DE10152446A1 - Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung in einem Trägermaterial, insbesondere in Stein, Beton, Keramik o. dgl., mittels eines Bohrwerkzeugs mit einer Bohrspindel eines bestimmten Durchmessers und einem an der Spitze der Bohrspindel angebrachten Bohrkopf, der die Bohrspindel seitlich überragt, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein glattes Bohrloch mit dem gewünschten Durchmesser mittels eines gesonderten, normalen Bohrers oder mittels des Bohrwerkzeugs in das Trägermaterial eingebracht wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt der Bohrkopf des Bohrwerkzeugs ohne Vorschub in Bohrrichtung, jedoch vorzugsweise drehangetrieben, in einer zusätzlichen, quer zur Bohrrichtung ausholenden Umlaufbewegung angetrieben wird, wodurch die Hinterschneidung in das Trägermaterial eingebracht wird. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, daß bei vorherigem Einbringen des Bohrlochs durch einen normalen Bohrer zum Einführen des Bohrwerkzeugs in das Bohrloch oder bei Erzeugen des Bohrlochs durch das Bohrwerkzeug im ersten Verfahrensschritt der Bohrkopf koaxial zum Bohrwerkzeug insgesamt ausgerichtet wird und daß im zweiten Verfahrensschritt die ausholende Umlaufbewegung des Bohrkopfes im wesentlichen ohne Änderung der Winkelstellung des Bohrkopfes durch eine Umlaufbewegung der Bohrspindel parallel zu sich selbst erzeugt wird. Gegenstand der Erfindung ist auch ein entsprechendes Bohrwerkzeug.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung in einem Trägermaterial, insbesondere Stein, Beton, Keramik o. dgl. mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Bohrwerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8.
• Zum Verankern von Befestigungselementen in Trägermaterial wie Stein, Beton, Keramik o. dgl. verwendet man Befestigungselemente wie Schrauben, Gewindestangen etc. mit Dübeln, die im wesentlichen kraftschlüssig im Bohrloch verankert sind. Hohe Haltekräfte erfordern dabei hohe radial gerichtete Spreizkräfte. Diese können das Trägermaterial beschädigen. In bereits gerissenem Trägermaterial, insbesondere Beton, verbietet sich der Einsatz ohnehin.
• Es ist daher bereits bekannt, Bohrlöcher mit einer Hinterschneidung auszubilden. Ist die Hinterschneidung exakt ausgeführt, so entsteht beim Einsetzen und Aufspreizen eines entsprechenden Spreizankers oder Spreizdübels kein besonders hoher Spreizdruck. Die Verankerung des Befestigungselements, also der Schraube, der Gewindestange, des Spreizankers etc. im Trägermaterial erfolgt hier nämlich überwiegend durch Formschluß an der Hinterschneidung.
• Das Herstellen eines Bohrlochs mit Hinterschneidung ist allerdings nicht ohne weiteres möglich. Zunächst liegt der Durchmesser des Bohrlochs fest, der nämlich durch den aus der Drehung des Bohrkopfes resultierenden Durchmesser bestimmt wird. Man muß daher einen Bohrkopf verwenden, der die Bohrspindel seitlich überragt. Selbstverständlich ist eine symmetrische Anordnung des Bohrkopfes bezogen auf die Längsachse der Bohrspindel das, was üblicherweise gemacht wird und aus Funktionsgründen angestrebt ist. Prinzipiell ist aber auch eine asymmetrische Anordnung möglich.
• Bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt das Bohrloch mit dem aus der Drehung des Bohrkopfes und ggf. axial überlagerter hämmernder Beaufschlagung resultierenden Durchmesser in das Trägermaterial eingebracht. Danach wird dann in einem zweiten Verfahrensschritt die Hinterschneidung ausgebildet, und zwar dadurch, daß der Bohrkopf, weiterhin drehangetrieben, in einer zusätzlichen, quer zur Bohrrichtung ausholenden Umlaufbewegung angetrieben wird. Diese Umlaufbewegung wird bei der bekannten Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht (DE 41 19 350 A1), dadurch erzeugt, daß die verwendete Bohrmaschine und damit das daran befestigte Bohrwerkzeug aus der Mittelachse ausgelenkt und für die geneigte Umlaufbewegung entlang einer Kurvenscheibe zwangsweise geführt wird.
• Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (EP 06 33 084 B1) wird die quer zur Bohrrichtung ausholende Umlaufbewegung durch eine Taumelbewegung des Bohrwerkzeugs um die Bohrmittelachse gegen die elastische Rückstellkraft von Gummilagern erzeugt. Auch damit geht eine Änderung der Winkelstellung der Bohrspindel während der Umlaufbewegung einher.
• Allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung ist gemeinsam, daß die Ausbildung, insbesondere die Kantenbildung der Hinterschneidung nicht so exakt erfolgt, wie man sich das wünscht. Beispielsweise bei aus Keramik bestehenden Fassadenplatten kommt es auf die Exaktheit der Hinterschneidung an, damit beim Einsetzen und Aufspreizen eines Spreizankers nicht doch noch ein zu hoher Spreizdruck entsteht, als dessen Folge dann ein Teil der Fassadenplatte wegplatzen kann.
• Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen erläutern die Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung mittels eines Bohrwerkzeugs, das zunächst das Bohrloch als solches einbringt und anschließend die Hinterschneidung ausbildet. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Bohrloch als solches zunächst mit einem normalen Bohrer bzw. Bohrwerkzeug in das Trägermaterial einzubringen und danach das spezielle Bohrwerkzeug für die Ausbildung der Hinterschneidung in das vorbereitete Bohrloch einzubringen.
• Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung anzugeben, das zu einer besonders exakt ausgebildeten Hinterschneidung führt. Problemstellung der Erfindung ist auch die Angabe eines entsprechenden Bohrwerkzeugs.
• Die zuvor aufgezeigte Problemstellung löst die Lehre in verfahrensmäßiger Hinsicht durch die Merkmale des kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist hier der kennzeichnende Teil von Anspruch 8 relevant.
• Dadurch, daß die ausholende Umlaufbewegung des Bohrkopfes im wesentlichen, also mit Ausnahme von Toleranzeffekten, ohne Änderung der Winkelstellung des Bohrkopfes allein dadurch verursacht wird, daß die Bohrspindel parallel zu sich selbst auf einer Umlaufbahn bewegt wird, kann man eine durch eine Veränderung der Winkelstellung nicht beeinträchtigte Hinterschneidung realisieren.
• Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die ausholende Umlaufbewegung als Exzenter-Umlaufbewegung erzeugt wird. Die Erzeugung der ausholenden Umlaufbewegung als Exzenter-Umlaufbewegung ermöglicht eine exakte Führung des Bohrwerkzeugs und damit eine exakte Ausbildung der Hinterschneidung.
• Wenn man die ausholende Umlaufbewegung als Exzenter-Umlaufbewegung erzeugen will, so muß man die Bohrspindel exzentrisch zur Mittelachse des Bohrwerkzeugs anordnen. Dann hätte man normalerweise einen seitlichen Überstand des Bohrkopfes und das Ergebnis, daß das Bohrloch einen größeren Durchmesser als unbedingt erforderlich aufweisen würde. Um dies zu vermeiden ist es zweckmäßig, daß die ausholende Umlaufbewegung aus mindestens zwei Exzenter-Umlaufbewegungen überlagert erzeugt wird. Hat man zwei Exzenter-Umlaufbewegungen, deren Exzentrizität übereinstimmt, so gibt es eine Stellung, in der die Bohrspindel exakt koaxial zur Längsachse des Bohrwerkzeugs angeordnet ist. In dieser Position ist der Bohrkopf koaxial zum Bohrwerkzeug ausgerichtet, das Bohrloch kann im ersten Verfahrensschritt eingebracht werden. Danach kann die Exzentrizität zur Erzeugung der Umlaufbewegung der Bohrspindel und damit des Bohrwerkzeugs zur Ausbildung der Hinterschneidung wirksam gemacht werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, über die vorgesehene Tiefe des Bohrlochs verteilt mehrere Hinterschneidungen auszubilden.
• Im übrigen kann man mit typisch ausgestalteten Bohrwerkzeugen arbeiten, also mit einem Bohrwerkzeug, dessen Bohrkopf an der Spitze der Bohrspindel symmetrisch bezogen auf die Drehachse der Bohrspindel angebracht ist und/oder mit einem Bohrkopf, der als Schneidplatte, insbesondere als Hartmetall-Schneidplatteneinsatz, ausgeführt und mit seitlichen zusätzlichen Schneidkanten ausgerüstet ist. Dazu darf insgesamt auf die Literatur zu Bohrern und Bohrwerkzeugen hingewiesen werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung einer Hinterschneidung in einem Teilschnittverfahren. Dabei ist vom zunächst eingebrachten Bohrloch ausgehend die Hinterschneidung nur zu einer Seite, der Exzentrizität eines Exzenters folgend, ausgebildet. Ein Vollschnittverfahren läßt die einzelnen Exzentrizitäten so überlagern, daß im Ergebnis eine umlaufende, überall gleich ausgebildete Hinterschneidung vorliegt.
• Die Anordnung von zwei Exzentern stellt das konstruktive und kostenmäßige Optimum zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, es können aber mehr Exzenter, beispielsweise drei Exzenter, eingesetzt werden, um das Bearbeitungsergebnis weiter zu optimieren.
• Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit einem motorischen Antrieb ebenso wie mit einem manuellen Antrieb für die Umlaufbewegung der Bohrspindel realisieren, auch hier darf auf Beispiele aus dem Stand der Technik verwiesen werden.
• Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug ist Gegenstand des Anspruchs 8 und der daran anschließenden Unteransprüche.
• Für die weitere Erläuterung der Lehre und die umfassende Erläuterung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs in allen seinen besonders zweckmäßigen Ausgestaltungen darf auf die Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung hingewiesen werden. In der Zeichnung zeigt
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug im Schnitt,
• Fig. 2 Darstellungen der Exzenter-Anordnungen des Bohrwerkzeugs aus Fig. 1,
• Fig. 3 in einem Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer Markieranordnung an einem Bohrwerkzeug gemäß der Erfindung,
• Fig. 4 eine Detail-Darstellung einer mit dem Bohrwerkzeug aus Fig. 1 ausgeführten Hinterschneidung,
• Fig. 5 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs,
• Fig. 6 in vergrößerter Darstellung ein Beispiel verschiedener Teilschnittkonturen in unterschiedlicher Tiefe eines Bohrlochs,
• Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Teilschnittkontur, ausgeführt mit einem Bohrwerkzeug gemäß Fig. 5,
• Fig. 8 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres, besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung ist im allgemeinen Teil der Beschreibung ausführlich erläutert worden, auf diese Ausführungen darf hingewiesen werden.
• Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug wird nun mit Bezug auf die Zeichnung an verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert.
• Fig. 1 zeigt angedeutet ein Bohrloch 1 mit einer gestrichelt dargestellten Hinterschneidung 2 in einem Trägermaterial 3. Beim Trägermaterial 3 kann es sich im Grundsatz um jedes Material handeln. Insbesondere wird man derartige Bohrlöcher 1 in Stein, Beton, Keramik o. dgl. einbringen wollen.
• Dargestellt ist ein Bohrwerkzeug 4 zur Herstellung des Bohrlochs 1 mit der Hinterschneidung 2 in dem Trägermaterial 3. Das Bohrwerkzeug 4 weist eine Bohrspindel 5 und einen an der Spitze der Bohrspindel 5 angebrachten Bohrkopf 6 auf, der die Bohrspindel 5 seitlich überragt. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die typische Ausgestaltung eines solchen Bohrwerkzeugs 4, nämlich mit einem an der Spüze der Bohrspindel 5 symmetrisch bezogen auf die Drehachse der Bohrspindel 5 angebrachten Bohrkopf 6, der als Schneidplatte, hier als Hartmetall-Schneidplatteneinsatz ausgeführt ist und in Bohrrichtung liegende, schräg gestellte, vordere Schneidkanten 7 und radial nach außen gerichtete seitliche Schneidkanten 8 aufweist. Im Grundsatz wäre eine Realisierung der Lehre allerdings auch mit einem asymmetrisch zur Bohrspindel 5 sitzenden Bohrkopf 6 möglich. Allerdings sind die Belastungen der Bohrspindel 5 und des Bohrwerkzeugs 4 insgesamt dann wesentlich problematischer als bei einer symmetrischen Gestaltung.
• Im Prinzip wäre auch eine einstückige Ausführung des Bohrkopfs 6 mit der Bohrspindel 5, eine kegelförmige Ausgestaltung des Bohrkopfs 6 wie im Stand der Technik häufig verwirklicht, sowie eine Ausgestaltung des Bohrkopfs 6 mit anderer Schneidkanten-Anordnung und -Ausstattungen denkbar.
• Am vom Bohrkopf 6 abgewandten rückwärtigen Ende der Bohrspindel 5 ist normalerweise ein an eine Aufnahme einer Bohrmaschine oder eines anderen Antriebsaggregats angepaßtes Einsteckende 9 vorgesehen, insbesondere eine Sechskant-Ausbildung o. dgl..
• Für die Erfindung wesentlich ist nun, daß die Bohrspindel 5 in einer Exzenteranordnung 10 drehbar angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist, daß der Außendurchmesser der Exzenteranordnung 10 geringfügig kleiner ist als der aus der Drehung des Bohrkopfes 6 resultierende Durchmesser des Bohrlochs 1, daß der Bohrkopf 6 mittels der Exzenteranordnung 10 in eine Position bringbar ist, in der er koaxial zum Bohrwerkzeug 4 insgesamt ausgerichtet ist und daß bei in einem Bohrloch 1 angeordneter Bohrspindel 5 und Exzenteranordnung 10 die Bohrspindel 5 durch Drehung der Exzenteranordnung 10 im Bohrloch 1 auf einer zum Bohrloch 1 exzentrischen Umlaufbahn parallel zu sich selbst verlagerbar ist. Die Exzenteranordnung 10 schafft eine Führung der Bohrspindel 5, die eine genaue Verlagerung der Bohrspindel 5 in der gewünschten Umlaufbewegung parallel zu sich selbst gewährleistet. Das Bohrloch 1 dient als Führung für die Exzenteranordnung 10 und damit die exzentrische Umlaufbewegung der Bohrspindel 5.
• Auch hier ist nochmals darauf hinzuweisen, daß die Einbringung des Bohrlochs 1 in das Trägermaterial 3 im ersten Verfahrensschritt entweder durch ein gesondertes, normales Bohrwerkzeug erfolgen kann oder bereits durch das spezielle, später für die Ausbildung der Hinterschneidung 2 zu benutzende Bohrwerkzeug. Im einen Fall ist vorzusehen, daß zum Einführen des Bohrwerkzeugs in das Bohrloch der Bohrkopf koaxial zum Bohrwerkzeug insgesamt ausgerichtet wird. Im anderen Fall ist vorgesehen, daß bei Erzeugen des Bohrlochs durch das Bohrwerkzeug im ersten Verfahrensschritt der Bohrkopf koaxial zum Bohrwerkzeug insgesamt ausgerichtet wird. Dem folgt dann in jedem Fall im zweiten Verfahrensschritt die zuvor erläuterte ausholende Umlaufbewegung des Bohrkopfes im wesentlichen ohne Änderung der Winkelstellung des Bohrkopfes, erzeugt durch eine Umlaufbewegung der Bohrspindel 5 parallel zu sich selbst.
• Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt dabei, daß die Exzenteranordnung 10 sich im wesentlichen bis zum Bohrkopf 6 erstreckt. Zwischen dem Bohrkopf 6 und dem vorderen Ende der Exzenteranordnung 10 kann sich ein Spanraum 11 bilden, in dem sich die beim Ausbilden der Hinterschneidung 2 anfallenden Späne sammeln können. Dadurch wird die exakte Ausbildung der Hinterschneidung 2 gefördert. Zur Ausbildung des Spanraums 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß zwischen dem vorderen Ende der Exzenteranordnung 10 und dem Bohrkopf 6 ein axialer Abstand vorgesehen ist bzw. verbleibt. Im einzelnen ist dieser Abstand dadurch realisiert, daß zwischen dem vorderen Ende der Exzenteranordnung 10 und dem Bohrkopf 6 ein Abstandhalter 12, 13 angeordnet ist. Um die Drehbewegung des Bohrkopfs 6 gegenüber der Exzenteranordnung 10 ohne weiteres zu ermöglichen und gleichzeitig das von der Exzenteranordnung 10 für die Bohrspindel 5 gebildete Lager gegen das Eindringen von Bohrstaub und Bohrspänen zu schützen, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Abstandhalter 12, 13 einen Dichtring 12 und einen Gleitring 13 aufweist.
• Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt im übrigen beispielsweise in der Darstellung von Fig. 4 erkennbar, daß die Hinterschneidung 2 nicht notwendigerweise am Ende des Bohrlochs 1 angeordnet sein muß. Vielmehr kann hier auch ein Abstand bestehen. Um mit ein und demselben Bohrwerkzeug 4 das Bohrloch 1 in der gewünschten Tiefe in das Trägermaterial 3 einbringen zu können und gleichwohl die vom Ende des Bohrlochs 1zurückgesetzte Hinterschneidung 2 ausbilden zu können, das Bohrwerkzeug 4 so zu gestalten, daß die Bohrspindel 5 mit dem Bohrkopf 6 über der Exzenteranordnung 10 in Längsrichtung verschiebbar ist. In Fig. 1 kann man sich ohne weiteres vorstellen, daß aus der in Fig. 1 dargestellten Position die Bohrspindel 5 mit dem Bohrkopf 6 nach links geschoben werden kann, so daß sich der Abstand zwischen dem Ende der Exzenteranordnung 10 und der Rückseite des Bohrkopfs 6 vergrößert. Gleichzeitig wird damit das Bohrloch 1 tiefer in das Trägermaterial 3 eingebracht. Wenn nun zum Ausbilden der Hinterschneidung 2 die Bohrspindel 5 mit dem Bohrkopf 6 wieder so weit wie möglich nach rechts zurückgezogen wird, kann anschließend der zweite Verfahrensschritt, also das seitliche Ausbilden der Hinterschneidung 2 beginnen.
• Wird hingegen im ersten Verfahrensschritt ein glattes Bohrloch mit dem gewünschten Durchmesser mittels eines gesonderten, normalen Bohrers eingebracht, so kann man natürlich die Tiefe des Bohrlochs 1 insoweit vorab frei bestimmen.
• Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt hinsichtlich der Exzenteranordnung 10, daß diese zwei jeweils als Hülse ausgeführte Exzenter 14, 1 S aufweist, daß der Außendurchmesser des ersten Exzenters 14 geringfügig kleiner ist als der aus der Drehung des Bohrkopfes 6 resultierende Durchmesser, daß der zweite Exzenter 15 im ersten Exzenter 14 angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist und daß die Bohrspindel 5 im zweiten Exzenter 15 angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist. Fig. 2 zeigt bei Fig. 2b den zweiten Exzenter 15, den inneren Exzenter, eingesetzt im ersten Exzenter 14, bei Fig. 2a die Bohrspindel 5 eingesetzt im zweiten, inneren Exzenter 15. Fig. 2c zeigt den Zusammenbau beider Exzenter mit der Bohrspindel. Es läßt sich erkennen, daß man die Exzenter 14, 15 so zueinander einstellen kann, daß sich die Bohrspindel 5 genau koaxial zum Bohrwerkzeug 4 insgesamt ausgerichtet findet. Dies ist die Stellung, in der mittels des Bohrkopfs 6 das Bohrloch 1 selbst ausgebildet werden kann oder das Bohrwerkzeug 4 in das Bohrloch 1 eingeführt wird. Die Exzentrizität kommt dann zur Realisierung der Umlaufbewegung zur Ausbildung der Hinterschneidung 2 zum Tragen.
• Man könnte statt zwei Exzentern 14, 15 auch drei oder mehr Exzenter vorsehen. Am Prinzip der Lehre ändert sich dadurch nichts.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt im übrigen, daß die Exzentrizität der beiden Exzenter 14, 15 hier gleich ist. Ist die Exzentrizität nicht gleich, so ergibt sich ein evtl. größeres Bohrloch.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt für einen Durchmesser des Bohrwerkzeugs 4 von insgesamt 25 mm eine übereinstimmende Exzentrizität von 2,5 mm. Ein Bereich von 0,5 bis 4,0 mm ist hier für normale Bohrwerkzeuge realistisch. Möglicherweise wird die Untergrenze für eine konstruktive Realisierung der Erfindung bei einem Bohrwerkzeug 4 mit einem Durchmesser von 10,0 mm oder etwas darunter liegen.
• Man kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Schritt mit einem Bohrwerkzeug ausführen. Häufig wird aber die dargestellte Konstruktion des Bohrwerkzeugs 4 für das eigentliche Einbringen des Bohrlochs nicht geeignet sein. Insbesondere zum Schlagbohren und Hammerbohrern in Beton dürfte diese Konstruktion nur schwierig anwendbar sein. Deshalb kann man das erfindungsgemäße Verfahren zweistufig ausführen dergestalt, daß das Bohrloch 1 als solches mittels eines ersten normalen Bohrwerkzeugs ausgeführt wird, während der zweite Verfahrensschritt dann mit dem erfindungsgemäß gestalteten Bohrwerkzeug 4 ausgeführt wird. Geht man von dem zuletzt erläuterten Beispiel aus, so . zeigt Fig. 1, daß das Bohrwerkzeug 4 insgesamt einschließlich der Exzenteranordnung 10 in das bereits vorher von einem klassischen Bohrwerkzeug eingebrachte Bohrloch 1 eingesteckt worden ist. Zum Einbringen sind die beiden Exzenter 14, 15 so zueinander eingestellt worden, daß sich ihre Exzentrizität zu Null kompensiert. Damit liegt die Bohrspindel 5 mit dem Bohrkopf 6 wie dargestellt genau koaxial zum Bohrwerkzeug 4 insgesamt.
• Bislang ist noch nichts darüber gesagt worden, wie die Exzenterbewegung der Exzenter 14, 15 der Exzenteranordnung 10 ausgelöst wird. Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt dazu, daß die Exzenteranordnung 10 am hinteren Ende eine außerhalb des Bohrlochs 1 verbleibende, größere Abmessungen als das Bohrloch 1 aufweisende Betätigungsvorrichtung 16 aufweist.
• Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ferner zu erkennen, daß die Betätigungsvorrichtung 16 ein mit einem der Exzenter 14; 15 oder jeweils ein mit dem jeweiligen Exzenter 14, 15 verbundenes Betätigungselement 18, 19, insbesondere in Form einer Stellscheibe 18'; 19' mit Betätigungshebel 18", 19", aufweist. Am Bohrwerkzeug 4 erkennt man im übrigen an der Bohrspindel 5 eine axiale Fixierung 17 in Form eines Befestigungsrings, die die Bohrspindel 5 relativ zur Exzenteranordnung 10 in einer bestimmten gewünschten Stellung fixiert. Die axiale Fixierung 17 kann auch als lösbare Fixierung, beispielsweise mit einer Spannschraube, ausgeführt sein.
• Nicht dargestellt ist eine Variante, für die gilt, daß das Betätigungselement bzw. die Betätigungselemente an einen motorischen Antrieb anschließbar ist bzw. sind.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt hingegen, daß die Betätigungsvorrichtung 16 einen mechanischen Antrieb 20, insbesondere einen Federantrieb, für den verstellbaren Exzenter 15, hier den zweiten Exzenter 15 aufweist, durch den der Exzenter 15 nach Auslösung über einen bestimmten Winkelbereich, vorzugsweise über 180°, drehbar ist. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Antrieb 20 als zwischen den beiden Stellscheiben 18', 19' angeordnete Drehfeder.
• Von der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung ausgehend wird vom nicht dargestellten Antrieb aus die Bohrspindel 5 mit dem Bohrkopf 6 in Drehbewegung versetzt. Axial ist das Bohrwerkzeug 4 eindeutig positioniert. Bei rotierendem Bohrkopf 6 wird nun der zweite Exzenter 15 mittels des Betätigungshebels 19" des Betätigungselements 19 einmal um 180° bewegt. Der Exzenter 15 wird so in die exzentrische Position verstellt, es ergibt sich eine Teilschnittkontur wie in Fig. 7 dargestellt. Im Anschluß daran wird bei unverändert stehendem Exzenter 15 der äußere Exzenter 14 um einen gewünschten Winkel, vorzugsweise um 360°, verstellt. Der Bohrkopf 6 führt dabei seine Umlaufbewegung aus, die bei einem Winkel von 360° dann zum vollständigen, optimalen Hinterschnitt und einer exakt kreisförmigen Hinterschneidung 2 führt. Das Ergebnis einer vollständigen Hinterschneidung 2 zeigt Fig. 4.
• Fig. 5 hingegen zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der äußere Exzenter 14 im Bohrloch 1 fest steht, also nicht gedreht werden kann. Hier läßt sich nur der in Fig. 7 dargestellte Teilschnitt ausführen. Fig. 6 zeigt mehrere solcher Teilschnitte, die dann über die Tiefe des Bohrlochs 1 verteilt angeordnet werden können. Darauf wird weiter unten noch eingegangen.
• Um sicher zu gehen, daß ein Handwerker die erforderliche Hinterschneidung 2 auch wirklich hergestellt hat, kann man eine Überprüfungsmöglichkeit in das Bohrwerkzeug 4 gemäß der Erfindung integrieren. Dazu kann man beispielsweise vorsehen, daß die Betätigungsvorrichtung 16 einen Markierstift 21 o. dgl. aufweist, der am Betätigungselement 18 des Exzenters 14 angebracht ist, mit diesem umläuft und eine Markierung auf der Oberfläche des Trägermaterials 3 anbringt. Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer solchen Markiervorrichtung mit einem Markierstift 21, der von einer Druckfeder 22 in einer Fassung 23 in der Stellscheibe 18' des äußeren Exzenters 14 gegen die entsprechende Oberfläche des Trägermaterials 3 gedrückt wird. Ein Blockierstift 24, angedeutet an der Stellscheibe 19' des inneren Exzenters 15 rastet ein, sobald die anfängliche Drehung von 180° abgeschlossen worden ist. Wird nun die Exzenteranordnung um 360° gedreht, um den Vollschnitt auszuführen, wird diese Bewegung auf dem Trägermaterial 3 abgezeichnet und kann anschließend kontrolliert werden.
• Wenn man damit zufrieden ist, auf einander gegenüberliegenden Seiten des Bohrlochs 1 zwei Teilschnitt-Konturen auszubilden, um so die Hinterschneidung 2 zu bilden, so kann man mit einer einzigen Drehbewegung des inneren Exzenters 15 um 360° und einer dieser folgenden Drehbewegung des Exzenters 14 um 360° die komplette Hinterschneidung 2 ausbilden.
• Bereits zuvor ist auf die Möglichkeit hingewiesen worden, im Bohrloch 1 in verschiedenen Tiefen mehrere Hinterschneidungen 2 auszubilden. Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt dazu, daß die Exzenteranordnung 10 am Außenumfang Rastungen 25 oder Markierungen für verschiedene Einstecktiefen des Bohrwerkzeugs 4 aufweist. Man erkennt dazu, daß die Betätigungsvorrichtung 16, hier am Exzenter 14, eine Rastanordnung 26 aufweist.
• Fig. 8 zeigt schließlich ein weiteres, nochmals bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das im Grundsatz dem Bohrwerkzeug 4 aus Fig. 1 entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahme eingesetzt, um den Spanraum 11 hinter dem Bohrkopf 6 während des Betriebs von Spänen und Bohrstaub zu befreien. Dazu ist im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie an sich bekannt, vorgesehen, daß die Bohrspindel 5 einen axial verlaufenden Kanal 27 aufweist, der am vorderen, dem Bohrkopf 6 zugewandten Ende und im hinteren, außerhalb des Bohrlochs 1 befindlichen Bereich eine Zutritts- Austrittsöffnung 28 aufweist. Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt einen in die Bohrspindel 5 eingebrachten Kanal 27. Denkbar wäre es auch, diesen Kanal 27 dergestalt in die Bohrspindel 5 einzubringen, daß diese von vornherein als dickwandiges Rohr ausgeführt ist.
• Zur Realisierung der Spülung des Spanraums 11 ist weiter vorgesehen, daß an der Bohrspindel 5 im Bereich der hinteren Zutritts-/Austrittsöffnung 28 eine Spülbuchse 29 drehbar gelagert ist. Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Spülbuchse 29 im hinteren Bereich der Bohrspindel 5 mittels des Drehlagers 30 gelagert. Diese bildet eine Kammer 31 aus, aus der über einen Absauganschluß 32 Bohrstaub und Bohrspäne etc. abgesaugt werden können. Im Extremfall kann man über eine solche Anordnung auch ein Bohrhilfsmittel an die Schneidkanten 7, 8 des Bohrkopfes 6 heranführen.

Claims (26)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung in einem Trägermaterial, insbesondere in Stein, Beton, Keramik o. dgl., mittels eines Bohrwerkzeugs mit einer Bohrspindel eines bestimmten Durchmessers und einem an der Spitze der Bohrspindel angebrachten Bohrkopf, der die Bohrspindel seitlich überragt,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein glattes Bohrloch mit dem gewünschten Durchmesser mittels eines gesonderten, normalen Bohrers oder mittels des Bohrwerkzeugs in das Trägermaterial eingebracht wird und
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt der Bohrkopf des Bohrwerkzeugs ohne Vorschub in Bohrrichtung, jedoch vorzugsweise drehangetrieben, in einer zusätzlichen, quer zur Bohrrichtung ausholenden Umlaufbewegung angetrieben wird, wodurch die Hinterschneidung in das Trägermaterial eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß bei vorherigem Einbringen des Bohrlochs durch einen normalen Bohrer zum Einführen des Bohrwerkzeugs in das Bohrloch oder bei Erzeugen des Bohrlochs durch das Bohrwerkzeug im ersten Verfahrensschritt der Bohrkopf koaxial zum Bohrwerkzeug insgesamt ausgerichtet wird und
daß im zweiten Verfahrensschritt die ausholende Umlaufbewegung des Bohrkopfes im wesentlichen ohne Änderung der Winkelstellung des Bohrkopfes durch eine Umlaufbewegung der Bohrspindel parallel zu sich selbst erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausholende Umlaufbewegung als Exzenter-Umlaufbewegung erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausholende Umlaufbewegung aus zwei Exzenter-Umlaufbewegungen überlagert erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die vorgesehene Tiefe des Bohrlochs verteilt mehrere Hinterschneidungen eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Bohrwerkzeug gearbeitet wird, dessen Bohrkopf als Schneidplatte, insbesondere als Schneidplatteneinsatz ausgeführt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Bohrwerkzeug gearbeitet wird, dessen Bohrkopf an der Spitze der Bohrspindel symmetrisch bezogen auf die Drehachse der Bohrspindel angebracht ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausholende Umlaufbewegung außerhalb des Bohrlochs auf dem Trägermaterial (Baustoff) abgezeichnet wird.

8. Bohrwerkzeug zur Herstellung eines Bohrlochs (1) mit Hinterschneidung (2) in einem Trägermaterial (3), insbesondere in Stein, Beton, Keramik o. dgl., mit einer Bohrspindel (5) eines bestimmten Durchmessers und einem an der Spitze der Bohrspindel (5) angebrachten Bohrkopf (6), der die Bohrspindel (5) seitlich überragt,
insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrspindel (5) in einer Exzenteranordnung (10) drehbar angeordnet,
insbesondere drehbar gelagert ist,
daß der Außendurchmesser der Exzenteranordnung (10) geringfügig kleiner ist als der aus der Drehung des Bohrkopfes (6) resultierende Durchmesser des Bohrlochs (1),
daß der Bohrkopf (6) mittels der Exzenteranordnung (10) in eine Position bringbar ist, in der er koaxial zum Bohrwerkzeug (4) insgesamt ausgerichtet ist,
daß bei in einem Bohrloch (1) angeordneter Bohrspindel (5) und Exzenteranordnung (10) die Bohrspindel (5) durch Drehung der Exzenteranordnung (10) im Bohrloch (1) auf einer zum Bohrloch (1) exzentrischen Umlaufbahn parallel zu sich selbst verlagerbar ist.

9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenteranordnung (10) sich im wesentlichen bis zum Bohrkopf (6) erstreckt.

10. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorderen Ende der Exzenteranordnung (10) und dem Bohrkopf (6) ein axialer Abstand vorgesehen ist bzw. verbleibt.

11. Bohrwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorderen Ende der Exzenteranordnung (10) und dem Bohrkopf (6) ein Abstandhalter (12, 13) angeordnet ist.

12. Bohrwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (12, 13) einen Dichtring (12) und, vorzugsweise, einen Gleitring (13) aufweist.

13. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel (5) mit daran angebrachtem Bohrkopf (6) relativ zur Exzenteranordnung (10) in Richtung der Längsachse des Bohrwerkzeugs (4) verschiebbar ist.

14. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenteranordnung (10) mindestens zwei, vorzugsweise jeweils als Hülse ausgeführte Exzenter (14, 15) aufweist, daß der Außendurchmesser des ersten Exzenters (14) geringfügig kleiner ist als der aus der Drehung des Bohrkopfes (6) resultierende Durchmesser, daß der zweite Exzenter (15) im ersten Exzenter (14) angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist und daß die Bohrspindel (5) im zweiten Exzenter (15) angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist.

15. Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität der beiden Exzenter (14, 15) gleich ist.

16. Bohrwerkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität 0,5 bis 4,0 mm, vorzugsweise etwa 2,5 mm, beträgt.

17. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenteranordnung (10) am hinteren Ende eine außerhalb des Bohrlochs (1) verbleibende, größere Abmessungen als das Bohrloch (1) aufweisende Betätigungsvorrichtung (16) aufweist.

18. Bohrwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (16) ein mit einem der Exzenter (14; 15) oder jeweils ein mit dem jeweiligen Exzenter (14, 15) verbundenes Betätigungselement (18, 19), insbesondere in Form einer Stellscheibe (18'; 19') mit Betätigungshebel (18", 19"), aufweist.

19. Bohrwerkzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement bzw. die Betätigungselemente an einen motorischen Antrieb anschließbar ist bzw. sind.

20. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (16) einen mechanischen Antrieb (20), insbesondere einen Federantrieb, für den verstellbaren Exzenter, insbesondere den zweiten Exzenter (15) aufweist, durch den der Exzenter (15) nach Auslösung über einen bestimmten Winkelbereich, vorzugsweise über 180°, drehbar ist.

21. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (16) einen Markierstift (21) o. dgl. aufweist, der am Betätigungselement (18) des verstellbaren Exzenters, insbesondere des ersten Exzenters (14) angebracht ist, mit diesem umläuft und eine Markierung auf der Oberfläche des Trägermaterials (3) anbringt, wenn der Exzenter (14) gedreht wird.

22. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenteranordnung (10) am Außenumfang Rastungen (25) oder Markierungen ±1k verschiedene Einstecktiefen des Bohrwerkzeugs (4) aufweist.

23. Bohrwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (16) eine Rastanordnung (26) für die Rastungen (25) aufweist.

24. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel (5) einen axial verlaufenden Kanal (27) aufweist, der am vorderen, dem Bohrkopf (6) zugewandten Ende und im hinteren, außerhalb des Bohrlochs befindlichen Bereich eine Zutritts-/Austrittsöffnung (28) aufweist.

25. Bohrwerkzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel (5) als dickwandiges Rohr ausgeführt ist.

26. Bohrwerkzeug nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bohrspindel (S) im Bereich der hinteren Zutritts-/Austrittsöffnung (28) eine Spülbuchse (29) drehbar gelagert ist.