Machinery – Waterman 鋼筆製作 – 3 車削鋼筆橡膠零件

這篇有很多的細節,特別請了擁有製筆能力的Pen Reuse幫忙補充。

車削鋼筆橡膠零件 (Turning the Rubber Pen Parts)

硫化橡膠不僅用於製造鋼筆,還廣泛用於其他用途,特別是電氣設備的製造。然而,鋼筆所用的橡膠比製造電氣設備所用的硬化橡膠(vulcanite)稍微柔軟一些,但在車削方面同樣具有挑戰性。在生產橡膠零件的過程中(除了壓花線條外),完全不使用自動化機器,每個零件都必須手動獨立製作,這需要經驗豐富的工人的協助。圖 6 顯示了 Waterman 鋼筆公司工廠橡膠車削部門的全景圖,圖中可以看到車削工正在製作鋼筆的橡膠零件。

圖1
圖8

製作橡膠筆蓋 (Making the Rubber Cap)

如圖 1 中所示的橡膠筆蓋,如小型杯狀物。為了進行粗車削(如圖 8 所示),將其放置在心軸 (左手食指前方的位置) 上。利用手持刀具(左手食指跟拇指間)完成切削,操作員一隻手握住刀具,另一隻手的拇指引導刀具。並將左手食指放在工具背面,防止切削產生的碎屑阻礙觀察刀具尖端。心軸懸空還沒有被支撐的那一頭由右端的尖頭(tailstock center)支撐。刀具支撐在刀架上,刀尖的位置,要稍微比旋轉零件的圓心高出一點點。。在此工序中,硫化時用來防止硫磺「沸騰」溢出的箔紙也會被移除。筆蓋現在使用手持刀具進行精加工車削,隨後使用Crescent 品牌的扁平鑽刀,把筆蓋內部的圓孔,慢慢磨切成『上窄下寬』的錐形孔。這樣做是為了使筆蓋內的孔能與筆桿的錐形末端配合。

Pen Reuse:從內文可以看到許多加工手法的細節——硬橡膠在車削的時候其實會像削蘋果皮一樣連續不斷,所以「將左手食指放在工具背面」可以避免廢料的纏繞。另外關於後續全文中一再強調的Crescent鋼材也很有意思,這應該是指由美國匹茲堡的Crescent Steel公司所生產的坩堝鋼(Crucible Steel,當時純度較高且得以精準控制碳含量的優質工具鋼材)。
圖9 橡膠筆桿末端的錐形加工

製作橡膠筆桿 (Making the Rubber Barrel)

如圖 1 中 B所示的橡膠筆桿,是在車床上進行粗車削,方式與圖 8 所示的筆蓋類似。筆桿的下一道工序是加工兩個錐形端;一端必須符合握位的錐度,同時兩端都必須符合筆蓋內的錐形孔。這項操作如圖 9 所示。筆桿 被夾在小型車床的夾頭 中,操作員透過平坦的手持刀具,按所需角度車削錐形端。刀具支撐在刀架上,錐度完全由以所需角度進刀來控制。該刀具由 1/4 乘 3/8 英吋的 Crescent 工具鋼製成,並淬火至「玻璃般堅硬」。每切削一次,此工具都會在阿肯色油石(Arkansas oilstone)上「修磨」一下,以保持切削刃盡可能「銳利」。如果工具稍微變鈍,就會產生參差不齊的邊緣並燒灼工件,導致橡膠褪色。在車削前端錐度時,尾座頂心會置於孔內。

在前端完成車削後,將筆桿反轉,把後端車削成錐形並修圓。隨後,筆桿即可進行鉸孔(reaming)與攻牙(tapping)。鉸孔是在高速車床上使用普通的扁平刮刀,伸進洞裡快速旋轉,把洞內壁刮得非常平整且尺寸精確。而攻牙就是師傅右手引導扁平狀的絲錐,趁著車床高速旋轉時在筆桿內壁刻出螺紋,並利用交叉皮帶讓主軸瞬間反轉,以便將絲錐順利退出。。操作員用右手握住並引導絲錐,絲錐上固定有一個夾頭,以便能牢牢握住。

圖 10 車削握位並加工螺紋

製作握位 (Making the Point Section)如圖 1 :

握位,是鋼筆中固定筆尖與筆舌的部分。它由管狀橡膠製成,是透過前述的製程生產的。第一道工序是粗車外徑。接著將其放置在芯軸上,如圖 10 所示,在該處對要加工螺紋的部分進行粗車與精車。螺紋加工也是在握位位於芯軸上時進行的,使用的是類似於黃銅精加工工手所用的普通扁平追螺刀(flat chaser)來完成。
透過 U 形架中可滑動並調整角度的圓棒支架,在每分鐘 2,000 轉的高速下,先精車出夾角與筆桿完全一致的完美螺紋以防墨水滲漏,接著對前端鉸孔以適配導墨組件,最後再依據圓棒設定的錐度完成外徑車削,確保組件與筆桿嚴絲合縫。


Pen Reuse:依握位處的螺紋加工,以及這篇文章寫成的年份推敲,這個時期的Waterman主要仍生產滴入式的鋼筆,因此螺紋處能否防止墨水滲漏便相當考驗當時工匠的手藝。後來進入拉桿上墨時代後,握位處大多以緊迫方式固定,就比較沒有這一層顧慮了。
圖7

製作筆舌 (Making the Feeds)

如圖 1 中 D 所示的筆舌,負責將墨水從筆桿輸送到筆尖,它是由實心橡膠製成的,從一根長約三英尺的橡膠棒切割成所需長度。切下的橡膠棒如圖 7 所示被抓取在夾頭 B中。車削是由一把由 Crescent 鋼製成的小型工具完成的,該工具裝在手柄中,操作員用右手握持,並如圖中清晰所示由左手引導。導墨器實際上是鋼筆中除了筆尖之外最重要的部分,需要非常精確的加工。

當桿件車削完成後,會再次被切成短段。接著加工如圖 11 所示的凹槽 A——這是 Waterman 鋼筆 獨有的特徵。將導墨器固定在一個小型夾具中,兩個形狀類似立銑刀(end-mill)的銑刀從兩側切入並進給至適當深度,接著承載導墨器的台面移動所需的距離。兩側的凹槽都以此方式加工。

Pen Reuse:此處描述的筆舌,即為Waterman於1900年前後為了迎戰派克Lucky Curve所推出的「湯匙筆舌」(Spoon Feed),溝槽有「蓄洪」的效果。
圖11

在此工序之後,使用約 3/64 英吋寬的普通切縫鋸(slitting saw)加工通氣孔,切口深度約為 1/16 英吋。下一道工序是切削墨水溝槽(ink fissure ducts)。書寫時,墨水會流下這些溝槽 C,而空氣則通過切口 B 進入,以便筆內的每一滴墨水都能被使用。筆舌現在被送往另一個銑削夾具進行夾緊,底面被銑削成所需的形狀。這是在一台小型銑床上完成的,其動作與仿形銑床(profiler)有些類似,不同之處在於銑刀是水平放置而非垂直放置。承載銑刀的機頭移動由所需形狀的凸輪導軌控制。細小的空氣通道是用圓銼刀加工出來的。橡膠零件在車削時被控制在 0.001 英吋的公差內,由操作員進行測量。隨後,它們還會由數個檢驗部門再次測量。


資料來源: Machinery 1911 December

Ormiston & Glass – Secretary

某天在eaby發現了支造型特別的鋼筆。錐型的硬橡膠筆蓋,讓我覺得是1900年前後的鋼筆。奇怪的是筆桿卻短而偏粗。一般而言早期的鋼筆都是以滴入式為主,而且修長,並不需要過粗的筆桿,筆桿過大反而容易導致筆舌含不住大量的墨水而滴出。另外筆桿前端特別製造了紋路來增加握筆時的摩擦力,我覺得似乎並不是很常見。收到筆之後才發現這筆竟然是沾水筆。但問題馬上就來了,沾水筆很早以前就有了,並不需要這麼麻煩的製作筆桿以及筆蓋。到底這是什麼公司的產品?

筆桿上刻著O&G。順著查下去原來這牌子叫Ormiston & Glass。根據資料記載,1868年25歲的Peter David Ormiston 在愛丁堡艾 Elder-street 的一間小房間裡僱用了兩名年輕人,為當地幾家文具商製作名為『Edinburgh』系列的錢包。同時19歲的James Glass則在向文具商推銷照卡片、浮雕剪貼畫和聖誕賀卡。兩個人決定合作,並開始以『Ormiston and Glass』開啟事業,從事錢包製造商和批發文具。四年後,Peter David Ormiston原本就不佳的健康狀況惡化,他被醫生囑咐前往澳洲生活來調養身體。James Glass親自送他登上從 Glasgow 開往 Melbourne的全帆裝快船『Loch Lomond』。之後 James Glass 便獨自以 Ormiston & Glass 的名義經營公司。到了墨爾本後,Peter David Ormiston感覺身體好轉了許多,於是去了 Sands and McDougall 公司上班。在那裡,他認識了同樣來自愛丁堡的John Ramage FoggHelloo Whillas ,兩人隨後在 adelaide 合夥創辦了『Whilas and Ormiston』,從事文具製造與印刷業務。他們在那裡經營了二十多年,直到1901年因為Peter David Ormiston的健康惡化而解散。

隨著業務成長,O&G逐漸將重心轉移至倫敦,1902 年 2 月 21 日,公司正式登記為 Ormiston & Glass Ltd,公司業務範圍極廣,涵蓋文具商、印刷商、鋼筆製造商、錢包製造商、墨水製造商甚至馬具與紙盒製造等。1943 年總部遭轟炸引發火災燒毀,公司隨後遷至倫敦 Finchley High Road 876。

值得一提的是創辦人James Glass出生於蘇格蘭,不僅是成功的商人,也是一位活躍的作家、慈善家與政治參與者。他曾在 1910 年代表 Liberal Unionist 在 Dundee 參選國會議員,但敗給了邱吉爾(Winston Churchill)等人。他也出版過多本著作,包含《Better Times for Working People》(1913)、《Production: the Foundation Stone of the State》(1918),以及《Chats over a pipe》(1924)。1913 年,Glass 將一筆 O&G 的股份交由信託,用其股息每年兩次發放相當於一週工資的獎金給員工。為此他還得到「待員工如朋友」的美名。他的長子早逝,次子 William Glass 對鋼筆毫無興趣,轉而投身汽車產業,並在 1933 年創辦了英國知名的二手車價格指南《Glass’s Guide》。他本人則於 1929 年 3 月 8 日過世。

O&G最值得一提的是銷售採用Hewitt專利(英國專利號 429;美國專利號 295,395),由伯明罕的 D. Leonardt & Co 公司負責代工生產稱為Ball-Pointed Pens 之筆尖。這種尖成半球形,書寫時極度滑順、絕不刮紙,且含墨量大,並標榜墨水絕不噴濺!這款筆尖在 1897 年的每週訂單量高達 2 萬羅(每羅144支),到了 1920 年代中期,年銷量更達到驚人的 50 萬羅(即 7,200 萬支)(1)。他們獲准成為英國政府的承包商,供應印有皇冠的官方筆尖,並在廣告中主打獲得「威爾斯親王」與「維多利亞女王」的御用認可。此外O&G還開發了數款很有趣的鋼筆,很特別的使用了很多的品牌名稱,唯一相同的是時至今日所有的筆款都非常的罕見,我想那就等我收到筆的時候再聊了。但鋼筆與針筆則因為與O’Malley’s Pen Works Ltd的專利訴訟的失敗導致了在1915年左右全面停止了製造業務(2)。之後O&G便專注於皮件與沾水筆的業務,直到1983年才自行清算,結束了百年的事業。

1.在當時交易的單位是以12支為一打,12打為一羅。

2.O'Malley's Pen Works Ltd控告Ormiston & Glass 公司所推出的「Camel 伸縮安全鋼筆」侵犯了創辦人Percy之前註冊的伸縮鋼筆專利,並於1915年取得勝利,之後導致O&G退出了鋼筆事業
這裡我發現一件有趣的事,早在沾水筆的時代類似長刀研的概念已經存在,他們會在筆尖做各式各樣的調整。另外從1884年的H. Hewitt的專利圖裡面可以看到,當時已經知道在筆尖的上層再加一層金屬設計以增儲墨量。

值得一提的是Glass更是一位銷售專家,當產品在殖民地被零售商拒絕後,他直接在大眾媒體刊登廣告直接訴求消費者,使得零售商主動排隊求購 (我必須說當時做生意真的很簡單)。另外他們也為零售商提供產品的展示盒套組,展示盒設計得像分類收納抽屜盒,每個抽屜盒上都貼著對應的筆尖型號,店家收到貨之後往櫃台一放,消費者便能輕易採購,並附贈 200 張免費廣告樣品卡,方便店家發放廣告。

O&G 在英國鋼筆史上的另一項重要貢獻,就是無意中成為了日後著名鋼筆品牌Burnham的發源地。H.C.F. Burnham 及其兒子們曾受僱於 O&G 的工廠擔任車床工與廠長,協助製造筆桿與鋼筆。當 Burnham 於 1920 年決定自立門戶時,O&G 甚至將廠房的地下室借給 Burnham 作為他的第一個生產工廠。為英國鋼筆產業的傳承貢獻良多。至於Burham後來的發展,那又是另一個故事了。

Burnham 的經典筆型

Small English Pen Makers 1890-1930 – Steve Hull and Andy Russell

The Stationer Priter and Fancy Cards’ Register 1903-3 P119 – Obituary

The Paper and Printing Trade Journal 1989 P44

Australian Prints + Printmaking https://www.printsandprintmaking.gov.au/artists/13085/

US Patent No. 295,395
https://patents.google.com/patent/US295395A/en?oq=US+295%2c395