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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung und insbesondere Bohrwerkzeuge und Bohranlagen, welche eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur präzisen Kontrolle der Tiefe des Loches umfassen, ohne die Oberfläche des Werkstückes zu beschädigen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine entfernbar an einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage befestigbaren Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur Begrenzung der Tiefe eines Loches zum Präzisionsbohren, während die Oberfläche des Werkstückes vor ungewollter Verkratzung oder Beschädigung geschützt ist. Bohrwerkzeuge und Bohranlagen mit der Tiefenbegrenzungsvorrichtung sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Bohrmaschinen werden üblicherweise für Holzarbeiten verwendet. Sie werden ebenso verwendet, um Löcher in Materialien wie Kompositmaterialien, beispielsweise Kompositwerkstoffe aus Holz und Kunststoff, zu schneiden, Kunststoffe wie beispielsweise Polypropylene und Polyvinylacetate, Holze, Metalle, insbesondere weiche Metalle wie beispielsweise Eisen oder ähnliche. Die Bohrmaschine ist ein Werkzeug mit einem rotierenden Bohrer, welcher zum Bohren von Löchern durch solche Materialien verwendet wird. Der Spiralbohrer ist der am meisten verwendete Bohrer, und umfasst einen Bohrer in der Form eines zylindrischen Metallstabes mit zwei spiralförmigen Auskehlungen oder Ausnehmungen, welche entlang seiner Länge steigen. Der Bohrer ist üblicherweise an einem Ende, dem Spannfutter, durch die Bohrmaschine gelagert, mit dem anderen Ende zum Bohren, wenn der Bohrer gedreht wird. Das Arbeitsende des Bohrers schneidet in das Werkstück, wobei Bohrmehl in Form von dünnen Spänen oder kleinen Partikeln abgeschnitten wird. Das Bohrmehl wird über die spiralförmigen Auskehlungen oder Ausnehmungen nach oben und von der Bohrspitze weg transportiert, sobald es aus dem Bohrloch herausgehoben wurde.
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Es ist oft wünschenswert, Löcher in ein Werkstück zu bohren, um Verbindungs- oder Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben, Bolzen und ähnliche einfach in das Werkstück einführen zu können. Dieses Vorbohrverfahren reduziert die Kräfte, welche benötigt werden, um die Befestigungselemente in das Werkstück sicher einzusetzen und vermindert zumindest im Wesentlichen das Brechen eines Befestigungselementes und/oder einen Schaden an dem Werkstück. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn Befestigungselemente mit Senkköpfen in ein Werkstück eingebracht werden, wobei die Kräfte zum Einbringen des Senkkopfes in das Werkstück erheblich über die Kräfte hinausgehen, die benötigt werden, um den Körper des Befestigungselementes in das Werkstück einzubringen. Diese plötzliche scharfe Zunahme im Drehmoment kann zu einer Beschädigung oder einem Brechen des Befestigungselementes führen. Beispielsweise können Befestigungselemente, welche direkt in das Werkstück hineingebohrt werden, zu einem Spalten oder Splittern des Werkstückes an der Oberfläche führen. Selbst nach einem erfolgreichen Einführen ohne Vorbohren kann das Befestigungselement das Werkstück spalten, was einen Ersatz des Werkstückes erfordert. Ein weiteres übliches Problem ohne Vorbohren ist das Splittern, welches eine unansehnliche Erscheinung hinterlässt, welche nur durch Schleifen oder ähnliches behoben werden kann. Ebenso kann bei einem Werkstück aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Holz-Kompositwerkstoff das Vorbohren eine Ansammlung von Abfall auf der Oberfläche des Werkstückes in unansehnlichen kleinen Hügeln, welche üblicherweise als Oberflächenvulkane bezeichnet werden, verhindern.
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Es ist wünschenswert, Löcher auf eine bestimmte Tiefe vorzubohren, welche der Tiefe des präzise innerhalb des Werkstückes sitzenden Befestigungselementes entspricht, so dass der Kopf oder die Oberseite des Befestigungselementes eben mit der Oberfläche des Arbeitsstückes abschließt. Entsprechend ist es wünschenswert, Vorrichtungen bereitzustellen, welche genau die Tiefe des Bohrloches begrenzen, um eine präzise Aufnahme des Befestigungselementes in dem Werkstück zu ermöglichen. Vorrichtungen zur Begrenzung der Tiefe eines Bohrwerkzeuges wurden benutzt, um eine präzisere Bohrleistung zu erreichen und umfassen typischerweise einen Körper der entfernbar an dem Bohrwerkzeug befestigt ist, beispielsweise durch eine Madenschraube welche durch den Körper hindurchreicht. Die Vorrichtung kann an dem Bohrwerkzeug an einer ausgewählten Position befestigt sein, welche die Tiefe des Bohrloches definiert durch Begrenzung der nach vorwärts gerichteten Eindringtiefe des Bohrwerkzeuges in das Werkzeug.
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Sobald die Tiefenbegrenzungsvorrichtung in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstückes kommt, wird das Bohrwerkzeug daran gehindert weiter in das Werkstück einzudringen, da die Tiefenbegrenzungsvorrichtung wie eine Barriere gegen weiteres Eindringen wirkt. Dadurch, dass die Tiefenbegrenzungsvorrichtung üblicherweise an dem Bohrwerkzeug befestigt ist, so dass diese nicht unabhängig zum Bohrwerkzeug rotieren kann, rotiert die Tiefenbegrenzungsvorrichtung weiterhin mit dem Bohrwerkzeug zusammen, wenn dieses in Kontakt mit dem Werkstück gelangt. Der antreibende Reibkontakt zwischen der Tiefenbegrenzungsvorrichtung und dem Werkstück kann zu einem Verkratzen oder sonstigen Schäden an dem Werkstück führen.
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Tiefenbegrenzungsvorrichtungen für Bohrwerkzeuge haben rotierbare Kontaktstrukturen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Kontaktstrukturen rotieren mit dem Bohrwerkzeug, beispielsweise dem Bohrer, wobei ein Reibkontakt zwischen der Tiefenbegrenzungsvorrichtung und dem Werkstück erzeugt wird. Während des Betriebes, wenn die rotierbare Kontaktstruktur mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, führt dies zu Verkratzen des Werkstückes, da die Aufstoppung der Drehbewegung nicht sofort ist und signifikanter Reibkontakt mit dem Werkstück erfolgt ist. Die rotierbare Kontaktstruktur weist ein Drehmoment auf, welches ein Grad des Reibkontaktes erzeugt, welcher nicht unmittelbar eliminiert werden kann, wenn die Tiefenbegrenzungsvorrichtung mit dem Werkstück in Kontakt gelangt. Dies kann zu einem Schaden an dem Werkstück führen, und zu der Kontaktoberfläche der Tiefenbegrenzungsvorrichtung selbst.
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Tiefenbegrenzungsvorrichtungen müssen ebenso präzise die Tiefe des Bohrloches begrenzen. Üblicherweise wird während des Bohrens oder Ausbohrens Bohrmehl von dem Werkstück erzeugt, welches mit der Oberfläche des Werkstückes interferieren kann, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines ungenauen Bohrloches erhöht werden kann. Insbesondere kann das Vorhandensein von Bohrmehl einen Teil oder die gesamte Kontaktoberfläche der Tiefenbegrenzungsvorrichtung an dem Kontaktieren der Oberfläche des Werkstückes hindern, welches eine Ungenauigkeit der Tiefe des Loches verursachen kann. Zudem können die Kontaktstrukturen nachteilig mit dem Bohrmehl an der Übergangsstelle zwischen der Oberfläche des Werkstückes und der Tiefenbegrenzungsvorrichtung in einer Art und Weise interferieren, welche die Oberfläche des Werkstückes verkratzen oder beschädigt kann.
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Entsprechend besteht ein Bedürfnis eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Lochformungsapparat, beispielsweise einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage, bereitzustellen, die ein präzises Bohren eines Loches in einer bestimmten Solltiefe ermöglicht, während die Oberfläche des Werkstückes effektiv vor Verkratzenen oder sonstigem Schaden geschützt ist. Weiterhin besteht das Bedürfnis eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung bereitzustellen, welche das Bohrmehl an der Oberfläche des Werkstückes reduziert, wodurch ein präzise Bohren und leichtes Aufräumen ermöglicht wird. Weiterhin besteht das Bedürfnis, eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung bereitzustellen welche einfach und kosteneffizient herzustellen und zu verwenden ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur Befestigung an einem Lochformungsapparat wie einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage in einer Art, welche das präzise Bohren verbessert oder ermöglicht, während die Oberfläche des Werkstückes um das gebohrte Loch herum geschützt ist. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet, dass ein Auftreten eines Verkratzens oder anderweitigen Schadens des Werkstückes verhindert oder zumindest im Wesentlichen reduziert wird. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Anschlagbund, mit einer Hülle mit einem offenen Ende und einem ein Werkstück berührenden Abschnitt, welcher sich entlang des offenen Endes zum Kontaktieren eines Werkstückes erstreckt. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso Bohrwerkzeuge oder Bohranlagen die eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung aufweisen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Anschlagbund derart ausgestaltet, dass dieser unabhängig von dem Bohrwerkzeug rotieren kann, so dass bei dem geringsten Kontakt mit dem Werkstück der Anschlagbund aufhört zu rotieren. Als Ergebnis führt dies zu einem minimalen antreibenden Reibkontakt mit dem Werkstück, welches Verkratzenen oder andere Schäden an dem Werkstück durch den Bohrvorgang minimiert. Zusätzlich kann der Bediener des Bohrwerkzeuges das Stoppen der Rotation des Anschlagbundes als eine präzise Anzeige dafür nutzen, dass das Loch präzise auf die Solltiefe gebohrt wurde. Weiterhin kann der Anschlagbund ein visuelles Beobachtungsdesign aufweisen, welches eine effizientere Anzeige ermöglicht, wann der Anschlagbund aufhört zu rotieren.
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Der Anschlagbund kann einen Hohlraum zum Sammeln und Verdichten jegliches Bohrmehls aufweisen, welches mit der Bohroperation in Verbindung steht, um ein ungewünschtes Kontakten des Bohrmehls mit dem Werkstück zu verhindern, was zu einem ungenauen Tiefenbohren führen könnte, das Werkstück zerkratzen oder anderweitig beschädigen könnte. Das Vorhandensein des Hohlraumes zur Sammlung des Bohrmehls ermöglicht das Sammeln und Verdichten des Bohrmehls und die Absonderung des angesammelten Bohrmehls. Der Hohlraum ist derart ausgestaltet, um sehr feinem Bohrmehl das Herausfallen aus dem Hohlraum und weg von dem Werkstück zu ermöglichen. Alternativ kann der Anschlagbund mit einer Öffnung in der Hülle versehen sein, die hinreichend groß ist, um Bohrmehl das Eintreten und Verlassen des Anschlagbundes weg von der Oberfläche des Arbeitsstückes zu ermöglichen.
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Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet an jeder Standardlochformapparatur wie einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage, einschließlich tragbarer Bohrmaschinen und Bohrpressen, montiert zu werden. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung ist insbesondere nützlich zum Vorbohren angesenkter Löcher durch die Verwendung eines Senkbohrers.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur Erzeugung eines Loches in einem Werkstück bereitgestellt, umfassend:
einen Anschlagbund umfassend eine Hülle mit einem offenen Endabschnitt und einem ein Werkstück kontaktierenden Abschnitt, welcher sich entlang dieses offenen Abschnittes der Hülle zur Kontaktierung eines Werkstückes erstreckt, einen Schaft, welcher sich axial durch die Hülle erstreckt, wobei der Schaft ein erstes Ende aufweist, welches sich von der Außenseite des Anschlagbundes zur Befestigung an einem Lochformungsapparat beispielsweise einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage erstreckt, und ein zweites Ende innerhalb des Anschlagbundes zur Befestigung mit einem Lochformungseinsatz, wobei der befestigte Einsatz durch den offenen Endabschnitt hindurchragt und eine vorbestimmte Länge aufweist, welche der Solltiefe des Loches in dem Werkstück entspricht, und im Betrieb mit dem Anschlagbund und dem Schaft verbundene Mittel zur Isolation der Rotation des Schaftes von dem Anschlagbund, wobei der Anschlagbund aufhört zu rotieren, wenn der Anschlagbund das Werkstück kontaktiert ohne einen hinreichenden Reibkontakt zu erzeugen, um das Werkstück zu zerkratzen oder sonst wie zu schädigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur präzisen Ausbildung eines Loches in einem Werkstück bereitgestellt, umfassend:
- a) ein Lochformungswerkzeug, und
- b) eine im Betrieb mit dem Lochformungswerkzeug verbundene Tiefenbegrenzungsvorrichtung, umfassend:
einen Anschlagbund umfassend eine Hülle mit einem offenen Endabschnitt und einem ein Werkstück kontaktierenden Abschnitt, welcher sich entlang dieses offenen Endabschnitt der Hülle zur Kontaktierung des Werkstückes erstreckt,
einen Schaft, welcher sich axial durch die Hülle erstreckt, wobei der Schaft ein erstes Ende aufweist, welches sich von der Außenseite des Anschlagbundes zur Befestigung an dem Lochformungswerkzeug erstreckt, und ein zweites Ende innenseitig des Anschlagbundes zur Befestigung mit einem Lochformungseinsatz, wobei der aufgenommene Lochformungseinsatz durch den offenen Endabschnitt des Anschlagbundes hinausragt, mit einer vorbestimmten Länge, welche der Solltiefe des Loches in dem Werkstück entspricht, und
im Betrieb mit dem Anschlagbund und dem Schaft verbundene Mittel zur Isolation der Rotation des Schaftes von dem Anschlagbund, wobei der Anschlagbund aufhört zu rotieren, wenn der Anschlagbund das Werkstück kontaktiert ohne einen hinreichenden Reibkontakt zu erzeugen, um das Werkstück zu zerkratzen oder anderweitig zu beschädigen.
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Die folgenden Zeichnungen, in welchen die gleichen Bezugszeichen gleiche Teile anzeigen, sind Beispiele der Ausführungsformen der Erfindung und beabsichtigen nicht die durch die Ansprüche, welche Teil der Anmeldung sind, beschränkte Erfindung zu begrenzen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden nur beispielhaft beschrieben mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht einer Tiefenbegrenzungsvorrichtung als Anbauteil für ein Bohrwerkzeug als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2: einen teilweisen Querschnitt der Tiefenbegrenzungsvorrichtung aus 1;
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3: eine vergrößerte Montageansicht der Tiefenbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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4: eine Montageansicht eines Anschlagbundes einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5: eine vergrößerte Ansicht eines Anschlagbundes mit einer Bohreraustauschanordnung; und
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6: eine perspektivische Ansicht ähnlich zu 1 mit einer Tiefenbegrenzungsvorrichtung mit Lüftungsöffnungen in dem Anschlagbund, um das Auswerfen von Bohrmehl zu ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zum Betrieb mit einem Lochformungsapparat, beispielsweise einem Bohrwerkzeug oder einer Bohranlage, zum Formen eines Loches mit einer vorher bestimmten Tiefe in einem Werkstück. Es ist selbstverständlich, dass Tiefenbegrenzungsvorrichtungen mit einer Vielzahl von Werkzeugen verwendet werden können, einschließlich Bohrwerkzeugen und Bohranlagen, die verwendet werden um Löcher in einem massiven Werkstück zu erzeugen, um das Einführen eines Befestigungselementes wie beispielsweise einer Schraube, insbesondere einer Senkkopfschraube oder Bolzen oder dergleichen, zu ermöglichen. Als Beispiel werden zukünftige Bezüge auf eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung zur Verwendung mit einer Bohrmaschine, insbesondere einer Bohrmaschine zum Vorbohren angesenkter Löcher, bezogen.
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Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung verhindert ein Verkratzen oder eine andere Beschädigung der Oberfläche des Werkstückes und reduziert oder eliminiert die Anwesenheit von Bohrmehl an der Oberfläche des Werkstückes. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung kann einen entfernbaren Tiefeneinstellmechanismus zum Einstellen der Tiefe des Bohrloches, wie von dem Nutzer gewünscht, aufweisen. Optional kann die Tiefenbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Senkbohrelement zur Erzeugung von Senklöchern aufweisen. Der Lochformungsapparat kann ferner eine Anordnung zum Austauschen des Lochformungseinsatzes aufweisen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Tiefenbegrenzungsvorrichtung einen Anschlagbund, welcher in Form einer Hülle, insbesondere einer im Wesentlichen zylindrisch geformten Hülle, ausgebildet ist, mit einem offenen Endabschnitt und einem ein Werkstück kontaktierenden Abschnitt, welcher sich entlang des offenen Endabschnittes zur Kontaktierung der Oberfläche des Werkstückes erstreckt. Die beschriebene zylindrische Hülle kann in Form eines umgedrehten Bechers ausgebildet sein, welcher derart ausgebildet ist, die Entsorgung von Bohrmehl weg von der Oberfläche des Werkstückes zu ermöglichen, entweder durch Einsatz einer oder mehrerer Öffnungen in dem Anschlagbund zur Entsorgung von Bohrmehl oder durch Umschließen des Anschlagbundes zum Sammeln und Verdichten von Bohrmehl innerhalb der dadurch gebildeten Aushöhlung und der einfachen Entsorgung des Bohrmehls daraus. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung weist weiterhin einen Schaft auf, welcher sich axial durch die Hülle erstreckt. Der Schaft weist ein erstes Ende auf, welches sich außerhalb des Anschlagbundes zur Befestigung an einem Bohrwerkzeug erstreckt, und ein zweites Ende, welches innerhalb des Anschlagbundes angeordnet ist zur dauerhaften oder lösbaren Verbindung mit einem Bohrer. Der befestigte Bohrer ragt durch den offenen Endabschnittes des Anschlagbundes mit einer vorher bestimmten Länge hindurch, welche der gewünschten Bohrtiefe des Loches in dem Werkstück einschließlich der Tiefe einer Senkbohrung entspricht, falls vorhanden.
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Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung umfasst ebenso einen Mechanismus der Isolierung der Drehbewegung des Schaftes von der Anschlaghülse, so dass der Anschlagbund frei und unabhängig von dem Bohrer rotieren kann, welches dem Anschlagbund ermöglicht, die Rotation zu beenden sobald ein minimaler antreibender Reibkontakt des das Werkstück kontaktierenden Abschnittes mit dem Werkstück erzeugt wurde, während der Schaft und der Bohrer weiterhin rotieren können. An dem Anschlagbund ist ebenfalls ein visuelles Beobachtungsdesign angeordnet, wodurch von dem Bediener erkannt werden kann, wann der Anschlagbund aufhört zu rotieren, um ein beobachtbares Mittel zur präzisen Bestimmung bereitzustellen, wann der Anschlagbund aufgehört hat, zu rotieren und, um ebenso ein beobachtbares Mittel zum Anzeigen bereitzustellen, wann die Vorbohrung genau bis zur gewünschten Tiefe gebohrt wurde.
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In 1 wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer Tiefenbegrenzungsvorrichtung gezeigt, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist, mit einer Lochformungsvorrichtung in Form eines Bohrers 12, welcher daran befestigt ist. Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung 10 ist nützlich zur Verwendung mit verschiedenen Lochformungswerkzeugen einschließlich Bohrwerkzeugen und Bohranlagen wie beispielsweise elektrische handhaltbare Bohrmaschinen und Bohrpressen. Der Bohrer kann aus jeglichen geeigneten Bohrern ausgewählt werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Spiralbohrern, Flachbohrern, Holzspiralbohrern, Senkbohrern, Lochsägen, Forstner-Bohrern, Mauerbohrern, und Profilfräsern. Der Bohrer in den Zeichnungen und insbesondere in 1 ist ein Senkbohrer mit Senkschneiden 30 zur Formung eines Senkloches. Der Bohrer 12 kann dauerhaft an der Tiefenbegrenzungsvorrichtung befestigt sein durch einen geeigneten Befestigungsmechanismus, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Bohrer kann entfernbar an der Tiefenbegrenzungsvorrichtung befestigt sein, beispielsweise durch eine Bohreraustauschanordnung, um das Austauschen eines verschlissenen oder beschädigten Bohrers, wie in 5 gezeigt, zu ermöglichen.
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Die Tiefenbegrenzungsvorrichtung 10, insbesondere in 1, umfasst einen Anschlagbund 14, welcher eine im Wesentlichen zylindrische Hülle 16 in Form eines umgekehrten Bechers mit einem geschlossenen proximalen Endabschnitt 18 und einem offenen distalen Endabschnitt 20 aufweist, und einen Schaft 32, welcher sich axial durch den geschlossenen proximalen Endabschnitt 18 des Anschlagbundes 14 erstreckt. Der Schaft 32 ist sicher mit einem Bohrwerkzeug (nicht gezeigt), wie beispielsweise einer Bohrmaschine oder einem Handbohrer (engl.: Auger), über einen Verbindungsabschnitt 34 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 34 kann in eine Greifvorrichtung, beispielsweise einen Spanngriff oder ein Spannfutter, eingeführt werden. Der Schaft 32 ist strukturell mit dem Bohrer 12 an dem Ende gegenüber des Verbindungsabschnittes 34 verbunden, und dadurch wird das Drehmoment von dem Bohrwerkzeug auf den Bohrer 12 übertragen. Der Anschlussbund 14 ist derart ausgebildet, unabhängig von dem Schaft 32 und dem Bohrer 12 zu rotieren, wie weiter unten beschrieben wird.
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Der Anschlagbund 14 umfasst eine Öffnung 22 und einen ein Werkstück kontaktierenden Abschnitt 24, welcher sich entlang der Peripherie der Öffnung 22 an dem unteren Endabschnitt 20 erstreckt. Der das Werkstück kontaktierende Abschnitt 24 des Anschlagbundes 14 ist ausgebildet, die Oberfläche des Werkstückes während einer Bohroperation zu kontaktieren. Aufgrund der im Wesentlichen unabhängigen Rotation des Anschlagbundes 14 von dem Schaft 32 und dem Bohrer 12, wird der Anschlagbund aufhören zu rotieren sobald dieser das Werkstück mit minimalem antreibenden Reibkontakt kontaktiert und daher zumindest im Wesentlichen ein Verkratzen des Werkstückes vermeiden. Der hier verwendete Begriff „minimal angetriebener Reibkontakt” soll die minimale Kraft oder Widerstand sein, welche notwendig ist, um die Rotation des Anschlagbundes unter Vermeidung einer Verkratzung des Werkstückes vollständig zu stoppen.
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Es ist bevorzugt, dass der das Werkstück kontaktierende Abschnitt 24 des Anschlagbundes 14 aus einem Material besteht, welches einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, wie beispielsweise Teflon oder Nylon, um weiter die Möglichkeit der Beschädigung oder Verkratzung des Werkstückes zu minimieren, während eine hinreichende Reibung erzeugt werden kann, um das Drehmoment des Anschlagbundes 14 zu überwinden und den Anschlagbund bei Kontakt abzustoppen. Der Anschlagbund 14 kann weiterhin einen Anschlagring 26 aufweisen, welcher aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, besteht. Der Anschlagring 26 erstreckt sich entlang und bildet einen Teil des das Werkstück kontaktierenden Abschnittes 24 und ist Teil des das Werkstück kontaktierenden Abschnittes 24 der direkt in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Der Anschlagring 26 schafft einen Dämpfungs- und Greifeffekt während des Kontaktes mit dem Werkstück und ermöglicht daher die unverzügliche Stoppung der Drehung des Anschlagbundes mit dem Werkstück.
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Die zylindrische Hülle 16 ist vorzugsweise aus einem harten aber leichten Material, typischerweise ein Kunststoff oder Metall, beispielsweise eine Teflon-Polycarbonat-Mischung oder Nylon, ausgebildet. Wie oben beschrieben, weist der das Werkstück kontaktierende Abschnitt 24 der Hülle 16 vorzugsweise eine Materialkomposition auf, welche einen niedrigen Reibungskoeffizienten, vorzugsweise im Bereich von 0,04 bis 0,10 aufweist, wie beispielsweise Nylon, kann aber ebenso aus einem Teflon-Polycarbonat-Gemisch oder einem anderen geeigneten Material geformt sein.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Anschlagbund 14 einen Hohlraum 28 auf, welcher durch die Innenseite der zylindrischen Hülle 16 definiert wird, welche in Verbindung mit der Öffnung 22 steht. Während des Bohrens kann Bohrmehl, welches durch die Interaktion des Bohrers und des Werkstückes erzeugt wird, effektiv anfänglich gesammelt und anschließend verdichtet werden, wenn sich mehr Bohrmehl in dem Hohlraum 28 ansammelt. Das verdichtete Bohrmehl bildet eine agglomerierte Masse, welche anschließend von dem Benutzer entfernt werden kann.
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Das verdichtete Bohrmehl in dem Hohlraum 28 kann durch Rotation des Bohrers und Halten des Anschlagbundes 14, um dessen Drehung zu verhindern, entfernt werden. Die Turbulenzen, welche innerhalb des Hohlraumes durch Rotation des Bohrers 12 erzeugt werden sind üblicherweise ausreichend, um die verdichteten Trümmer zu lösen. Alternativ kann der Bediener ein Lochformungselement wie beispielsweise eine Schraube oder ein ähnlich spitzes Objekt in den Hohlraum einführen, um die Trümmer zu lösen. Entsprechend verhindert der Anschlagbund 14 effektiv Bohrmehl davon auf die Oberfläche des Werkstückes zu fallen, welches zu einer ungenauen Bohrtiefe und/oder einer unerwünschten Verkratzung oder anderer Beschädigung des Werkstückes führen kann.
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Die Größe des Hohlraumes 28 kann variieren. Jedoch muss der Hohlraum eine hinreichende Größe aufweisen, um das Sammeln des Bohrmehls zu ermöglichen, andererseits klein genug sein, um ein Verdichten des gesammelten Bohrmehls zu einer agglomerierten Masse während des Bohrvorganges zu ermöglichen.
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Der Hohlraum ist vorzugsweise hinreichend groß, so dass Bohrmehl von mindestens zwanzig Vorbohrungslöchern gesammelt und verdichtet werden kann bevor es notwendig ist, das Bohrmehl zu entfernen. Die Größe des Hohlraumes kann in Abhängigkeit einer Vielfalt von Faktoren gewählt werden, einschließlich der Art des Bohrmehls einschließlich der Form und Dichte, die Abmessungen des Loches und dadurch die Menge des Bohrmehls pro Loch, und dergleichen. Als Beispiel und nur zu Darstellungszwecken kann eine Tiefenbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zum Vorbohren mit einer Senkschraube der Größe #10 mit einer Senklochtiefe von ungefähr 13 mm und einer Elementlänge gemessen von dem Ende der Fase von ungefähr 27 mm, einen Anschlagbund verwenden werden, welcher ein Hohlraum mit einer Tiefe von ungefähr 15,6 mm, einen Innendurchmesser von ungefähr 20 mm und einen Innenabstand zwischen dem Senkbohrer und der Innenwand des Hohlraumes von ungefähr 5,25 mm aufweist.
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Eine Mehrzahl von Rippen 36 kann an der Außenseite der zylindrischen Hülle 16 des Anschlagbundes 14 angeordnet sein, um für den Benutzer eine Greifoberfläche bereitzustellen, um den Anschlagbund 14 am Rotieren während des Bohrens zu hindern. Unabhängig von der Greifoberfläche können die Rippen 36 ebenfalls ein visuelles Mittel bereitstellen, um präzise festzustellen, wann der Anschlussbund 14 aufhört zu rotieren. Wenn der Anschlussbund 14 während des Bohrvorganges rotiert verschwimmen die Rippen 36 für das Auge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Rotation, wobei die einzelnen Rippen nicht mehr einfach unterschieden werden können. Wenn der Anschlagbund 14 das Werkstück mit dem minimalen antreibenden Reibkontakt kontaktiert, stoppt die Rotation des Anschlagbundes und die Rippen sind nicht länger verschwommen sondern sind leicht zu unterscheiden. Die Wahrnehmung der einzelnen Rippen 36 ist daher eine sofortige Anzeige, dass der Anschlagbund 14 aufgehört hat zu rotieren und dass das Loch die gewünschte Tiefe in dem Werkstück erreicht hat.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein Teil oder die gesamte äußere Oberfläche des Anschlagbundes 14 besser für das Auge sichtbar gemacht werden, beispielsweise durch die Verwendung verschiedener Farben, insbesondere einer helleren Farbe als an dem Rest des Anschlagbundes. Das Vorhandensein einer besser unterscheidbaren Farbe auf dem Anschlagbund kann also ebenso die Wahrnehmung des genauen Momentes verbessern, an dem der Anschlagbund aufhört zu rotieren, wenn dieser den minimalen antreibenden Reibkontakt mit dem Werkstück erreicht.
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In 2 ist eine partielle Schnittzeichnung der Anordnung 10 gezeigt. Der Schaft 32 erstreckt sich axial durch den proximalen Endabschnitt 18 des Anschlagbundes 14. Der Schaft 32 umfasst einen zentral angeordneten Bohrerhalteabschnitt 38 zur Aufnahme und Haltung des Bohrers 12, und mehrere Senkschneiden 30, welche radial um den Bohrer 12 herum angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel in 2 ist der Schaft 32 und der Bohreraufnahmeabschnitt 38 einstückig miteinander ausgebildet und sind als eine einzelne Einheit derart ausgebildet, dass der Bohrer 12 nicht unabhängig austauschbar ist, was bedeutet, dass der Bohrer durch Austausch des Anschlagbundes gewechselt werden muss.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (5) ist der Bohrer austauschbar, wenn er verschlissen oder beschädigt ist. In 5 ist eine Bohrerrückhalteanordnung 70 dargestellt, welche eine axiale Öffnung 72 in dem Anschlagbund 14 aufweist, welche groß genug ist, um das Einfügen oder Entfernen einer Madenschraube 74 darin zu ermöglichen. Die Madenschraube 74 ist von einer hinreichenden Länge um einen Verriegelungskontakt mit dem Bohrer 12 durch die Verwendung eines geeigneten Verriegelungselementes 76 zu ermöglichen, welches in der Zeichnung als Inbusschlüssel dargestellt ist. Die Madenschraube 74 kann durch einen Stöpsel 78 hergestellt aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, abgedeckt werden, wenn der Bohrer verwendet wird.
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In 2 ist der Schaft 32 innerhalb der zylindrischen Hülle 16 des Anschlagbundes 14 durch einen rotierbaren ringförmigen Trägerkörper 40 gesichert. Der Trägerkörper 40 verhindert eine axiale Bewegung des Schaftes 32 innerhalb der zylindrischen Hülle 16, während eine Drehbewegung des Schaftes 32 darin ermöglicht wird.
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Der Trägerkörper 40 ist im Betrieb mit einer ringförmigen Lageranordnung 42 verbunden, welche einen Lagerring 44, eingefügt zwischen einem ersten Ring 46 und einem zweiten Ring 48 aufweist. Der Lagerring 44 umfasst eine Mehrzahl von Lagern 50, welche entlang der Länge des Lagerringes gehalten werden. Der erste Ring 46 ist in Kontakt mit dem Trägerkörper 40 und dem Lagerring 44 angeordnet, und der zweite Ring 48 ist in Kontakt mit dem der zylindrischen Hülle 16 und dem Lagerring 44 angeordnet. Der erste und der zweite Ring 46,48 sind vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, beispielsweise Kunststoff, beispielsweise Nylon, Metall, Gummi, welches wärmebehandelt sein kann, ausgebildet. Vorzugsweise liegt der Reibungskoeffizient in dem Bereich von 0,04 bis 0,10.
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Auf diese Weise isoliert die Lageranordnung 42 effektiv die Rotation des Schaftes 32 über den Trägerkörper 40 von der Rotation des Anschlagbundes 14.
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Die Innenwandung der zylindrischen Hülle 16 und der Bohrerrückhalteabschnitt 38 des Schaftes 32 definieren den Hohlraum 28. Der Hohlraum 28 ist ausgeformt um Bohrmehl, welches durch den Bohrer wie bereits vorhergehend beschrieben erzeugt werden kann, zu sammeln und zu verdichten. Das gesammelte Bohrmehl wird in einer agglomerierten Masse gesammelt und dadurch verdichtet, wodurch dieses Bohrmehl innerhalb des Hohlraumes 28 während des Bohrvorganges verbleibt, bis es durch den Benutzer wie oben beschrieben entfernt wird.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Bohrerrückhalteabschnitt 38 des Schaftes 32 an dem ringförmigen Trägerkörper 40 befestigt. Der Trägerkörper 40 und der Schaft 32 sind in der Bohrung 52 der zylindrischen Hülle 16 oberhalb der Lageranordnung 42 angeordnet, wobei der Bohrerhalteabschnitt 38 den Hohlraum 28 besetzt. Der elastische Anschlagring 26 ist in einer Nut 54 der zylindrischen Hülle 16 angeordnet, um einen Teil des das Werkstück kontaktierenden Abschnittes 24 auszubilden. Der Bohrer 12 wird in den Bohrerhalteabschnitt 38 des Schaftes 32 durch die Öffnung 22 eingeführt. Der Bohrer kann dauerhaft durch geeignete Mittel wie beispielsweise einen Spannverschluss, Klebstoffe, Schweißen, oder ähnliches, dauerhaft gesichert sein, oder der Bohrer kann reversibel gesichert sein, beispielsweise durch eine Madenschraubenanordnung wie im Zusammenhang mit 5 beschrieben.
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In 4 ist eine zylindrische Hülle 60 eines Anschlagbundes 14 als alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zylindrische Hülle 60 umfasst einen abgeschrägten Abschnitt 64, welcher sich um diese Öffnung 66 herum erstreckt. Der abgeschrägte Abschnitt 64 ist ausgebildet um ein Tiefeneinstellungselement 62 aufzunehmen und zu halten. Das Tiefeneinstellungselement 62 kann unterschiedliche Dicken aufweisen oder umfassen, welche es ermöglichen, die Bohrtiefe wie gewünscht zu variieren. Das Tiefeneinstellungselement 62 kann wie ein Anschlagring 26, wie oben beschrieben, wirken, wenn es vorzugsweise aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, besteht, um den Kontakt abzufedern und eine Rotation des Anschlagbundes 14 relativ zu dem Schaft und dem Bohrer zu stoppen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anschlagbund Öffnungen auf, welche ein Herausführen des Bohrmehls aus dem Hohlraum erlauben. In dieser Ausführungsform braucht das Bohrmehl nicht aus dem Hohlraum entfernt zu werden, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen in 1–5 beschrieben.
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In 6 ist ein Anschlagbund dargestellt, welcher eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Lüftungsöffnungen 80 aufweist, welche eine hinreichende Öffnung aufweisen, um das Hindurchleiten von Bohrmehl zu ermöglichen. Die Lüftungslöcher 80 sind vorzugsweise an der Seite des Anschlagbundes 14 angeordnet in Bereichen, wo Bohrmehl leicht hindurchgeleitet werden kann. Während zueinander beabstandete Lüftungslöcher 80 an dem Anschlagbund dargestellt sind, können ein oder mehrere Öffnungen an dem oberen Ende 82 des Anschlagbundes 14 vorgesehen sein, um dem Bohrmehl zu ermöglichen, am oberen Ende des Anschlagbundes den Hohlraum zu verlassen.
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Die Benutzung der Tiefenbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1–3 beschrieben. Der Nutzer befestigt die Anordnung 10 an einem Bohrwerkzeug durch Einführen des Verbindungsabschnittes 34 des Schaftes 32 in eine Greifvorrichtung beispielsweise eine Greifzange oder ein Spannfutter. Der Bohrer 12 kann vorbefestigt werden durch den Nutzer in dem Bohrerhalteabschnitt 38 des Schaftes 32 durch ein geeignetes Befestigungsmittel befestigt werden. Der Nutzer positioniert dann das Bohrwerkzeug mit der Spitze des Bohrers 12 gegen das Werkstück gepresst. Der Nutzer betätigt das Bohrwerkzeug, damit der Bohrer 12 in das Werkstück eindringt. Das Bohren wird solange fortgeführt bis der das Werkstück kontaktierende Abschnitt 24 des Anschlagbundes 14 das Werkstück kontaktiert und den Bohrer 12 an einem weiteren Eindringen in das Werkstück hindert. Der genaue Zeitpunkt, an dem der Anschlagbund aufhört sich zu drehen, kann erleichtert (festgestellt) werden durch ein visuelles Mittel wie beispielsweise angebrachte Rippen 36 und/oder eine unterscheidbare, beispielsweise farbige, Oberfläche an der Außenseite des Anschlagbundes. Der Nutzer kann daran anschließend den Bohrer und das Bohrwerkzeug von dem Werkstück entfernen, und dadurch den Bohrvorgang komplettieren. Der Nutzer kann das gesammelte und verdichtete Bohrmehl aus dem Hohlraum 28 des Anschlagbundes 14 zwischen Bohrvorgängen durch Rotieren des Bohrers und gleichzeitigem Festhalten des Anschlagbundes 14 oder durch Verwendung eines feinen spitzen Instrumentes, wie beispielsweise einer Schraube, welche in den Hohlraum eingeführt wird, entleeren.
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Ein gebrochener oder verschlissener Bohrer kann durch Verwendung einer Bohrerrückhalteanordnung, wie in 5 beschrieben, ausgetauscht werden, wobei eine Madenschraube gelockert wird, um ein Entfernen des Bohrers zu ermöglichen. Ein neuer Bohrer wird dann eingeführt und durch Anziehen der Madenschraube fixiert.
