Was den Antrieb begrenzt, bevor Sie ihn wählen

Was eine Antriebsaussparung tatsächlich leistet

Sie ist die Verbindung zwischen Maschine und Schraube. Das Drehmoment kommt über ein Bit, geht über die vorhandene Kontaktfläche in die Aussparung über und verlässt sie als Drehung. Alles, was eine Aussparung bei gegebener Größe besser macht als eine andere, führt auf diesen Kontakt zurück: wie groß er ist, unter welchem Winkel er liegt und wie tief das Bit reichen kann, bevor die Aussparung zu Ende ist.

Drei Dinge nehmen sich ihren Anteil, bevor Sie wählen dürfen

• Kopfgeometrie. Die Aussparung ist ein Hohlraum im Kopf, und bei vielen Kopfformen begrenzt die Kopfhöhe ihre Tiefe. Nicht bei allen: Bei Senkschrauben nach ISO 7046 und den Profilen in ISO 7721-2 reicht der Grund der Aussparung über den Kopf hinaus in den Schaftbereich; nur so trägt ein Senkkopf überhaupt eine brauchbare Aussparung. In jedem Fall begrenzt die Geometrie sie — ein größerer Senkwinkel bringt bei gleicher Kopfhöhe mehr Kopfdurchmesser, und ein dünnerer Kopf hat weniger herzugeben
• Der Querschnitt darunter. Eine tiefere Aussparung lässt weniger Werkstoff zwischen ihrem Grund und dem Kraftfluss von der Auflagefläche zum Schaft. Was sich ohne vage Behauptungen sagen lässt, ist eng, aber nützlich: Tiefe verringert den wirksamen Querschnitt, und jenseits einer geometrieabhängigen Schwelle erhöht sie die Kopfspannung und kann verschieben, wo der Kopf versagt. Wo diese Schwelle liegt, ist eine Frage an den Lieferanten und an Versuche, nicht an eine Faustregel
• Wie sie hergestellt wird. Das Volumen der Aussparung gehört zu den Größen, die bestimmen, wie viele Schläge der Kopf braucht — die Stufenzahl hängt von Kopfhöhe, Profil, Aussparungsvolumen und Abstützung ab, nicht vom Durchmesser allein. Ob eine bestimmte Aussparung bei einer bestimmten Größe eine Stufe hinzufügt, ist eine Frage an den Lieferanten; wenn ja, geht es um Werkzeuge und Lieferzeit, nicht um eine Zeichnungsänderung

Keiner der drei Punkte ist eine Entscheidung darüber, welche Aussparung verwendet wird, und in der Praxis werden sie auch nicht in einer sauberen Reihenfolge festgelegt — Kopfform, Aussparung, das erforderliche Drehmoment der Verbindung und der Umformweg laufen zusammen. Es geht nur darum, dass der größte Teil des Spielraums schon vergeben ist, wenn der Antrieb auf die Zeichnung kommt.

Bei einem Flachkopf nimmt sich die Kopfhöhe zuerst ihren Anteil, und die Norm stuft dafür das ganze Teil herab: Kennzeichnung 08.8.

Warum es so viele Antriebe gibt

Ein Teil davon ist kommerziell — Torx ist ein proprietäres System mit lizenzierten Herstellern und kontrollierten Werkzeugen, und Patente und Kompatibilität haben mitbestimmt, welche Aussparungen sich verbreitet haben. Jede der gängigen passt aber auch zu einer anderen Art des Eindrehens, und dieser Teil gehört in eine Spezifikation:

Es gibt einen dritten Grund, und der hat mit dem Eindrehen gar nichts zu tun. An einer Montagelinie kann eine Aussparung so gewählt werden, dass das falsch voreingestellte Werkzeug physisch nicht eingreift; das ist der Grund, warum zwei Antriebsfamilien nebeneinander auf einem Deckel landen.

Der älteste dieser Streitpunkte ist dokumentiert. Die beiden Patente hinter dem Kreuzschlitz argumentieren fast ausschließlich darüber, wie er umgeformt wird, und keines der beiden erwähnt Cam-out.

Die drei Kreuzschlitze, die gleich aussehen und es nicht sind, sind ein eigenes Problem, und in der Praxis das häufigere.

Außer am kleinen Ende, wo sich die Reihenfolge umkehrt

Meist begrenzt der Kopf den Antrieb, aber nicht immer, und die Fälle, in denen der Antrieb zuerst feststeht, sollte man benennen:

• Eine bestehende Linie. Sind die Montagezellen eingerichtet und die Bits bevorratet, ist ein Wechsel der Aussparung eine Investitionsentscheidung, keine Zeichnungsentscheidung
• Automatische Zuführung. Ob die Schraube auf dem Bit hält, hängt von der Aussparung ab, aber nicht von ihr allein — magnetische und Vakuum-Bits ändern die Antwort, ebenso der Schraubenwerkstoff. Ein Antrieb, den ein Mensch nutzen kann, ist nicht automatisch einer, den eine Zuführung nutzen kann
• Außendienst. Eine Aussparung, die ein bestimmtes Bit braucht, wird mit dem falschen angegangen werden; was ein Techniker dabeihat, ist deshalb eine echte Randbedingung
• Sicherheits- oder Manipulationsschutzanforderungen, bei denen das, was die Aussparung ausschließt, bei der Wahl vor der Drehmomentkapazität rangieren kann — wobei sie das Montage- und Lösedrehmoment trotzdem bestehen muss

Was zu klären ist, bevor die Aussparung auf die Zeichnung kommt

• Wie hoch ist der Kopf, und wie viel davon steht zur Verfügung? Die Aussparung konkurriert mit der Kopffestigkeit um denselben Werkstoff
• Von Hand, mit Elektroschrauber oder automatisiert? Jede Variante verlangt etwas anderes von der Aussparung, und ob die Schraube auf dem Bit halten muss, gehört zu dem, was sich ändert
• Ist der Antrieb durch die Linie schon festgelegt? Wenn ja, sagen Sie es, bevor der Kopf gewählt wird, nicht danach
• Fügt die Aussparung bei dieser Größe eine Umformstufe hinzu? Das lohnt eine Frage an den Lieferanten, denn an dieser Stelle der Reihenfolge ist eine späte Änderung noch günstig (englisch)
• Welches Werkzeug geht tatsächlich hinein? Die Schraubendreherspitze hat eine eigene Maßnorm, und ihr Toleranzband beträgt in jeder Größe dieselben 0,05 mm, wobei die Konformität über eine Prüflehre definiert ist, nicht über eine Messung

Dieser Beitrag behandelt Schritt 4: Antrieb. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Warum begrenzt der Kopf den Antrieb?

Weil die Aussparung ein Hohlraum im Kopf ist und mit ihm um Werkstoff konkurriert. Bei vielen Kopfformen begrenzt die Kopfhöhe ihre Tiefe, wenn auch nicht bei allen — Aussparungen in Senkschrauben nach ISO 7046 reichen über den Kopf hinaus in den Schaftbereich. Tiefe verringert außerdem den Querschnitt unter der Aussparung, und jenseits einer geometrieabhängigen Schwelle erhöht das die Kopfspannung und kann verschieben, wo der Kopf versagt. Das Aussparungsvolumen gehört zu den Eingangsgrößen dafür, wie viele Umformschläge der Kopf braucht; ob eine bestimmte Aussparung bei einer bestimmten Größe eine Stufe hinzufügt, sollte man daher den Lieferanten fragen. Nichts davon wird durch die Wahl des Antriebs entschieden, und deshalb kommt der Antrieb in der Reihenfolge nach dem Kopf.

Ist Torx immer stärker als ein Kreuzschlitz?

Torx ist dafür ausgelegt, höheres Drehmoment zu übertragen, ohne auf tiefe geneigte Flanken angewiesen zu sein; deshalb findet man es dort, wo die Kopfhöhe knapp ist. Der Vergleich ist aber nur bei gegebener Größe und Kopfform sinnvoll, und Torx hat eigene Empfindlichkeiten: Toleranzen von Bit und Aussparung zählen stärker, und ein Bit der benachbarten Größe lässt sich oft weit genug hineinzwingen, um die Aussparung zu beschädigen. Die nützliche Frage ist nicht, welche Aussparung allgemein stärker ist, sondern welche der Kopf in der Größe tragen kann, mit der Sie arbeiten.

Warum gibt es so viele verschiedene Antriebe?

Teils aus kommerzieller Geschichte — Torx ist ein lizenziertes proprietäres System —, teils weil jeder zu einer anderen Art des Eindrehens passt. Ein Schlitz passt zu einer Hand, die den Schraubendreher in der Achse hält. Ein Kreuzschlitz setzt voraus, dass Selbstzentrierung wichtiger ist als Drehmomentkapazität. Ein Innensechskant setzt voraus, dass Tiefe vorhanden ist und der Zugang in Achsrichtung erfolgt. Ein Innensechsrund setzt voraus, dass aus einer flachen Aussparung hohes Drehmoment gefragt ist. Sie beantworten unterschiedliche Montagebedingungen, und genau darauf kommt es bei der Wahl an.

Wann wird der Antrieb vor dem Kopf gewählt?

Wenn etwas außerhalb der Zeichnung ihn festlegt. Bei einer bestehenden Montagelinie mit eingerichteten Zellen und bevorrateten Bits wird ein Wechsel der Aussparung zur Investitionsentscheidung. Automatische Zuführung hängt davon ab, ob die Schraube auf dem Bit hält, was die Aussparung zusammen mit Bit-Typ und Schraubenwerkstoff beeinflusst. Der Außendienst hängt davon ab, was ein Techniker dabeihat. Bei Sicherheitsschrauben wird abgewogen, was die Aussparung ausschließt und welches Drehmoment sie trotzdem übertragen muss. In diesen Fällen muss der Kopf die Randbedingung auffangen; das ist in Ordnung, sollte aber gesagt werden, bevor der Kopf spezifiziert wird, statt erst bei den Mustern aufzufallen.

Was bedeutet eine rundgedrehte Aussparung eigentlich?

Dass die Verbindung zwischen Werkzeug und Schraube vor dem Gewinde versagt hat. Sie sagt nicht, welche Seite schuld war — Bit-Passung, Bit-Verschleiß, Schiefstellung und eine für das verlangte Drehmoment zu flache Aussparung kommen alle infrage, und sowohl Aussparung als auch Bit können außerhalb der Spezifikation liegen. Wer das als normalen Verschleiß behandelt, verdeckt ein beherrschbares Prozessproblem.

Quellen

• ISO 4757:1983 — Cross recesses for screws (types H and Z)
• ISO 10664:2014 — Hexalobular internal driving feature for bolts and screws