Schroefjes, boutjes en moeren

 “Als je rijk wilt worden moet je iets uitvinden wat de mensen weggooien” (William Painter, uitvinder van de kroonkurk).

Waarom er zoveel verschillende schroefkoppen zijn

Na ruim tien jaar trouwe dienst begaf de PV-omvormer het. Een apparaat dat je nodig hebt wanneer je gelijkspanning uit zonnepanelen wilt omzetten naar wisselspanning. Die van ons hebben we destijds met de aktie “Wij willen zon” uit China laten overkomen, samen met de zestien zonnepanelen. Het ding hangt op zolder, vlak onder het dak en daar was het knap warm geworden vorige week toen we hier de langste hittegolf uit de geschiedenis van het KNMI beleefden. Daar kan zo’n ding slecht tegen. Zon okay, hitte nee. De garantie-termijn was uiteraard verstreken. Onderzoek leerde ons dat het de moeite en de kosten waard kon zijn hem te laten repareren. “Stuurt u hem op, dan repareren we hem en hebt u hem binnen een week weer terug.” De reparateur stuurde nog een handleiding hoe het ding los te koppelen, met een link naar een videootje. Het schijnt dat zo’n 15-20 procent van de Nederlandse kinderen van 15 jaar niet goed kunnen lezen en schrijven. Waarom moeten kinderen nog leren lezen tegenwoordig? Als de computer de tekst niet voor kan lezen dan is er wel een filmpje. Kind kan de was doen. Gewoon een paar schroefjes losdraaien, dan wat draadjes losmaken, en dan nog wat schroefjes en klaar is Kees.

Gewapend met een stel schroevendraaiers, waaronder een spanningzoeker, en wat sleutels toog ik de losse trap naar de zolder op waar het kreng aan de muur hing dienst te weigeren. En dat terwijl buiten de zon al dagen aan een strakblauwe hemel stond. Het was wat je noemt zonnepanelenweer.

Schroefkoppen

Nu heb je schroeven en schroeven en elk type schroef, er is een heel code-systeem voor schroeftypes, heb je een andere schroevendraaier of opzetstuk nodig. En dan heb je geluk als je die hebt. Of als je een buurman hebt die toevallig de juiste kop heeft. Ik had geluk. De schroefjes lieten zich met mijn schroevendraaier met enige moeite losdraaien. Ik ben vast niet de enige die vroeg of laat zich gedwongen ziet om bij de Gamma of bij de Hubo een doos met tig verschillende schroefkoppen aan te schaffen. Laatst nog zou de buurman zijn kapotte koffiezetapparaat wel even repareren. Helaas. Niet een van de opzetstukken uit zijn al rijke verzameling paste op de schroefjes van het apparaat. Eerst maar naar de winkel dan. Waarom is dit? Waarom zoveel verschillende schroeven? Hoort dit bij het businessmodel en het vrije marktmechanisme van onze consumptiemaatschappij? Zou het niet veel handiger zijn om een standaard type schroefkop te hebben? Afgezien van de grootte, zouden die toch allemaal gelijk kunnen zijn.

Het principe

Alle schroeven werken op basis van het principe van de schroefdraad, een combinatie van een draaiende (radiale) en een voortgaande (axiale) beweging. Een draaiende beweging wordt omgevormd in een voortgaande beweging. Een schroef is dus eigenlijk ook een omvormer, maar dan van mechanische energie. De spoed van een schroef is de verplaatsing bij een enkele omwenteling. Een soort van versnelling dus. Je hebt luie schroeven (heet dat zo?) waarbij je veel moet draaien voor een kleine verplaatsing.

Je hebt links- en rechtsomdraaiende schroeven. De schroefdraad van de linker trapper van de fiets is linksomdraaiend anders zou deze losdraaien tijdens het fietsen. De meeste schroefdraden zijn echter rechtsomdraaiend. Ook duimschroeven en kurketrekkers maken gebruik van het schroefdraadprincipe. Evenals scheepsschroeven. Bij de kurketrekker is het van belang dat de spiraal open is, anders dan bij de schroef dus. De kurketrekkerregel is een ezelsbruggetje in de theorie van het electro-magnetisme, dat het verband aangeeft tussen de draairichting van de stroomdraad en de richting van het magnetische veld dat door inductie wordt opgewekt in de koolstofkern van de spoel.

Op de Vlaamse website t-Over-leven; over duurzame zelfvoorziening kun je veel informatie vinden over de geschiedenis van de schroefdraad. Houten schroefdraad werd al 2500 jaar voor Christus in Egypte gebruikt voor het persen van wijn en olijven. De Griekse wis- en natuurkundige Archimedes (287-212 v.C.) gebruikte het principe voor het opvijzelen van water. Heron van Alexandrie beschrijft het werktuig in de eerste eeuw na Christus. Romeinen gebruikten de schroef in combinatie met een moer voor sloten van deuren.

Schroef van Archimedes als vijzel

Het woord schroef

De Vlaamse site bevat ook informatie over de oorsprong van het woord schroef. In Zuid-Nederland spreekt men van ‘vijs’ als men het over een schroef heeft, wat verwant is aan ons woord vijzel. Een vijzel is een instrument om water op te vijzelen en wordt nog steeds gebruikt voor irrigatie, bijvoorbeeld als onderdeel van de Tjaskermolen. Het woord schroef komt net als het woord screw en het Franse woord escroue van het Latijn scrofa, wat verwant is met het klassiek Latijnse woord scrõfa voor wijfjesvarken, later ook vagina of gat. Sinds de 18de eeuws spreekt men van moer-schroef of schroefmoer. Voor veel meer over de etymologie van het woord schroef verwijs ik naar de etymologiebank.nl .

Geschiedenis

De eerste schroeven werden met de hand van hout gemaakt. Een tijdrovend werk. Iedere schroef was uniek wat betreft vorm. In het begin van de 16de eeuw werden de eerste metalen schroeven geproduceerd. De eerste werden ook met de hand gevijld, waardoor ze erg onregelmatig waren. De eerste schroefsnijmachine werd gemaakt aan het eind van de 16de eeuw in Frankrijk. De massa-productie van de schroef kwam tot stand aan het eind van de 18de eeuw in Engeland en Amerika. Schroeven die van een en dezelfde machine komen lijken als twee druppels water op elkaar. Dat moet ook wel want tegenwoordig worden de meeste schroeven waarschijnlijk door robots gebruikt om onderdelen te bevestigen. En robots kunnen slecht tegen ongelijkheid: ze houden van de eindeloze herhaling van hetzelfde. Vanwege de machinale productie kwamen er wel steeds meer soorten schroeven. Voor verschillende toepassingen. Het lijkt erop dat iedere producent van apparaten zijn eigen type schroef gebruikt. Waarom zou dat zijn?

Natuurlijk zijn er niet-commerciele redenen voor het bestaan van een diversiteit van schroefkoppen. Maar zoveel verschillende als er zijn? Schroefkoppen is een wetenschap op zich geworden en wie meer wil weten over de voor- en nadelen van de verschillende schroefkoppen: deze Engelse site legt het allemaal uit.

Je kunt daar ook de namen vinden van de mensen die bepaalde types schroeven hebben uitgevonden. Naarmate we dichter bij de huidige tijd komen weten we meer over de mensen die bepaalde uitvindingen hebben gedaan. Uitvindingen worden op een gegeven moment gepatenteerd. Mensen gaan een soort van eigendomsrecht claimen vanwege het feit dat ze iets hebben bedacht. Zoals de ier William Painter (1838-1906), de uitvinder van de kroonkurk, die daarvoor in 1889 patent op aan vroeg. Dat is niet altijd zo geweest. Waar komt eigenlijk het idee vandaan dat een individu iets uitvindt? Zoeken is werk; maar vinden, is dat meer dan geluk?

De vraag naar de uitvinder

Maar wie is de uitvinder van het principe van de schroefdraad? Welbeschouwd berust de werking van de schroefdraad op het principe van de hefboom. De Griekse wis- en natuurkundige Archimedes wordt vaak genoemd als degene die dit principe beschreven heeft. Niet zo gek dus dat deze ook een schroefrad (vijzel) maakte voor het opvijzelen van water. Is het principe van de hefboomwerking uitgevonden of bij toeval ontdekt? Ik vermoed het laatste.

Gewone machines

In zijn studie over de geschiedenis van het krachtbegrip en het ontstaan van de moderne mechanica in de 17de en 18de eeuw, gekenmerkt door het uiteenvallen van natuurfilosofie en natuurwetenschap, noemt J.C. Boudri de schroef “een gewone machine”. Heron van Alexandrie beschreef vijf van die eenvoudige machines en hun toepassingen. Het zijn eenvoudige instrumenten om een lading in beweging te brengen. Naast de schroef zijn er: de hefboom, de lier, de katrol en de wig. (zie Boudri, p.87). In de overgang van de Aristotelische klassieke mechanica naar de moderne mechanica is het substantie-begrip geleidelijk vervangen door het structuur-begrip. Structuren dat is tegenwoordig het onderwerp van de wiskunde. De scheiding van metafysica en natuurwetenschap neemt de wiskunde rol van de metafysica over. De natuurwetenschap wordt steeds mathematiser. Materie is opgelost in massapunten en krachten worden niet meer als oorzaken gezien. Het hele idee dat wetenschap naar oorzaken of doelen zoekt is hopeloos ouderwets. De rol van oorzaken is ingenomen door functies die structuren veranderen. De moderne mechanica houdt zich niet meer bezig met de bewegingen van materie onder invloed van krachten, maar met werkingen en dat zijn transformaties van andere werkingen (Boudri, p.265). Met omvormers dus. De schroef, zo’n klassieke machine, een omvormer noemen is dus nogal een anachronisme.

Techniek

In de tijd van Plato werd er geen onderscheid gemaakt tussen wat de mens doet in zijn omgang met de dingen en zijn kennen als op de hoogte zijn van de natuur der dingen. Het klassiek Griekse begrip techne duidt in de terminologie van Heidegger op het ontbergen van het zijn. Het is het scheppen van kunst. De rol van de mens bij het technische werken en kennen was meer passief; het was een duiden van wat hij waarnam en betekenisvol vond. Heel anders dan de rol die we de uitvinder, de wetenschapper, tegenwoordig toedichten. Wat is de rol van de kenner in het kennen van de natuur? Is het principe van de hefboom iets dat de mens ontdekt en dat hij kan claimen als een product van eigen onderzoek? Is het niet een gegeven van de natuur? Net zoals de natuurlijke getallen en de natuurwetten van de natuur zijn. Wat de mens doet is het te beschrijven, er woorden en schema’s voor bedenken die het verbeelden. Cijfers en figuren; arbeid is kracht maal verplaatsing. Hoe makkelijker je aan de schroef draait hoe vaker je moet draaien om hem in het hout te draaien. Net als bij de fiets met versnelling is de hoeveelheid arbeid die je moet verrichten hetzelfde of je nu met een klein of een groot verzet fietst. De hefboom is een instrument van de natuur waarmee je de ene kracht kan omzetten in een andere. De hefboom is een natuurlijke omvormer.

Octrooi

Volgens het octrooi-recht kan octrooi verleend worden op een uitvinding als aan drie voorwaarden is voldaan: a) het moet nieuw zijn, b) er moet arbeid gestoken zijn in de uitvinding en c) het moet nuttig zijn. Dus een heldere ingeving kan niet gepatenteerd worden, ook al is het inzicht nog zo nuttig. Of software, computerprogramma’s patenteerbaar zijn is een omstreden kwestie. Dus er is wel patent mogelijk op de diverse schroefkoppen waarmee de onderdelen van mijn omvormer aan elkaar zitten, maar niet op het MPPT-algoritme dat de optimale verhouding van spanning en stroom berekent bij een gegeven belasting, zodat de opbrengst van mijn zonnepanelen maximaal is. Computerprogramma’s zijn wel auteursrechterlijk beschermd. Wiskundige stellingen zijn echter niet auteursrechterlijk beschermd. Dat zou ook wel te zot zijn. Maar waarom computerprogramma’s dan wel? Ook die een bewijs van een wiskunde stelling leveren?

Tot slot

Persoonlijk ben ik van mening dat niemand het eigendomsrecht kan claimen op welke vondst dan ook. De lichamelijke en geestelijke vermogens die de mens toegang bieden tot de werkelijkheid moet hij maar zo goed mogelijk ontwikkelen. Niet om de natuur, waar hij zelf onderdeel van is, uit te buiten, maar om deze zo goed mogelijk in techniek en kunst tot haar recht te laten komen, te ontbergen. Bovendien wat is een ontdekking waard als anderen deze niet als waardevol erkennen?

De PV-omvormer doet het weer.

Referenties

J. Christiaan Boudri (1994). Het mechanische van de mechanica – Het krachtbegrip tussen mechanica en metafysica van Newton tot Lagrange. Proefschrift Universiteit Twente. Promotor: Prof. dr. H.F. Cohen.

Published by

admin

Rieks op den Akker was onderzoeker en docent kunstmatige intelligentie, wiskunde en informatica aan de Universiteit Twente. Hij is gepensioneerd.

Leave a Reply