DE202011100380U1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

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Abstract

Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) zwei Hauptschneidkanten (4, 5) aufweist, die sich beidseits der Bohrerlängsachse (6), vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse (7), erstrecken und die jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (4a, 5a) und durch eine an die Spanfläche (4a, 5a) angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche (4b, 5b) gebildet sind, wobei die Hauptschneidkanten (4, 5) jeweils auf eine im Mittenbereich des Bohrkopfs (3) angeordnete Querschneidkante (8) zulaufen, wobei die Querschneidkante (8) von der Seite gesehen im Wesentlichen konkav ausgebildet ist, durch zwei Querschneidenden (9, 10) begrenzt ist und an den beiden Querschneidenden (9, 10) zwei bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial vorstehende Querschneidkuppen (11, 12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneidkante (8) durch zwei aneinandergrenzende Rinnen (13, 14) gebildet ist und dass sich an jede Querschneidkuppe (11, 12) zwei Stege (15–18) anschließen, die durch die Ausbildung zusätzlicher Kanten die...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 22 und einen Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 29.
  • Der in Rede stehende Gesteinsbohrer eignet sich für das Bohren in Beton oder Stahlbeton, aber auch in sonstigem Mauerwerk, Fels oder dergleichen. Der in Rede stehende Gesteinsbohrer ist üblicherweise mit einem Einsteckabschnitt, einer sich an den Einsteckabschnitt anschließenden Wendel und einem sich an die Wendel anschließenden Kopfabschnitt ausgestattet.
  • Wesentliche Kriterien für die Gestaltung von Gesteinsbohrern der in Rede stehenden Art sind die einfache Zentrierung, der erzielbare Bohrfortschritt pro Zeiteinheit, die hohe Einsatzzeit und nicht zuletzt der geringe Verschleiß.
  • Der bekannte Gesteinsbohrer ( DE 199 44 406 C2 ), von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist mit einem im Wesentlichen dachförmig ausgestalteten Schneideinsatz ausgestattet. Beidseits der Bohrerlängsachse erstrecken sich zwei Hauptschneidkanten, die jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche und durch eine an die Spanfläche angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche gebildet sind. Die Hauptschneidkanten gehen im Mittenbereich des Bohrkopfs in eine Querschneidkante über. Interessant dabei ist die Tatsache, dass die Querschneidkante von der Seite gesehen konkav ausgebildet ist. Diese Art der Querschneide wird auch als „ausgespitzte Querschneide” bezeichnet.
  • Überraschenderweise ist die Zentrierwirkung des obigen bekannten Gesteinsbohrers mit ausgespitzter Querschneide außerordentlich gut. Dadurch, dass im Zentrum des Bohrers praktisch keine behindernde Schneide vorhanden ist, weist der bekannte Gesteinsbohrer auch Vorteile im Hinblick auf den erzielbaren Bohrfortschritt pro Zeiteinheit auf. Eine besonders wichtige Rolle für den erzielbaren Bohrfortschritt spielt weiter die Tatsache, dass die Querschneidkante durch deren konkave Ausbildung zwei axial vorstehende Querschneidkuppen aufweist, die im Bohrbetrieb zu einer entsprechenden Kraftkonzentration führen.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Gesteinsbohrer derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der erzielbare Bohrfortschritt insbesondere beim Bohren von armiertem Werkstoff weiter gesteigert wird Das obige Problem wird bei einem Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
  • Wesentlich ist die Erkenntnis, dass die Anwendbarkeit des Prinzips „ausgespitzte Querschneide” nicht auf die Hauptschneidkanten beschränkt sein muß. Vielmehr lässt sich dieses Prinzip auch auf Bereiche des Gesteinsbohrers anwenden, die seitlich der Querschneidkante und/oder der Hauptschneidkanten liegen.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Querschneidkante durch zwei aneinandergrenzende Rinnen gebildet ist und dass sich an jede Querschneidkuppe zwei Stege anschließen, die durch Ausbildung zusätzlicher Kanten die Seitenränder der Rinnen bereitstellen. Damit weist jede Rinne zwei seitliche Stege, nämlich, jeweils bezogen auf die Drehrichtung des Gesteinsbohrers, einen vorlaufend angeordneten Steg und einen nachlaufend angeordneten Steg, auf.
  • Der Begriff „zusätzliche Kanten” ist hier so zu verstehen, dass die Stege nicht Bestandteil der Hauptschneidkante oder der Querschneidkante sind, sondern ausdrücklich zusätzlich zu den obigen Kanten ausgebildet sind.
  • Vorschlagsgemäß ist es vorgesehen, dass sich die Querschneidkuppen gewissermaßen in den oben genannten Stegen fortsetzen, während sich die Querschneidkante in den beiden Rinnen fortsetzt. Ein Längsschnitt im Bereich der beiden Rinnen resultiert so stets im Wesentlichen in der Form einer ausgespitzten Querschneide. Damit wird erreicht, dass die weiter oben angesprochene, auf die ausgespitzte Querschneide zurückgehende Kraftkonzentration auf die Bereiche seitlich der Querschneide ausgedehnt werden kann. Das Prinzip der ausgespitzten Querschneide ist gewissermaßen auf eine zusätzliche Dimension ausgeweitet worden.
  • Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist es vorgesehen, dass zumindest jeweils der vorlaufende Steg einer Rinne als Nebenschneidkante ausgebildet ist. Hier ist erkannt worden, dass die zusätzlichen Stege auch als Schneidkanten genutzt werden können.
  • Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 13 und 14 ist es vorgesehen, dass der nachlaufende Steg gegenüber dem vorlaufenden Steg eine geringere Schneidwirkung aufweist, da der nachlaufende Steg hinsichtlich eines möglichen Schneideingriffs zurückversetzt ist. Die Überlegung besteht hier darin, mit dem obigen Zurückversetzen des nachlaufenden Stegs die Zentrierwirkung des Gesteinsbohrers zu verbessern. Damit nimmt man gewissermaßen in Kauf, die Schneidwirkung des nachlaufenden Stegs zu reduzieren.
  • Bei den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 15 bis 21 ist es vorgesehen, dass mindestens zwei Zusatzschneidkanten vorgesehen sind, die sich jeweils entlang einer Zusatzschneidachse erstrecken und die jeweils in einem Winkel zu einer Hauptschneidachse angeordnet sind.
  • Ein Gesteinsbohrer mit mindestens zwei derartigen Zusatzschneidkanten ist Gegenstand einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 22, der eigenständige Bedeutung zukommt.
  • Diese weitere Lehre betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Schaft mit Einsteckende und Bohrkopf, wobei der Bohrkopf zwei Hauptschneidkanten aufweist, die sich beidseits der Bohrerlängsachse, vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse, erstrecken, wobei mindestens zwei Zusatzschneidkanten vorgesehen sind, die sich jeweils entlang einer Zusatzschneidachse erstrecken und die in einem Winkel zu einer Hauptschneidachse angeordnet sind.
  • Wesentlich ist, dass die Zusatzschneidkante durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche und durch eine an die Spanfläche angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche gebildet ist und dass eine im Hinblick auf die Spanfläche vorlaufend angeordnete Rampe vorgesehen ist, die zur Spanfläche hin bezogen auf die Bohrerlängsachse axial ansteigt. Hinsichtlich der Auslegung des Begriffs ”axial ansteigt” wird ganz allgemein davon ausgegangen, dass das Einsteckende an der tiefsten Stelle und der Bohrkopf an der höchsten Stelle gelegen ist.
  • Mit der obigen, vorlaufenden Rampe lässt sich ein Verhaken der Zusatzschneidkante mit zu bohrendem Material, insbesondere mit in dem zu bohrenden Material vorhandener Armierung, sicher ausschließen. Beim Bohren gleitet das zu bohrende Material auf der Rampe entlang, so dass das zu bohrende Material gewissermaßen über die Schneidkante herübergeführt wird. Strenggenommen gleitet hier natürlich umgekehrt der Gesteinsbohrer auf dem zu bohrenden Material.
  • Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 25 ist es vorgesehen, dass die Stelle, an der die Rampe im Bereich der Spanfläche, vorzugsweise in der Spanfläche, der Zusatzschneidkante mündet, gegenüber der Zusatzschneidkante axial zurückversetzt ist. Mit diesem axialen Zurückversatz lässt sich der gewünschte Schneideingriff zwischen der Zusatzschneidkante und dem zu bohrenden Material genau einstellen. Hiermit ist ein optimaler Kompromiss zwischen Schneideingriff einerseits und Verhakungsneigung insbesondere im Hinblick auf durchzutrennende Armierung andererseits zu erzielbar.
  • Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 28 sind die Hauptschneidkanten, die Querschneidkante oder die Zusatzschneidkanten wahlweise auf eifern insbesondere einstückigen Schneideinsatz angeordnet. Entsprechend können hier auch mehrere, einstückige Schneideinsätze Anwendung finden.
  • Ein obiger Schneideinsatz für einen Gesteinsbohrer ist Gegenstand einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 29, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt.
  • Die weitere Lehre betrifft einen Schneideinsatz für einen Gesteinsbohrer, wobei eine Schneidkante vorgesehen ist und wobei die Schneidkante in üblicher Weise durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche und durch eine an die Spanfläche angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche gebildet ist.
  • Wesentlich nach dieser weiteren Lehre ist, dass eine oben angesprochene, im Hinblick auf die Spanfläche vorlaufend angeordnete Rampe vorgesehen ist, die zur Spanfläche hin bezogen auf die Bohrerlängsachse axial ansteigt. Auf alle Ausführungen zu den Zusatzschneidkanten mit vorlaufend angeordneter Rampe darf verwiesen werden.
  • In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass sich der vorschlagsgemäße Schneideinsatz in ganz besonderer Weise für die Realisierung der oben angesprochenen Zusatzschneidkanten eines Gesteinsbohrers eignet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines vorschlagsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Seitenansicht,
  • 2 den Bohrkopf des Gesteinsbohrers gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 den Bohrkopf des Gesteinsbohrers gemäß 1 in einer Draufsicht,
  • 4 den die Hauptschneidkanten aufweisenden Schneideinsatz des Gesteinsbohrers gemäß 1 im demontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht, und
  • 5 den die Zusatzschneidkante aufweisenden Schneideinsatz des Gesteinsbohrers gemäß 1 im demontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht.
  • Der in der Zeichnung dargestellte, vorschlagsgemäße Gesteinsbohrer weist einen Schaft 1 mit Einsteckende 2 und einen an dem dem Einsteckende 2 abgewandten Ende des Schafts 1 angeordneten Bohrkopf 3 auf.
  • Die 2 bis 4 zeigen, dass der Bohrkopf 3 zwei Hauptschneidkanten 4, 5 aufweist, die sich beidseits der Bohrerlängsachse 6, hier und vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse 7, erstrecken. Die Hauptschneidkanten 4, 5 können von oben gesehen auch zueinander geneigt ausgerichtet sein. Der Begriff ”von oben gesehen” bedeutet hier stets die Blickrichtung auf den Bohrkopf 3 in Richtung des Einsteckendes 2.
  • Die Realisierung der Hauptschneidkanten 4, 5 im Einzelnen spielt für die vorschlagsgemäße Lösung eine nur untergeordnete Rolle. Dies gilt auch für eine in der Hauptschneidkante 5 realisierte Stufe (2, 4), die vorliegend nicht weiter diskutiert wird. Grundsätzlich können hier auch mehr als zwei Hauptschneidkanten 4, 5 vorgesehen sein.
  • Die Hauptschneidkanten 4, 5 sind jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche 4a, 5a und durch eine an die Spanfläche 4a, 5a angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche 4b, 5b gebildet. Dabei laufen die Hauptschneidkanten 4, 5 jeweils auf eine im Mittenbereich des Bohrkopfs 3 angeordnete Querschneidkante 8 zu.
  • Die Querschneidkante 8 ist von der Seite gesehen (4, Ansicht A) im Wesentlichen konkav ausgebildet. Mit „im Wesentlichen konkav” ist gemeint, dass es sich hier nicht notwendigerweise um eine gebogene, konkave Ausbildung handeln muss. Vielmehr ist denkbar, dass eine konkave Ausbildung, beispielsweise durch die Aneinanderreihung linearer Abschnitte, lediglich angenähert ist.
  • Die Querschneidkante 8 ist durch zwei Querschneidenden 9, 10 begrenzt, die zwei axial vorstehende Querschneidkuppen 11, 12 aufweisen.
  • Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Querschneidkuppen 11, 12 von identischer axialer Höhe. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die axiale Höhe der beiden Querschneidkuppen 11, 12 unterschiedlich vorgesehen sind.
  • Wesentlich ist nun, dass die Querschneidkante 8 durch zwei aneinandergrenzende Rinnen 13, 14 gebildet ist und dass sich an jede Querschneidkuppe 11, 12 zwei Stege 1518 anschließen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es so, dass sich an die Querschneidkuppe 11 die Stege 15, 16 anschließen und dass sich an die Querschneidkuppe 12 die Stege 17, 18 anschließen.
  • Es lässt sich am besten der Darstellung gemäß 4 entnehmen, dass die Stege 1518 Kanten ausbilden, die in obigem Sinne zusätzlich zu den Hauptschneidkanten 4, 5 und der Querschneidkante 8 vorgesehen sind. 4 zeigt weiter, dass die Stege 1518 durch die Ausbildung dieser zusätzlichen Kanten die Seitenränder der Rinnen 13, 14 bereitstellen. Im Ergebnis weist jede Rinne 13, 14 im Hinblick auf die Drehrichtung des Gesteinsbohrers einen vorlaufenden Steg 16, 17 und einen nachlaufenden Steg 15, 18 auf. Die Drehrichtung des dargestellten Gesteinsbohrers ist in den 24 mit dem Bezugszeichen 19 versehen worden.
  • Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es so, dass die Rinnen 13, 14 im Wesentlichen gerade verlaufen. Dies ist jedenfalls für den kuppennahen Bereich bevorzugt. Denkbar ist aber auch, dass die Rinnen 13, 14 einen gebogenen Verlauf oder dergleichen aufweisen.
  • Ähnliches gilt für die Stege 1518. Hier und vorzugsweise sind die Stege 1518 zumindest in dem kuppennahen Bereich im Wesentlichen gerade ausgestaltet. Auch hier ist ein gebogener Verlauf o. dgl. denkbar.
  • 3 zeigt, dass sich die Hauptschneidkanten 4, 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen entlang der Hauptschneidachse 7 erstrecken, wobei sich die Rinnen 13, 14 im Wesentlichen quer zu der Hauptschneidachse 7 erstrecken. Das ist vor allem im Hinblick auf die noch zu erläuternde Schneidwirkung der Stege 1518 interessant.
  • Es ergibt sich aus einer Zusammenschau der 24, dass sich an die Querschneidkuppen 11, 12 nicht nur die Stege 1518, sondern auch die Hauptschneidkanten 4, 5 anschließen, so dass sich über die Querschneidkante 8 ein durchgehender Schneidkantenverlauf zwischen den beiden Hauptschneidkanten 4, 5 ergibt. Denkbar ist aber auch, dass die Hauptschneidkanten 4, 5 von der Querschneidkante 8 getrennt sind.
  • In den Querschneidkuppen 11, 12 liegen die Winkel zwischen Hauptschneidkante 4, 5 und Steg 1518 jeweils vorzugsweise in einem Bereich zwischen 60° und 120°.
  • In besonders bevorzugter Ausgestaltung verlaufen von oben gesehen die beiden sich jeweils an eine Querschneidkuppe 11, 12 anschließenden Stege 15, 16 und 17, 18 im Wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen. Hier und vorzugsweise liegen die betreffenden Stege 15, 16 und 17, 18 von oben gesehen sogar auf einer Linie. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass von oben gesehen die beiden Stege 15, 17 und 16, 18 einer Rinne 13, 14 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Um die oben angesprochene Kraftkonzentration entlang der Stege 1518 gewährleisten zu können, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Rinnen 13, 14 im Querschnitt im Wesentlichen konkav ausgebildet sind (4, Ansicht A). Der Begriff „konkav” ist wie oben angesprochen weit auszulegen.
  • Bei bestimmten Anwendungsbereichen kann es ausreichen, dass die Querschneidkuppen 11, 12 hügelartig ausgestaltet sind. Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass die Querschneidkuppen 11, 12 jeweils spitz ausgestaltet sind, um eine maximale Kraftkonzentration zu erreichen. Dabei ist der Verrundungsradius in den Querschneidkuppen 11, 12 kleiner als etwa 0,9 mm und liegt weiter vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,9 mm.
  • Entsprechend ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die Stege 1518 im Querschnitt im Wesentlichen spitz zulaufend ausgestaltet sind. Im Einzelnen liegt im Querschnitt der Verrundungsradius in den Stegen 1528 vorzugsweise unter etwa 0,9 mm, weiter vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,9 mm.
  • Die Stege 1518 mit den resultierenden, zusätzlichen Kanten ermöglichen durch die hohe Kraftkonzentration entlang der Stege 1518 eine besonders gute Zertrümmerungswirkung beim Hammerbohren. Zusätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass zumindest einer der beiden Stege 1518 einer Rinne 13, 14 als Nebenschneidkante ausgebildet ist. Vorliegend ist der vorlaufende Steg 16, 17 der Rinnen 13, 14 als Nebenschneidkante ausgebildet. Dies bedeutet zunächst einmal, dass jedenfalls diese Stege 16, 17 im Querschnitt entsprechend spitz zulaufend vorgesehen sind.
  • Um die Wirkung der vorlaufenden Stege 16, 17 als Nebenschneidkanten zu unterstützen, ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Stege 1518 einer Rinne 13, 14 zueinander angestellt sind.
  • Vorzugsweise liegt der Anstellwinkel α im Bereich zwischen etwa 10° und etwa 30°. Hier und vorzugsweise liegt der Anstellwinkel bei etwa 20°. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die beiden Stege 15, 17 und 16, 18 einer Rinne 13, 14 derart zueinander angestellt, dass der nachlaufende Steg 15, 18 zumindest zum Teil näher an der Bohrerlängsachse 6 gelegen ist als der jeweils vorlaufende Steg 16, 17. Weiter vorzugsweise sind die beiden Stege 15, 17 und 16, 18 im Wesentlichen nur in einer Schwenkdimension zueinander angestellt, nämlich um eine Schwenkachse, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Hauptschneidachse 7 oder zu der Querschneidkante 8 ausgerichtet ist.
  • Vorteilhafterweise ist der nachlaufende Steg 15, 18 gegenüber dem vorlaufenden Steg 16, 17 einer Rinne 13, 14 derart angeordnet, dass die Einhüllende der Bewegung des nachlaufenden Stegs 15, 18 zumindest zum Teil, vorzugsweise im Wesentlichen, innerhalb der Einhüllenden der Bewegung des vorlaufenden Stegs 16, 17 liegt.
  • Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich auf alle denkbaren Gesteinsbohrer anwenden. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gesteinsbohrer mit zwei Zusatzschneidkanten 20, 21 ausgestattet, die sich jeweils entlang einer Zusatzschneidachse 22, 23 erstrecken. Grundsätzlich können hier auch mehr als zwei Zusatzschneidkanten 20, 21 vorgesehen sein. In besonders bevorzugter Ausgestaltung verlaufen die Zusatzschneidachsen 22, 23 jeweils durch die Bohrerlängsachse 6 hindurch. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass die Zusatzschneidkanten 20, 21 an der Bohrerlängsachse 6 vorbeilaufen.
  • 3 zeigt, dass die Zusatzschneidkanten 20, 21 im Wesentlichen symmetrisch zu der Hauptschneidachse 7 ausgerichtet sind. Dabei liegt der Winkel β zwischen der jeweiligen Zusatzschneidachse 22, 23 und der Hauptschneidachse 7 zwischen etwas 50° und etwa 70°. Grundsätzlich kann von der symmetrischen Anordnung der Zusatzschneidkanten 22, 23 auch abgewichen werden.
  • Besonders interessant bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Tatsache, dass jede Zusatzschneidkante 20, 21 durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche 20a, 21a und durch eine an die Spanfläche 20a, 21a angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche 20b, 21b gebildet ist. 5 zeigt ein Einsatzelement als solches, das hier zur Realisierung der Zusatzschneidkanten 20, 21 in identischer Form zweifach in den Bohrkopf 3 eingesetzt ist.
  • Es ist eine im Hinblick auf die Spanfläche 20a, 21a vorlaufend angeordnete Rampe 24, 25 vorgesehen, die zur Spanfläche 20a, 21a hin bezogen auf die Bohrerlängsachse 6 axial ansteigt. Der resultierende Rampenwinkel γ ist in 5 gezeigt. Der Rampenwinkel γ liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa 20° und etwa 60°. Dabei bildet der Bewegungsvektor v für die Zusatzschneidkante 20, 21 die Bezugsrichtung für den jeweiligen Rampenwinkel γ.
  • Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rampe 24, 25 unterschiedliche Rampenwinkel γ1 und γ2 auf. Im Einzelnen verkleinert sich der Rampenwinkel γ zur Spanfläche 20a, 21a hin. Hierfür weist die Rampe 24, 25 mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei, hintereinander angeordnete Rampenbereiche 24a, 24b, 25a, 25b auf, wobei der Rampenwinkel 72 in dem vorlaufend angeordneten Rampenbereich 24b, 25b größer als der Rampenwinkel γ1 in dem nachlaufend angeordneten Rampenbereich 24a, 25a ist. Mit der hier in zwei Stufen vorgesehenen Abflachung des Rampenwinkels γ lässt sich erreichen, dass der nachlaufene Rampenbereich 24a, 25a in Bewegungsrichtung v möglichst breit ist, so dass sich eine optimale Abstützung für die Schneidkante 20, 21 ergibt. Mit dem steileren, vorlaufenden Rampenbereich 24b, 25b lässt sich dann die verbleibende, von den jeweiligen konstruktiven Randbedingungen abhängende Höhendifferenz überbrücken. Es darf darauf hingewiesen werden, dass auch mehr als zwei obige Rampenbereiche 24a, 24b, 25a, 25b vorgesehen sein können. Weiter darf darauf hingewiesen werden, dass die Verkleinerung des Rampenwinkels γ zur Spanfläche 20a, 21a hin kontinuierlich, also stufenlos, vonstatten gehen kann.
  • 5 zeigt, dass die Rampe 24, 25 im Bereich der Spanfläche 20a, 21a, hier in der Spanfläche 20a, 21a, der Zusatzschneidkante 20, 21 mündet, wobei hier und vorzugsweise die Mündungsstelle 26 gegenüber der Zusatzschneidkante 20, 21 um die Höhendifferenz Δh axial zurückversetzt ist. Durch eine Veränderung dieses Versatzes Δh lassen sich wie oben erläutert der Schneideingriff einerseits und die Verhakungsneigung andererseits genau auf die zu erwartende Bohrumgebung einstellen. Mit ”im Bereich der Spanfläche 20a, 21a” ist hier gemeint, dass die Mündungsstelle 26 nicht genau in der Spanfläche 20a, 21a gelegen sein muß, sondern beispielsweise auch unterhalb oder ggf. auch seitlich der Spanfläche 20a, 21a gelegen sein kann.
  • Die Formgebung der Rampe 24, 25 ist in einem weiten Bereich wählbar. Wie aus der Darstellung gemäß 5 ersichtlich, ist die Rampe 24, 25 hier zumindest zum Teil stegartig ausgebildet. Mit der stegartigen Ausbildung lassen sich die Gleiteigenschaften der Rampe 24, 25 variieren. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest der spanflächennahe Teil der Rampe 24, 25 in obigem Sinne stegartig ausgebildet ist.
  • Um die auf die Rampe 24, 25 zurückgehende Reibung und die damit verbundenen Energieverluste soweit wie möglich zu reduzieren, ist es in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass der stegartige Teil der Rampe 24, 25 von oben gesehen gebogen, hier und vorzugsweise kreisförmig gebogen, ausgestaltet ist. Dabei ist der stegartige, kreisförmig gebogene Teil bestenfalls auf die Bohrerlängsachse 6 ausgerichtet. Auch dies lässt sich der Darstellung gemäß 3 entnehmen.
  • Im Hinblick auf die entstehende Reibung einerseits und die resultierende Kraftkonzentration an der Zusatzschneidkante 20, 21 ist hier als vorteilhaft hervorzuheben, dass die Schneidkante 20, 21 an ihren beiden Enden geringfügig angefast ist, was durch die beiden Fasen 29, 30 konstruktiv umgesetzt worden ist.
  • Grundsätzlich können alle oben angesprochenen Schneidkanten 4, 5, 8, 20, 21 an einem einstückigen Bohrkopf realisiert sein, der dann als Voll-Hartmetallkopf ausgestaltet ist.
  • 4 zeigt, dass bei denn dargestellten Ausführungsbeispiel die Hauptschneidkanten 4, 5 und die Querschneidkante 8 auf einem hier und vorzugsweise einstückigen Schneideinsatz 3a angeordnet sind, der vorzugsweise als Hartmetalleinsatz ausgestaltet ist. Der Hartmetalleinsatz 3a weist zwei Flachseiten 27, 28 auf, wobei sich die Stege 1518 bis zu den Flachseiten 27, 28 erstrecken. Zusätzlich ist es gemäß 5 vorgesehen, dass auch die Zusatzschneidkanten 20, 21 jeweils auf einem einstückigen Schneideinsatz 3b, 3c angeordnet sind, der wiederum als Hartmetalleinsatz ausgestaltet ist.
  • Die in den 4 und 5 gezeigten Schneideinsätze 3a, 3b, 3c sind jeweils einstückig ausgebildet. Grundsätzlich ist hier auch eine mehrstückige Ausgestaltung denkbar.
  • Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der obige Gesteinsbohrer mit Zusatzschneidkante 20, 21 als solcher beansprucht, ohne dass es auf die Realisierung der erstgenannten Lehre, nämlich der Realisierung einer Querschneidkante 8 mit Stegen 1518 ankommt. Auf alle obigen Ausführungen darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein in 5 dargestellter Schneideinsatz 3b, 3c mit Rampe 24, 25 als solcher beansprucht. Auch zur Erläuterung dieser weiteren Lehre darf auf alle obigen Ausführungen verwiesen werden.
  • Zu dem eigenständig beanspruchten Schneideinsatz 3b, 3c darf noch darauf hingewiesen werden, dass dieser Schneideinsatz 3b, 3c für alle denkbaren Arten von Gesteinsbohrern Anwendung finden kann. Hierzu gehören insbesondere Bohrkronen mit einem zylindrischen Träger, in den eine Mehrzahl von Schneideinsätzen, die jeweils dem vorschlagsgemäßen Schneideinsatz 3b, 3c entsprechen, eingesetzt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19944406 C2 [0004]

Claims (29)

  1. Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) zwei Hauptschneidkanten (4, 5) aufweist, die sich beidseits der Bohrerlängsachse (6), vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse (7), erstrecken und die jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (4a, 5a) und durch eine an die Spanfläche (4a, 5a) angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche (4b, 5b) gebildet sind, wobei die Hauptschneidkanten (4, 5) jeweils auf eine im Mittenbereich des Bohrkopfs (3) angeordnete Querschneidkante (8) zulaufen, wobei die Querschneidkante (8) von der Seite gesehen im Wesentlichen konkav ausgebildet ist, durch zwei Querschneidenden (9, 10) begrenzt ist und an den beiden Querschneidenden (9, 10) zwei bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial vorstehende Querschneidkuppen (11, 12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneidkante (8) durch zwei aneinandergrenzende Rinnen (13, 14) gebildet ist und dass sich an jede Querschneidkuppe (11, 12) zwei Stege (1518) anschließen, die durch die Ausbildung zusätzlicher Kanten die Seitenränder der Rinnen (13, 14) bereitstellen, so dass jede Rinne (13, 14) einen vorlaufend angeordneten Steg (16, 17) und einen nachlaufend angeordneten Steg (15, 18) aufweist.
  2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinnen (13, 14) zumindest in einem kuppennahen Bereich im Wesentlichen gerade verlaufen.
  3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (1518) zumindest in einem kuppennahen Bereich im Wesentlichen gerade verlaufen.
  4. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptschneidkanten (4, 5) im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse (7) erstrecken und dass sich die Rinnen (13, 14) im Wesentlichen quer zu der Hauptschneidachse (7) erstrecken.
  5. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Querschneidkuppen (11, 12) jeweils eine Hauptschneidkante (4, 5) anschließt, so dass sich über die Querschneidkante (8) ein durchgehender Schneidkantenverlauf zwischen den beiden Hauptschneidkanten (4, 5) ergibt.
  6. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die beiden sich jeweils an eine Querschneidkuppe (11, 12) anschließenden Stege (1518) im Wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.
  7. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die beiden Stege (1518) einer Rinne (13, 14) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  8. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinnen (13, 14) im Querschnitt im Wesentlichen konkav ausgebildet sind.
  9. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneidkuppen (11, 12) jeweils spitz ausgestaltet sind, vorzugsweise, dass der Verrundungsradius in den Querschneidkuppen (11, 12) unter etwa 0,9 mm, weiter vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,9 mm liegt.
  10. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (1518) im Querschnitt im Wesentlichen spitz zulaufend ausgestaltet sind, vorzugsweise, dass im Querschnitt der Verrundungsradius in den Stegen (1518) unter etwa 0,9 mm, weiter vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,9 mm liegt.
  11. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils der vorlaufende Steg (16, 17) einer Rinne (13, 14) als Nebenschneidkante ausgebildet ist.
  12. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stege (1518) einer Rinne (13, 14) zueinander angestellt sind, vorzugsweise, dass der Anstellwinkel (α) zwischen etwa 10° und etwa 30°, weiter vorzugsweise bei etwa 20° liegt.
  13. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stege (1518) einer Rinne (13, 14) derart zueinander angestellt sind, dass der nachlaufende Steg (15, 18) zumindest zum Teil näher an der Bohrerlängsachse (6) gelegen ist als der jeweils vorlaufende Steg (16, 17).
  14. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nachlaufende Steg (15, 18) gegenüber dem vorlaufenden Steg (16, 17) einer Rinne (13, 14) derart angeordnet ist, dass die Einhüllende der Bewegung des nachlaufenden Stegs (15, 18) zumindest zum Teil, vorzugsweise im Wesentlichen, innerhalb der Einhüllenden der Bewegung des vorlaufenden Stegs (16, 17) liegt.
  15. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zusatzschneidkanten (20, 21) vorgesehen sind, die sich jeweils entlang einer Zusatzschneidachse (22, 23) erstrecken und die, vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch, in einem Winkel (β) zu einer Hauptschneidachse (7) angeordnet sind, vorzugsweise, dass der Winkel (β) zwischen etwa 50° und etwa 70° liegt.
  16. Gesteinsbohrer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zusatzschneidkante (20, 21) durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (20a, 21a) und durch eine an die Spanfläche (20a, 21a) angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche (20b, 21b) gebildet ist und dass eine im Hinblick auf die Spanfläche (20a, 21a) vorlaufend angeordnete Rampe (24, 25) vorgesehen ist, die zur Spanfläche (20a, 21a) hin bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial ansteigt.
  17. Gesteinsbohrer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenwinkel (γ) zwischen etwa 20° und etwa 60° liegt.
  18. Gesteinsbohrer nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rampenwinkel (γ) zur Spanfläche (20a, 21a) hin verkleinert, vorzugsweise, dass die Rampe (24, 25) zwei hintereinander angeordnete Rampenbereiche (24a, 24b, 25a, 25b) aufweist und dass der Rampenwinkel (γ2) in dem vorlaufend angeordneten Rampenbereich (24b, 25b) größer als der Rampenwinkel (γ1) in dem nachlaufend angeordneten Rampenbereich (24a, 25a) ist.
  19. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (24, 25) im Bereich der Spanfläche (20a, 21a), vorzugsweise in der Spanfläche (20a, 21a), der Zusatzschneidkante (20, 21) mündet, vorzugsweise, dass die Mündungsstelle (26) gegenüber der Zusatzschneidkante (20, 21) bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial zurückversetzt ist.
  20. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (24, 25) zumindest zum Teil stegartig ausgebildet ist, vorzugsweise, dass zumindest der spanflächennahe Teil der Rampe (24, 25) stegartig ausgebildet ist.
  21. Gesteinsbohrer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen der stegartige Teil der Rampe (24, 25) gebogen, insbesondere kreisförmig gebogen, ausgestaltet ist, vorzugsweise, dass der stegartige, kreisförmig gebogene Teil auf die Bohrerlängsachse (6) ausgerichtet ist.
  22. Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) zwei Hauptschneidkanten (4, 5) aufweist, die sich beidseits der Bohrerlängsachse (6), vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Hauptschneidachse (7), erstrecken, wobei mindestens zwei Zusatzschneidkanten (20, 21) vorgesehen sind, die sich jeweils entlang einer Zusatzschneidachse (22, 23) erstrecken und die, vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch, in einem Winkel zu einer Hauptschneidachse (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zusatzschneidkante (20, 21) durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (20a, 21a) und durch eine an die Spanfläche (20a, 21a) angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche (20b, 21b) gebildet ist und dass eine im Hinblick auf die Spanfläche (20a, 21a) vorlaufend angeordnete Rampe (24, 25) vorgesehen ist, die zur Spanfläche (20a, 21a) hin bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial ansteigt.
  23. Gesteinsbohrer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenwinkel (γ) zwischen etwa 20° und etwa 60° liegt.
  24. Gesteinsbohrer nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rampenwinkel (γ) zur Spanfläche (20a, 21a) hin verkleinert, vorzugsweise, dass die Rampe (24, 25) zwei hintereinander angeordnete Rampenbereiche (24a, 24b, 25a, 25b) aufweist und dass der Rampenwinkel (γ2) in dem vorlaufend angeordneten Rampenbereich (24b, 25b) größer als der Rampenwinkel (γ1) in dem nachlaufend angeordneten Rampenbereich (24a, 25a) ist.
  25. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (24, 25) im Bereich der Spanfläche (20a, 21a), vorzugsweise in der Spanfläche (20a, 21a), der Zusatzschneidkante (20, 21) mündet, vorzugsweise, dass die Mündungsstelle (26) gegenüber der Zusatzschneidkante (20, 21) bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial zurückversetzt ist.
  26. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (24, 25) zumindest zum Teil stegartig ausgebildet ist, vorzugsweise, dass zumindest der spanflächennahe Teil der Rampe (24, 25) stegartig ausgebildet ist.
  27. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der stegartige Teil der Rampe (24, 25) gebogen, insbesondere kreisförmig gebogen, ausgestaltet ist, vorzugsweise, dass der stegartige, kreisförmig gebogene Teil auf die Bohrerlängsachse (6) ausgerichtet ist.
  28. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneidkanten (4, 5) und die Querschneidkante (8) auf einem insbesondere einstückigen Schneideinsatz (3a) angeordnet sind, und/oder, dass die Zusatzschneidkanten (20, 21) jeweils auf einem insbesondere einstückigen Schneideinsatz (3b, 3c) angeordnet sind.
  29. Schneideinsatz für einen Gesteinsbohrer, insbesondere für einen Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei eine Schneidkante (20, 21) vorgesehen ist, wobei die Schneidkante (20, 21) durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (20a, 21a) und durch eine an die Spanfläche (20a, 21a) angrenzende, nachlaufend angeordnete Freifläche (20b, 21b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Hinblick auf die Spanfläche (20a, 21a) vorlaufend angeordnete Rampe (24, 25) vorgesehen ist, die zur Spanfläche (20a, 21a) hin bezogen auf die Bohrerlängsachse (6) axial ansteigt.
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