EP0595214A2 - Rock drill - Google Patents

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EP0595214A2
EP0595214A2 EP93117125A EP93117125A EP0595214A2 EP 0595214 A2 EP0595214 A2 EP 0595214A2 EP 93117125 A EP93117125 A EP 93117125A EP 93117125 A EP93117125 A EP 93117125A EP 0595214 A2 EP0595214 A2 EP 0595214A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill
helix
head
drilling
cutting
Prior art date
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Application number
EP93117125A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0595214A3 (en
EP0595214B1 (en
Inventor
Bernhard Moser
August Haussmann
Hans Ulrich Mütschele
Harald Schindler
Hans-Peter Dr. Meyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Robert Bosch Power Tools GmbH
Original Assignee
Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Robert Bosch GmbH
Hawera Probst GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG, Robert Bosch GmbH, Hawera Probst GmbH filed Critical Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Publication of EP0595214A2 publication Critical patent/EP0595214A2/en
Publication of EP0595214A3 publication Critical patent/EP0595214A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0595214B1 publication Critical patent/EP0595214B1/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/44Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89Tool or Tool with support
    • Y10T408/905Having stepped cutting edges
    • Y10T408/906Axially spaced
    • Y10T408/9065Axially spaced with central lead
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89Tool or Tool with support
    • Y10T408/909Having peripherally spaced cutting edges

Definitions

  • the invention relates to a rock drill according to the preamble of claim 1.
  • drilling tools for stone processing have become known, in which the radially arranged cutting blades have axially extending outer cutting blade edges which are equipped with hard metal pins, whereby between the radially outer cutting blade edges and the central centering point, flat depressions are provided, which are also equipped with hard metal pins.
  • the drilling tools according to EP 0 347 601 A1 mentioned at the outset and the German utility model GM-81 04 116 (Bosch, FIG. 5) are designed with largely flat cutting blades on their end face.
  • the well-known drilling tools in particular for making breakthroughs in concrete or masonry, which are also referred to as breakthrough drills, are based on the principle that the rock material is shattered by the impact of a heavy hammer drill, whereby the hard metal cutting edges, like pointed chisels, cause an explosive effect in the brittle material . If only the radially outer, axially protruding edge area of the drilling tool according to DE-27 56 990 (Krupp) or DE-28 56 205 (HILTI) acts, the stone material is removed in a pot-shaped manner, the radially inner area also being removed due to the brittleness of the material breaks away.
  • the axially protruding wall areas lead to an increased pointed chisel effect and thus to an increased removal.
  • the axially recessed, inner area of the cutting blades is also covered with hard metal pins in the known drilling tools. However, these do not primarily serve to remove material, but to shred the material that has already broken away.
  • a cup-shaped design of the drill bit with axially protruding edges does have the advantage of increased surface pressure and thus increased drilling performance, since the axially recessed recesses do not or only insignificantly contribute to the removal of the rock.
  • This can lead to the drilling tool practically on a drilling dust cushion in these largely flat end regions of the cutting blades is seated, which leads to a certain damping of the impact and thus to a reduction in drilling progress.
  • the known tools generally have a boring head, which is not followed by a conveyor spiral connected in one piece. Rather, according to the representation in EP 0 347 601 A1 (Hawera), additional conveying coils that can be placed on the smooth drill shaft are used for the transport of drilling dust. These additional conveying spirals, in particular made of plastic, are subject to increased wear and, in particular, cannot contribute to the solidification of the drilling tool as a whole.
  • a drilling tool has become known from the Westa company, the drilling head of which has four cross-shaped, radially running cutting blades which are covered with hard metal plates.
  • This drill bit is connected in one piece to a double-start conveyor helix, the ends of which on the drill head end in an axially parallel surface of the two opposing cutting blades, so that these two cutting blades are very bulky, while the two further cutting blades arranged at right angles to them are severely undercut by the respective conveyor helix.
  • a "crown drill” has become known which has a drill head with two cutting blades with intermediate drillings outlets to form a double conveyor helix connected in one piece with it.
  • the respective spiral feed end ends in the entire radial width of the respective cutting blade, so that the drill head is very asymmetrical and bulky and the cutting blades have a very different material support from the conveyor helix.
  • the rock drill according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a drilling tool is created which has been optimized and improved in several respects compared to the known drilling tools.
  • a low weight that is acceptable for a one-piece tool is achieved despite the one-piece construction, and a robust tool with simple handling. Due to the special shape of the drill head in connection with a conveyor helix that runs in one piece, high drilling capacities are achieved both in new and used condition and thus a long service life.
  • the invention is based on the core idea that the advantageous properties of a drilling tool of the type described in the introduction, ie a drill bit such as is shown in DE-28 56 205 A1 of DE 27 56 990 C2 or DE-U 90 02 460, for example improve, an increased drilling performance can be achieved.
  • the invention is initially based on a tool in which the feed spiral is connected in one piece to the drill head. This reduces the wear on the drill helix and thus significantly improves the service life.
  • a drilling head with a conveyor helix connected in one piece herewith initially has the serious disadvantage that a very bulky tool is formed in the region of the drilling head due to the outlet of the conveyor helix into the drilling head.
  • the invention is used in such a way that a drilling tool with a drilling head is created, in which the drilling head maintains a symmetrical and, for example, bell-shaped outer contour, despite a one-piece connection to a conveying helix, as is the case in principle in the cited prior art (HILTI), however, without a conveying helix is shown.
  • HILTI conveying helix
  • This can be achieved in connection with a one-piece integrated feed helix in that the outlet area at the end of the feed helix on the drill head side and in particular the subsequent wall section on the drill head is shaped in such a way that not only a cylindrical outer contour with an outer helix of this feed head section but a harmonious transition from the helix is achieved in the drill head.
  • the drill head is therefore largely symmetrically rounded in its outer contour or lateral surface and in particular constructed bell-shaped, the outlet of the feed spiral being integrated into these areas.
  • the aim of the drilling tool according to the invention is therefore to create a drilling head that is as symmetrical and, in particular, bell-shaped as possible, in which the transition from the feed spiral into the drilling head is carried out in such a way that an approximately bell-shaped outer contour of the drilling head is largely retained.
  • the goal of a construction of the drill head that is as symmetrical as possible with a harmonious transition of the double conveyor helix has the consequence in the drilling tool according to the invention that optimal vibration conditions are created in the drilling tool.
  • the transition from the conveying helix into the shaft region again takes place harmoniously without any significant cross-sectional jumps by providing an arcuate transition of the outlet of the conveying helix into the drill shaft.
  • Large radii at the transition of the drill shank into the inlet area of the feed spiral prevent stress peaks in these areas as far as possible.
  • the entire drill shank has as few cross-sectional jumps as possible which lead to voltage peaks.
  • Drill diameters of 65 or 80 mm, for example, the drill shank in the area of the helical inlet is much stronger than at its clamping end.
  • this diameter transition is carried out by conical shank areas, wherein according to the invention cylindrical areas are provided between the conical areas, on which the drill shank can be easily clamped in a jaw chuck for machining.
  • a long drill shaft the length of which can be 300 mm or more, can be connected to the feed spiral by means of a friction welding process or the like.
  • the shaft can be aligned by clamping the partly conical shaft on the cylindrical shaft sections.
  • the formation of the rock drill is particularly advantageous in that the drill head has four ring segments interrupted by breakthroughs or grooves, as is known in principle from DE 28 56 205 with three ring segments.
  • the ring segments are roof-shaped or V-shaped in their end region, so that the cutting pin set, which is set obliquely with respect to the longitudinal axis of the drill bit, can be placed on the two flanks of the roof-shaped configuration. This results in an optimal application of force to the stone material on the face side.
  • weight is also saved due to the waisted design of the drill head in the area of the feed spiral outlet, which increases the safety against breakage due to the avoidance of voltage peaks.
  • the outside diameter of the drill head is expediently chosen to be larger than the outside diameter of the conveying helix in order to avoid tilting of the tool, while still maintaining an optimal longitudinal guidance.
  • the helix is expediently only made as long as is absolutely necessary for the removal of drilling dust.
  • the length of the conveying helix is expediently chosen to be at least twice the diameter of the drill head in order to achieve adequate support of the drill head and removal of drill dust.
  • the cup-shaped drill head has a cutting blade base, which in cross-section is designed in the shape of an arc or a circle between the radially outer edge segment and the centrally arranged centering tip. This has the advantage that there is no high surface pressure on flat surfaces at any point.
  • the arc-shaped or circular base of the cutting blades also has a cutting pin attachment known per se, which, however, is arranged on the one hand directly next to a radial groove, and on the other hand centrally on a cutting blade. Due to the radial offset of these cutting pins and the arrangement on the floor which is circular in cross section, an optimal discharge of drilling material results from this recessed arcuate part of the cutting blades.
  • the recesses or grooves between the ring segments protrude as far as possible into the center of the drill head in order to remove the drilling dust that is collected there as easily as possible into the drilling dust grooves of the production helix.
  • the groove is arranged obliquely in the area of the outlet of the conveyor spiral in order to lead into the conveyor spiral located radially there.
  • the drilling tool 1 shown in FIGS. 1, 1a in two side views and in a top view in FIG. 1b consists of a drill shank 2 and a drill head 3, which is also referred to below as a "cross-drill head". Between the drill head 3 and the drill shaft 2 there is a conveyor helix 4 which is connected in one piece to it and which is designed as a double helix or two-start helix with the helices 4 ', 4' '.
  • the drill head 3 of the drilling tool has a central drill head tip 5, which is equipped with a roof-shaped hard metal cutting element 6. 1b, the rock drill 1 has radially extending cutting blades 7 to 10 to form a drill bit 4, which are separated or interrupted by cutouts or grooves 11, 11 'or 12, 12'.
  • FIG. 1a results from the side view of FIGS. 1 and 1b from the direction of the arrow 13 in FIG. 1b.
  • the first conveyor helix 4 'of a double conveyor helix 4', 4 '' ends in the region of the recess 11 along the edge 17, the region 14 following the conveyor helix 4 'supporting the cutting blade 9 above it in terms of material, whereby this is reinforced to a certain extent.
  • the left-hand cutting blade 10 shown in FIGS. 1, 1b is not supported in terms of material due to the conveying helix 4 ′ underneath, so that the outer contour of the drill head in this area is V-shaped or bell-shaped.
  • the blade 10, which is slender in its longitudinal cross section, would consequently be followed by a cutting blade 9 which is made of material.
  • the cutting blades 9 and 7 following the respective drill helix outlet are subjected to additional machining treatment in such a way that the helical outlet (Edge 17) subsequent area 14 receives a concave constriction or waist 15, which extends over the entire outer surface of the respective cutting wing 9, 7.
  • the region 14, which is initially thick in material receives a material removal which rounds the outer contour of the drill head in a bell-shaped manner, as is shown in principle in the drilling tool according to DE 28 56 205 (HILTI), however, without a conveying helix.
  • This waist of the area following the respective conveyor helix achieves a harmoniously rounded transition to the next successive wing or the next successive recess between the wings.
  • the drill head can be made narrow and delicate even with large tools.
  • FIGS. 2b and 2c show a longitudinal section through the wings 7, 9 with the material support of the conveyor 4 ', 4''in the subsequent area 14, the concave constriction 15 leads to a material cross-section 38 which is approximately the same in its wall thickness s1 as the wall thickness s2 of the cross-section 39 of the two wings 8, 10, which lie above the respective helical feed groove 4 ', 4'', ie are not material-supported.
  • the recesses 11, 11 'in the area of the outlet 17 of the respective feed helix 4', 4 '' lie on a larger drill core diameter d 1 since this area is considerably larger than the core diameter d 2 in the area of the recesses 12, 12 '. Accordingly, the recesses 11, 11 'must be guided in an approximately 45 ° bevel 16 into the outlet of the respective conveyor helix 4', 4 '' (outlet edge 17). In contrast, the recesses 12, 12 'can be guided almost vertically in the respective lower sections of the conveyor helix 4', 4 ''. The associated outlet slope 18 can therefore be kept very steep (see Fig. 1b).
  • each cutting blade 7 to 10 each has a ring segment 19, which is formed in its front area as a roof-shaped configuration with a first outwardly facing slope 21 and a second inwardly facing slope 22.
  • each ring segment 19 has at least one cutting element 23, 23 'or 24, 24', at least on its outer bevel 21.
  • the two ring segments 19 of the cutting blades 7, 9 have a further cutting element 25, 25 'on the inward slope 22.
  • the two cutting blades 7, 9 each have on their roof-shaped bevels 20 two cutting elements 24, 25 and 24 ', 25', respectively, which are arranged asymmetrically with the angle indications ⁇ shown in FIG. 1b, the angle ⁇ at 0 designated lower position in Fig. 1b begins.
  • the cutting blades 8, 10 each have a cutting element 23, 23 'only on their outer bevels 21, which are arranged symmetrically on the respective cutting blade.
  • the cup-shaped design of the drill head 3 to the side of the drill head tip 5 each has an arcuate or semicircular course, which is referred to as a circumferential, arcuate base 28.
  • the circumferential bottom 28 of the cutting blades is therefore strongly arched, so that this always results in an axial thrust on the drilling dust collected therein in order to feed it into the recesses 11, 12.
  • the arcuate bottom 28 has, for example in the cutting blade 7 or 10, a further cutting element 26 which is inclined at an angle ⁇ 2 ⁇ 30 ° with respect to an axis-parallel vertical 40 inwards towards the drill axis 30 is.
  • the central axis 29 of the cutting element 26 forms the surface normal to the arcuate surface 28.
  • the arrangement of the cutting element 26 is at the same angular distance ⁇ 6 as the arrangement of the cutting element 23 'on the slope 21.
  • the arcuate bottom 28 has a further cutting element 27, which is also inclined by an angle ⁇ 3 ⁇ 30 ° with respect to an axis parallel 40 to the outside. According to the additional illustration in FIG. 1 b, this cutting element 27 is arranged radially further inwards than the cutting element 26.
  • the central axis 29 in turn forms the surface normal to the arcuate base surface 28 of the drill head.
  • the two cutting elements 24, 24 'with the central axis 29 and the two cutting elements 25, 25' with the central axis 29 ' are also inclined at an angle ⁇ 1 ⁇ 30 ° to a vertical 40.
  • the curved bottom 28 can be trough-shaped in the lower section in drilling tools with larger drilling diameter D 1, i.e. the centers 41, 41 'of the radii R1 are laterally apart by an amount S3, so that there is a corresponding flat bottom area 42 with the same width S3.
  • Fig. 1a the angle ⁇ ⁇ 120 to 130 ° for the roof-shaped slope of the hard metal cutting element 6 is additionally shown.
  • the diameter D2 of the drill head tip 5 is D2 ⁇ 12 mm with a drilling tool of D1 ⁇ 65 mm.
  • the length l1 of the conveyor spiral 4 is such that it is at least twice as large as the diameter D1, ie l1 ⁇ 2 x D1 .
  • FIG. 3a again shows the view of the drilling tool according to FIG. 1
  • FIG. 3b shows the lower inlet area 36, 36 'of the respective conveyor helix 4', 4 ''.
  • This transition or inlet area of the conveyor helix 4 ', 4'' is formed from the drill shaft 2 into the helical region such that the radially outer end 43, 43 'leads tangentially to the outer diameter D4 of the drill shaft 2 via an arcuate curve 37, 37'.
  • This arcuate or spiral inlet of the respective conveyor helix is shown in FIG. 3b with the arrows 44.
  • the curve 45, 45 ' which is also shown in FIG. 3b, results from the rounded transition of the respective adjacent conveyor helix 4', 4 ''.
  • the area between the curves 37, 45 and 37 ', 45' lies with the large radius of curvature R2 in the drill shank 2 (Fig. 3a), so that voltage peaks are avoided.
  • the greatly rounded outlet 37, 37 'of the respective feed helix 4', 4 '' in the drill shaft 2 further prevents jamming of the feed helix ends in a bore wall.
  • FIG. 4 shows the complete drilling tool with attached drill shank 2, which is shown again in isolation in FIG. 4a.
  • the drill shaft 2 has a total length l3, which is generally more than 300 mm.
  • the drill shank 2 is generally connected to the cylindrical end 46 below the feed helix 4 via a friction weld connection 31.
  • the diameter D4 at this interface 31 is larger than the diameter D5 of the lower clamping part 33, so that the drill shaft tapers l3 over its length.
  • this tapering can be carried out by a one-piece conical component or by cylindrical shoulders with cross-sectional jumps.
  • Cylindrical shoulders for tapering the diameter of the drill shank have the disadvantage compared to a conical design that stress peaks occur at each jump in diameter due to the striking stress on the drilling tool, which lead to an increased load on the drilling tool. Shock wave reflections continue to occur on the individual paragraphs due to the impact impulses, which have a disadvantageous effect on the tool and in particular the strength of the tool.
  • the vibration behavior of such a tool is negatively influenced due to the cross-sectional jumps.
  • a disadvantage of a conical design of the drill shaft is the unfavorable absorption and clamping possibility when friction welding and when straightening the drill shaft.
  • very different cone angles result, which require special clamping jaws or special collets for clamping such a conical shank.
  • the invention provides that the drill shank 2 is designed in steps from the lower insertion end or clamping part 33 to the upper drill head connection, the transitions of the steps each being conical.
  • This design achieves the advantage of increased performance, ie better passage of the impact impulses and the avoidance of reflections on the heels.
  • the batch-wise cylindrical design also enables problem-free picking up and clamping of the drill shaft both in the production of the friction weld connection 31 and in the straightening of such a tool. With different lengths of the drill shank, the design each area optimally. Measurements have shown that significant improvements in performance can be achieved through these measures. In the exemplary embodiment of such a drill shaft according to FIG.
  • the drill shaft 2 is connected to the feed helix 4 via the friction weld connection 31, at least the uppermost part 32 with the length l4 being designed as a cylindrical shaft part 32 and between this cylindrical shaft part 32 and the lower clamping part 33 for the drive machine in particular two conical shaft sections 34, 35 with a length l5 and l7 are provided.
  • the drill shaft 2 accordingly consists of sections of an upper cylindrical section 32 with the length l4, a subsequent conical section 34 with the length l5, a further cylindrical shaft section 47 with the length l6 and a further conical shaft section 35 with the length l7, which is the Clamping part 33 with the length l8 connects.
  • the lengths l4, l6 of the cylindrical shaft sections 32, 47 have an axial length which preferably corresponds to two to four times the upper shaft diameter D4 in order to obtain a sufficient length for clamping this shaft part.
  • the drill shank can be used on its cylindrical parts without any problems in a conventional chuck or jaw chuck or in other usual clamping devices.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described. Rather, it also includes all professional developments and refinements within the scope of the inventive idea.

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Abstract

A drilling tool and in particular a rock drill for making apertures in concrete or masonry for the use of drilling hammers is proposed which is designed as a cross bit with four cutting lobes. In order to optimise the drilling capacity, the drilling tool is provided with a cross-bit head which merges in one piece into a conveying helix adapted to the drill head. A specific complement of cutting elements serves to optimise the drilling capacity. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rock drill according to the preamble of claim 1.

Stand der Technik:State of the art:

Bohrwerkzeuge zur Herstellung von Durchbrüchen sind aus der EP-0 347 601 A1 (Hawera) mit dort weiterhin angegebenen Literaturstellen bekannt geworden.Drilling tools for the production of breakthroughs have become known from EP-0 347 601 A1 (Hawera) with the references cited therein.

Insbesondere aus der DE-27 56 990 C2 (Krupp) sowie der DE-28 56 205 A1 (HILTI) sind Bohrwerkzeuge für die Gesteinsbearbeitung bekannt geworden, bei welchen die radial angeordneten Schneidflügel sich axial erstreckende äußere Schneidflügelränder aufweisen, die mit Hartmetallstiften bestückt sind, wobei zwischen den radial außenliegenden Schneidflügelrändern und der zentrischen Zentrierspitze ebene Vertiefungen vorgesehen sind, die ebenfalls mit Hartmetallstiften bestückt sind. Demgegenüber sind die Bohrwerkzeuge gemäß der eingangs erwähnten EP 0 347 601 A1 sowie dem deutschen Gebrauchsmuster GM-81 04 116 (Bosch, Fig. 5) an ihrer Stirnseite mit weitgehend ebenen Schneidflügeln ausgebildet.In particular from DE-27 56 990 C2 (Krupp) and DE-28 56 205 A1 (HILTI) drilling tools for stone processing have become known, in which the radially arranged cutting blades have axially extending outer cutting blade edges which are equipped with hard metal pins, whereby between the radially outer cutting blade edges and the central centering point, flat depressions are provided, which are also equipped with hard metal pins. In contrast, the drilling tools according to EP 0 347 601 A1 mentioned at the outset and the German utility model GM-81 04 116 (Bosch, FIG. 5) are designed with largely flat cutting blades on their end face.

Den bekannten Bohrwerkzeugen, insbesondere zur Herstellungen von Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk, die auch als Durchbruchbohrer bezeichnet werden, liegt das Prinzip zugrunde, daß das Gesteinsmaterial durch die Schlagwirkung eines schweren Bohrhammers zertrümmert wird, wobei die Hartmetallschneiden ähnlich wie Spitzmeißel eine Sprengwirkung im spröden Material bewirken. Sofern nur der radial äußere, axial hervorstehende Randbereich des Bohrwerkzeugs gemäß der DE-27 56 990 (Krupp) oder der DE-28 56 205 (HILTI) wirkt, wird das Steinmaterial topfförmig abgetragen, wobei der radial innenliegende Bereich aufgrund der Sprödigkeit des Materials ebenfalls wegbricht. Die axial hervorstehenden Wandbereiche führen zu einer erhöhten Spitzmeißelwirkung und damit zu einem erhöhten Abtrag. Der axial zurückgesetzte, innenliegende Bereich der Schneidflügel ist bei den bekannten Bohrwerkzeugen ebenfalls mit Hartmetallstiften besetzt. Diese dienen jedoch nicht in erster Linie zum Materialabtrag, sondern zur Zerkleinerung des bereits weggebrochenen Materials.The well-known drilling tools, in particular for making breakthroughs in concrete or masonry, which are also referred to as breakthrough drills, are based on the principle that the rock material is shattered by the impact of a heavy hammer drill, whereby the hard metal cutting edges, like pointed chisels, cause an explosive effect in the brittle material . If only the radially outer, axially protruding edge area of the drilling tool according to DE-27 56 990 (Krupp) or DE-28 56 205 (HILTI) acts, the stone material is removed in a pot-shaped manner, the radially inner area also being removed due to the brittleness of the material breaks away. The axially protruding wall areas lead to an increased pointed chisel effect and thus to an increased removal. The axially recessed, inner area of the cutting blades is also covered with hard metal pins in the known drilling tools. However, these do not primarily serve to remove material, but to shred the material that has already broken away.

Eine topfförmige Ausbildung der Bohrkrone mit axial vorstehenden Rändern hat zwar den Vorteil einer erhöhten Flächenpressung und damit einer erhöhten Bohrleistung, da die axial zurückversetzten Vertiefungen nicht oder nur unwesentlich zum Abtrag des Gesteins beitragen. Hierbei tritt jedoch der Umstand ein, daß das von den axial vorstehenden Ringsegmenten abgetragene und zum Teil zerkleinerte Bohrmehl auf der Stirnfläche der Schneidflügel zu liegen kommt, bevor es durch die zwischen den Schneidflügeln vorgesehenen Austragsöffnungen in die Bohrmehlnuten bzw. in die Förderwendel abgeführt wird. Dies kann dazu führen, daß das Bohrwerkzeug in diesen weitestgehend ebenen stirnseitigen Bereichen der Schneidflügel quasi auf einem Bohrmehlpolster aufsitzt, was zu einer gewissen Dämpfung der Schlagwirkung und damit zu einer Reduzierung des Bohrfortschritts führt. Dies gilt insbesondere für eine größere stirnseitige zurückversetzte Fläche, wie dies in der eingangs erwähnten Literatur gezeigt ist.A cup-shaped design of the drill bit with axially protruding edges does have the advantage of increased surface pressure and thus increased drilling performance, since the axially recessed recesses do not or only insignificantly contribute to the removal of the rock. Here, however, the circumstance arises that the drilling dust removed from the axially projecting ring segments and partially crushed comes to rest on the end face of the cutting blades before it is discharged through the discharge openings provided between the cutting blades into the drilling dust grooves or into the conveying helix. This can lead to the drilling tool practically on a drilling dust cushion in these largely flat end regions of the cutting blades is seated, which leads to a certain damping of the impact and thus to a reduction in drilling progress. This applies in particular to a larger front set-back area, as is shown in the literature mentioned at the beginning.

Die bekannten Werkzeuge weisen in aller Regel einen Bohrkopf auf, dem sich keine hiermit einstückig verbundene Förderwendel anschließt. Vielmehr werden gemäß der Darstellung in der EP 0 347 601 A1 (Hawera) auf den glatten Bohrschaft aufsetzbare zusätzliche Förderwendeln für den Bohrmehltransport verwendet. Diese zusätzlichen Förderwendeln insbesondere aus Kunststoff unterliegen einem erhöhten Verschleiß und können insbesondere nicht zur Verfestigung des Bohrwerkzeugs insgesamt beitragen.The known tools generally have a boring head, which is not followed by a conveyor spiral connected in one piece. Rather, according to the representation in EP 0 347 601 A1 (Hawera), additional conveying coils that can be placed on the smooth drill shaft are used for the transport of drilling dust. These additional conveying spirals, in particular made of plastic, are subject to increased wear and, in particular, cannot contribute to the solidification of the drilling tool as a whole.

Von der Firma Westa ist ein Bohrwerkzeug bekannt geworden, dessen Bohrkopf vier kreuzförmig angeordnete, radial verlaufende Schneidflügel aufweist, die mit Hartmetallplatten besetzt sind. Diese Bohrkrone ist einstückig mit einer doppelgängigen Förderwendel verbunden, deren bohrerkopfseitigen Enden in einer achsparallelen Fläche der beiden sich gegenüberliegenden Schneidflügel auslaufen, so daß diese beiden Schneidflügel sehr klobig ausgebildet sind, während die beiden rechtwinklig hierzu angeordneten weiteren Schneidflügel durch die jeweilige Förderwendel stark unterschnitten sind.A drilling tool has become known from the Westa company, the drilling head of which has four cross-shaped, radially running cutting blades which are covered with hard metal plates. This drill bit is connected in one piece to a double-start conveyor helix, the ends of which on the drill head end in an axially parallel surface of the two opposing cutting blades, so that these two cutting blades are very bulky, while the two further cutting blades arranged at right angles to them are severely undercut by the respective conveyor helix.

Weiterhin ist aus der gattungsbildenden DE-U 90 02 460 (Fa. Drebo) ein "Kronenbohrer" bekannt geworden, der einen Bohrkopf mit zwei Schneidflügeln mit dazwischenliegenden Bohrmehlausläufen zu einer hiermit einstückig verbundenen Doppel-Förderwendel aufweist. Dabei endet der jeweilige Förderwendelauslauf in der gesamten radialen Breite des jeweiligen Schneidflügels, so daß der Bohrkopf sehr unsymmetrisch und klobig aufgebaut ist und die Schneidflügel eine sehr unterschiedliche Materialunterstützung durch die Förderwendel aufweisen.Furthermore, from the generic DE-U 90 02 460 (Fa. Drebo) a "crown drill" has become known which has a drill head with two cutting blades with intermediate drillings outlets to form a double conveyor helix connected in one piece with it. The respective spiral feed end ends in the entire radial width of the respective cutting blade, so that the drill head is very asymmetrical and bulky and the cutting blades have a very different material support from the conveyor helix.

Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:

Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Bohrwerkzeug geschaffen wird, welches gegenüber den bekannten Bohrwerkzeugen in mehrfacher Hinsicht optimiert und verbessert wurde. Dabei wird insbesondere ein für ein einstückiges Werkzeug akzeptables geringes Gewicht trotz einteiliger Bauweise erzielt, sowie ein robustes Werkzeug mit einfacher Handhabung. Durch die besondere Formgebung des Bohrkopfes in Verbindung mit einer einstückig hiermit fortlaufenden Förderwendel werden hohe Bohrleistungen sowohl im Neu- als auch im Gebrauchtzustand und damit eine lange Lebensdauer erreicht.The rock drill according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a drilling tool is created which has been optimized and improved in several respects compared to the known drilling tools. In particular, a low weight that is acceptable for a one-piece tool is achieved despite the one-piece construction, and a robust tool with simple handling. Due to the special shape of the drill head in connection with a conveyor helix that runs in one piece, high drilling capacities are achieved both in new and used condition and thus a long service life.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, die vorteilhaften Eigenschaften eines Bohrwerkzeugs der einleitend bezeichneten Art, d.h. einer Bohrkrone wie sie beispielsweise in der DE-28 56 205 A1 der DE 27 56 990 C2 oder der DE-U 90 02 460 gezeigt ist, dahingehend zu verbessern, eine erhöhte Bohrleistung erzielt werden kann. Dabei geht die Erfindung zunächst von einem Werkzeug aus, bei welchem die Förderwendel einteilig mit dem Bohrkopf verbunden ist. Hierdurch wird der Verschleiß der Bohrerwendel reduziert und damit die Standzeiten erheblich verbessert. Ein Bohrkopf mit einstückig hiermit verbundener Förderwendel hat jedoch zunächst den gravierenden Nachteil, daß aufgrund des Auslaufes der Förderwendel in den Bohrkopf ein sehr klobiges Werkzeug im Bereich des Bohrkopfes gebildet wird. Ist die Ausbildung der einzelnen Schneidflügel aufgrund dieser einstückigen Bauweise sehr unterschiedlich, d.h. sehr asymmetrisch, so entstehen in den einzelnen Schneidflügeln sehr unterschiedliche Spannungsverhältnisse, die häufig zu einem vorzeitigen Bruch der Schneidflügel führen. Beispielsweise verhält sich ein durch eine Förderwendel unterstützter Schneidflügel in seinem Schwingungsverhalten völlig anders, als ein frei über einer Förderwendelnut auskragender Schneidflügel. Eine symmetrische Anordnung des Bohrkopfes wie es beispielsweise die DE-28 56 205 zeigt, ist mit einer einstückig mit dem Bohrkopf verbundenen Förderwendel nicht bekannt.The invention is based on the core idea that the advantageous properties of a drilling tool of the type described in the introduction, ie a drill bit such as is shown in DE-28 56 205 A1 of DE 27 56 990 C2 or DE-U 90 02 460, for example improve, an increased drilling performance can be achieved. The invention is initially based on a tool in which the feed spiral is connected in one piece to the drill head. This reduces the wear on the drill helix and thus significantly improves the service life. However, a drilling head with a conveyor helix connected in one piece herewith initially has the serious disadvantage that a very bulky tool is formed in the region of the drilling head due to the outlet of the conveyor helix into the drilling head. If the design of the individual cutting blades is very different due to this one-piece construction, that is to say very asymmetrical, very different tension conditions arise in the individual cutting blades, which often increase cause the cutting blades to break prematurely. For example, a cutting blade supported by a feed spiral behaves completely differently in terms of its vibration behavior than a cutting blade which projects freely over a feed spiral groove. A symmetrical arrangement of the drill head, as shown, for example, in DE-28 56 205, is not known with a conveyor helix connected in one piece to the drill head.

Hier setzt die Erfindung dahingehend ein, daß ein Bohrwerkzeug mit einem Bohrkopf geschaffen wird, bei welcher der Bohrkopf trotz einstückiger Verbindung mit einer Förderwendel eine möglichst symmetrische und beispielsweise glockenförmige Außenkontur beibehält, wie dies prinzipiell in dem genannten Stand der Technik (HILTI) jedoch ohne Förderwendel gezeigt ist. Dies kann im Zusammenhang mit einer einstückig integrierten Förderwendel dadurch erreicht werden, daß der Auslaufbereich am bohrerkopfseitigen Ende der Förderwendel und speziell der daran folgende Wandungsabschnitt am Bohrerkopf derart geformt ist, daß nicht nur eine zylindrische Außenkontur mit Förderwendelaußendurchmesser in diesem Bohrerkopfabschnitt, sondern ein harmonischer Übergang von der Förderwendel in den Bohrkopf erzielt wird. Dies wird durch eine Einschnürung oder Taillierung des sich dem Auslauf der Förderwendel anschließenden Bereichs des Bohrkopfes erreicht. Der Bohrkopf ist demnach in seiner äußeren Kontur oder Mantelfläche weitgehend symmetrisch abgerundet und insbesondere glockenförmig aufgebaut, wobei der Auslauf der Förderwendel in diese Bereiche integriert ist.Here, the invention is used in such a way that a drilling tool with a drilling head is created, in which the drilling head maintains a symmetrical and, for example, bell-shaped outer contour, despite a one-piece connection to a conveying helix, as is the case in principle in the cited prior art (HILTI), however, without a conveying helix is shown. This can be achieved in connection with a one-piece integrated feed helix in that the outlet area at the end of the feed helix on the drill head side and in particular the subsequent wall section on the drill head is shaped in such a way that not only a cylindrical outer contour with an outer helix of this feed head section but a harmonious transition from the helix is achieved in the drill head. This is achieved by constricting or tapering the area of the drill head that adjoins the outlet of the conveying helix. The drill head is therefore largely symmetrically rounded in its outer contour or lateral surface and in particular constructed bell-shaped, the outlet of the feed spiral being integrated into these areas.

Hierdurch ergibt sich ein äußerst symmetrischer Aufbau des Bohrkopfes mit seinen Flügeln, was zu einem nahezu gleichen Schwingungsverhalten jedes einzelnen Flügels führt. Versuche haben ergeben, daß die Standzeiten eines solchen Bohrwerkzeugs auch bei erhöhter Belastung wesentlich größer sind als bei einem Bohrerkopf, dessen Flügel aufgrund des Auslaufes einer Bohrerwendel sehr unterschiedlich materialunterstützt sind. Das Schwingungsverhalten des gesamten Bohrwerkzeugs wird daher entscheidend verbessert, was die Verschleißanfälligkeit mindert. Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug hat demnach zum Ziel, einen möglichst symmetrischen und insbesondere glockenförmigen Bohrkopf zu schaffen, bei welchem der Übergang von der Förderwendel in den Bohrkopf derart ausgeführt ist, daß eine etwa glockenförmige Außenkontur des Bohrkopfes weitgehend erhalten bleibt. Dies wird durch entsprechende Taillierung bzw. konkave Ausbildungen des dem Förderwendelauslaufs nachfolgenden Bohrkopfbereiches erzielt. Durch diese Maßnahmen wird ein Bohrwerkzeug geschaffen, welches höchste Beanspruchungen genügt, ohne daß Spannungsspitzen und damit eine Bruchgefahr im Bohrkopf auftreten. Gleichermaßen trägt die Förderwendel mit ihrer Führung zu hohen Bohrleistungen und hohen Standzeiten bei.This results in an extremely symmetrical construction of the drill head with its wings, which leads to almost the same vibration behavior of each individual wing. Experiments have shown that the service life of such a drilling tool, even under increased load, is considerably greater than that of a drill head, the wing of which is due to the The outlet of a drill helix are very differently material-supported. The vibration behavior of the entire drilling tool is therefore decisively improved, which reduces the susceptibility to wear. The aim of the drilling tool according to the invention is therefore to create a drilling head that is as symmetrical and, in particular, bell-shaped as possible, in which the transition from the feed spiral into the drilling head is carried out in such a way that an approximately bell-shaped outer contour of the drilling head is largely retained. This is achieved by means of a corresponding waist or concave design of the drill head area following the feed spiral outlet. Through these measures, a drilling tool is created which meets the highest demands without stress peaks and thus a risk of breakage in the drilling head. At the same time, the conveyor helix contributes to high drilling performance and long service life with its guidance.

Das Ziel eines möglichst symmetrischen Aufbaus des Bohrkopfes mit einem harmonischen Übergang der Doppelförderwendel hat beim erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug zur Folge, daß optimale Schwingungsverhältnisse im Bohrwerkzeug geschaffen werden.The goal of a construction of the drill head that is as symmetrical as possible with a harmonious transition of the double conveyor helix has the consequence in the drilling tool according to the invention that optimal vibration conditions are created in the drilling tool.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß auch der Übergang von der Förderwendel in den Schaftbereich wiederum harmonisch ohne wesentliche Querschnittssprünge erfolgt, indem ein bogenförmiger Übergang des Auslaufs der Förderwendel in den Bohrerschaft vorgesehen ist. Durch große Radien beim Übergang des Bohrerschaftes in den Einlaufbereich der Förderwendel werden Spannungsspitzen in diesen Bereichen möglichst vermieden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the transition from the conveying helix into the shaft region again takes place harmoniously without any significant cross-sectional jumps by providing an arcuate transition of the outlet of the conveying helix into the drill shaft. Large radii at the transition of the drill shank into the inlet area of the feed spiral prevent stress peaks in these areas as far as possible.

In konsequenter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß auch der gesamte Bohrerschaft möglichst wenig Querschnittssprünge aufweist, die zu Spannungsspitzen führen. Insbesondere bei größeren Bohrwerkzeugen mit Bohrerdurchmessern von beispielsweise 65 oder 80 mm ist der Bohrerschaft im Bereich des Wendeleinlaufs wesentlich stärker, als an seinem Einspannende. Dieser Durchmesserübergang wird beim erfindungsgemäßen Werkzeug durch konische Schaftbereiche ausgeführt, wobei erfindungsgemäß zwischen den konischen Bereichen zylindrische Bereiche vorgesehen sind, an welchen der Bohrerschaft zwecks Bearbeitung leicht in ein Backenfutter eingespannt werden kann. Hierdurch kann ein langer Bohrerschaft, dessen Länge 300 mm und mehr aufweisen kann, mittels eines Reibschweißverfahrens oder dergleichen mit der Förderwendel verbunden werden. Das Ausrichten des Schaftes kann durch die Einspannung des zum Teil konischen Schaftes an den zylindrischen Schaftabschnitten erfolgen.In a consequent development of the invention, it is provided that the entire drill shank has as few cross-sectional jumps as possible which lead to voltage peaks. Especially with larger drilling tools Drill diameters of 65 or 80 mm, for example, the drill shank in the area of the helical inlet is much stronger than at its clamping end. In the tool according to the invention, this diameter transition is carried out by conical shank areas, wherein according to the invention cylindrical areas are provided between the conical areas, on which the drill shank can be easily clamped in a jaw chuck for machining. As a result, a long drill shaft, the length of which can be 300 mm or more, can be connected to the feed spiral by means of a friction welding process or the like. The shaft can be aligned by clamping the partly conical shaft on the cylindrical shaft sections.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.Further advantageous refinements are specified in the further subclaims.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Gesteinsbohrers dahingehend, daß der Bohrkopf vier von Durchbrüchen oder Auskehlungen unterbrochene Ringsegmente aufweist, wie dies prinzipiell aus der DE 28 56 205 mit drei Ringsegmenten bekannt ist.The formation of the rock drill is particularly advantageous in that the drill head has four ring segments interrupted by breakthroughs or grooves, as is known in principle from DE 28 56 205 with three ring segments.

Die Ringsegmente werden jedoch erfindungsgemäß in ihrem stirnseitigen Bereich dachförmig oder V-förmig ausgebildet, so daß der gegenüber der Bohrerlängsachse schräg angesetzte Schneidstiftbesatz auf den beiden Flanken der dachförmigen Ausbildung aufsetzbar sind. Hierdurch erfolgt eine optimale stirnseitige Krafteinleitung auf das Gesteinsgut.However, according to the invention, the ring segments are roof-shaped or V-shaped in their end region, so that the cutting pin set, which is set obliquely with respect to the longitudinal axis of the drill bit, can be placed on the two flanks of the roof-shaped configuration. This results in an optimal application of force to the stone material on the face side.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch die im Bereich des Förderwendelauslaufes taillierte Ausbildung des Bohrkopfes auch Gewicht eingespart wird, wodurch die Bruchsicherheit aufgrund der Vermeidung von Spannungsspitzen erhöht wird.It is also advantageous that weight is also saved due to the waisted design of the drill head in the area of the feed spiral outlet, which increases the safety against breakage due to the avoidance of voltage peaks.

Der Außendurchmesser des Bohrkopfes wird zweckmäßigerweise größer gewählt als der Außendurchmesser der Förderwendel, um ein Verkanten des Werkzeugs zu vermeiden, wobei dennoch eine optimale Längsführung erhalten bleibt.The outside diameter of the drill head is expediently chosen to be larger than the outside diameter of the conveying helix in order to avoid tilting of the tool, while still maintaining an optimal longitudinal guidance.

Die Förderwendel wird zweckmäßigerweise nur so lang hergestellt, wie dies unbedingt für den Abtransport von Bohrmehl erforderlich ist. Zweckmäßigerweise wird die Länge der Förderwendel wenigstens doppelt so groß wie der Bohrkopfdurchmesser gewählt, um eine ausreichende Bohrkopfabstützung und Bohrmehlabtransport zu erzielen.The helix is expediently only made as long as is absolutely necessary for the removal of drilling dust. The length of the conveying helix is expediently chosen to be at least twice the diameter of the drill head in order to achieve adequate support of the drill head and removal of drill dust.

Der topfförmige Bohrkopf weist einen Schneidflügelboden auf, der im Querschnitt jeweils zwischen dem radial außenliegenden Randsegment und der zentrisch angeordneten Zentrierspitze bogenförmig oder kreisförmig ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß an keiner Stelle eine hohe Flächenpressung auf ebene Flächen vorhanden ist.The cup-shaped drill head has a cutting blade base, which in cross-section is designed in the shape of an arc or a circle between the radially outer edge segment and the centrally arranged centering tip. This has the advantage that there is no high surface pressure on flat surfaces at any point.

Der bogenförmige oder kreisförmige Boden der Schneidflügel weist darüberhinaus einen an sich bekannten Schneidstiftbesatz auf, der jedoch zum einen unmittelbar neben einer radialen Auskehlung, zum anderen mittig auf einem Schneidflügel angeordnet ist. Durch den radialen Versatz dieser Schneidstifte sowie der Anordnung auf dem im Querschnitt kreisförmigen Boden ergibt sich ein optimaler Bohrmehlaustrag aus diesem zurückversetzten bogenförmigen Teil der Schneidflügel. Die zwischen den Ringsegmenten vorhandenen Aussparungen oder Auskehlungen ragen möglichst weit in das Zentrum des Bohrkopfes hinein, um möglichst einfach das dort sich sammelnde Bohrmehl in die Bohrmehlnuten der Förderwendel abzutransportieren. Im Bereich des Auslaufes der Förderwendel ist hierfür die Auskehlung schräg angeordnet, um in die dort radial außenliegende Förderwendel zu führen.The arc-shaped or circular base of the cutting blades also has a cutting pin attachment known per se, which, however, is arranged on the one hand directly next to a radial groove, and on the other hand centrally on a cutting blade. Due to the radial offset of these cutting pins and the arrangement on the floor which is circular in cross section, an optimal discharge of drilling material results from this recessed arcuate part of the cutting blades. The recesses or grooves between the ring segments protrude as far as possible into the center of the drill head in order to remove the drilling dust that is collected there as easily as possible into the drilling dust grooves of the production helix. For this purpose, the groove is arranged obliquely in the area of the outlet of the conveyor spiral in order to lead into the conveyor spiral located radially there.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1
eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs mit einteiliger Doppelförderwendel,
Fig. 1a
eine Seitenansicht (Drehung um 90°) des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1 mit einem Teilschnitt durch den Bohrkopf,
Fig. 1b
eine Draufsicht auf das Bohrwerkzeug gemäß Fig. 1
Fig. 2a bis 2c
eine vergrößerte Darstellung des Bohrkopfes mit Teilschnitten,
Fig. 3a, 3b
eine Ansicht des Bohrwerkzeuges nach Fig. 1 (Fig. 3a) mit einer Ansicht des Förderwendeleinlaufes (Fig. 3b),
Fig. 4
ein Bohrwerkzeug mit konisch/zylindrischem Schaft und
Fig. 4a
eine nähere Darstellung des Schaftes nach Fig. 4.
Further details of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description with further advantages. Show it
Fig. 1
a side view of the drilling tool with one-piece double conveyor helix,
Fig. 1a
2 shows a side view (rotation through 90 °) of the drilling tool according to FIG. 1 with a partial section through the drilling head,
Fig. 1b
2 shows a plan view of the drilling tool according to FIG. 1
2a to 2c
an enlarged view of the drill head with partial sections,
3a, 3b
1 shows a view of the drilling tool according to FIG. 1 (FIG. 3a) with a view of the feed spiral inlet (FIG. 3b),
Fig. 4
a drilling tool with conical / cylindrical shank and
Fig. 4a
4 shows a detailed illustration of the shaft according to FIG. 4.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:Description of an embodiment:

Der prinzipielle Aufbau eines Bohrwerkzeugs der gattungsgemäßen Art, d.h. einer Bohrkrone zur Herstellung von Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk, ist in den eingangs bezeichneten Literaturstellen näher erläutert. Hierzu wird insbesondere auf den Inhalt der DE 28 56 205 (HILTI) verwiesen.The basic structure of a drilling tool of the generic type, ie a drill bit for producing breakthroughs in concrete or masonry, is explained in more detail in the literature references mentioned at the beginning. In this regard, reference is made in particular to the content of DE 28 56 205 (HILTI).

Das in Fig. 1, 1a in zwei Seitenansichten sowie in Fig. 1b in Draufsicht dargestellte Bohrwerkzeug 1 besteht aus einem Bohrerschaft 2 und einem Bohrkopf 3, der im weiteren auch "Kreuzbohrkopf" genannt wird. Zwischen dem Bohrkopf 3 und dem Bohrerschaft 2 befindet sich eine einteilig mit diesem verbundene Förderwendel 4, die als Doppelwendel oder zweigängige Wendel mit den Wendeln 4', 4'' ausgebildet ist.The drilling tool 1 shown in FIGS. 1, 1a in two side views and in a top view in FIG. 1b consists of a drill shank 2 and a drill head 3, which is also referred to below as a "cross-drill head". Between the drill head 3 and the drill shaft 2 there is a conveyor helix 4 which is connected in one piece to it and which is designed as a double helix or two-start helix with the helices 4 ', 4' '.

Der Bohrkopf 3 des Bohrwerkzeugs weist eine zentrische Bohrkopfspitze 5 auf, die mit einem dachförmigen Hartmetallschneidelement 6 bestückt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 1b, weist der Gesteinsbohrer 1 zur Bildung einer Bohrkrone 4 sich radial erstreckende Schneidflügel 7 bis 10 auf, die durch Aussparungen oder Auskehlungen 11, 11' bzw. 12, 12' getrennt oder unterbrochen sind.The drill head 3 of the drilling tool has a central drill head tip 5, which is equipped with a roof-shaped hard metal cutting element 6. 1b, the rock drill 1 has radially extending cutting blades 7 to 10 to form a drill bit 4, which are separated or interrupted by cutouts or grooves 11, 11 'or 12, 12'.

Die Darstellung nach Fig. 1a ergibt sich aus der Seitenansicht der Fig. 1 bzw. 1b aus der Blickrichtung des Pfeils 13 in Fig. 1b.The representation according to FIG. 1a results from the side view of FIGS. 1 and 1b from the direction of the arrow 13 in FIG. 1b.

In der Darstellung nach Fig. 1, 1b endet die erste Förderwendel 4' einer Doppelförderwendel 4', 4'' im Bereich der Aussparung 11 entlang der Kante 17, wobei der, der Förderwendel 4' nachfolgende Bereich 14 den darüberliegenden Schneidflügel 9 materialmäßig unterstützt, wodurch dieser in gewissem Umfang materialverstärkt ist. Demgegenüber ist der in Fig. 1, 1b dargestellte linke Schneidflügel 10 aufgrund der darunterliegenden Förderwendel 4' materialmäßig nicht unterstützt, so daß der Bohrkopf in diesem Bereich mit seiner Außenkontur V-förmig oder glockenförmig ausgebildet ist. Dem in seinem Längsquerschnitt schlanken Flügel 10 würde demzufolge ein sehr materialstarker Schneidflügel 9 folgen. Die gleichen Verhältnisse liegen bei den beiden übrigen Schneidflügeln 7, 8 vor.1, 1b, the first conveyor helix 4 'of a double conveyor helix 4', 4 '' ends in the region of the recess 11 along the edge 17, the region 14 following the conveyor helix 4 'supporting the cutting blade 9 above it in terms of material, whereby this is reinforced to a certain extent. In contrast, the left-hand cutting blade 10 shown in FIGS. 1, 1b is not supported in terms of material due to the conveying helix 4 ′ underneath, so that the outer contour of the drill head in this area is V-shaped or bell-shaped. The blade 10, which is slender in its longitudinal cross section, would consequently be followed by a cutting blade 9 which is made of material. The same conditions exist for the two other cutting blades 7, 8.

Um nun den Bohrkopf insgesamt einen symmetrischen und gleichmäßigen Aufbau und damit den einzelnen Schneidflügeln 7 bis 10 einen möglichst gleichmäßigen Längsquerschnitt mit möglichst gleichen Wandstärken zu verleihen, wird der dem jeweiligen Bohrerwendelauslauf nachfolgende Schneidflügel 9 bzw. 7 einer spanabhebenden Zusatzbehandlung dahingehend unterzogen, daß der dem Wendelauslauf (Kante 17) nachfolgende Bereich 14 eine konkave Einschnürung oder Taillierung 15 erhält, die sich über die gesamte Außenmantelfläche des jeweiligen Schneidflügels 9, 7 erstreckt. Hierdurch erhält der zunächst materialstarke Bereich 14 einen Materialabtrag, der die Außenkontur des Bohrkopfes glockenförmig abgerundet gestaltet, wie dies prinzipiell bei dem Bohrwerkzeug gemäß der DE 28 56 205 (HILTI) jedoch ohne Förderwendel gezeigt ist. Durch diese Taillierung des der jeweiligen Förderwendel nachfolgenden Bereichs wird ein harmonischer abgerundeter Übergang zum jeweils nächstfolgenden Flügel bzw. nächstfolgenden Aussparung zwischen den Flügeln erreicht. Hierdurch kann der Bohrerkopf auch bei großen Werkzeugen schmal und zierlich gestaltet werden.In order to give the drill head a symmetrical and uniform structure overall, and thus to give the individual cutting blades 7 to 10 a longitudinal cross-section that is as uniform as possible and with the same wall thicknesses as possible, the cutting blades 9 and 7 following the respective drill helix outlet are subjected to additional machining treatment in such a way that the helical outlet (Edge 17) subsequent area 14 receives a concave constriction or waist 15, which extends over the entire outer surface of the respective cutting wing 9, 7. As a result, the region 14, which is initially thick in material, receives a material removal which rounds the outer contour of the drill head in a bell-shaped manner, as is shown in principle in the drilling tool according to DE 28 56 205 (HILTI), however, without a conveying helix. This waist of the area following the respective conveyor helix achieves a harmoniously rounded transition to the next successive wing or the next successive recess between the wings. As a result, the drill head can be made narrow and delicate even with large tools.

In den Figuren 2b und 2c sind diese charakteristischen Querschnittsverhältnisse der einzelnen Flügel nochmals gezeigt. Die Fig. 2b zeigt einen Längsschnitt durch die Flügel 7, 9 mit der Materialunterstützung der Förderwendel 4', 4'' im nachfolgenden Bereich 14, wobei die konkave Einschnürung 15 zu einem Materialquerschnitt 38 führt, der in seiner Wandstärke s₁ etwa gleich stark ist wie die Wandstärke s₂ des Querschnitts 39 der beiden Flügel 8, 10, die oberhalb der jeweiligen Förderwendelnut 4', 4'' liegen, d.h. nicht materialunterstützt sind. Hierdurch ergibt sich, daß alle Schneidflügel 7 bis 10 etwa den gleichen Querschnittsaufbau aufweisen, und damit insgesamt den symmetrischen Aufbau des Bohrkopfes bewirken.These characteristic cross-sectional relationships of the individual wings are shown again in FIGS. 2b and 2c. Fig. 2b shows a longitudinal section through the wings 7, 9 with the material support of the conveyor 4 ', 4''in the subsequent area 14, the concave constriction 15 leads to a material cross-section 38 which is approximately the same in its wall thickness s₁ as the wall thickness s₂ of the cross-section 39 of the two wings 8, 10, which lie above the respective helical feed groove 4 ', 4'', ie are not material-supported. This means that all cutting blades 7 to 10 have approximately the same cross-sectional structure, and thus effect the overall symmetrical structure of the drill head.

Die Aussparungen 11, 11' im Bereich des Auslaufes 17 der jeweiligen Förderwendel 4', 4'' liegen auf einem größeren Bohrerkerndurchmesser d₁ da dieser Bereich wesentlich stärker ist, als der Kerndurchmesser d₂ im Bereich der Aussparungen 12, 12'. Demzufolge müssen die Aussparungen 11, 11' in einer ca. 45°-Schräge 16 in den Auslauf der jeweiligen Förderwendel 4', 4'' (Auslaufkante 17) geführt werden. Demgegenüber können die Aussparungen 12, 12' nahezu senkrecht in den jeweiligen darunterliegenden Abschnitten der Förderwendel 4', 4'' geführt werden. Die zugehörige Auslaufschräge 18 kann deshalb sehr steil gehalten werden (siehe Fig. 1b).The recesses 11, 11 'in the area of the outlet 17 of the respective feed helix 4', 4 '' lie on a larger drill core diameter d 1 since this area is considerably larger than the core diameter d 2 in the area of the recesses 12, 12 '. Accordingly, the recesses 11, 11 'must be guided in an approximately 45 ° bevel 16 into the outlet of the respective conveyor helix 4', 4 '' (outlet edge 17). In contrast, the recesses 12, 12 'can be guided almost vertically in the respective lower sections of the conveyor helix 4', 4 ''. The associated outlet slope 18 can therefore be kept very steep (see Fig. 1b).

Aus der Fig. 1a, 1b und insbesondere aus der Fig. 2a ist der genaue Aufbau des erfindungsgemäßen Bohrkopfes 3 im Hinblick auf den Schneidbesatz zu entnehmen. Zunächst weist jeder Schneidflügel 7 bis 10 jeweils ein Ringsegment 19 auf, welches in seinem stirnseitigen Bereich als eine dachförmige Ausbildung mit einer ersten nach außen weisenden Schräge 21 und einer zweiten nach innen weisenden Schräge 22 ausgebildet ist. Wie aus Fig. 1b ersichtlich, weist jedes Ringsegment 19 zumindest auf seiner Außenschräge 21 wenigstens ein Schneidelement 23, 23' bzw. 24, 24' auf. Zusätzlich weisen die beiden Ringsegmente 19 der Schneidflügel 7, 9 auf der nach innen gerichteten Schräge 22 ein weiteres Schneidelement 25, 25' auf. Demzufolge weisen die beiden Schneidflügel 7, 9 auf ihren dachförmigen Schrägen 20 jeweils zwei Schneidelemente 24, 25 bzw. 24', 25' auf, die asymmetrisch mit den in Fig. 1b dargestellten Winkelangaben β angeordnet sind, wobei der Winkel β bei der mit 0 bezeichneten unteren Stellung in Fig. 1b beginnt. Gleichermaßen weisen die Schneidflügel 8, 10 nur auf ihre Außenschräge 21 jeweils ein Schneidelement 23, 23' auf, die symmetrisch auf dem jeweiligen Schneidflügel angordnet sind. Die angegebenen Winkel β₁ bis β₆ für die Anordnung der jeweiligen Schneidelemente folgen in den Schritten β₁ = 35° für das Schneidelement 25, β₂ = 55° für das Schneidelement 24, β₃ = 135° (Schneidelement 23), β₄ = 215° (Schneidelement 25'), β₅ = 235° (Schneidelement 24'), β₆ = 315° (Schneidelement 23').The exact structure of the drill head 3 according to the invention with regard to the cutting stock can be seen from FIGS. 1a, 1b and in particular from FIG. 2a. First, each cutting blade 7 to 10 each has a ring segment 19, which is formed in its front area as a roof-shaped configuration with a first outwardly facing slope 21 and a second inwardly facing slope 22. As can be seen from FIG. 1b, each ring segment 19 has at least one cutting element 23, 23 'or 24, 24', at least on its outer bevel 21. In addition, the two ring segments 19 of the cutting blades 7, 9 have a further cutting element 25, 25 'on the inward slope 22. Accordingly, the two cutting blades 7, 9 each have on their roof-shaped bevels 20 two cutting elements 24, 25 and 24 ', 25', respectively, which are arranged asymmetrically with the angle indications β shown in FIG. 1b, the angle β at 0 designated lower position in Fig. 1b begins. Likewise, the cutting blades 8, 10 each have a cutting element 23, 23 'only on their outer bevels 21, which are arranged symmetrically on the respective cutting blade. The specified angles β₁ to β₆ for the arrangement of the respective cutting elements follow in steps β₁ = 35 ° for that Cutting element 25, β₂ = 55 ° for cutting element 24, β₃ = 135 ° (cutting element 23), β₄ = 215 ° (cutting element 25 '), β₅ = 235 ° (cutting element 24'), β₆ = 315 ° (cutting element 23 ') .

Wie in Fig. 2a dargestellt, weist die topfförmige Ausbildung des Bohrkopfes 3 seitlich der Bohrkopfspitze 5 jeweils einen bogenförmigen oder halbkreisförmigen Verlauf auf, der als umlaufender, bogenförmiger Boden 28 bezeichnet ist. Dieser Boden weist einen Krümmungsradius R₁ auf, der bei einem Bohrwerkzeug mit einem Bohrerkopfdurchmesser D₁ = 65 mm in der Größenordnung von R₁ ≈ 8 bis 10 mm liegt. Im Gegensatz zu den bekannten Bohrkronen ist demnach der umlaufende Boden 28 der Schneidflügel stark gewölbt ausgebildet, so daß sich hierdurch stets ein axialer Schub auf das darin gesammelte Bohrmehl ergibt, um dieses in die Aussparungen 11, 12 hineinzuführen.As shown in FIG. 2a, the cup-shaped design of the drill head 3 to the side of the drill head tip 5 each has an arcuate or semicircular course, which is referred to as a circumferential, arcuate base 28. This bottom has a radius of curvature R₁, which is in the order of R₁ ≈ 8 to 10 mm in a drilling tool with a drill head diameter D₁ = 65 mm. In contrast to the known drill bits, the circumferential bottom 28 of the cutting blades is therefore strongly arched, so that this always results in an axial thrust on the drilling dust collected therein in order to feed it into the recesses 11, 12.

Wie aus Fig. 1b in Verbindung mit Fig. 2a ersichtlich, weist der bogenförmige Boden 28 beispielsweise im Schneidflügel 7 oder 10 ein weiteres Schneidelement 26 auf, welches unter einem Winkel α₂ ≈ 30° gegenüber einer achsparallelen Vertikalen 40 nach innen zur Bohrerachse 30 hin geneigt ist. Dabei bildet die Mittelachse 29 des Schneidelements 26 die Flächennormale auf die bogenförmige Fläche 28. Die Anordnung des Schneidelements 26 liegt im gleichen Winkelabstand β₆ wie die Anordnung des Schneidelements 23' auf der Schräge 21.As can be seen from Fig. 1b in connection with Fig. 2a, the arcuate bottom 28 has, for example in the cutting blade 7 or 10, a further cutting element 26 which is inclined at an angle α₂ ≈ 30 ° with respect to an axis-parallel vertical 40 inwards towards the drill axis 30 is. The central axis 29 of the cutting element 26 forms the surface normal to the arcuate surface 28. The arrangement of the cutting element 26 is at the same angular distance β₆ as the arrangement of the cutting element 23 'on the slope 21.

Neben dem Schneidelement 26 weist der bogenförmige Boden 28 ein weiteres Schneidelement 27 auf, welches ebenfalls um einen Winkel α₃ ≈ 30° gegenüber einer Achsparallelen 40 nach außen hin geneigt ist. Gemäß der zusätzlichen Darstellung in Fig. 1b ist dieses Schneidelement 27 radial weiter innen angeordnet als das Schneidelement 26.In addition to the cutting element 26, the arcuate bottom 28 has a further cutting element 27, which is also inclined by an angle α₃ ≈ 30 ° with respect to an axis parallel 40 to the outside. According to the additional illustration in FIG. 1 b, this cutting element 27 is arranged radially further inwards than the cutting element 26.

Es befindet sich vorzugsweise hinter der Aussparung 12, in einem Winkelabstand β₇ = 90°. Die Mittelachse 29 bildet wiederum die Flächennormale auf die bogenförmige Grundfläche 28 des Bohrkopfes.It is preferably located behind the recess 12, at an angular distance β₇ = 90 °. The central axis 29 in turn forms the surface normal to the arcuate base surface 28 of the drill head.

Die beiden Schneidelemente 24, 24' mit der Mittelachse 29 sowie die beiden Schneidelemente 25, 25' mit der Mittelachse 29' sind ebenso unter einem Winkel α₁ ≈ 30° gegenüber einer Vertikalen 40 geneigt angeordnet. Gleichermaßen bilden diese Mittelachsen 29, 29' die Flächennormalen auf die Flächen 21, 22 der dachförmigen Schräge 20.The two cutting elements 24, 24 'with the central axis 29 and the two cutting elements 25, 25' with the central axis 29 'are also inclined at an angle α 1 ≈ 30 ° to a vertical 40. Likewise, these central axes 29, 29 'form the surface normals on the surfaces 21, 22 of the roof-shaped slope 20.

Aus der Fig. 2a ist weiterhin ersichtlich, daß der bogenförmige Boden 28 bei Bohrwerkzeugen mit größeren Bohrdurchmesser D₁ im unteren Abschnitt wannenförmig ausgebildet sein kann, d.h. die Mittelpunkte 41, 41' der Radien R₁ liegen um einen Betrag S₃ seitlich auseinander, so daß sich ein entsprechender ebener Bodenbereich 42 mit der gleichen Breite S₃ ergibt.From Fig. 2a it can also be seen that the curved bottom 28 can be trough-shaped in the lower section in drilling tools with larger drilling diameter D 1, i.e. the centers 41, 41 'of the radii R₁ are laterally apart by an amount S₃, so that there is a corresponding flat bottom area 42 with the same width S₃.

In Fig. 1a ist ergänzend der Winkel δ ≈ 120 bis 130° für die dachförmige Schräge des Hartmetall-Schneidelements 6 dargestellt. Der Durchmesser D₂ der Bohrkopfspitze 5 beträgt bei einem Bohrwerkzeug von D₁ ≈ 65 mm D₂ ≈ 12 mm.In Fig. 1a, the angle δ ≈ 120 to 130 ° for the roof-shaped slope of the hard metal cutting element 6 is additionally shown. The diameter D₂ of the drill head tip 5 is D₂ ≈ 12 mm with a drilling tool of D₁ ≈ 65 mm.

Die Länge l₁ der Förderwendel 4 ist derart bemessen, daß sie mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser D₁, d.h. l₁ ≧ 2 x D₁

Figure imgb0001
.The length l₁ of the conveyor spiral 4 is such that it is at least twice as large as the diameter D₁, ie l₁ ≧ 2 x D₁
Figure imgb0001
.

Fig. 3a zeigt nochmals die Ansicht des Bohrwerkzeugs gemäß Fig. 1, Fig. 3b die Darstellung des unteren Einlaufbereiches 36, 36' der jeweiligen Förderwendel 4', 4''. Dieser Übergang oder Einlaufbereich der Förderwendel 4', 4'' von dem Bohrerschaft 2 in den Wendelbereich ist derart ausgebildet, daß das radial außen liegende Ende 43, 43' über eine bogenförmige Kurve 37, 37' tangential zum Außendurchmesser D₄ des Bohrerschaftes 2 führt. Dieser bogenförmige oder spiralförmige Einlauf der jeweiligen Förderwendel ist in Fig. 3b mit den Pfeilen 44 dargestellt. Der weiterhin in Fig. 3b dargestellte Kurvenverlauf 45, 45' ergibt sich aus dem abgerundeten Übergang der jeweiligen benachbarten Förderwendel 4', 4''. Der zwischen den Kurven 37, 45 bzw. 37', 45' liegende Flächenbereich verläuft mit dem großen Krümmungsradius R₂ in den Bohrerschaft 2 ein (Fig. 3a), so daß Spannungsspitzen vermieden werden. Durch den stark abgerundeten Auslauf 37, 37' der jeweiligen Förderwendel 4', 4'' in den Bohrerschaft 2 wird weiterhin ein Klemmen der Förderwendelenden in einer Bohrungswandung vermieden.3a again shows the view of the drilling tool according to FIG. 1, FIG. 3b shows the lower inlet area 36, 36 'of the respective conveyor helix 4', 4 ''. This transition or inlet area of the conveyor helix 4 ', 4'' is formed from the drill shaft 2 into the helical region such that the radially outer end 43, 43 'leads tangentially to the outer diameter D₄ of the drill shaft 2 via an arcuate curve 37, 37'. This arcuate or spiral inlet of the respective conveyor helix is shown in FIG. 3b with the arrows 44. The curve 45, 45 ', which is also shown in FIG. 3b, results from the rounded transition of the respective adjacent conveyor helix 4', 4 ''. The area between the curves 37, 45 and 37 ', 45' lies with the large radius of curvature R₂ in the drill shank 2 (Fig. 3a), so that voltage peaks are avoided. The greatly rounded outlet 37, 37 'of the respective feed helix 4', 4 '' in the drill shaft 2 further prevents jamming of the feed helix ends in a bore wall.

Die Fig. 4 zeigt das komplette Bohrwerkzeug mit angesetztem Bohrerschaft 2, der in Fig. 4a nochmals isoliert dargestellt ist.FIG. 4 shows the complete drilling tool with attached drill shank 2, which is shown again in isolation in FIG. 4a.

Der Bohrerschaft 2 weist eine Gesamtlänge l₃ auf, die im allgemeinen mehr als 300 mm beträgt. Der Bohrerschaft 2 wird im allgemeinen über eine Reibschweißverbindung 31 mit dem zylindrischen Ende 46 unterhalb der Förderwendel 4 zusammengefügt. Der Durchmesser D₄ an dieser Schnittstelle 31 ist größer als der Durchmesser D₅ des unteren Einspannteils 33, so daß der Bohrerschaft sich über seine Länge l₃ verjüngt.The drill shaft 2 has a total length l₃, which is generally more than 300 mm. The drill shank 2 is generally connected to the cylindrical end 46 below the feed helix 4 via a friction weld connection 31. The diameter D₄ at this interface 31 is larger than the diameter D₅ of the lower clamping part 33, so that the drill shaft tapers l₃ over its length.

Bei bekanntem Bohrwerkzeugen kann diese Verjüngung durch ein einstückiges konisches Bauteil oder durch zylindrische Absätze mit Querschnittssprüngen vorgenommen werden. Zylindrische Absätze zur Verjüngung des Durchmessers des Bohrerschaftes haben gegenüber einer konischen Ausführung den Nachteil, daß an jedem Durchmessersprung Spannungsspitzen aufgrund der schlagenden Beanspruchung des Bohrwerkzeugs entstehen können, die zu einer erhöhten Belastung des Bohrwerkzeuges führen. An den einzelnen Absätzen entstehen weiterhin aufgrund der Schlagimpulse Stoßwellenreflektionen, die sich nachteilig auf das Werkzeug und insbesondere die Festigkeit des Werkzeugs auswirken. Weiterhin wird aufgrund der Querschnittssprünge das Schwingungsverhalten eines solchen Werkzeugs negativ beeinflußt. Diese Kriterien treffen verstärkt auf ein Bohrwerkzeug mit einstückiger Förderwendel zu, da sich das Gewicht sowie das Schwingungverhalten der Förderwendel auch auf den nachfolgenden Bohrerschaft auswirkt.With known drilling tools, this tapering can be carried out by a one-piece conical component or by cylindrical shoulders with cross-sectional jumps. Cylindrical shoulders for tapering the diameter of the drill shank have the disadvantage compared to a conical design that stress peaks occur at each jump in diameter due to the striking stress on the drilling tool, which lead to an increased load on the drilling tool. Shock wave reflections continue to occur on the individual paragraphs due to the impact impulses, which have a disadvantageous effect on the tool and in particular the strength of the tool. Furthermore, the vibration behavior of such a tool is negatively influenced due to the cross-sectional jumps. These criteria increasingly apply to a drilling tool with a one-piece conveying helix, since the weight and the vibration behavior of the conveying helix also affect the subsequent drill shaft.

Bei einer konischen Ausführung des Bohrerschaftes 2 sind diese Nachteile nicht in diesem Maße vorhanden. Ein solcher Bohrerschaft kann demzufolge höhere Bohrleistungen der Werkzeuge übertragen. Nachteilig an einer konischen Ausführung des Bohrerschaftes ist jedoch die ungünstige Aufnahme- und Spannmöglichkeit beim Reibschweißen und beim Richten des Bohrerschaftes. Insbesondere ergeben sich bei unterschiedlichen Längen des Bohrerschaftes sehr unterschiedliche Kegelwinkel, die Spezialspannbacken oder spezielle Spannzangen zum Einspannen eines solchen konischen Schaftes erfordern.With a conical design of the drill shaft 2, these disadvantages are not present to this extent. Such a drill shank can therefore transmit higher drilling performance of the tools. A disadvantage of a conical design of the drill shaft, however, is the unfavorable absorption and clamping possibility when friction welding and when straightening the drill shaft. In particular, with different lengths of the drill shank, very different cone angles result, which require special clamping jaws or special collets for clamping such a conical shank.

Demzufolge sieht die Erfindung vor, daß der Bohrerschaft 2 vom unteren Einsteckende bzw. Einspannteil 33 bis zum oberen Bohrkopfanschluß stufenweise gestaltet ist, wobei die Übergänge der Stufen jeweils konisch ausgeführt sind. Durch diese Ausführung wird der Vorteil der Leistungssteigerung, d.h. des besseren Durchgangs der Schlagimpulse und der Vermeidung von Refklektionen an den Absätzen erreicht. Die absatzweise zylindrische Ausführung ermöglicht darüberhinaus ein problemloses Aufnehmen und Einspannen des Bohrerschaftes sowohl bei der Herstellung der Reibschweißverbindung 31 als auch beim Richten eines solchen Werkzeugs. Bei unterschiedlichen Längen des Bohrerschaftes lassen sich die jeweiligen Bereiche jeweils optimal gestalten. Messungen haben ergeben, daß durch diese Maßnahmen erhebliche Leistungssteigerungen erreicht werden können. Im Ausführungsbeispiel eines solchen Bohrerschaftes nach Fig. 4 ist der Bohrerschaft 2 mit der Förderwendel 4 über die Reibschweißverbindung 31 verbunden, wobei wenigstens der oberste Teil 32 mit der Länge l₄ als zylindrisches Schaftteil 32 ausgebildet ist und wobei zwischen diesem zylindrischen Schaftteil 32 und dem unteren Einspannteil 33 für die Antriebsmaschine insbesondere zwei konische Schaftteilabschnitte 34, 35 mit einer Länge l₅ und l₇ vorgesehen sind.Accordingly, the invention provides that the drill shank 2 is designed in steps from the lower insertion end or clamping part 33 to the upper drill head connection, the transitions of the steps each being conical. This design achieves the advantage of increased performance, ie better passage of the impact impulses and the avoidance of reflections on the heels. The batch-wise cylindrical design also enables problem-free picking up and clamping of the drill shaft both in the production of the friction weld connection 31 and in the straightening of such a tool. With different lengths of the drill shank, the design each area optimally. Measurements have shown that significant improvements in performance can be achieved through these measures. In the exemplary embodiment of such a drill shaft according to FIG. 4, the drill shaft 2 is connected to the feed helix 4 via the friction weld connection 31, at least the uppermost part 32 with the length l₄ being designed as a cylindrical shaft part 32 and between this cylindrical shaft part 32 and the lower clamping part 33 for the drive machine in particular two conical shaft sections 34, 35 with a length l₅ and l₇ are provided.

Der Bohrerschaft 2 besteht demnach abschnittsweise aus einem oberen zylindrischen Abschnitt 32 mit der Länge l₄, eine nachfolgenden konischen Abschnitt 34 mit der Länge l₅, einem weiteren zylindrischen Schaftabschnitt 47 mit der Länge l₆ und einem weiteren konischen Schaftabschnitt 35 mit der Länge l₇, dem sich das Einspannteil 33 mit der Länge l₈ anschließt. Die Längen l₄, l₆ der zylindrischen Schaftabschnitte 32, 47 weisen eine axiale Länge auf, die vorzugsweise zwei- bis viermal dem oberen Schaftdurchmesser D₄ entsprechen, um eine ausreichende Länge zum Einspannen dieses Schaftteils zu erhalten.The drill shaft 2 accordingly consists of sections of an upper cylindrical section 32 with the length l₄, a subsequent conical section 34 with the length l₅, a further cylindrical shaft section 47 with the length l₆ and a further conical shaft section 35 with the length l₇, which is the Clamping part 33 with the length l₈ connects. The lengths l₄, l₆ of the cylindrical shaft sections 32, 47 have an axial length which preferably corresponds to two to four times the upper shaft diameter D₄ in order to obtain a sufficient length for clamping this shaft part.

Durch diese Maßnahmen kann eine Steigerung der Bohrleistung durch eine bessere Übertragung der Schlagenergie vom Einsteckende 33 zum Bohrkopf hin erzielt werden, da insbesondere keine Reflektionen des Schlagimpulses an Durchmessersprüngen entstehen. Dennoch kann der Bohrerschaft an seinen zylindrischen Teilen problemlos in ein übliches Spannfutter oder Backenfutter oder in sonst übliche Spannvorrichtungen eingesetzt werden.These measures make it possible to increase the drilling performance by better transmission of the impact energy from the insertion end 33 to the drilling head, since in particular there are no reflections of the impact pulse on changes in diameter. Nevertheless, the drill shank can be used on its cylindrical parts without any problems in a conventional chuck or jaw chuck or in other usual clamping devices.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described. Rather, it also includes all professional developments and refinements within the scope of the inventive idea.

Claims (17)

Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer zur Herstellung von Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk oder dgl., mit einem Bohrerschaft sowie mit einem mit Hartmetall bestückten Bohrkopf, welcher sich radial erstreckende Schneidflügel umfaßt, wobei dem Bohrkopf eine einstückig mit diesem verbundene Förderwendel zugeordnet ist und eine Aussparung im Bohrkopf als Bohrmehlauslauf in der Förderwendel mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Bohrkopf (3) und Förderwendel (4) eine umlaufende Einschnürung oder Taillierung (15) derart aufweist, daß alle Schneidflügel (7 bis 10) einen weitestgehend gleichen Längsquerschnitt haben, so daß der Bohrkopf (3) mit Förderwendelauslauf einen weitestgehend symmetrischen Aufbau erhält.Drilling tool, in particular rock drill for the production of breakthroughs in concrete or masonry or the like., With a drill shank and with a carbide-tipped drill head, which comprises radially extending cutting blades, the drill head being associated with a conveyor helix connected in one piece with this and a recess in the drill head opens as a drill meal outlet in the helix, characterized in that the transition between the drill head (3) and the helix (4) has a circumferential constriction or waist (15) in such a way that all cutting blades (7 to 10) have a largely identical longitudinal cross section, so that the drill head (3) with the spiral feed outlet has a largely symmetrical structure. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den vier von Aussparungen (11, 11') bzw. (12, 12') unterbrochenen Schneidflügel (7 - 10) mit radial außenliegenden, sich axial erstreckenden Ringsegmenten (19) zwei gegenüberliegende Aussparungen oder Auskehlungen (11, 11') zugeordnet sind, die jeweils einen zur Bohrlängsachse (30) hin gerichteten schrägen Auslauf (16) von ca. 45° gegenüber einer Achsparallelen zur Bohrerlängsachse (30) aufweisen, die in den Auslauf (17) der jeweiligen Bohrmehlnut einer doppelgängigen Förderwendel (4', 4'') münden, und daß zwei weitere Aussparungen (12, 12') einen weitestgehend achsparallelen Auslauf mit einer steilen Schräge (18) zu den darunterliegenden Förderwendeln (4', 4'') aufweisen.Drill according to claim 1, characterized in that the four cutting blades (7-10) interrupted by recesses (11, 11 ') or (12, 12') with radially outer, axially extending ring segments (19) have two opposite recesses or grooves (11, 11 ') are assigned, each of which has an inclined outlet (16) directed towards the longitudinal axis (30) of the axis of approximately 45 ° with respect to an axis parallel to the longitudinal axis (30) of the drill hole in the outlet (17) double-start conveyor coils (4 ', 4'') open, and that two further recesses (12, 12') have a largely axially parallel outlet with a steep slope (18) to the conveyor coils (4 ', 4'') underneath. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D₁) des Bohrkopfes um ca. 10 % größer ist als der Außendurchmesser (D₃) der Förderwendel (4).Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter (D₁) of the drill head is approximately 10% larger than the outer diameter (D₃) of the conveying helix (4). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (l₁) der Förderwendel (4) wenigstens doppelt so groß ist wie der Außendurchmesser (D₁) des Bohrkopfes (3).Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length (l₁) of the conveyor helix (4) is at least twice as large as the outer diameter (D₁) of the drill head (3). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der topfförmige Bohrkopf (3) einen zur Zentrierspitze hin halbkreisförmig gewölbten, umlaufenden Boden (28) aufweist.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the pot-shaped drill head (3) has a circumferential base (28) which is curved in a semicircle towards the centering tip. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite der Ringsegmente (19) der Schneidflügel (7 bis 10) einen dachförmigen oder V-förmigen Querschnitt (20) aufweisen, und daß wenigstens die radial außen liegenden Schrägen (21) der dachförmigen Fläche (20) einen Hartmetall-Schneidstiftbesatz (23, 23') bzw. (24, 24') aufweisen.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the end face of the ring segments (19) of the cutting blades (7 to 10) has a roof-shaped or V-shaped cross section (20), and that at least the radially outer bevels (21) of the roof-shaped Surface (20) have a hard metal cutting pin (23, 23 ') or (24, 24'). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innenliegende schräge Fläche (22) der dachförmigen Stirnfläche (20) jedes Ringsegments (19) wenigstens bei zwei gegenüberliegenden Schneidflügeln (7, 9) einen Hartmetall-Schneidstiftbesatz (25, 25') aufweist.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the radially inner inclined surface (22) of the roof-shaped end face (20) of each ring segment (19) has a hard metal cutting pin (25, 25 ') at least in the case of two opposite cutting blades (7, 9). having. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Hartmetall-Schneidstifte (24, 24', 25, 25') auf der dachförmigen Stirnfläche (20) der Schneidflügel (8, 10) asymmetrisch angeordnet sind.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the hard metal cutting pins (24, 24 ', 25, 25') are arranged asymmetrically on the roof-shaped end face (20) of the cutting blades (8, 10). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bogenförmige Boden (28) des topfförmigen Bohrkopfes (3) wenigstens zwei, vorzugsweise asymmetrisch und in unterschiedlichen radialen Abständen zur Bohrerlängsachse (30) angeordnete Schneidstifte (26, 27) aufweist.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the arcuate bottom (28) of the pot-shaped drill head (3) has at least two cutting pins (26, 27) arranged, preferably asymmetrically and at different radial distances from the longitudinal axis of the drill (30). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radial außenliegende Hartmetall-Schneidstift (26) im bogenförmigen Boden (28) in dem nach dem Auslauf (17) der Förderwendel (4, 4') verstärkten Wandungsabschnitt (14) (Taillierungsbereich (15)) angeordnet ist.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the radially outer hard metal cutting pin (26) in the arcuate base (28) in the wall section (14) (waist region (reinforced area) after the outlet (17) of the conveying helix (4, 4 ') 15)) is arranged. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (19, 29') aller Hartmetallstifte einen Winkel α₁= α₂ ≈ 30°
Figure imgb0002
gegenüber einer achsparallelen Vertikalen (40) einschließen und daß insbesondere die Mittelachsen (29, 29') jeweils die Flächennormalen auf die Einsatzflächen (20, 28) der Hartmetallstifte bilden.
Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the central axes (19, 29 ') of all hard metal pins form an angle α₁ = α₂ ≈ 30 °
Figure imgb0002
with respect to an axis-parallel vertical (40) and that in particular the central axes (29, 29 ') each form the surface normals on the insert surfaces (20, 28) of the hard metal pins.
Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein radial innenliegenden Schneidelement (27) im bogenförmigen Boden (28) im Bereich des schrägen Auslaufs (11, 12) angeordnet ist.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that at least one radially inner cutting element (27) is arranged in the arcuate base (28) in the region of the inclined outlet (11, 12). Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderwendelrücken (49) der Förderwendel (4', 4'') im Bereich des Förderwendeleinlaufs (48) am Bohrerschaft (2) ausgehend vom Außendurchmesser (D₃) sich bogenförmig oder spiralförmig an den Schaftdurchmesser (2) annähert und tangential übergeht, wobei der Förderwendeleinlauf (48) weitestgehend an der Bohrerschaftmantelfläche beginnt.Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the back of the conveying helix (49) of the conveying helix (4 ', 4'') in the area of the helical feeder inlet (48) on the drill shaft (2), starting from the outer diameter (D₃), curves or spirally to the Shaft diameter (2) approximates and merges tangentially, the feed spiral inlet (48) largely starting at the surface of the drill shaft. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß, der Bohrerschaft (2) mit der Förderwendel (4) über eine Reibschweißverbindung (31) oder dergleichen verbunden ist, wobei wenigstens der der Förderwendel (4) zugewandte Teil (32) als zylindrisches Schaftteil (32) ausgebildet ist und daß zwischen diesem zylindrischen Schaftteil (32) und einem zylindrischen Einspannteil (33) für die Antriebsmaschine wenigstens ein und insbesondere zwei konische Schaftteilabschnitte (34, 35) vorgesehen sind.Drilling tool according to claim 1, characterized in that the drill shaft (2) is connected to the feed helix (4) via a friction weld connection (31) or the like, at least the part (32) facing the feed helix (4) as a cylindrical shank part (32) is formed and that between this cylindrical shaft part (32) and a cylindrical clamping part (33) for the drive machine at least one and in particular two conical shaft part sections (34, 35) are provided. Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (2) abschnittsweise aus einem oberen zylindrischen Schaftabschnitt (32), einem nachfolgenden konischen Schaftabschnitt (34), einem weiteren zylindrischen Schaftabschnitt (47) und einem weiteren konischen Schaftabschnitt (35) ausgebildet ist, dem sich der zylindrische Einspannteil (33) anschließt.Drilling tool according to claim 14, characterized in that the drill shank (2) is formed in sections from an upper cylindrical shank section (32), a subsequent conical shank section (34), a further cylindrical shank section (47) and a further conical shank section (35), which is followed by the cylindrical clamping part (33). Bohrwerkzeug nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Schaftabschnitte (32, 47) eine axiale Länge (l₄, l₆) aufweisen, die wenigstens das zwei- bis vierfache des oberen Schaftdurchmessers (D₄) entspricht.Drilling tool according to claim 14 or claim 15, characterized in that the cylindrical shank sections (32, 47) have an axial length (l₄, l₆) which corresponds to at least two to four times the upper shank diameter (D₄). Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich dem Auslauf der Förderwendel (4) anschließende Mantelfläche (14) des Bohrkopfes (3) eine solche Einschnürung oder Taillierung (15) aufweist, daß der Bohrkopf (3) einen symmetrischen, glockenförmigen Aufbau aufweist.Drilling tool according to claim 1, characterized in that the lateral surface (14) of the drilling head (3) adjoining the outlet of the conveying helix (4) has such a constriction or waist (15) that the drilling head (3) has a symmetrical, bell-shaped structure .
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