DE3049135A1

DE3049135A1 - Bohrer, insbesondere gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE3049135A1
Application number: DE19803049135
Authority: DE
Inventors: August 7981 Oberzell Haußmann; Siegfried 7981 Schlier Klaissle; Wolfgang Dipl.-Ing. 7981 Blitzenreute Peetz
Original assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG; Hawera Probst GmbH
Current assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG; Robert Bosch Power Tools GmbH
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-15
Also published as: EP0054721A1; DE3049135C2

Description

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Schützenstr.77' . . 2 8. D δΖ. 1980

7980 Ravensburg .,

Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft einen Bohrer,insbesondere einen Gesteinsbohrer, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Bohrer ist zum drehschlagenden Bohren in Elektro-Handwerkzeugen vorgesehen. Der Kronenboden im Inneren der Hohlbohrkrone liegt angenähert 90° zur Achse des Bohrers und ist als Planfläche ausgebildet. Beim drehschlagenden Bohren werden während des Drehens auf den Bohrer Axialschläge ausgeübt. Ein erheblicher Teil des Schlagimpulses, der von der Bohrmaschine über den Bohrerschaft in die Hohlbo-hrkrone übergeleitet wird, wird infolge der rechtwinkligen Lage des -Kronenbodens zur Bohrerachse nicht vom Bohrerschaft in den Schneidkranzbereich umgelenkt, so daß der größte Teil des Schlagimpulses ungenutzt an der Bodenfläche als Schallwelle austritt. Dadurch werden im Vergleich zur aufgebrachten Axialkraff nur verhältnismäßig kleine Bohrleistungen erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Bohrer so auszubilden, daß die von einer Bohrmaschine ausgeübten Schlagkräfte vom Bohrerschaft weitgehend zum Schneidkranz der Hohlbohrkrone geleitet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Infolge des schrägen Verlaufes des Kronenbodens, im Querschnitt gesehen, wird ein weicherer Übergang vom Bohrerschaft zur Hohlbohrkrone und damit eine weichere Umlenkung des Schlagimpulses vom Bohrerschaft an den Schneidkranzbereich erreicht- Dad-urch steht im Schneidkranzbereich eine sehr hohe Schlagkraft zur

Verfügung, s d daß eine sehr hohe Bohrleistung erreicht werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Bohrer wird eine Steigerung der gesamten Bohrleistung im Vergleich zu den bekannten Bohrern mit ebenem, senkrecht zur Bohrerachse liegenden Kronenboden von bis 5" 50% erzielt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

f Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellter

Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 teilweise in Ansicht und teilweise im

Axialschnitt einen Bohrer nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend Fig.1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers,

Fig. 3 in einer Darstellung entsprechend Fig.1 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers.:.··

Der in Fig.1 dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Bohrer ist ein Gesteinsbohrer mit einer Hohlbohrkrone 1 und einem Bohrerschaft 2. Die Hohlbohrkrone 1 hat einen Krone.nboden 3, der senkrecht zur Bohrerachse A liegt und eben ausgebildet ist. Dieser Bohrer wird in einen Handbohrer eingespannt und z^m drehschlagenden Bohren eingesetzt. Während des Bohrens werden der Drehbewegung des Bohrers axial wirkende Schlagkräfte überlagöt-t-, die auf die Stirnseite 4 des Bohrerschaftes 2 ausgeübt werden. Dieser Schlagimpuls wird über den Bohrerschaft in die Hohlbohrkrone 3 und von dort in einen Schneidkranz 5 an der Stirnseite der Hohlbohrkrone übergeleitet, wie dies

^ ORIGINAL INSPECTED

durch die eingezeichneten Pfeile veranschaulicht ist. Da der Kronenboden 3 jedoch senkrecht zur Bohrerachse A liegt, wird der größte Teil der auf die Stirnseite 4 des Bohrerschaftes 2 ausgeübtenAxxalkraft nicht in den Schneidkranz weitergeleitet, sondern tritt im Bereich des Kronenbodens als Schallwelle aus, was durch die vom Kronenboden 3 ausgehenden Pfeile dargestellt ist. Lediglich ein Bruchteil der Axialkraft wird über die Wandung der Hohlbohrkrone 1 in den Bereich des Schneidkranzes 5 weitergeleitet. Ein solcher Bohrer hat daher nur eine sehr geringe Bohrleistung, weil im Bereich des Schneidkranzes 5 nur ein Bruchteil der auf die Stirnseite 4 des Bohrerschaftes 2 wirkenden Axialkraft zur Verfügung steht.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrer wird nun durch eine besondere Gestaltung des Kronenbodens 3a erreicht, daß am Übergang vom Bohrerschaft 2a zur Hohlbohrkrone -1a der Schlagimpuls derart günstig umgelenkt wird, daß im Bereich des Schneidkranzes 5a eine wesentlich höhere Axialkraft wirkt als bei den bekannten Bohrern gem. Fig.1. Der Kronenboden 3a verläuft nicht mehr senkrecht zur Bohrerachse Ai, sondern ist unter einem Winkel c<" zur Bohrerachse A geneigt (Fig.2). Der Kronenboden 3a verläuft, im Querschnitt gesehen, schräg in Richtung auf den Schneidkranz 5a, Um einen besonders weichen Übergang vom Bohrerschaft 2a zur Bohrkrone 1a und damit eine weiche Umlenkung des Schlagimpulses an den Schneidkranz 5a zu erreichen, liegt der Kronenboden 3a auf dem Mantel eines in Richtung auf den Schneidkranz 5a sich öffnenden Kegels. Die auf die Stirnfläche 4a des Bohrerschaftes 2a wirkende Schlagkraft F wird im Bereich der Kegelspitze 6a des Kronenbodens 3a in die Wandung des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes 7a umgelenkt. Wegen der schrägen Lage des Kronenbodens 3a geht hierbei nur ein verhältnismäßig geringer Teil des Schlagimpulses verloren, während der größte Teil über den Hohlbohrkronen-Abschnitt und den daran anschließenden zylindri-

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sehen Hohlbohrkronenabschnitt 8a in den Bereich des Schneidk . anzes 5a gelangt. Dadurch steht im Bereich des Schneidkrcazes 5a eine erhebliche Schlagkraft zur Verfugung, so daß eine Steigerung der gesamten Bohrleistung von bis zu 50% im Vergleich zu dem bekannten Bohrer gem. Fig.1 erreicht wird. De¹· kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt 7a hat

annähernd über seinen gesamten Umfang und seine gesamte HöheVkonstante Wandstärke, so daß eine gleichmäßige Übertragung der Schlagkraft vom Bohrerschaft 2a zum Schneidkranz 5a gewährleistet ist. Die Wandstärke des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes 7a ist ausreichend groß, um die beim Schlagbohren auftretenden Kräfte aufnehmen zu können.

Um einen günstigen Übergang der Axialkraft F vom Bohrerschaft 2a in den kegelförmigen Abschnitt 7a zu erreichen ,ist der Kegelwinkel fit ;des Kronenbodens 3a kleiner als etwa 130°. Bei größeren Kegelwinkeln nähert sich der Kronenboden wieder einer Ebene, wodurch wieder größere Verluste bei der Übertragung der Axialkraft vom Bohrerschaft zum Schneidkranz auftreten. Außerdem wird bei einem zu großen Kegelwinkel der kegelförmige Hohlbohrkronenabschnitt 7a beim Bohren sehr stark beansprucht, weil dann die Wandung unter einem sehr großen Winkel CX. zur Bohrerachse. A liegt und dadurch über den zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnitt 8a ein größer Hebelarm- wirksam wird, der zu einer erheblichen Biegebeanspruchung des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes führt. Der Kegelwinkel ß liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa und etwa 90° . Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Winkeln nur verhältnismäßig geringe Verluste an Schlagenergie auftreten und daß andererseits der kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt 7a noch eine ausreichende Festigkeit hat, um die beim Bohren auftretenden Kraft sicher aufnehmen zu können.

Die Innen- und Außenseiten 9a, 9a¹, 10a, 10a' des zylindrischen und des kegelförmigen Hohlbohrkronenabuchnittes 8a,7a schließen unmittelbar aneinander an, so daß am Übergang zwischen den beiden Hohlbohrkronen-Abschnitten keine Vorsprünge oder

ORGIMAL !NSPSCTT-D

Absätze gebildet werden, die wegen der Gefahr von Rißbildungen infolge Kerbwirkung zu einer erheblichen Bruchgefahr des Bohrers führen wurden. Die beiden Hohlbohrkronen-Abschnitte 7a, 8a haben gleiche Wandstärke, so daß ei.ne besonders einfache Herstellung des Bohrers möglich ist. Der zylindrische Abschnitt 8a hat in Axialrichtung des Bohrers größere Länge als der zylindrische Abschnitt 7a. Dadurch können verhältnismäßig tiefe Löcher ohne Beeinträchtigung der Bohrleistung gebohrt werden. Die Kegelspitze 6a des Kronenbodens 3a ist erundet. so daß auch in diesem Bereich je~eine Kerbwirkung beim Bohren verhindert wird.

Der Durchmesser D des Bohrerschaftes 2a ist größer als die Wandstärke d des kegelförmigen und des zylindrischen Hohlbohrkronenabschnittes 7a, 8a. Dabei sind der Durchmesser D und die Wandstärken d so aufeinander abgestimmt, daß der Bohrerschaft 2a eine hohe, von der Bohrmaschine ausgeübte Schlagkraft aufnehmen kann und daß die HohlbohrkronenrAbschnitte 7a, 8a ausreichend stark sind, um die während des Bohrens auftretenden Kräfte sicher aufnehmen zu können. Ein günstiges Verhältnis ergibt sich hierbei, wenn die Wandstärke d etwa 1/3 bis 1/4 des Durchmessers T) des Bohrerschaftes 2a beträgt.

Der Schneidkranz 5a kann Hartmetallzähne oder einen Hartmetallschneidring aufweisen.

Die in Fig, 3 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gem. Fig.2. Der zylindrische Hohlbohrkronenabschnitt 8b ist jedoch ein vom kegelförmigen Hohlbohrkronenabschnitt 7b getrennter Teil, der am kegelförmigen Abschnitt 7b befestigt ist. Dadurch können an diesem Bohrer unterschiedliche Hohlbohrkronen 1b befestigt werden. Der kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt 7b weist einen zylindrischen Ansatz 11, auf, dessen äußere, auf einem Zylindermantel liegende Mantelfläche 12 in die auf einem Kegelmantel liegende Außenseite 10b¹ des Hohlbohrkronen-Abschnittes 7b' übergeht.

Im Bereich oberhalb des Überganges von der Mantelfläche 12 zur Ayßenseite 10b¹ ist der Ansatz 11 innenseitig mit einer Schulter 13 versehen, die eine rechtwinklig zur Bohrerachse A liegende Stützfläche 14 und eine in Bohrerachs-richtung liegende S_hulterflache 15 aufweist. Auf der Stützfläche 14 ipt der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt 8b in Axialrichtung abgestützt, während er mit seiner Außenseite 10b an der Schulterfläche 15 über den gesamten Umfang anliegt. Der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt 8b wird dadurch sicher in Axial- und Radialrichtung am kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt 7b gehaltert. Der Abschnitt 8b kann

Schrauben oder lösbar

durch Kleben, Löten,Yoder dergleichen festvmit dem Abschnitt 7b verbunden werden. Die in Bohrerachs—,richtung gemessene Höhe des Ansatzes 11 entspricht etwa der halben Höhe des zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnittes 8b, so daß diese£~in Radialrichtung ausreichend gesichert ist. Außerdem steht dadurch eine verhältnismäßig große Befestigungsfläche für den Abschnitt 8b zur Verfügung, um eine fes'te Verbindung zwischen dem Abschnitt 8b und dem Ansatz 11 zu gewährleisten. Die Breite der Stützfläche 14 entspricht der Wandstärke des zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnittes 8b, so daß dieser über seine gesamte Dicke vollständig auf der Schulter 13 abgestützt ist. Dadurch können die beim Bohren auftretenden&räfte vom Abschnitt 8b über die Stützfläche 14 in den kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt 7b geleitet -werden, der diese Kräfte sicher ,aufnehmen kann. - ■

An die Stützfläche 14 schließt der Kronenboden 3b an. Dadurch wird bei eingesetzem zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnitt 8b auch ein unmittelbarer Anschluß des Kronenbodens 3b an die Innenseite 9b des Abschnittes 8b erreicht. Da die Schulter 13 näher beim Schneidkranz 5b liegt als die Übergangsstelle zwischen der Mantelfläche 12 des Ansatzes 11 und der Außenseite 10b' des kegelförmigen Hohlbohrkronen—Abschnittes 7b, liegt der Übergang vom Kronenboden 3b zur Innenseite 9b des zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnittes 8b ebenfalls näher zum Schneidkranz 5b als die Übergangsstelle zwischen der Mantelfläche 12 und der Außenseite 10b^f. Der Kronenboden 3b

schließt also im Bereich seines größten Durchmessers an
die Innenseite 9b des zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnittes 8b an, der an seinem freien Ende den Schneidkranz 5b
aufweist.

Bei der Ausführungsform gem. Fig.3 hat der kegelförmige Hohlbohrkronenabschnitt 7b wegen der Schulteranordnung 13 größere Wandstärke als der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt 8b. Vorteilhaft ist die Wandstärke d nur etwa halb so groß wie
die Wandstärke d² des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes 7b. Die Wandstärke d² ihrerseits beträgt etwa die Hälfte des Durchmessers D des Bohrerschaftes 2b. Im übrigen ist der Bohrer gem. Fig.3 gleich ausgebildet wie der Bohrer gem. Fig.2. Auch bei dieser Ausführung wird also infolge der kegelförmigen
Ausbildung des Kronenbodens 3b eine günstige Umlenkung des
vom Bohrwerkzeug erzeugten Schlagimpulses vom Bohrerschaft
2b über den kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt 7b zum
zylindrischen Kronen-Abschnitt 8b und damit zum Schneidkranz 5b erreicht, so daß in diesem Bereich noch eine ausreichend
große Schlagkraft auftritt und eine entsprechend große Bohrleistung/erreicht werden kann.

Claims

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7980 Ravensburg

.J Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer, zum drehschlagenden Bohren, mit einem Bohrerschaft und'einer Hohlbohrkrone, die einen Kronenboden und einen Schneidkranz aufweist und mit einem zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnitt versehen, ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenboden: Oa,. 3b,) im Querschnitt gesehen, in Richtung auf den Schneidkranz (5a,5b) wenigstens teilweise schräg verläuft.
2. Bohrer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenboden (3a,3b) auf dem Mantel eines in Richtung auf den Schneidkranz (5a,5b) sich öffnenden Kegels liegt.
3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hoh.lbohrkrone .(1a, 1b) im Bereich des Kron.enbodens (3a',3b) einen kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt (7a,7b) mit wenigstens annähernd konstan ter Wandstärke (α,'α*). hat.
4. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Keg.elwinkel(/3)des Kronenbodens (3a, 3b) kleiner als etwa '13.0° ist, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 60° und etwa 90° liegt.
5. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt (8a) wenigstens annähernd gleiche Wandstärke (d) wie der kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt (7a) hat.

- 2 INSPECTED

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6. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt (7a,7b) derart an den zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnitt (8a,8b) anschließt, daß der Kronenboden (3a,3b) unmittelbar in die Innenseite (9a,9b) des zylindrischen Hohlbohrkronen-Abschnittes übergeht.
7. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenboden (3a,3b) im Bereich der Kegelspitze (6a,6b) gerundet ist.
8. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) des Bohrerschaftes (2a,2b) größer ist als die Wandstärke (d,d^z) des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes (7a,7b).
9. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische . Hohlbohrkronen-Abschnitt (8b) ein vom Bohrerschaft (2b) getrennter, am kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt (7b) befestigter Teil ist.
10. Bohrer nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Hohlbohrkronen-Abschnitt (7b) einen zylindrischen Ansatz (11) aufweist, an dem der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt (8b) befestigt ist.
11. Bohrer nach Attspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ansatz (11) an seiner Innenseite eine Schulter (13) aufweist, auf der der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt (8b) abgestützt ist.
12. Bohrer nach Anspruch 11,

annähernd dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schulter Wandstärke (d )
(8b) entspricht.

Wandstärke (d ) des zylindrischen Hohlbohrkfonen-Abschnittes
13. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt (8b) mit seiner Außenseite (10b) wenigstens über einen Teil seiner Höhe an einer zugehörigen Schulterfläche (15) anliegt.
14. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (13) kleineren Abstand vom Schneidkranz (5b) hat als der Übergang von der zylindrischen Mantelfläche (12) des Ansatzes (11) zur Außenseite (10b¹) des kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnittes (7b).
15. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlbohrkronen-Abschnitt (8b) im Bereich des größten Durchmessers des Kronenbodens (3b) an den kegelförmigen Hohlbohrkronen-Abschnitt (7b) anschließt.
16. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis. 15,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenboden (3a·, 3b) im Be-
17. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5a,5b) durch Hartmetallzähne oder dergleichen gebildet ist.

ORIGINAL INSPECTED

reich seines größten Durchmessers an die Innenseite (9a,9b) j

des zylindrischen.Hohlbohrkronen-Abschnittes (8a,8b) anschließt.