CH619027A5

CH619027A5 - Drilling appliance with an interchangeable rock drill, in particular a percussion drill, a hammer drill and the like

Info

Publication number: CH619027A5
Application number: CH536477A
Authority: CH
Inventors: August Haussmann; Siegfried Klaissle; Hermann Hugger; Bernhard Moser; Walter Mueller; Wolfgang Peetz; Anton Scheuch; Gerhard Schwarz
Original assignee: Hawera Probst Kg Hartmetall
Priority date: 1976-05-15
Filing date: 1977-04-29
Publication date: 1980-08-29
Also published as: SE7705496L; DE2621809A1; FR2351242A1; BE854497A; DK204077A; NL7705354A; GB1566340A; DE2621809C2; IT1084823B; JPS5314101A; ATA348277A; AT349411B; FR2351242B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung mit einer Anordnung zur drehfesten, lösbaren Verbindung eines Gesteinsbohrers, insbesondere eines Schlagbohrers oder eines Hammerbohrers, in einer Aufnahmevorrichtung, die eine zur Aufnahme des Bohrerschaftes dienende Längsbohrung, einen zu dieser Längsbohrung gleichachsigen, zur Verbindung mit einer Bohrmaschine bestimmten Antriebsteil und ein im Antriebsteil quer zur Längsbohrung bewegbares Mitnehmerglied aufweist, das an dem als Mitnahmefläche dienenden Boden einer im Bohrerschaft vorgesehenen Ausnehmung liegt.

Es ist eine Bohreinrichtung dieser Art bekannt (DE-GmS 7 439 278), bei der die Mitnahme des Bohrers über einen aus gehärtetem Stahl oder Hartmetall bestehenden Bolzen erfolgt, der in einer Querbohrung des Antriebsteiles radial verschiebbar geführt und durch ein aussen auf den Antriebsteil unter elastischer Verspannung aufgelegtes Federband in der Mitnahmestellung gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits die Auswechslung eines Bohrers gegen einen anderen Bohrer zu erleichtern und andererseits sicherzustellen, dass nach der Auswechslung der neue Bohrer mit ausreichender Sicherheit in der Aufnahmevorrichtung festgehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Ausnehmung im Querschnitt segmentförmig mit stetig durchgehendem Boden ausgebildet ist und dass am Antriebsteil ein Sicherungsteil gelagert ist, das etwa in Axialrichtung des Antriebsteiles in eine das Mitnehmerglied in seiner Mitnahmestellung arretierende Stellung und in eine das Mitnehmerglied für seine Bewegung freigebende Stellung bewegbar ist.

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Infolge der erfindungsgemässen Ausbildung wird der in die Aufnahmevorrichtung eingesetzte Bohrer durch den Sicherungsteil einwandfrei gehalten. Der Bohrer ist in beiden Drehrichtungen formschlüssig mit der Aufnahmevorrichtimg verbunden, so dass eine hohe Betriebssicherheit der Bohreinrichtung gewährleistet ist. Der Bohrer lässt sich ohne zusätzliche Werkzeuge einfach in die Längsbohrung der Aufnahmevorrichtung einschieben bzw. aus dieser herausziehen, wenn der Sicherungsteil in seine Freigabestellung bewegt worden ist. Die Ausnehmung im Bohrerschaft lässt sich infolge ihrer im Querschnitt segmentförmigen Ausbildung sehr einfach herstellen, so dass die Fertigung des Bohrers wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemässe Bohreinrichtung teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den gleichen Querschnitt zur Erläuterung der bei Mitnahmestellung des Mitnehmergliedes auftretenden Mitnahmekräfte,

Fig. 4 einen Radialschnitt durch die Bohreinrichtung, bei der der Rand des Bodens der Ausnehmung im Bohrerschaft radial nach aussen ausgehämmert ist,

Fig. 5 einen Antriebskopf des Antriebsteiles der erfindungsgemässen Bohreinrichtung,

Fig. 6 den Bohrerschaft des Gesteinsbohrers in Seitenansicht und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VU-VII in Fig. 6.

Die Bohreinrichtung weist eine Aufnahmevorrichtung 1 und einen Gesteinsbohrer auf, dessen Schaft 2 eine verdickte Endzone 3 hat, mit der der Gesteinsbohrer in eine Längsbohrung 4 eines Antriebskopfes 5 des Antriebsteiles der Bohreinrichtung gesteckt ist. Der Antriebskopf 5 ist Teil der Aufnahmevorrichtung 1 und weist einen gleichaçhsig zur Längsbohrung 4 angeordneten Antriebszapfen 6 auf, der wesentlich kleineren Durchmesser als der Antriebskopf 5 hat und zur Verbindung der Bohreinrichtung mit einer nicht dargestellten Bohrmaschine dient.

Zur Übertragung des von der Bohrmaschine gelieferten Antriebsdreh-momentes auf den Bohrerschaft 2 ist in dessen Endzone 3 eine Mitnahmetasche 8 vorgesehen (Fig. 6). Die Mitnahmetasche 8 ist im Radialschnitt durch den Bohrerschaft 2 segmentförmig ausgebildet. Ihr Boden 9 bildet eine Mitnahmefläche, die über die ganze Breite des Bohrerschaftes 2 stetig durchgeht. Die Mitnahmefläche 9 hat einen Abstand a von der Bohrerachse 10 (Fig. 7), der vorteilhaft etwa 1/5 des Durchmessers d der Endzone 3 des Bohrerschaftes 2 beträgt. Im Ausführungsbeispiel ist die Mitnahmefläche 9 mit Hilfe eines Scheibenfräsers hergestellt, dessen spanabhebende Mantelfläche einen Arbeitsdurchmesser d hat, der vorteilhaft 60 bis 140 mm, beim Ausführungsbeispiel etwa 120 mm, beträgt.

Zur formschlüssigen Mitnahme des Bohrers ist ein als Bolzen ausgebildetes Mitnehmerglied 12 vorgesehen, das in einer " Querbohrung 13 im Antriebskopf 5 geführt ist. Das Mitnehmerglied 12 ist an seiner dem Bohrerschaft zugewandten Stirnfläche treppenförmig abgestuft (Fig. 2) und hat eine an der Mitnahmefläche 9 anliegende Stufenkante 14, die in der Nähe der Diametralen des Bolzenquerschnittes und der Querbohrung 13 verläuft.

Infolge dieser Ausbildung der Stirnseite des Mitnehmergliedes 12 ergibt sich eine sehr günstige Druckverteilung, die in Fig. 3 näher dargestellt ist. Die Stufenkante 14 liegt nämlich derart auf der Mitnahmefläche 9 auf, dass sich ein Tangentenwinkel a ergibt, der zweckmässig zwischen 5 ° und 450 liegt und vorteilhaft etwa 20-30° beträgt.

Im Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmevorrichtung 1 bzw. deren Antriebskopf 5 von einem in axialer Richtung längsverschiebbaren Sicherungsteil 15 umgeben, der als Hülse ausgebildet ist und mit der das Mitnahmeglied 12 in der in Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellten Mitnahmestellung arretiert werden kann.

Die Hülse 15 steht unter dem Druck einer zum Antriebskopf gleichachsig angeordneten Schraubenfeder 16, die bestrebt ist, die Hülse 15 in einer solchen Stellung gegenüber dem Antriebskopf 5 zu halten, oder in diese Stellung zu führen, in der sie mit einem in axialer Richtung schmalen Bohrungsabschnitt 17 ihrer Axialbohrung die Querbohrung 13 überdeckt und das darin geführte Mitnahmeglied 12 gegen die auf dieses ausgeübten, radial wirkenden Mitnahmekräfte abstützt.

Die Hülse 15 ist an ihrem antriebsseitigen Endabschnitt 18 rohrförmig ausgebildet und auf einem Ringbund 19, der an der Übergangszone vom Antriebskopf 5 zum Antriebszapfen 6 liegt, mit Schiebesitz gelagert. Dieser Ringbund ist durch eine bohrerseitig quer zur Antriebsachse verlaufende Ringschulter 20 begrenzt, an der die Schraubenfeder 16 anliegt. Die gegenüberliegende Anlagefläche 21 für die Schraubenfeder 16 begrenzt die axiale Erstreckung des Bohrungsabschnittes 17, der gemäss Fig. 1 in der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung so weit nach hinten durch Zug an der Hülse 15 verschoben werden kann, dass der Bohrungsabschnitt 17 das Mitnehmerglied 12 in radialer Richtung freigibt, so dass dieses nach aussen ausweichen kann, wenn durch Drehen des Bohrers entgegen seiner Drehrichtung das Mitnahmeglied 12 nach aussen in seine in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien dargestellte Freigabestellung verschoben wird. Der Bohrer kann dann aus der Längsbohrung 4 des Antriebskopfes 5 herausgezogen werden.

Zur Aufnahme des Mitnehmergliedes 12 in der in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angegebenen Freigabestellung der Hülse 15 weist diese an ihrem bohrerseitigen Bohrungsabschnitt einen von dem Innenbund 22 bis zur Stirnseite der Hülse 15 reichenden Bohrungsabschnitt 23 auf, der eine ausreichende radiale Ausweichmöglichkeit für das Mitnehmerglied 12 gewährleistet und in der Mitnahmestellung einen die Axialbewegung in der Hülse 15 begrenzenden O-Ring 24 übergreift, der in eine in der zylindrischen Umfangsfläche des Antriebskopfes 5 vorgesehene Ringnut 25 eingesetzt ist. Im Ausführungsbeispiel besteht der O-Ring aus Gummi. Im Betrieb der Bohreinrichtung dient der O-Ring 24 auch als Dichtung und verhindert, dass Bohrstaub und dgl. in die Aufnahmevorrichtung 1 gelangt.

Die dargestellte Ausbildung der Aufnahmevorrichtung und insbesondere des Antriebskopfes 5 in Verbindung mit der Hülse 15 sowie dem Mitnehmerglied 12 gewährleistet eine leicht lösbare, jedoch drehfeste Verbindung zwischen dem Bohrer und der Antriebsmaschine, wobei die in Fig. 4 angedeutete Möglichkeit, dass sich der Bohrerschaft beim Bohren radial nach aussen aushämmert, weitgehend vermieden ist. Bei diesem unerwünschten Aushämmern bildet sich ein etwa radial nach aussen ragender Grat 31 am Rand der Mitnahmefläche 9, der verhindert, dass der Bohrer aus der Längsbohrung 4 des Antriebskopfes 5 herausgezogen werden kann.

Das Mitnehmerglied 12 ist an seiner rückwärtigen Mantelfläche 27 geringfügig abgeflacht, wobei die Wandung der Querbohrung 13 an ihrer der Umfangsfläche des Antriebskopfes .5 benachbarten Zone in die Querbohrung 13 hineingestaucht ist. Diese Stauchung bildet eine Verdrehsicherung für das Mitnehmerglied 12 und stellt sicher, dass dieses in bezug auf die Mitnahmefläche 9 jeweils die richtige Lage einnimmt. Die abgeflachte Mantelfläche 27 des Mitnehmergliedes 12

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dient gleichzeitig als axiale Begrenzung, wenn sich beispielsweise der Bohrer beim Herausziehen aus seinem Bohrloch verklemmt hat und zum Lösen des Bohrers an der Aufnahmevorrichtung gezogen wird. Dann legt sich nämlich in der aus Fig. 6 erkennbaren Weise das Mitnahmeglied 12 gegen die rückwärtige Seitenfläche 7, durch welche die Mitnahmetasche 8 in axialer Richtung begrenzt ist. Beim Zurückziehen liegt das Mitnehmerglied 12 flächig an der Seitenfläche 7 der Mitnahmetasche 8 an, so dass die beim Zurückziehen auftretenden Kräfte flächig vom Mitnehmerglied 12 auf die Seitenfläche 7 übertragen werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Gratbildung an der Seitenfläche vermieden, die in diesem Bereich bei Linienberührung auftreten und das Herausziehen des Bohrers aus der Aufnahmevorrichtung 1 erschweren würde.

Die Endzone 3 des Bohrerschaftes 2 weist eine Fase 28 auf, deren Grösse etwa der Tiefe 11 der Mitnahmetasche 8 entspricht. Der durch die Fase 28 gebildete Kegelstumpf erleichtert das Einführen des Bohrerschaftes in die Aufnahmevorrichtung, weil mit der Fase 28 das Mitnehmerglied 12 radial nach aussen geschoben werden kann, wenn sich die Hülse 15 in der in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angegebenen Freigabestellung befindet.

Ausserdem wird durch die Fase 28 die Planfläche 29 an der rückwärtigen Stirnseite des Bohrerschaftes erheblich verringert. Dadurch wird verhindert, dass die beim Schlag- und Hammer-Bohren auf die Planfläche 29 ausgeübten Schlagkräfte ein Abknicken des Bohrerschaftes im Bereich der nur einseitig angeordneten Mitnahmetasche 8 bewirken können. Die Planfläche 29 bildet die Stirnfläche eines zylindrischen Kerns 30 der Bohrerendzone 8—3 (Fig. 6), und der Durchmesser der Planfläche bestimmt den Quenchnitisdurchmesser s des Kerns. Die Planfläche 29 hat dabei ve. ;i'haft zur Vermeidung eines Knickens im Bereich der Mitn; iimetasche 8 eine solche Lage, dass der Kern 30 höchstens b; an die Mitnahmefläche 9 der Mitnahmetasche 8 reicht, so d sss der zylindrische Kern 30 über die ganze Länge der Endzone 3 konstanten Querschnitt hat.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen Bohreinrichtung besteht darin, dass bei einem Durchmesser der mit der Mitnahmetasche 8 versehenen Endzone 3 von 10-12 mm die Bohrwerkzeuge einen Arbeitsdurchmesser bis zu 20 mm haben können. Durch die Zwangsverriegelung mit Hilfe der Hülse 15 sind die verwendeten Bohrer in beiden Drehrichtungen gehalten, wodurch eine erhebliche Steigerung der Betriebssicherheit erreicht wird. Ausserdem wird verhindert, dass sich der Bohrer in der Aufnahmevorrichtung verklemmt und deformiert wird.

Die erfindungsgemässe Ausbildung der Aufnahmevorrichtung erlaubt ferner eine rasche Auswechslung der Bohrwerkzeuge, ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Schlüssel, Keile oder dgl. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Mitnahmefläche 9 leicht konvex gekrümmt. Sie kann aber auch eben oder leicht konkav ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, dass die Mitnahmefläche stetig über die ganze zugehörige Breite der Endzone 3 verläuft.

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2 Blatt Zeichnungen

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619 027 PATENTANSPRÜCHE

1. Bohreinrichtung mit einer Anordnung zur drehfesten, lösbaren Verbindung eines Gesteinsbohrers, insbesondere eines Schlagbohrers oder Hammerbohrers, in einer Aufnahmevorrichtung, die eine zur Aufnahme des Bohrerschaftes dienende Längsbohrung, einen zu dieser Längsbohrung gleich-achsigen, zur Verbindung mit einer Bohrmaschine bestimmten Antriebsteil und ein im Antriebsteil quer zur Längsbohrung bewegbares Mitnehmerglied (12) aufweist, das an dem als Mitnahmefläche dienenden Boden einer im Bohrerschaft vorgesehenen Ausnehmung liegt, dadurch gekennzeichnet,

dass die Ausnehmung (8) im Querschnitt segmentförmig mit stetig durchgehendem Boden (9) ausgebildet ist und dass am Antriebsteil (5, 6) ein Sicherungsteil (15) gelagert ist, das etwa in Axialrichtung des Antriebsteiles in eine das Mitnehmerglied (12) in seiner Mitnahmestellung arretierende Stellung und in eine das Mitnehmerglied für seine Bewegung freigebende Stellung bewegbar ist.

2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) in axialer Richtung des Bohrerschaftes (2, 3) durch wenigstens eine ebene, senkrecht zur Bohrerachse (10) verlaufende Querfläche (7) begrenzt ist.

3. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) der Ausnehmung (8) in bezug auf die Bohrerachse (10) konvex gekrümmt ist.

4. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) der Ausnehmung (8) in einem Abstand von der Bohrerachse (10) liegt, der höchstens 40%, vorzugsweise etwa 20% des Durchmessers des Bohrerschaftes (2,3) beträgt.

5. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am stirnseitigen Ende des Bohrerschaftes (2, 3) eine abgefaste, kegelstumpfförmige Zone (28) vorgesehen ist.

6. Bohreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Zone (28) mit der Bohrerachse (10) einen Winkel von etwa 45 ° einschliesst.

7. Bohreinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die kegelstumpfförmige Zone (28) begrenzende Planfläche (29) einen Durchmesser aufweist, der wenigstens annähernd das Doppelte des Abstandes (a) des Bodens (9) der Ausnehmung (8) von der Bohrerachse (10) beträgt.

8. Bohreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, in Draufsicht auf die Planfläche (29) gesehen, der Boden (9) der Ausnehmung (8) höchstens bis an die Planfläche reicht.

9. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsteil (15) gegen Federkraft in seine Freigabestellung bewegbar ist.

10. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsteil (15) eine den Antriebsteil (5,6) umgebende Hülse ist, die längs des Antriebsteiles in die Arretierstellung und die Freigabestellung verschiebbar ist, und dass zwischen der Hülse und dem Antriebsteil eine zu diesen gleichachsige Schraibenfeder (16) angeordnet ist.

11. Bohreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) einen etwa radial nach innen ragenden Arretierabschnitt (22) aufweist, der in der Arretierstellung der Hülse (15) am Mitnehmerglied (12) anliegt und dieses gegen die auf das Mitnehmerglied ausgeübte, radial wirkende Mitnahmekraft abstützt.

12. Bohreinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) an ihrem antriebsseitigen Endabschnitt (18) rohrförmig ausgebildet ist und dort auf einem Ringbund (19) an der Übergangszone von einem Antriebskopf (5) zu einem Antriebszapfen (6) des Antriebsteiles mit Schiebesitz gelagert ist.

13. Bohreinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierabschnitt (22) der Hülse (15) im Bereich des bohrerseitigen Endes der Hülse angeordnet und als Innenbund ausgebildet ist, der einen kleineren Boh- '* rungsdurchmesser aufweist als der die Druckfeder (16) aufnehmende antriebsseitige Endabschnitt (18).

14. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der zylindrischen Umfangsflä-che des Antriebskopfes (5) an dessen ausserhalb der Hülse (15) liegenden Stirnteil eine Ringnut (25) vorgesehen ist, in die eine Ringfeder, insbesondere ein O-Ring (24), eingesetzt ist, die als Axialanschlag für die Hülse dient.

15. Bohreinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) an ihrer der Ringfeder bzw. dem O-Ring (24) zugewandten Stirnseite einen im Durchmesser erweiterten Bohrungsabschnitt (23) aufweist, mit dem die Hülse in der Arretierstellung die Ringfeder bzw. den O-Ring übergreift.

16. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerglied (12) an seiner dem Boden (9) der Ausnehmung (8) zugewandten Endzone treppenförmig abgestuft ist und am Boden mit einer Stufenkante (14) anliegt, die in der Nähe der Diametralen des Querschnittes des Mitnehmergliedes verläuft.

17. Bohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerglied (12) auf einem Teil seiner Mantelfläche abgeflacht ist und mit dieser Abflachung (27) an einer äusseren Anstauimg an einer Querbohrung (13) im Antriebsteil (5,6) anliegt.

18. Bohrer für Bohreinrichtung nach Patentanspruch 1, mit einem Bohrerschaft und einem Bohrerkopf, dadurch gekennzeichnet, dass im Bohrerschaft (2, 3) eine im Querschnitt segmentförmige Ausnehmung (8) mit stetig durchgehendem Boden (9) vorgesehen ist.