Kam se točí šroub?

Otázkou, proč se v naší civilizaci ustálil tzv. pravotočivý závit jako základní směr pracovního pohybu šroubu, se zatím nikdo moc nezabýval – přesto když si uvědomíme, že každý den, a to mnohokrát za den, něco šroubujeme, není tato otázka běžnému životu až tak odtažitá. Pohyby při šroubování, ať při utahování nebo povolování, děláme naprosto automaticky a přemýšlet o nich vlastně ani nemusíme. Kolikrát za den otevíráme a zavíráme plastovou lahev s víčkem na závit, sklenice s různými potravinami, nádobky s šampónem na vlasy, dózy s krémem na ruce či na obličej?

Archimédův šroub, o kterém bylo jako o technickém zařízení pojednáno výše, je sestrojen na principu šroubovice¹⁸, která má osu, výšku stoupání závitu a rotační směr. Od těchto parametrů jsou odvozena další mechanická zařízení, kde je možno využít nakloněné roviny navinutého závitu, jejichž účelem je buď pronikat měkčími materiály (v češtině vrut)¹⁹, nebo spolu s vnějším závitem vyvinutou sílu posouvat někam dále (šroub)²⁰, spojovat duté instalační součástky (šroubení, popř. závitová spojka) či přitahovat materiály k sobě (vrut s protipólem matky nebo vnějšího závitu).

Ve srovnání s jednoduchou šroubovicí, kterou používali na Nilu zemědělci, už řečtí konstruktéři šli mnohem dále a propracovali tak její princip k dokonalosti tím, že snížili stoupání závitů, a tím zvýšili jeho účinek – plynulost pohybu a vyvinutou sílu.

Mnohem účinnější šroub tak postupně nahradil pákové lisy na olivy a vinných hroznů, které musely mít mnohem delší páku, když se kvůli rychlejšímu zpracování úrody zvětšovaly i jejich koše. Páky takovýchto mnohem větších lisů pak údajně sahaly až ke stropům alkovny, nebo se do nich i pro délku břevna páky už prostě nevešly.

Samořezný pravotočivý vrut do plechu s šestibokou hlavou a s drážkou a nebozezy do dřeva²¹.

Všechna pojednání a klasifikace šroubů se zabývají tím, jak je ten který šroub konstruován a k čemu se používá, ale otázce kam se otáčí, je věnováno pozornosti nepoměrně méně. Autoři odborných technických publikací to nezmiňují vůbec snad proto, že je to prostě dávno ustálený princip, a historikové to jen sem tam zaznamenávají u některých zařízení, která zkoumají jako artefakt.

Vzhledem k nedostatku věrohodných informací o vzniku a prvních využitích šroubu, se tak můžeme opřít pouze o tradiční vysvětlení, že první šrouby se hojněji začaly používat ve starověkém Řecku jako součást lisů na víno a pravděpodobně později i na olivy. Důvod byl praktický – k lisování pákovým lisem bylo potřeba vyvinout potřebnou sílu, která se dala zvětšovat jen prodlužováním ramene páky, a pokud chtěli vinaři pro zrychlení výroby zvětšovat i lisy, páky byly už tak neúměrně dlouhé, navíc s tak vysokým zdvihem, že se prostě do tehdejších prostor už nevešly.

Pákový lis byl tedy nahrazen lisem se šroubením, navíc práce s takovým lisem byla mnohem jednodušší, protože nejenže se ušetřilo místo, a lisy se šroubem dovedly převést lidskou sílu na potřebný tlak mnohem lépe. Nejstarší vyobrazené závity na lisech na víno mají očividně poměrně vysoké stoupání, které je s největší pravděpodobností dáno tím, že k jejich výrobě se nejdříve používalo dřevo, v němž se řezaly závity ručně, a také že užší závity v tak nestejnorodém materiálu, jakým je dřevo, se pod pracovním tlakem snadno odlamovaly.

Na nejstarších šroubech, kterých se opravdu mnoho nezachovalo, takže spíše v jejich zobrazeních, je závit točen téměř vždy doprava, ale pravidlem jako dnes to nebylo. Literárních zmínek o tom, že některý z řady starověkých řeckých vynálezců byl právě tím, který šroub vymyslel, sestrojil a použil, je poměrně mnoho, ale skutečných dochovaných historických šroubů je málo. Jejich rozšíření bylo totiž závislé na úrovni řemesel i s tím, že taková práce musela být někým objednána a zaplacena, navíc první šrouby se pro různé účely řezaly ve dřevě, které při jeho práci podléhá většímu opotřebení, takže pro schovávání takového zařízení byl pramalý důvod, navíc když většina šroubů byla mazána tukem²².

V našich středoevropských podmínkách jsou první skutečná zobrazení šroubu spojena s iluminacemi s motivem vřetenového lisu na víno ve středověkých přepisech církevních textů a také v kronikách, protože motiv lisování vína má v křesťanském prostředí ikonický význam.

Proč tedy se šroub otáčí zleva doprava? Směr určily pravákovy přirozené pohyby – otáčí-li pravák břevnem (rozuměj jako pákou), mnohem snadněji ji přitahuje k sobě, než by ji tlačil. Pravák se může zapřít nohou, případně i couvat, a tím tak podpořit tah silnější pravé ruky, která je umístěna na konci páky nebo třeba plochého klíče. A směr otáčení? Musí být motoricky výhodný!

Při otáčení pravou rukou zleva doprava, krutem předloktí nebo ruky, vykonává šroub mnohem snadněji, co se od něj očekává, než v pohybu opačném bez ohledu na to, že vytáčet vruty nebo povolovat zarostlé šrouby a matky dá také hodně práce.

Z toho důvodu se všude tam, kde něco teče, proudí, se kohout, ventil nebo, šoupě uzavírá zleva doprava právě kvůli přitahování páky nebo kola pravou rukou k sobě. Je jasné, že při utahování šroubu, které je významnější pracovní fází, jde levák proti svému přirozenému pohybu paže, což je pro něj nejen obtížné, ale i pocitově nepříjemné, protože je prostě opačné.

V takovýchto a podobných situacích využívá pravák převážně přitahování pravou rukou k sobě v horizontálním rotačním pohybu (přitahování páky lisu, utahování šroubu plochým klíčem, uzavírání a utahování ventilů a kohoutů), svislým rotačním pohybem shora dolů a k sobě (úder kladivem nebo sekerou, páka šroubu u svěráku) nebo kyvným pohybem s pracovním záběrem zprava doleva (srp, kosa, křovinořez). Pokud jsou nástroje, přístroje a zařízení konstrukčně uspořádány takto, použití levé ruky vyžaduje větší soustředěnost na identifikaci některého z uvedených principů a také větší námahu i šikovnost pro provedení.

Přes všechny výhody závitu, se jeho výroba jako běžného technického principu rozběhla až v době průmyslové revoluce – do té doby byla jeho výroba velmi pracná. Aby šroub pracoval, jak má, musí být vyroben z tvrdých a houževnatých materiálů a zároveň musí být přesný. Snadněji lze vyrobit vnější závit, ale vnitřní závit byl vždy technickým oříškem. Právě proto bylo mnohem častěji používáno lépe opracovávatelné tvrdé dřevo, i přestože už v Římě byly vyrobeny závity z kovu metodou přiletovaného drátu nebo pásku kolem dříku a dopilováním.

Pilování závitů v kovu bylo velmi pracné, a navíc vyžadovalo velkou zručnost, takže ani ve středověku nebyl šroub běžnou věcí ještě po dlouhou dobu po prvních pokusech o jeho mechanickou výrobu na přelomu středověku a novověku²³.

Utahovací páka svěráku na trubky se dá v hlavě šroubu volně posouvat, takže je možno vždy přitahovat pravou rukou k sobě – poloha utahování je motoricky výhodnější ²⁴.

Držák na závitové očko – otáčení je možné oběma rukama, ale hlavní síla je vyvine přitahováním pravé ruky k sobě stejně, jako tomu bylo v případě středověkých lisů vinných hroznů ²⁵.

Výroba šroubů a vnitřních závitů se rozjela v době průmyslové revoluce na plné obrátky a stala se postupně běžným technickým principem i spojovacím materiálem. Přesto ještě dlouhou dobu rozměry a stoupání závitů odpovídalo spíše místním výrobním podmínkám a ke sjednocování docházelo pomalu. Globální trh však donutil přistoupit na společné normy, ale přesto i dnes nejsou všechny parametry stejné – je to zčásti dáno doznívající tradicí výroby v některých oborech a zčásti tím, že někteří výrobci si tím chrání své výrobky, i navazující náhradní díly a spotřební materiál. Někdy je záměrná nekompatibilita bezpečnostním prvkem, který má zabránit neodborným zásahům a různým předělávkám.

V každém případě drtivá většina všech závitů, se kterými se potkáme, je pravotočivá, protože odpovídá motorice pravé ruky, takže všechny svěráky, přítlačné šrouby na přístrojích, stavítka.

A proč se používají i levotočivé závity? Důvod je opět technický, konstrukční a bezpečnostní. Levotočivé závity se používají se především v zařízeních, která se rychle otáčejí ve směru uvolňování pravotočivého závitu²⁶.

Když je použit levotočivý závit, součástka se naopak průběžně utahuje sama, a nemůže tedy dojít k jejímu uvolnění a vypadnutí, a tím i poškození stroje nebo zranění jeho obsluhy. Takové levotočivé závity najdeme třeba na levém pedálu na kole, levém brusném kotouči na stolní brusce nebo zajišťovacích matic některých rychle se točících součástek.

22. 2. 2023