DE19650718A1 - Hohlbohrwerkzeug, insbesondere Diamantbohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere Diamantbohrwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Bohrwerkzeuge werden vornehmlich auf dem Bausektor eingesetzt, und zwar in Verbindung mit tragbaren und manuell bedienbaren Bohrgeräten zum Einbringen von Bohrungen in hartem Untergrund, wie Betonflächen bzw. Mauerwerk und dgl. Hierbei werden üblicherweise mit Diamanten bestückte Schneidelemente verwendet, die über ein Anschlußteil in das Bohrgerät eingespannt sind. Zur Befestigung des Schneidelements am Anschlußteil, gege­ benenfalls unter Verwendung eines Zwischenstücks, werden häufig Schraubver­ bindungen verwendet, die jedoch nach einer entsprechenden Wandstärke der miteinander zu verbindenden Elemente verlangen. Ein verschleißbedingtes Auswechseln kann, so eine Zerstörung der Schraubverbindung vermieden wer­ den soll, nur mit Spezialwerkzeugen erfolgen. Die aufgrund der erforderlichen Gewindetiefe größeren Rohrwandstärken bei der Schraubverbindung haben al­ lerdings den Nachteil, daß relativ große Bohrringflächen erzeugt werden, was wiederum die Bohrleistung negativ beeinflußt bzw. eine höhere Maschinenleis­ tung erfordert.

Aus diesem Grund ist es bekannt, die Elemente eines Hohlbohrwerkzeuges miteinander zu verlöten, wodurch gegenüber einem Schraubgewinde verringerte Rohrwandstärken verwendet werden können. Die Verlötung hat allerdings den Nachteil, daß es auf eine sorgfältige Loteinbringung und eine einwandfreie Ver­ lötung ankommt, um eine sichere Kraftübertragung für den Bohrbetrieb zu er­ reichen. Gegenüber Schraubverbindungen verschlechtert sich allerdings ein ver­ schleißbedingter Austausch der Elemente, weil die Module üblicherweise mit einem Ringbrenner abgelötet und ersetzt werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es infolge der Lottemperaturen zu Verspannungen innerhalb der Bauelemente kommen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn mit geringen Wandstärken gearbeitet werden soll. Insbesondere bei großen Bohrkronenmodulen mit Durchmessern von 150 mm aufwärts, lassen sich die Bauelemente nur mit Spezialvorrichtungen, wie beispielsweise Ringbrennern und dgl. miteinander verbinden bzw. demontieren. Derartige Ringbrenner, mit denen ein gleichmäßiges Erhitzen des Lötbereiches über den Umfang möglich ist, sind jedoch Spezialwerkzeuge, die kaum baustellentauglich sind. Ferner besteht beim Löten die Gefahr, daß übermäßig Wärme in das Rohr eingeleitet wird, was einem Spannungsfreiglühen des Rohres gleichkommt. Die dadurch freiwer­ denden Rohrspannungen beeinträchtigen die Rundlaufgenauigkeit des gelöteten Rohres mitunter so stark, daß häufig ein Nachrichten bzw. Nachdrehen der Krone nach dem Löten erforderlich ist. Da ungenau laufende Bohrkronen ein schlechtes Anbohrverhalten zeigen, so kann sich ein Leistungsverlust durch Rohrreibung einstellen bzw. ist ein Anbohren nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulartig aufgebautes, insbesonderes längen­ flexibles Hohlbohrwerkzeug zu schaffen, das baustellentauglich ist und bei dem sich ohne apparativen Aufwand, ohne spezielle Fachkenntnisse und auch bei Verwendung unterschiedlicher Modulwerkstoffe die Module einschließlich Schneidmodul vor Ort auf der Baustelle einfach, schnell und drehmomentfest miteinander verbinden und sich verschlissene Teile entsprechend einfach auswechseln lassen. Hierbei soll das Werkzeug baulich einfach gestaltet und kos­ tengünstig in der Herstellung sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung wird durch einen Klebefügeverbund zwischen den Elementen ein Werkzeug geschaffen, das ohne apparativen Aufwand und ohne spezifische Fachkenntnisse vor Ort auf der Baustelle wiederbestückt und modu­ lar zusammengestellt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Hohlbohrwerkzeug durch Verwendung von Zwischenmodulen längen­ flexibel ausgebildet ist, weil hierdurch die Länge des Bohrwerkzeuges individuell an die gegebenen Verhältnisse vor Ort angepaßt werden kann. Der Klebe­ fügeverbund ist hierbei so ausgestaltet, daß die verklebte Fläche das erforderliche Drehmoment übertragen kann. Vorzugsweise werden hierbei anaerobe Kleber eingesetzt, die sich besonders gut für diese Art der Verbindung eignen. Durch die geeignete Dimensionierung des Klebespaltes sowie durch die optimal ausgelegte Oberflächenbeschaffenheit wird ein Höchstmaß an Verbindungsfestigkeit er­ reicht.

Geeignete anaerobe Kleber sind Einkomponenten-Kleber und durch Sauerstof­ fentzug aushärtend, wobei der Aushärtevorgang durch Aktivatoren, UV- Bestrahlung oder durch metallischen Kontakt beschleunigt werden kann. Daher eignen sich diese Kleber bestens für diese Art von Verbindungen, da fehlerbe­ haftetes und zeitintensives Mischen von Mehrkomponentenklebern entfällt.

Die Demontage, insbesondere bei verschleißbedingtem Auswechseln der Ele­ mente, kann in einfacher Weise durch Erwärmen der Klebestellen auf ca. 300°C mit beispielsweise einem Heißluftgebläse oder einer einfachen Lötlampe erfolgen, wodurch der Kleber zerstört und das Modul von Hand getrennt werden kann. Nach dem Reinigen der Verbindungsstellen von zerstörtem Kleber, können die Ersatzmodule verwendet oder auch weitere Hohlbohrkronenlängenmodule miteinander verklebt werden, um die Anpassung an vorgegebene Verhältnisse zu ermöglichen. Nach kurzer Aushärtezeit des Klebers im Sekundenbereich kann das Hohlbohrwerkzeug unmittelbar wieder eingesetzt werden. Die Praxis hat gezeigt, daß erhebliche Drehmomente dauerhaft durch diese Klebefügetechnik übertragen werden können, wobei der Klebevorgang im Gegensatz zu anderen Fügeverbindungen beliebig oft wiederholt werden kann, ohne daß die Qualität des Hohlbohrwerkzeugs in Mitleidenschaft gezogen wird.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Hohlbohrwerkzeugs,

Fig. 2 eine Einzelheit der Verbundstelle von Modulelementen des Werkzeugs nach Fig. 1 sowie

Fig. 3 eine Einzelheit einer axialen Stoßstelle des Verbunds.

Das in den Figuren rein schematisch dargestellte Hohlbohrwerkzeug dient maßgeblich zum Bohren von nichtmetallischen harten Werkstoffen, insbesondere Untergrund wie Beton, Mauerwerk und dgl. und dient vornehmlich dem Einsatz vor Ort auf Baustellen zur Verwendung in tragbaren manuell betätigten Bohrgeräten. Das Hohlbohrwerkzeug weist ein mit einem Anschlußfortsatz 1 in Art eines Gewindes oder dgl. versehenes Anschlußteil 2 für das Einspannen des Werkzeugs in ein Antriebsaggregat auf, welches hier nicht dargestellt ist. Das üblicherweise mit Diamant bestückte Schneidelement 3 konventioneller Bauart ist über mindestens einen Zwischenmodul 4 mit dem Anschlußteil 2 verbunden, wobei in Anpassung an vorgegebene Bohrverhältnisse unter Verwendung von mehreren Zwischenmodulen mit vorzugsweise gleichem Aufbau eine längenvari­ able Ausführung des Bohrwerkzeugs gewährleistet ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Zwischenmodule mit vorzugsweise einheitlicher Länge axial übereinander verwendet. Das An­ schlußmodul 2 und die Zwischenmodule 4 sind an ihrem schneidelementfernen Ende mit einem ringförmigen Vorsprung 5 und an ihrem schneidelementnahen Ende mit einem ebenfalls ring- bzw. zylindrischen Vorsprung 6 versehen, die in Verbundstellung einander übergreifen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die schneidelementfernen Vorsprünge 5 radial außenliegend, hingegen die schneidelementnahen Vorsprünge radial innenliegend angeordnet, so daß ein zentrierendes übergreifen der Module bzw. des Anschlußelementes und gege­ benenfalls auch des Schneidelementes gewährleistet ist. Hierbei sind bevorzugt die schneidelementfernen Vorsprünge 5 axial länger als die schneidelementnahen Vorsprünge 6 ausgebildet, so daß in Verbundstellung die Vorsprünge im Bereich der Stirnfläche der schneidelementfernen Vorsprünge 5 Stoß auf Stoß aufeinanderliegen, hingegen ein axialer Abstand zwischen schneidelementnahem Vorsprung und benachbartem Modul verbleibt.

In Übergriffsstellung der Module bzw. Elemente begrenzen die Vorsprünge 5 und 6 zwischen sich einen Ringspalt, der klebetechnisch in Anpassung an die vorhandenen Durchmesserverhältnisse angepaßt ist und zwischen 0,02 mm bis 0,1 mm beträgt, vorzugsweise im Bereich von 0,05 ± 3% liegt. Die Überdeckungs­ länge H zwischen den zylindrischen Vorsprüngen 5 und 7 liegt im Bereich von 2 mm bis 8 mm, bevorzugt im Bereich von 4 mm bis 7 mm, wiederum angepaßt an klebetechnische Bedingungen, abhängig vom Durchmesser und Länge der Ele­ mente und der zu übertragenden Kräfte.

Die Verbindung der Elemente bzw. Module untereinander durch Klebefügever­ bund erfolgt durch Einbringen eines Klebers im Bereich der Überdeckung der Vorsprünge 5 und 6 und im Bereich der axialen Stoßfläche der schneidelement­ fernen Vorsprünge 5. Zur Anwendung als Kleber gelangt bevorzugt ein anaer­ ober Kleber, wobei zweckmäßig die Klebeflächen vorgereinigt sind. Als zweck­ mäßiger Kleber hat sich hierbei ein Loctite-Kleber, insbesondere der Type 648 herausgestellt. Nach Aufbringen des Klebers werden die Elemente ineinanderge­ fügt und es erfolgt eine sehr schnelle Aushärtung des Klebers im Sekunden- und allenfalls im Minutenbereich, wobei sich durch UV-Bestrahlung oder geeignete Aktivatoren die Aushärtezeit entsprechend verringern läßt. Hierbei ist ein aus­ reichender Kraftverbund auch bei unterschiedlichen Materialien zwischen den Bauelementen gewährleistet. Dies ist insbesondere für den Klebeverbund zwischen den Modulen und dem Anschlußelement an das Antriebsaggregat und gegebenenfalls dem Schneidelement von Vorteil, da sich die Werkstoffwahl von Anschlußelement und Schneidelement dem Bestimmungszweck entsprechend auslegen läßt und für die Werkstoffe der Zwischenmodule, die maßgeblich die Längenvariabilität herbeiführen, andere Werkstoffe verwendet werden können.

Bei Verschleiß einzelner Bauelemente ist eine Demontage der Klebeverbindung vor Ort sehr schnell und einfach möglich, indem beispielsweise die Verbund­ flächen erwärmt werden. Beschädigte Elemente lassen sich danach ohne weiteres austauschen, wonach dann erneut der Klebeverbund bewerkstelligt werden kann.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die zylindrischen Vorsprünge 5 und 6 bevorzugt gleiche Wandstärke aufweisen, so daß eine optimale Kraftübertragung gewähr­ leistet ist. Aus Fig. 2 ist auch der definierte Klebespalt 7 ersichtlich. Auch im Bereich der Stoßfläche bei 8 ist ein Klebeverbund vorgesehen.

Nach Fig. 3 ist die schneidelementferne Stirnfläche 9 von außen nach innen in Richtung auf das Schneidelement schräg verlaufend ausgebildet, wobei der Winkel α im Bereich von 1° bis 10°, vorzugsweise im Bereich von 1,5° bis 6° liegt. Die Winkelstellung der Stirnfläche 9 des schneidelementfernen Vorsprungs 5 bewirkt metallischen Kontakt der zu verbindenden Module bzw. Elemente. Der metallische Kontakt der zu verklebenden Teile im Axialbereich hat zur Folge, daß durch die sich ergebende katalytische Funktion der Aushärteprozeß des an­ aeroben Klebers angeregt wird und sich dadurch die Aushärtezeit verringert. Zusätzlich ergibt sich zum radialen Klebeflächenanteil auch ein axialer Klebe­ flächenanteil.

Es ist zweckmäßig, wenn die Aushärtephase bis zur Handfestigkeit in vertikaler Position des Hohlbohrwerkzeugs erfolgt. Durch Kapillarwirkung verteilt sich hierbei der Klebstoff gleichmäßig in die Ringspalt- und Axialspaltzone. Durch Einsatz der Zwischenmodule läßt sich in Achsrichtung eine Gesamtlänge von 100 mm bis 300 mm abdecken, wobei bei Bedarf auch größere Längen abgedeckt werden können.

Claims (11)

1. Werkzeug, insbesondere Hohlbohrwerkzeug und dergleichen, mit einem Anschlußteil (2) zum Einspannen des Werkzeugs in ein Antriebsaggregat und mit einem gegebenenfalls über ein Zwischenstück mit dem Anschlußteil (2) verbundenen, ggf. mit Diamanten bestückten Schneidelement (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in seinen Verbindungsab­ schnitten von Anschlußelement (2) und/oder Zwischenstücke(n) und/oder Schneidelement (3) für einen Klebefügeverbund ausgebildet und die Ver­ bindungsabschnitte benachbarter Elemente bzw. Stücke (2 bis 4) durch Verklebung miteinander verbunden sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug bevorzugt durch Einsatz von Zwischenmodulen (4) längen­ variabel aufgebaut ist, daß die Verbindungsabschnitte von Anschlußelement (2) und/oder Zwischenmodule(n) und/oder Schneidelement (3) für einen Klebefügeverbund ausgebildet und die Verbindungsabschnitte benachbarter Elemente bzw. Module (2 bis 4) durch Verklebung miteinander verbunden sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fügeverbund durch axiale und radial verlaufende Klebeflächen gebildet ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fügeverbund durch zungen- oder ringförmige Vorsprünge gebildet ist, die in Verbundstellung einander unter Belassung einer Klebefuge über­ greifen, wobei bevorzugt die schneidelementfernen Vorsprünge (5) länger als die schneidelementnahen Vorsprünge (6) ausgebildet sind.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schneidelementfernen Vorsprünge (5) in Übergriffsstel­ lung die radial außenliegenden Abschnitte des Verbunds bilden.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schneidelementfernen Vorsprünge (5) um wenigstens 0,05 mm länger als die schneidelementnahen Vorsprünge (6) sind.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringspalt (7) zwischen den übergreifenden Vorsprüngen (5, 6) eine Breite zwischen 0,02 mm bis 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 mm ± 3% aufweist.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überdeckungslänge (H) zwischen den übergreifenden Vorsprüngen (5, 6) 2 mm bis 8 mm, vorzugsweise 4 mm bis 7 mm beträgt.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den axialen Stoßflächen (8) des Verbunds eine metal­ lische Kontaktfläche vorgesehen ist, vorzugsweise die Stirnfläche (9) des schneidelementfernen Vorsprungs unter einem Winkel zwischen 1° bis 10°, vorzugsweise 1,5° bis 6° geneigt ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsfläche von radial außen nach radial innen in Richtung auf das Schneidelement (3) verläuft.

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den projizierten radialen Klebeflächen der zu verkle­ benden Vorsprünge (5, 7) und der projizierten axialen Klebeflächen (8) eine Rauhtiefe zwischen 25 µm bis 45 µm vorgesehen ist.