DE3726813A1 - Bohrvorrichtung und schneidwerkzeug dafuer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Unterschneider und spreiz­ bare Schneidwerkzeuge und insbesondere auf eine Unterschnei­ derbohrerspitze mit einem konischen Schneidwerkzeug, welches eine verbesserte Schneidwerkzeughalterung aufweist. Bekannte Unterschneider, spreizbare Schneidwerkzeuge und Locher­ weiterungsräumer für die Vergrößerung von Bohrlöchern sind entweder an ein Bohrgestänge oberhalb der Bohrerspitze an­ geschlossen oder befinden sich im Bohrgestänge ohne Bohrer­ spitze an dem unteren Ende des Gestänges. US-PS 33 86 521 ist ein Beispiel einer kombinierten Bohrerspitze und eines Unterschneiders und US-PS 31 71 503 ist ein Beispiel eines Unterschneiders an dem unteren Ende des Bohrgestänges. Die US-PS 45 33 003 veranschaulicht verbesserte Befestigungs­ mittel für ein Schneidwerkzeug an einem Unterschneiderarm.

Konische Schneidwerkzeuge sind in Bohrerspitzen und Unter­ schneidern verwendet worden. Solche konischen Schneidwerk­ zeuge sind an einem Zapfen angebracht worden, welcher sich abwärts und einwärts von dem unteren Ende des Unterschneider­ arms erstreckt. Rollenlager und Kugeln sind für die An­ bringung der konischen Schneidwerkzeuge an den Armen ein­ gesetzt worden, wie in der US-PS 26 41 447 gezeigt ist. Stifte oder Kugeln, festgelegt in einer Nut zwischen dem Arm und dem Inneren des konischen Schneidwerkzeuges sind zur Befestigung der Schneidwerkzeuge an ihren Zapfen ver­ wendet worden, wie in den US-PSen 26 61 447, 39 98 500 und 25 19 716 gezeigt ist. US-PS 41 61 343 offenbart die Ver­ wendung eines Gleitlagers und eines Druckknopfes zwischen den Zapfen und den Schneidwerkzeugen. Mit US-PS 39 98 500 wird die Verwendung eines Bolzens zur Befestigung einer Lagerhülse an dem Zapfen vorgeschlagen. Die US-PS 44 78 299 zeigt verschiedene Lagerungen an dem Zapfen, einschließlich einer geteilten Buchsenanordnung.

Der Schnittbetrag der von einem konischen Schneidwerkzeug an einem Unterschneider erhalten werden kann ist begrenzt gewesen durch die Zeit des Bohrbetriebs, während welcher das Schneidwerkzeug verhältnismäßig frei rotiert, und die­ ses ist eine Funktion der Wirksamkeit der Halterung.

Bei einem herkömmlichen konischen Schneidwerkzeug, d. h. einer Kegelspitze, ist der Kegel so ausgebildet, daß er rund um einen Kreis abwälzt, wenn sich die Kegelspitze dreht. Der Radius dieses Kreises wird als der natürliche Wälzradius des Kegels bezeichnet. Solange wie dieser Wälz­ radius konstant bleibt, ist der Verschleiß an dem Schneid­ werkzeug und seiner Halterungsbaugruppe verhältnismäßig gleichmäßig und die Kegelspitze erreicht eine gute Bohr­ standzeit. Wenn jedoch eine Kegelspitze an einem Unter­ schneider verwendet wird, nimmt der Wälzradius über den nor­ malen Wälzradius des Kegels hinaus zu, wenn sich der Unter­ schneiderarm im Betrieb auswärts spreizt. Die Normaldruck­ belastung bei einer Kegelspitze ist gegen die Spitze des Schneidelements gerichtet. Wenn sich jedoch die Arme des Unterschneiders abspreizen ist im wesentlichen alle auf die Schneidwerkzeuganordnung einwirkende Belastung eine Rück­ drucklast, die gegen die Seite des Schneidelements einwirkt. Diese Rückdruckbelastung ist das Hauptelement der auf eine Schneidwerkzeuganordnung eines Unterschneiders einwirkenden Belastung, besonders zu Beginn des Betriebs oder falls der Unterschneider lediglich einen kleinen Schelf schneidet, weil der Unterschneider nur die äußere Rückkante des Schneid­ werkzeugkegels verwendet. Ferner ist bei einer sehr abge­ wichenen Bohrung die Rückdruckbelastung vorherrschend. Wenn sich die Schneidwerkzeuganordnung während des Betriebes spreizt verringert sich die Rückdruckbelastung, bleibt je­ doch ein wesentliches Element der auf die Schneidwerkzeug­ anordnung einwirkenden Belastung. Zusätzlich versucht die Kegelspitze während des Betriebes stets zu ihrem natürlichen Wälzkreisradius zurückzukehren, d. h. den Unterschneider zu schließen oder einzuziehen, welches eine eigene gegen die Schneidwerkzeuganordnung einwirkende Belastung hervor­ ruft. Diese schwankenden Belastungen, die auf die Schneid­ werkzeuganordnung während des Betriebes ausgeübt werden, verursachen exzessiven Verschleiß und ungleichmäßigen Verschleiß der Schneidwerkzeugbaugruppe. Eine Auswirkung eines solchen ungleichmäßigen und exzessiven Verschleißes ist die schnelle Abnutzung des Zapfens an dem Unterschneider­ arm und der Lager, welche einen Teil der Schneidwerkzeug­ anordnung bilden. Wenn Verschleiß des Zapfens an dem Unter­ schneiderarm auftritt, wird in der Praxis der Endbereich des Unterschneiderarms abgeschnitten und ein neuer Abschnitt wird angeschweißt. Die Hitze eines solchen Schweißvorganges schwächt den Unterschneiderarm. Zusätzlich muß jedesmal, wenn der Arm abgeschnitten wird um ein neues Endstück anzu­ schweißen, mehr von dem ursprünglichen Arm entfernt wer­ den um den hitzegeschwächten Abschnitt zu ersetzen. Dem­ entsprechend kann die Schneidwerkzeuganordnung nur wenige Male ersetzt werden.

Der Unterschneiderwerkzeuganordnung der vorliegenden Er­ findung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile be­ kannter Unterschneiderarme und Schneidwerkzeuganordnungen zu überwinden. Der Unterschneiderarm der vorliegenden Er­ findung ist ein einstückiges Element ohne Schweißver­ bindungen. Weiterhin tritt im wesentlichen kein Verschleiß an dem Unterschneiderarm oder seinem Zapfen durch die Schneidwerkzeuganordnung während des Betriebes auf, so daß keine Notwendigkeit besteht, sie häufig zu ersetzen. Das Schneidwerkzeug wird an dem Zapfen des Unterschneiderarms durch eine Konstruktion angebracht, welche eine hochbelast­ bare Lagerfläche vorsieht, nicht nur für die normale Druck­ belastung, sondern auch für die Rückdruckbelastung, wie sie auch eine große Oberfläche vorsieht, um die Radialbelastung, die auf das Schneidwerkzeug während des Bohrens einwirkt, aufzunehmen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verbesser­ ten Unterschneider, Erweiterungsbohrer oder eine spreizbare drehende Bohrerspitze mit einem konischen Schneidwerkzeug, welches eine verbesserte Schneidwerkzeughalterung aufweist. Der Unterschneider besteht aus einem Körper mit einer hin­ durchgeführten Bohrung, einem an seinem oberen Ende an dem Körper schwenkbar angebrachten Arm mit einem Zapfen an seinem unteren Ende, einer abnehmbaren an dem Zapfen be­ festigten Steckhülse, einem konischen Schneidwerkzeug mit einer Zentralbohrung, Mitteln für die Befestigung des Zapfens und der Hülse innerhalb der Zentralbohrung des Schneidwerkzeugs und Lagermitteln, die zwischen dem Außen­ umfang und dem Ende der Zapfen- und Hülsenbaugruppe und der Wandung der Zentralbohrung des Schneidwerkzeugs angeordnet sind. Das Lagermittel ist so ausgebildet, daß es sowohl den Normaldruck als auch während des Bohrens auf das Schneid­ werkzeug zur Einwirkung gebrachte radiale Belastungen und auch Gegendruckbelastungen aufnimmt, welche auf das Schneid­ werkzeug in einem Unterschneider zur Einwirkung gebracht sind. Das Lagermittel ist so angeschlossen, daß das Lager­ mittel und die abnehmbare Hülse Verschleiß an dem Zapfen des Unterschneiders verhindert, weil die Hülse stationär an dem Zapfen verbleibt und alle Bewegung zwischen dem Schneid­ werkzeug und der Hülse und den Lagern auftritt.

Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erreicht durch Verwendung einer im wesentlichen zylindrischen oder tassenförmigen Buchse, welche Mittel für die Verhinderung der Drehung mit Bezug auf den Zapfen des Unterschneiderarms einschließt. Zusätzlich sind Lagermittel zwischen der Buchse und dem Schneidwerkzeugkegel vorgesehen um die Reibung zu verringern und die Lebensdauer sowohl der Buchse als auch des Schneidwerkzeuges zu vergrößern. Die Lagermittel sind so angeordnet, daß sie die verschiedenen Druckbelastungen die während des Betriebs auf das Schneidwerkzeug einwirken tragen. Wegen der geringen mit der Herstellung und dem Er­ satz der Buchsen verbundenen Kosten werden weiterhin die mit solchen Bohrvorhaben verbundenen Kosten verringert, während die Lebensdauer des Unterschneiderarms und Zapfens verlängert wird.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er­ findung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschrei­ bung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeich­ nungen näher beschrieben und in welchen:

Fig. 1 eine Ansicht teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht ist, welche den verbesserten Unterschnei­ der in zurückgezogener oder Lauf­ position zeigt,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht ist, welche den Unterschneider in gespreizter oder Schneidposition darstellt,

Fig. 3 eine detaillierte Schnittansicht der Schneidwerkzeugbaugruppe ist,

Fig. 4 eine detaillierte Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Schneidwerkzeugbaugruppe ist und

Fig. 5 eine detaillierte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Schneidwerkzeugbaugruppe ist.

In den Fig. 1 und 2, auf die zunächst Bezug genommen wird, ist die spreizbare Bohrerspitze oder das Unterschnei­ derwerkzeug, welches die vorliegende Erfindung enthält, all­ gemein als A bezeichnet. Das obere Ende des Werkzeugs ist zur Befestigung an dem unteren Ende eines sich zum Ein­ gang eines Bohrloches erstreckenden Bohrgestänges B aus­ gebildet, durch welches das Werkzeug A normalerweise durch ein Bohrlochfutterrohr (nicht dargestellt) abgesenkt wird zu einem Bereich unterhalb des Futterrohres, wo die Loch­ erweiterungsarbeit durchzuführen ist. lm allgemeinen um­ faßt das Werkzeug A ein Hauptkörperteil C, in welchem Schneidwerkzeugträger oder Verbindungsarme D vorgesehen sind, die an ihren unteren Enden Schneidwerkzeuge E auf­ weisen. Ein Betätigungskolben F ist innerhalb der Bohrung des Hauptkörperteils C bewegbar und ist durch bewegbare Lenker G an die Schneidwerkzeugträger oder Arme D ange­ schlossen. Wenn der Kolben F abwärts bewegt wird, werden die unteren Enden der Lenker G auswärts geschwenkt, welches die Arme D veranlaßt auswärts zu schwingen, wodurch die Schneidwerkzeuge E auswärts in ihre gespreizte Schneid­ position bewegt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Position dreht eine Drehung des Bohrgestänges das Haupt­ körperteil C und die Schneidwerkzeugträger, wodurch die Schneidwerkzeuge E das Bohrloch erweitern oder ausbohren. Wenn der Kolben in seine in Fig. 1 gezeigte obere Stellung zurückkehrt, ziehen die Lenker G die Schneidwerkzeuge zu­ rück.

Das Hauptkörperteil C umfaßt einen oberen rohrförmigen Ab­ schnitt 10, dessen oberes Ende mit dem Bohrgestänge B ver­ bunden ist, und ein unteres Gehäuse 11, welches mit dem oberen Abschnitt 10 durch Schraubengewinde 12 verbunden ist. Der obere Abschnitt 10 weist eine Bohrung 10 a auf, welche mit der Bohrung, dem Bohrgestänge B und einer Gegen­ bohrung 10 b in Verbindung steht, innerhalb welcher der Kol­ ben F verschiebbar ist. Das Gehäuse 11 besitzt eine sich vollständig hindurch erstreckende Axialbohrung 11 a mit einem unteren Ende 11 b.

Eine Mehrzahl von sich vertikal erstreckenden Schlitzen 13 sind innerhalb des Körpers C für die Aufnahme der Schneid­ werkzeugträger oder Arme D eingeformt. Wie dargestellt ist, sind drei solcher Schlitze 13 vorgesehen, obwohl die Anzahl verschieden sein kann. Jeder Schlitz 13 erstreckt sich in Längsrichtung des Gehäuses 11 und schließt Öffnungen für die Aufnahme der Enden eines Lagerzapfens 15 ein. Alternativ kann der Schneidwerkzeugarm D an den Körper C durch ein zusätzliches Element wie durch einen Scharnierstiftblock angeschlossen sein. Das untere Ende jeden Schlitzes endet in einer kreisförmigen Ausnehmung 13 a, durch welche hindurch sich das Schneidwerkzeug E, das an dem unteren Ende jedes schneidwerkzeugtragenden Arms D angebracht ist, bewegen kann.

Die Ausbildung jeden Schneidwerkzeugträgers oder Arms D ist im Querschnitt im wesentlichen rechtwinklig und ist an ihrem oberen Ende mit Ohren versehen, die eine Querbohrung aufweisen. Die Breite jeden Arms ist im wesentlichen die­ selbe wie die Breite des Schlitzes 13, und wenn der Arm D innerhalb des Schlitzes 13 untergebracht ist, erstreckt sich der Lagerzapfen 15 so durch die Öffnung, daß jeder Arm in je­ dem Schlitz schwenkbar angebracht ist. Durch den Lagerzapfen 15 können die Arme D über die Grenzen der Außenfläche des Gehäuses hinaus auswärts geschwenkt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Um die Schneidwerkzeugarme D gleichzeitig zu spreizen ist jeder Arm durch ein Paar von Lenkern 29 mit einem Anschluß­ element 30 verbunden, welches direkt durch eine rohrförmige Hülse 31 mit dem unteren Ende des ringförmigen Kolbens F verbunden ist. Das Anschlußelement 30 besitzt eine Mehrzahl von nach außen vorspringenden Nasen, von denen jede eine darin angebrachte Bohrung oder Ausnehmung aufweist. Die oberen Enden der Lenker 29 sind an jeder Seite von Nasen 32 angeordnet und jedes besitzt eine einwärts vorspringende Nase, welche in die Bohrung oder Ausnehmung der Nase am Element 30 eingreift um die oberen Enden der Lenker 29 schwenkbar an die Nasen anzuschließen.

Wenn sich der ringförmige Kolben F in seiner angehobenen Stellung befindet, zu welcher er durch eine Schraubenfe­ der 36 beaufschlagt wird, ist das Anschlußelement eben­ falls bis in enge Nachbarschaft zu der geneigten Innen­ fläche jeden Schneidwerkzeugarms D angehoben. Wegen der Verbindung mit den Lenkern 29 sind die Lenker in die in Fig. 1 dargestellte Lage geschwenkt, welche ihre unteren Enden veranlaßt, sich einwärts zu bewegen und jeden Arm zurückgezogen innerhalb des Gehäuses zu halten. Ein Blen­ denring 37 ist innerhalb des unteren Bereichs der Bohrung des Anschlußelements 30 (Fig. 1) angebracht, und wenn Druckflüssigkeit abwärts durch das Bohrgestänge und durch den ringförmigen Kolben F wie auch durch die Verbindungs­ hülse 31 gepumpt wird, erzeugt der Blendenring eine Ver­ engung, die einen Druckaufbau oberhalb des Kolbens F hervor­ ruft. Wenn dieser angewachsene Druck die Kraft der Schrau­ benfeder 36 übersteigt, bewegen sich der Kolben F, die Hülse 31 und das Anschlußelement 30 mit Bezug auf das Gehäuse und die Schneidwerkzeugarme abwärts. Dieses bewegt die oberen Schwenklagerpunkte zwischen den Verbindungs­ lenkern und dem Element 30 abwärts, woraus eine Auswärts­ schwenkbewegung der unteren Enden der Lenker 29 resultiert. Diese Auswärtsschwenkbewegung veranlaßt die Schneidwerkzeug­ arme D um den oberen Lagerzapfen 15 zu verschwenken, wo­ durch die unteren Enden der Arme auswärts geschwenkt wer­ den, um die Schneidwerkzeuge E zu einer gespreizten Stellung zu bewegen. Um die radiale Spreizung der Schneidwerkzeug­ arme zu steuern, ist die Abwärtsbewegung des ringförmigen Kolbens F durch eine Anschlaghülse 40 begrenzt, welche die Verbindungshülse 31 umgibt und auf einer ringförmigen Schulter 11 d ruht,die zwischen der Bohrung 11 a und der Gegenbohrung 11 c des Gehäuses 11 gebildet ist. Wenn das untere Ende des Kolbens auf das obere Ende der Anschlag­ hülse 40 auftrifft, wird eine weitere Abwärtsbewegung des Kolbens verhindert, um dadurch das Ausmaß bis zu welchem das untere Ende der Lenker 29 ausgeschwenkt sind, zu be­ grenzen.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfassen die Schneidwerk­ zeuge E ein konisches Schneidwerkzeug 50 mit geeigneten Formationsangriffselementen (nicht gezeigt), wie Zähne oder Einsätze. Das Schneidwerkzeug 50 ist auf seiner Außen­ seite in bei konischen Schneidwerkzeugen an sich bekannter Weise geeignet geformt und besitzt eine Innenbohrung 52, die teilweise durch dessen Mitte eingeformt ist. Die Schneidwerkzeuganordnung E enthält Mittel für die Be­ festigung des Schneidwerkzeuges 50 an einem Zapfen 54 des Arms D. Der Zapfen 54 ist an dem unteren Ende des Arms D im wesentlichen senkrecht dazu gebildet. Der Zapfen 54 erstreckt sich abwärts und einwärts von dem unteren Ende des Arms D und besitzt eine sich hindurcherstreckende Zentralbohrung 56. Die Zentralbohrung 56 bildet einen Teil der Schmiermittelkammer 58 für eine Zuführung von Schmier­ mittel zu den ineinandergreifenden Teilen der Schneidwerk­ zeuganordnung E. Ein in der Nähe des äußeren Endes der Bohrung 56 angeordneter Verschlußstopfen 60 wirkt wie ein Kolben um Schmiermittel zu der Anordnung zu führen und ist dem Bohrlochdruck ausgesetzt, welcher auf den Verschluß­ stopfen 60 einwirkt um Druck auf das Schmiermittel während des Betriebs der Schneidwerkzeuganordnung zu halten.

An dem Zapfen 54 ist eine Buchse oder Lagerkörper 62 be­ festigt, welche in die Innenbohrung 52 des Schneidwerk­ zeugs 50 eingreift um den Verschleiß aufzunehmen, der durch die Drehung des Schneidwerkzeugkegels 50 hervorgerufen wird. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Buchsenkörper 62 ein im wesentlichen einstückiger, tassen­ förmiger Körper, welcher den Zapfen 54 umgibt und daran durch zusammenwirkende Schraubgewinde 64 angebracht ist, die entlang der äußeren zylindrischen Wand des Zapfens 54 gebildet sind. Alternativ kann der Buchsenkörper 62 ein offenes Ende haben, so daß das Ende des Zapfens 54 frei­ liegt, sich jedoch nicht in Berührung mit der Innenbohrung 52 des Schneidwerkzeugs 50 befindet. In beiden Ausführungs­ formen ist auf den Zapfen 54 einwirkender Verschleiß aus­ geschlossen, während sich das konische Schneidwerkzeug 50 frei drehen kann. Ein gefräster Querschlitz 63 ist in den Buchsenkörper 62 nahe dem Ende der Innenbohrung 56 des Zapfens 54 eingearbeitet um die Entfernung des Buchsen­ körpers 62 für den Austausch zu erleichtern, wie nach­ folgend beschrieben wird.

Eine Sperrkugel 66 wird verwendet um versehentliches Lösen des Buchsenkörpers 62 von dem Zapfen 54 zu verhindern. Nach dem Zusammenbau erstreckt sich die Kugel 66 in eine in den Buchsenkörper 62 eingeformte Nut 68. Die Sperrkugel 66 ist innerhalb einer Seitenbohrung 70, die von einer Längs­ bohrung 72 ausgeht, durch ein Splintelement 74 positioniert gehalten. Sobald der Buchsenkörper 62 an dem Zapfen 54 angebracht ist, wird das Splintelement 74 in die Bohrung 72 eingesetzt um die Kugel 66 in die Nut 68 zu verdrängen, wo­ durch die beiden Teile miteinander verriegelt werden. Ein zusätzliches Splintelement 76 kann vorgesehen sein um die Entfernung des Splintelements 74 zu verhindern. Vorzugs­ weise ist das Splintelement 76 durch Einschrauben in die Bohrung 72 befestigt, während sich das Splintelement 74 darin frei drehen kann. Alternativ wird nur ein Splint­ element mit einem Gewindeteil verwendet um die Sperrkugel 66 zurückzuhalten.

Verbindungsmittel für die Befestigung des konischen Schneidwerkzeugs 50 an dem Buchsenkörper 62 sind ebenfalls vorgesehen, welche eine freie Drehbewegung des Schneid­ werkzeugs 50 vorsehen, während sie auch die verschiedenen Belastungen die mit dem Unterschneidverfahren verbunden sind aufnehmen. Die Verbindungsmittel umfassen eine Mehr­ zahl von Lagerkugeln 80, die umfänglich verteilt innerhalb einer Nut 81 vorgesehen sind, welche zwischen dem Buchsen­ körper 62 und dem Schneidwerkzeugkegel 50 gebildet ist. Die Kugeln 80 werden durch eine Bohrung 82 eingeführt und von Hand in Stellung gebracht und durch den Verschluß­ stopfen 84 gehalten. Zusätzlich ist ein Gleitlager 86 zwischen dem Schneidwerkzeugkegel 50 und dem Buchsen­ körper 62 angeordnet um den Reibungsverschleiß zwischen den Teilen zu verringern. Alternativ kann eine Mehrzahl von Lagerrollen anstelle des Gleitlagers verwendet wer­ den. Schließlich ist eine O-Ringdichtung 88 vorgesehen um Verlust von Schmiermittel, welches zwischen den Kugeln zur Erzielung einer angemessenen Schmierung hindurchtritt, zu vermeiden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt der Buchsenkörper 62 einen Umfangsflansch 90 ein, welcher eine angemessene Lagerung für die O-Ring­ dichtung 88 wie auch für das Gleitlager 86 vorsieht.

Um die in Fig. 3 gezeigte Schneidwerkzeuganordnung E zu­ sammenzubauen wird zuerst der Schneidwerkzeugkegel 50 an dem Buchsenkörper 62 mit dazwischen angeordnetem Lager 86 und Dichtung 88 befestigt. Nach Einführung des Buchsen­ körpers 62 in die Innenbohrung 52 des Schneidwerkzeugs 50 werden die Lagerkugeln 80 in die Nut 81 eingelegt und an Ort und Stelle gehalten durch den Verschlußstopfen 84. Dann werden das Schneidwerkzeug 50 und der Buchsenkörper 62 durch Aufschrauben an dem Zapfen 54 befestigt. Falls erforderlich ist der Schlitz 63 durch die Bohrung 56 erreichbar um die Drehung des Buchsenkörpers 62 zu erleichtern, weil der Schneidwerkzeugkegel 50 dazu neigen wird, sich unabhängig von der Buchse zu drehen. Sobald der Zusammenbau durchge­ führt wurde wird die Sperrkugel 66 in Position gebracht und an Ort und Stelle durch das Splintelement 74 verriegelt.

Der Einsatz des Verschlußstopfens 60 erzeugt mit der Bohrung 56 eine Schmiermittelkammer 58 für die Schmierung der Schneidwerkzeuganordnung E. Diese Kammer sieht Schmierung der Lager 80 und 86 und der verschiedenen last­ tragenden Flächen durch eine Reihe von Schmiermittelschlitzen vor, die in den inneren und äußeren Wänden des Buchsen­ körpers 62 vorgesehen sind.

In Benutzung wirkt die Schneidwerkzeuganordnung in einer üblichen Weise zur Bohrung eines Loches. Wenn jedoch der Bohrer gedreht wird findet alle Bewegung an der Außen­ fläche des Buchsenkörpers 62 statt. Die Außenfläche der Seitenwand des Buchsenkörpers 62 übernimmt die Radialbe­ lastung "b", die auf die Schneidwerkzeuganordnung während der Bohrung des Loches zur Einwirkung gebracht wird. Die Rückdruckbelastung "c" wird jedoch durch die Fläche 92 der Lagerkugeln 80 übernommen. Die Normaldruckbelastung "a" wird von der Bodenfläche des Buchsenkörpers 62 und der Bodenfläche 94 der Lagerkugeln 80 übernommen. Durch die Bereitstellung eines Mittels zur Aufnahme dieser unter­ schiedlichen Druckbelastungen sieht die vorliegende Erfin­ dung eine Schneidwerkzeuganordnung vor, die für eine längere Lebensdauer als die bisher bekannten Anordnungen befähigt ist. Da keine Drehung um den Zapfen 54 erfolgt, tritt darüber hinaus kein Verschleiß am Zapfen 54 auf und der Unterschneiderarm muß nicht abgeschnitten werden um einen neuen Zapfen anzubringen. Wenn jedoch der Buchsen­ körper 62 hinreichend verschlissen worden ist um einen Austausch erforderlich zu machen kann die Buchse 62 bei minimalem Kostenaufwand entfernt und ersetzt werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 zeigt alternative Mittel der Befestigung der Buchse oder des Lagerkörpers an dem Zapfen, welche Drehung zwischen der Buchse und dem Zapfen verhindert. Wie in Fig. 4 gezeigt ist besitzt der Zapfen 154 eine Mehrzahl von Seitenbohrungen 155, die recht­ winklig zu der Zentralbohrung 156 gebohrt sind. Zusätzlich sind Teilbohrungen 157 in den Buchsenkörper 162 gebohrt, wobei eine Bohrung 157 für jede Seitenbohrung 156 vorge­ sehen ist. Zapfenelemente 159 sind vorgesehen um den Buchsenkörper 162 stationär mit bezug auf den Zapfen 154 während des Betriebs des Schneidwerkzeugs zu halten. Jedes Zapfenelement 159 umfaßt einen Hauptkörper mit einer vor­ deren abgedrehten Fläche, welche in die Teilbohrung 157 hineinpaßt und mit dieser übereinstimmt. Nach Anbringung des Buchsenkörpers 162 hält ein Halteteil 161 die Zapfen­ elemente 159 innerhalb der Bohrungen 157 um den Buchsen­ körper 162 an Ort und Stelle zu verriegeln. Das Halte­ teil 161 ist verschiebbar innerhalb der Bohrung 156 und weist ein unteres Ende auf, welches die Zapfenelemente 159 auswärts verlagert. Ein Sprengring 163 hält das Halte­ teil 161 innerhalb der Zentralbohrung 156 nach dem Zu­ sammenbau. Der Verschlußstopfen 160 wird zur Bildung einer Schmiermittelkammer 158 verwendet, welche eine Schmierung der zusammenwirkenden Elemente der Schneidwerkzeuganord­ nung E vorsieht. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Gleitlager ersetzt worden durch ein Rollenlager 186, obwohl beide Lageranordnungstypen verwendet werden können.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform werden Lagerkugeln 202 anstelle der Zapfen 159 zum Halten des Buchsenköpers verwendet. Die Lagerkugeln 202 werden in die Bohrungen 204 eingeführt und manuell an Ort und Stelle ge­ bracht und gehalten durch das Halteteil 206. Eine zusätz­ liche O-Ringdichtung 208 ist vorgesehen um den Austritt von Schmiermitteln zu verhindern wie auch Verunreinigungen am Eindringen in die Schneidwerkzeuganordnung zu hindern. Unähnlich der äußeren Dichtung 288 dreht sich jedoch die Dichtung 208 nicht mit dem Schneidwerkzeug und verursacht daher keinen Verschleiß an dem Zapfen 264. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist die Ausführungsform gemäß Fig. 5 leicht zusammenzubauen durch Aufstecken des Buchsen­ körpers 262 und des Schneidwerkzeugs 250 auf den Zapfen, worauf die Lagerkugeln 202 in Eingriff mit dem Buchsen­ körper 262 gedrückt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Unterschneider­ konstruktion bereit, welche befähigt ist hohe Druckbe­ lastungen handzuhaben ohne wesentlichen Verschleiß an dem Unterschneiderarm oder seinem Zapfenelement durch die Schneidwerkzeuganordnung, so daß dieses keiner häufigen Ersetzung bedarf. Die Reparatur der beschriebenen Kon­ struktion ist einfach und billig, weil nur der Buchsen­ körper wegen Verschleißes durch unterschiedliche Druck­ belastungen zu ersetzen sein wird.

Claims (12)

1. Bohrvorrichtung, bestehend aus: einem Körper (C) mit einer hindurchgeführten Bohrung (11 a) und mindestens einem Längsschlitz (13) in seiner Wand,
einem an seinem oberen Ende schwenkbar in einem der Schlitze (13) des Körpers (C) angebrachten Arm (D), der einen an seinem unteren Ende gebildeten Zapfen (54; 154; 264) aufweist,
einem Schneidwerkzeug (E, 50; 250) mit um dessen Außenum­ fang herum angeordneten Formationsschneidmitteln, einer sich teilweise dahindurch erstreckenden Zentralbohrung (52) mit einer ringförmigen Seitenwand,
einem im wesentlichen tassenförmigen Buchsenkörper (62; 162; 262), der an dem Zapfen (54; 154; 264) des Arms (D) ange­ bracht ist und in die Zentralbohrung (52) des Schneidwerk­ zeugs (E, 50; 250) eingreift,
sich durch den Arm (D) erstreckende Befestigungsmittel (74, 76; 161; 206) zur abnehmbaren Befestigung des Buchsenkör­ pers (62; 162; 262) an dem Zapfen (54; 154; 264), die Mittel (66; 159; 202) für die Verhinderung der Drehung zwischen dem Buchsenkörper und dem Zapfen einschließen, und
Verbindungsmittel (80) zur drehbaren Befestigung des Schneid­ werkzeugs (E, 50; 250) an dem Buchsenkörper (62; 162; 262).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchsenkörper (62; 162; 262) von einteiliger Bau­ art und zum Umgeben des Zapfens (54; 154; 264) im wesent­ lichen tassenförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchsenkörper (62) schraubbar an dem Zapfen (54) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Verhinderung der Drehung des Buchsenkörpers (62) mindestens eine Sperrkugel (66) ein­ schließen, die zwischen dem Zapfen (54) und dem Buchsen­ körper (62) durch mindestens ein Splintelement (74) positioniert gehalten ist, welches drehend in eine Boh­ rung (72) aufgenommen ist, die sich parallel zum Zapfen (54) erstreckt und radial auswärts von der Mitte des Zapfens angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel zwischen dem Buchsenkörper (62; 162; 262) und dem Schneidwerkzeug (E, 50; 250) angeordnete Kugellager (80) einschließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel mindestens ein Zapfenele­ ment (159) einschließen, daß der Zapfen (154) eine Zentral­ bohrung (156) und mindestens eine Seitenbohrung (155) in der Seite des Zapfens sich von der Außenseite des Zapfens in die Zentralbohrung erstreckend aufweist, daß das Zapfenelement (159) zum Gleiten innerhalb der Seiten­ bohrung (155) ausgebildet ist, derart, daß sich in einer ersten Stellung mindestens ein Teil davon in die Zentral­ bohrung (156) des Zapfens (154) erstreckt und in einer zweiten Stellung mindestens ein Teil davon in eine in dem Buchsenkörper (162) zur Verhinderung der Drehung des Buchsenkörpers gebildete Aussparung (157) erstreckt, und
daß in der Zentralbohrung (156) des Zapfens (154) Mit­ tel (161) für das Halten des Zapfenelements (159) in der zweiten Stellung vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenelemente eine Mehrzahl von Kugeln (202) umfassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschlußstopfen (60) verschiebbar in einer Zentral­ bohrung (56) des Zapfens (54), der dem Bohrlochdruck während des Betriebs des Unterschneiders ausgesetzt ist, und Mittel zum Zurückhalten des Verschlußstopfens (60) in der Zentral­ bohrung (56) vorgesehen sind, wobei der Verschlußstopfen (60) innerhalb der Zentralbohrung (56) des Zapfens (54) eine Schmiermittelkammer (58) begrenzt, die zum Füllen mit Fett unter Druck ausgebildet ist, wobei der Verschlußstopfen (60) zur Aufrechterhaltung eines Druckes auf die Schmiermittel­ kammer (58) auf den Bohrlochdruck anspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schneidwerkzeug (E, 50; 250) und dem Buchsenkörper (62; 162; 262) Lagermittel (80, 86; 186) angeordnet sind.

10. Bohrvorrichtung, bestehend aus: einem Körper (C) mit einer hindurchgeführten Bohrung (11 a) und mindestens einem Längsschlitz (13) in seiner Wand,
einer einteiligen Arm- und Zapfenanordnung (D, 54; 154; 264), die an ihrem oberen Ende an einem der Schlitze (13) des Körpers (C) angebracht ist, wobei der Zapfen (54; 154; 264) einstückig mit dem Arm ausgebildet ist und sich von seinem unteren Ende erstreckt,
einem an dem Zapfen (54; 154; 264) angebrachten Lagermit­ tel (62; 162; 262) und Mittel zur Verhinderung der Drehung desselben an dem Zapfen einschließend, und
einem Schneidwerkzeug (E, 50; 250) mit um dessen Außen­ umfang herum angeordneten Formationsschneidmitteln und drehbar an dem Lagermittel (62; 162; 262) angebracht, wo­ bei drehender Kontakt zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Lagermittel besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verhinderung der Drehung des Lager­ mittels (62) mindestens eine Sperrkugel (66) einschließen, die zwischen dem Zapfen (54) und dem Lagermittel (62) positioniert gehalten ist.

12. Schneidwerkzeugarm, bestimmt zur Verwendung an einer Bohrvorrichtung, wobei der Arm (D) an seinem oberen Ende schwenkbar an einem in dem Körper (C) gebildeten Schlitz (13) angebracht ist, wobei der Arm (D) umfaßt: einen einstückig mit dem Arm (D) gestalteten Zapfen (54; 154; 264) zur Bildung einer einteiligen Arm- und Zapfen­ anordnung,
einem an dem Zapfen (54; 154; 264) angebrachten Lager­ körper (62; 162; 262) und Mittel zur Verhinderung der Drehung desselben an dem Zapfen einschließend, und
ein Schneidwerkzeug (E, 50; 250) mit um dessen Außenumfang herum angeordneten Formationsschneidmitteln und drehbar an dem Lagerkörper (62; 162; 262) angebracht,
wobei der Lagerkörper (62; 162; 262) starr an dem Zapfen (54; 154; 264) angebracht ist um Reibungsverschleiß an der Arm- und Zapfenanordnung zu verhindern, wobei der Zapfen (54; 154; 264) einstückig mit dem Arm (D) verbleibt.