鐘の鋳造

鐘鋳造とは、教会、時計塔、公共の建物などで、時刻やイベントを知らせるため、または音楽用​​のカリヨンやチャイムとして使用するために、鋳造所で大型の青銅の鐘を鋳造し、調律することです。大型の鐘は、意図した音楽の音程に合わせて設計された鋳型で鐘の金属を鋳造して作られます。その後、旋盤を使用して鐘から金属を削り取り、正確な音楽の倍音を鳴らして独特の鐘の音色を生み出すために、さらに微調整が行われます。

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。英国では、考古学的発掘調査により炉の跡が発見され、鐘は教会やその敷地内の坑道でその場で鋳造されることが多かったことが示されています。鉄道によって鐘の輸送が容易になると、集中鋳造所が一般的になり、ホワイトチャペル鐘鋳造所やラフバラーのジョン・テイラー＆カンパニーなどの鋳造業者が主流になりました。

世界の他の地域では、伝統的な方法を使用するものもあれば、最新の鋳造技術を使用するものもあり、現在でも多くの鋳造所が活動しています。現代の鋳造所は、19 世紀後半に確立された原理を使用して調和のとれたベルを製造しており、これらの中には装飾性の高いものもあります。

鐘の鋳造は古代文明の歴史を通じて重要であった。巨大な大きさで知られる東洋の鐘は、ヨーロッパの鉄器時代より何世紀も前に作られた最も古い鐘の一つである。最も古い鐘は陶器で作られ、後に金属の鐘の鋳造へと発展した。^[2]鐘の鋳造の考古学的証拠は新石器時代の中国に見られる。

最も古い金属製の鐘は、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）を超える重さの鐘が鋳造されていました。紀元1000年以降、鐘には青銅に代わって鉄が最も一般的に使用される金属となりました。最も古い鉄製の鐘は1079年に製造され、湖北省で発見されました。^[3]

携帯可能な鐘は、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ほとんどは、スコットランド、ウェールズ、アイルランドとの関連を共有しています。^{[4]英国での鐘の鋳造は、}中世初期に需要と専門知識を提供した修道院制度 によるものでした。^{[4] [5]イングランドの大きな鐘は、西暦670年には早くも}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ました。ほぼ200年後の10世紀には、鐘が完全に鳴ったという最初の記録があります。^[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名付けられた鐘を贈呈し 、その後、後継者のエゲルリック大王がさらに6つの鐘（大きいもの2つ、中くらいのサイズの2つ、小さいもの2つ）を鋳造して、7つの鐘を完成させました。^[4]同じ時期には、他の聖職者も鐘の鋳造に関わっていた。「修道士長」聖ダンスタンは金属加工の熟練者で、鐘の鋳造者としても知られていた。アビンドンでは彼の指揮の下、2つの鐘が鋳造されたが、そこには聖エセルウォルドによって鋳造された他の2つの鐘もあった。^[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る。^[4]

鐘鋳造の商業化はその後に始まった。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、コルチェスターなどの町に、独立した職人が常設の鋳造所を設立した。^[5]これらの鋳造所は周辺の田舎から商売を呼び寄せたが、中世の鋳造業者は鐘製造だけを生計の手段とはしなかった。代わりに、金属製品、器具製造、銃製造などの関連産業と組み合わせることが多かった。^[7]鋳造業者の中には、教会から教会へと旅してその場で鐘を鋳造する放浪者もいた。^[要出典]

これらの初期の鐘は、合金の組成が多様であったことと、調和音を出すための正しい形状の作り方が理解されていなかったことの両方が原因で、音質が悪かった。しかし、時が経つにつれて鐘の形状は改善された。頂部と響弓の角度は徐々に平らになり、腰は短くなり、口に向かってより広がった。調律方法はまだ不確かで経験的であったが、全音階の鐘のセットが重要な教区教会や修道院に設置された。^[7]

鐘鋳造工のほとんどは男性だったが、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ており、鐘は建築敷地内に掘られた坑道で現場で鋳造されることが多かったことが示唆されている。^[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、鋳造坑道の上に塔が建てられ、鐘は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]

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  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
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  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
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  ホワイトチャペル鐘鋳造所の工房にある教会の鐘の鋳型

フランソワ・エモニー（1609年頃 - 1667年）と彼の兄弟であるピーテル、ピエール、またはピーター・エモニー（1619年 - 1680年）は、低地諸国の歴史上最も偉大なカリヨンの鐘鋳造者でした。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、最適な形状を鋳造し、鐘を調和原理に調律するために科学的アプローチを使用した、近代西洋の鐘鋳造者の最初の人物と見なされています。

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。歴史を通じて、その成分に関する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、鐘金属の最良の成分として認められているのは、銅が約80パーセント、錫が20パーセントの比率である。^[13]この比率の鐘金属は3,000年以上使用されており、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が高くなる。^[14]これにより共鳴が良くなり、鐘は「叩いたときにバネのように振動する」ようになります。これは、クラッパーが時速600マイルもの速度で打つ可能性があるため、必要な特性です^{[疑わしい–議論する]}。

錫と銅を結びつける力により、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により、}酸化に強く、表面の風化が初期にのみ起こる、丈夫で長持ちする素材も生まれます。緑青は鐘の表面に保護用の緑青を形成し、それ以上の酸化を防ぎます。^[11]最も硬く強い青銅には錫が多く鉛はほとんど含まれていませんが、25%を超える錫を含む合金は融点が低く、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度目に皇帝の鐘を鋳造しようとした際の天敵となった。 ^[11]鐘は鳴らされることはなく、鋳造坑から引き上げられる前に、1737年にクレムリンで火災が発生し、巨大な板（11.5トン）が割れてしまった。燃える木材が鋳造坑に落ち、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。後者のリスクを冒すことが選ばれ、懸念されていた通り、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た。^[18]

鐘の鋳造に時々使われる他の材料には、真鍮や鉄があります。19世紀半ばのイギリスの教会建設の盛んな時期には、青銅よりも経済的な鋼鉄が試されましたが、耐久性がないことがわかり、1870年代に製造が中止されました。^[19]鐘はガラスで作られることもありましたが、このタイプの鐘は良い音色を出しましたが、この物質は非常に脆く、クラッパーの継続的な使用に耐えることができませんでした。^[18]

民間の言い伝えによると、鐘の金属には合金の成分として金と銀が含まれていた。教会の墓地で鐘が鋳造されるとき、裕福で敬虔な人々が炉にコインを投げ入れたと記録されている。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、これはおそらく誤りである。なぜなら、古代や現代の鐘の金属の信頼できる分析で、金や銀が合金の成分として使われたことを示すものはないからである。多量に使用された場合、添加は音色を悪くするが、改善することはないだろう。^{[18] [20]}古い鐘の金属に見つかった少量の他の金属は、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られる。^[15]

鐘の鋳造原理は12世紀から基本的に変わっていません。鐘は、芯とその上に置かれた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。これらは正確な形状で製造されるため、その間に空気の空間があり、そこに溶けた金属が充填されます。^{[21] [15]}

まずベルのプロファイルが正確な仕様に計算され、適切に調律できるかどうかが確かめられます。粘土を成形するために、「ストリックル ボード」と呼ばれる 2 つの木製のテンプレートが使用されます。1 つは外側のベル (ケースまたはコープと呼ばれる) の寸法に一致し、もう 1 つは内側のベル (コアと呼ばれる) の寸法に一致します。^[15]通常、これらのボードは経験と計算によってベルのサイズごとに開発されたストック プロファイルです。

鐘の内側の正確な型は、コークス、石、レンガなどの多孔質材料を使用してベースプレート上に構築されます。次に、滑らかなプロファイルを形成するために、最初に砂またはローム（藁と馬糞を混ぜることもあります）と粘土で覆われます。これは、内側のストリックルボードによってプロファイルが付けられます。これは「偽鐘」とも呼ばれ、次に窯で弱火で乾燥されます。次に、偽鐘は溶けたワックスで覆われ、同様にワックスで作られた図と碑文が手で上から付けられます。偽鐘は、耐火粘土で3層塗装され、次に鋼鉄のマントルカバーで覆われます。偽鐘とマントルの間の空きスペースはセメントで埋められ、マントルが持ち上げられる前に硬化します。偽鐘は、ワックスとセメントを残すために、内部コアから削り取られます。偽鐘の残りの破片はすべて、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、残ったワックスが溶けて溜まった水分が蒸発します。^[15]

鋼鉄のマントルとセメントを使用する代わりに、内型と外型を完全にロームで作ることもできます。その場合、型は通常、内側から外側に向かって作られます。最初にコークス、石、またはレンガの芯の上に内型を置き、次に上記のように蝋の装飾を含む偽鐘を置き、最後に鉄のリングと繊維（麻など）の補強を加えた外型を置きます。この段階で、鳴子を吊るす鋼鉄のステープルが挿入されます。偽鐘が両方の型に密着しすぎないように、分離剤が使用されます。最後に、外型を持ち上げた後、偽鐘を破壊し、外型を内型の上に下ろして鋳造の準備を整えます。^{[22] [23] [15]}

コープまたはマントル内の外側のベル鋳型を内側の鋳型の上に下ろし、それらを締め付けて、その間に空間を残し、そこに溶融金属が充填されるようにします。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場合もあれば、地上の屋外に置かれる場合もあります。^[24]

銅と錫の原材料は炉で約 1,100 °C (2,010 °F) の温度で液体になるまで溶かされます。特に鋳造される鐘が既存の鐘の交換用である場合は、古い鐘から切り取った青銅のスクラップが追加されることが多く、事実上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斜式取鍋、または鋳造ピット内に構築されたレンガのチャネルシステムを使用して鋳型に注がれ、金属が炉から個々の鋳型に直接流れ込むことができる。^[22]金属が鋳型に入ると、マントルの上部にある穴からガスが逃げられるようにする。そうしないと、鐘が多孔質になり、割れやすくなるリスクがある。^[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、注がれた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。鋳造物は最大数日間冷却され、大きな鐘は冷却に1週間以上かかることがある。500ポンド（230 kg）未満の小さな鐘は、翌日には鋳型から取り外すことができる。^[25]

鐘と装置が冷めた後、鋳造したばかりの鐘が入った鋳型は、鐘ケースの突き出たトラニオンによってピットから持ち上げられる。中子プレート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取り出される。この段階で、鐘に付着した残りの粘土は払い落とされ、熱い金属の存在下で鋳型が収縮したために鐘の縁の下に形成され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]

鐘は、20 世紀初頭に完成した定義されたプロファイルで鋳造され、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ことが保証されています。カリヨンや英国のフルサークルベルの場合、各鐘の打音は他の鐘の全音階と一致している必要があり、それを実現するには、各鐘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。鐘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。スケールの平均ピッチに到達するために最初の評価が行われますが、これは鋳造許容差に依存します。この妥協のため、大きな鐘は必ずしもコンサートピッチに調律されているわけではありません。

最良の音色を生み出す正確な形状を決定するために、何世紀にもわたって多くの実験とテストが行​​われました。鐘鋳造の初期の頃は、経験的な方法を使用して鐘の輪郭が作られ、鋳造後に鐘の内側または縁の端が削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、これは垂直調律旋盤を使用してより正確に行われるようになりました。垂直調律旋盤は鐘の腰のどの位置でも金属を除去できるため、さまざまな倍音の調律が可能になり、製造プロセスに倍音調律を確実に導入できるようになりました。

金属は調律の過程でのみ取り除くことができ、追加することはできません。そのため、ベルはハーモニック チューニング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、垂直調律旋盤にベルを置き、回転しながら切削工具で金属を取り除きます。ベル調律師は高度なスキルが必要で、以前はチューニングを確立するために音叉を使用していました。これは現在では電子的に行われますが、切削工具を使用するには依然として高度な手作業のスキルが必要です。この方法によってのみ、ベルをハーモニック チューニングできます。

鐘の最も強い倍音は、公称音よりオクターブ 低い音程に調律されているが、他の音も適切な関係に調整する必要がある。 ^[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乗で変化し、直径に反比例する。 ^[18]教会の鐘の最も厚い部分（「音弓」）の厚さは、通常、直径の13分の1である。^[11]

鐘が鋳造されたまま調律されずに取り付けられている場合、それは「処女の鐘」と呼ばれます。ロシアの鐘はこのように扱われ、特定の音色のために鋳造されます。^[11]

鐘撞子の好ましい材料は錬鉄であったが、これはもはや入手不可能であるため、現在は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。撞子を適切な重量で鋳造するために特別な注意が払われる。撞子が軽すぎると鐘の本来の音色が出ず、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、撞子は金属リンクまたは革ストラップで鐘の内側に取​​り付けられる。最後に鐘は塔に設置される。^[11]

• ベンジャミン・ハンクス（1755–1824）、金細工師、楽器製作者
• リーミー・アコースティック・アート

ウィキメディア・コモンズには、ベルの設立に関連するメディアがあります。

• ベルのチューニングを説明するビデオ
• 重さ23トンのロンドンオリンピックの鐘が鋳造され、調整され、設置される様子を撮影したビデオ。