Для производства монет применяются три вида монетных техник: литье, чеканка и трехмерная печать. Литые монеты изготавливались, главным образом, в древнем мире (например, китайские цяни с квадратным отверстием посередине). Трехмерная печать только-только начинает применяться при производстве современных монет для коллекционеров. Таким образом, основной монетной техникой для выпуска подавляющего большинства известных нам монет является чеканка.
В монетном деле это слово имеет особое значение: Чеканка - это производство монеты путем изменения формы металлической заготовки давлением¹. Под давлением металл приобретает пластичность, растекается и заполняет полости штемпеля. Согласно другому определению, чеканка - это изготовление рельефных контуров (изображение или надпись) вытеснением рабочего материала с помощью какого-либо инструмента (монетного штемпеля) и усилия деформации (удары, прессование, прокатка)². В других областях производства такой же процесс, когда заготовка обжимается со всех сторон, называется штамповкой, но в нумизматике этот термин не используется.
Процесс изготовления монеты обычно состоял из следующих основных этапов:
- Создание монетных заготовок.
- Создание рабочего инструмента, то есть штемпелей, а также различных приспособлений для чеканки.
- Чеканка, то есть воздействие штемпелями на заготовку.
- Контроль качества продукции.
Также со временем возник еще один этап: оформление боковой поверхности монеты, то есть гурта. Оно может производиться до, после или одновременно с чеканкой.
О гурчении монетных заготовок можно узнать из статьи «История монетного гурта», а о весовом контроле отчеканенных монет - из статьи «Отклонения от нормативного веса монет». Здесь же мы поговорим о том, что из себя представлял в разные века основной этап производства монеты - чеканка.
Ручная чеканка
Чеканка еще в VII в до н. э. стала самым распространенным способом изготовления монет в Средиземноморье, а со времен Римcкой империи - единственным. Исторически самым ранним ее видом являлась ручная чеканка.
Нижний штемпель устанавливался неподвижно на основании (наковальне, колоде), либо, как у древнейших лидийских монет VII века до н.э., изображение было вырезано в углублении на самой наковальне. Самый древний верхний штемпель, судя по лидийским монетам, имел вид одного или нескольких зажатых в пучок стержней. Заготовка вдавливалась верхним штемпелем в это углубление, которое оттискивалось на лицевой стороне монеты. В дальнейшем на верхнем штемпеле также стали вырезать изображение, которое отчеканивалось на оборотной стороне.
После этого на протяжении многих веков чеканка производилась одним и тем же способом: монетная заготовка помещалась на нижний штемпель, верхний штемпель ставился на заготовку, и по его свободному торцу наносился удар молотом. Могли дополнительно использоваться некоторые приспособления. Например, в конце XV века был изобретен клипверк (Klippwerk), в котором верхний штемпель двигался по направляющим, то есть его не требовалось держать в руке; однако чеканка все равно осуществлялась вручную ударом молота.
Размеры монет, получаемые путем ручной чеканки, очень сильно ограничены. Скорость производства также очень низкая: предположительно, не более 100 монет в час (менее 2 монет в минуту). Для чеканки более крупных монет требовалось придумывать иные монетные техники. Тем не менее, в отдельных случаях ручная чеканка применялась до конца XIX века. Например, в княжестве Индаур в Индии последние такие монеты выпустили в 1898 году.
Молотовой снаряд
Примерно с конца XV века появляются различные приспособления для воздействия на штемпели с большей силой, чем это позволяли человеческие мускулы. Благодаря им стало возможно увеличить размеры и толщину монет. Первым таким приспособлением является молотовой снаряд (Fallwerk). Два штемпеля с помещенной между ними заготовкой закреплялись внизу, молот поднимался над ними с помощью передаточного колеса силой нескольких человек или лошадиной тяги, падал с высоты вниз и прочеканивал изображение на заготовке.
К примеру, молотовой снаряд пытались использовать в 1654 году для чеканки рублей Алексея Михайловича. Свинцовый молот весил 15 пудов (около 246 кг), и перед ударом по заготовке его должны были поднимать шесть рабочих. Однако изображения на монетах все равно очень плохо прочеканивались, а оборудование быстро приходило в негодность: после нескольких ударов молотовым снарядом приходилось подправлять штемпели. В день удавалось отчеканить всего лишь от 76 до 120 монет, то есть во много раз меньше, чем при ручной чеканке.
Ротационный пресс (вальцверк)
Устройства для прокатки металла были известны еще за 600 лет до н.э., а в 1495 году Леонардо да Винчи сделал описание такого пресса (по сути, повторно его изобрел). В середине XVI века его приспособили и для чеканки монет. По одной из версий, это произошло в городе Халль-ин-Тироль, по другой - в Цюрихе. Ротационный пресс для чеканки монет, больше известный под названием «вальцверк», состоял из двух закрепленных друг над другом цилиндров - валиков. На одном из них имелось от 4 до 19 рельефных изображений лицевой стороны будущей монеты, а на другом - столько же изображений оборотной стороны. Валики вращались работником монетного двора при помощи ручки либо с использованием конской тяги. Полоса металла протягивалась между валиками, на ней оттискивались изображения будущих монет, а затем монеты вырубались из этой полосы. Изображения на валиках были овальными, а при отпечатывании на монетах они получались круглыми.
На вальцверке монеты получались слегка изогнутыми, а изображение одной стороны могло получаться немного сдвинутым по отношению к изображению другой. Также проблемой являлось то, что изображения монет было очень сложно вырезать на округлых поверхностях валиков, и для ее решения с середины XVII века штемпели на валике стали делать сменными, то есть при повреждении одного из них не нужно было менять весь валик.
В России вальцверк был применен лишь однажды - при изготовлении севских чехов в 1686-1687 гг. Скорость изготовления монет была значительно выше, чем при ручной чеканке: выпускалось около 10 севских чехов в минуту.
Но похоже, что такой способ чеканки не устраивал Петра I, и при введении монет новых номиналов он внедрил на монетных дворах совсем другое приспособление - винтовой пресс. Точно так же вальцевальный станок был отвергнут в Великобритании и Франции. Однако в некоторых частях Европы он применялся для чеканки монет до конца XVIII века.
Винтовой пресс («балансир»)
Винтовой пресс был изобретен в Римской империи в I веке до н. э. и использовался для давления винограда при изготовлении вина. А технологию чеканки монет при помощи такого пресса изобрел в середине XVI века мастер из Аугсбурга. Предположительно, его звали Макс Шваб. Он продал эту технологию властям Франции, где основали специальный монетный двор «Moulin des Étuves» под руководством Обена Оливье. Там в 1551 году провели первые эксперименты по прокатке металла, вырубке ровных круглых заготовок и чеканке монет³. В Англии аналогичные эксперименты производились с 1560 года: в этом году мастер Элой Местрель отчеканил шиллинг, гроут и 1/2 гроута. Однако массовая чеканка при помощи винтовых прессов началась лишь примерно через сто лет: во Франции - с 1639 года, а в Англии - с 1662 года⁴.
В винтовом прессе давление, необходимое для отпечатывания изображения на монетной заготовке, создается при помощи вращения винта. Винт проходит через резьбу (гайку) в верхней части рамы, удерживается в вертикальном положении направляющими и вращается при помощи коромысла (рычага, маховика) - к примеру, с тяжелыми металлическими сферами на концах. Нижний штемпель закреплен в нижней части пресса, на него кладется заготовка, и верхний штемпель опускается на нее вместе с винтом.
Поначалу винт вращался вручную несколькими работниками монетного двора, что требовало достаточно больших физических усилий. Еще один работник, сидевший перед прессом в специальном углублении в полу, подкладывал заготовки на нижний штемпель и извлекал уже отчеканенные монеты. По состоянию на 1676 год, на винтовом прессе с ручной тягой можно было чеканить одну монету каждые две секунды, то есть 30 монет в минуту.
Впоследствии в качестве привода для винтовых прессов начали использовать конную тягу или водяные мельницы. Также прессы стали оснащаться эжектором, то есть устройством для извлечения отчеканенных монет.
В России винтовой пресс был внедрен Петром I на рубеже XVII и XVIII веков при переходе к чеканке монет по европейским стандартам. Для вращения винта в Москве и Санкт-Петербурге использовали человеческую мускульную силу: один или несколько работников монетного двора, удерживая кожаные ремни, прикреплённые к концам коромысла, делали резкий рывок. Возвращение в прежнее верхнее положение производилось рывком в обратную сторону с противоположного конца коромысла, либо при помощи возвратного механизма. На Екатеринбургском, Аннинском и Сузунском монетных дворах прессы приводились в действие при помощи водяных мельниц, то есть силой падающей воды через систему валов и шестеренок.
Винтовые прессы с использованием паровой машины Болтона
Следующий этап в развитии машинной чеканки связывают с именем Мэтью Болтона. Именно Болтон в 1780-е годы на своем частном монетном дворе Сохо впервые применил для производства монет паровую машину, изобретенную вместе с Джеймсом Уаттом. В то же время, сам принцип чеканки не изменился: в ее основе был все тот же винтовой пресс.
Нововведения Болтона не ограничивались внедрением паровых машин. Также началась чеканка монет в разъемном кольце, был создан механизм подачи заготовок под пресс и их извлечения после чеканки, и т. д. В результате, то есть по совокупности этих новшеств, технология Болтона позволяла выпускать монеты идеально круглой формы и одинакового размера, обеспечивала высокую четкость изображения, более серьезную защиту от подделок и высокую скорость чеканки: до 112 монет в минуту, что было по тем временам очень значительным показателем.
В России монетный двор, оборудованный паровыми машинами, был впервые создан в 1799 году в здании Ассигнационного банка на Садовой улице. А с осени 1805 года возобновилась работа Монетного двора в Петропавловской крепости, где во вновь выстроенном здании было установлено оборудование фирмы Болтона.
Винтовые прессы продолжали применяться в некоторых странах до конца XIX века, когда окончательно уступили место прессам коленно-рычажного типа, поскольку возникли затруднения с установкой на них электрического привода.
Интересный факт: в русскоязычных источниках еще с начала XIX века станки Болтона назывались «станками Болтона-Дро» или даже «станками Дро, примененными фирмой Болтона». Кто же такой этот загадочный Дро, о котором в иностранных источниках нет почти никаких упоминаний? Его настоящее имя - Жан-Пьер Дроз (Jean-Pierre Droz), он родился в Швейцарии и работал гравером на Парижском монетном дворе. В 1788 году Болтон нанял его для гравировки штемпелей. Еще до приезда в Бирмингем, в переписке с Болтоном Дроз пообещал усовершенствовать винтовой пресс и технологию копирования штемпелей, однако, по словам Болтона, ничего из этого не сделал: «Он шарлатан и только учился в Сохо, а не обучал нас; он ценен только как гравер». «У меня в печенках сидит этот бесчестный, неблагодарный негодяй Дроз, который с тех пор, как приехал в Англию, не закончил ни одной пары монетных штемпелей и получил от меня одиннадцать сотен фунтов твердой монетой (стерлинги). Он самый пустой и самовлюбленный шарлатан, которого я когда-либо знал»⁵. Единственным изобретением Дроза стало кольцо из шести сегментов, в котором чеканились монеты, однако оно оказалось непригодным для выпуска больших партий монет и было в дальнейшем доработано Джеймсом Лоусоном. В 1790 году Дроз вернулся в Париж, увозя с собой секреты монетного двора Сохо, то есть речь шла об обычном промышленном шпионаже. Позднее, в 1802 году, Дроз попытался присвоить себе авторство изобретений Болтона.
Прессы коленно-рычажного типа и другие механические прессы
В начале XIX века был изобретен пресс для чеканки монет, основанный на совершенно новых принципах - на преобразовании кругового движения махового колеса в вертикальное движение верхнего штемпеля. В дальнейшем возникло много видов механических прессов, однако их первоначальная разновидность была основана на использовании коленчатого рычага. Григорий Большаков описывает его действие так: «В коленно-рычажном механизме шатун воздействует на коленный шарнир, объединяющий два качающихся рычага – колена. Верхнее колено опирается на ось в верхней балке станины, нижнее колено связано с ползуном. При перемещении шатуна оба колена, поворачиваясь, совмещаются по оси ползуна, и тот совершает рабочий ход. При дальнейшем движении шатуна коленные рычаги «ломаются», а ползун поднимается вверх»⁶.
Ручной пресс коленно-рычажного типа изобрел мелкий чиновник Санкт-Петербургского монетного департамента Иван Афанасьевич Неведомский в 1810-1811 гг. Он построил такой станок и отчеканил несколько пробных жетонов. В конце 1811 года он опубликовал книгу «Описание новой машины для тиснения монет, изобретенной И. Неведомским». После этого он получил должность механика на монетном дворе и продолжил совершенствовать свой станок, однако руководство монетного двора не заинтересовалось этим изобретением, и оно было забыто. А уже в 1812 году немецкий изобретатель Дидерих Ульхорн создал аналогичный станок, но с добавлением элементов автоматизации. В 1817 году этот станок был запатентован и очень быстро начал внедряться на различных монетных дворах Европы.
Вопрос о том, был ли принцип устройства пресса позаимствован Ульхорном из книги Неведомского, остается открытым. В истории не редки случаи, когда похожие изобретения совершаются разными людьми практически одновременно. Но даже если окажется, что Ульхорн использовал чужую идею пресса, он останется тем, кто внедрил систему автоматической подачи заготовок и извлечения отчеканенных монет, автоматической подачи и удаления гуртильного кольца, и т. д.
Скорость чеканки на прессе Ульхорна поначалу была ниже, чем у винтовых прессов Болтона - до 70 монет в минуту, однако в дальнейшем она лишь возрастала. Более поздние модификации коленно-рычажных прессов могли выдавать 100-200 монет в минуту.
В 1832 году пресс Ульхорна был усовершенствован Пьером-Антуаном Тоннелье: в частности, маховик стал вращаться паровой машиной. На монетных дворах России механические прессы Тоннелье впервые появились в 1840-х гг. Причем поначалу они использовались параллельно с винтовыми прессами Болтона и для них изготавливались штемпели разных типов.
В последней четверти XIX века механические прессы были снабжены электрическим приводом, что позволило окончательно автоматизировать процесс чеканки монет. На протяжении XX-XXI вв. конструкция прессов претерпевала лишь частные изменения, связанные с повышением надёжности и производительности, с удобством обслуживания и настройки, с улучшением дизайна, с уменьшением вибрации и шума, с внедрением электроники и компьютеров. Распространение получили монетные прессы фирм Schuler, Gräbener и др.
С 1980-х гг. начали появляться прессы, где чеканка монеты производится в вертикальном положении. Горизонтальные прессы до сих пор используются для чеканки обычных круглых цельнометаллических монет массовых выпусков, тогда как вертикальные - для производства всех остальных видов монет: биметаллических, триметаллических, многоугольных, с особыми защитными признаками и т. д.
Современное высокоавтоматизированное производство позволяет чеканить монеты с гигантской скоростью - до 850 штук в минуту. Участие человека в этом процессе минимальное: основная задача наладчика состоит в том, чтобы не пропустить брак.
Гидравлические прессы
Гидравлический пресс был изобретен Джозефом Брама в 1795 году. Однако сведения о применении таких прессов в монетном производстве крайне скудны. Неизвестно, кто и когда впервые приспособил гидравлику для чеканки монет и изготовления штемпелей, а также как часто такие прессы встречаются на современных монетных дворах. Были, к примеру, упоминания о том, что на гидравлических прессах изготавливались монеты Украины в начале 2000-х гг.
Действие гидравлического пресса основано на законе Паскаля. Вращение приводных элементов – двигателя и гидронасоса – преобразуется в прямолинейное движение поршня и ползуна за счёт давления рабочей жидкости, то есть масла. Чем больше площадь поршня, при одинаковом давлении масла, тем большее усилие развивает гидравлический пресс.
Недостатком гидравлических прессов является сравнительно низкая скорость работы и, следовательно, более низкая производительность.
Современные технологии в изготовлении монет
Хотя устройство монетных прессов основывается все на тех же принципах, что и в конце XIX века, прочие составляющие технологии выпуска монет никогда не развивались так быстро, как за последние 50 лет. Именно в этот период в нумизматике происходил процесс коммерциализации, из-за чего возникла потребность в создании различных видов привлекательного оформления монет.
- Была усовершенствована технология выпуска монет Proof. Общемировым стандартом сделался высококонтрастный Proof с матовым рельефом и зеркальным полем. Одновременно создавались или совершенствовались иные технологии выпуска монет улучшенного качества: пруф-лайк, бриллиант анциркулейтед, реверс-пруф, и т.д. Подробнее об этом можно узнать из статьи «UNC, Proof и другие технологии изготовления монет».
- Было создано множество новых техник оформления монет: оксидирование («состаривание»), лазерное матирование, микропечать, создание «защитных» элементов изображения, меняющихся под разными углами зрения, создание эффекта радужной расцветки без окрашивания монеты (то есть только за счет мельчайших деталей рельефа).
- Была усовершенствована технология чеканки монет с высоким рельефом: в частности, создание заготовок повышенной пластичности путем изменения структуры металла, либо создание рельефных заготовок с выпуклостями в тех местах, где будут располагаться выпуклые элементы изображения.
- Начали выпускаться коллекционные монеты различных форм: шары, пирамиды, и т.д. Изображение на них наносится одновременно на всю поверхность, и это уже совсем не похоже на традиционные два штемпеля (аверс и реверс).
- При создании штемпелей трехмерная модель монеты теперь формируется на компьютере. В результате штемпели одной и той же монеты, изготовленные на разных монетных дворах в разные годы, могут не иметь заметных различий.
Список литературы (в соответствии с номерами ссылок в тексте):
- Ширяков И.В. Лекция «Технология чеканки царских монет»
- Фенглер Х., Гироу Г., Унгер В. Словарь нумизмата. - М., 1982.
- Newman Numismatic Portal, статья «Rolling mill»
- Википедия, статья «Машинная чеканка»
- Tungate S. Matthew Boulton and the Soho Mint: copper to customer. - Birmingham, 2010. С. 120.
- Большаков Г. Устройство монетных прессов
