Während metrische Schrauben in vielen Teilen der Welt, insbesondere in Europa, die Standardformate in Industrie, Handwerk und Heimgebrauch darstellen, begegnet man in bestimmten Anwendungen immer noch sehr häufig sogenannten Zollschrauben. Diese basieren auf dem alten englischen Maßsystem, dem Zoll (inch), das auch in vielen englischsprachigen Ländern, allen voran den USA, weiterhin gebräuchlich ist. Eine der bekanntesten und am weitesten verbreiteten Zollschrauben ist die 1/4 Zoll Schraube. Doch was genau verbirgt sich hinter dieser Bezeichnung, wie unterscheidet sie sich von metrischen Schrauben und wo findet man sie?
Das Verständnis von Zollschrauben ist nicht nur für Bastler und Handwerker relevant, die mit älteren Geräten oder importierten Maschinen arbeiten, sondern auch in spezifischen Bereichen wie der Fotografie, wo 1/4 Zoll und 3/8 Zoll Gewinde de facto Industriestandards für Stative, Kameras und Zubehör sind. Die scheinbar einfache Angabe wie "1/4 Zoll" birgt dabei einige Besonderheiten, die sich vom uns geläufigen metrischen System grundlegend unterscheiden.
Warum gibt es neben metrischen Schrauben noch Zollschrauben?
Die Verwendung von Zollschrauben hat primär historische Gründe. Bevor sich das metrische System weltweit durchsetzte, war der Zoll auch in vielen nicht-englischsprachigen Ländern eine gängige Maßeinheit. In den Vereinigten Staaten und einigen anderen Nationen blieb das Zollsystem jedoch der Standard. Viele Maschinen, Fahrzeuge und Geräte, die über Jahrzehnte entwickelt und produziert wurden, basieren auf diesem System. Dies führt dazu, dass bei Reparaturen, Wartungsarbeiten oder der Erweiterung solcher Systeme weiterhin Zollschrauben benötigt werden. Auch in bestimmten spezialisierten Industrien oder bei traditionellen Handwerkstechniken sind Zollschrauben nach wie vor fest etabliert. Man denke nur an klassische amerikanische Autos oder Motorräder, bei denen fast ausschließlich Zollgewinde zu finden sind.
Das Maß der Dinge: Was bedeutet ein Zoll?
Das Herzstück des Zollsystems ist die Maßeinheit Zoll, auf Englisch "inch". Definiert ist ein Zoll als exakt 2,54 Zentimeter oder umgerechnet 25,4 Millimeter. Diese Umrechnungszahl ist fundamental, wenn man Zollmaße verstehen oder in das metrische System übertragen möchte. Während wir Längen bei Schrauben im metrischen System üblicherweise in Millimetern angeben (z.B. M8x20 für eine Schraube mit 8 mm Durchmesser und 20 mm Länge), erfolgt die Größenangabe bei Zollschrauben oft in Bruchteilen dieses Zolls.
Gängige Gewindearten bei Zollschrauben
Zollschrauben sind nicht gleich Zollschrauben. Es gibt verschiedene Gewindearten, die sich nicht nur im Durchmesser, sondern auch in der Form des Gewindeprofils (dem sogenannten Flankenwinkel) und der Gewindesteigung unterscheiden. Die wichtigsten Arten sind:
- UNC: Dies steht für "Unified National Coarse" und bezeichnet ein amerikanisches Einheits-Grobgewinde. Es war früher auch als NC bekannt.
- UNF: Dies steht für "Unified National Fine" und bezeichnet ein amerikanisches Einheits-Feingewinde. Es war früher auch als NF bekannt.
- Whitworth-Gewinde: Dieses englische Gewinde ist ebenfalls noch anzutreffen und kommt in Varianten wie BSW (British Standard Whitworth), BSF (British Standard Fine) oder BSP (British Standard Pipe) vor.
Ein wichtiger Unterschied zwischen diesen Systemen und dem metrischen System liegt im Flankenwinkel. Metrische Schrauben haben einen Flankenwinkel von 60°. Die amerikanischen UNC- und UNF-Schrauben teilen diesen Winkel von 60°, was auf den ersten Blick eine Kompatibilität vermuten lassen könnte. Allerdings weichen ihre Durchmesser und Gewindesteigungen vom metrischen Standard ab. Whitworth-Gewinde haben sogar einen anderen Flankenwinkel von 55°. Diese Unterschiede bedeuten, dass Zollschrauben und metrische Schrauben in aller Regel nicht miteinander kompatibel sind. Man kann eine metrische Mutter nicht auf eine Zollschraube drehen und umgekehrt, ohne das Gewinde zu beschädigen.
Größenangaben bei Zollschrauben verstehen
Die Größenangabe bei Zollschrauben kann für Ungeübte verwirrend sein, da sie oft als Bruch dargestellt wird. Der Durchmesser einer Zollschraube wird typischerweise in Bruchteilen eines Zolls angegeben. Die Länge der Schraube kann entweder ebenfalls in Zoll (als Bruch oder gemischte Zahl) oder aber in Millimetern spezifiziert sein.
Nehmen wir das Beispiel der 1/4 Zoll Schraube. Die Angabe "1/4" bezieht sich auf den Außendurchmesser des Gewindes. Um diesen Wert in Millimetern zu erhalten, berechnet man 1/4 von 2,54 cm (oder 25,4 mm). Das Ergebnis ist:
1/4 Zoll = (1 / 4) * 25,4 mm = 6,35 mm
Eine 1/4 Zoll Schraube hat also einen Nenndurchmesser von 6,35 mm. Dies ist ein entscheidender Punkt, um sie von metrischen Schrauben zu unterscheiden (eine M6 Schraube hat beispielsweise 6,0 mm Durchmesser, eine M7 gibt es nicht standardmäßig).
Interessant ist auch, dass viele gängige Zollmaße bei Schrauben als Brüche von 64 angegeben werden, auch wenn sie später gekürzt werden. Eine 1/8 Zoll Schraube entspricht beispielsweise 8/64 Zoll. Das Wissen um Bruchrechnung ist hier durchaus von Vorteil.
Gängige Zollgrößen im Überblick
Um die Umrechnung und Identifizierung zu erleichtern, hier eine Tabelle der gängigsten Zollgrößen für Schraubendurchmesser und ihre ungefähren Entsprechungen im metrischen System:
| Zoll | ca. mm |
|---|---|
| 1/4 | 6,35 |
| 5/16 | 7,94 |
| 3/8 | 9,53 |
| 7/16 | 11,11 |
| 1/2 | 12,70 |
| 9/16 | 14,3 |
| 5/8 | 15,88 |
| 3/4 | 19,05 |
| 1 | 25,40 |
| 1 1/2 | 38,10 |
Zusätzlich zu diesen Bruchangaben gibt es bei kleineren Zollschrauben auch eine Nummerierung anstelle von Brüchen. Diese Nummern reichen typischerweise von Nr. 0 bis Nr. 12. Auch hier gibt es ungefähre Entsprechungen in Millimetern:
| Nummer | ca. mm | ||
|---|---|---|---|
| Nr. 0 | 1,52 | ||
| Nr. 1 | 1,85 | ||
| Nr. 2 | 2,18 | ||
| Nr. 3 | 2,51 | ||
| Nr. 4 | 2,84 | ||
| Nr. 5 | 3,18 | Nr. 6 | 3,51 |
| Nr. 8 | 4,17 | ||
| Nr. 10 | 4,83 | ||
| Nr. 12 | 5,49 |
Diese Tabellen sind sehr hilfreich, um einen gemessenen Durchmesser schnell einer Zollgröße zuzuordnen.
Die Gewindesteigung: Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal
Neben dem Durchmesser spielt bei Gewinden auch die Gewindesteigung eine wichtige Rolle. Sie beschreibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Gewindespitzen oder -tälern. Im metrischen System wird die Steigung direkt in Millimetern angegeben (z.B. M8x1,25, wobei 1,25 mm die Steigung ist). Bei Zollschrauben gibt es zwei gängige Methoden, die Steigung anzugeben:
- Direkt in Millimetern (weniger üblich bei der Bezeichnung, aber der tatsächliche Abstand).
- Als Anzahl der Gewindegänge pro Zoll (Threads Per Inch, TPI).
Ein Beispiel aus dem Ausgangstext war die 1/4 Zoll UNC-Schraube mit einer Steigung von 1,27 mm. Dies bedeutet, dass der Abstand von einer Gewindespitze zur nächsten genau 1,27 mm beträgt.
Eine andere, sehr verbreitete Notation ist die Angabe der Gewindegänge pro Zoll. Wenn man eine Schraube mit der Bezeichnung 3/8-24 findet, bedeutet dies:
- 3/8 Zoll ist der Nenndurchmesser.
- 24 ist die Anzahl der Gewindegänge auf einer Länge von einem Zoll (25,4 mm).
Um die tatsächliche Steigung in Millimetern zu berechnen, teilt man die Länge eines Zolls durch die Anzahl der Gewindegänge: 25,4 mm / 24 Gewindegänge = ca. 1,06 mm pro Gewindegang. Diese Angabe als TPI (Threads Per Inch) ist bei UNC- und UNF-Gewinden sehr gebräuchlich und ein entscheidendes Merkmal, um verschiedene Gewindearten gleichen Durchmessers (z.B. UNC vs. UNF) voneinander zu unterscheiden.
Wie ermittelt man die richtige Zollgröße?
Wenn man eine unbekannte Schraube vor sich hat und vermutet, dass es sich um eine Zollschraube handeln könnte, gibt es zwei Hauptmethoden, um die Größe zu bestimmen:
- Messen und Umrechnen: Messen Sie den Außendurchmesser des Gewindes sehr genau mit einem Messschieber in Millimetern. Teilen Sie diesen gemessenen Wert durch 25,4 mm (die Länge eines Zolls). Das Ergebnis ist der Durchmesser in Zoll, wahrscheinlich als Dezimalzahl. Zum Beispiel, wenn Sie 6,35 mm messen, ergibt die Rechnung 6,35 / 25,4 = 0,25. Da 0,25 = 1/4 ist, handelt es sich um eine 1/4 Zoll Schraube. Bei weniger exakten Messungen oder krummen Ergebnissen kann es schwieriger sein, den exakten Bruch zu identifizieren.
- Vergleich mit Tabellen: Messen Sie den Durchmesser in Millimetern und vergleichen Sie den Wert direkt mit den ungefähren mm-Werten in der Tabelle der gängigen Zollgrößen. Dies ist oft der einfachere Weg, da man nicht Bruchrechnen muss und die gängigsten Größen schnell zuordnen kann. Für die Steigung misst man entweder den Abstand zwischen den Gewindespitzen oder zählt die Gewindegänge auf einer Länge von exakt einem Zoll und vergleicht die Werte mit Standardtabellen für UNC, UNF oder Whitworth-Gewinde des ermittelten Durchmessers.
Spezielle Gewindeschablonen für Zollgewinde sind ebenfalls ein sehr nützliches Werkzeug, um schnell den Gewindetyp (UNC, UNF, etc.) und die Steigung (TPI) einer Schraube zu identifizieren.
Anwendungen der 1/4 Zoll Schraube
Die 1/4 Zoll Schraube ist, wie erwähnt, sehr weit verbreitet. Ein prominentes Beispiel, das viele kennen, ist das Stativgewinde an Kameras. Die meisten Kameras, die kein integriertes Stativ haben, verfügen über ein 1/4 Zoll UNC Gewinde an der Unterseite, um sie auf Stative, Schnellwechselplatten oder anderes Zubehör montieren zu können. Größere Kameras oder schwereres Zubehör nutzen oft ein 3/8 Zoll UNC Gewinde. Diese beiden Größen sind im Bereich der Fotografie quasi universelle Standards.
Darüber hinaus findet man 1/4 Zoll Schrauben in vielen amerikanischen Geräten, im Modellbau, bei bestimmten Möbelbeschlägen oder auch in der Musikindustrie (z.B. bei der Befestigung von Lautsprechern oder Rack-Systemen).
Häufig gestellte Fragen zu Zollschrauben
Um die wichtigsten Punkte zusammenzufassen und häufige Fragen zu beantworten:
Was ist eine 1/4 Zoll Schraube?
Eine 1/4 Zoll Schraube ist eine Schraube, deren Nenndurchmesser des Gewindes einem Viertel Zoll entspricht. Da ein Zoll 25,4 mm misst, beträgt der Durchmesser einer 1/4 Zoll Schraube exakt 6,35 mm. Sie gehört zu den am weitesten verbreiteten Zollschrauben und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von Maschinen bis hin zur Fotografie.
Welche Gewindegröße hat eine 1/4-Schraube?
Die "Gewindegröße" kann sich auf zwei Dinge beziehen: den Durchmesser und die Steigung. Der Durchmesser einer 1/4 Zoll Schraube ist, wie der Name sagt, 1/4 Zoll, was 6,35 mm entspricht. Die Steigung hängt vom Gewindetyp ab. Bei einer 1/4 Zoll UNC Schraube beträgt die Standardsteigung 20 Gewindegänge pro Zoll (20 TPI), was einer Steigung von 25,4 mm / 20 = 1,27 mm entspricht. Bei einer 1/4 Zoll UNF Schraube beträgt die Standardsteigung 28 Gewindegänge pro Zoll (28 TPI), was einer feineren Steigung von 25,4 mm / 28 = ca. 0,907 mm entspricht.
Sind Zollschrauben und metrische Schrauben kompatibel?
Nein, Zollschrauben und metrische Schrauben sind in aller Regel nicht miteinander kompatibel. Sie unterscheiden sich im Durchmesser, in der Steigung und manchmal auch im Flankenwinkel des Gewindes. Der Versuch, eine Mutter aus dem einen System auf eine Schraube aus dem anderen System zu zwingen, führt fast immer zur Beschädigung der Gewinde.
Was bedeutet UNC oder UNF bei einer Zollschraube?
UNC steht für Unified National Coarse (Grobgewinde) und UNF steht für Unified National Fine (Feingewinde). Beide sind amerikanische Standards für Zollgewinde mit einem Flankenwinkel von 60°. Sie unterscheiden sich in der Gewindesteigung: UNF-Gewinde haben bei gleichem Durchmesser eine feinere Steigung (mehr Gewindegänge pro Zoll) als UNC-Gewinde.
Wie rechne ich Zollmaße in Millimeter um?
Um ein Maß in Zoll in Millimeter umzurechnen, multiplizieren Sie den Zollwert mit 25,4. Zum Beispiel: 3/4 Zoll * 25,4 mm/Zoll = 19,05 mm. Um ein Maß in Millimeter in Zoll umzurechnen, teilen Sie den Millimeterwert durch 25,4. Zum Beispiel: 12,7 mm / 25,4 mm/Zoll = 0,5 Zoll = 1/2 Zoll.
Fazit
Obwohl das metrische System in vielen Bereichen dominiert, sind Zollschrauben, insbesondere die 1/4 Zoll Schraube, nach wie vor weit verbreitet und in vielen Anwendungen unverzichtbar. Das Verständnis ihrer Größenangaben in Bruchteilen, der verschiedenen Gewindearten wie UNC und UNF, der Bedeutung der Gewindesteigung und der einfachen Umrechnung ins metrische System ist entscheidend, um mit ihnen korrekt arbeiten zu können. Wer mit älteren Geräten, importierten Produkten oder spezifischen Standards wie denen in der Fotografie zu tun hat, wird unweigerlich auf diese Zoll-Gewinde treffen. Mit dem richtigen Wissen und den passenden Werkzeugen lassen sich die Herausforderungen, die sich aus der Existenz zweier unterschiedlicher Maßsysteme ergeben, jedoch problemlos meistern.
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