DE3620389A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

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.