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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine/-n Stützunterlage/Führungsstab,
die/der dafür
vorgesehen ist, in einem Sitz auf dem Schneidkopf eines Tieflochbohrers
montiert zu werden, wobei die/der Stützunterlage/Führungsstab
eine Längsrichtung
und eine Querrichtung hat, und wobei die/der Stützunterlage/Führungsstab
wenigstens eine Kontaktfläche
hat, die an deren Seite in dem montierte Zustand nach außen gedreht
ist und welche dafür
vorgesehen ist, mit der Lochwand zusammenzuwirken. Solch eine/ein
Stützunterlage/Führungsstab
ist gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 11 zum Beispiel aus der US-A-4596498 bekannt. Die beiden
gebräuchlichsten
Systeme beim Tieflochbohren sind gegenwärtig das STS- (Single Tube
System) System (Einzelröhrensystem)
und das Ejektor-System,
bei welchen die/der Stützunterlage/Führungsstab
gemäß der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit einem Tieflochbohrer verwendet werden
kann, welcher sich auf diese beiden Systeme bezieht.
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Stand der Technik
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Beim
Tieflochbohren ist es ein gemeinhin auftretendes Problem, daß die Stützunterlagen
und Führungsstäbe, welche
an einem Schneidkopf angeordnet sind, während des Tieflochbohrens der
Rißbildung
ausgesetzt sind. Der Grund hierfür
liegt darin, daß die
Stützunterlagen/Führungsstäbe normalerweise
aus kompaktem Hartmetall bestehen, wodurch die Stützunterlagen/Führungsstäbe austauschbar
an dem Schneidkopf befestigt oder auf verschiedene Weise durch Schweißung mit
dem Schneidkopf verbunden sind. Während des Bohrvorgangs sind
die Stützunterlagen/Führungsstäbe hohen
Temperaturen ausgesetzt, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Reibung
gegen die Lochwand hoch sein kann. Jedoch verhält es sich meistens so, daß nicht
die/der gesamte Stützunterlage/Führungsstab
an die Lochwand anstößt, und
daher wird nur ein Teil der/des Stützunterlage/Führungsstabs
der Reibung ausgesetzt. Die zwischen dem Schneidkopf und dem Bohrloch
fließende
Kühlflüssigkeit
wird mit der/dem Stützunterlage/Führungsstab
in den Bereichen nicht in Kontakt kommen, wo das Anstoßen zwischen der/dem
Stützunterlage/Führungsstab
und der Lochwand in einem ausreichenden Maß stattfindet. Als Folge dieser
Wechselwirkungen, d.h. hoher Reibung und unzulänglicher Kühlung, treten Risse in den Stützunterlagen/Führungsstäben auf,
was die Lebensdauer der Stützunterlagen/Führungsstäbe verringert.
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Ziele und Merkmale
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung hat die Definition einer/-s Stützunterlage/Führungsstabs
der in der Einleitung erwähnten
Art zum Ziel, welche so gestaltet ist, daß eine wesentlich verbesserte
Kühlung
der/des Stützunterlage/Führungsstabs
erreicht wird.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, die Lebensdauer der/des Stützunterlage/Führungsstabs
zu erhöhen,
indem das Auftreten von Rissen in der/dem Stützunterlage/Führungsstab
verringert wird.
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Die
Ziele der vorliegenden Erfindung werden mittels einer/-s Stützunterlage/Führungsstabs
realisiert, welcher die in den anschließenden Ansprüchen erwähnten Merkmale
empfangen hat. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden in den anhängenden
Ansprüchen
definiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Unten
werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen genommen wird, in denen
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1 eine perspektivische Ansicht
schräg von
oben auf einen Tieflochbohrer zeigt, welcher mit einer Stützunterlage
und einem Führungsstab
ausgestattet ist,
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2 eine perspektivische Ansicht
einer/-s Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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3 eine Seitenansicht einer/-s
Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß 2 zeigt,
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4 eine ebene Ansicht einer/-s
Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß 2 zeigt,
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5 in einem größeren Maßstab ein
Detail der/des Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß 4 zeigt,
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6 eine ebene Ansicht einer
alternativen Ausführungsform
einer/-s Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, und
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7 eine Ansicht der/des Stützunterlage/Führungsstabs
gemäß 6 von unten zeigt.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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Der
in 1 dargestellte Schneidkopf
eines Tieflochbohrers ist mit einer Stützunterlage 1 und
einem Führungsstab 3 ausgestattet.
Die Stützunterlage 1 und
der Führungsstab 3 sind
in Sitzen aufgenommen und sind in diesen Sitzen mittels des Prinzips
für Wendeschneidplatten
verankert, d.h. mittels einer (in 1 nicht
sichtbaren) Schraube, welche sich durch ein Loch in der/dem Stützunterlage 1/Führungsstab 3 hindurch
erstreckt und diese/-n in dem zugehörigen Sitz verankert, und zwar
dank dessen, daß die
Schraube sich in ein Gewindeloch in dem Schneidkopf hinein erstreckt.
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Darüber hinaus
ist der Schneidkopf in üblicher
Weise mit einem Schneideinsatz ausgerüstet und mit Öffnungen
und einem inneren Kanal für
die Entfernung von Spänen
versehen, welche beim Bohren erzeugt werden. Diese Details werden
aber in der vorliegenden Patentanmeldung nicht weiter beschrieben,
da sie nicht Teil der in Rede stehenden Erfindung sind.
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Die/der
in den 2 – 4 gezeigte Stützunterlage 1/Führungsstab 3 hat
eine quaderförmige
Basisform und eine allgemein rechteckige Form in der ebenen Ansicht,
siehe 4. Die/der Stützun terlage 1/Führungsstab 3 hat
eine Längsrichtung
L entlang einer langen Seite der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 und
eine Querrichtung T entlang der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3.
Die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 ist
auf einer Seite in der in dem Schneidkopf montierten Position nach
außen
gewendet und dabei mit zwei, in der ebenen Ansicht, dreieckigen
Kontaktflächen 5 und 7 ausgestattet,
welche zwischen sich selbst eine Absenkung 9 begrenzen,
der sich bei der gezeigten Ausführungsform
mittels der Dreiecksform der Kontaktflächen 5, 7 diagonal über die/den
Stützunterlage 1/Führungsstab 3 hinweg
erstreckt. Die Grenzkanten 2, 4 der Kontaktflächen 5, 7,
die zu der Mitte der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 hin
gewendet sind, sind hauptsächlich
gerade.
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Die
Kontaktflächen 5, 7,
welche in dem montierten Zustand der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 nach
außen
gewendet sind, sind konvex, wie am deutlichsten in 2 zu sehen. Auf diese Weise haben die
konvexen Kontaktflächen 5, 7 einen
bestimmten Krümmungsradius,
und in diesem Zusammenhang sollte herausgestellt werden, daß normalerweise
Stützunterlagen 1/Führungsstäbe 3 nicht
für jeden
Bohrdurchmesser hergestellt werden, sondern Stützunterlagen 1/Führungsstäbe 3 mit
gleichen Abmessungen an allen Bohrern mit einem bestimmten Bohrdurchmesserbereich
verwendet werden, wobei der Krümmungsradius
der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 dem
Krümmungsradius
des Schneidkopfes des Bohrers mit dem kleinsten in Frage kommenden
Bohrdurchmesserbereich entspricht. Dies bedeutet daher, daß der Krümmungsradius
der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 und
der Krümmungsradius
des Schneidkopfes nicht immer exakt übereinstimmen. Die innere Kontaktfläche der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3,
d.h. die Fläche, die
nicht in den 2 – 4 gezeigt wird und welche
in einem zugehörigen
Sitz in dem Schneidkopf aufgenommen wird, ist eben.
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Die
Absenkung 9 wird durch eine ebene Fläche begrenzt, was durch die
Tatsache angezeigt wird, daß die
in 3 vorgegebene Abmessung
C über
die gesamte Absenkung 9 hinweg konstant ist. Die Abmessung
C sollte bevorzugt ungefähr
20% des Krümmungsradius
der konvexen Kontaktflächen 5, 7 betragen.
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Die/der
Stützunterlage 1/Führungsstab 3 ist ebenfalls
mit einem Durchgangsloch 10 für die Aufnahme einer (nicht
gezeigten) Schraube ausgestattet, mittels derer die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 in
dem zugehörigen
Sitz des Schneidkopfes verankert wird.
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Wie
am deutlichsten in 3 zu
sehen, ist die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 mit
Abfasungen 6, 8 an den kurzen Enden davon ausgestattet.
In diesem Zusammenhang werden die Abfasungen 6, 8 so
geformt, daß deren
Paßsitz
an dem Schneidkopf in 1 stattfindet,
ohne daß es
irgendeinen Höhenunterschied
zwischen den Abfasungen 6, 8 und den Abschnitten
des Schneidkopfes 1 gibt, an denen die Abfasungen 6, 8 sitzen.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 an
den langen Seiten davon mit Vorsprüngen 11 versehen,
welche in der ebenen Ansicht die Form von Kreissegmenten haben.
Die Vorsprünge 11 sind
dafür vorgesehen,
mit Ausnehmungen in den Sitzen zusammenzuwirken, wobei die Ausnehmungen
in ebener Ansicht, eine mit den Vorsprüngen 11 übereinstimmende
Form haben. Auf diese Weise fixieren die Vorsprünge 11 die/den Stützunterlage 1/Führungsstab 3 in
deren/dessen Längsrichtung
L, wenn die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 sich
in dem zugehörigen
Sitz davon befindet. In diesem Zusammenhang sollte herausgestellt
werden, daß die
Vorsprünge 11 keinesfalls
notwendig sind oder eine Annahme für die Merkmale sind, welche
die vorliegende Erfindung definieren. So ist es innerhalb des Erfindungsgedankens
der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
wird, vollständig
möglich,
daß die/der
Stützunterlage/Führungsstab
nicht mit Vorsprüngen 11 versehen
ist.
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In 5 wird ein Teil der/des
Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 in
größerem Maßstab gezeigt,
der in 4 umkreist ist.
Für die
(Ober-)Fläche 12,
deren Abmessungen in 5 angezeigt
werden, sollte die vorgegebene Abmessung D in dem Intervall 0,1 – 1,0 mm
liegen. Falls die in Rede stehende Abmessung D für die Oberfläche 12 das
maß von
1 mm übersteigt, besteht
das Risiko, daß sich
Pärtikel
zwischen die Kontaktfläche 5, 7 und
die Lochwand hineinpressen. Die Oberfläche sollte bevorzugt leicht
abgerundet sein.
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Die
Abmessung A, siehe 4,
der 9 hängt von
der Abmessung D der Oberfläche 12 ab.
Wenn die vorgegebene Abmessung D der Oberfläche 12, deren Abmessungen
aufgelistet sind, zunimmt, nimmt sie Abmessung A entsprechend ab,
während, falls
die vorgegebene Abmessung D der Oberfläche 12 abnimmt, die
Abmessung A entsprechend ansteigt. Es hat sich bewährt, daß der Winkel
B in 4 den Wert 55° ± 10° haben sollte.
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Die
in den 2 – 5 beschriebene Funktion der/des
Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 ist
die folgende. Wenn der Tieflochbohrer, an welchem die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 montiert
ist, sich, dreht, bewegt sich die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 in
der Richtung des Pfeils P in 4.
In diesem Zusammenhang wird die obere Kontaktfläche 5 in 4 die Oberfläche sein,
die an die Lochwand anstößt. Die
untere Kontaktfläche 7 in 4 hat im Prinzip keine aktive
Funktion.
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Wie
die obere, aktive Kontaktfläche 5 in 4 ist es dessen linker Teil
in 4, welcher den aktiven
Teil der oberen Kontaktfläche 5 darstellt,
d.h. der aktive Teil stößt an die
Lochwand an.
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Während des
Bohrens mit dem Tieflochbohrer wird ein Kühlmedium, üblicherweise Öl, in axialer Richtung
des Bohrers zugeführt,
wobei wenigstens ein Teil des Kühlmediums
an der Außenseite
des Schneidkopfes und das freie Ende des Schneidkopfes erreicht,
d.h. wo die spanentfernende Bearbeitung ausgeführt wird. In diesem Zusammenhang
sollte herausgestellt werden, daß der in 1 dargestellt Schneidkopf des Tieflochbohrers
mit axialen Kanälen für das Kühlmedium
versehen ist. Dies ist aber in Verbindung mit der/dem Stützunterlage 1/Führungsstab 3 entsprechend
der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, sondern die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 können auch
an einem Schneidkopf montiert werden, welcher nicht über spezielle äußere Kanäle für das Kühlmedium
verfügt.
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Dank
der Tatsache, daß der
Schneidkopf sich in bezug auf das Werkstück dreht, d.h. sich die/der
Stützunterlage 1/Führungsstab 3 in
der Richtung des Pfeils P in 4 bewegt,
wird Kühlmedium in
die Absenkung 9 in der Richtung des Pfeils Schaft hineinfließen. Dank
der Absenkung 9 mit einer diagonalen Ausdehnung, alternativ
dazu, daß die
obere Kontaktfläche 5 dreieckig
ist, wird das Kühlmedium nahe
des linken Teils der oberen Kontaktfläche 5, d.h. dem aktiven
Teil der Kontaktfläche 5,
vorbeifließen. Dies
stellt sicher, daß eine
gute Kühlung
des aktiven Teils der oberen Kontaktfläche 5 stattfindet,
was zu einem deutlichen Ausmaß das
Auftreten von Rissen verringert.
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Wenn
die obere Kontaktfläche 5 in 5 verschlissen ist, wird
die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 um
180° gewendet,
d.h. die untere Kontaktfläche 7 in 7 nimmt sie Stellung der
oberen Kontaktfläche 5 in 4 ein. Dieses Wenden entspricht
dem Stand der Technik, d.h. es ist nichts für die vorliegende Erfindung
Spezielles.
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Die
oben erwähnten
Abfasungen 6, 8 haben eine Funktion, wenn es das
Ziel ist, ein durch ein Werkstück
hindurchgehendes Loch zu bohren, wobei der Schneidkopf gemäß 1 sich über das durchbohrte Ende des
Werkstücks
hinweg fortsetzt. Dann geschieht es, daß wenn der Schneidkopf gemäß 1 nach der Beendigung des
Bohrens durch das Werkstück
hindurch zurückgezogen
werden muß, dann,
wenn die Stützunterlagen/Führungsstäbe mit einer
dem Stand der Technik entsprechenden Ausgestaltung verwendet werden,
eine Kante der Stützunterlagen/Führungsstäbe in dem
Werkstück
stecken bleibt. Um zu verhindern, daß dies geschieht, ist die/der
Stützunterlage/Führungsstab
mit den Abfasungen 6, 8 ausgestattet, was bedeutet,
daß der Schneidkopf
durch das Werkstück
hindurch zurückgezogen
werden kann, ohne daß ein
Risiko besteht, daß die/der
Stützunterlage/Führungsstab
in dem Werkstück
stecken bleibt.
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In
diesem Zusammenhang sollte herausgestellt werden, daß in der
oben wiedergegebenen Funktionsbeschreibung unterstellt wurde, daß der Schneidkopf
sich dreht und daß das
Werkstück
stationär
ist. Die/der Stützunterlage/Führungsstab
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann aber auch in dem Falle verwendet werden, daß die/der
Stützunterlage/Führungsstab
stationär
ist und das Werkstück sich
dreht. Einer zusätzlichen
Alternative entsprechend ist es möglich, daß sich sowohl der Schneidkopf
als auch das Werkstück
drehen, allerdings in entgegengesetzter Richtung.
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Die/der
in den 6 und 7 dargestellte Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' hat die gleiche
Basisform in ebener Ansicht wie die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 gemäß den 2 – 5 und
ist dafür vorgesehen,
in einem Schneidkopf entsprechend 1 auf
die entsprechende Weise wie die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 gemäß den 2 – 5 montiert
zu werden. So hat die/der Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' eine Längsrichtung
L entlang einer langen Seite der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' und eine Querrichtung
T entlang einer kurzen Seite der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3'.
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Die
Kontaktflächen 5', 7' der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' gemäß 6 bestehen aus konvexen
Oberflächen,
welche sich an beiden Seiten des Lochs 10 in der Längsrichtung
der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' befinden. Wie
bei dem Krümmungsradius
der konvexen Kontaktflächen 5', 7' in Bezug auf
den Krümmungsradius
des Schneidkopfes wird darauf Bezug genommen, was im Zusammenhang
mit der Ausführungsform
gemäß den 2 – 5 gesagt
wurde.
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Wie
man in 6 sehen kann,
hat die zu dem Loch 10 hingewandte Grenzkante 2', 4' für die Kontaktflächen 5', 7' eine gekrümmte Form,
wobei die Grenzkante 2', 4' sich zu dem
Loch 10 hin ausbeult, d.h. sie ist in Bezug auf die Kontaktflächen 5', 7' konvex. Die
konvexe Krümmung
der Grenzkante 2', 4' stellt sicher,
daß die
Kontaktflächen 5', 7' relativ betrachtet
größer sind
als die Kontaktflächen 5, 7 der/des
Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 gemäß den 2 – 5.
Um einen Winkel B' der/des
Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' zu beschreiben,
der dem Winkel B der/des Stützunterlage 1/Führungsstabs 3 entspricht,
wurde eine Linie durch die Endpunkte der Grenzkante 2' gezogen, siehe 6. Was oben bezüglich der
Größe des Winkels
B gesagt wurde, gilt auch für
den Winkel B'.
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Für die Funktion
der/des in 6 dargestellten
Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' gilt das gleiche
wie für
die/den Stützunterlage 1/Führungsstab 3 entsprechend
den 2 – 5, nur daß die Kontaktfläche 5', 7', die sich am
nächsten
en dem spanabhebenden Ende des Schneidkopfes befindet, die aktive Kontaktfläche ist,
und daß nur
ein aktiver Teil der aktiven Kontaktfläche an die Lochwand anstößt.
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Die/der
Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' ist, in entsprechender
Weise wie die/der Stützunterlage 1/Führungsstab 3 gemäß den 2 – 5 wendbar,
d.h. wenn eine der Kontaktflächen,
zum Beispiel 5',
verschlissen ist, wird die/der Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' gewendet, so
daß die
Kontaktfläche 7' die Stellung
der oberen Kontaktfläche 5' einnimmt.
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Hinsichtlich
der Funktion der Abfasungen 6, 8 wird Bezug auf
das genommen, was oben in Verbindung mit der Ausführungsform
gemäß den 2 – 5 gesagt
wurde.
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Wie
man in 7 sehen kann,
ist die/der Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' an der Unterseite davon
mit einer mittigen Absenkung 13' versehen, wobei ein Rahmen 14' um die Absenkung 13' herum gebildet
wird, wobei der Rahmen an den Boden der Sitze anstößt, in welchen
die/der Stützunterlage 1'/Führungsstab 3' aufgenommen
wird, wenn sie/er an einem Schneidkopf eines Tieflochbohrers montiert wird,
siehe 1. Dank der Ausgestaltung
des Rahmens 14' wird
garantiert, daß das
Anstoßen
an den Boden des Sitzes in dem Bereich der Kontaktflächen 5', 7' stattfindet,
die sich auf der entgegengesetzten Seite der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' befinden, und
nicht in einem mittigen Bereich der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3'. Was oben bezüglich des
Anstoßens
der/des Stützunterlage 1'/Führungsstabs 3' an den Boden
des Sitzes gesagt wurde, gilt ebenso für die/den Stützunterlage 1/Führungsstab 3 gemäß den 2 – 5 wie
auch für
andere mögliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Mögliche Modifikationen
der Erfindung
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
der/des Stützunterlage 1; 1'/Führungsstabs 3; 3' ist diese mit
einem Durchgangsloch 10 für die Aufnahme einer Schraube
oder etwas ähnlichem
für die
Verankerung der/des Stützunterlage 1; 1'/Führungsstabs 3; 3' in dem zugehörigen Sitz
versehen. Jedoch ist es innerhalb des Erfindungsgedankens der vorliegenden
Erfindung, wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert wird, möglich,
daß die/der Stützunterlage/Führungsstab
des Typs ist, der durch Anschweißen mit dem Schneidkopf verbunden
ist, d.h. es ist nicht notwendig, daß die/der Stützunterlage/Führungsstab
ein Durchgangsloch für
dessen Verankerung in dem Sitz hat.