DE2444899C2

DE2444899C2 - Bohrwerkzeug mit Bohrer und Aufnahmeteil

Info

Publication number: DE2444899C2
Application number: DE2444899A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 8000 München Gärtner; Wim 8031 Puchheim Krüger; Gerhard 7418 Metzingen Rumpp
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1984-08-16
Also published as: IE41701L; AU8481875A; DK379875A; SU610493A3; HU174001B; FI752365A; SE7510271L; CA1035172A; BE833551A; GB1513386A; AT337127B; NL7510878A; DE2444899A1; IT1042227B; IE41701B1; ZA755628B; CH592803A5; PL107620B1; ATA646675A; ES441074A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einem Bohrer und mit einem den Bohrerschaft zumindest teilweise umgebenden, hohlen Aufnahmeteil, wobei der Bohrerschaft und der Hohlraum des Aufnahmeteils in Achsrichtung gesehen von der Kreisform abweichende Querschnittsformen mit zumindest teilweise miteinander in Eingriff stehenden, die Verdrehung der beiden Teile gegeneinander behindernden Vorsprüngen und Ausnehmungen haben.

Bohrwerkzeuge die in Bohrhämmern Anwendung finden und der Bearbeitung von Gestein, Beton und Mauerwerk dienen, sind einem Drehmoment und axial wirkenden Schlagen unterworfen. Die eine meißelartige Wirkung des Werkzeuges hervorrufenden axialen Schläge werden durch ein Schlagwerk des Bohrhammers auf das rückwärtige Ende des Bohrschaftes aufgebracht Das eine Drehbewegung des Bohrwerkzeuges bewirkende Drehmoment wird vom Bohrhammer von der eine Drehbewegung ausführenden Werkzeughalterung auf den Bohrerschaft übertragen. Zur formschlüssigen Verbindung zwischen Werkzeughalterung des Bohrhammers und Bohrerschaft sind verschiedenartige Profilierungen, wie beispielsweise Rundprofile mit Mitnahmeelemsnten, Mehrkantprofile, Keflwellenprofile oder dergleichen, bekannt.

Bei der Drehmomentübertragung können durch Inhomogenität des zu bearbeitenden Materials, die beispielsweise bei Beton durch eingelegtes Bewehrungsmaterial extrem verstärkt werden kann, erhebliche Probleme auftreten. Wird nämlich das Bohrwerkzeug in seiner Drehbewegung stark oder plötzlich gehemmt, so kann das Bohrwerkzeug zu Bruch gehen oder es können Teile des Bohrhammers beschädigt werden. Außerdem können durch die dabei auftretenden Drehschläse, hervorgerufen durch das Reaktionsmoment der Maschine, erhebliche Gefahren für die Bedienungsperson entstehea

Dieser Nachteil wurde bei den bekannten Bohrhämmern durch Einbau eines maschinenseitigen Überlastungsschutzes hauptsächlich mechanischer Art versucht zu beheben. Ein bekannter Überlastungsschute besteht beispielsweise aus einer Rutschkupplung. Eine Rutschkupplung kano jedoch nur für ein bestimmtes Drehmoment eingestellt sein, welches in der Regel vom größten Durchmesser der zum Einsäte kommenden Werkzeuge bestimmt wird. Damit sind alle Bohrwerkzeuge mit kleineren Durchmessern nicht geschützt, da zu deren Zerstörung gegenüber dem eingestellten Drehmoment bereits geringere Momente ausreichen.

Im weiteren wurde versucht, den Bohrerschaft zumindest teilweise mit einem hohlen Aufnahmeteil aus einem verformbarem Material, wie Leichtmetall oder Kunststoff, zu umgeben. Der Bohrerschaft und der Hohlraum des Aufnahmeteils weisen dabei in Achsrichtung gesehen von der Kreisform abweichend,*- Querschnittsformen mit zumindest teilweise miteinander im Eingriff stehenden, die Verdrehung der beiden Teile gegeneinander behindernden Vorsprünge und Ausnehmungen auf. Eine solche Ummantelung soll sich dämpfend auf die bei Überlastung auftretenden Drehmomentspitzen auswirken. Diese Lösung ist jedoch nicht befriedigend, da sich der weiche Aufnahmeteil des Bohrers unter dem Einfluß des einwirkenden Drehmomentes plastisch verformt, bis beispielsweise alle Flächen oder Gewindegänge des Aufnahmeteils gleichmäßig im Adapter des Bohrhammers tragen. Eine Entnahme des Bohrwerkzeuges mit dem das Einsteckende umgebenden Aufnahmeteil ist nur mit Schwierigkeiten möglich, da aufgrund der Verformung das Aufnahmeteil im Adapter der Bohrmaschine eingeklemmt wird (DE-AS 23 16 683).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem Drehmomentspitzen ohne irreparable Verformung des Aufnahmeteiis aufgenommen werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Hohlraum des Aufnahmeteils elastisch auslenkbare, im wesentlichen radial zur Mitte hin verlaufende Vorsprünge angeordnet sind.

Die elastischen Vorsprünge treten bei einer auf das Bohrwerkzeug einwirkenden Drehmoment-Überbeanspruchung aus den Ausnehmungen heraus und ermöglichen damit die gegenseitige Verdrehung der beiden Tei-

le, also des Aufnahmeteils und des Bohrers. Eine Beschädigung des Bohrers und/oder des Aufnahmeteils wird dadurch vermieden. Dabei ist wesentlich, daß die Vorsprünge nur elastisch verformt werden und nach Abklingen der Drehmomentspitze wieder vollständig in die Ausnehmungen eingreifen, so daß nun die weitere Drehung bei einem noch zulässigen Wert des Drehmomentes möglich ist

Ein wesentlicher Vorteil dar erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Oberlastsicherung sofort anspricht und eine Überlastung verhindert, ohne daß dazu die Bohrmaschine gestoppt werden muß. Eine Oberbcansprachung des Bohrwerkzeuges kann also nicht auftreten und es können auch keine starken Drehschläge vom Bohrhammer auf die Bedienungsperson übertragen werden. Schließlich kann sich auch das Aufnahmeteil nicht im Adapter der Bohrmaschine verklemmen, da keine irreparable, plastische Verformung des Aufnahmeteils auftritt

Die elastisch auslenkbaren Vorsprünge können gemaß einem weiteren Vorschlag der Erfindung einstükkig mit dem Aufnahmetei! gefertigt sein. Diese Ausbildungsform wirkt sich insbesondere wirtschfvTtlich auf die Herstellung des Aufnahmeteiles aus. Zweckmäßigerweise können die elastisch auslenkbaren Vorsprünge auch als separate, im Aufnahmeteil verankerbare Teile ausgebildet sein. So lassen sich beispielsweise als Blechprofile ausgebildete elastische Vorsprünge besonders wirtschaftlich als Massenteile herstellen, und nachher im Aufnahmeteil, das zum Beispiel aus Kunststoff bestehen kann, verankern.

Ist vorzugsweise das gesamte Aufnahmeteil als Blechkörper ausgebildet, kann die Außenkontur des Blechprofilkörpers dem Profil der Werkzeugaufnahme des Bohrhammers entsprechen. Die elastisch auslenkbaren Vorsprünge können dabei einstückig mit dem Blechprofilkörper verbunden sein. Es lassen sich aber auch mehrere Blechprofilkörper ineinander schieben, wobei der äußerste eine der Werkzeugaufnahme entsprechende Kontur aufweist und am innersten die ausweichbaren, im wesentlichen gegen das Zentrum ragenden Vorsprünge angeordnet sind

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung, kann das Aufnahmeteil als Kunststoffprofilkörper ausgebildet sein. Die Außenkontur des Aufnahmeteiles entspricht dabei zweckmäßigerweise wiederum der Profilierung der Werkzeugaufnahme des Bohrhammers. Die Innenkontur des Aufnahmeteiles kann beispielsweise einstückig mit dem Profilkörper verbundene, ebenfalls aus Kunststoff bestehende auslenkbare Vorsprünge aufweisen. Die Auslenkbarkeit der Vorsprünge kann durch die Eigenelastizität des Kunststoffes sichergestellt werden oder das Aufnahmeteil kann unter Berücksichtigung der Anwendung findenden Außenprofilierung auch eine radiale Ausdehnung ermöglichende Längsschlitze aufweisen.

Eine wesentliche wirtschaftliche Bedeutung der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, daß damit eine Möglichkeit geschaffen wird, bei unterschiedlich dimensionierten zur Anwendung gelangenden Bohrern dieselben Werkzeugaufnahmen zu verwenden. Die Maßdifferenzen können dabei entweder durch die Profilgebung am Bohrerschaft oder durch unterschiedliche Abmessung der auslenkbaren Vorsprünge ausgeglichen werden. Dieser EffeRt kann sich insbesondere auf eine Rationalisieruiig vc'i Herstellung und Lagerhaltung bei Bohrwerkzeughi^stellern äußerst günstig auswirken.

Wie bereits ermähnt, durchsetzt der Bohrerschaft das hülsenartige Aufnahmeteil. Um die Schläge wirkungsvoll auf das Bohrwerkzeug übertragen zu können, überragt vorzugsweise der Bohrerschaft dia rückwärtige Stirnseite des Aufnahmeteiles. Um auch bei einer derartigen Ausführungsform die axiale Festlegung des Aufnahmeteiles auf den Bohrerschaft sicherzustellen, weist vorzugseise der Bohrerschaft Anschlagmittel auf. Diese Anschlagmittel können beispielsweise die Form von Schultern haben, weiche die Außenkontur des Bohrerschaftes im Durchmesser überragen. Bei Anwendung von zwei Schultern kann vorzugsweise die Profilierung des Bohrerschaftes zwischen den Schultern angeordnet sein. Die Schultern, deren Durchmesser auch gleich dem des Schaftes sein kann, können auch dadurch gebildet werden, daß die Kontur der Profilierung auf einen Durchmesser gelegt wird, der kleiner ist als der Schaftdurchmesser.

Eine weitere Möglichkeit zur axialen Festlegung des Aufnahmeteiles besteht auch im Anordnen von einer oder mehreren Nuten im Bohrerschaft, wobei in diese Nuten Teile der Innenkontur des Avfnahmeteiles eingreifen oder separate Eingriffsmittei -n Form von Ringen, Scheiben oder dergleichen zwischen Bohrerschaft und Aufnahmeteil angeordnet sind.

Als zweckmäßige, vom Kreisquerschnitt abweichende Querschnittsform des Bohrerschaftes hat sich eine im wesentlichen als achsparallele Verzahnung ausgebildete Profilierung erwiesen. Eine solche Profilierung bildet eine Großzahl von Ausnehmungen, sodaß ein sicheres Eingreifen der auslenkbaren Vorspränge des Aufnahmeteiles bei Abklingen des Drehmomentes gegeben ist. Mit einem als Verzahnung ausgebildeten Profil lassen sich die Drehmomentwerte, bei welchen der Überlastschutz ansprechen soll, in einfacher Weise steuern, wobei hier die Profilform entsprechende Ausbildungen beispielsweise eine asymmetrische Form oder dergleichen erhält Die Steuerung der Drehmomentwerte läßt sich durch eine aufeinander abgestimmte Kombination von Ausbildung der Verzahnung und der eingreifenden Vorsprünge noch erweitern.

Da in der Regel die Verzahnung am Bohrerschaft aus gegenüber den auslenkbaren Vorsprüngen härterem Material besteht, hat sich zur Verhinderung einer Beschädigung oder allzu frühen Abnutzung der Vorsprünge eine Verzahnung, bei welcher die Flanken von gegengleichen, im wesentlichen tangential zueinandsr verlaufenden Radien gebildet sind, als vorteilhaft erwiesen. Bei einer derartigen Verzahnung werden selbst auch bei einem längeren Ansprechen des Überlastschutzes unter gegenseitigem Verdrehen von Aufnahmeteil und Bohrerschaft die elastisch auslenkbaren Vorsprünge nicht einer zu großen, zu einer allfälligen Zerstörung führenden Belastung ausgesetzt.

Die Erfindung soll nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden F i g. 1 und 6 bis 9 näher erläutert werden, wobei in den F i g. 2 bis 5 dem Grunde nach aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildungen des Einsteckendes des Bohrers gezeigt sind, die sich für das Zusammenwirken mit einem Aufnahmeteil gemäß der Erfindung eignen. Fj zeigt

F i g. 1 ein Bohrwerkzeug gemäß Erfindung mit Bohrer und Aufnahmeteil;

F i g. 2 einen Teil des Bohrers gemäß F i g. 1;

F i g. 3 einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Bohrers mit im Schnitt dargestelltem Aufnahmeteil;

F i g. 4 einen Bohrer mit separat aufgesetzter Verzahnung;

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 4;

F i g. 6 einen Querschnitt durch ein Bohrwerkzeug im Bereich des Aufnahmeteils, wobei Bohrerschaft und Aufnahmeteil geschnitten dargestellt sind, in gegenüber den F i g. I bis 5 vergrößerter Darstellung:

F i g. 7 einen Schnitt entsprechend F i g. 6 durch eine s weitere Ausführungsform eines Bohrwerkzeuges;

F i g. 8 einen Schnitt entsprechend der F i g. 6 durch ein Bohrwerkzeug mit polygonartig ausgebildeter Außenprofilierung des Aufnahmeteiles;

F i g. 9 einen Schnitt entsprechend F i g. 6 einer weitersn Ausführungsform eines Bohrwerkzeuges mit polygonartig ausgebildeter Außenprofilierung des Aufnahmeteiles.

Aus Fig.! ist ein Bohrwerkzeug mit einem insgesamt mit 1 bezeichneten Bohrer und einem Aufnahmeteil 2 ersichtlich. Während das Arbeitsteil 3 des Bohrers in üblicher Weise ausgebildet ist, weist der Bohrerschaft 4 eine spezielle Ausbildung auf. Insbesondere aus F i g. 2, welche nur den Bohrerschaft 4 darstellt, ist ersichtlich, dali zwischen zwei Schultern 5, 6 eine Verzahnung 7 angeordnet ist. Die Schultern 5,6 überragen die Außenkontur der Verzahnung 7 und bilden dadurch axiale Widerlager für das Aufnahmeteil Z

Aus F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Bohrerschaftes 8 ersichtlich, auf welchem wiederum ein Aufnahmeteil 9 angeordnet ist. Der Bohrerschaft 8 weist zwei ringförmige Nuten 11,12 auf, zwischen denen eine Verzahnung 13 angeordnet ist. Die axialen Widerlager für das Aufnahmeteil 9 bilden Federringe 14,15. Anstelle dieser Federringe 14,15 können auch beliebige weite- re Eingriffselemente, wie Federscheiben und dergleichen Anwendung finden. Im weiteren ist es möglich, bei entsprechender Ausbildung des Aufnahmeteiles 9 nur ein einzelnes Sicherungselement anzuordnen, welches beispielsweise mehrteilig ausgebildet sein kann, wobei dann nur eine Nut im Bohrerschaft 8 erforderlich ist.

Aus den F i g. 4 und 5 ist eine spezielle Möglichkeit Zur rvüiunngüilg einer YcfZulinüng äül ucfl

schaft dargestellt. Es ist bei der Ausführungsform gemäß diesen beiden Figuren ein profilierter Blechteil 16 auf dem Bohrerschaft 17 befestigt Die Befestigung des Blechteiles 16 auf dem Bohrerschaft 17 kann auf verschiedene Arten erfolgen, so beispielsweise mittels Punktschweißen, Verkleben, durch Anordnen von Mitnahmeelementen oder dergleichen. Diese Art Anord- nung einer Verzahnung auf dem Bohrerschaft 17 hat den Vorteil, daß damit eine äußerst wirtschaftliche Herstellungsmöglichkeit des Bohrers gegeben ist Die axiale Sicherung des das Blechteil 16 umgebenden Aufnahmeteiles kann beispielsweise wiederum mittels separaten Sicherungselementen erfolgen, weiche in Nuten 18, 19 am Bohrerschaft 17 eingreifen. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß durch die besonderen Materialeigenschaften dieses Blechteiles, unabhängig von den Materialeigenschaften des Bohrerwerkstoffes bzw. des Aufnahmeteiles bzw. der eingelegten Blechelemente die Verschleiß- bzw. Gleiteigenschaften in weiten Grenzen beeinflußt werden können.

Die F i g. 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Bohrwerkzeugen, wobei jeweils der Bohrer- ω schaft und das Aufnahmeteil im Querschnitt dargestellt sind. Die Ausführungsformen gemäß den F i g. 6 bis 9 haben gemeinsam, daß jeweils der in allen Figuren mit bezeichnete Bohrerschaft eine in allen Figuren mit 21 bezeichnete Verzahnung aufweist, wobei in die durch die Verzahnung 21 entstehenden Ausnehmungen dem Aufnahmeteil zugeordnete elastisch auslenkbare Vorsprünge eingreifen.

Aus Fig.6 ist ein Aufnahmeteil 22 aus Kunststoff ersichtlich, dessen Durchbrechung radial gegen das Zentrum gerichtete Vorsprünge 23 aufweist. Zur Verbesserung der elastischen Auslenkbarkeit der Vorsprünge 23 ist das gesamte Aufnahmeteil 22 durch Anordnen eines Längsschlitzes 24 radial aufweitbar ausgebildet. Die Anordnung des im vorliegenden Beispiel dargestellten Schlitzes 24 hängt weitgehend von der Eigenelastizität des für das Aufnahmeteil 22 Anwendung findenden Materials ab.

Zur Aufnahme des Drehmomentes vom Bohrhammer weist das Aufnahmeteil 22 beispielhaft eine sechskantig ausgebildete Außenprofilierung auf.

Fig. 7 zeigt wiederum ein Bohrwerkzeug mit einem Kunststoffaufnahmeteil 25, dessen Außenprofilierung sechskantartig ausgebildet ist. Im Aufnahmeteil 25 verankert sind als Blechprofile ausgebildete elastisch auslenkbare Vorsprünge 26, die in die Vertiefungen des mit einer Verzahnung 21 versehenen Bohrerschaftes 20 eingreifen.

F i g. 8 zeigt ein Bohrwerkzeug, mit einem Aufnahmeteil 27 aus Kunststoff, welches beispielhaft eine als Vierkantpolygon ausgebildete Außenprofilierung zur Übertragung des Drehmomentes vom Bohrhammer auf das Bohrwerkzeug aufweist. Im Aufnahmeteil 27 ist formschlüssig ein beispielsweise mehrteiliges Blechprofil 28 verankert, welches elastisch auslenkbare Vorsprünge 29 aufweist, die in Ausnehmungen der auf den Bohrerschaft 26 angebrachten Verzahnung 21 eingreifen. Die in F i g. 8 dargestellte formschlüssige Verankerung zwischen Aufnahmeteil 27 und Blechprofilkörper 28 soll nur ein Beispiel bilden, da selbstverständlich auch eine Verankerung ähnlich F i g. 7 möglich ist.

F i g. 9 zeigt ein als Blechprofilkörper ausgebildetes Aufnähmet^! 31. Das Aufnahmeteil 31 weist wiederum eine Außenprofilierung entsprechend einem Vierkantpolygon auf. Somit wird bei dem in F i g. 9 beispielhaft dargestellten Bohrwerkzeug das Drehmoment vom Bohrhammer auf das als Blechprofilkörper ausgebildete Aufnahmeteil 31 übertragen, welches mit elastisch auslenkbaren Vorsprüngen 32 versehen ist, die in Ausnehmungen der auf dem Bohrerschaft 20 angebrachten Verzahnung 21 ragen.

Durch die Formgebung der elastisch auslenkbaren Vorsprünge sowie durch die damit zusammenhängende Formgebung der auf dem Bohrerschaft angeordneten Verzahnung, kann das zwischen Aufnahmeteil und Bohrerschaft zu übertragende Drehmoment gesteuert werden, dies sowohl bei einstückig mit dem Aufnahmeteil verbundenen Vorsprüngen als auch bei Vorsprüngen, welche als separate im Aufnahmeteil verankerte "¹^iIe ausgebildet sind. Die Steuerung des zu übertragenden Drehmomentes ist selbstverständlich nicht nur auf jene Ausführungsformen, bei welchen die elastisch auslenkbaren Vorsprünge am Aufnahmeteil angeordnet sind, beschränkt Eine Drehmomentabhängigkeit läßt sich auch mit solchen auslenkbaren Vorsprüngen erwirken, weiche dem Bohrerschaft oder, bei ein und demselben Bohrwerkzeug, beiden Teilen zugeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrwerkzeug mit einem Bohrer und mit einem den Bohrerschaft zumindest teilweise umgebenden^ hohlen Aufnahmeteil, wobei der Bohrerschaft und der Hohlraum des Aufnahmeteils in Achsrichtung gesehen von der Kreisform abweichende Querschnittsformen mit zumindest teilweise miteinander im Eingriff stehenden, die Verdrehung der beiden Teile gegeneinander behindernden Vorsprüngen und Ausnehmungen haben, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum des Aufnahmeteils (2,22,25,31) elastisch auslenkbare, im wesentlichen radial zur Mitte hin verlaufende Vorsprünge (23,26,29,32) angeordnet sind.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch auslenkbaren Vorsprünge (23, 32) einstückig mit dem Aufnahmeteil (22,31) ausgebildet sind.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch auslenkbaren Vorsprünge (26,29) im Aufnahmeteil (25,27) verankert sind.

4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch auslenkbaren Vorsprünge (26,29,32) als Blechprofile ausgebildet sind.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechprufile mehrteilig ausgebildet sind.

6. Bohrwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteis (31) als Bkchpro.ilkörper ausgebildet ist

7. Bohrwerkzeug nach mindeswns einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (2, 9, 22, 25, 27) als Kunststoff-Profilkörper ausgebildet ist

8. Bohrwerkzeug nach mindestens einem der An-Sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Bohrerschaftes (4,8,17,20) als im wesentlichen achsparallele Verzahnung (7,13,16, 21) ausgebildet ist.

9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Verzahnung (7, 13, 16, 21) von gegengleichen, im wesentlichen tangential zueinander verlaufenden Radien gebildet werden.

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