Moderne Schraubenantriebe Das Kreuz mit dem Kreuzschlitz

Die moderne Industrieproduktion brauchte Fügetechnik mit Köpfchen, da war sich Henry F. Phillips ganz sicher. Dem amerikanischen Ingenieur Mitte der 1930er Jahre ging es dabei um den Antrieb im Schraubenkopf. So heißt die Schnittstelle zwischen Werkzeug und Schraube. Vor 80 Jahren wurden von der Automobilindustrie bis zum Möbelbau vor allem Schlitzschrauben oder solche mit Robertson-Innenvierkant eingesetzt. Phillips führte dagegen nun sein 1934 zum Patent angemeldetes, kreuzförmiges Muster ins Feld. Dieser „Phillips Recess“, den wir heute als gängigen Kreuzschlitz kennen, basierte wiederum auf einem Patent von John P. Thompson.

Die Vorteile des Kreuzschlitz-Musters liegen auf der Hand: Das Werkzeug wird besser in der Drehachse zentriert als bei einer Schlitzschraube, gleichzeitig lässt sich der Schraubendreher aber leichter in den Antrieb einsetzen als bei der Robertson-Schraube. Dazu kommt die besonders große Fläche für den Kraftschluss zwischen Schraubendreher und Schraubenkopf. Schnell setzte sich der Kreuzschlitz denn auch in verschiedenen Branchen durch: Cadillac montierte bereits 1937 alle Fahrzeuge mit Phillips-Schrauben, zwei Jahre später hatten 85 Prozent aller Schraubenhersteller auf der ganzen Welt den Kreuzschlitz im Programm.

Wie auf einer klingonischen Speisekarte

Als Phillips vor knapp 80 Jahren antrat, die Technik der Schraubenantriebe zu verändern, ließ sich die Vielfalt der Systeme noch gut überblicken. Schließlich war die Schraube als Verbindungselement in Industrie und Handwerk noch vergleichsweise jung. Das entsprechende Prinzip für reversible Verbindungen war zwar bereits seit dem Mittelalter bekannt, Schrauben wurden aber wegen der komplexen Herstellung und den entsprechend hohen Kosten nur selten eingesetzt. Erst mit der Industrialisierung entwickelten sich ab dem 18. Jahrhundert günstige Herstellungsverfahren sowie Normen für Gewinde und Antriebe. Das galt für Gewindeschrauben mit Sicherung durch eine Mutter oder ein präzise geschnittenes Gewinde ebenso wie für Holz- oder Blechschrauben, die sich beim Eindrehen ihr Gewinde selbst bohren. Im englischen Sprachgebrauch werden beide Schraubenarten bis heute als „bolt“ und „screw“ voneinander unterschieden.

Heute heißen Schraubenantriebe Mortorq, Torx und Pozidriv. Das klingt für den Laien zunächst wie die Dessert-Auswahl einer klingonischen Speisekarte. Und genauso deftig fallen die Flüche des Teilzeit-Heimwerkers aus, wenn er mit dem bewährten Schraubendreher den Kopf einer Schraube partout nicht zu fassen bekommt. Das Problem beruht für gewöhnlich darauf, dass man die von Zähnchen, Zacken und Schlitzen gebildete Form nicht korrekt identifiziert hat - oder das passende Werkzeug für das entsprechende Mitnahmeprofil nicht besitzt.

Für ambitionierte Monteure

Die üblichen Schraubentypen, mit denen man in Haus und Garten konfrontiert wird, lassen sich mit einem Bit-Satz abdecken, der verschiedene Größen für Schlitz, Phillips, Pozidriv, Torx und Innensechskant umfasst. Zu diesem Arsenal kommen Stecknüsse für Außensechskantschrauben. Für ambitionierte Monteure gibt es im Handel aber auch Bit-Sätze mit mehr als 100 Teilen, die selbst exotische Antriebe wie Sicherheits-Spanner umfassen.

Grundsätzlich gilt, dass seltene Schraubenantriebe am einfachsten zu identifizieren sind, weil sie deutlich von den typischen Formen abweichen. So kam beispielsweise Ende der 1950er Jahre Tri-Wing (drei Schlitze, die leicht gegeneinander versetzt in der Mitte der Schraube zusammenlaufen) auf den Markt.

Der verbesserte Kreuzschlitz-Antrieb Pozidriv aus dem Jahr 1966 gleicht hingegen auf den ersten Blick dem Phillips-Antrieb. Er lässt sich aber gut an dem um 45 Grad gegenüber den Hauptschlitzen gedrehten schmaleren Schlitzen erkennen. 1967 brachte Camcar Textron das Torx-System auf den Markt. Dieser Antrieb besteht aus einem sechszackigen Innen- oder Außenvielzahn mit abgerundeten Kanten.

Darwinsche Komplexität

Die Evolutionsgeschichte des Schraubenantriebs lässt sich als Stammbaum von geradezu darwinscher Komplexität nachzeichnen: Die Weiterentwicklung und Ausdifferenzierung haben in den vergangenen 70 Jahren eine immer größere Formenvielfalt hervorgebracht. Wer sich an einer Taxonomie der Schraube versucht, wird zunächst zwischen Antrieben mit Profilen im Innern des Schraubenkopfes und solchen, bei denen das Werkzeug am Äußeren des Kopfes angreift, unterscheiden. Bei den externen Antrieben hält sich die Vielfalt mit Sechs-, Fünf-, Vier- und Dreikant samt Varianten und diversen Vielzahn-Formen in Grenzen. Bei den Innenantrieben gibt es hingegen eine breite Auswahl an Linienmustern und flächigen Formen.

Dass sich manche Schrauben mit dem Inhalt typischer Werkzeugkisten nicht packen lassen, liegt dabei durchaus im Sinne der Hersteller. Denn Schraubverbindungen sind im Gegensatz zu Nieten zwar prinzipiell reversibel. Der Schutz vor unbefugtem Lösen ist aber oft gefragt: bei Bauelementen beispielsweise, aber auch bei technischen Geräten. Zu den entsprechenden Sicherheitsantrieben gehören Torx-Köpfe mit einem zentral angebrachten Pin. Der Stift verhindert, dass ein herkömmlicher Bit des Vielzahn-Systems in den Schraubenkopf eingeführt werden kann.

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Aufwendiger sind Antriebe wie das Loctec-System, das Würth für seine Zebra-Klemmen anbietet. Die Schraubenköpfe bieten dem entsprechenden Bit bei Drehung im Uhrzeigersinn senkrecht zur Drehachse stehende Flanken, während die Flanken gegen den Uhrzeigersinn im flachen Winkel verlaufen. Jeglicher Löseversuch, heißt es bei Würth, ende daher mit dem Herausdrehen des Montagewerkzeuges, nicht mit dem Öffnen der Schraubverbindung.

Schrauben, in deren Kopf der Dreher einfach abrutscht, kennt man auch aus dem eigenen Haus. Hier ist dieser Mechanismus aber keineswegs gewünscht, sondern stellt sich bei häufiger zu öffnenden Verbindungen ein, wenn alte Schrauben nicht regelmäßig durch neue ersetzt werden. Sonst wird zum Beispiel der Rollladenkasten zum Bollwerk, weil die Schlitzschraube derart verformte Kanten hat, dass nur noch brachiales Aufbohren hilft.