Περίληψη
Το τρυπάνι, που είναι απαραίτητο για διατρήσεις, ήταν από τα πρώτα εργαλεία που κατασκεύασε και χρησιμοποίησε ο άνθρωπος. Το κομμάτι πυριτόλιθου στην Παλαιολιθική εποχή, προσαρμόστηκε σε ένα ξύλινο ραβδί που περιστρεφόταν ανάμεσα στις παλάμες των ανθρώπων. Αργότερα η περιστροφή γινόταν με τόξο ενώ το ραβδί πήρε το σχήμα κοχλία. Στην πάροδο του χρόνου το ραβδί άλλαξε σχήμα ή προστέθηκαν γρανάζια και τελικά πήρε τη μορφή του στηθοδράπανου που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα κυρίως από ξυλουργούς για διατρήσεις ακριβείας.
Το τρυπάνι είναι το εργαλείο διάτρησης υλικών, μίας θεμελιώδους εργασίας για πάρα πολλές ανθρώπινες κατασκευές και επεμβάσεις στο φυσικό περιβάλλον. Η συναρμολόγηση των διαφορετικών μερών μιας κατασκευής, η αντιμετώπιση της τερηδόνας των δοντιών, η αναζήτηση νερού ή πετρελαίου ή κοιτασμάτων πολύτιμων υλικών στο υπέδαφος, η δημιουργία στοών είναι μερικές μόνο από αυτές.
Τα πρώτα βήματα
Ο άνθρωπος ανέπτυξε την τεχνική διάτρησης από την Παλαιολιθική εποχή, όπως μαρτυρούν τα διάτρητα οστά, ελεφαντόδοντα, όστρακα κ.α. που έχουν βρεθεί. Τα πρώτα τρυπάνια (awl) ήταν αιχμηρές πέτρες (πυριτόλιθος, οψιδιανός) ή οστά . Οι άνθρωποι τα πίεζαν στο υλικό που ήθελαν να τρυπήσουν ενώ ταυτόχρονα τα περιστρέφανε. Ακριβώς αυτά είναι τα βασικά στοιχεία που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα των τρυπανιών: η αιχμηρή κεφαλή, η περιστροφή και η πίεση. Η βελτίωση τους οδήγησε στην εξέλιξη των τρυπανιών.
Το τρυπάνι με ιμάντα
Στην ύστερη Παλαιολιθική εποχή, οι άνθρωποι στερέωσαν την αιχμηρή πέτρα σε ένα λείο ξύλινο ραβδί που μπορούσαν να περιστρέφουν ανάμεσα στις παλάμες τους. Η περιστροφή του ξύλινου ραβδιού έγινε πιο εύκολη και αποτελεσματική, όταν τύλιξαν έναν ιμάντα γύρω του. Ο χρήστης τραβώντας τον ιμάντα προς τη μία ή την άλλη διεύθυνση, μπορούσε να περιστρέφει το ραβδί.
Το τρυπάνι με τόξο
Το επόμενο βήμα ήταν η χρήση του τόξου, ενός ξύλου στο οποίο στερεώθηκαν οι δύο άκρες ιμάντα. Η χορδή του τόξου είναι ο ιμάντας που τυλίγεται και να ξετυλίγεται στο ξύλινο ραβδί όταν ο χρήστης μετακινεί το τόξο. Με αυτόν τον τρόπο απαιτείται ένα μόνο χέρι για την περιστροφή του τρυπανιού ενώ το δεύτερο χέρι μπορεί ασκεί πίεση. Ήταν η πρώτη φορά που η ευθύγραμμη κίνηση – του τόξου- μετατρεπόταν σε περιστροφική. Το τρυπάνι περιστρέφεται πάρα πολύ γρήγορα, και οι διατρήσεις γίνονται πιο αποτελεσματικές και πιο εύκολες. Εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι η αρχική χρήση του συγκεκριμένου τόξου ήταν για το άναμμα της φωτιάς, αλλά δεν άργησε να προσαρμοστεί στα τρυπάνια. Το τρυπάνι με τόξο καθιερώθηκε στην ξυλουργία, στην κατεργασία της πέτρας αλλά και στην οδοντιατρική. Στην νεκρόπολη Mehrgarh στο Πακιστάν βρέθηκαν ανθρώπινοι σκελετοί όπου 11 δόντια έφεραν διατρήσεις και χρονολογούνται στο 7.500 – 9.000 χρόνια πριν.
Οι Αρχαίοι Αιγύπτιοι άρχισαν να χρησιμοποιούν το τρυπάνι με τόξο γύρω στο 2.500 π.Χ. και πολύ σύντομα εμφανίστηκε και στην Ευρώπη, στην Αφρική, στην Ασία και στη Βόρεια Αμερική.
Ένα αντικείμενο της συλλογής του Νόησις που μετατρέπει την ευθύγραμμη κίνηση σε περιστροφική με τη βοήθεια τόξου, είναι ο ξυλουργικός τόρνος
Ξυλουργικός τόρνος με τόξο – ΤΜΘ 03167
Σαν τον κοχλία του Αρχιμήδη
Κατά την Ρωμαϊκή εποχή εμφανίστηκε το τρυπάνι με σχήμα σαν τα σημερινά τιρμπουσόν (auger).
Το τρυπάνι είναι μία μεταλλική βέργα στριμμένη σαν τον κοχλία του Αρχιμήδη
Κοχλίας του Αρχιμήδη – ΤΜΘ 02097
Η μία άκρη της μεταλλικής βέργας αποτελεί την αιχμηρή κεφαλή ενώ η άλλη στερεώνεται σε ένα ξύλο, κάθετα στον άξονα της, σχηματίζοντας ένα “Τ”. Το ξύλο αποτελεί την λαβή του τρυπανιού. Η περιστροφή και η πίεση διευκολύνονται από την ξύλινη λαβή. Η αιχμηρή άκρη εισέρχεται στο αντικείμενο προς διάτρηση ενώ το υλικό που θρυμματίζεται, απομακρύνεται χάρη στις σπείρες του κοχλία.
Τρυπάνι χειρός (2) – ΤΜΘ 00509
Ένα παρόμοιο τρυπάνι, αλλά μικρότερο σε μέγεθος, ήταν το gimlet.
Το ματικάπι
Προς το τέλος της Ρωμαϊκής περιόδου εμφανίζεται ένα διαφορετικό είδος τρυπανιού, το «ματικάπι». Η λέξη προέρχεται από την τούρκικη matkap που με τη σειρά της προέκυψε από την αράβικη مثقب (mathqab) που σημαίνει «τρυπάνι» . Στο τρυπάνι αυτό, το αρχικό ξύλινο ραβδί έχει αλλάξει σχήμα: δεν είναι ευθύγραμμο αλλά σχηματίζει ένα είδος λαβής σαν οριζόντιο «Π». Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν μανιβέλα, ο χρήστης πιάνει τη λαβή και την περιστρέφει.
Τρυπάνι χειρός – Ματικάπι – ΤΜΘ 02712
Τρυπάνι χειρός – Ματικάπι – ΤΜΘ 02814
Στο τρυπάνι αυτού του τύπου, η ροπή είναι πολύ μεγάλη, με αποτέλεσμα να είναι μεγάλη και η ενέργεια διάτρησης. Όμως μεγάλη ροπή σημαίνει μικρή ταχύτητα περιστροφής με συνέπεια η διάτρηση να γίνεται πιο αργά.
Στα πρώτα τρυπάνια αυτού του τύπου η κεφαλή – η αιχμηρή μεταλλική άκρη- δεν μπορούσε να αλλάξει. Όταν η κεφαλή καταστρεφόταν το εργαλείο ήταν άχρηστο. Η λύση ήταν η αποσπώμενη κεφαλή που όχι μόνο επέκτεινε τη διάρκεια ζωής του εργαλείου αλλά παρείχε τη δυνατότητα χρήσης σε υλικά διαφορετικής σκληρότητας. Με την πάροδο του χρόνου, τα ξύλινα μέρη του εργαλείου αντικαταστάθηκαν από μεταλλικά και σήμερα κατασκευάζεται εξολοκλήρου από ατσάλι.
Το τρυπάνι με γρανάζια
Γύρω στο 1813 εμφανίζεται το τρυπάνι με κωνικά γρανάζια (eggbeater drill ή wheel brace). Στο αρχικό ραβδί που κατέληγε στην κεφαλή έχει προσαρμοστεί μηχανισμός με γρανάζια για την περιστροφή. Ο χειρισμός γίνεται με τη βοήθεια κυκλικού τροχού που φέρει γρανάζια. Η περιστροφική κίνηση μεταφέρεται στο σύστημα γραναζιών που ελέγχουν την κεφαλή. Ουσιαστικά, ο χρήστης γυρίζει τον τροχό, η κίνηση μεταφέρεται μέσω γραναζιών στην κεφαλή η οποία περιστρέφεται. Με αυτόν τον τύπο τρυπανιού η ταχύτητα περιστροφής γίνεται πολύ μεγάλη και η διάτρηση γίνεται πολύ γρήγορα.
Τα πρώτα τρυπάνια αυτού του είδους είχαν ένα σημείο επαφής (γρανάζι) με τον κυκλικό τροχό
Τρυπάνι με τροχό και ένα γρανάζι επαφής – ΤΜΘ 03954
Αργότερα προστέθηκε και ένα δεύτερο γρανάζι, ώστε ο τροχός να συνδέεται πιο σταθερά με το εργαλείο και η περιστροφή του να γίνεται πιο εύκολα.
Τρυπάνι με τροχό και δύο γρανάζια επαφής – ΤΜΘ 02706
Το στηθοδράπανο
Στα πιο εξελιγμένα μοντέλα του τελευταίου τύπου, ο τροχός έφερε και δεύτερη σειρά γραναζιών ώστε ο χρήστης να αλλάζει την ταχύτητα περιστροφής. Σε μια παραλλαγή τους, ο κυκλικός τροχός μίκρυνε σε μέγεθος και το σύστημα γραναζιών τοποθετήθηκε σε κλειστή θήκη. Με αυτόν τον τρόπο τα γρανάζια δεν εκτίθενται στο περιβάλλον και δεν μπορούν να έρθουν σε επαφή με άλλα υλικά. Έτσι η πιθανότητα ατυχήματος εξαφανίζεται ενώ το εργαλείο είναι πιο ανθεκτικό. Σε κάποια από αυτά, ο σχεδιασμός έχει αλλάξει ώστε το άκρο του εργαλείου που ασκείται η πίεση να αποκτήσει μεγάλη επιφάνεια. Τώρα ο χρήστης μπορεί να χρησιμοποιεί το στήθος του για να πιέσει το εργαλείο, απελευθερώνοντας και τα δύο του χέρια. Είναι τα λεγόμενα στηθοδράπανα
Στηθοδράπανο με τροχό – ΤΜΘ 03045
Τα τρυπάνια χειρός χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα σε διατρήσεις ακριβείας καθώς ο χρήστης έχει τον πλήρη έλεγχο της διάτρησης.
Τρυπάνι ή δράπανο;
Τα τρυπάνια αναφέρονται συχνά ως δράπανα. Φαίνεται ότι το «δράπανο» είναι το εργαλείο με περιστροφική μηχανική κίνηση στο οποίο μπορούν να προσαρμοστούν διάφορα εξαρτήματα όπως τρυπάνια, κατσαβίδια, τροχοί λείανσης ή κοπής κλπ
Πηγές:
https://en.wikipedia.org/wiki/Drill
https://en.wikipedia.org/wiki/Drilling
https://en.wikipedia.org/wiki/Brace_(tool)
https://www.wonkeedonkeetools.co.uk/hand-drills-and-braces/a-brief-history-of-hand-drills-and-braces
Gwinnett, A. John and Gorelick, Leonard (1998). “A Brief History of Drills and Drilling.” BEADS: Journal of the Society of Bead Researchers 10: 49-56. Available at: https://surface.syr.edu/beads/vol10/iss1/8
Μία απάντηση στο “Τρυπάνι Χειρός: ένα από τα πρώτα εργαλεία”
Εξαιρετικό άρθρο!