明からほぼ明らかです。 挿絵は「北方民族誌」のものではないですが、ほぼ似たような絵を使ったのではないかと思います。 上の挿絵で動作している機械には多くの垂直の杵が水車の動力で動作しており、 挿絵のキャプションでは「鉱石粉砕臼」と書いていますが、これが多分マーチネット・フォージ・ハンマーです。 マーチネットの元の意味は鞭で、ここから「規律のやかましい人」の意味があります。 Martinet - Wikipedia にマーチネットが ハンマーの一種の意味もあるとしていますが、それ以上は書いていません。

    マーチネット
  2. 原文の北方民族誌が出版された年代が間違いと思われるので「北方民族誌」 の項目 (英語版、日本語版の Wikipedia) に記載されている年代にあわせています。
型式

色々な形式のトリップ・ハンマーが使用された。 そのいずれも持ち上げるために人工的な動力が必要である。 これらはヘルブ (helve, 柄) ハンマーと ドロップハンマーに 2 分される。

ヘルブ・ハンマー
ヘルブ・ハンマーではヘッドは横向きの柄の端に搭載される。 以下に述べるヘルブ・ハンマーのどれを選択するかは 動作中にヘルブ (柄) に加わるひずみ (strain) に依存する。 ヘルブ・ハンマーは主に木製で (hurst と呼ばれる) 鋳鉄製の輪に搭載され、 これを軸に回転した。しかしながら、19 世紀には、重いヘルブは しばしば、hurst と一体となって鋳造された。

チルト・ハンマー (tilt hammer) あるいは テイル・ヘルブ・ハンマー (tail helve hammer) は支点が柄 (ヘルブ、helve) の中央で、ここが装置の搭載場所で、 反対側を下に押すことで (ハンマーが) 持ち上がる。 実際には、このようなハンマーはおよそ 50 kg に制限されたようであるが、 非常に速く打つことができる。 これにより、鉄を刃物類に適した小さなサイズに取り出すことに適している。 そのため シェフィールドのあたりには「チルト」と呼ばれる 多くのフォージがあった。 それらはまた、真鍮 (あるいは銅) の深鍋 (pot) や鍋 (pan) を製造するための並列製造機 (battery works) にも使用された。 並列製造機では (少なくとも ) 1 つの動力源から幾つものハンマーを動作させることが 可能であった。

ベリー・ヘルブ・ハンマー (belly helve hammer) は通常は 精製炉で見受けられ、銑鉄をフォージ可能な板鉄にするために 使用された。 これでは支点とハンマー・ヘッドの中間で、カムが柄に動力を伝えた。 ハンマー・ヘッドは通常は 1/4 トンであった。 このようにしたのは恐らくハンマー・ヘッドがより重ければ 木製の柄におけるひずみ (strain) がとても大きくなったためであろう。

ノーズ・ヘルブ・ハンマー (nose helve hammer) は 18 世紀後期あるいは 19 世紀初期に至るまではほとんど見受けられなかったものである。 これはハンマー・ヘッドより遠い位置で持ち上げる型式である。

ドロップ・ハンマー

ドロップ・ハンマーでは、ヘッドは垂直なシャフトに搭載され、 人工的に持ち上げられ、重力で落下する。

鉱石を粉砕するための「垂直杵の粉砕機」(stamp mill) は 少なくとも 16 世紀以来使用された これには木製の棒もしくは鉄製のシャフトに複数の鉄製の粉砕機が複数個搭載され、 これが次々にカムによって持ち上げられた。

ジェームス・ナスミス (James Nasmyth) によって 1839年に発明され、 1842 年に特許が取られた 蒸気動力のドロップ・ハンマーがヘルブ・ハンマーに取って代わった。 しかしながら、そのときまでに 18 世紀後半のパドル炉と併用されたローラー工場の 改良により、製鉄産業においてはフォージが重要性を失った。 しかしながら、ハンマーはシングル (shingle) には使用され続けた。