Maszyny redukcyjne

    Po opublikowaniu wpisu z 17 grudnia 2024 dostałem kilka próśb o napisanie czegoś więcej o maszynach redukcyjnych. Temat ciekawy, więc czemu nie...

    Czy zastanawialiście się kiedyś, jak antyczni mistrzowie tworzyli kamee? 

    Do wykonywania tych miniaturowych rzeźb w kamieniach ozdobnych używano między innymi urządzeń przypominających popularne dziś wśród modelarzy miniszlifierki. Oczywiście napędzanych ręcznie, a nie elektrycznością. Frez umocowany na sztywnej osi wprawiał w ruch pomocnik rzeźbiarza posługując się łukiem, którego cięciwa oplatała tę oś. W początku XVIII w Rosjanin Andriej Nartow zmodyfikował te urządzenia wprowadzając napęd nożny, jak w późniejszych maszynach do szycia. Całkowicie niezależnie od Nartova, Belg Hulot w 1766 roku zbudował mechanizm ze stałym nożem i obracającym się wzorem (modelem) napędzany pedałem.  Mercklein z  mennicy paryskiej w roku 1767 zbudował maszynę działającą na tej samej zasadzie, której  używano następnie w tej mennicy. Urządzenie to udoskonalił w roku 1820 Ambrose Wohlgemuth. Urządzenia te nie umożliwiały ani kopiowania rysunku z modelu ani tym bardziej zmainy jego rozmiarów. To stało się możliwe dopiero pod koniec XVIII w.

W 1788 roku Francuz, Jean Baptiste Barthélemy Dupeyrat (1759-1834) stworzył zaawansowaną maszynę która zyskała uznanie wśród francuskich rzemieślników i została zakupiona przez mennice Anglii (Soho i Royal Mints of England) oraz mennicę w Karlsruhe w Niemczech. Dupeyrat  w swojej konstrukcji wykorzystał znaną od wieków zasadę działania pantografów służących do kopiowania rysunków. 

Maszyna redukcyjna Dupeyrata.

Matthew Boulton, ojciec rewolucji przemysłowej, twórca napędu parowego i budowniczy mennicy w Soho, nabył jedną z maszyn Dupeyrata i wykonał kilka jej kopii. Jego partner i wynalazca silnika parowego, James Watt, używał ich w mennicy Soho, a po przejściu na emeryturę w 1804 r. wziął jedną z maszyn Dupeyrata i eksperymentował z nią, dodając ulepszenia aż do swojej śmierci w 1819 r.
Brytyjska Mennica Królewska również zakupiła maszynę Dupeyrata w roku 1819. W 1824 roku dodano w tej maszynie obrotowy frez.

Konstrukcję Dupeyrata modyfikował też inny Francuz, Charles-Marie de la Condamine (1701–1774).  Jego pantograf wykorzystywał obracający się frez, taki jak we wcześniejszych konstrukcjach grawerskich. 

Maszyna redukcyjna Condamina.

W roku 1836 mennica w Filadelfii kupiła maszynę Condamina i używała jej w latach 1836-1867. 

Podobne konstrukcje powstawały w Anglii. C. J. Hill rozpoczął pracę nad pantografem do grawerowania matryc na początku lub w połowie XIX wieku. Prawdopodobnie zainspirował go Condamin lub maszyna redukcyjna Dupeyrata ulepszona przez Jamesa Watta w Soho Mint. Prawa do swojego projektu Hill sprzedał Williamowi Wyonowi ale konstrukcję nadal nazywano pantografem Hilla. Maszyna Hilla różni się od poprzednich poziomym ułożeniem modelu i matrycy. 

Maszyna redukcyjna Hilla.

Mennica Stanów Zjednoczonych zakupiła swój pierwszy pantograf Hill od Williama Wyona we wrześniu 1867 roku. Został on odebrany i wprowadzony do użytku w 1868 roku. Jednak grawerzy mennicy nadal używali pantografu Hilla, tak jak poprzednich maszyn - tylko do tworzenia puncenów z głównym motywem monety. Napisy i cyfry nadal były dodawane ręcznie. Działo się tak dlatego, że maszyna Hilla nie była doskonała. Kopiowanie trwało zbyt długo, a na dodatek precyzja odwzorowania rysunku modelu pogarszała się w miarę przechodzenia od środka ku brzegowi. 

Zmienił to Victor Janvier, który wymyślił mechanizm dopasowujący prędkości obrotowe modelu i matrycy. W latach 1892-1899 Janvier zbudował kilka prototypów swojego mechanizmu stopniowo doprowadzając projekt do doskonałości. Opatentował maszynę we Francji w 1899 roku. Okazało się, że  Janvier wyprodukował maszynę, której potrzebowała każda mennica na świecie. 

Maszyna redukcyjna Janviera.

Do roku 1921 do 17 mennic na całym świecie (w tym do Warszawy) trafiły 24 maszyny Janviera. Mennica Paryska nabyła swoją w 1900 roku i przez 27 lat próbowała ją udoskonalić z niewielkimi efektami. 

Na XX-wiecznych pantografach grawerskich pojawiały się nowe nazwy: Augenstein, Mintmaster, Keller, Brown & Sharp. Ich nowo zaprojektowane maszyny w stosunku do konstrukcji Janviera zapewniały nowe funkcje z niewielkimi ulepszeniami. Ale Janvier królował niepodzielnie aż do momentu kiedy pałeczkę przejęły sterowane komputerowo maszyny CNC.