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Hinterschnitt-Bohrwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur Erzeugung von Hinterschnitten
in Vorbohrungen in Mauerwserk, Beten, Gestein u.dgl. mit einem in die Vorbohrung
einführbaren Bohrerschaft an dessen bchrungsinnerem Ende ein Bohrkopf zum hinterschnittenen
Aufbehren der Verbohrung mit wenigstens eine. Schneidwerkzeug vorgesehen ist, das
bei. Einführen in die Vorbohrung in den Bohrkopf zurückgezogen und nach den Einführen
in die vorbohrung über den äußeren Umfang des Bohrkopfs radial aufweitbar ist, Bohrwerkzeuge
su Einarbeiten von Hinterschnitten in Vorbohrungen, beispielsweise zum Einstechen
von Muten für Sicherungeringe zur Festlegung von Lagern in sylindrischen Bohrungen
oder zum Hinterstechen von Sackbohrungen in metallischen Werkstücken, in die anschließend
ein Gewinde eingebohrt werden sell, sind bekannt (z.B. DL-FS 12 057) DL-PS 40 7361
DT-PS 910 376). Für die Verwendung in Mauerwerk, Gestein, Beton c.dgl. sind die
bekannten Bohrwerkzeuge wegen der hohen Härte und Inhomogenität solcher Materialien
ungeeignet, axial der entstehende Bohrstaub zwischen die Führungs- und Lagerflächen
der
relativ zueinander verschieblichon Bauteile der bekannten Werkzeuge
endringen würde, wodurch das Werkzeug sehr schnell funktionsunfähig würde. Bei härterem
Gestein, Beton oder Mauerwerk muß in der Regel schlagend gebohrt werden, wofür die
bekannten, ausschließlich für die Metallbearbeitung bestimmten Werkzeuge ungeeignet
sind. Wegen dieser Schwierigkeiten wurden Befestigungen in bAnden oder Bauteilen
aus den erwähnten Materialien auch ausschließlich mit kraftschlüssig an zylindrische,
ii.h. nicht hinterschnittene Bohrungswände angepreßten Dübeln bewirkt.
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Da der zur sicheren kraftschlüssigen Festlegung eines Dübels in zylindrischen
Bohrungen erforderliche Lochleibungsdruck, d.h. die Flächenpressung, mit welcher
die aufspreizbare Außenfläche des Dübels an die Bohrungswandung angepreßt wird,
zumindest bei Anordnung der Befestigungsbohrung für Dübel in der Nähe der seitlichen
Begrenzung des zugehörigen Werkstücks zu einer Sprengung des Werkstücks führen kann,
ist inner wieder vorgeschlagen worden, eine Dübelbefestigung zu entwickeln, bei
welcher der Dübel in einer im Innern des Werkstücks mit Abstand von dessen Außenseite
erweiterten, d.h.
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hinterschnittenen Bohrung formschlüssig festgelegt wird. Dabei könnte
nämlich auf die radiale Vorspannung zur Erzeugung eines Lochleibungsdrucks verzichtet
werden, wodurch die Festigkeit des Schaftes der Befestigungs schraube ausschließlich
als Haltekraft für die vorzunehmende Befestigung genutzt werden könnte und die Gefahr
einer Sprengung des Werkstücks durch den radialen Spreiz druck wesentlich verringert
wäre. Die Beanspruchbarkeit eines solchen formschlüssig gesetzten Dübels gegen Herausziehen
aus der Bohrung könnte durch entoprechende Wahl der Tiefe der Erweiterung der Bohrung
so vorgegeben werden, daß sichergestellt ist, daß in keinem Falle
das
vor dem Hinterschnitt liegende Material ausgerissen wird, sondern eher der im Dübel
verankerte, aus Metall bestehende Schaft der Befestigunsschraube bzw. des Befestigungsankers
zu Bruch geht. Da die festigkeit von metallischen Werkstoffen aber mit geringen
Abweichungen vorgegeben werden kann, könnte auch die Beanspruchbarkeit von Befestigungsanordnungen
mit formschlilssig gesetzten fläbeln genau berechnet werden Die vorstehend herausgestellten
Vorteile konnten bisher nur deshalb nicht realisiert werden, weil bisher kein einfach
aufgebautes, preiswert Ilerstellbares Werkzeug hinreichender Wirksamkeit und Lebensdauer
zur Verfügung stand, mit dem die erforderlichen hinterschnittenen Befestigungsbohrungen
erzeugt werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug zu
schaffen, mit dem in harten, in-homogenen materialien Hinterschnitte erzeugt werden
können, so daß Befestigungsanordnungen nunmehr mit Hilfe von Dübeln oder Befestigungselementen
vorgenommen werden können, die nicht kraftschlüssig durch Anpressung an der Bohrungswand
(Lochleibungsdruck), sondern formschlüssig in einem hinterschnittenen Teil einer
Befestigungsbohrung gesetzt werden.
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Ausgehend von einem Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Art wird diese
Aufgabe erfinduqsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrkopf ein en am inneren Ende des
Bohrerschafte vorgesehnen, im Durchmesser etwa dem Durchmesser der Vorbohrung entsprechenden
ylindriscnen Führungsteil und ein in einigem Abstand vor dem Fährungsteil angeordnetes
auf dem inneren Ende der Vorbohrung aufestzbares Druckstück mit obenfalls etwa dem
Durchmesser der Vorbohrung entsprechendeM Durchmesser aufweist, und daß der Führungsteil
und das Drucckstück durch das flügelartige Schneidwerkzeug bzw. die Sch@eidwerkzeuge
miteinander verbunden
sind, wobei das Schneidwerkzeug an einem der
beiden Teile des Bohrkopfs schwenkbar angelenkt und mit dem anderen Teil durch eine
kulissenartige Führung verbunden ist, welche die Schneidwerkzeuge bei einer axialen
Annäherung der beiden Bohrkopfteile radial ausschwenkt.
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Da bei dieser Konstruktion eine axial auf den Bohrerschaft ausgeübte
Druckkraft über die kulissenartige Führung in eine radial auswärte gerichtete Vorschubkraft
der Schneidwerkzeuge umgesetzt wird, ist das erfindung gemäße Bohrwerkseug sowohl
für die Verwendung in nur drehenden als auch in Schlagbohrmaschinen geeignet, bei
denen dem Drehantrieb axiale Schlagbeanspruchungen überlagert werden. Die axialen
Schlagbeanspruchungen werden in radial wirkende StUße der Schnei?.werkzeuge umgesetzt,
so daß erstmals ein wirklich brauchbares Bohrwerkzeug zur Erzeugung von Hinterschnitten
in Bohrungen in hartem Material wie natürlichem Gestein, gewachsenem Fels, Bston
oder Mauerwerk geschaffen ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Schneidwerkzeug
bzw. sind die Schneidwerkzeuge am Druckstück des Bohrkopfs schwenkbar angelenkt.
Die Kulissenführung wirkt dann also zwischen dem Führungsteil des Bohrkopfs und
dem Schneidwerkzeug bzw. den Schneidwerk beugen, so daß die Schneidwerkseuge also
mit ihren nach rückwärts zur Vorhorungsnündung weisenden Ende aus dem Bohrkopf ausgeschwenkt
werden. Mit diesem Werkzeug wird also ein sich nach rückwärts zur Mündung der Vorbohrung
konisch erweiternder Hinterschnitt erzeugt, so daß -Uebergang zwischen dem Hinterschnitt
und der Vorbohrung eine in besonderem Maße für eine formschlüssige Verriegelung
eines Befestigungselements geeignete Ringschulter entsteht.
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Alternativ kann das Schneidwerkzeug bzw. kannen die 8chneidwerkzeuge
am Führungsteil schwenkbar angelenkt sein. Da die Kulissenführung dann zwischen
dem Druckstück und den bzw. den Schneidwerkzeug (en) wirkt, wird mit diesen Werkzeug
ein umgekehrt konischer Hinterschnitt, d.h. ein sich zur Vorbohrungsmündung konisch
verjüngender Hinterschnitt erzeugt. Diese Form des Hinterschnitts ist für von hinteren
Ende her konisch aufspreizbare Bfestigungselemente geeignet.
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Die schwenkbare Anlenkung des Schneidwerkzeugs bzw. der Schneidwerkzeuge
kann konstruktiv in vorteilhafter Weise dadurch verwirktlicht werden, daß das Schneidwerkzeug
bzw.
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die Schneidwerkzeuge mittels eines Lagerbolzens schwenkbar angelenkt
werden, der komplementäre Bohrungen in zwei in Azialrichtung vom Druckstäck bzw.
Führungsteil vorsprimgendan Flanschvorsprüngen und dem oder den Schneidwerkzeug
(en) durchsetzt.
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Dic Kulissenführung für das Schneidwerkzeug bzw. die Schneidwerkzeuge
wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von Jeweils einem Schlitz
im flügelartigen Schneidwerkzeug und einem diesen Schlitz bsw. diese Schlitze durchsetzenden
Bolzen gebildet, der in zwei axial vom Führungeteil bzw. Druckstück vorspringenden
Flzoech.
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abschnitten gehalten ist, wobei di. Länge der Flamschabschnitte so
bemessen ist, daß der zum Ausschwenken der flügel artigen Schneidwerkzeuge erforderliche
axiale Verschiebungsraum gegeben ist.
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Um zu verhindern, daß der beim Arbeiten mit dem erfindängegemäßen
Bohrwerkzeug entstehende Bohrstaub die Funktion des Werkzeuge behindert, ist im
erfindungsgemäßer Weiterbildung in Führungsteil eine Spiralnut vorgesehen, derem
Windungssinn in bezug auf die vorgesehene Antriebsdrehrichtung des Bohrwerkzeugs
so gewählt ist, daß sie sich
beim Antrieb in einschraubenden Sinne
dreht. Uber diese Spiralnut wird das Bohrmehl abgefördert, wobei zusätzlich noch
eine Absaugung an der Mündung der Vorbohrung erfolgen kann.
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Das Druckstück hat an seinem bohrungsinneren Vorderende vorzugsweise
eine der Bohrerspitze des zugehörigen Vorbohrers entsprechend kegelige Form. Dadurch
ist gewährleistet, daß sich das Druckstück großflächig auf dem inneren Ende der
Vorbohrung aufsetzt und abstützt und so als Wiederlage auch für hohe oder stoßartige
auf den Bohrerschaft ausgeübt. Druckkräfte geeignet ist.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigte Fig. 1 das vorder.
Ende eines ersten Ausführungsbiespiels eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugt in
einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht; Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1
gezeigten Bohrwerkzeugs, gesehen in Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1; Fig. 3 eine
mit Hilfe des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bohrwerkzeug. rit einem Hinterschnitt
versehene Vorbohrung; Fig. 4 eine in der Blickrichtung Fig. 1 entsprechende Seitenansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuge; und Fig.
5 eine nit Hilfe des in Fig. 4 geMeigten Bohrwerkzeugs mit einen Hinterschnitt versehene
Vorbohrung.
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In den Figuren 1 und 2 ist das Vorderende eines erfindungsgemäßen
Bohrwerkzeugs 10 gezeigt, dessen Bohrerschaft 12, mit den das Werkzeug in das Spannfutter
einer Bohr- oder Schlagbohrmaschine eingespannt wird, zum größten Teil weggebrochen
ist. AM Vorderende des Bohrerschafte 12 ist ein Bohrkopf 14 zum Aufbohren eines
Hinterschnitte in einer zuvor auf üblicher Weise erzeugten Vorbohrung angeordnet.
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Der Bohrkopf 14 weist in gezeigten Fall einen einstückig an Bohrerschaft
12 angesetzten zylindrischen Führungsteil 16 auf, dessen Durchmesser etwa den Durchmesser
der Vorbohrung entspricht. Von Führungsteil 16 springen an gegenüberliegenden Seiten
zwei langgestreckte, ins Bohrungseinnere weisende Flanschabschnitte 18 axial vor,
zwischen denen ein schlitzförmiger, radial offener Raum 20 gebildet ist. In diesen
Raum 20 liegen in Ausgangszustand die rückwärtigen inden von zwei flügelartigen,
flach aufeinanderliegenden Schneidwerkzeugen 22, deren vordere oder bohrungsinnere
Enden schwenkbar an einen Druckstück 24 angelenkt sind. Zur schwenkbaren Anlenkung
der Schneidwerkzeuge 22 weist das Druckstück 24 zwei den Fianschabschnitten 18 ähnliche
aber kürzere, axial zum Führungsteil 16 zurückweisende Flanschvorsprünge 26 auf,
die einen radialen Lagerbolzen 28 haltern, auf den die Schneidwerkzeuge 22 verschwenkbar
gelagert sind. Das Druckstück 24 hat ebenfalls eine zylindrische Umfengsfläche,
deren Durchmesser etwa dem Durchmesser der Vorbohrung entspricht. Führungsteil 16
und Druckstück 24 werden also an ihren zylindrischen Umfangsflächenin der vorbohrung
geführt. Das bohrungsinnere Vorderende 30 des Druckstücks hat eine etumpfkegelige
Form, wobei der Kegelwinkel gleich den 8pitson-wink-l des zur Herstellung der Vorbohrung
vergesehenen Bohrere gezählt ist. Dadurch wird erreicht, daß sich das Druckstück
24 großflächig auf dem kemplementär stumpfkegeligen inneren Ende der Verbohrung
abstützt.
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Die Verbindung der Schneidwerkzeuge 22 mit dem Führungsteil 16 erfolgt
über eine Kulissenverbindung. die von eine.
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im bohrungsinneren Endbereich zwischen en Flanschabschnitten 18 gehalterten,
radial verlaufenden Bolzen 32 einerseits und Je einen vom Bolzen 32 durchsetzten
langgestreckten Schlitz 34 in jeden Schneidwerkzeug 22 andererseits gebildet wird.
Die Breite des Schlitzes 34 entspricht etwa dem Durchmesser des Bolzene 32, so daß
dieser im Schlitz längsverschiebbar ist. Dor Vorlauf der Schlitze 34 in den Schneidwerkzeugen
22 ist so gewählt, daß die Schneidwerkzeuge bei einer Ännäherung des Führungsteile
16 an das Druckstück 24 von der in Fig. 1 gezeigten ganz in den Bohrkopf 14 zurückgesogenen
Lage allmählich in die in der Fig. in strichpunktierten Linien angedeutete ausgeschwenkte
Lage gedrängt werden. Wenn alse das Vorderende 30 am Boden der Vorbohrung abgestützt
ist, und über den Bohrerschaft 12 Druck auf den Führungsteil 16 ausgeübt wird, gleitet
der Bolzen 32 in den Längsschitzen nach innen und bewirkt dadurch eine radiale Auswärteschwenkung
der Schneidwerkzeuge 22. Be ist klar. daß der Verlauf der Schlitze 34 in den Schneidwerkzeugen
so getroffen ist, daß diese in entgegengesetzter Richtung verschwenkt verden. Orundsätzlich
würde es genügen, ein Schneidwerkszug vorzusehen, jedech wird die gezeigte Ausgestaltung
mit zwei Schneidwerkzeugen bevorzugt, weil die radial auswärts gerichteten Versehäbkräfte
für die Schneidwerkzeuge damn entgegengesetzt gerichtet und etw gleichgroß sind,
wodurch Kräfte, die den Bahrkepf seitlich aus seiner nentrischen Lage in der torbehrung
zu verschieben auchen, weitgehend vermieden werden.
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Der beim Eindringer der Schneidkantes der Schneidwerkzeuge in die
Wandung der Vorbohrung entstehende Bohrstaub wird über eine Spiralnut 38 in Führungsteil
16 abgeführt, um eine Beeinträchtigung der Fumktion des Dehrwerkzeuge 10 zu vermeiden.
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In Figur 3 ist schematisch eine in einer Betonwand 40 eingebrachte
Vorbohrung 42 gezeigt, die mit dem vorstehend beschriebenen Bohrwerkzeug 10 mit
einem Hinterschnitt 44 versehen ist. Es ist erkennbar, daß der Hinterschnitt die
Form eines stumpfen, sich zur Behrungsmündung erweiternden Kegels hat, und daß am
Übergang zwischen dem der Bohrungenündung zugekehrten Ende des Hinterschnitts 44
und der Vorbohrung 42 eine Ringschulter 46 gebildet ist, an welcher eine foraschlüssige
Verriegelung von in die Vorhohrung eingeführten Befestigungselementen erfolgen kann.
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In Figur 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Bohrwerkzeugs 30 gezeigt, das dem zuvor beschriebenen Bohrwerkzeug 10 weitgehend
entspricht. Mit den entsprechenden Teilen des Bohrwerkzeuge 10 übereinstinnende
Teile des Bohrwerkzeugs 30 sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und in der nachfolgenden Beschreibung werden zur Vermeidung von Wiederhohlungen
nur die getroffenen änderungen besehrieben.
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Die wesentliche Änderung liegt in einer umgekehrten Anordnung der
Schneidwerkzeuge 22 im Bohrkopf 14 d0h. die Schneidwerkzeug. 22 sind schwenkbar
in Flanschvorsprüngen 52 gelagert, die axial tor Fuhrungsteil 16 vorspringen.
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Dementsprechend ist die Kuliesenführung mit dem Belsen 32 und Je einen
Schlitz 34 in den Schmeidwerkzeugen 22 am Druckstück 24 verwirklicht, wofür vem
Druckstück 24 Fianschabschnitte 54 axial zur Behrungsmändung verspringen, die eine
hinreichende Länge haben, um die zu. Aueschwenken der Schneidwerkzeuge erferderliche
exiale Verschiebung zu ermöglichen.
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Der mit dem Bohrverkzeug 50 in einer Vorbohrung 42 erzeugte Hinterschnitt
56 ist in Fig. 5 dargestellt.
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Entsprechend der umgekehrten Anlenkung der Schneidwerkzeugt 22 im
Bohrkopf 14 ist die Lage des Hinterschnitts 56 in Vergleich zum Hinterschnitt 44
umgekehrt, d.h.
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er erweitert sich konisch zum behrungsinneren Ende.