EP0790387B1 - Gesteinsbohrer sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP0790387B1
EP0790387B1 EP97100123A EP97100123A EP0790387B1 EP 0790387 B1 EP0790387 B1 EP 0790387B1 EP 97100123 A EP97100123 A EP 97100123A EP 97100123 A EP97100123 A EP 97100123A EP 0790387 B1 EP0790387 B1 EP 0790387B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flanks
drill
rock drill
set forth
head
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97100123A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0790387A1 (de
Inventor
Erich Runge
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.)
Plica Werkzeugfabrik AG
Original Assignee
Plica Werkzeugfabrik AG
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Publication date
Application filed by Plica Werkzeugfabrik AG filed Critical Plica Werkzeugfabrik AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58—Chisel-type inserts

Definitions

  • the invention relates to a rock drill according to the preamble of claim 1 and a method for its manufacture.
  • cutting inserts are used Made of hard metal with at least one cutting edge Headboard and with the geometry of a receiving groove in the drilling tool adapted foot part in one or more cut or milled grooves of a drill head or a core bit and in it by soldering attached.
  • the grooves are generally considered ordinary continuous rectangular grooves with a constant cross-section.
  • the hard metal plate is usually caused by caulking in the area of the openings of the receiving grooves Fixed surface of the drill head or the drill bit. This Caulking is usually done before the onset of Tungsten carbide plate executed in the receiving groove. The caulking prevent a radial displacement of the used hard metal plate and on the other hand falling out the plate during subsequent fastening by soldering, Welding or gluing. In addition, the Caulking that between the wall of the receiving groove and the a gap is kept free when using the hard metal plate, into which the molten solder due to capillary forces can penetrate.
  • the receiving groove is an increased pressure on the Carbide plate exercised.
  • the hard metal plate is either already damaged when inserting into the slot or there is an increased risk of breakage when operating the rock drill due to a chiseling effect of the caulking on the hard metal plate, which then breaks the hard metal plate effected at the pressure point.
  • a hard metal plate for Drilling tools with at least one cutting edge Headboard and one of the geometry of a receiving groove in the Drilling tool adapted foot part known, in which the distance between the side surfaces of the foot part in at least one Section of the foot part is larger than in the edge area of the Side surfaces of the foot section.
  • the invention has for its object one with To provide carbide-tipped rock drill, which is such that there is between hard metal plate and receiving groove in the drilling tool a stable and permanent Connection results that is easily soldered or otherwise can be securely centered on the hard metal plate enables and the risk of breakage when operating the Rock drill diminished.
  • the side walls of the receiving groove run apart from the the section with the greater distance between the side surfaces wall areas corresponding to the hard metal plate, preferably essentially parallel to each other so that the previous configuration of a rectangular groove are retained can.
  • the hard metal plate or the receiving groove can also one to the bottom of the hard metal plate or Have tapered cross-section groove bottom without the purpose of the invention is compromised. It is essential that the foot part of the hard metal plate inserted into the receiving groove a section with a larger distance between the two side faces, i.e. a section with a larger clear width, which corresponds to one molded wall area engages the receiving groove, so that ensures a secure centering of the hard metal plate and at the same time a shift in the radial direction is prevented.
  • the part-circular bulges are preferably on formed on both side surfaces of the hard metal plate and lie towards each other.
  • the bulges on the side surfaces The hard metal plate can also be used against each other be staggered. Those are particularly preferred Bulges approximately in the middle of at least one of the side surfaces arranged the hard metal plate.
  • the hard metal plate with Cutting tips are provided, which additional smashing of rock.
  • the cutting tips are preferred arranged in the region of the bulges of the foot part and by extending this area over the Foot part or between the head part and the side surfaces formed edge of the foot part also formed.
  • the rock drill In the rock drill according to the invention, it is in the receiving groove carbide plate used by caulking on the end face of the drill head, preferably in the area the bulge, secured against falling out.
  • the caulking overlaps the between the side surface of the Tungsten carbide plate and its edge formed edge. Thereby any pressure on the hard metal plate is avoided and the risk of breakage due to the chiseling effect of the caulking eliminated.
  • the inventive design of the hard metal plate and the receiving groove enables precise alignment or centering of the hard metal plate prevented reliable displacement in the radial direction and reduces the loads on the hard metal plate.
  • the inventive design achieved that the hard metal plate in the subsequent Soldering, fastening by welding or gluing in centered the receiving groove itself.
  • the invention Rock drill can use an ordinary drill head only one at least over the entire diameter of the drill head extending carbide or insert but a core bit with two, three or more carbide inserts possess that either star-shaped or themselves are arranged crossing.
  • the drill can be known A hard metal cutting plate designed as a centering tip exhibit.
  • Tungsten carbide plate 10 has two main cutting edges on its head part 14 12.
  • the side surfaces adjoin the head part 14 18, 20 of the foot part 16, which are essentially parallel run to each other and meet the headboard 14 form the edge 22.
  • the foot part is the distance between the side surfaces 18, 20 of the foot part 16 larger than in the edge region of the side surfaces the foot part, d. H. here in the area of the end faces 26 the hard metal plate 10.
  • section 24 presents itself as a part-circular Bulge of the side surface 18 represents Embodiment of the hard metal plate 10 shown here is the bulge 24 approximately in the middle of the side surface 18 arranged. It extends in the vertical direction in the substantially over the entire height of the side surface 18 of the Foot part 16. Deviating from the embodiment shown here the bulge 24 can also be at another location the side surface 18 and there may be several Bulges 24 may be provided.
  • Figure 3 shows a plan view of a further embodiment the hard metal plate 10, in which the semi-circular bulge 24 both on the side surface 18 and on the side surface 20 is formed.
  • the embodiment shown here has the bulges 24 facing each other and are approximately in the middle of the side faces 18 and 20 arranged.
  • bulges 24 offset from each other.
  • each side surface 18 or 20 several, preferably opposite bulges 24 may be formed.
  • Figure 4 shows a further embodiment of a Hard metal plate 10.
  • the head part 14 of this hard metal plate carries a cutting edge 12 and is in the range of radially outward after insertion into the drill head End face 28 chamfered.
  • the distance between the apart from section 24 substantially parallel to each other trending side surfaces 18 and 20 is within the middle section 24 larger than in the region of the end face 28 or the back surface 30.
  • the section 24 extends vertically over the entire height of the side surface 18 and / or the side surface 20 and is, in plan view of the Head part 14 of the hard metal plate 10 seen, preferably partially circular.
  • the arrangement of the bulge 24 may be the same as those related to the embodiments described in Figures 1 to 3, in particular can have one or more bulges on one or both side surfaces 18, 20 of the hard metal plate 10 be provided.
  • the hard metal plate 10 can also, in addition to those on the cutting edge 12, one or more Wear cutting tips 13.
  • the cutting tips 13 are in the embodiments shown in FIGS. 5a to 5d in the area of the part-circular bulges 24 arranged and by an extension of these sections over the foot section or between the head section and the side surfaces of the foot portion formed edge 22 also formed.
  • Rock drill carries a drill head on its shaft 32 34 with a receiving groove 36 which is rectangular in cross section
  • the receiving groove extends over the entire diameter of the Drill shaft 32.
  • a hard metal plate 10 according to the embodiment shown in Figure 3 used.
  • the geometry of the foot part of the hard metal plate 10 is adapted to the geometry of the receiving groove.
  • the bulges 24 in the side surfaces the hard metal plate in plan view of the drill head Partially circular recesses in the walls of the receiving groove 36.
  • caulking 38 is formed, which overlap the edge 22 and so the hard metal plate secure against falling out of the receiving groove 36 without however, exert pressure on the hard metal plate 10.
  • the shaft 32 carries a drill bit 34 with three Star-shaped carbide inserts according to the embodiment shown in Figure 4. Furthermore owns the rock drill another carbide insert in the form of a centering pin 40.
  • the drill bit 34 In the drill bit 34 are three rectangular in cross section Milled grooves 36.
  • the walls of the grooves each have the bulges 24 of the side surfaces of the Hard metal plate 10 corresponding, partially circular in plan view Recesses on.
  • In the area of these recesses or the bulges 24 are on the end face 37 of the Drill bit 34 caulking 38 formed which the between the head part 14 and the side surfaces of the foot part of the Grip hard metal plate 10 formed edge 22.
  • the caulking reliably prevent the hard metal plates from falling out 10 during the subsequent connection or fastening by soldering, welding or gluing.
  • the centering pin 40 preferably carries on its underside a square 42, which in a corresponding opening 44, preferably bore in which the drill bit 34 is pressed. In this way, the centering pin 40 is centered and held when later connecting or fastening.
  • the procedure is such that the grooves are milled out first and the geometry of the foot part of the one to be used Tungsten carbide plates can be adapted.
  • the top view partially circular bulges of the side walls of the hard metal plates corresponding recesses in the walls of the Recording grooves can be advantageously by a Drill or mill the groove at the desired one Be made.
  • the corresponding ones Prevent lateral bulges or recesses a radial displacement of the hard metal plates.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei den bisher bekannten Gesteinsbohrern sind Schneidplatten aus Hartmetall mit einem mindestens eine Schneidkante tragenden Kopfteil und mit einem der Geometrie einer Aufnahmenut im Bohrwerkzeug angepaßten Fußteil in eine oder mehrere ausgeschnittene bzw. ausgefräste Nuten eines Bohrerkopfes oder einer Bohrkrone eingesetzt und darin durch Verlöten befestigt. Die Aufnahmenuten werden generell als gewöhnliche durchgehende Rechtecknuten mit konstantem Querschnitt ausgeführt.
Seit jeher war es jedoch schwierig, eine spannungsfreie, feste, den mechanischen Beanspruchungen einer Gesteinsbohrerspitze möglichst lange standhaltende Lötverbindung zwischen der Hartmetallplatte und der Aufnahmenut im Bohrwerkzeug zu erhalten und dabei eine korrekte Ausrichtung bzw. Zentrierung der in die Aufnahmenut eingesetzten Hartmetallplatte zu gewährleisten. Bei den bisher bekannten Gesteinsbohrern wird die Hartmetallplatte üblicherweise durch Verstemmungen im Bereich der Öffnungen der Aufnahmenuten zur Mantelfläche des Bohrkopfes oder der Bohrkrone fixiert. Diese Verstemmungen werden normalerweise vor dem Einsetzen der Hartmetallplatte in die Aufnahmenut ausgeführt. Die Verstemmungen verhindern zum einen ein radiales Verschieben der eingesetzten Hartmetallplatte und zum anderen ein Herausfallen der Platte beim anschließenden Befestigen durch Löten, Schweißen oder Kleben. Darüberhinaus gewährleisten die Verstemmungen, daß zwischen der Wand der Aufnahmenut und der eingesetzten Hartmetallplatte ein Spalt freigehalten wird, in den das geschmolzene Lot aufgrund von Kapillarkräften eindringen kann.
Bei dieser Art der Fixierung der Hartmetallplatte in der Aufnahmenut besteht das Problem, daß die Verstemmungen nicht gleichmäßig ausgeführt werden können. Bei einer zu schwachen Ausbildung der Verstemmungen wird die in die Aufnahmenut eingesetzte Hartmetallplatte nicht hinreichend festgehalten. Die starke Materialausdehnung aufgrund der beim Löten angewandten Temperaturen von bis zu 1100°C bewirkt ein Auseinderklaffen der Aufnahmenut und es besteht die Gefahr, daß die Hartmetallplatte herausfällt oder verschoben wird. Dies führt entweder zur Produktion von Ausschuß oder zu einem zu großen Überstand der Hartmetallplatte über die Mantelfläche des Bohrerschaftes, wodurch die Bruchempfindlichkeit der Platte beim Betrieb des Gesteinsbohrers erhöht wird. Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß die Hartmetallplatte bei der Handhabung während des Herstellungsprozesses infolge von Stößen oder Schlägen aus ihrer senkrechten Lage herauskippt. Dies führt dazu, daß das Lot nicht mehr vollständig in den zwischen der Hartmetallplatte und der Wand der Aufnahmenut gebildeten Spalt eindringen kann und die Haftung der Hartmetallplatte in der Aufnahmenut beeinträchtigt wird.
Bei einer zu starken Ausbildung der Verstemmungen im Öffnungsbereich der Aufnahmenut wird ein erhöhter Druck auf die Hartmetallplatte ausgeübt. Die Hartmetallplatte wird entweder schon beim Einsetzen in die Aufnahmenut beschädigt oder es besteht eine erhöhte Bruchgefahr beim Betrieb des Gesteinsbohrers infolge einer Meißelwirkung der Verstemmung auf die Hartmetallplatte, die dann einen Bruch der Hartmetallplatte an der Druckstelle bewirkt.
Aus der DE-OS 44 06 513 ist ein gattungsgemäßer Bohrer bekannt. Aus diesem Dokument ist ferner eine Hartmetallplatte für Bohrwerkzeuge, insbesondere Gesteinsbohrer, bekannt, die ein mindestens eine Schneidkante tragendes Kopfteil und ein der Geometrie einer Aufnahmenut im Bohrwerkzeug angepaßtes Fußteil aufweist. Das Fußteil besitzt einen Querschnitt, der gegenüber dem Maximalquerschnitt des Kopfteils mindestens teilweise erweitert ist. Die Aufnahmenut im Gesteinsbohrer ist entsprechend der Geometrie des Fußteils hinterschnitten. Gegen ein radiales Verschieben wird die Hartmetallplatte durch eine Verstemmung im Öffnungsbereich der Aufnahmenut zur Mantelfläche des Bohrkopfes gesichert. Der in der DE-OS 44 06 513 beschriebene Gesteinsbohrer weist zwar bereits eine verbesserte Lötverbindung zwischen der Hartmetallplatte und der Aufnahmenut auf. Die oben angesprochenen Probleme hinsichtlich der sicheren Zentrierung der Hartmetallplatte und der erhöhten Bruchgefahr aufgrund von im Mantelbereich des Bohrkopfes vorgesehenen Verstemmungen werden jedoch nicht beseitigt.
Ferner ist aus der LU-A-85 697 eine Hartmetallplatte für Bohrwerkzeuge mit einem wenigstens eine Schneidkante tragenden Kopfteil und einem der Geometrie einer Aufnahmenut im Bohrwerkzeug angepaßten Fußteil bekannt, bei der der Abstand zwischen den Seitenflächen des Fußteils in wenigstens einem Abschnitt des Fußteils größer ist als im Randbereich der Seitenflächen des Fußteils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit einer Hartmetallplatte bestückten Gesteinsbohrer bereitzustellen, der so beschaffen ist, daß sich zwischen Hartmetallplatte und Aufnahmenut im Bohrwerkzeug eine stabile und dauerhafte Verbindung ergibt, die leicht verlötet oder auf andere Weise befestigt werden kann, ein sicheres Zentrieren der Hartmetallplatte ermöglicht und die Bruchgefahr beim Betrieb des Gesteinsbohrers vermindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Gesteinsbohrer mit einem Schaft, einem Bohrkopf oder einer Bohrkrone und mindestens einer Hartmetallschneidplatte, die in wenigstens eine Aufnahmenut des Bohrkopfes eingesetzt und darin durch Verlöten, Verschweißen oder Verkleben befestigt ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hartmetallplatte ein wenigstens eine Schneidkante tragendes Kopfteil und ein Fußteil mit an das Kopfteil angrenzenden Seitenflächen aufweist, wobei der Abstand zwischen den Seitenflächen des Fußteils in wenigstens einem Abschnitt des Fußteils größer ist als im Randbereich der Seitenflächen des Fußteils, wobei die Geometrie der Aufnahmenut und des Fußteils aneinander angepaßt sind, und wobei die mindestens eine Hartmetallplatte durch eine oder mehrere Verstemmungen an der Stirnfläche des Bohrkopfes gegen ein Herausfallen gesichert ist, wobei die Verstemmungen eine am Zusammentreffen der Seitenflächen und des Kopfteils gebildete Kante übergreifen.
Die Seitenwände der Aufnahmenut verlaufen, abgesehen von den dem Abschnitt mit größerem Abstand zwischen den Seitenflächen der Hartmetallplatte entsprechenden Wandbereichen, vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander, so daß die bisherige Ausgestaltung einer Rechtecknut beibehalten werden kann. Die Hartmetallplatte bzw. die Aufnahmenut kann jedoch auch einen sich zur Unterseite der Hartmetallplatte bzw. zum Nutgrund hin verjüngenden Querschnitt aufweisen, ohne daß der Zweck der Erfindung beeinträchtigt wird. Wesentlich ist, daß das in die Aufnahmenut eingesetzte Fußteil der Hartmetallplatte einen Abschnitt mit einem größeren Abstand zwischen den beiden Seitenflächen aufweist, d.h. einen Abschnitt mit größerer lichter Weite, der in einen entsprechend ausgeformten Wandbereich der Aufnahmenut eingreift, so daß ein sicheres Zentrieren der Hartmetallplatte gewährleistet und gleichzeitig eine Verschiebung in radialer Richtung verhindert wird. Der Abschnitt mit größerer lichter Weite ist vorzugsweise durch eine oder mehrere vertikal verlaufende Ausbuchtungen einer oder beider Seitenflächen der Hartmetallplatte gebildet. Die Ausbuchtungen stellen sich dabei in Draufsicht auf das Kopfteil der Hartmetallplatte vorzugsweise als teilkreisförmige Ausbuchtungen dar. In diesem Fall kann die entsprechende Ausnehmung in der Aufnahmenut durch ein einfaches Aufbohren hergestellt werden. Andere Geometrien der Ausbuchtungen sind möglich, jedoch aufgrund der schlechteren Herstellbarkeit weniger bevorzugt.
Die teilkreisförmigen Ausbuchtungen sind vorzugsweise auf beiden Seitenflächen der Hartmetallplatte gebildet und liegen einander gegenüber. Die Ausbuchtungen auf den Seitenflächen der Hartmetallplatte können jedoch auch gegeneinander versetzt angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Ausbuchtungen etwa in der Mitte wenigstens einer der Seitenflächen der Hartmetallplatte angeordnet.
Zusätzlich zu den auf dem Kopfteil der Hartmetallplatte gebildeten Schneidkanten kann die Hartmetallplatte mit Schneidspitzen versehen sein, die eine zusätzliche Zertrümmerung von Gestein bewirken. Die Schneidspitzen sind vorzugsweise im Bereich der Ausbuchtungen des Fußteils angeordnet und durch eine Verlängerung dieses Bereiches über das Fußteil bzw. die zwischen dem Kopfteil und den Seitenflächen des Fußteils gebildete Kante hinaus gebildet.
In dem erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer ist die in die Aufnahmenut eingesetzte Hartmetallplatte durch eine Verstemmung an der Stirnfläche des Bohrkopfes, vorzugsweise im Bereich der Ausbuchtung, gegen ein Herausfallen gesichert. Die Verstemmung übergreift dabei die zwischen der Seitenfläche der Hartmetallplatte und deren Kopfteil gebildete Kante. Dadurch wird jeglicher Druck auf die Hartmetallplatte vermieden und die Bruchgefahr aufgrund einer Meißelwirkung der Verstemmung beseitigt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hartmetallplatte und der Aufnahmenut ermöglicht eine genaue Ausrichtung bzw. Zentrierung der Hartmetallplatte, verhindert zuverlässig eine Verschiebung in radialer Richtung und verringert die auf die Hartmetallplatte wirkenden Belastungen. Darüberhinaus wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreicht, daß sich die Hartmetallplatte beim nachfolgenden Löten, Befestigen durch Schweißen oder Kleben in der Aufnahmenut selbst zentriert. Die Wirkung der Kapillarkräfte in dem zwischen Schneidplatte und Aufnahmenut vorhandenen Spalt wird nicht unterbrochen, so daß sich eine allseitig gleichmäßige und dünne Lot-, Schweiß- oder Klebefuge ausbilden kann. Die Schneidplatte ist dadurch quasi "schwimmend" gelagert, und die Löt-, Schweiß- oder Klebeverbindung kann die beim Bohren auf die Hartmetallplatte einwirkenden Kräfte optimal aufnehmen. Daraus folgt eine erhöhte Haftung der Schneidplatte in der Aufnahmenut und eine wesentlich verringerte Bruchgefahr beim Betrieb des Gesteinsbohrers.
Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer kann einen gewöhnlichen Bohrerkopf mit nur einer sich mindestens über den gesamten Durchmesser des Bohrerkopfes erstreckenden Schneidplatte aus Hartmetall oder aber eine Bohrkrone mit zwei, drei oder mehr Hartmetallschneidplatten besitzen, die entweder sternförmig oder sich kreuzend angeordnet sind. Außerdem kann der Bohrer in bekannter Weise eine als Zentrierspitze ausgebildete Hartmetallschneidplatte aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Aufnahmenut in die Stirnfläche eines Bohrerkopfes bzw. einer Bohrkrone, vorzugsweise durch Ausschneiden oder Ausfräsen, eingebracht wird, deren Geometrie an die Geometrie des Fußteils der erfindungsgemäßen Hartmetallplatte angepaßt ist. Anschließend wird die Hartmetallplatte in die Aufnahmenut eingesetzt und durch Verstemmen eines die Seitenfläche der Hartmetallplatte überhöhenden Abschnitts der Aufnahmenut an der Stirnfläche des Bohrkopfes, vorzugsweise im Bereich der Ausbuchtungen der Seitenfläche bzw. des Abschnitts des Fußteils mit größerer lichter Weite, gegen ein Herausfallen gesichert. Danach wird die Hartmetallplatte mit dem Bohrkopf in bekannter Weise durch Löten, Schweißen oder Kleben verbunden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Hartmetallplatte;
  • Figur 2 eine Draufsicht auf die in Figur 1 gezeigte Hartmetallplatte;
  • Figur 3 eine Draufsicht auf eine weitere Hartmetallplatte;
  • Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Hartmetallplatte;
  • die Figuren 5a bis 5d Frontansichten sowie Draufsichten auf weitere erfindungsgemäße Hartmetallplatten;
  • Figur 6 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers;
  • Figur 7 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer gemäß Figur 6;
  • Figur 8 einen Teilquerschnitt durch den in Figur 6 gezeigten Gesteinsbohrer entlang der Linie A-A;
  • Figur 9 eine Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers;
  • Figur 10 eine Draufsicht auf den Gesteinsbohrer gemäß Figur 9; und
  • Figur 11 einen Teilquerschnitt durch den Gesteinsbohrer gemäß Fig. 9.
    • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Hartmetallplatte 10 trägt auf ihrem Kopfteil 14 zwei Hauptschneidkanten 12. An das Kopfteil 14 grenzen die Seitenflächen 18, 20 des Fußteils 16 an, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und am Zusammentreffen mit dem Kopfteil 14 die Kante 22 ausbilden. In einem mittleren Abschnitt 24 des Fußteils ist der Abstand zwischen den Seitenflächen 18, 20 des Fußteils 16 größer als im Randbereich der Seitenflächen des Fußteils, d. h. hier im Bereich der Stirnflächen 26 der Hartmetallplatte 10.
    In der Draufsicht auf das Kopfteil 14 der Hartmetallplatte 10 gemäß Figur 2 stellt sich der Abschnitt 24 als eine teilkreisförmige Ausbuchtung der Seitenfläche 18 dar. Bei der hier gezeigten Ausführungsform der Hartmetallplatte 10 ist die Ausbuchtung 24 etwa in der Mitte der Seitenfläche 18 angeordnet. Sie erstreckt sich in vertikaler Richtung im wesentlichen über die gesamte Höhe der Seitenfläche 18 des Fußteils 16. Abweichend von der hier gezeigten Ausführungsform kann die Ausbuchtung 24 auch an einer anderen Stelle der Seitenfläche 18 angeordnet sein und es können mehrere Ausbuchtungen 24 vorgesehen sein.
    Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Hartmetallplatte 10, bei der die teilkreisförmige Ausbuchtung 24 sowohl an der Seitenfläche 18 als auch an der Seitenfläche 20 gebildet ist. Bei der hier gezeigten Ausführungsform liegen die Ausbuchtungen 24 einander gegenüber und sind etwa in der Mitte der Seitenflächen 18 und 20 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Ausbuchtungen 24 gegeneinander versetzt anzuordnen. Ferner können an jeder Seitenfläche 18 oder 20 mehrere, vorzugsweise einander gegenüberliegende Ausbuchtungen 24 gebildet sein.
    Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Hartmetallplatte 10. Das Kopfteil 14 dieser Hartmetallplatte trägt eine Schneidkante 12 und ist im Bereich der nach dem Einsetzen in den Bohrkopf radial nach außen gerichteten Stirnfläche 28 abgefast. Der Abstand zwischen den abgesehen von dem Abschnitt 24 im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 18 und 20 ist innerhalb des mittleren Abschnitts 24 größer als im Bereich der Stirnfläche 28 bzw. der Rückenfläche 30. Der Abschnitt 24 erstreckt sich vertikal über die gesamte Höhe der Seitenfläche 18 und/oder der Seitenfläche 20 und ist, in Draufsicht auf das Kopfteil 14 der Hartmetallplatte 10 gesehen, vorzugsweise teilkreisförmig ausgebildet. Die Anordnung der Ausbuchtung 24 kann die gleiche sein, wie bei den im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere können eine oder mehrere Ausbuchtungen auf einer oder beiden Seitenflächen 18, 20 der Hartmetallplatte 10 vorgesehen sein.
    Die Hartmetallplatte 10 kann ferner, zusätzlich zu den auf dem Kopfteil 14 gebildeten Schneidkanten 12, eine oder mehrere Schneidspitzen 13 tragen. Die Schneidspitzen 13 sind bei den in den Fig. 5a bis 5d gezeigten Ausführungsformen im Bereich der teilkreisförmigen Ausbuchtungen 24 angeordnet und durch eine Verlängerung dieser Abschnitte über das Fußteil bzw. die zwischen dem Kopfteil und den Seitenflächen des Fußteils gebildete Kante 22 hinaus gebildet.
    Der in den Figuren 6 bis 8 dargestellte erfindungsgemäße Gesteinsbohrer trägt auf seinem Schaft 32 einen Bohrerkopf 34 mit einer im Querschnitt rechteckigen Aufnahmenut 36. Die Aufnahmenut erstreckt sich über den gesamten Durchmesser des Bohrerschaftes 32. In die Aufnahmenut 36 ist eine Hartmetallplatte 10 gemäß der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform eingesetzt. Die Geometrie des Fußteils der Hartmetallplatte 10 ist an die Geometrie der Aufnahmenut angepaßt. Insbesondere entsprechen den Ausbuchtungen 24 in den Seitenflächen der Hartmetallplatte jeweils in Draufsicht auf den Bohrerkopf teilkreisförmige Ausnehmungen in den Wänden der Aufnahmenut 36. Im Bereich der Ausbuchtungen 24 sind an der Stirnfläche 37 des Bohrerkopfes 34 Verstemmungen 38 gebildet, welche die Kante 22 übergreifen und so die Hartmetallplatte vor einem Herausfallen aus der Aufnahmenut 36 sichern, ohne jedoch einen Druck auf die Hartmetallplatte 10 auszuüben.
    Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer (Figuren 9 bis 11) trägt der Schaft 32 eine Bohrkrone 34 mit drei sternförmig angeordneten Hartmetallschneidplatten gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform. Darüberhinaus besitzt der Gesteinsbohrer eine weitere Hartmetallschneidplatte in Form eines Zentrierstiftes 40.
    In die Bohrkrone 34 sind drei im Querschnitt rechteckförmige Aufnahmenuten 36 eingefräst. Die Wände der Aufnahmenuten weisen jeweils den Ausbuchtungen 24 der Seitenflächen der Hartmetallplatte 10 entsprechende, in Draufsicht teilkreisförmige Ausnehmungen auf. Im Bereich dieser Ausnehmungen bzw. der Ausbuchtungen 24 sind an der Stirnfläche 37 der Bohrkrone 34 Verstemmungen 38 ausgebildet, welche die zwischen dem Kopfteil 14 und den Seitenflächen des Fußteils der Hartmetallplatte 10 gebildete Kante 22 übergreifen. Die Verstemmungen verhindern zuverlässig ein Herausfallen der Hartmetallplatten 10 beim nachfolgenden Verbinden bzw. Befestigen durch Löten, Schweißen oder Kleben.
    Der Zentrierstift 40 trägt an seiner Unterseite vorzugsweise einen Vierkant 42, der in eine entsprechende Öffnung 44, vorzugsweise Bohrung, in der Bohrkrone 34 eingepreßt ist. Auf diese Weise wird der Zentrierstift 40 zentriert und beim späteren Verbinden bzw. Befestigen festgehalten.
    Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer wird so verfahren, daß zunächst die Aufnahmenuten ausgefräst und an die Geometrie des Fußteils der jeweils einzusetzenden Hartmetallplatten angepaßt werden. Die den in Draufsicht teilkreisförmigen Ausbuchtungen der Seitenwände der Hartmetallplatten entsprechenden Ausnehmungen in den Wänden der Aufnahmenuten können dabei in vorteilhafter Weise durch ein Aufbohren oder Fräsen der Nut an der jeweils gewünschten Stelle hergestellt werden. Anschließend wird die der Geometrie der Aufnahmenut entsprechende Hartmetallschneidplatte ausgewählt und in die Nut eingesetzt. Die einander entsprechenden seitlichen Ausbuchtungen bzw. Ausnehmungen verhindern ein radiales Verschieben der Hartmetallplatten. Durch Verstemmen eines die Seitenwand der eingesetzten Hartmetallplatte überhöhenden Wandabschnitts der Aufnahmenut an der Stirnfläche des Bohrkopfes bzw. der Bohrkrone vorzugsweise im Bereich der Ausbuchtungen 24, wird die Hartmetallplatte gegen ein Herausfallen gesichert. Die Verstemmung muß dabei die Hartmetallplatte nicht mehr in einer ganz bestimmten Lage fixieren und braucht daher auch keinen Druck auf die Hartmetallplatte auszuüben. Schließlich wird die Hartmetallplatte mit der Aufnahmenut in bekannter Weise durch Löten, Schweißen oder Kleben verbunden. Die dabei entstehende Löt-, Schweiß- oder Klebefuge ist allseitig gleichmäßig und dünn ausgebildet, da sich die Hartmetallplatte beim Befestigen, im Fluid (Lötmetall, Schweißmetall oder Kleber) quasi "schwimmend", infolge der auf beiden Seiten der Hartmetallplatte gleich großen Kapillarkräfte selbständig zentriert. Damit ist eine zuverlässige Haftung der Hartmetallplatte in der Aufnahmenut gewährleistet und die Bruchgefahr beim Betrieb des Bohrers wesentlich verringert.

    Claims (15)

    1. Gesteinsbohrer mit einem Schaft (32), einem Bohrkopf oder einer Bohrkrone (34) und mindestens einer Hartmetallplatte (10), die in wenigstens eine Aufnahmenut (36) des Bohrkopfes (34) eingesetzt und darin durch Verlöten, Verschweißen oder Verkleben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallplatte (10) ein wenigstens eine Schneidkante (12) tragendes Kopfteil (14) und ein Fußteil (16) mit an das Kopfteil angrenzenden Seitenflächen (18, 20) aufweist, wobei der Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) des Fußteils (16) in wenigstens einem Abschnitt (24) des Fußteils größer ist als im Randbereich der Seitenflächen (18, 20) des Fußteils, wobei die Geometrie der Aufnahmenut (36) und des Fußteils (16) aneinander angepaßt sind, und wobei die mindestens eine Hartmetallplatte (10) durch eine oder mehrere Verstemmungen (38) an der Stirnfläche (37) des Bohrkopfes (34) gegen ein Herausfallen gesichert ist, wobei die Verstemmungen (38) eine am Zusammentreffen der Seitenflächen (18, 20) und des Kopfteils (14) gebildete Kante (22) übergreifen.
    2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (18, 20), abgesehen von dem Abschnitt (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20), im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
    3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) in der Mitte des Fußteils (16) gebildet ist.
    4. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) durch wenigstens eine, in Draufsicht auf das Kopfteil im wesentlichen teilkreisförmige Ausbuchtung (24) einer oder beider Seitenflächen (18, 20) des Fußteils (16) gebildet ist.
    5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seitenflächen (18, 20) gebildeten Ausbuchtungen (24) jeweils einander gegenüberliegen.
    6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seitenflächen (18, 20) gebildeten Ausbuchtungen (24) jeweils gegeneinander versetzt angeordnet sind.
    7. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Schneidkanten (12) eine oder mehrere Schneidspitzen (13) vorgesehen sind.
    8. Gesteinsbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidspitzen (13) durch eine Verlängerung des Abschnitts (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) über das Fußteil (16) hinaus gebildet sind.
    9. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstemmungen (38) im Bereich des Abschnitts (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) gebildet sind.
    10. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hartmetallplatte (10) mindestens über den gesamten Durchmesser des Bohrkopfes (34) erstreckt.
    11. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrkrone (34) wenigstens drei Hartmetallplatten (10) eingesetzt sind.
    12. Gesteinsbohrer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Hartmetallplatte in Form eines Zentrierstiftes (40) vorgesehen ist.
    13. Gesteinsbohrer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstift (40) an seiner Unterseite einen Vierkant (42) trägt, der in eine Öffnung oder Bohrung (44) in der Bohrkrone (34) eingepreßt ist.
    14. Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsbohrers gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, welches die folgenden Schritte umfaßt:
      (a) Einbringen wenigstens einer Aufnahmenut (36) in die Stirnfläche (37) eines Bohrkopfes oder einer Bohrkrone (34);
      (b) Einsetzen der Hartmetallplatte (10) in die Aufnahmenut (36), wobei die Hartmetallplatte (10) ein wenigstens eine Schneidkante (12) tragendes Kopfteil (14) und ein Fußteil (16) mit an das Kopfteil angrenzenden Seitenflächen (18, 20) aufweist, wobei der Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) des Fußteils (16) in wenigstens einem Abschnitt (24) des Fußteils größer ist als im Randbereich der Seitenflächen (18, 20) und die Geometrie des Fußteils (16) und der Aufnahmenut (36) aneinander angepaßt sind;
      (c) Verstemmen eines die Seitenflächen (18, 20) der eingesetzten Hartmetallplatte (10) überhöhenden Wandabschnitts der Aufnahmenut (36) an der Stirnfläche (37) des Bohrkopfes oder der Bohrkrone (34) zur Ausbildung wenigstens einer Verstemmung (38), welche eine am Zusammentreffen des Kopfteils (14) und der Seitenflächen (18, 20) gebildete Kante (22) übergreift, wodurch die Hartmetallplatte gegen ein Herausfallen gesichert wird; und
      (d) Verbinden der Hartmetallplatte (10) mit dem Bohrkopf (34) durch Löten, Schweißen oder Kleben.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt der Aufnahmenut (36) im Bereich des Abschnitts (24) mit dem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen (18, 20) des Fußteils (16) verstemmt wird.
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