鐘鋳造

鐘鋳造とは、教会、時計塔、公共の建物などで、時刻や行事を知らせたり、音楽用のカリヨンやチャイムとして使用したりするために、鋳物工場で大型の青銅製の鐘を鋳造し、調律することです。大型の鐘は、対象となる音程に合わせて設計された鋳型で鐘の金属を鋳造することで作られます。その後、旋盤で鐘から金属を削り取り、適切な倍音を鳴らすことで独特の音色を生み出すために、さらに微調整を行います。

東アジアにおける鐘鋳造は紀元前2000年頃[ 1 ]、ヨーロッパでは紀元4世紀または5世紀に遡ります。イギリスでは、考古学的発掘調査により炉の痕跡が発見されており、鐘は教会やその敷地内の坑道で鋳造されることが多かったことが示されています。鉄道の普及により鐘の輸送が容易になると、集中鋳造所が一般的になり、ホワイトチャペル・ベル鋳造所やラフバラのジョン・テイラー社といった鋳造業者が主流となりました。

世界各地には、今もなお多くの鋳造所が活動を続けており、伝統的な製法を用いるものもあれば、最新の鋳造技術を用いるものもあります。現代の鋳造所では、19世紀後半に確立された原理を用いて、調和のとれた鐘を製造しており、その中には装飾性の高いものもあります。

初期の歴史

紀元前11世紀の鐘、商王朝
曽の易侯の弁忠、紀元前433年

鐘鋳造は古代文明の歴史を通じて重要な役割を担ってきました。巨大な大きさで知られる東洋の鐘は、ヨーロッパ鉄器時代より何世紀も前に作られた最古の鐘の一つです。初期の鐘は陶器で作られていましたが、後に金属製の鐘が鋳造されるようになりました。[ 2 ]鐘鋳造の考古学的証拠は、新石器時代の中国に見られます。

最古の金属製の鐘は、陶寺遺跡で1つ、二里頭遺跡で4つ発見され、紀元前2000年頃のものとされています。[ 1 ]紀元前13世紀までに、中国では150キログラム（330ポンド）を超える鐘が鋳造されていました。紀元1000年以降、鐘の素材として青銅に代わり鉄が最も一般的に使用されるようになりました。年代が判明している最古の鉄製の鐘は、1079年に製造されたもので、湖北省で発見されました。[ 3 ]

発達

英国

携帯用の鐘は、ケルト系キリスト教の広がりとともに英国にもたらされ、現在も残っている鐘の大半は、スコットランド、ウェールズ、アイルランドと関連がある。[ 4 ]英国で鐘が鋳造されたのは、中世初期に需要と専門知識を提供したキリスト教の修道院制度 によるものであった。[ 4 ] [ 5 ]イングランドの大きな鐘は、西暦670年にはベーダによって言及されており、7世紀または8世紀までには鐘の使用は教会の礼拝に組み込まれていた。ほぼ200年後の10世紀には、完全な鐘の鳴り響きに関する最初の記録がある。[ 4 ]修道院長インガルフの年代記によると、クロウランドの初代修道院長サーシテルが修道院にグスラックという名の鐘を贈呈し 、その後後継者のエゲルリック大修道院長がさらに6つの鐘（大2つ、中2つ、小2つ）を鋳造して、7つの鐘の鳴り響きを完成させた。[ 4 ]同時期には、他の聖職者も鐘の鋳造に携わっていました。 「修道士長」聖ダンスタンは金属加工の達人で、鐘の鋳造者としても知られていました。アビンドンでは彼の指揮の下、2つの鐘が鋳造されました。このアビンドンには、聖エセルウォルドによって鋳造された2つの鐘もありました。[ 6 ]ロストワックス鋳造による鋳造法は、13世紀のイヴシャム修道院のベネディクト会修道士ウォルター・デ・オディントンによって記述されています。[ 4 ]

鐘鋳造が商業として発展したのは、その後のことである。独立した職人たちが、ロンドン、グロスター、ソールズベリー、ベリー・セント・エドマンズ、ノリッジ、コルチェスターといった町々に常設の鋳造所を設立した。[ 5 ]これらの町々は周辺の田園地帯からの商取引を呼び込んだものの、中世の鋳造者たちは鐘製造のみを生業としていたわけではなく、金属製品、調理器具、銃器製造といった関連産業と併用することが多かった。[ 7 ]鋳造者の中には、教会から教会へと巡回して現場で鐘を鋳造する放浪者もいた。

これらの初期の鐘は、合金組成のばらつきと、倍音を生み出すための正しい形状の作り方に関する理解不足により、音質が悪かった。しかし、時を経て鐘の形状は改良された。頂部と響弓の角度は徐々に平らになり、胴部は短くな​​り、口元に向かってより広くなった。調律法は依然として不確かで経験的なものであったが、全音階の鐘が主要な教区教会や修道院に設置された。[ 7 ]

鐘鋳造に従事する人の大半は男性であったが、ジョアンナ・ヒルのように夫の事業を引き継ぎ、その後娘に残した女性もこの技術に携わっていた。 [ 8 ] [ 9 ]

英国の教会墓地の考古学的発掘調査で炉が発見されたことから、鐘は建築現場の敷地内に掘られた穴で鋳造されることが多かったことがうかがえる。[ 10 ]リンカーン大聖堂のグレート・トムは1610年にミンスターの庭で鋳造され、カンタベリー大鐘は1762年に大聖堂の庭で鋳造された。 [ 10 ]鋳造が完了すると、鋳造穴の上に塔が建設され、鐘はその塔に直接上げられた。[ 11 ]カークビー・マルザードやハッデンハムなど、いくつかの例では、鐘は実際に教会で鋳造された。[ 10 ]

  • 鋳造鐘 ホワイトチャペル鐘鋳造所、1880年頃、ニューサウスウェールズ州立図書館
    鋳造鐘 ホワイトチャペル鐘鋳造所、1880年頃、ニューサウスウェールズ州立図書館
  • ホワイトチャペル鐘鋳造所の作業場にある教会の鐘、1880年頃
    ホワイトチャペル鐘鋳造所の作業場にある教会の鐘、1880年頃
  • ホワイトチャペル・ベル鋳造所の工房にある教会の鐘の鋳型
    ホワイトチャペル・ベル鋳造所の工房にある教会の鐘の鋳型

低地諸国

アステンのロイヤル・アイスバウツ鐘鋳造所による、国民軍記念碑グレベベルクのオランダ鐘の鋳造

フランソワ・ヘモニー（1609年頃 - 1667年）と彼の兄弟、ピーテル、ピエール、またはピーター・ヘモニー（1619年 - 1680年）は、ネーデルラント地方の歴史において最も偉大なカリヨン鋳造職人でした。彼らはヤコブ・ファン・エイクと共同でカリヨンを本格的な楽器へと発展させ、1644年に最初の調律されたカリヨンを鋳造しました。ヘモニー兄弟は、科学的なアプローチを用いて最適な形状を鋳造し、鐘を調和原理に沿って調律した、近代西洋における最初の鋳造職人とされています。

材料

消火活動中に不均一な冷却によって生じたひび割れが見られるツァーリ・ベル。

ベルメタル

機能的な音を出すことを目的とした鐘は、通常、青銅の合金である鐘金属を鋳造して作られる。この成分の配合については歴史を通じて多くの実験が行われてきた。ヘンリー2世の鐘には錫のほぼ2倍の銅が使われており、はるか昔のアッシリアの青銅の鐘には錫の10倍の銅が使われていた。[ 12 ]しかし、鐘金属の最良の配合として認められているのは、銅80%に対して錫20%の比率である。[ 13 ]このような比率の鐘金属は3,000年以上も使用されており、その共鳴と「魅力的な音」で知られている。[ 14 ]錫と銅は比較的柔らかい金属で、叩くと変形する。合金にすることで、より硬く剛性の高い金属が作られるが、一方を単独で使用した場合よりも弾力性も増す。[ 14 ]これにより共鳴が良くなり、鐘は「叩くとバネのように振動する」ようになります。これは、時速600マイルもの速度で鐘を鳴らすときに必要な特性です。

錫と銅を結合させる力により、鐘を叩いたときに割れるのではなく振動が起こり、共鳴音が生まれます。[ 14 ]この金属の組み合わせは、酸化に強く、初期の表面の風化のみを受ける、丈夫で長持ちする素材にもなります。緑青は鐘の表面に保護的な緑青を形成し、それ以上の酸化を防ぎます。 [ 11 ]最も硬く強い青銅は錫を多く含み、鉛はわずかですが、錫の含有量が25%を超える合金は融点が低く、脆くなり、割れやすくなります。[ 11 ] [ 15 ]

この低い融点は、1733年から1735年にかけてロシアが3度目に試みた皇帝の鐘の鋳造の宿敵となった。[ 11 ]鐘は鳴らされることはなく、 1737年にクレムリンで火災が発生し、鋳造ピットから引き上げられる前に巨大な板（11.5トン）が割れてしまった。燃える木材が鋳造ピットに落ち、それを燃やして鐘を溶かすリスクを冒すか、水をかけすぎて急速に冷却して割れるリスクを冒すかの選択を迫られた。後者のリスクが選択されたが、懸念されたとおり、冷却が不均一だったため、鐘は損傷した。[ 16 ]現在の鐘は3度目の再鋳造であるため、コロコルIII（鐘III）と呼ばれることもある。古い鐘の残骸を溶かし、その金属を再利用して新しい鐘を鋳造した。金属材料が非常に高価だったため、この方法はごく一般的であった。[ 15 ] [ 17 ]鐘の金属は非常に貴重であると考えられていたため、イギリスで最初に発行された青銅貨幣はフランスで古い鐘を溶かして作られました。[ 18 ]

その他の金属

鐘の鋳造に用いられる他の素材としては、真鍮や鉄などがあります。19世紀半ばのイギリスの教会建設が盛んだった時期には、青銅よりも経済的な鋼鉄が試されましたが、耐久性に欠けることが判明し、1870年代に製造は中止されました。[ 19 ]ガラス製の鐘もありましたが、このタイプの鐘は音色は良好でしたが、非常に脆いため、クラッパー（鐘の留め具）の継続的な使用に耐えることができませんでした。[ 18 ]

民間伝承では、鐘の金属には合金の成分として金と銀が含まれていたとされており、教会の墓地で鐘が鋳造される際、裕福で敬虔な人々が炉に硬貨を投げ入れたという記録がある。この習慣は鐘の音色を良くすると信じられていた。しかし、金や銀が合金の成分として使われたことを示す古代や現代の鐘の金属の信頼できる分析結果は存在しないため、これはおそらく誤りである。大量に使用された場合、添加は音色を良くするどころか損なうだろう。[ 18 ] [ 20 ]古い鐘の金属に微量に含まれていた他の金属は、合金を形成するために使用された金属の不純物である可能性が高い。[ 18 ]

装飾用の鐘は角、木、粘土などの材料で作ることができます。[ 15 ]

鋳造工程

溶けた金属を鋳型に流し込んで鐘を鋳造する

鐘の鋳造原理は12世紀以来、基本的に変わっていません。鐘は、芯とその上に被せるマントルまたはコープからなる2つの部分からなる鋳型で、口を下にして鋳造されます。これらの鋳型は正確な形状に作られるため、芯とコープの間には空気層が生まれ、そこに溶融金属が充填されます。[ 21 ] [ 15 ]

測定とテンプレート

まず、ベルの形状が正確な仕様に基づいて計算され、適切に調律されることを確認します。「ストリックルボード」と呼ばれる2枚の木製の型板を用いて、鋳型粘土を成形します。1枚は外側のベル（ケースまたはコープと呼ばれる）の寸法に、もう1枚は内側のベル（コアと呼ばれる）の寸法に合わせます。[ 15 ]通常、これらの型板は、ベルのサイズごとに経験と計算に基づいて開発された標準の型板です。

ドイツ、ゲッシャーの鐘博物館（Glockenmuseum）にある鐘の鋳型。鋳型の正確な形状を確保するために回転する木製の型板がはっきりと見える。

型を作る

鐘の内面の正確な原型は、コークス、石、レンガなどの多孔質材料を用いて、土台の上に作られます。まず、砂またはローム（藁や馬糞を混ぜることもあります）と粘土で覆い、滑らかな輪郭を形成します。この輪郭は、内側のストリックルボードによって形成されます。これは「偽鐘」とも呼ばれ、窯で弱火で乾燥させます。次に、偽鐘を溶かした蝋で覆い、同じく蝋で作られた図像や碑文を手作業で上に描きます。偽鐘は耐火粘土で3度塗り重ねられ、鋼鉄製の外套で覆われます。偽鐘と外套の間の隙間はセメントで埋められ、硬化してから外套が持ち上げられます。偽鐘は内核から削り取られ、蝋とセメントが残ります。残った偽鐘の破片は、バーナーで除去されます。その後、型はコークスの火の上に置かれ、残りのワックスが溶かされ、蓄積された水分が蒸発します。[ 15 ]

鋼鉄製のマントルとセメントを使用する代わりに、内鋳型と外鋳型を完全にロームで作ることもできます。その場合、鋳型は通常、内側から外側に向かって作られます。まずコークス、石、またはレンガの芯材の上に内鋳型を置き、次に前述のように蝋で装飾した仮鐘を置き、最後に鉄の輪と繊維（麻など）の補強材を加えた外鋳型を置きます。この段階で、鳴子を吊るす鋼鉄製のステープルが挿入されます。仮鐘が両方の鋳型に密着しすぎないように、離型剤が使用されます。最後に、外鋳型を持ち上げた後、仮鐘を破壊し、外鋳型を内鋳型の上に下ろして鋳造の準備を整えます。[ 22 ] [ 23 ] [ 15 ]

「擬鐘」法。中子の上に、ストリックルボードを用いて粘土製の擬鐘を成形します。上蓋（上部）を擬鐘の周囲に成形し、型押しします。次に、上蓋を持ち上げて擬鐘を取り外します（写真参照）。その後、上蓋を中子の上に戻し、溶けた金属を空洞に充填します。

金属を流し込む

コープまたはマントル内の外側のベル型鋳型を内側の鋳型の上に下ろし、両者を締め付けて固定します。これにより、鋳型の間に空間が生まれ、そこに溶融金属が充填されます。完成した鋳型は、鋳造所の伝統に応じて、安定してゆっくりと冷却できるように鋳造ピット内に置かれることもあれば、地上の屋外に置かれることもあります。[ 24 ]

銅と錫の原料は炉で約1,100℃（2,010℉）の温度で液体になるまで溶かされます。特に既存の鐘の交換用として鋳造する場合は、古い鐘から出た青銅のスクラップが加えられることが多く、実質的にはリサイクルされています。

液体金属は不純物を取り除くためにすくい取られ、その後、クレーンから吊るされた傾動式取鍋、または鋳造ピット内に構築されたレンガ造りの通路システムを使用して鋳型に流し込まれ、金属が炉から個々の鋳型に直接流れ込む。[ 22 ]金属が鋳型に入ると、マントル上部の穴からガスが抜けるようにする。そうでなければ、ベルが多孔質になり、割れやすくなる危険がある。[ 15 ]鋳型が湿っていたり、適切な温度になっていなかったり、注入時の金属が十分に熱くない場合にも、多孔質が発生する可能性がある。鋳物は最大数日間冷却され、大きなベルは冷却に1週間以上かかることがある。500ポンド（230 kg）未満の小さなベルは、翌日には鋳型から取り出すことができる。[ 25 ]

冷却

鐘と装置が冷却した後、鋳造された鐘を収めた鋳型は、鐘ケースの突出したトラニオンによってピットから持ち上げられる。中子板がクランプから外され、中子が取り出される。次に、鐘はケースから慎重に引き抜かれる。この段階で、鐘に付着した残りのロームはブラシで払い落とされ、高温の金属による鋳型の収縮によって鐘の縁の下に生じた可能性のあるバリ（余分な金属）は切り取られる。これで鋳造工程は完了する。[ 26 ]

チューニング

ベルは、20 世紀初頭に完成した特定の形状で鋳造されます。この形状により、少量の金属を除去して倍音を調整することで、倍音的に調律できるようになります。カリヨンやイングリッシュ リングのフルサークル ベルでは、各ベルの打音が他のベルの全音階と一致する必要があり、それを実現するには、各ベルの倍音がその打音と調和するように調律する必要があります。ベルの打音はその倍音によってわずかに影響を受けるため、これは反復的なプロセスになる場合があります。最初の評価では、スケールの平均ピッチを決定しますが、これは鋳造公差に依存するためです。この妥協のため、大きなベルは必ずしもコンサート ピッチに調律されるとは限りません。

何世紀にもわたって、最高の音色を生み出す正確な形状を決定するために、多くの実験と試験が重ねられてきました。鐘鋳造の初期には、経験的な手法を用いて鐘の輪郭が作られ、鋳造後に鐘の内側または縁の縁が削り取られて調律が調整されていました。[ 27 ]現代の金属加工機械の発明により、垂直調律旋盤を用いることでより正確に調律できるようになりました。この旋盤は鐘の胴部のどの位置からでも金属を削り取ることができるため、異なる倍音の調律が可能になり、製造工程に確実に倍音調律を導入できるようになりました。

金属は調律の過程でのみ削り取ることができ、追加することはできません。そのため、ベルは倍音調整に必要な厚みよりもわずかに厚く鋳造されます。ベルを調律するには、垂直旋盤にベルを置き、回転する切削工具で金属を削り取ります。ベル調律師は高度な技術を要し、かつては音叉を使って調律を行っていました。現在は電子的に行われていますが、切削工具の操作には依然として高度な手作業の技術が求められます。この方法によってのみ、ベルの倍音調整は可能となります。

鐘の最も強い倍音は、公称音より1オクターブ低い音程に調律されますが、他の音も適切な関係に調整する必要があります。 [ 28 ]一般的に、鐘が小さいほど音程は高くなり、鐘の音の周波数は鐘の厚さの2乗に比例し、直径に反比例します。 [ 18 ]教会の鐘の最も厚い部分（「サウンドボウ」）の厚さは、通常、直径の13分の1です。[ 11 ]

調律されずに鋳造されたままの鐘は「メイデンベル」と呼ばれます。ロシアの鐘はこのように処理され、特定の音色になるように鋳造されます。[ 11 ]

ベルの断面図。クラッパーと内部が示されています。ベルの厚さの輪郭が描かれており、底部（リップ）近くのサウンドボウ部分で最も厚くなっています。

クラッパーの取り付け

鐘撞子の好まれた材料は錬鉄であったが、現在では入手不可能となったため、木製または鋳鉄製の撞子が使用されている。[ 29 ] [ 30 ]撞子または舌部は鐘と同様の工程で製造される。撞子は適切な重さで鋳造されるよう特別な注意が払われる。軽すぎる撞子は鐘本来の音色を引き出せず、重すぎる撞子は鐘に割れを引き起こす可能性があるからである。[ 15 ]鐘の上部に穴が開けられ、撞子は金属製のリンクまたは革製のストラップで鐘の内側に固定される。最後に鐘は塔に設置される。[ 11 ]

参照

参考文献

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  2. ^ローター・フォン・ファルケンハウゼン (1993). 『Suspended Music: Chime Bells in the Culture of Bronze Age China』 カリフォルニア大学出版局. p. 132. ISBN 978-0-520-07378-42013年2月8日閲覧。中国は世界で最も古い鐘を製造したようです…最古の金属製の鐘は陶器の原型から派生したものと考えられており、楊邵文化後期（紀元前3千年紀初頭）に遡るようです。
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引用文献

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