Kdy a kým byl vynalezen šroubovák?

12/12/2022 Tomáš Pokorný

Lidová moudrost říká, že na každou záludnou matici existuje šroub se správným závitem. Jakýkoli šroub se ale musí dotáhnout něčím jiným a tady vstupuje na scénu on. Jeho Veličenstvo šroubovák. Nástroj, bez kterého se neobejde žádný mistr. Bez ohledu na to, v jaké oblasti pracuje. Od oprav parní lokomotivy až po opravy iPhonů, napsal Svět poznání.

Problém upevnění a spojování dílů, se u lidí objevuje již dlouho. Jak se začaly objevovat složitější zařízení, otázka „Jak je opravit?“ přišla do popředí. Hřebíky, lepené spoje, ale i nit byla tvrdošíjně ignorována.

Druhé narození

Středověcí mechanici vymysleli důmyslná zařízení, ale šroubů si příliš nevážili. Výjimkou je slavný Archimédův šroub. Zařízení na zvedání vody. No a Leonardo da Vinciho šrouby. Ale všechna tato důmyslná zařízení neměla nic společného s technikou připevnění, smontování.

Důvodem malé použitelnosti šroubu bylo, že v běžném životě neexistoval žádný nástroj pro jeho použití. Totiž šroubovák. A přesto na některých místech nebyly žádné typy spojovacích prostředků, kromě šroubu, dobré. Přitom dal lidem to, co jiné možnosti neměly – sílu spoje a efektivitu.

Přesně to bylo potřeba při konstrukci ručních zbraní: kuší, později mušket a arkebuz. Šroub nedovolil, aby se zbraň rozpadla a zároveň umožnila její rychlé rozebrání a opětovné složení. A pokud se objevil šroub, nepochybně by se měl zrodit nástroj pro jeho zašroubování. Jakým byl šroubovák.

Právě v období pokroku palných zbraní muselo být „zrození“ šroubováku. Další pokrok vedl ke vzniku ještě více částí a pomocných mechanismů. Takže pro upevnění a seřízení spouštěcího mechanismu starověkých pistolí, mušket a arkebuz se začaly používat šrouby s drážkou, kam byly vkládány prvními šroubováky. Bohužel se nedochovaly.

Dochovaly se ale další doklady o jejich použití. Jedna z kreseb knihy George Agricoly „O kovech“ (1556) zobrazuje šroub, který se příliš neliší od toho současného. Je na něm vidět jeden malý, ale důležitý detail – drážka. A když je tam drážka, tak v roce 1556 tam musely být i šroubováky. Ačkoli se oficiálně věří, že šroubovák se objevil až v 17. století. Starý šroubovák se od toho moderního příliš nelišil. Stejně jako nyní měl tyč a rukojeť pro otáčení. Nedokonalost slitiny mu ale nedala dlouhou životnost. Prut z měkké oceli se rychle deformoval a stal se nepoužitelným.

Další etapa ve vývoji šroubů, a tedy i šroubováků, je spojena s vynálezem… spalovacího motoru. Samotný motor navíc šrouby speciální konstrukce opravdu nepotřeboval, ale auta, kam byly tyto motory určeny, vezla spoustu různých montáží upevněných šrouby.

Čtvercové hlavy

Zatímco kočáry se montovaly po jednotlivých exemplářích, jejich výrobci si s rychlostí montáže příliš nelámali hlavu. Ale se zavedením montážní linky Henry Fordem, se otázka efektivity stala aktuální. Montážní nástroj proto musel být kvalitní, pohodlný a vynaložené úsilí na něj mělo být minimální.

Běžný šroubovák tyto požadavky bohužel nemohl splnit. To vše kvůli designu štěrbiny, do které bylo zasunuto žihadlo nástroje. Nedokázala zajistit jejich těsný kontakt. Prut často klouzal a poškrábal povrchy. Zároveň se zvýšilo riziko přetržení závitu. Navíc, při klouzání po tyčce často uvízla v rukou montážníků. Zranění byla malá, ale vedla k tomu, že montéři, šetřící ruce, díly nedotáhli. To ovlivnilo výslednou kvalitu vozu.

Od roku 1860 se lidé pokoušeli vylepšit hlavu šroubu, ale tyto inovace byly pro sériovou výrobu příliš komplikované. Nový šroub a v důsledku toho i změnu konstrukce tyče šroubováku nevymyslel technik automontáže, ale kanadský prodejce Peter Robertson. Jednou při vyšroubování „lepivého“ šroubu vyklouzlo kanadské žihadlo ze slotu a zabodlo se mu do ruky. Po ošetření rány si Peter pomyslel: proč neudělat šroubovák bezpečnější? Například tak, aby tvar hrotu tyče nebyl ve formě nabroušeného proužku, ale čtverce. K tomu však bylo nutné změnit tvar spojky pomocí šroubu. Takže v hlavě šroubu bylo nutné udělat ne štěrbinu, ale čtverec.

Poté, co Robertson načrtl návrhy nového šroubu na papír, objednal několik takových výrobků ze sléváren. Ukázalo se, že nové šrouby mají nepopiratelnou výhodu. Čtvercové vybrání umožňovalo jeho pevné vystředění s hřídelí šroubováku. To umožnilo zašroubovat takové šrouby téměř hmatem a pod minimálními úhly. Navíc to bylo bezpečné pro montážníkovy ruce.

V roce 1907 si Robertson patentoval vynález pod názvem Robertson Drive a nabídl jej řadě automobilových a průmyslových korporací. Nejprve byly hodnoceny v továrnách Ford. Pomocí šroubů Robertson při výrobě modelů Ford T a Ford A si inženýři všimli, že čtvercový slot ušetřil dvě hodiny času na jednotku. Na montážní lince byl tento výsledek považován za průlomový a přinesl skokový nárůst zisků. Henry Ford byl ohromen a navrhl Robertsonovi, aby mu prodal patent na čtyřhranné šrouby. Kanaďan však ve snaze získat stabilní příjem odmítl. Robertsonovy šrouby a šroubováky tak zůstaly pouze ve výrobě Fordu a v jiných odvětvích průmyslu se nerozšířily. Později byly na tomto základě vynalezeny šestihranné šrouby a šroubovák s šestihranným bodcem.

Křížový kouzelník

Na rozdíl od Fordu převzal jeho konkurent General Motors vynález američana Henryho Phillipse. V roce 1936 si k němu nechal patentovat šroub a šroubovák, kterému říkáme Phillips. Ve stejné době byly šrouby Phillips z hlediska výkonu horší než šrouby Robertson. Zejména konstrukce byla náchylná na prokluzování a přenášela méně síly. Pro General Motors však tyto nedostatky nebyly kritické a právní neshody zabránily zavedení šroubů Robertson. Rok po vynálezu byly šrouby Phillips a odpovídající šroubováky použity při montáži vozů Cadillac.

Byly to šrouby Phillips, a ne šrouby Robertson, které se prosadily v Evropě a hlavně v Sovětském svazu. Během 2. světové války Spojené státy zásobovaly SSSR letadly a nákladními automobily, pro které sice existovala opravné sady, ale často se ztrácely. Proto bylo nutné vyrábět podobné díly doma. Dalším zdrojem vrtulí Phillips byly ukořistěné bombardéry B-29, které Rudá armáda ukořistila od Kwantungské armády v Mandžusku. Tuzemští letečtí konstruktéři nezměnili konstrukci šroubů a po 2 letech byly stejné použity při montáži bombardéru Tu-4.

Mohlo by Vás zajímat:

V budoucnu se ve světě objevila spousta možností pro štěrbiny v hlavách šroubů. Ale nejběžnější jsou stále štěrbinové sloty a křížové „phillipsky“. Právě pro ně se po celém světě vyrábí miliony šroubováků. I když modifikací hlav šroubů jsou desítky. Stejně tak tvary hrotů šroubováků. Proto se na počátku 20. století objevily šroubováky s vyměnitelným hrotem. To umožnilo mistrovi nosit s sebou pouze jednu rukojeť a několik forem hrotů (bitů). Zajímavostí je, že šrouby se vzácným tvarem hlavy používají výrobci nástrojů jako ochranu před neoprávněným vstupem do konstrukce. Takzvaný „blbuvzdorný“.

Pro elektrikáře také začali vyrábět speciální šroubováky s izolací nejen pro rukojeť, ale i pro hřídel, přičemž nechráněný zůstal pouze hrot ne více než 10 milimetrů.

Kromě použití nově navržených šroubů se rychlost montáže na dopravníku zvýšila díky zavedení pneumatických a elektrických šroubováků. V nich točivý moment vznikl v důsledku činnosti pneumatického nebo elektrického mechanismu.

Spolu se změnou tvaru hrotu se šroubovák změnil i na kvalitě. S příchodem nových tvrdých slitin se tyče začaly vyrábět převážně ze slitin chrom-vanad. Taková tyč byla odolná vůči deformaci. A kliky se začaly vyrábět z nových materiálů – plastů a gumy. Další novinkou u šroubováku byl ráčnový mechanismus (ráčna). S takovou tyčí se volně otáčí pouze jedním směrem, což vám umožňuje pracovat bez zachycení rukojeti. Šroubovákový pokrok se však ještě nevyčerpal. Existuje tedy projekt sonického šroubováku schopného ovlivňovat různé mechanismy prostřednictvím zvukových vln. Jak tedy bude šroubovák vypadat za 100 let, nelze říci.