DE102017219445A1

DE102017219445A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102017219445A1
Application number: DE102017219445.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sonntag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, das sich entlang einer Längsachse erstreckt, umfassend einen Bohrkopf, einen Anschlussbereich zur Verbindung des Bohrwerkzeugs mit einer Absaugvorrichtung, einen Schaftbereich, der zwischen dem Bohrkopf und dem Anschlussbereich angeordnet ist und zumindest einen Transportkanal, der sich entlang des Schaftbereichs erstreckt. Es wird vorgeschlagen, dass das Bohrwerkzeug ein mehrteiliges Schaftelement aufweist, das zumindest zwei Schaftteile umfasst.

Description

Stand der Technik
In der DE 2910323 ist ein Bohrwerkzeug beschrieben, welches zum staubfreien Bohren geeignet ist. Das Bohrwerkzeug weist einen Schaft mit einer Bohrung auf, deren hinteres Ende über Verbindungsmittel mit einer Drucksenke verbunden ist. Das vordere Ende der Bohrung mündet über eine im Querschnitt verringerte Bohrung an einer kegeligen Stirnfläche des Bohrkopfs des Bohrwerkzeugs. Die Stirnfläche des Bohrkopfs weist durch die Schneidelemente aufgeteilte Sektoren auf, wobei ein Sektor die Ausmündung der Bohrung und ein weiterer Sektor ein als Frischluftzuführung ausgestalteten Kanal aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, das sich entlang einer Längsachse erstreckt, umfassend einen Bohrkopf, einen Anschlussbereich zur Verbindung des Bohrwerkzeugs mit einer Absaugvorrichtung, einen Schaftbereich, der zwischen dem Bohrkopf und dem Anschlussbereich angeordnet ist und zumindest einen Transportkanal, der sich entlang des Schaftbereichs erstreckt. Es wird vorgeschlagen, dass das Bohrwerkzeug zumindest einen sich von dem Transportkanal unterscheidenden Zustromkanal aufweist, der als eine Ausnehmung im Schaftbereich und/oder im Bohrkopf ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch die Luftführung im Bereich des Bohrkopfs verbessert werden.
Das Bohrwerkzeug ist insbesondere als ein Gesteinsbohrer ausgebildet, der für einen Bohrhammer vorgesehen ist. An seinem dem Bohrkopf abgewandten Ende weist das Bohrwerkzeug vorteilhaft ein Einsteckende auf, das zur Kopplung mit einer Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise einem Bohrhammer oder einer Schlagbohrmaschine ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Bohrwerkzeug im Bereich des Einsteckendes derart ausgebildet, dass das Bohrwerkzeug mit einer Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine koppelbar ist. Beispielhaft kann das Bohrwerkzeug im Bereich des Einsteckendes als spezielle Nuten ausgebildete Formschlusselemente aufweisen, die eine SDS-plus-Schnittstelle oder eine SDS-max-Schnittstelle bilden. Zur Bearbeitung eines Werkstücks wird das Bohrwerkzeug mittels des Bohrhammers in einen rotierenden sowie linear oszillierenden bzw. schlagenden Zustand versetzt. Das Bohrwerkzeug dringt während der Bearbeitung in Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs in das Werkstück ein. Die Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs verläuft koaxial zur Längsachse und von dem Einsteckende in Richtung des Bohrkopfs. Die Längsachse des Bohrwerkzeugs entspricht insbesondere einer Arbeits- oder Rotationsachse des Bohrwerkzeugs. Unter einem Bohrkopf soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich des Bohrwerkzeugs verstanden werden, der zumindest einen Schneidkörper aufweist. Der Schneidkörper weist zumindest ein Schneidelement auf, das als ein Hauptschneidelement oder als ein Nebenschneidelement ausgebildet sein kann. Die Schneidelemente sind insbesondere aus einem Hartmetall ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Schneidelemente eine höhere Härte auf, als das Schaftelement. Jedes Schneidelement weist zumindest eine Schneidkante auf. Die Schneidkante entspricht der Schnittgeraden einer Spanfläche und einer Freifläche des Schneidelements. Vorzugsweise weist jedes Schneidelement eine einzelne Schneidkante auf. Alternativ kann das Schneidelement auch mehrere Schneidkanten aufweisen, die insbesondere ineinander übergehen. Der Bohrkopf kann ein Teilstück des Transportkanals aufweisen, wobei das Teilstück des Transportkanals des Bohrkopfs vorzugsweise einen sich von dem Transportkanal im Schaftbereich unterscheidenden Strömungsparameter aufweist. Bei dem Strömungsparameter kann es sich beispielsweise um einen Strömungsquerschnitt, eine Strömungsgeschwindigkeit, eine Strömungsrichtung bezüglich der Längsachse oder dergleichen handeln. Der Transportkanal ist insbesondere dazu ausgebildet, ein Fluid, vorzugsweise einen Luftstrom, innerhalb des Bohrwerkzeugs zu transportieren. Der Transportkanal kann sich im Schaftbereich zentrisch und damit koaxial zu der Längsachse des Bohrwerkzeugs erstrecken. Ergänzend oder alternativ ist auch denkbar, dass sich der Transportkanal im Schaftbereich exzentrisch und damit insbesondere beabstandet von der Längsachse erstreckt. Der Transportkanal kann beispielsweise als zentrische oder exzentrische Bohrung in dem Schaftelement ausgebildet sein. Alternativ ist auch denkbar, dass das Bohrwerkzeug im Schaftbereich zumindest zweiteilig ausgebildet ist, und der Transportkanal radial zwischen dem Schaftelement und einem den Transportkanal schließenden Hülsenelement oder Abdeckelement angeordnet ist. Es ist beispielhaft denkbar, dass das Schaftelement zumindest eine radial außenliegende Nut aufweist, die sich geradlinig und parallel zur Längsachse oder spiralförmig um die Längsachse erstreckt. Die Nut kann einzeln durch jeweils ein einzelnes Abdeckelement radial geschlossen werden. Alternativ kann die Nut auch durch ein einzelnes Hülsenelement abgedeckt werden, wobei durch das Hülsenelement insbesondere auch mehrere außenliegende Nuten radial geschlossen werden können. Das Hülsenelement ist insbesondere als eine röhrenförmige und längliche Hülle ausgebildet, die um das Schaftelement herum angeordnet ist. Insbesondere verlaufen das Schaftelement und das Hülsenelement im Schaftbereich im Wesentlichen parallel zueinander. Das Hülsenelement kann geschlossen oder teilweise geöffnet ausgebildet sein. Unter einem geschlossenen Hülsenelement soll dabei ein Hülsenelement verstanden werden, das das Schaftelement zumindest im Schaftbereich vollständig umschließt. Unter einem teilweise geöffneten Hülsenelement soll ein Hülsenelement verstanden werden, das das Schaftelement im Schaftbereich in Umfangsrichtung um zumindest 180° umgreift. Eine Mantelfläche des Hülsenelements kann eben, mit einem gleichmäßigen radialen Abstand zur Längsachse oder uneben mit einem ungleichmäßigen, insbesondere periodisch variierenden radialen Abstand zur Längsachse ausgebildet sein. Das Hülsenelement kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem kunststoffhaltigen Werkstoff bestehen. Vorzugsweise bestehen das Schaftelement und das Hülsenelement aus dem gleichen Werkstoff, um den Verbindungsprozess zu verbessern. Es ist allerdings ebenfalls denkbar, dass Schaftelement und das Hülsenelement aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere unterschiedlichen metallischen Werkstoffen, vorzugsweise metallischen und kunststoffhaltigen Werkstoffen auszubilden. Der Transportkanal ist bevorzugt zur Absaugung von Bohrklein innerhalb eines Bohrlochs während eines Bohrvorgangs vorgesehen. Das Bohrklein wird vorzugsweise entgegen der Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs transportiert. Der Transportkanal ist in Umfangsrichtung im Wesentlichen geschlossen ausgebildet. Der Zustromkanal ist insbesondere dazu ausgebildet, ein Fluid in Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs zum Bohrkopf zu führen. Der Zustromkanal ist vorzugsweise in Umfangsrichtung teilweise geschlossen beziehungsweise offen ausgebildet. Insbesondere ist die Ausnehmung, die den Zustromkanal bildet, zwischen einer den Schaftbereich und/oder den Bohrkopf umschreibenden Hüllkurve und einer Mantelfläche des Schaftbereichs und/oder des Bohrkopfs angeordnet. Der Transportkanal weist eine Ansaugöffnung und eine Absaugöffnung auf, deren Abstand der Länge des Transportkanals entspricht. Über die Ansaugöffnung kann das Bohrklein in den Transportkanal eintreten. Vorzugsweise umfasst der Bohrkopf zumindest eine Ansaugöffnung. Insbesondere kann die Ansaugöffnung durch den Schneidkörper gebildet sein. Die Ansaugöffnungen können einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Ansaugöffnungen einen an den Transportkanal angepassten Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Querschnitt des Transportkanals ausgebildet ist.
Die Ansaugöffnung und die Absaugöffnung können im Wesentlichen parallel zueinander, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Insbesondere weist der Schneidkörper zumindest zwei Schneidelemente, vorzugsweise zumindest drei Schneidelemente, bevorzugt zumindest vier Schneidelemente, auf. Die Verbindung des Schneidkörpers mit dem Bohrwerkzeug erfolgt insbesondere über eine stoffschlüssige Verbindung. Vorzugsweise ist der Bohrkopf als ein Vollhartmetallkopf ausgebildet ist, wobei ein einzelner Schneidkörper mit zumindest einem Schneidelement über eine stumpfe Fläche mit dem Schaftelement und/oder dem Hülsenelement verbunden ist, bevorzugt über eine Schweißverbindung verbunden ist. Alternativ ist auch denkbar, dass das Bohrwerkzeug Einschnitte aufweist, in die der zumindest eine Schneidkörper eingesetzt ist, insbesondere mittels einer Lötverbindung verbunden ist. Die Schweißverbindung unterscheidet sich in diesem Kontext von der Lötverbindung insbesondere dadurch, dass bei der Schweißverbindung ein teilweises Aufschmelzen der zu verbindenden Bauteile erfolgt. Der Anschlussbereich weist insbesondere zumindest ein Verbindungselement auf, das dazu ausgebildet ist, das Bohrwerkzeug mit einem Absaugadapter zu verbinden. Vorzugsweise ist der Absaugadapter im verbundenen Zustand teilweise beweglich zu dem Bohrwerkzeug ausgebildet. Insbesondere ist der Absaugadapter im Wesentlichen axial unbeweglich auf dem Bohrwerkzeug und drehbar um das Bohrwerkzeug gelagert, so dass der Absaugadapter axial auf dem Bohrwerkzeug im Wesentlichen fixiert ist und das Bohrwerkzeug innerhalb des Absaugadapters rotieren kann. Insbesondere ist der Absaugadapter am Bohrwerkzeug mit Spiel fixiert. Die Absaugöffnung ist insbesondere im Anschlussbereich angeordnet. Der Transportkanal ist teilweise im Anschlussbereich angeordnet. Insbesondere endet der Transportkanal im Anschlussbereich.
Das Schaftelement ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Bohrkopf, insbesondere mit dem Schneidkörper, verbunden. Vorzugsweise schneidet das Schaftelement die Längsachse des Bohrwerkzeugs. Das Schaftelement liegt insbesondere zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig axial an dem Bohrkopf bzw. an dem Schneidkörper an. Das Schaftelement ist insbesondere zur Übertragung eines Schlagimpulses von der Handwerkzeugmaschine auf den Bohrkopf ausgebildet. Das Schaftelement besteht aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Zustromkanal an dem dem Bohrkopf zugewandten Ende des Schaftbereichs angeordnet ist. Insbesondere übersteigt eine Länge des Zustromkanals eine Breite und/oder eine Tiefe des Zustromkanals. Vorteilhaft kann dadurch die Luftströmung im Bereich des Bohrkopfs weiter optimiert werden. Insbesondere beträgt die Länge der den Zustromkanal bildenden Ausnehmung zumindest die doppelte Breite der Ausnehmung. Vorzugsweise ist die Länge der Ausnehmung größer als die Breite, welche wiederum größer ist als die Tiefe der Ausnehmung. Bevorzugt vergrößert sich die Breite der Ausnehmung in Richtung des Bohrkopfs stetig.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Zustromkanal im Wesentlichen bündig in den Bohrkopf übergeht, insbesondere im Wesentlichen bündig mit einem Schneidkörper des Bohrkopfs abschließt. Vorteilhaft kann dadurch die Fläche des Zustromkanals vergrößert beziehungsweise maximiert werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ansaugöffnung und der Zustromkanal in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und sich radial überlappen. Insbesondere schneidet eine Ebene, die auf der Längsachse des Bohrwerkzeugs liegt, zumindest einen Zustromkanal und eine dem Zustromkanal zugeordnete Ansaugöffnung, insbesondere eine dem Zustromkanal nächstliegende Ansaugöffnung. Vorteilhaft kann dadurch die Absaugeffizienz verbessert werden. Ergänzend oder alternativ können die Ansaugöffnung und der Zustromkanal zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sein. Insbesondere sind die Ansaugöffnung und der Zustromkanal zumindest teilweise axial und/oder radial voneinander beabstandet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in Umfangsrichtung zwischen dem Transportkanal und dem Zustromkanal zumindest ein Schneidelement des Schneidkörpers angeordnet ist. Insbesondere ist das Schneidelement als ein Nebenschneidelement ausgebildet, wobei das Nebenschneidelement einen axialen Abstand zu einer Spitze des Schneidkörpers aufweist, der um zumindest 25 %, insbesondere um zumindest 50 %, vorzugsweise um zumindest 100 %, größer ist, als der Abstand eines Hauptschneidelements zur Spitze. Vorteilhaft kann dadurch der Luftstrom über das Nebenschneidelement von dem Zustromkanal zu der ihm zugeordneten und/oder nächstliegenden Ansaugöffnung strömen. Unter einem Abstand soll in diesem Zusammenhang insbesondere der Abstand der Spitze des Bohrwerkzeugs zu der Schneidkante des Hauptschneidelements bzw. des Nebenschneidelements entlang der Längsachse verstanden werden. Der Abstand der Schneidkanten von der Spitze kann dabei als ein minimaler oder als ein maximaler Abstand der Schneidkanten von der Spitze verstanden werden. Es ist auch denkbar, den Abstand der Schneidkanten von der Spitze über eine mittlere Höhe bzw. einen mittleren Abstand der Schneidkanten zu bestimmen. Zudem ist denkbar, dass bei Schneidelementen mit mehr als einer Schneidkante lediglich die längste Schneidkante berücksichtigt wird. Bevorzugt ist der axiale Abstand der Nebenschneide von der Hauptschneide größer, als die Eindringtiefe des Bohrwerkzeugs pro Schlag in das Werkstück bzw. größer als die Schlagamplitude.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schneidelement radial außen und/oder innen unterbrochen ist. Vorteilhaft kann dadurch stets eine ununterbrochene Strömung von dem Zustromkanal in die Ansaugöffnung realisiert werden. Die Schneidelemente werden insbesondere durch Leerräume unterbrochen. Ein radial innenliegender Leerraum grenzt seitlich an zumindest zwei insbesondere gegenüberliegenden Schneidelementen an. Ein radial außenliegender Leerraum grenzt seitlich an einem Schneidelement sowie einer den Bohrkopf, insbesondere den Schneidkörper, umschreibenden Hüllkurve an. Insbesondere entspricht die Fläche des Leerraums zumindest 30 % der Querschnittsfläche der Ansaugöffnung, vorzugsweise zumindest 60 % der Querschnittsfläche der Ansaugöffnung, bevorzugt zumindest 90 % der Querschnittsfläche der Ansaugöffnung.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Zustromkanal mit jeweils zumindest zwei Transportkanälen in Wirkverbindung steht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schneideelemente des Schneidkörpers derart unterbrochen sind, das zwischen den Schneidelementen ein durchgehender Strömungskanal gebildet wird. Vorteilhaft kann dadurch die Luftströmung während des Bohrvorgangs effizienter gestaltet werden, indem auch bei Kontakt des Bohrwerkzeugs mit dem Bohrlochgrund eine Luftströmung ermöglicht wird. Der durchgehende Strömungskanal erstreckt sich insbesondere im Wesentlichen kreisförmig um die Längsachse des Bohrwerkzeugs herum. Alternativ sind auch andere Führungen des Luftstroms, wie beispielsweise im Wesentlichen ovalfömig um die Längsachse des Bohrwerkzeugs herum, denkbar.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein Verhältnis zwischen einer Zustromfläche, durch die sich ein Luftstrom in Richtung des Bohrkopfs bewegt, und einer Absaugfläche im Schaftbereich, durch die sich der Luftstrom in entgegengesetzter Richtung bewegt, in einem Bereich zwischen 0,7 und 1,3 liegt, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,9 und 1,1 liegt, bevorzugt im Wesentlichen 1 ist. Vorteilhaft kann dadurch die Absaugleistung weiter verbessert werden. Die Zustromfläche ist insbesondere als die Fläche ausgebildet, die zwischen einer den Schneidkörper umschreibenden Hüllkurve und einem maximalen Durchmesser des Schaftbereichs liegt. Vorzugsweise wird die Zustromfläche durch die Zustromkanäle vergrößert. Die Absaugfläche ergibt sich insbesondere aus der Summe der Querschnittsflächen der Transportkanäle in dem Bereich, in dem die Summe maximal ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Bohrwerkzeug in Umfangsrichtung benachbart zu dem Zustromkanal zumindest ein Strömungselement aufweist, das dazu ausgebildet ist, den Strömungswiderstand lokal zu erhöhen. Vorteilhaft kann dadurch der Anteil der Luft, der sich über den Zustromkanal in Richtung des Bohrkopfs bewegt, vergrößert werden. Die Strömungselemente können einstückig mit dem Schaftbereich, insbesondere dem Schaftelement oder dem Hülsenelement, oder einstückig mit dem Schneidkörper ausgebildet sein. Das Strömungselement kann beispielsweise als eine wulstförmige Verdickung ausgebildet sein. Alternativ ist auch denkbar, dass das Strömungselement als ein Diffusorelement ausgebildet ist, wie beispielsweise zumindest einer in Umfangsrichtung verlaufende Rille, die dazu ausgebildet ist, die Strömung lokal zu verzögern. Vorzugsweise weist das Diffusorelement einen Öffnungswinkel von 60° bis 120°, insbesondere im Wesentlichen 90° auf.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Nebenschneidelement einen Spanwinkel β von unter 30°, insbesondere einen Spanwinkel β in einem Bereich zwischen 0° und 29° aufweist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0° und 15° aufweist.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Bohrwerkzeug ein mehrteiliges Schaftelement aufweist, das zumindest zwei Schaftteile umfasst. Vorteilhaft kann durch die Ausbildung des Schaftelements aus mehreren Schaftteilen ein besonders kostengünstiges Bohrwerkzeug mit optimierten Transportkanälen realisiert werden. Insbesondere ist jedes der Schaftteile zur Übertragung eines Schlagimpulses von der Handwerkzeugmaschine auf den Bohrkopf ausgebildet. Insbesondere weist der Bohrkopf einen Schneidkörper auf, der an zumindest zwei Schaftteilen befestigt ist. Vorzugsweise liegt jedes Schaftteil axial an zumindest einem Schneidkörper an. Bevorzugt weist jedes Schaftteil einen Einschnitt oder eine stumpfe stirnseitige Fügefläche zur Verbindung mit einem Schneidkörper auf. Die Einschnitte bzw. die stumpfen stirnseitigen Fügeflächen der Schaftteile können dabei ineinander übergehen, sodass ein gemeinsamer Einschnitt bzw. eine gemeinsame stumpfe stirnseitige Fügefläche gebildet wird. Vorzugsweise bestehen die Schaftelemente aus dem gleichen Material.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schaftteile mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer stoff- und formschlüssigen Verbindung, miteinander verbunden sind. Vorteilhaft kann dadurch eine besonders robuste Verbindung zwischen den Schaftteilen realisiert werden. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielhaft als eine Klebeverbindung, eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung ausgebildet sein. Die formschlüssige Verbindung kann durch korrespondierende Formschlusselemente, wie beispielsweise eine Verzahnung oder Noppenelemente und Muldenelemente realisiert werden. Die Formschlusselemente können insbesondere am Anfang oder am Ende der Schaftteile angeordnet sein. Vorteilhaft kann durch die zusätzlichen Formschlusselemente der Fügeprozess vereinfacht werden, indem ein seitliches Verrutschen der Schaftteile zueinander verhindert wird. Alternativ ist auch ein reiner Formschluss zur Verbindung der Schaftteile denkbar.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schaftteile entlang einer Fügefläche miteinander verbunden sind, die sich zumindest durch den gesamten Schaftbereich erstreckt. Insbesondere bildet jedes der Schaftteile einen Teil einer Mantelfläche des Schaftelements. Vorzugsweise erstreckt sich die Fügefläche entlang der gesamten Länge des Schaftelements und/oder der Schaftteile. Bevorzugt erstreckt sich die Fügefläche von einem dem Bohrkopf abgewandten Ende des Bohrwerkzeugs bis zum Bohrkopf.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Fügefläche zumindest teilweise als eine Ebene ausgebildet ist, die insbesondere durch die Längsachse verläuft. Vorteilhaft kann dadurch eine besonders große Fügefläche realisiert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Schaftteile zumindest eine Nut aufweist, die in der Fügefläche angeordnet ist. Vorteilhaft kann dadurch auf konstruktiv einfache Weise ein Transportkanal innerhalb des Bohrwerkzeugs bzw. innerhalb des Schaftelements realisiert werden. Insbesondere ist die Nut beabstandet zu der Mantelfläche des Schaftelements angeordnet. Die Nut kann geradlinig, schräg, wellenförmig, oder eine andere Form entlang ihrer Längserstreckung aufweisen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schaftelement zweiteilig aus einem ersten Schaftteil und einem zweiten Schaftteil ausgebildet ist. Insbesondere weist das erste und das zweite Schaftteil jeweils zumindest eine Nut auf, die im verbundenen Zustand gemeinsam den Transportkanal bilden. Insbesondere sind die beiden Schaftteile spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Transportkanal zumindest eine Bypassöffnung aufweist, die zwischen der Ansaugöffnung und der Absaugöffnung angeordnet ist. Vorteilhaft kann dadurch der Luftvolumenstrom im Transportkanal vergrößert werden, was insbesondere Verstopfungen entgegenwirkt. Die Bypassbohrung kann als eine Querbohrung ausgebildet sein, die sich senkrecht oder schräg zu der Längsachse des Bohrwerkzeugs erstreckt. Die Bypassöffnung kann im Bereich des Bohrkopfs und/oder im Schaftbereich angeordnet sein. Insbesondere ist die Bypassöffnung in der Nähe des dem Bohrkopf zugewandten Endes des Schaftbereichs angeordnet. Vorzugsweise ist die Bypsassöffnung am Ende eines Teilstücks des Schaftbereichs angeordnet, in welchem der Außendurchmesser konstant ist. Bevorzugt ist die Bypassöffnung vor einer Aufweitung des Außendurchmessers des Bohrwerkzeugs angeordnet. Insbesondere ist die Bypassöffnung vor einer Verjüngung bzw. Verkleinerung der Zustromfläche angeordnet. Der Transportkanal kann mehrere Bypassöffnungen aufweisen, die in Umfangsrichtung nebeneinander und/oder axial hintereinander angeordnet sind.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Bohrwerkzeug zumindest zwei Transportkanäle aufweist, wobei jeder Transportkanal zumindest eine Bypassöffnung aufweist. Vorteilhaft kann dadurch der Luftvolumenstrom in jedem Transportkanal vergrößert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Bypassöffnung derart angeordnet ist, dass ein Volumenstrom innerhalb des Transportkanals um einen konstanten Faktor erhöht ist. Unter einem konstanten Faktor soll dabei insbesondere verstanden werden, dass der über die Bypassöffnung bereitgestellte Luftvolumenstrom unabhängig von der Schlagposition des Bohrwerkzeugs ist. Vorteilhaft wird der Transportkanal dadurch stets mit Frischluft versorgt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Querschnittsfläche des Transportkanals im Schaftbereich größer ist als im Bereich der Ansaugöffnung. Insbesondere liegt ein Verhältnis zwischen der Differenz, die durch die Querschnittsfläche des Transportkanals und der Querschnittsfläche der Ansaugöffnung gebildet wird, und einer Querschnittsfläche der Bypassöffnung zwischen 0,7 und 1,3, vorzugsweise zwischen 0,85 und 1,15. Bevorzugt entspricht die Differenz im Wesentlichen dem Querschnitt der Bypassöffnung.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass sich die Querschnittsfläche des Transportkanals verändert. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass sich die Querschnittsfläche des Transportkanals entgegen einer Vorschubrichtung vergrößert. Vorteilhaft kann dadurch der Transport von Bohrklein im Transportkanal verbessert und Verstopfungen unterbunden werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass sich die Querschnittsfläche im Wesentlichen stetig oder gleichmäßig vergrößert. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass sich die Querschnittsfläche stetig und gleichmäßig entgegen der Vorschubrichtung vergrößert und somit eine konusförmige Form annimmt. Insbesondere vergrößert sich die Querschnittsfläche des Transportkanals um zumindest 50 % entgegen der Vorschubrichtung, vorzugsweise um zumindest 100 % entgegen der Vorschubrichtung, bevorzugt um zumindest 250 % entgegen der Vorschubrichtung. Insbesondere vergrößert sich die Querschnittsfläche des Transportkanals stetig um zumindest 0,005 cm² pro cm Erstreckung entgegen der Vorschubrichtung, vorzugsweise um zumindest 0,01 cm² pro cm Erstreckung entgegen der Vorschubrichtung.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass sich die Querschnittsfläche zumindest in einem Bereich sprunghaft ändert. Vorteilhaft kann dadurch eine Vergrößerung des Querschnitts des Transportkanals im Schaftbereich konstruktiv einfach realisiert werden. Es ist beispielhaft denkbar, dass der Transportkanal im Schaftbereich durch zumindest zwei Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen realisiert wird.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Bezugszeichen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung, die sich im Wesentlichen entsprechen, werden mit derselben Zahl und mit einem die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben versehen.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Werkzeugsystems;
2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug;
3a eine perspektivische Ansicht eines Bohrkopfs des Bohrwerkzeugs gemäß 2;
3b eine Draufsicht des Bohrkopfs gemäß 3a;
3c eine Seitenansicht des Bohrkopfs gemäß 3a;
3d eine um 90° gedrehte Seitensicht des Bohrkopfs gemäß 3c;
4a eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
4b eine perspektivisch Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
4c eine perspektivisch Ansicht einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
5a eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
5b einen Längsschnitt des Bohrkopfs gemäß 5a;
6 eine Explosionszeichnung eines Schaftelements einer weiteren alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
7 eine Explosionszeichnung eines Schaftelements einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs;
8a einen Längsschnitt einer alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs mit einer Bypassöffnung;
8b ein Diagramm mit dem Druckverlauf am Bohrkopf während des Bohrvorgangs;
9 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Bohrwerkzeugs.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine schematische Ansicht eines Werkzeugsystems 200 gezeigt. Das Werkzeugsystem 200 umfasst ein Bohrwerkzeug 10, eine Handwerkzeugmaschine 300 und eine Absaugvorrichtung 400. Die Handwerkzeugmaschine 300 ist beispielhaft als ein Bohrhammer ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 300 weist eine Werkzeugaufnahme 302 auf, die zur Aufnahme eines beispielhaft als Bohrwerkzeug 10 ausgebildeten Einsatzwerkzeugs ausgebildet ist. Die Handwerkzeugmaschine 300 weist eine nicht dargestellte, einen Elektromotor umfassende Antriebseinheit und ein ein pneumatisches Schlagwerk umfassendes Getriebe auf. Über die Antriebseinheit und das Getriebe kann das Bohrwerkzeug 10 im gekoppelten Zustand rotatorisch um eine Längsachse 12 des Bohrwerkzeugs 10 und linear oszillierend bzw. schlagend entlang der Längsachse 12 angetrieben werden.
Das Bohrwerkzeug 10 ist als ein Gesteinsbohrer ausgebildet und in 2 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. Das Bohrwerkzeug 10 ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Bohrloch in einem Werkstück 14 (siehe 1), das beispielhaft als ein Gemäuer ausgebildet ist, zu erzeugen. Das Bohrloch wird über eine schlagende Bewegung des Bohrwerkzeugs 10 entlang der Längsachse 12 und eine rotatorische Bewegung des Bohrwerkzeugs 10 um die Längsachse 12 erzeugt. Das Bohrwerkzeug 10 weist ein Einsteckende 16 auf, das zur Kopplung des Bohrwerkzeugs 10 mit der Handwerkzeugmaschine 300 ausgebildet ist. Das Einsteckende 16 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist Formschlusselemente 18 auf, die als längliche Nuten ausgebildet sind. Die Werkzeugaufnahme 302 der Handwerkzeugmaschine 300 weist nicht dargestellte korrespondierende Formschlusselemente auf, die im gekoppelten Zustand mit den Formschlusselementen 18 des Bohrwerkzeugs 10 verbunden sind. Ausgehend von dem Einsteckende 16 weist das Bohrwerkzeug 10 entlang seiner Längserstreckung einen Anschlussbereich 20 zur Verbindung des Bohrwerkzeugs 10 mit einem Absaugadapter 402, einen Schaftbereich 22 und einen Bohrkopf 24 auf. Das vordere Ende des Bohrwerkzeugs 10 wird von dem Bohrkopf 24 und das hintere Ende des Bohrwerkzeugs 10 wird von dem Einsteckende 16 gebildet.
Der Absaugadapter 402 ist über einen Schlauch 403 mit der als Industriesauger ausgebildeten Absaugvorrichtung 400 verbunden. Der Absaugadapter 402 und das Bohrwerkzeug 10 sind relativ zueinander drehbar verbunden. Das Bohrwerkzeug 10 wird im Anschlussbereich 20 vollständig von dem Absaugadapter 402 umschlossen. Das Bohrwerkzeug 10 weist im Anschlussbereich 20 ein als eine außen umlaufende Nut ausgebildetes Verbindungselement 26 auf. Der Absaugadapter 402 weist ein korrespondierendes als Gummiring ausgebildetes Verbindungselement 404 auf. Im verbundenen Zustand stehen die Verbindungselemente 26, 404 derart miteinander in Eingriff, dass der Absaugadapter in axialer Richtung mit Spiel gehalten ist.
Der Bohrkopf 24 wird durch einen als Vollhartmetallkopf ausgebildeten Schneidkörper 28 gebildet. Der Bohrkopf 24 ist in 3a in einer perspektivischen Ansicht und in 3b in einer Draufsicht gezeigt. Der Schneidkörper 28 umfasst vier Schneidelemente 30, insbesondere zwei Hauptschneidelemente 32 und zwei Nebenschneidelemente 34. Die Schneidelemente 30 des Schneidkörpers 28 sind kreuzförmig angeordnet. Der Schneidkörper 28 ist beispielhaft einstückig ausgebildet. In Umfangsrichtung 36 um die Längsachse 12 sind die Hauptschneidelemente 32 und Nebenschneidelemente 34 abwechselnd angeordnet. Der Bohrkopf 24 weist eine als Zentrierspitze ausgebildete Spitze 38 auf, die derart stirnseitig hervorsteht, dass sie als erstes in Kontakt mit dem Werkstück 14 kommt. Das Bohrwerkzeug 10 weist im Schaftbereich 22 ein Schaftelement 40 und ein Hülsenelement 42 auf. Radial zwischen dem Schaftelement 40 und dem Hülsenelement 42 ist ein Transportkanal 44 zum Abtransport von Bohrklein aus dem Bohrloch angeordnet. Das Hülsenelement 42 erstreckt sich vom Anschlussbereich 20 bis zum Bohrkopf 24. Das Hülsenelement 42 ist stoffschlüssig mit dem Schaftelement 40 verbunden. Das Hülsenelement 42 ist im Schaftbereich 22 und insbesondere auch im Anschlussbereich 20 stoffschlüssig mit dem Schaftelement 40 verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise über eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung, eine Klebeverbindung, etc. realisiert werden. Der Transportkanal 44 erstreckt sich entlang der Längsachse 12 vollständig durch den Schaftbereich 22. Der Transportkanal 44 weist Ansaugöffnungen 46, über die das Bohrklein während der Erzeugung des Bohrlochs in den Transportkanal 44 eintritt, und Absaugöffnung 48, über die das Bohrklein den Transportkanal 44 verlässt, auf.
Das Schaftelement 40 weist zwei außenliegende Nuten 45 auf, die sich geradlinig und parallel zu der Längsachse 12 durch den Schaftbereich 22 erstrecken. Die Nuten 45 sind an ihrem dem Bohrkopf 24 zugewandten Ende axial offen ausgebildet. An ihrem dem Bohrkopf 24 abgewandten Ende sind die Nuten 45 axial geschlossen. Zudem sind die Nuten 45 im Schaftelement 40 radial nach außen entlang ihrer Längserstreckung geöffnet. Radial werden die Nuten 45 im Schaftbereich 22 durch das Hülsenelement 42 derart abgeschlossen, dass die Transportkanäle 44 im Schaftbereich 22 in Umfangsrichtung 36 geschlossen sind. Das Hülsenelement 42 ist in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet. Das Hülsenelement 42 weist einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser auf. Die Transportkanäle 44 weisen jeweils eine Querschnittsfläche 50 auf, die im Wesentlichen konstant ist. Die Querschnittsfläche 50 (vgl. 2) des Transportkanals 44 ist über den gesamten Schaftbereich 22 konstant ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Profil des Transportkanals 44 eine im Wesentlichen gerade Skelettlinie auf. Insbesondere ist die Skelettlinie im Wesentlichen entlang des gesamten Transportkanals 44, vorzugsweise zwischen der Ansaugöffnung 46 und der Absaugöffnung 48, geradlinig ausgebildet.
Die Absaugöffnung 48 des Transportkanals 44 ist durch eine Querbohrung 52 gebildet (vgl. 2), die in dem Hülsenelement 42 angeordnet ist. Die Absaugöffnung 48 öffnet sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ansaugöffnung 46 beziehungsweise radial zu der Längsachse 12 des Bohrwerkzeugs 10. Die Nut 45 des Schaftelements 40 schließt bündig mit der Querbohrung 52 ab. Die Querschnittsfläche 50 des Transportkanals 44 verringert sich im Anschlussbereich 20, insbesondere im Bereich der Ansaugöffnung 48. Die Nut 44 schließt sich axial insbesondere durch eine gekrümmte bzw. abgerundete Form.
Die Ansaugöffnung 46 ist im Bereich des Bohrkopfs 24 angeordnet. Die Ansaugöffnung 46 wird durch den Schneidkörper 28 gebildet. Der als Vollhartmetallkopf ausgebildete Schneidkörper 28 weist im Wesentlichen einen Querschnitt in Form einer acht auf. Der Schneidkörper 28 weist einen sockelförmigen Grundkörper 77 auf, aus dem sich in axialer Richtung vier Schneidelemente 30 hervorstrecken. In der Mitte sind zwei Hauptschneidelemente 32 angeordnet, die ineinander übergehen. Die Hauptschneidelemente 32 weisen jeweils eine Hauptschneidkante 78 auf, die über eine Querschneide verbunden sind. Die beiden Hauptschneidelemente 32 sind radial nach außen durch einen Leerraum 82 unterbrochen. Die beiden Nebenschneidelemente 34 sind radial nach innen durch eine Leerraum 83 unterbrochen und bilden den maximalen Durchmesser des Schneidkörpers 28 bzw. des Bohrkopfs 24. Die Nebenschneidelemente 34 stehen insbesondere radial nach außen über den sockelförmigen Grundkörper 77 hinaus ab. Die beiden Nebenschneidelemente 34 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptschneidelemente 32 angeordnet. Insbesondere sind die beiden Nebenschneidelemente 34 jeweils durch die Leerräume 83 von den Hauptschneidelementen 32 beabstandet.
Das Bohrwerkzeug 10 weist zwei Zustromkanäle 66 auf, die durch Ausnehmungen 84, 85 gebildet sind. Die beiden Zustromkanäle 66 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Das Hülsenelement 42 weist eine außenliegende Ausnehmung 84 auf, die im dem Bohrkopf 24 zugewandten Bereich des Hülsenelements 42 angeordnet ist. Alternativ kann sich die Ausnehmung 84 auch entlang der gesamten Länge des Hülsenelements 42 erstrecken. Der Schneidkörper 28 weist eine außenliegende Ausnehmung 85 auf, die sich durch den gesamten Grundkörper 77 erstreckt. Die Ausnehmung 84 im Hülsenelement 42 und die Ausnehmung 85 im Schneidkörper 28 gehen im Wesentlichen bündig ineinander über. Die Ausnehmungen 84, 85 sind beispielhaft konkav geformt, es sind allerdings auch andere Geometrien, wie rechteckig, kreisförmig, etc. denkbar. Die Ausnehmungen 84, 85 sind geradlinig ausgebildet. Die Ausnehmungen 84, 85 weisen einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Der Querschnitt der Ausnehmungen 84, 85 ergibt sich insbesondere aus der Differenz der das Hülsenelement 42 bzw. den Schneidkörper 28 umschreibenden Hüllkurve und der jeweiligen Mantelfläche. Die Breite 67 der Zustromkanäle bzw. ihre seitliche Erstreckung in Umfangsrichtung des Bohrwerkzeugs 10 ist durch das Nebenschneidelement 34 und den Leerraum 82 begrenzt. Bezüglich der Längsachse 12 weisen die Zustromkanäle 66 jeweils einen Mittelpunktswinkel α von im Wesentlichen 50° auf. Vorzugsweise weisen die Zustromkanäle jeweils einen Mittelpunktswinkel α in einem Bereich zwischen 0° und 90°, bevorzugt in einem Bereich zwischen 20° und 70°, auf. Die Summe der Mittelpunktswinkel α beträgt somit 100°. Insbesondere liegt die Summe der Mittelpunktswinkel über 30°, vorzugsweise über 60°, bevorzugt über 90°.
Des Weiteren weist der Schneidkörper 28 zwei Durchgänge 86 auf, die umfänglich von dem Grundkörper 77 durchgehend begrenzt werden. Die Durchgänge 86 bilden die Ansaugöffnungen 46 der Transportkanäle 44. Die Ansaugöffnung 46 bildet somit eine rein axiale Öffnung, durch die Luft und Bohrklein in den Transportkanal 44 eintreten kann. Die Querschnitte der Durchgänge 86 sind im Wesentlichen dreieckig ausgebildet. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Querschnitte der Durchgänge mehreckig mit scharfen oder weichen Kanten oder ovalförmig ausgebildet sind. Der Querschnitt der Durchgänge 86 ist entlang der Längserstreckung 12 konstant ausgebildet. Der Zustromkanal 66 bzw. die Ausnehmung 85 im Schneidkörper 28 endet axial auf derselben Höhe, auf der die Ansaugöffnung 46 bzw. der Durchgang 86 beginnt.
Der Zustromkanal 66 und die Ansaugöffnung 46 sind teilweise radial zueinander beabstandet angeordnet. In diesem Zusammenhang soll unter einer teilweisen radialen Beabstandung insbesondere verstanden werden, dass der radial Abstand der Ansaugöffnung 46 und des Zustromkanals 66 von der Längsachse 12 teilweise gleich ist, aber der radial maximale Abstand des Zustromkanals 66 von der Längsachse 12 größer ist als der radial maximale Abstand der Ansaugöffnung 46 und der radial minimale Abstand der Ansaugöffnung 46 kleiner ist als der radial minimale Abstand des Zustromkanals 66. Die Ansaugöffnungen 46 sind teilweise radial zwischen den Schneidelementen 30, insbesondere teilweise radial zwischen dem Hauptschneidelement 32 und dem Nebenschneidelement 34, angeordnet, um einen möglichst großen Querschnitt der Ansaugöffnungen 46 zu realisieren. Die Hauptschneidelemente 32 teilen den Bohrkopf 24 in zwei Seiten, wobei jede Seite ein Nebenschneidelement 34, eine Ansaugöffnung 46 und einen Zustromkanal 66 aufweist. Die Schneidelemente 30 weisen jeweils eine Spanfläche 90 und eine Freifläche 92 auf. Die Spanfläche 90 des Nebenschneidelements 34 ist dem Zustromkanal 66 zugewandt und die Freifläche 92 des Nebenschneidelements 34 ist der Ansaugöffnung 46 zugewandt. Im Querschnitt sind die Durchgänge 86 derart ausgebildet, dass ein Verhältnis zwischen dem Querschnitt des Durchgangs 86 bzw. der Ansaugöffnung 46 und der Querschnittsfläche 50 des Transportkanals 44 zumindest 0,85 ist. Vorzugsweise ist der Zustromkanal 66 derart ausgebildet, dass ein Querschnitt des Zustromkanals 66c im Wesentlichen dem Querschnitt der Ansaugöffnung 46 entspricht.
Die Leerräume 82, 83 sind axial auf derselben Höhe angeordnet. Insbesondere grenzen alle Leerräume 82, 83 an einem der Hauptschneidelemente 32 an. Die außenliegenden Leerräume 82 sind teilweise radial beabstandet zu den innenliegenden Leerräumen 83 angeordnet. Es ist allerdings auch denkbar, dass die außenliegenden Leerräume vollständig radial beabstandet zu den innenliegenden Leerräumen 83 angeordnet sind. Die Leerräume 82, 83 erstrecken sich in ihrer Länge von dem Grundkörper 77 bis hin zu einer maximalen Höhe der Hauptschneidkante 78 respektive Nebenschneidkante 94 der Schneidelemente 30. Insbesondere beginnen die Leerräume 82 auf Höhe des Beginns der Ansaugöffnung 46 und/oder des Endes des Zustromkanals 66.
In 3c ist eine Seitenansicht des vorderen Bereichs des Bohrwerkzeugs 10 gezeigt. Um den Luftstrom zur Absaugung bevorzugt über die Zustromkanäle 66 zu führen, weist das Bohrwerkzeug 10 im Bereich des Bohrkopfs 24 zumindest ein Strömungselement 96 auf. In dieser Ausführungsform ist das Strömungselement 96 als ein konusförmiger Verlauf der Außenkontur des Schneidkörpers 28, insbesondere des Grundkörpers 77, ausgebildet. Vorteilhaft wird durch den konusförmigen Verlauf der Durchmesser der Hüllkurve des Schneidkörpers 28 in Richtung der Spitze 38 vergrößert. Vorzugsweise ist das Strömungselement 96 unmittelbar benachbart zu dem Zustromkanal 66 angeordnet.
In 3d ist eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Bohrwerkzeugs 10 gezeigt. Die Nebenschneidelemente 34 sind in dieser Ausführungsform des Bohrwerkzeugs 10 zum Abtragen von Gestein ausgebildet. Um einen möglichst hohen Abtrag an Gestein zu erzeugen, weist das Nebenschneidelement 34 beispielhaft einen Spanwinkel β von ca. 20° bis 30°, einen Freiwinkel γ von ca. 20° bis 30° und sich dadurch ergebenen Keilwinkel δ von ungefähr 90° auf. Um den Abtrag weiter zu erhöhen, sind auch kleinere Spanwinkel β in einem Bereich zwischen 0° und 20° denkbar. Der Spanwinkel β ergibt sich aus dem Winkel zwischen der Spanfläche 90 und einer Ebene koaxial zu der Längsachse 12 des Bohrwerkzeugs 10. Der Freiwinkel γ ergibt sich aus dem Winkel zwischen der Freifläche 92 und einer Ebene senkrecht zu der Längsachse 12. Der Keilwinkel δ ergibt sich aus dem Winkel zwischen der Freifläche 92 und der Spanfläche 90.
In 4a ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs 10a gezeigt. Der Bohrkopf 24a besteht aus einem als ein Vollhartmetallkopf ausgebildeter Schneidkörper 28a, der identisch zu dem Schneidkörper 28 der vorherigen Ausführungsform ausgebildet ist. Das Hülsenelement 42a weitet sich in seinem Durchmesser in dem dem Bohrkopf 24a zugewandten Ende des Schaftbereichs 22a. Der Zustromkanal 66a wird durch eine außenliegende Ausnehmung 84a im Hülsenelement 42a und eine außenliegende Ausnehmung 85a im Schneidkörper 28a gebildet, wobei die Ausnehmungen 84a, 85a bündig ineinander übergehen. Die Ausnehmung 84a im Hülsenelement 42a verbreitert und vertieft sich entlang ihrer Längserstreckung stetig, um den Luftstrom optimal zu führen.
In 4b ist eine weitere alternative Ausführungsform des Bohrwerkzeugs 10b gezeigt. Der Bohrkopf 24b besteht aus einem als ein Vollhartmetallkopf ausgebildeter Schneidkörper 28b. Der Schneidkörper 28b ist kreuzförmig ausgebildet. Der Schneidkörper 28b umfasst zwei Hauptschneidelemente 32b und zwei Nebenschneidelemente 34b, die in der Spitze 38b ineinander laufen. Zwischen den Schneidelementen 30b weist der Schneidkörper 28b jeweils eine radial außenliegende Ausnehmung 85b auf. Die Ausnehmungen 85b weisen einen im Wesentlichen ovalförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt der Ausnehmungen 85b ist entlang ihrer Längserstreckung im Wesentlichen konstant ausgebildet.
Das Hülsenelement 42b weist an seinem dem Bohrkopf 24b zugewandten Ende zwei sich in ihrer Form und Größe unterscheidende Ausnehmungen 84b, 98b auf. Die Ausnehmungen 84b, 98b weisen einen ähnlichen Querschnitt auf. Die Ausnehmungen 84b, 98b sind in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet und enden im stirnseitigen Ende des Hülsenelements 42b. Die Ausnehmungen 85b des Schneidkörpers 28b und die Ausnehmungen 84b, 98b des Hülsenelements 42b sind derart angeordnet, dass sie ineinander im Wesentlichen bündig übergehen. Der Zustromkanal 66b wird durch die längere Ausnehmung 84b im Hülsenelement 42b und die Ausnehmung 85b im Schneidkörper gebildet. Die Ansaugöffnung 64b wird durch die kürzere Ausnehmung 98b im Hülsenelement 42b und die Ausnehmung 85b im Schneidkörper 28b gebildet. Die Ansaugöffnung 46b ist sowohl axial als auch radial außenliegend offen ausgebildet. Die Länge der die Ansaugöffnungen 46b bildenden Ausnehmungen 98b ist deutlich kürzer ausgebildet, als die Länge der die Zustromkanäle 66b bildenden Ausnehmungen 84b. Insbesondere entspricht die Länge der kürzeren Ausnehmungen 98b weniger als 25 % der Länge der längeren Ausnehmungen 84b. Axial zwischen dem Beginn der längeren Ausnehmung 84b und dem Beginn der kürzeren Ausnehmung 98b des Hülsenelemente 42b und unterhalb der die Ansaugöffnung 46b bildenden kürzeren Ausnehmung 98b sind Strömungselemente 96b angeordnet. Die Strömungselemente 96b sind als in Umfangsrichtung verlaufende Nuten im Hülsenelement 42b ausgebildet. Die Nuten verlaufen in einem konstanten Abstand zur Spitze 38 des Bohrwerkzeugs 10. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Nuten eine andere Orientierung, wie beispielsweise schräg oder wellenförmig, aufweisen.
Um sicherzustellen, dass stets genügend Luft über die Zustromkanäle 66b zu den Ansaugöffnungen 46b gelangen kann, sind in dieser Ausführungsform die Nebenschneidelemente 34b gegenüber den Hauptschneidelementen 32b axial zurückversetzt angeordnet. Insbesondere ist die mittlere Höhe der Nebenschneidkante 94b derart axial zurückversetzt ausgebildet, dass der axiale Abstand der Nebenschneidkante 94b von der Spitze 38b mehr als doppelt so groß ist, wie der Abstand der mittleren Höhe der Hauptschneidkante 78b von der Spitze 38b.
Da die Luft in dieser Ausführungsform aus dem Zustromkanal 66b über die tiefer liegenden Nebenschneidelemente 34b zu den Ansaugöffnungen 46b geführt wird, kann durch eine Anpassung der Schneidengeometrie eine erhöhte Absaugleistung erreicht werden. Vorteilhaft kann die Schneidengeometrie strömungstechnisch optimiert werden. In 4b weisen die Nebenschneidelemente 34b einen Spanwinkel β von ungefähr 30° auf. Da die Nebenschneidelemente 34b derart axial hinter den Hauptschneidelementen 32b zurückversetzt sind, dass sie lediglich eine Stützfunktion erfüllen und im Falle eines Beaufschlagens mit einer Armierung in Kontakt mit dem Werkstück geraten, sind auch größere Spanwinkel β denkbar. Insbesondere kann der Spanwinkel β größer ausgebildet sein als der Freiwinkel γ. Vorzugsweise liegt der Spanwinkel β in einem Bereich zwischen 30° und 80°. Alternativ ist auch denkbar, dass das Nebenschneidelement 34b keine scharfe Schneidkante 94b aufweist, sondern eine abgerundete Kante aufweist, in der die Spanfläche 90b in die Freifläche 92b übergeht. In 4c ist der Bohrkopf 24b mit einer leicht veränderten Schneidengeometrie der Nebenschneidelemente 34b in einer Seitenansicht gezeigt. Der Spanwinkel β beträgt beispielhaft ungefähr 80°.
In 5a und 5b ist eine weitere alternative Ausführungsform des Bohrwerkzeugs 10c gezeigt. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen ist der Bohrkopf 24c nicht als ein Vollhartmetallkopf ausgebildet, sondern weist drei Schneidkörper 28b auf, die bei der Herstellung des Bohrkopfs in Einschnitt eingesetzt werden und stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Schaftelement 40c verbunden werden. Insbesondere werden die Schneidköper 28c mit dem Schaftelement 40c verlötet. Ein die Spitze 38c des Bohrwerkzeugs 10c bildender Schneidkörper 28b umfasst zwei Hauptschneidelemente 32c, die sich ausgehend von der Spitze 38c radial nach außen erstrecken. Die Hauptschneidelemente 32c sind radial außenliegend durch Leerräume 82c unterbrochen. Zudem weist der Bohrkopf 24c zwei als Nebenschneidelemente 34c ausgebildete Schneidkörper 28c auf, die auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Zwischen den Schneidkörpern 28c, insbesondere zwischen den Hauptschneidelementen 32c und den Nebenschneidelementen 34c, sind radial innenliegende Leerräume 83c ausgebildet.
Das Bohrwerkzeug 10c weist einen zentrischen Transportkanal 44c auf, der sich im Bohrkopf 24c in zwei Ansaugöffnungen 46c teilt (siehe 5b). Die beiden Ansaugöffnungen 46c sind als Bohrungen im Schaftelement 40c ausgebildet und verlaufen schräg zur Längsachse 12c. Die Ansaugöffnungen 46c sind axial als auch radial offen ausgebildet. Die Transportkanäle 44c sind innerhalb des Schaftelements 40c angeordnet. Zudem weist das Bohrwerkzeug 10c Zustromkanäle 66c auf, die durch außenliegende Ausnehmungen 102c im Schaftelement 40c ausgebildet sind. Die Zustromkanäle 66c erstrecken sich geradlinig über den gesamten Bereich des Schaftelements 40c und enden im Bohrkopf 24c, insbesondere in der Stirnfläche des Bohrwerkzeugs 10c. Der gesamte Zustromkanal 66c wird durch die Ausnehmung 102c im Schaftelement 40c gebildet. Das Schaftelement 40c weitet sich in seinem dem Bohrkopf 24c zugewandten Ende, wobei sich die Ausnehmung 102c hierzu korrespondierend weitet. Die beiden Zustromkanäle 66c sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die Zustromkanäle 66c und die Ansaugöffnungen 46c sind derart angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung voneinander durch die Schneidkörper 28c bzw. die Hauptschneidelemente 32c und die Nebenschneidelemente 34c getrennt werden. Die Größe der die Zustromkanäle 66c bildenden Ausnehmungen 102c ist an den Abstand der Schneidkörper 28c angepasst, sodass die Ausnehmung 102c im Wesentlichen durch die Schneidkörper 28c begrenzt wird und eine maximal Größe aufweist. Die Zustromkanäle 66c und die Ansaugöffnungen 46c sind radial überlappend bzw. radial auf gleicher Höhe angeordnet. Durch die Leerräume 82c, 83c und die axial zurückversetzten Nebenschneidelemente 34c wird eine optimierte Luftzirkulation im Bereich des Bohrkopfs 24c realisiert.
In 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Schaftelements 104d für ein Bohrwerkzeug 10d gezeigt. Das Schaftelement 104d ist mehrteilig ausgebildet. Das Schaftelement 104d ist zweiteilig ausgebildet und weist ein erstes Schaftteil 106d und ein zweites Schaftteil 108d auf. Das Schaftelement 104d erstreckt sich über das Einsteckende 16d, den Anschlussbereich 20d und den Schaftbereich 22d des Bohrwerkzeugs 10d. Die beiden Schaftteile 106d, 108d sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die beiden Schaftteile 106, 108d werden über eine Fügefläche 110d miteinander stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielhaft über eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung erfolgen. Die Fügefläche 110d ist als eine Ebene ausgebildet, die auf der Längsachse 12d des Schaftelement 104d liegt. Das Schaftelement 104d weist zwei innenliegende Transportkanäle 44d auf. Die Transportkanäle 44d sind exzentrisch zu der Längsachse 12d ausgebildet, es ist allerdings ergänzend oder alternativ auch denkbar, dass das Schaftelement 104d einen zentrischen Transportkanal 44d aufweist. Die Transportkanäle 44d werden durch Nuten 112d gebildet, die in der Fügefläche 110d angeordnet sind. Die Nuten 112d erstrecken sich im Schaftbereich 22d geradlinig und insbesondere parallel zueinander. Im Anschlussbereich 20d erstrecken sich die Nuten 112d derart, dass ihr Abstand voneinander vergrößert wird. Insbesondere werden die Nuten 112d im Anschlussbereich zu der Mantelfläche des Schaftelements 104d geführt, sodass die Nuten 112d im Schaftbereich die Absaugöffnung 48d des Bohrwerkzeugs 10d bilden.
An dem dem Einsteckende 16d abgewandten Ende des Schaftelements 104d sind die Nuten 112d axial offen ausgebildet. Insbesondere enden die Nuten 112d in einer stumpfen stirnseitigen Fläche 114d, die als Fügefläche für den Bohrkopf bzw. den Schneidkörper vorgesehen ist. Die Mantelfläche des Schaftelements 104d entspricht der Mantelfläche des Schaftbereichs 22d. Die axiale Öffnung der Nut 112d kann somit abhängig von der Form des Bohrkopfs die Ansaugöffnung 46d bilden oder in die Ansaugöffnung 46d übergehen. Die Nuten 112d der Schaftteile 106d, 108d weisen einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, sodass sich im verbundenen Zustand ein kreisförmiger Querschnitt der Transportkanäle 44d ergibt. Es sind allerdings auch andere Formen des Querschnitts denkbar, wie beispielsweise ein mehreckiger, insbesondere rechteckiger Querschnitt, oder ein ovalförmiger Querschnitt der Nuten 112d. Die Schaftteile 106d, 108d weisen des Weiteren Verbindungselemente 26d auf, die im Anschlussbereich angeordnet und zur Verbindung des Bohrwerkzeugs 10d mit einem Absaugadapter 402 ausgebildet sind. Die Verbindungselemente 26d sind beispielhaft als außenliegende Nuten, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, ausgebildet.
In 7 ist eine alternative Ausführungsform des mehrteiligen Schaftelements 104e gezeigt. Das Schaftelement 104e ist zweiteilig aus zwei identischen Schaftteilen 106e, 108e ausgebildet. Die beiden Schaftteile 106e, 108e werden über eine ebene Fügefläche 110e stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Schaftteile 106e, 108e weisen Formschlusselemente 116e, 118e auf, die dazu ausgebildet sind, den Fügeprozess zu vereinfachen. Die Formschlusselemente 116e, 118e sind als Noppenelemente 116e und als korrespondierende Muldenelemente 118e ausgebildet. Die Formschlusselemente 116e, 118e sind im Bereich des Einsteckendes angeordnet. Andere Anordnungen der Formschlusselemente 116e, 118e sind ebenfalls denkbar. Die beiden Schaftteile 106e, 108e weisen jeweils eine Nut 112e auf. Im zusammengefügten Zustand bildet jede Nut 112e einen der zwei Transportkanäle 44e aus. Alternativ wäre auch denkbar, dass zwei Nuten zusammen einen Transportkanal bilden.
In 8a ist eine weitere alternative Ausführungsform des Bohrwerkzeugs 10f gezeigt. Das Bohrwerkzeug 10f weist einen ähnlichen Aufbau auf wie das Bohrwerkzeug 10c gemäß 5a und 5b. Das Bohrwerkzeug 10f weist ein Schaftelement 40f auf, das teilweise den Bohrkopf 24f bildet und Einschnitte aufweist, in welchen Schneidkörper 28f angeordnet sind. Im Schaftbereich 22f ist der Außendurchmesser des Bohrwerkzeugs 10f bzw. des Schaftelements 40f konstant ausgebildet. Im Bereich des Bohrkopfs 24f weitet sich der Außendurchmesser des Schaftelements 40f auf, wodurch die Zustromfläche, über die der Luftstrom sich in Vorschubrichtung zum Bohrkopf 24f bewegt, verringert wird. Das Schaftelement 40f weist eine zentrische Bohrung auf, die den Transportkanal 44f bildet. Im Bereich des Bohrkopfs 24f teilt sich der Transportkanal 44f in zwei Bohrungen 122f, die quer zur Längsachse 12f verlaufen und stirnseitig die Ansaugöffnungen 46f des Transportkanals 44f bilden.
Das Bohrwerkzeug 10f ist während eines Bohrvorgangs in einem Werkstück 14 gezeigt. Bohrwerkzeuge wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, haben die Eigenschaft, dass der Druck am Bohrkopf abhängig von der axialen Position während der schlagenden Bewegung des Bohrwerkzeugs im Bohrloch stark variiert. Ein beispielhafter Druckverlauf 124f ist in 8b eingezeichnet. Der Druckverlauf 124f ist beispielhaft sinusförmig dargestellt, wobei ein realer Druckverlauf abhängig von der verwendeten Handwerkzeugmaschine und dem zu bearbeitenden Werkstück davon abweichen kann. Am oberen Umkehrpunkt 126f ist der Zeitpunkt des Hammerschlags dargestellt, an welchem das Bohrwerkzeug den Bohrlochgrund mit einer Kraft beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Ansaugöffnungen verschlossen und es entsteht ein hoher Saugdruck im Transportkanal. Am unteren Umkehrpunkt 128f ist das Bohrwerkzeug maximal von dem Bohrlochgrund beabstandet, wodurch viel Luft über die Ansaugöffnungen angesaugt werden kann.
Um einen konstanteren Druckverlauf im Transportkanal 44f zu realisieren, weist das Bohrwerkzeug 10f Bypassöffnungen 120f auf, über die der Luftvolumenstrom innerhalb des Transportkanals 44f erhöht wird. Die Bypassöffnungen 120f sind beispielhaft als Querbohrungen im Schaftelement 40f ausgebildet. Insbesondere weist das Schaftelement 40f zwei gegenüberliegende als Querbohrungen ausgebildete Bypassöffnungen 120f auf. Die Bypassöffnungen 120f sind im Schaftbereich 22f angeordnet. Insbesondere sind die Bypassöffnungen 120f in einem Teilstück des Schaftbereichs 22f angeordnet, der vor einem Teilstück liegt, in welchem sich der Außendurchmesser des Schaftbereichs 22f weitet und sich damit die Zustromfläche verjüngt. Durch die Bypassöffnung 120f weist das Bohrwerkzeug 10f zwei Luftströmungsverläufe 130f, 132f auf, wobei sich der erste Luftströmungsverlauf 130f über die Ansaugöffnungen 46f und der zweite Luftströmungsverlauf 132f über die Bypassöffnungen 120f erstreckt. Die beiden Luftströmungsverläufe gehen im Transportkanal 44f, insbesondere im Schaftbereich 22f ineinander über. In 8b ist ein beispielhafter Druckverlauf 134f für ein Bohrwerkzeug 10f mit Bypassöffnungen 120f dargestellt. Das Bohrwerkzeug 10f weist insbesondere einen im Mittel geringeren Druck auf, da der Volumenstrom um einen konstanten Faktor erhöht wird. Zudem sinkt die Amplitude des Druckverlaufs, da stets zumindest teilweise eine Versorgung des Transportkanals 44f mit Frischluft gewährleistet ist. Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Anwendung der Bypassöffnungen 120f nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt ist, sondern auch bei anderen Ausgestaltungen des Bohrwerkzeugs bzw. der Transportkanäle angewandt werden kann. Beispielhaft ist ebenfalls denkbar, dass die Bypassöffnungen in einem Hülsenelement wie zuvor beschrieben, angeordnet sind.
In 9 ist eine alternative Ausführungsform des Transportkanals 44g gezeigt. Das Bohrwerkzeug 10g weist beispielhaft einen zentrischen Transportkanal 44g auf, der innerhalb eines Schaftelements 40g angeordnet ist, sich im Bereich des Bohrkopfs 24 teilt und in zwei Ansaugöffnungen 46g endet. Um den Transport von Bohrklein innerhalb des Transportkanals 44g zu verbessern und Verstopfungen zu vermeiden, vergrößert sich der Querschnitt des Transportkanals 44g entgegen der Vorschubrichtung 136g. Insbesondere vergrößert sich der Querschnitt des Transportkanals 44g nur im Schaftbereich 22g des Bohrwerkzeugs 10g. Im Schaftbereich 22g vergrößert sich der Querschnitt des Transportkanals 44g stetig und gleichmäßig, sodass sich ein konusförmiges Profil des Transportkanals 44g ergibt. In Anschlussbereich 20g ist der Querschnitt des Transportkanals 44g maximal ausgebildet und weist eine als Querbohrung ausgebildete Absaugöffnung 48g auf. Die beschriebene Geometrie des Transportkanals 44g ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch bei anderen Ausgestaltungen des Bohrwerkzeugs bzw. der Transportkanäle angewandt werden. Beispielhaft ist ebenfalls denkbar, dass Transportkanäle, die radial zwischen einem Hülsenelemente und einem Schaftelement angeordnet sind, konisch geformt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2910323 [0001]

Claims

Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer, das sich entlang einer Längsachse (12d) erstreckt, umfassend einen Bohrkopf (24d), einen Anschlussbereich (20d) zur Verbindung des Bohrwerkzeugs (10d) mit einer Absaugvorrichtung (400), einen Schaftbereich (22d), der zwischen dem Bohrkopf (24d) und dem Anschlussbereich (20d) angeordnet ist, zumindest einen im Wesentlichen geschlossenen Transportkanal (44d), der sich entlang des Schaftbereichs (22d) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug ein mehrteiliges Schaftelement (104d) aufweist, das zumindest zwei Schaftteile (106d, 108d) umfasst.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Schaftteile (106d, 108d) einen Teil einer Mantelfläche des Schaftelements (104d) bildet.
Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftteile (106d, 108d) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer stoff- und formschlüssigen Verbindung, miteinander verbunden sind.
Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftteile (106d, 108d) entlang einer Fügefläche (110d) miteinander verbunden sind, die sich zumindest durch den gesamten Schaftbereich (22d) erstreckt.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fügefläche (110d) von einem dem Bohrkopf (24) abgewandten Ende des Bohrwerkzeugs (10d) bis zum Bohrkopf (24) erstreckt.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (110d) zumindest teilweise als eine Ebene ausgebildet ist, die insbesondere durch die Längsachse (12d) verläuft.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schaftteile (106d, 108d) zumindest eine Nut (112d) aufweist, die in der Fügefläche (110d) angeordnet ist.
Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftelement (104d) zweiteilig aus einem ersten Schaftteil (106d) und einem zweiten Schaftteil (108d) ausgebildet ist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schaftteil (106d, 108d) jeweils zumindest eine Nut (112d) aufweisen, die im verbundenen Zustand gemeinsam den Transportkanal (44d) bilden.
Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (24) einen Schneidkörper (28) umfasst, der an zumindest zwei Schaftteilen (106d, 108d) befestigt ist.