Heiliger Gral unter den Schraubenwerkzeugen

Seit der Einführung der Superbolt Spannelemente mit Vielfachschrauben (MJT) im Jahr 1984 wird kontinuierlich an der Verbesserung ihrer Effizienz gearbeitet. Ein regelmäßig geäußerter Wunsch war die Möglichkeit, mehrere Druckschrauben gleichzeitig anzuziehen.

Lange herrschte Einigkeit darüber, dass diese Idee sowohl technisch als auch wirtschaftlich äußerst schwierig umzusetzen war, bis ein australischer Erfinder eher beiläufig eine Technologie entwickelte, die das Anziehen von  Druckschrauben für immer verändern sollte.

Im Jahr 2014 besuchte Andy McPhee seinen Freund und Erfinderkollegen Peter Armstrong. Armstrong arbeitete gerade an seinem Küchentisch an einem kontinuierlich drehenden Schraubwerkzeug, mit dem die bekannten Hydraulikdrehmomentschrauber ersetzt werden sollten. McPhee schaute seinem Freund über die Schulter und machte, ideenreich wie er war, ein paar Anregungen. Da Armstrong nicht über die dafür nötigen CAD-Kenntnisse verfügte, bot McPhee seine Unterstützung an.

„Ich hatte mal eine eigene Firma, mit der wir ziemlich verrückte Erfindungen unterstützt haben“, erklärt McPhee. „Wir haben Menschen mit tollen Ideen geholfen, ihre Projekte auf den Markt zu bringen. Auch ich habe viele Dinge erfunden. Es macht einfach unheimlich Spaß, etwas Neues zu kreieren und dann zu sehen, wie es sich mit Leben füllt.“

Die Idee hat genau den Nerv der Branche getroffen, und so ließ das Interesse an der Erfindung nicht lange auf sich warten. Im Januar 2015, als die beiden an der Antriebstechnik für einen potenziellen Investor arbeiteten, erhielten sie einen Anruf von einem alten Weggefährten, der für die Nord-Lock Group tätig war. Ein Treffen wurde vereinbart.

Tatsächlich passte die Erfindung hervorragend in das Werkzeugkonzept von Nord-Lock – ein kompakter Antriebsmechanismus, der genügend Drehmoment erzeugen kann, um mehrere Druckschrauben gleichzeitig anzuziehen. Zunächst wurde an einem Anschauungsmodell gezeigt, wie der von den Erfindern als „Schneckenantriebstechnologie“ bezeichnete Antrieb zum Einsatz kommen könnte. Bald darauf wurden McPhee und Armstrong offiziell mit der Entwicklung des neuen Superbolt Tools für die Nord-Lock Group beauftragt.

Überwinden technischer Herausforderungen

Obwohl McPhee und Armstrong auf dem richtigen Weg waren, gab es noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Denn wie sollte man etwas entwickeln, das potenziell unmöglich ist? „Ein Verfahren zu finden, mit dem sich mehrere Druckschrauben gleichzeitig anziehen lassen, war so etwas wie der heilige Gral“, erklärt Steve Greenwell, Leiter der Tensioning Division bei Nord-Lock. „Es ist nicht nur technisch schwierig, sondern auch die  Anforderungen an Kraft und Drehmoment sind enorm.“

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung des Superbolt Tools war die Optimierung der „Schneckenantriebstechnologie“ – auch bekannt als UniForce –, die einen effizienten Drehmomentverlauf sicherstellt, um die Superbolt Druckschrauben anziehen zu können. Die Technologie basiert auf dem klassischen Schneckengetriebe, wurde jedoch um Lagerkugeln und eine besondere Schneckengeometrie ergänzt. Die Erfinder konnten so den Eingriff von einem Kontaktpunkt auf mehrere Zähne verteilen und dadurch den Wirkungsgrad erhöhen.

„Es hat mich viele Stunden gekostet, die Schraubenlinie der Schnecke zu berechnen, da diese bei der Drehung ständig ihren Durchmesser verändert, wenn sie in die Kugeln im Kugelgewinde greift“, sagt McPhee.         

„Es hat mich viele Stunden gekostet, die Schraubenlinie der Schnecke zu berechnen, da diese bei der Drehung ständig ihren Durchmesser verändert, wenn sie in die Kugeln im Kugelgewinde greift“              

McPhee und Armstrong mussten außerdem eine optimale Lösung zur Koordination und Ausrichtung aller Schrauben in der gleichen  Ausgangsposition finden. In der Praxis stehen die Druckschrauben der Superbolt MJTs in keiner einheitlichen Ausgangsposition, was das gleichzeitige Anziehen zusätzlich erschwert. Wenn sich die Schrauben jedoch nicht in der gleichen Ausgangsposition befinden, können sie nicht mehr weitergedreht werden, sobald die erste Schraube festgezogen wurde.

Dieses Problem wurde durch den Einsatz einer raffinierten Antriebskassette
mit Ratschenfunktion gelöst, für deren Betrieb nur ein einfacher Akkuschrauber notwendig ist. Der eigentliche Spannvorgang kann dann mit dem Superbolt Tool, in Verbindung mit einem entsprechendem Kraftgetriebeaufsatz ausgeführt werden. „Wir freuen uns auf die Herausforderungen, denen wir im Feld begegnen werden“, erklärt McPhee. „Wir legen eben größten Wert darauf, unsere Kunden zufriedenzustellen und immer mit der bestmöglichen Lösung aufwarten zu können.“

Der Kunde im Mittelpunkt

Tatsächlich stehen die Kunden bei der Entwicklung im Mittelpunkt, was ganz der Philosophie von McPhee entspricht. „Ich habe Industriedesign studiert und obwohl mein Schwerpunkt dabei auf Maschinenbau lag, wollte ich mich auch immer mit der menschlichen Seite der Dinge auseinandersetzen“, erklärt
er. „Das ist sehr wichtig für meine Herangehensweise an das Thema  Funktionalität.“ McPhee wollte ein schnelles und benutzerfreundliches Superbolt Tool entwickeln – mit Erfolg.

„Das Superbolt Tool ist einzigartig“, sagt Steve Greenwell. „Kunden mit vielen MJTs oder einem hohen Wartungsbedarf profitieren enorm von der Effizienzsteigerung und Zeitersparnis.“

„Das Superbolt Tool ist einzigartig. Kunden mit vielen MJTs oder einem hohen Wartungsbedarf profitieren enorm von
der Effizienzsteigerung und Zeitersparnis.“

Obwohl es gerade erst auf den Markt kam, dreht sich bei McPhee schon alles um mögliche Weiterentwicklungen. „Dem Superbolt Tool sind nach oben keine Grenzen gesetzt“, sagt er. „Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten für die zukünftige Weiterentwicklung und ich freue mich sehr darauf. Eines Tages könnte es in einer Raumstation zum Einsatz kommen – wer weiß schon, wohin die Reise geht?“

Name: Andy McPhee
Titel: Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei der Nord-Lock Group
Alter: 49
Ausbildung: Studium der Angewandten Wissenschaften - Industreidesign an der Queensland University of Technology
Beruflicher Hintergrund: Fahrzeugdesign, Herstellung von Hovercrafts, Bewässerung, Softwaredesign
Leidenschaft: Probleme lösen, um die Lebensqualität von Menschen zu verbessern
Erfindungen: Aufblasbares Zelt, Fahrrad aus Kohlefaser, mobile solarbetriebene Leuchten, Fahrradrückspiegel

Wie funktioniert das Superbolt Tool

Das Grundprinzip hinter dem Superbolt Tool basiert auf der von Nord-Lock entwickelten UniForce Technologie. Die patentierte Technologie besteht aus einem einzigartigen Schnecken-Kugel-Antriebsmechanismus, der für eine gleichmäßige und hohe Drehmomentübertragung sorgt. Im Betrieb wird die effektive Drehmomentverstärkung in einer äußerst kompakten Bauform erzielt – wobei das Eingangsdrehmoment auf ein Minimum beschränkt bleibt. Über speziell angepasste Kassetten, die an der Hauptantriebseinheit befestigt sind, wird das erforderliche Drehmoment gleichmäßig an jede Schraube des Superbolt Spannelements übertragen.

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