DE2407746B2

DE2407746B2 - MeiBelpicke, Aufnahmeblock für Mei-Belpicken und Bohrkronen mit MeiBelpicken und Aufnahmeblöcken

Info

Publication number: DE2407746B2
Application number: DE2407746A
Authority: DE
Inventors: Michael A. Everett College; Robert J. Windber Mckenry
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-02-18
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2407746A1; FR2218468B1; US3830321A; GB1465185A; FR2218468A1; CA1003864A; AU6581374A; DE2407746C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meißelpicke, insbesondere Drehschaft-Meißelpicke, für bergmännische Werkzeuge, mit einem Schaft und einem im Durchmesser demgegenüber erweiterten Kopfteil, der stirnseitig eine Bohrung aufweist, in welcher ein Schaft eines kegelförmigen Hartmetalleinsatzes befestigt ist, wobei zwischen dem Kopfteil und dessen Schaft eine Ringschulter gebildet ist und der Kopfteil kurzer als der Schaft ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Aufnahmeblock für eine Meißelpicke und eine Bohrkrone mit Meißelpicken.

Eine Meißelpicke der eingangs angegebenen Art ist aus der US-PS 3 498 677 bekanntgeworden. Diese bekannte Meißelpicke sitzt auf einem Aufnahmeblock, der eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme des Schaftes der Meißelpicke und einen abgewinkelten Tragteil enthält.

Die Verbindung des Hartmetalleinsatzes mit dem Kopfteil geschieht im allgemeinen so, daß der Schaft des Hartmetalleinsatzes leicht konisch ausgebildet ist und in einer entsprechend konisch ausgebildeten Bohrung des Kopfieils sitzt. Eine derartige Ausbildung ist in der US-PS 3 342 532 beschrieben. Sie hat den Nachteil, daß ein Auswechseln des Hartmetalleinsatzes schwierig ist, di; dieser sich während des Betriebes fest in seine konische Lagerung hineindrückt und nur mittels Werkzeugen entfernt werden kann. Auch die Befestigung des Kopfteils am Aufnahmeblock ist bei dieser bekannten Konstruktion umständlich, da der Kopfteil dadurch im Aufnahmebiock gehalten wird, daß sein Schaft eine Ringnut enthält, und ein Stift derart durch den Aufnähmet lock geführt ist, daß er mit seinem hai-

ben Durchmesser an der Ringnut anliegt Auch in der US-PS 3 512 838 ist eine derartige Konstruktion beschrieben, wobei das Kopfteil in beiden Fällen vermittels einer etwa unter 45° verlaufenden konischen Auflage am Aufnahmeblock anliegt.

Es ist ferner vorgeschlagen worder (DT-AS 2 242 724), eine Drehbohrkrone mit ei.-i-r Tragplatte auszustatten, an deren Stirnseite eine Mehrzahl von Aufnahmeblöcken umfangsmäßig verteilt sind, die an ihrer Rückseite mit einem Drehschafi versehen sind.

Diese Drehbohrkrone weist jedoch große Dimensionen auf. Die Drehschaftmeißel und ihre Aufnahmeblökke sind relativ groß; sie können nur für Bohrungen mit relativ großem Durchmesser eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meißelpicke der eingangs genannten Art zu schaffen, welche gegenüber den bekannten Meißelpicken kleinere Abmessungen hat unu so aufgebaut ist, daß die Montage der Blöcke und Drehschaftmeißel vereinfacht ist, insbesondere, daß die Blöcke leichter an der Tragplatte anbringbar sind. Die Bohrkronen, die mit Meißelpicken und Aufnahmeblöcken nach der Erfindung ausgerüstet sind, sollen so aufgebaut sein, daß sie das Bohren von kleineren Löchern gestatten.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist die neue Meißelpicke, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetalleinsatz an seinem Schaftansatz eine Ringschulter aufweist, die an einer Ringschulter auf der Stirnseite des Kopfteils anliegt, und der aus der Bohrung im Kopfteil stirnseitig hervorstehende Teil des Hartmetalleinsalzes im wesentlichen gleich lang dem Kopfteil der Meißeipicke ist.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung können hierbei die Ringschulter an dem Hartmetalleinsatz und die Ringschulter auf der Stirnseite des Kopfteils senkrecht zur Längsachse der Meißelpicke stehen. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Hart metalleinsatz vor seinem Schaftansatz einen ersten, zylindrischen Bereich und an seinem vorderen Ende einen zweiten Bereich aufweist, welcher kegelförmig und als Arbeitsspitze ausgebildet ist, und daß zwischen diesen beiden Bereichen ein dritter Bereich vorgesehen ist, welcher kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem kleineren Kegelwinkel als der Spitzenbereich des Einsatzes vorgesehen ist. Eine weitere Ausgestaltung der Meißelpicke nach der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Schaftes des Hartmetalleinsatzes etwa so groß ist wie der Durchmesser des Schaftes der Meißelpicke und der Schaft sich über mehr als die Hälfte der axialen Länge des Kopfteils erstreckt, welcher an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet bzw. bis auf einen Durchmesser abgeschrägt ist, der wenig größer als der rückwärtige Durchmesser des aus dem Kopfteil hervorstehenden Teils des Einsatzes ist.

Der Aufnahmeblock für eine Meißelpicke, der eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme des Schaftes der Meißelpicke und einen abgewinkelten Tragteil hat, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil rückseitig unter einem Winkel von etwa 45° abgeschrägt ist. Ein weiteres erfinderisches Merkmal des Aufnahmeblocks besteht darin, daß eine vordere Stirnfläche des Aufnahmeblocks zum Anlegen einer hinteren Schulter des Koptteils der Meißelpicke ausgebildet ist, wobei der Schaft der Meißelpicke durch die Bohrung des Blocks hindurch geführt ist und rückwärts eine Nut aufweist, in welche ein an der rückwärtigen Stirnwand des Blocks anliegendes Halteelement für die Meißelpiclce eingesetzt ist. Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß die vordere Stirnfläche des Blocks senkrecht zur Längsachse des Schaftes der Meißelpicke stehende, rückwärtige Schulter des Kopfteils der Meißelpicke anlegbar ist.

Die Bohrkrone mit Meißelpicken und Aufnahmeblöcken nach der Erfindung, bei der gemäß dem Vorschlag in der DT-AS 2 242 724 eine Vielzahl von Aufnahmeblöcken auf der Vorderseite einer Tragplatte umfangsmäßig verteilt angeordnet ist, die an ihrer Rückseite mit einem Drehschaft versehen ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Aufnahmebohrungen der Blöcke für die Meißelpikken unterschiedlich geneigt sind. Bei dieser Anordnung sieht die Erfindung weiter vor, daß ein Pilot-Schneider, vorzugsweise eine Pilot-Krone, auf der Drehachse der Tragplatte vorgesehen ist

Eine weitere Weiterentwicklung der soeben genannten Bohrkronen mit Meißelpicken und Aufnahmeblökken besteht erfindungsgemäß darin, daß der Tragkörper als Tragring ausgebildet ist und die Achsen der Aufnahmebohrung der Blöcke umfangsmäßig gleich geneigt sind. Bei dieser Ausführung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Achsen der Aufnahmebohrungen der Blöcke unterschiedlich ausgerichtet und die Meißelpicken mit unterschiedlichen radialem Abstand von dei Bohrkronenachse angeordnet sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Dabei werden besondere weitere Merkmale der Erfindung näher erläutert, die sich besser an Hand der Zeichnung erläutern lassen.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erdbohrers bzw. Bohrwerkzeuges gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist eine Stirnansicht auf das Werkzeug nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt in Stirnansicht ein Werkzeug ähnlich Fig. 1, 2, welches außen ein- und ausschwenkbare Schneidflügel aufweist;

F i g. 4 zeigt in Draufsicht ein relativ einfaches Werkzeug gemäß der Erfindung;

F i g. 5 zeigt ein ringförmiges Werkzeug für Kernbohrungen mit Meißeln gemäß der Erfindung;

F i g. 6 zeigt in Seitenansicht, teilweise geschnitten, einen Meißel und Meißelträgerblock gemäß der Erfindung in einer Ausführung;

F i g. 7 ist eine Stirnansicht von rechts auf F i g. 6.

Der Bohrer bzw. Erdbohrer nach F i g. 1, 2 weist eine Tragplatte 10 auf, an deren eine Seite mittig ein Antriebsschaft 12 mit hexagonalem Querschnitt angebracht ist Der Schaft 12 wird von einem Antrieb gedreht und gleichzeitig nach vorne (nach links in F i g. 1) geschoben, so daß dementsprechend auch die Tragplatte — sowie die daran befindlichen Werkzeugelemente — gedreht und vorgeschoben werden.

An der Vorderseite trägt die Tragplatte 10 ein Abstandsstück 14, an dessen äußerem Ende eine Pilot-Bohrkrone angebracht ist, die einen Stahlkörper mit an der Vorderseite quer angebrachten Schneidplättchen 18 aufweist, die beispielsweise aus Wolframcarbid oder dergleichen Hartmetall bestehen. Die Tragplatte 10 trägt auf der gleichen Seite eine Vielzahl von Tragblökken 20, die in radialem Abstand und über den Umfang verteilt angebracht sind; in jedem Block ist drehbar eine Meißelpicke 22 eingesetzt, die an ihrem freien Ende eine Hartmetallspitze 24 aufweist (die ebenfalls aus Wolframcarbid bestehen mag).

Jede Meißelpicke 22 ragt mit dem hinteren Ende ih-

res Schaftes 26 aus der Aufnahmebohrung des Blocks hervor und weist dort eine Ringnut auf, in die ein Schnappring 28 aus Metall oder Plastik eingesetzt ist. Der Schnappring 28 hält die Meißelpicke in der Aufnahmebohrung fest, ohne sie irgendwie an der freien Drehung zu hindern. Der Ring 28 kann auch in Form eines gummiartigen O-Ringes sein.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Meißelpicken so über den Durchmesserbereich verteilt, daß die Erd- bzw. Gebirgsformationen über den ganzen Durchmesser der Meißelpicken gleichmäßig, in passender Weise abgetragen werden. Gemäß F i g. 2 hat die Spitze der Meißelpicke 22a den geringsten radialen Abstand von der Drehachse, die Spitze der Meißelpicke 22b ist demgegenüber weiter nach außen versetzt, und die beiden Meißelpicken 22c liegen mit ihren Spitzen am weitesten außen, etwa auf dem gleichen Radius, sie bestimmen den Durchmesser der Bohrung. Dieser Bohrer gemäß F i g. 1 und 2 kann insbesondere für Bohrlochdurchmesser von etwa 10 cm ausgebildet sein.

F i g. 3 zeigt einen Bohrer für etwas größere Bohrlochdurchmesser. Von der Tragplatte 30 aus erstreckt sich ein Pilot-Schneider 32 in axialer Richtung. Des weiteren sind auf der Stirnseite der Tragplatte 30 ebenfalls radial und umfangsmäßig verteilt eine Vielzahl von Blöcken 34 mit Drehschaftmeißeln 36 angeordnet.

Die in gleichem Winkelabstand vorgesehenen U-förmigen Flügel 37 tragen außen je einen weiteren Block 38 mit einem Drehschaftmeißel 40. Bei Drehung in Arbeitsrichtung 42 werden die Flügel 37 in eine radial äußere Position verschwenkt, womit der Bohrlochdurchmesser bestimmt ist. Wird dagegen der Bohrer umgekehrt gedreht, so schwenken die Flügel nach innen in die gestrichelte Position ein. In der ausgestreckten Position sind die Flügel an (Anschlag-) Bereichen 44 fest angelegt bzw. angedrückt, so daß die Flügelschneider bei der Arbeit fest und sicher getragen und gehalten

F i g. 4 zeigt einen Bohrer für kleine Löcher von beispielsweise 7,5 bis 8.8 cm (3 bis 3'/2 inch). F i g. 4 zeigt eine Tragplatte 50 (bzw. Tragglied) auf der (auf einer Seite) über den Umfang verteilt Blöcke 52 sitzen, in die je ein Drehschaftmeißel 54 eingesetzt ist. Die Blöcke sind über den Umfang verteilt; die Spitzen der Meißel liegen auf unterschiedlichen Radien. Der äußerste bzw. Außenradius der Bohrung wird von nur einer, der äußersten Meißelpicke bestrichen, im Gegensatz zu F i g. 2 und 3, wo zwei derartige Außenmeißelpickcn vorgesehen sind.

Dank der Meinen Größe der Meißelpicken und Blökke können damit ringförmige Kernbohrwerkzeuge aufgebaut werden. Gemäß F i g. 5 sitzen auf einem Tragring 60 über den Umfang verteilt Blöcke 62 mit je einem Drehschaftmeißel 64. Die Achsen der Meißelpikken sind gegenüber der Drehachse des Ringes 60 geneigt, so daß der gewünschte radiale Bereich überstrichen wird Es wird so innerhalb der beiden radialinnersten Meißelspitzen ein Kern gebildet

F i g. 6 und 7 zeigen mehr im Detail einen Block und einen Drehschaftmeißel wie sie bei den zuvor beschriebenen Werkzeuganordnungen eingesetzt sind. Dabei weist der Block 70 eine zentrale axiale Bohrung 72 auf, in die der Schaft 74 der Meißelpicke 76 drehbar eingesetzt ist. Der Schaft ragt über die Rückseite des Blocks hinaus und weist dort eine Nut auf, in die ein Schnapps ring 78 zur Halterung der Meißelpicke eingesetzt ist.

Im Gegensatz zu den größeren Blocktypen, wie sie im Zusammenhang mit Drehschaftmeißeln verwendet werden, hat der Block 70 in F i g. 6 und 7 eine flache Stirnfläche 80, und der Drehschaftmeißel 76 hat eine ίο Schulter 82, die auf der Stirnseite bi'.w. dem Stirnrand 80 aufliegt und somit die auf die Meißelpicke ausgeübte Arbeitslast auf den Block überträgt. Die Schulter 82 ist durch den Vorderteil 84 der Meißelpicke gebildet, der gegenüber dem Meißelschaft 74 einen größeren Durchmesser hat. Schaft 74 und Vorderteil 84 sind einstückig. Das Meißelkopfteil 84 hat eine Ringschulter 80a und in seiner Vorderseite eine zentrale Bohrung 86, in die der Schaft 88 eines massiven Hartmetalleinsatzes eingesetzt ist. der beispielsweise aus Wolframcarbid od. dgl. besteht. Das vorstehende Ende des Einsatzes 90 ist konisch und endet in einer Spitze 92.

An seinem Schaftansatz weist der Einsatz 90 eine Ringschulter 82a auf, die an der Ringschulter 80a auf der Stirnseite des Kopfteils 84 aufliegt. Der Block 70 hat einen herausragenden bzw. abgewinkelten Teil 94, dessen Rückseite % mit der Meißelachse einen Winkel von etwa 45° einschließt. Gemäß F i g. 7 sind am Teil 94 abgeflachte Seitenflächen 98 vorgesehen, die nach außen und oben ebenfalls mit Winkeln von etwa 45° geneigt sind. Die Winkel können variieren, die Schrägstellung an dem angewinkelten Teil 94 ist jedoch wichtig, weil dadurch die Positionierung der Blocks an einem Tragelement und die richtige Ausrichtung und Befestigung insbesondere durch Schweißen vereinfacht werden.

Der Anßendurchmesser bzw. äußere Umfang des Blocks 70 ist nicht viel größer als derjenige des vorderen Meißelteils 84, welcher wiederum den relativ massigen Hartmetalleinsat7 90 nur geringfügig randlich überragt. Auf diese Weise ist die ganze Werkzeugan-Ordnung sehr verschleißfest, indem der reichlich dimensionierte Hartmetalleinsatz 90 den Kopfteil 84 und darüber hinaus auch den Block 70 schützt, die also hierdurch ur>d wegen ihrer Kleinheit nur wenig dem Verschleiß ausgesetzt sind. Durch den relativ dicken Schaft 88 ist der Hartmetalleinsatz 90 gut gehaltert. Dabei ist zu beobachten, daß das Hartmetallmaterial weitgehend ausgenutzt wird; durch relativ geringen Aufwand wird eine Größtmenge an Hartmetallmaterial zum Einsatz so gebracht.

Die Hartmetalleinsätze sind vorzugsweise eingelötet, bei Einhaltung der entsprechenden, passenden Toleranzen kann jedoch auch ein Preßsitz vorgesehen sein. Das Einlöten hat den Vorteil, daß der Einsatz noch dann relativ fest in der Bohrung gehalten ist wenn der Meißel schon weitgehend verschlissen *t, tiei einsatz also nur auf einem Teil der sonst vorhandenen Länge in der Bohrung gehalten ist.

Die Werkzeuganordnung ist für horizontale, vertika-60 Ie und geneigte Bohrungen vorgesehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meißelpicke, insbesondere Drehschaft-Meißelpicke, für bergmännische Werkzeuge, mit einem Schaft und einem im Durchmesser demgegenüber erweiterten Kopfteil, der stirnseitig eine Bohrung aufweist, in welcher ein Schaft eines kegelförmigen Hartmetalleinsatzes befestigt ist, wobei zwischen dem Kopfteil und dessen Schaft »ine Ringschulter gebildet ist und der Kopfteil kürzer als der Schaft ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetalleinsatz (90) an seinem Schaftansatz eine Ringschulter (82a) aufweist, die an einer Ringschulter (80a) auf der Stirnseite des Kopf teils (84) anliegt, und der aus der Bohrung im Kopfteil (84) stirnseitig hervorstehende Teil des Hmmetalleinsatzes (90) im wesentlichen gleich lang dem Kopfteil (84) der Meißelpicke ist

2. Meißelpicke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (82a) an dem Hartmetalleinsatz (90) und die Ringschulter (80a) auf der Stirnseite des Kopfteils (84) senkrecht zur Längsachse der Meißelpicke stehen.

3. Meißelpicke nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetalleinsatz (90) vor seinem Schaftansatz einen ersten, zylindrischen Bereich und an seinem vorderen Ende einen zweiten Bereich aufweist, welcher kegelförmig und

als Arbeitsspitze ausgebildet ist und daß zwischen diesen beiden Bereichen ein dritter Bereich vorgesehen ist, welcher kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem kleineren Kegelwinkel als der Spitzenbereich des Einsatzes (90) versehen ist.

4. Meißelpicke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schaftes (88) des Hartmetalleinsatzes (90) etwa so groß ist wie der Durchmesser des Schaftes (74) der Meißelpicke und der Schaft (88) sich über mehr als die Hälfte der axialen Länge des Kopfteils (84) erstreckt, welcher an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet bzw. bis auf einen Durchmesser abgeschrägt ist, der wenig größer als der rückwärtige Durchmesser des aus dem Kopfteil (84) hervorstehenden Teils des Einsatzes (90) ist.

5. Aufnahmeblock für eine Meißelpicke nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einer durchgehenden Bohrung zur Aufnahme des Schaftes der Meißelpicke und einem abgewinkelten Tragteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil (94) rückseitig unter einem Winkel von etwa 45° abgeschrägt ist.

6. Aufnahmeblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewinkelte Tragteil (94) seitliche Abflachungen (98) mit einem Winkel von etwa 45° aufweist.

7. Aufnahmeblock nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine vordere Stirnfläche (80) des Aufnahmeblocks (70) zum Anlegen einer hinteren Schulter (82) des Kopfteils (84) der Meißetpicke ausgebildet ist, wobei der Schaft (74) der Meibelpicke durch die Bohrung (72) des Blocks (70) hindurch geführt ist und rückwärts eine Nut ■ufweist, in welche ein an der rückwärtigen Stirnwand des Blocks (70) anliegendes Halteelement (78) für die Meißelpicke eingesetzt ist.

8. Aufnahmeblock nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Stirnfläche (80) des Blocks (70) senkrecht zur Längsachse der Bohrung (72) angeordnet ist gegen die ein senkrecht zur Längsachse des Schaftes (74) de Meißelpicke stehende, rückwärtige Schulter (82) de Kopfteils (84) der Meißelpicke anlegbar ist.

9. Bohrkrone mit Meißelpicken nach den Ansprü chen 1 bis 4 und Aufnahmeblöcken nach den An sprächen 5 bis 8, bei der eine Vielzahl von Aufnah meblöcken auf der Vorderseite einer Tragplatt umfangsmäßig verteilt angeordnet ist, die an ihre Rückseite mit einem Drehschaft versehen ist, da durch gekennzeichnet daß die Achsen der Aufnah mebohrungen (72) der Blöcke (34, 38) für die Mei ßelpicken unterschiedlich geneigt sind.

10. Bohrkrone nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet daß ein Pilot-Schneider (32), vorzugsweise eine Pilot-Krone (16), auf der Drehachse der Trag platte (10; 30) vorgesehen ist.

11. Bohrkrone mit Meißelpicken nach den An Sprüchen 1 bis 4 und Aufnahmeblöcken nach dei Ansprüchen 5 bis 8, bei der eine Vielzahl von Auf nahmeblöcken auf der Vorderseite eines Tragkör pers umfangsmäßig verteilt angeordnet ist, dadurcl gekennzeichnet, daß der Tragkörper als Tragring (60) ausgebildet ist und die Achsen der Aufnahme bohrungen (72) der Blöcke (62) umfangsmäßif gleich geneigt sind.

12. Bohrkrone nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Achsen der Aufnahmeboh rungen (72) der Blöcke (62) unterschiedlich ausge richtet und die Meißelpicken mit unterschiedlichenradialem Abstand von der Bohrkronenachse an geordnet sind.