DE3620389A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents
BohrwerkzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug
zur Herstellung von Hinterschneidungen in nicht durch
gehenden zylindrischen Vorbohrungen, mit einem im
Durchmesser dem Durchmesser der Vorbohrung etwa ent
sprechenden Bohrschaft, an dessen Spitze mindestens
eine radial über dessen Umfang vorstehende Seitenschneide
angebracht ist und der über eine bei seiner Axialbeauf
schlagung radialen Vortrieb der Seitenschneide bewir
kende Schrägfläche an der Sohle der Vorbohrung abstützbar
ist.
Ein Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art ist
aus der DE-OS 26 52 366 bekannt. Seine Bohrschaftspitze
ist gabelförmig ausgebildet und greift mit einem Quer
stift in die die Schrägfläche bildenden Schlitze zweier
Seitenschneiden, die über eine unterhalb der Schlitze
angeordnete Gelenkachse an einem Druckstück begrenzt
schwenkbeweglich angelenkt sind. Wird der Bohrschaft
axial beaufschlagt, so drückt der Druckstift auf die
Schrägflächen und bewirkt eine radiale Verschwenkung
bzw. den radialen Vortrieb der Seitenschneiden. Das
bekannte Bohrwerkzeug ist vergleichsweise kompliziert
und in seinen Einzelteilen zu schwach und eine Verbes
serung seiner Standfestigkeit ist offensichtlich
wünschenswert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art so zu ver
bessern, daß es im Aufbau einfach ist und im rauhen Be
trieb lange Stand hält.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spitze
des Bohrschafts mit der Schrägfläche versehen und damit
direkt an der Sohle der Vorbohrung oder an einem in
der Vorbohrung vom Bohrschaft losen Druckstück abstütz
bar ist, und daß der der Seitenschneide gegenüberliegen
de Außenumfang des Bohrschafts in einem dessen Ein
führen in die Vorbohrung gestattendem Maße abgeflacht
ist.
Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß eine kom
plizierte Mechanik im Bereich der Bohrschaftspitze bzw.
im Bohrbereich vermieden wird. Nach der Erfindung ge
nügt es, die bei Axialbeaufschlagung den radialen Vor
trieb der Seitenschneide bewirkende Schrägfläche un
mittelbar an der Bohrschaftspitze anzuordnen, nämlich
als Stirnfläche des Bohrschafts. Da die Seitenschneide
radial vorspringt und der Bohrschaft etwa einen dem Durch
messer der Vorbohrung entsprechenden Durchmesser hat,
wird außerdem der Außenumfang des Bohrschafts so abge
flacht, daß problemloses axiales Einschieben des Bohr
schafts mit seiner radial vorspringenden Seitenschneide
in die Vorbohrung möglich ist.
Beim Bohren kann sich die Spitze des Bohrschafts
an der Sohle der Vorbohrung abstützen, und zwar direkt
oder über das vom Bohrschaft lose Druckstück. Bei aus
reichend homogenem Werkstoff wird ein Druckstück nicht
notwendig sein, beispielsweise bei Metall oder Kunst
stoff. Bei inhomogenem Werkstoff wird die Verwendung
des losen Druckstücks empfehlenswert sein, beispiels
weise bei Beton oder Holz, damit die Inhomogenität des
Werkstoffs nicht dazu führt, daß der sich drehende
Bohrer auf der Sohle der Vorbohrung ungleichmäßig
gleitet bzw. rattert oder sich in dem Werkstoff
verhakt und damit die Herstellung der Hinterschneidungen
beeinträchtigt bzw. gar verhindert wird. Das in der
artigen Fällen verwendete lose Druckstück, welches
also mit der Bohrerspitze nicht mechanisch gekuppelt ist,
kann grundsätzlich den gewünschten Anforderungen ent
sprechend ausgebildet werden, also eine entsprechende
Formgebung erfahren und aus dem gewünschten Werkstoff
hergestellt werden.
Der Bohrschaft ist kaum anders ausgebildet, als
bei bekannten hartmetallbestückten Schlagbohrern, die
sich bei maschinellem Antrieb bewährt haben und deren
Herstellung mit einfachen Mitteln beherrscht wird.
Gegenüber dem bekannten Bohrwerkzeug ergibt sich
eine erhebliche Vereinfachung, insbesondere werden
festigkeitsmäßig problematische Querstifte und rela
tivbewegliche Einzelteile am Bohrschaft vermieden.
Das erfindungsgemäße Druckstück kann an der Sohle
der Vorbohrung festsitzen und es findet dann keine
Relativbewegung zwischen der Bohrspitze und dem
Druckstück statt, wo also zwischen Stahlteilen geringe
Reibung herrscht, verglichen mit der Relativbewegung
zwischen Druckstück und Beton bei dem bekannten Bohr
werkzeug.
Der Bohrschaft ist bis auf ein durch einen An
triebsanschluß bedingtes kurzes Stück über seine gesamte
Länge zur Spitze hin mit demselben Winkel abgeflacht.
Die gleichmäßige und über die gesamte Länge des Bohr
schaftes erfolgende Abflachung ist die optimale Anpas
sung des Bohrschaftes in festigkeitsmäßiger Hinsicht.
Diese Anpassung wird dadurch ergänzt, daß der Bohrschaft
mit seinem größten Radius bei zur Seitenschneide hin ver
lagertem Radienmittelpunkt abgeflacht ist, so daß der
Bohrschaft im Abflachungsbereich längskantenfrei ist und
andererseits ein aus Festigkeitsgründen möglichst großer
Querschnitt zur Verfügung steht, wobei auch die der Ab
flachung gegenüberliegende Bohrschaftfläche denselben Ra
dius aufweist.
Das lose Druckstück ist eine Kugel oder weist ein
dem Bohrschaft benachbartes Druckstückteil auf, das halb
kugelig, ballig, vor- oder rückspringend kegel- oder
kegelstumpfförmig ausgebildet oder mit einer über
den gesamten Zylinderquerschnitt ebenen Schrägfläche
versehen ist, und/oder das ein der Sohle der Vorbohrung
zugekehrtes Druckstückteil aufweist, das entsprechend
rotationssymmetrisch, kugelig oder ballig geformt ist,
wobei die beiden Druckstückteile mit einem bedarfsweise
zwischen ihnen angeordneten Zylinder- oder Kegelstumpf
stück einstückig sind. Die Kugel ist ein sehr einfaches
und billiges Bauteil, was vorteilhaft ist, wenn man da
von ausgeht, das lose Druckstück als verloren anzusehen,
wenn man es nämlich aus der fertiggestellten Bohrung
nicht wieder herausholt. Die Kugel bedingt aber eine
vergleichsweise hohe Flächenpressung auf die Schräg
fläche der Bohrschaftspitze, so daß es je nach Einsatz
fall wünschenswert sein kann, diesen Nachteil vermei
dende lose Druckstücke zur Verfügung zu haben. Hier
helfen die desweiteren genannten Druckstücke, deren
bohrschaftseitiges Ende der Schrägfläche der Bohrschaft
spitze besser angepaßt werden kann, so daß sich größere
linienförmige oder flächenförmige Berührungsbereiche
ergeben, welche mit geringerer Flächenpressung belastet
werden, so daß vor allem die Bohrschaftspitze einem
geringeren Verschleiß unterliegt. Die Zylinderstücke
bzw. Abschnitte dieser nicht kugelförmigen Druckstücke
können so bemessen werden, daß ihr Außendurchmesser
etwa dem Durchmesser der zylindrischen Vorbohrung ent
spricht, so daß das lose Druckstück seitlich gehalten
ist, also die genaue axiale Zuordnung zwischen Druck
stück und Bohrschaft gewahrt bleibt. Hierzu kann die
Länge des Zylinderstücks so bemessen werden, daß bei
weichem Werkstoff und beispielsweise schlagend beauf
schlagtem Druckstück eine Verformung der das Druckstück
haltenden Werkstofflächen vermieden wird.
Um einen sicheren Eingriff zwischen Bohrschaft
spitze und dem Druckstück bzw. den gewünschten radialen
Vortrieb zu erhalten, erstreckt sich die Schrägfläche
der Bohrschaftspitze vom abgeflachten Umfang des Bohr
schafts aus zur Mittelachse der Vorbohrung hin und dem
Druckstück oder der Sohle der Vorbohrung zugeneigt,
bei vorspringenden Druckstückenden über die Mittelachse
hinaus.
Zur weiteren Anpassung bzw. Verminderung der
Flächenpressung zwischen Bohrschaftspitze und Druck
stück ist die Schrägfläche der Bohrschaftspitze der
benachbarten Druckstückfläche räumlich angepaßt.
Die Schrägfläche der Bohrschaftspitze weist etwa
denselben Neigungswinkel zur Bohrschaftachse in Rich
tung der Axialbeaufschlagung des Bohrschaftes auf, wie
die diagonal gegenüberliegende Schrägfläche der Sohle
der Vorbohrung entgegen der Richtung der Axialbeauf
schlagung. Geht man davon aus, daß der Spitzenwinkel
der zylindrischen Vorbohrung in Beton üblicherweise 130°
beträgt, so wird der Neigungswinkel der Schrägfläche gegen
die Bohrschaftachse in Richtung der Axialbeaufschlagung
etwa 65° betragen, so daß das Druckstück praktisch zwischen
parallelen Flächen liegt und die Belastung des Druck
stücks etwa senkrecht auf die Sohle der Vorbohrung ab
getragen werden kann. Infolgedessen entfällt bzw. mi
nimiert sich eine der Sohle der Vorbohrung parallele
Beaufschlagung des Druckstücks. Eine Kugel als Druck
stück wird dann im Idealfall nicht aus ihrer tiefsten
Lage in der Spitze der Vorbohrung herausgedrückt bzw.
die der Sohle der Vorbohrung benachbarten Wandflächen
der Vorbohrung werden nicht beaufschlagt. Der Spitzen
winkel der Vorbohrung kann auch kleiner als 130° ge
wählt werden bzw. kleiner als der bei Spiralbohrern
übliche Spitzenwinkel von 118°. Bei einer solchen Aus
gestaltung wird die Flächenpressung der Sohle der Vor
bohrung in axialer Richtung geringer, was insbesondere
bei druckstücklosem Hinterschneiden in vergleichsweise
weichem Werkstoff von Vorteil sein kann.
Die Seitenschneide weist eine der Bohrschaftspitze
zugeneigte und/oder eine von der Bohrschaftspitze weg
geneigte gerade Schneidkante auf und die Seitenschneide
ist bedarfsweise mit einem der Bohrschaftachse parallelen
Schneidkantenabschnitt versehen. Mit diesen Seiten
schneiden können alle üblicherweise gewünschten Formen
von Hinterschneidungen hergestellt werden, wobei der
achsparallele Schneidkantenabschnitt eine besondere
Standfestigkeit der Seitenschneide bewirkt.
Der Bohrschaft ist im Anfangsbereich der Vorboh
rung abgesetzt und hier dem unabgesetzten Schaftbereich
entsprechend abgeflacht sowie von einer in die Vorboh
rung passenden Ringkragenhülse umgeben. Damit wird er
reicht, daß der Anfangsbereich der Vorbohrung nicht
direkt von dem sich drehenden Bohrschaft beaufschlagt
wird. Dieser führt beim Bohren eine taumelnde Bewegung
aus wobei er mit seinem oberen Ende in der Vorbohrung
abgestützt wird. Wenn der Werkstoff, in den gebohrt wird,
inhomogen bzw. nicht genügend fest ist, kann es zum
Ausschlagen der Vorbohrung in diesem Bereich und damit
zum Verlust der Führung des Bohrschafts kommen. Die
Ringkragenhülse verhindert dies.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Bohrschaft
antriebsseitig an eine einen maschinellen Antrieb ge
stattende Verbindungskupplung angeschlossen, die einen
Bewegungsausgleich zwischen der leicht taumelnden Bohr
schaftbewegung und der vornehmlich um die axiale Vor
schubachse erfolgenden Rotationsbewegung einer Antriebs
welle zuläßt. Die mechanische Verbindung zwischen
dem Bohrschaft und dem maschinellen Antrieb, nämlich dem
Drehantrieb mit einer Schlagbohrmaschine oder einem
Bohrhammer, erfolgt also über eine Taumelkupplung bzw.
ein Gelenk, um zwischen einer Rotationsbewegung und einer
Taumelbewegung auszugleichen. Infolgedessen kann eine
Antriebsmaschine beim Bohren in gewohnter Weise in einer
Achse ausgerichtet und gehalten werden, während der Bohr
schaft eine von seiner Anfangsstellung ausgehende ab
nehmende Taumelbewegung vollführt. Wenn die Taumelbewegung
aufhört, ist die Hinterschneidung fertiggestellt.
Besonders vorteilhaft ist es, daß die Verbindungs
kupplung bei in Bohrlage befindlichem Bohrschaft inner
halb der Vorbohrung angeordnet ist. Infolgedessen kann
derselbe Bohrschaft für unterschiedlich tiefe Vorbohrungen
verwendet werden und es ist möglich, ihn kurz und ge
drungen zu halten, was festigkeitsmäßig vorteilhaft ist
und Verbiegungen langer Bohrschäfte vermeidet. Es ist
in diesem Fall lediglich erforderlich, die mit dem Bohr
schaft begrenzt beweglich zu kuppelnde Antriebswelle
genügend lang auszubilden, insbesondere genügend lang
für alle infragekommenden Vorbohrungstiefen.
Der Bohrschaft und die Antriebswelle sind über
gelenkartige Relativbewegungen gegenseitig gestattende
Klauen drehfest miteinander verbunden. Diese Klauen
sitzen einerseits an der Antriebswelle und anderer
seits entweder am Antriebsanschluß des Bohrschafts, wenn
die Verbindungskupplung bei Bohrlage innerhalb der Vor
bohrung angeordnet ist bzw. an einem besonderen Kupp
lungsstück, das separat am Antriebsanschluß des Bohr
schafts angreift, wenn die Verbindungskupplung außer
halb der Vorbohrung angeordnet ist.
Um die Entfernung von Bohrstaub zu erleichtern,
weist der Bohrschaft eine in seiner Mittelachse von
seiner Spitze bis zu seinem Antriebsanschluß längs
durchlaufende Luftbohrung und/oder in seinem nicht
abgeflachten Außenumfang spiralig angeordnete Bohr
staubfördernutabschnitte auf.
Die Seitenschneide des Bohrwerkzeugs weist ein
Schneidplättchen auf oder ist mit dem Bohrschaft ein
stückig und/oder der maschinelle Antrieb des Bohrwerk
zeugs ist drehend - axial schlagend oder nur drehend. Das
Schneidplättchen wird auf den zu schneidenden Werkstoff
abgestimmt. Es ist beispielsweise aus Hartmetall, wenn
in Beton gebohrt werden soll. Auch Keramik oder Diamant
staub kann Verwendung finden. Einstückige Ausbildungen
der Seitenschneiden mit dem Bohrschaft liegen beispiels
weise vor, wenn das gesamte Bohrwerkzeug einschließlich
seiner Seitenschneide aus HSS-Stahl besteht, mit dem z.B.
in Metall oder Kunststoff geschnitten bzw. gebohrt
werden kann. Zum maschinellen Antrieb des Bohrwerkzeugs
werden drehend - axial schlagende Elektrowerkzeuge ver
wendet, beispielsweise Schlagbohr- oder Hammerbohr
maschinen für das Bohren in Beton, in Stein und in Mauer
werk. Bei homogenerem Werkstoff, beispielsweise Metall
oder Kunststoff, wird vorzugsweise reiner Drehantrieb
eingesetzt, was auch die Sohle der Vorbohrung schont. Die
bei drehendem Antrieb des Bohrwerkzeugs von der Sohle der
Vorbohrung aufzubringenden radialen und axialen Abstütz
kräfte sind bei relativ geringen Flächenpressungen aus
reichend, um die Seitenschneiden des Bohrwerkzeugs wirk
sam in den Werkstoff eingreifen zu lassen.
Das Druckstück besteht aus magnetisierbarem Werk
stoff, so daß es bedarfsweise mit einem Magneten nach
Fertigstellung der Hinterschneidung aus der Bohrung
herausgezogen werden kann. Das ist für diejenigen Fälle
von Bedeutung, in denen im Bereich der Bohrung hinter
der Hinterschneidung Platz benötigt wird, z.B. infolge
entsprechender Ausbildung des einzusetzenden Dübels
oder der im Dübel zu verwendenden langen Schraube.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohrschaftes,
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 um 90° gedrehte
Seitenansicht des Bohrschaftes der Fig. 1,
Fig. 3a bis d die in Fig. 1 bezeichneten Schnitte
des Bohrschaftes,
Fig. 4a bis c veranschaulichen den radialen Vor
trieb der Seitenschneide eines Bohrschaftes
bei dessen Axialbeaufschlagung,
Fig. 5 bis 7 veranschaulichen unterschiedlich
gestaltete Seitenschneiden und dadurch
erzeugbare Hinterschneidungsformen,
Fig. 8 bis 10 unterschiedlich gestaltete
Druckstücke und dementsprechend ausgebildete
Bohrschaftspitzen,
Fig. 11 eine innerhalb der Vorbohrung angeordnete
Verbindungskupplung,
Fig. 12, 13 den Fig. 4a,c entsprechende Darstellungen
mit im Anfangsbereich der Vorbohrungen vor
handenen Ringkragenhülsen und
Fig. 14 bis 17 weitere Druckstückausbildungen.
Das in Fig. 1 dargestellte Bohrwerkzeug 10
besteht im wesentlichen aus einem Bohrschaft 12 und
einem Druckstück 14. Der Bohrschaft 12 hat eine
Spitze 11 und einen Antriebsanschluß 18, der bei
spielsweise als Gewinde dargestellt ist, jedoch auch
bajonettförmig oder sonstwie in geeigneter Weise ge
staltet sein kann. Das äußerste antriebsseitige Ende
des Bohrschaftes 12 ist als Axialbeaufschlagungsfläche
54 ausgebildet, mit der sich der Bohrschaft 12 bei
in Richtung des Pfeiles 35 erfolgender Axialbeauf
schlagung z.B. durch eine Hammerbohrmaschine an dieser
bzw. deren Aufnahme abstützt.
In Fig. 1 ist die zylindrische Vorbohrung 17
strichpunktiert eingezeichnet. Es ist ersichtlich,
daß der Bohrschaft 12 an seinem oberen Ende einen etwa
dem Durchmesser der Vorbohrung 17 entsprechenden Durch
messer aufweist. Das ergibt sich insbesondere aus dem
Schnitt A-A der Fig. 3a, in dem der Radius r des Bohr
schafts 12 ausgehend vom Radienmittelpunkt m eingezeich
net ist.
An der dem Druckstück 14 zugewendeten Spitze 11
hat der Bohrschaft 12 eine Seitenschneide 15, die
radial über seinen Außenumfang vorspringt und so an
geordnet ist, daß sich bei der in Fig. 1 dargestellten
gleichachsigen Lage zwischen Vorbohrung 17 und Bohr
schaft 12 die strichpunktiert dargestellte Hinter
schneidung 36 erzeugen läßt. Die Seitenschneide 15
ist mit einer der Bohrschaftspitze zugeneigten Schneid
kante 26 versehen, die im Querschnitt D-D der Fig. 3d
deutlich sichtbar ist. Da die Drehung des Bohrwerkzeugs
10 der in Fig. 3d angegebenen Richtung des Pfeils 37
entsprechend erfolgt, ist die Bohrschaftspitze 11 im
Bereich 38 vor der Seitenschneide 15 ausgenommen und
im Bereich 39 zu ihrem Antrieb durch Werkstoff des
Bohrschafts 12 abgestützt. Demgegenüber zeigt sich die
Seitenschneide 15 mit ihrer Schneidkante 26 in Fig. 3c
wegen der abgeänderten Schnittführung des Schnittes
C-C etwas anders, nämlich unter Veranschaulichung von
der Bohrstaubförderung dienenden Nutabschnitten 34.
Der Bohrschaft 12 ist mit einem abgeflachten Umfang
16 versehen, der sich von der Bohrschaftspitze 11 bis
zum Antriebsanschluß 18 erstreckt. Aus Fig. 1 ist er
sichtlich, daß diese Abflachung gleichmäßig bzw. mit
demselben Winkel zur Bohrschaftachse 25 erfolgt,
also ohne die Festigkeit des Bohrschafts 12 beeinträch
tigende Abstufungen. Aus dem Vergleich der Fig. 3a bis
3c ist ersichtlich, daß die Abflachung mit dem Radius
r des Antriebsanschlusses 18 erfolgt, der also an allen
Stellen des Bohrschafts 12 ungeändert vorhanden ist,
wobei aber der Radienmittelpunkt m zunehmend zum unab
geflachten Außenumfang des Bohrschafts 12 bzw. zur Sei
tenschneide 15 hin verlagert ist, wie sich insbesondere
aus Fig. 3c ergibt. Durch diese Gestaltung der Abflachung
ergeben sich Seitenkanten 40, deren eine aus der Fig. 1
deutlich sichtbar ist.
An der Bohrschaftspitze 11 ist eine Schrägfläche
13 vorhanden, mit der sich der Bohrschaft 12 auf dem
Druckstück 14 abstützt, wenn er in der Richtung des
Pfeils 35 in die Vorbohrung 17 hineingeschoben und da
mit das Druckstück 14 gegen die Sohle 19 der Vorbohrung
17 gepreßt wird. Die Schrägfläche 13 ist etwa unter 40°
bis 70°, vorzugsweise 65° zur Bohrschaftachse 25 in
Axialbeaufschlagungsrichtung 35 geneigt, also dem Druck
stück 14 zugeneigt. Dabei ist die Schrägfläche 13 etwa
parallel dem diagonal gegenüberliegenden Flächenab
schnitt der Sohle 19. Eine Axialbeaufschlagung des
Bohrschaftes 12 ergibt über die Schrägfläche 13 einen
radialen Vortrieb der Seitenschneide 15 zur Herstellung
der Hinterschneidung 36.
In den Fig. 1 bis 7 und 11 ist das Druckstück 14
eine Kugel 14′, die infolge der Spitzform 17′ der Vor
bohrung 17 radial festliegt, wenn axial auf sie gedrückt
wird.
Um die Flächenpressung zwischen der Schrägfläche 11
und der Kugel 14′ gering zu halten, ist die Schrägfläche
13 der benachbarten Druckstückfläche der Kugel 14′ räum
lich angepaßt, was sich aus Fig. 3d ergibt, nach der
die Schnittlinie 41 der Schrägfläche 13 einen dem Ra
dius des dargestellten Anlageumfangs 42 angepaßten Ra
dius hat, so daß sich eine Linienberührung zwischen der
Spitze 11 und der Kugel 14 ergibt. Die räumliche Anpas
sung der Schrägfläche 13 an die Kugel 14′ ergibt sich
auch durch die gestrichelte Begrenzungskante 43 der
Schrägfläche 13 gemäß Fig. 2.
Die Arbeitsweise des Bohrwerkzeugs 10 wird anhand
der Fig. 4a bis 4c erläutert. Zunächst wird die Kugel 14′
in die zylindrische Vorbohrung hineingesteckt und be
darfsweise von dem Bohrschaft 12 in die in Fig. 4a darge
stellte Anlage an der Sohle 19 der Vorbohrung 17 ge
drückt. Der in die Vorbohrung 17 eingeschobene Bohr
schaft 12 liegt während des Einschiebens mit seinem
Außenumfang 16 an der Innenwand 17′′ der Vorbohrung 17
an, weil die wegen der Tiefe der Hinterschneidung 36
radial vorspringende Seitenschneide 15 über den Außen
umfang des Bohrschafts 12 vorspringt. Der Querschnitt
des Bohrschaftes 12 auf Höhe des radial größten Vor
sprungs der Seitenschneide 15 ist alos so bemessen, daß
sein größter Durchmesser den Durchmesser der Vorbohrung
17 nicht übersteigt.
Die Schrägfläche 13 erstreckt sich vom abgeflachten
Umfang 16 aus zur Mittelachse 25 der Vorbohrung 17 hin
und etwas darüber hinaus, so daß gewährleistet ist, daß
die Schrägfläche 13 zuerst auf einem der Schneidkante
15 zugewendeten Abschnitt der Kugel 14′ aufsitzt, so
daß eine Erzeugung einer radialen Kraftkomponente in
Richtung der vorspringenden Seitenschneide 15 bewirkt
wird. Bei axialer Beaufschlagung des Bohrschaftes
12 in Richtung des Pfeils 35 der Fig. 4a, b schneidet
sich die Schneidkante 15 infolge des radialen Vor
triebs zunehmend in den Werkstoff 45 ein, bis die aus
Fig. 4c in ihrer endgültigen Gestalt dargestellte Hin
terschneidung 36 fertiggestellt ist.
Während des radialen Eindringens der Schneidkante
15 in den Werkstoff 45 verlagert sich der Bohrerschaft
12 in aus den Fig. 4a bis 4c ersichtlichem Maße axial
einwärts, wobei seine Schrägfläche 13 auf der Kugel 14′
abgleitet.
Während des axialen und radialen Eindringens des
Bohrschafts 12 in die Vorbohrung 17 bzw. in den Werk
stoff 45 vollführt er kreisende Taumelbewegungen. Dabei
ist er im Anfangsbereich der Vorbohrung 17 am Werkstoff
45 abgestützt. Infolgedessen vollführt die sich drehen
de Antriebsmaschine des Bohrschafts 12 entsprechende
Taumelbewegungen, die bei wachsender radialer Exzentri
zität der Taumelbewegung stören können, da sie das
sichere Halten der Antriebsmaschine zu beeinträchtigen
vermögen. Um diese Beeinträchtigung zu vermeiden, ist,
wenn die Antriebsmaschine nicht eine entsprechende
Ausgleichsvorrichtung aufweist, eine Verbindungskupplung
29 vorhanden, die den Bohrschaft 12 mit einer Antriebs
welle 31 begrenzt gelenkig verbindet.
In Fig. 4c hat die Verbindungskupplung 29 ein im
Querschnitt H-förmiges Kupplungsteil 46, das eine Auf
nahmebohrung 46′ zur drehfesten Aufnahme des Antriebs
anschlusses 18 des Bohrschafts 12 aufweist, nämlich ein
nicht dargestelltes Innengewinde in Verbindung mit einer
Bohrungsendfläche zur Anlage an der Axialbeaufschlagungs
fläche 54 des Bohrschafts 12. Des weiteren hat das Kupp
lungsstück 46 eine mit der Aufnahmebohrung 46′ gleich
achsige weitere, entgegengesetzt gerichtete Aufnahmebohrung
46′′, in die ein Kupplungsende 47 einer Antriebswelle 31
gelenkig paßt, deren mit einer Nut 48 versehenes anderes
Ende in eine Aufnahme einer Antriebsmaschine eingebaut
werden kann. Die Verbindung zwischen dem Kupplungsende
47 und dem Kupplungsstück 46 erfolgt über einen Sechs
kant 32 drehfest, wobei der Sechskant 32 an seinem Außen
umfang axial leicht ballig ausgebildet ist, wodurch die
erforderliche begrenzte Schwenkbewegung des Kupplungs
stücks 46 relativ zu der Antriebswelle 31 ermöglicht
wird. Zum Zusammenhalt der beiden Bauteile greift ein
Ringbund 49 des Kupplungsstücks 46 in eine entsprechende,
eine Relativbewegung der Antriebswelle 31 ermöglichende
Hinterschneidung 50.
Gemäß Fig. 11 ist die Verbindungskupplung 29 inner
halb der Vorbohrung 17 angeordnet, wenn sich der Bohr
schaft 12 in einer in Fig. 11 dargestellten Bohrlage
befindet. Der Antriebsanschluß 18 des Bohrschafts 12 hat
eine Aufnahmebohrung 12′, die in ihrer grundsätzlichen
Ausgestaltung der Aufnahmebohrung 46′′ des in Fig. 4c
dargestellten Kupplungsstücks 46 entspricht. Das Kupp
lungsende 47 der Antriebswelle 31 ist daran angepaßt
ausgebildet und ermöglicht im erforderlichen Maße be
grenzt gelenkige Bewegungen zwischen den Bauteilen 12, 31.
Unabhängig von der Tiefe T 1, T 2 der Vorbohrung 17 kann
die Länge 1 des Bohrschafts 12 stets gleich bleiben,
wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Antriebs
welle 31 genügend lang ist.
Erforderlichenfalls sind längere Antriebswellen
31 oder Verlängerungen erforderlich. Bei im Inneren
der Vorbohrung 17 befindlicher Verbindungskupplung 29
ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Vorbohrung 17
durch das Vorbohren exakt den zur radialen Halterung
des Bohrschafts 12 erforderlichen Durchmesser hat.
Um die Taumelbewegungen des Bohrschafts 12 zu
ermöglichen, ist sein oberes Ende ballig verjüngt.
Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Seiten
schneiden 15 sind unterschiedlich ausgebildet, und
zwar entsprechend den Formen der herzustellenden
Hinterschneidungen 36′ bis 36′′′. Dementsprechend weist
die Seitenschneide 15 der Fig. 5 eine der Bohrschaft
spitze 11 zugeneigte und eine in gleichem Maße von
dieser Bohrschaftspitze 11 weggeneigte gerade Schneid
kante 26 bzw. 27 auf. Die Seitenschneide 15 der Fig. 6
hat lediglich eine von der Bohrschaftspitze 11 wegge
neigte Schneidkante 27, wobei der kurze Kantenabschnitt
51′ einem etwas vergrößerten Kantenabschnitt 51 der
Seitenschneide 15 der Fig. 1 entspricht. Fig. 7 zeigt
eine Seitenschneide 15 mit einer der Bohrschaftspitze 11
zugeneigten Schneidkante 26 und einem der Bohrschaft
achse 25 parallelen Schneidkantenabschnitt 28, um den
zylindrischen Wandabschnitt 52 der Hinterschneidung
36′′′ zu erzeugen. Die durch diesen Abschnitt 52 be
dingte größere axiale Länge läßt bei der Gestaltung
des in die fertige Bohrung einzusetzenden Dübels
größere Freiheit.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen Bohrschäfte 12 mit
identisch gestalteten Seitenschneiden 15, jedoch un
terschiedlich ausgebildeten Spitzen 11′ bis 11′′′.
Diese Unterschiedlichkeit wird durch die in den Figuren
dargestellten unterschiedlichen Druckstücke 14 be
dingt, die jeweils Zylinderstücke 14′′ mit bohr
schaftseitig unterschiedlicher Ausgestaltung sind.
Das Zylinderstück 14′′ der Fig. 8 hat ein bohrer
schaftseitiges Druckstückteil 21, welches kegelförmig
vorspringt. Dementsprechend ist die Schrägfläche 13 der
Spitze 11′ kegelförmig rückspringend und stützt sich
beim Bohren großflächig auf dem Druckstückteil 21 ab,
insbesondere wenn eine große radiale Auslenkung der
Bohrschaftspitze 11′ bzw. der Seitenschneide 15 entsprechend
große axiale Vorschubkräfte erfordert und die Belastung
der Spitze 11′ daher hoch ist.
Das Druckstückteil 22 des Zylinderstücks 14′′ der
Fig. 9 weist eine ebene Schrägfläche 24 auf, auf der
eine entsprechend eben gestaltete Schrägfläche 13 der
Spitze 11′′ im wesentlichen eben aufliegt, also bei ge
ringer Flächenpressung. Hinzu kommt, daß zwischen den
Schrägflächen 13, 24 die bei den anderen Druckstücken 14
vorhandene Relativbewegung nicht auftritt, denn die
Bohrspitze 11′′ dreht das Zylinderstück 14′′ der Fig.
9 mit, so daß die Relativbewegung zwischen dem Druck
stück 14 und der Sohle 19 der Vorbohrung erfolgt.
Das Druckstückteil 23 des Druckstücks 14 der Fig. 10
ist rückspringend kegelförmig ausgebildet, also mit einer
Ausnehmung 23′ versehen, in die die Spitze 11′′′
des Bohrschafts 12 bei dessen axialem Vorschub zu
nehmend eintaucht, wodurch die radiale Auslenkung
des Bohrschafts 12 bewirkt wird.
Allen Druckstücken 14 ist ein der Sohle 19 der
Vorbohrung 17 zugekehrtes Druckstückteil 20 gemeinsam,
das der Spitze 17′ der Vorbohrung 17 entsprechend rota
tionssymmetrisch geformt ist, also kegelförmig.
Während die Schrägflächen 13 der Bohrschäfte 12
der Fig. 8, 9 entsprechend der Schrägfläche 13 des
Bohrschafts 12 der Fig. 1, 2 von dem abgeflachten Um
fang 16 radial bis über die Mittelachse 25 der Vor
bohrung 17 vorspringen, ist die Schrägfläche 13 bei
dem Bohrschaft 12 der Fig. 10 nur vergleichsweise
kurz, um sicherzustellen, daß der Bohrschaft 12 ge
nügend weit in das Innere der Ausnehmung 23′ vorge
schoben werden kann und dabei die aus der Fig. 10
ersichtliche Lage erreicht.
Den Druckstücken 14 der Fig. 14 bis 17 ist gemein
sam, daß sie zwischen die Enden des Druckstücks 14 bil
denden Druckstückteilen jeweils ein Zylinderstück 14 IV
bzw. ein Kegelstumpfstück 14′′′ aufweisen. Diese ge
statten, dem Druckstück die gewünschte bzw. erforder
liche Länge zu geben. Die Zylinderstücke 14 IV gestatten
es insbesondere, nämlich mit ihrer Außenumfangsfläche,
die Druckstücke 14 in den Vorbohrungen radial fest
zulegen, so daß insbesondere die Beanspruchungen der
das Druckstück 14 haltenden Abschnitte der Innenwand
17′′ der Vorbohrung 17 insbeesondere bei schlagendem
Antrieb des Bohrwerkzeugs geringer belastet werden.
Das gilt entsprechend auch für die Druckstücke 14 der
Fig. 8 bis 10. Sämtliche Druckstücke 14 der Fig. 14
bis 17 weisen ein halbkugeliges Druckstückteil 56 auf,
welches in Verbindung mit einer Schrägfläche 13 eines
Bohrwerkzeugs dessen entsprechend radiale Auslenkung
bei Axialbeaufschlagung in Richtung 35 bewirkt. In den
Fig. 14, 17 ist der Radius des halbkugeligen Druck
stückteils 56 kleiner als der Radius des Außenumfangs
des Zylinderstücks 14 IV bzw. als der größte Radius des
Kegelstumpfstücks 14′′′ in Fig. 17. Der in Rede stehen
de Radius der Druckstückteile 56 ist also kleiner, als
der Radius der Vorbohrung 17. Dementsprechend können auch
die Radien der Druckstückteile 56 der Fig. 15, 16 und
auch die Radien der zu diesen Druckstücken 14 gehörigen
Zylinderstücke 14 IV entsprechend kleiner sein, als der
Radius der Vorbohrung 17. Auch aus den verschiedenen vorbe
schriebenen Figuren ist ersichtlich, daß der Radius des
Druckstücks 14 bzw. der Kugel 14′ kleiner ist, als der
Radius der Vorbohrung 17. Die Kugel 14′ kann innerhalb
der Vorbohrung 17 infolgedessen die dargestellte außer
mittige Lage einnehmen, also gem. Fig. 13 Abstand a zum
benachbarten Wandabschnitt der Innenwand 17′′ der Vor
bohrung 17 aufweisen. Bei einer derartigen Lage ist die
Schrägfläche, welche die Kugel 14′ der benachbarten Schräg
fläche 13 des Bohrschaftes 12 bietet, stärker gegen die
Richtung 35 der Achse der Vorbohrung 17 geneigt, als wenn die
Kugel 14′ den Radius der Vorbohrung 17 hätte. Infolge
dessen wird die axiale Beanspruchung der Vorderkante
57 der Schrägfläche 13, vgl. Fig. 13, herabgesetzt,
bzw. diese Vorderkante 57 kann weiter radial einwärts
liegen, so daß sich eine größere Hinterschneidungstiefe
mit der Seitenschneide 15 erzielen läßt.
Die Druckstückteile 20 der Druckstücke 14 der
Fig. 14 bis 17 sind entsprechend den Druckstückteilen
20 der Druckstücke 14 der Fig. 8 bis 10 kegelig ausge
bildet, oder halbkugelig, wie Fig. 15 zeigt, oder
ballig.
In den Fig. 12, 13 ist ein Bohrwerkzeug darge
stellt, und zwar in einer Anordnung gemäß Fig. 4a,c.
Dieses Bohrwerkzeug der Fig. 12 unterscheidet sich von
dem der Fig. 4a nicht, außer durch eine besondere Aus
gestaltung im Anfangsbereich der Vorbohrung 17. Hier
weist der Bohrschaft 12 einen Absatz 57 auf, damit eine
Ringkragenhülse 58 um das obere Ende des Bohrschafts 12
herum und innerhalb des Anfangsbereichs der Vorbohrung
17 angeordnet werden kann. Der Absatz 57 ist radial also
etwa so tief, wie die Wandstärke der Hülse 58 innerhalb der
Vorbohrung 17. Das abgesetzte Ende 12′′ des Bohrers ist
ebenfalls abgeflacht, wobei diese Abflachung der Ab
flachung des Bohrschafts 12 außerhalb des Absatzes 57
entsprechend ausgebildet ist, also mit gleichem Ab
flachungswinkel, mit derselben Radienachse und nicht winkel
versetzt. Infolgedessen liegen die Abflachungsflächen des
Bohrerschafts 12 und des Bohrschaftendes 12′′ in gleichem
Maße parallel zu der Innenwand 17′′ der Vorbohrung 17,
nur daß durch die Abflachung des Bohrschaftendes 12′′
Platz für die Ringkragenhülse 58 geschaffen wurde. Beim
Antrieb des Bohrwerkzeugs stützt sich dieses nicht mehr
am Werkstoff 45 ab, sondern an der Ringkragenhülse 58.
Der Anfangsbereich der Vorbohrung 17 kann infolgedessen
nicht ausschlagen, wodurch bei bestimmten Anwendungs
fällen eine einwandfreie Führung des Bohrschafts 12
gewährleistet ist.
In den Fig. 1 und 11 ist der Bohrschaft 12 mit
einer Luftbohrung 33 versehen, die jeweils von der
Spitze 11 bis zu seinem Antriebsanschluß 18 bzw.
der Axialbeaufschlagungsfläche 54 längs durchläuft.
Diese Luftbohrung 33 gewährleistet ausreichenden
Luftzutritt auch dann, wenn die im nicht abgeflachten
Außenumfang spiralig angeordneten Bohrstaubfördernut
abschnitte 34 mit zu förderndem Bohrstaub vollge
setzt sind und die Anlage des Bohrschafts 12 in der
Vorbohrung 17 in seinem oberen Bereich so dicht ist,
daß sonst eine Behinderung des Transports des Bohr
staubs auftreten würde.
Bei dem Bohrschaft 12 der Fig. 11 mündet die
Luftbohrung 33 in die Aufnahmeöffnung 12′. Im Falle
der Fig. 4c ist auf das Kupplungsstück 46 mit einem
den Luftzutritt ermöglichenden bzw. erleichternden
Winkelbohrungsabschnitt 33′ versehen.
Claims (16)
1. Bohrwerkzeug zur Herstellung von Hinterschneidungen
in nicht durchgehenden zylindrischen Vorbohrungen,
mit einem im Durchmesser dem Durchmesser der Vor
bohrung etwa entsprechenden Bohrschaft, an dessen
Spitze mindestens eine radial über dessen Umfang
vorstehende Seitenschneide angebracht ist und der
über eine bei seiner Axialbeaufschlagung radialen
Vortrieb der Seitenschneide bewirkende Schrägfläche
an der Sohle der Vorbohrung abstützbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Spitze (11) des Bohrschafts (12) mit der Schrägfläche
(13) versehen und damit direkt an der Sohle (19) der
Vorbohrung (17) oder an einem in der Vorbohrung (17)
vom Bohrschaft (12) losen Druckstück (14) abstützbar
ist, und daß der der Seitenschneide (15) gegenüber
liegende Außenumfang (16) des Bohrschafts (12) in
einem dessen Einführen in die Vorbohrung (17) ge
stattendem Maße abgeflacht ist.
2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Bohrschaft (12)
bis auf ein durch einen Antriebsanschluß (18) be
dingtes kurzes Stück über seine gesamte Länge zur
Spitze (11) hin mit demselben Winkel abgeflacht ist.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bohrschaft (12) mit seinem größten Radius (r)
bei zur Seitenschneide (15) hin verlagertem Ra
dienmittelpunkt (m) abgeflacht ist.
4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das lose Druckstück (14) eine Kugel (14′) ist oder
ein dem Bohrschaft (12) benachbartes Druckstückteil
(21, 22, 23, 56) aufweist, das halbkugelig, ballig,
vor- oder rückspringend kegel-oder kegelstumpfförmig
ausgebildet oder mit einer über den gesamten Zylin
derquerschnitt ebenen Schrägfläche (24) versehen ist
und/oder das ein der Sohle (19) der Vorbohrung (17)
zugekehrtes Druckstückteil (20) aufweist, das ent
sprechend rotationssymmetrisch, kugelig oder ballig
geformt ist, wobei die beiden Druckstückteile (20
bis 23, 56) mit einem bedarfsweise zwischen ihnen
angeordneten Zylinder- (14′′) oder Kegelstumpfstück
(14′′′) einstückig sind.
5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Schrägfläche (13) der Bohrschaftspitze
(11) vom abgeflachten Umfang (16) des Bohrschafts
(12) aus zur Mittelachse (25) der Vorbohrung (17)
hin und dem Druckstück (14) oder der Sohle (19) der
Vorbohrung (17) zugeneigt erstreckt, bei vorsprin
genden Druckstückenden (21, 22) über die Mittelachse
(25) hinaus.
6. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schrägfläche (13) der Bohrschaftspitze (11)
der benachbarten Druckstückfläche räumlich ange
paßt ist.
7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schrägfläche (13) der Bohrschaftspitze (11)
etwa denselben Neigungswinkel zur Bohrschaftachse
(25) in Richtung der Axialbeaufschlagung des
Bohrschaftes (12) aufweist, wie die diagonal gegen
überliegende Schrägfläche der Sohle (19) der Vor
bohrung (17) entgegen der Richtung der Axialbeauf
schlagung.
8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Seitenschneide (15) eine der Bohrschaftspitze
(11) zugeneigte und/oder eine von der Bohrschaft
spitze (11) weggeneigte gerade Schneidkante (26
bzw. 27) aufweist und daß die Seitenschneide (15)
bedarfsweise mit einem der Bohrschaftachse (25)
parallelen Schneidkantenabschnitt (28) versehen ist.
9. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bohrschaft (12) im Anfangsbereich der Vorbohrung
(17) abgesetzt und hier dem unabgesetzten Schaft
bereich entsprechend abgeflacht sowie von einer
in die Vorbohrung (17) passenden Ringkragenhülse
(55) umgeben ist.
10. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bohrschaft (12) antriebsseitig an eine einen
maschinellen Antrieb gestattende Verbindungskupp
lung (29) angeschlossen ist, die einen Bewegungs
ausgleich zwischen der leicht taumelnden Bohr
schaftbewegung und der vornehmlich um die axiale
Vorschubachse (30) erfolgenden Rotationsbewegung
einer Antriebswelle (31) zuläßt.
11. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungskupplung (29) bei in Bohrlage be
findlichem Bohrschaft (12) innerhalb der Vorbohrung
(17) angeordnet ist.
12. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bohrschaft (12) und die Antriebswelle (31)
über gelenkartige Relativbewegungen gegenseitig ge
stattende Klauen (32) drehfest miteinander ver
bunden sind.
13. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bohrschaft (12) eine in seiner Mittelachse
von seiner Spitze (11) bis zu seinem Antriebs
anschluß (18) längs durchlaufende Luftbohrung (33)
und/oder in seinem nicht abgeflachten Außenumfang
spiralig angeordnete Bohrstaubfördernutabschnitte
(34) aufweist.
14. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
seine Seitenschneide (15) ein Schneidplättchen
aufweist oder mit dem Bohrschaft (12) einstückig
ist und/oder daß sein maschineller Antrieb
drehend - axial schlagend oder nur drehend ist.
15. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckstück (14) aus magnetisierbarem Werk
stoff besteht.
16. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Radius der Kugel (14′) oder des halbkugeligen
oder balligen Druckstückteils (56) kleiner als
der Radius der Vorbohrung (17) ist.
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