EP3727733A1 - Verfahren zur herstellung eines schneidabschnittes für eine bohrkrone - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines schneidabschnittes für eine bohrkrone

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Publication number
EP3727733A1
EP3727733A1 EP18815261.5A EP18815261A EP3727733A1 EP 3727733 A1 EP3727733 A1 EP 3727733A1 EP 18815261 A EP18815261 A EP 18815261A EP 3727733 A1 EP3727733 A1 EP 3727733A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
closed
tubular element
slot
closed tubular
face
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18815261.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Schroeder
Guenter Domani
Pingyan Rong
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3727733A1 publication Critical patent/EP3727733A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning
    • B23B51/0461—Drills for trepanning with exchangeable cutting heads or crowns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning
    • B23B51/0467—Details of the tubular body sidewall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cutting section for a drill bit according to the preamble of claim 1.
  • WO 2014/096359 A1 discloses a cutting section for a drill bit, which can be connected to a drill shaft section of the drill bit via a releasable connection device.
  • the releasable connection means is formed out as a combined plug-and-turn connection.
  • a "plug-in rotary connection” releasable connections between a first and second connecting element are referred to form a plug connection in one direction and are additionally connected via a rotary connection.
  • the cutting section comprises one or more drill segments, a ring section, an outer plug element and an annular stop shoulder at the transition from the ring section to the outer plug element.
  • Cutting sections which are connectable to a combined plug-and-turn connection, who sold under the product name "Hilti DD X-CM".
  • the cutting sections "Hilti DD X-CM” comprise a plurality of drilling segments, a ring portion and an outer plug element, wherein at the transition from the ring portion to the outer plug element is an annular stop shoulder for power transmission. The torque transmission takes place with the aid of pin elements, which interact with slot-shaped recesses in the outer plug element.
  • the cutting sections "Hilti DD X-CM” are made of a closed tube element. In this case, the annular stop shoulder is produced by turning and the slot-shaped recesses are produced by milling.
  • a disadvantage of the structure of the known cutting sections "Hilti DD X-CM” are the high produc- tion effort through the turning of the annular stop shoulder and the milling of the slot-shaped recesses. In addition, the choice of materials for the ring portion and the outer plug element is limited. Since the cutting sections “Hilti DD X-CM” are made of a closed tube element, it must be considered the demands on the cutting section in terms of power transmission, torque transmission and tensile loads when removing a jammed drill bit a compromise in material selection are made.
  • the object of the present invention is to reduce the manufacturing effort in the production of the cutting section in a method for producing a cutting section for a drill bit.
  • the functionality of the cutting section when drilling with the drill bit with respect to power transmission, torque transmission and / or tensile loads when removing a jammed drill bit to be improved.
  • the cutting section for a drill bit produced by the method according to the invention is connected to a drill shaft section of the drill bit via a releasable connection device.
  • the method for producing a cutting section for a drill bit is characterized by the method steps:
  • a first closed pipe element of a first hollow cylinder with a first outer lateral surface, a first inner surface, a first lower face, and a first upper end face is formed in shape and has a first hollow cylinder height, a first inner diameter and a first outer diameter to,
  • a second closed tubular element is formed in the form of a second hollow cylinder having a second outer lateral surface, a second inner lateral surface, a two th lower end surface and a second upper end surface and has a second hollow cylindrical height, a second inner diameter and a second outer diameter, wherein the first outer diameter is smaller than the second inner diameter and the first outer lateral surface touches the second inner circumferential surface,
  • the cutting portion made by the method of the invention includes a first closed tube member, a second closed tube member, and at least one drill segment.
  • the first closed tubular element is designed in the form of a first hollow cylinder and comprises a first outer lateral surface, a first inner lateral surface, a first lower end surface and a first upper end surface.
  • the second closed-tube element is formed in the form of a second hollow cylinder and comprises a second outer lateral surface, a second inner lateral surface, a second lower end surface and a second upper end surface.
  • the first closed tubular element and the second closed tubular element are nested and the one or more bore segments are connected to the first closed tubular element and the second closed tubular element.
  • the drilling segments are connected to the first and second closed tubular element.
  • the cutting portion is constructed so that the power transmission from a Bohrschaftab section via the first closed tubular element and the torque transmission from the Bohrschaftabexcellent via the second closed tubular element takes place.
  • the first upper end surface forms an annular stop shoulder, which is used for power transmission.
  • a Bohrschaftabites transmits the force by means of an annular end face on the annular stop shoulder.
  • the torque transmission takes place, for example via Stif tide the Bohrschaftabiteses, which cooperate with slot-shaped recesses in the second ge connected pipe element.
  • the first closed pipe element and the second closed pipe element are formed as a hollow cylinder with annular cross-sections and have a constant Ma terialrank on.
  • the first closed tubular element can be made of a first planar sheet metal part, which is formed into a first open tubular element and is connected to the first butt edges cohesively or positively.
  • the second closed-tube element can be made from a second planar sheet metal part, which is reshaped to egg nem second open tubular element and stoffschlüs sig or positively connected to second butt edges.
  • the first lower end face of the first closed pipe element and the second lower end face of the second closed pipe element are aligned aligned tet.
  • the flush alignment of the first lower end surface and the second lower Stirnflä surface has the advantage that a wide connection surface for the Bohrsegmente arises, at which the Bohrsegmente can be connected to the first closed pipe element and the second ge connected pipe element.
  • the one or more drilling segments are connected to the first un direct end face and the second lower end face.
  • the flush Ausrich tion of the first lower end face and the second lower end face creates a wide connection surface for the Bohrsegmente.
  • the first closed-pipe element and the second closed pipe element can be connected simultaneously with the Bohrsegmenten. If the drill segments are connected simultaneously to the first and second closed pipe members, the manufacturing cost can be reduced. Depending on the material thicknesses used, it may be necessary for the first closed tube element and the second closed tube element to be additionally joined together. If higher moments of resistance are required, the first closed pipe element and the second closed Rohrele element can be additionally connected to each other.
  • At least one slot-shaped recess is preferably created in the second closed tubular element, wherein the at least one slot-shaped recess comprises a transverse slot and a connecting slot and the connecting slot connects the transverse slot with the second upper end face of the second closed tubular element.
  • the min least one slot-shaped recess is part of the releasable connection means which connects the cutting portion with a Bohrschaftabêt of the drill bit.
  • the slot-shaped recess is formed in T-shape or L-shape and allows in the connected state of the drill bit a relative movement between the cutting portion and the Bohrschaftabexcellent. By the relative movement between the cutting portion and the Bohrschaftabexcellent a jammed cutting section can be released from the ground.
  • At least one transverse groove is particularly preferably provided in the second inner circumferential surface, wherein the at least one transverse groove is arranged at the level of the connecting slot of the slot-shaped recess.
  • the at least one transverse groove is part of the releasable connection device Ver that connects the cutting section with a Bohrschaftabmale the drill bit.
  • the width of the transverse groove is greater than or equal to the width of the transverse slot of the slot-shaped recess. In the transverse groove of the cutting section engages a matching Cross nose of a drill shank section.
  • transverse groove and transverse nose form an addi tional positive connection, which prevents the plug-and-turn connection is inadvertently opened when loosening a jammed drill bit and the Bohrschaftabites is removed without cutting section from the ground.
  • At least one inner recess is created in the first inner lateral surface, which extends over the first hollow cylinder height.
  • the at least one inner recess in the first inner circumferential surface can form a transport channel for a cooling and rinsing liquid and allows the formation of cutting sections with small mecanicerstän- the drill segments on the inside of the cutting section.
  • the width, depth, shape and / or number of the inner recess are adapted to the required amount of liquid of the cooling and rinsing liquid.
  • the first closed tubular element is made of a first material and the second closed tubular element is made of a second material.
  • the cutting section produced by the method according to the invention is constructed so that the force is transmitted to the cutting section via the first closed tubular element and the torque transmission to the cutting section via the second closed tubular element.
  • FIGS. 1 A, B a drill bit having a cutting portion and a Bohrschaftabêt connectable via a releasable connection means, in an unconnected state of the drill bit ( Figure 1 A) and in a connected to the drill bit ( Figure 1 B).
  • FIGS. 2A-C show the cutting section of FIG. 1 consisting of a first closed
  • Pipe element a second closed tubular element and a plurality of drill segments in a longitudinal section along the section line A-A in FIG. 1 A;
  • FIGS. 1 A, B show a drill bit 10, which comprises a cutting portion 11 and a Bohr shank portion 12, wherein the cutting portion 1 1 and the drill shank portion 12 via a releasable connection means 13 are connectable.
  • the cutting section 1 1 comprises a first closed tubular element 14, a second ge connected tubular element 15 and a plurality of drilling segments 16, which are connected to the first closed-tube element 14 and the second closed tubular element 15.
  • the cutting section 1 1 is produced by means of the method according to the invention for producing a cutting section from the first closed tubular element 14, the second GE closed tubular element 15 and the drilling segments 16.
  • the drill segments 16 are connected to the first closed tube member 14 and the second closed tube member 15, wherein the first and second tube member 14, 15 are also connected to each other in the region of the connection. If necessary, the first closed pipe element 14 and the second closed pipe element 15 can be additionally connected to each other.
  • the drill segments 16 are arranged in a ring and form a drill ring with intermediate spaces.
  • the cutting section 1 1 may instead of several drilling segments 16 also have a single nes trained as a closed drill ring drilling segment.
  • the drilling segments 16 may be welded, brazed, bolted or connected in another suitable fastening manner to the first closed tubular member 14 and the second closed tubular member 15 with the first closed tubular member 14 and the second closed tubular member 15.
  • the drill shank portion 12 comprises a tubular Drill shank 17, a lid 18 and a spigot 19, via which the drill bit 10 is mounted in a tool holder of a core drill.
  • the releasable connection device 13 is designed in the form of a combined plug-and-turn connection, as disclosed in WO 2014/096359 A1.
  • the releasable connec tion device 13 comprises a first plug-in element 21, which is integrated in the cutting section 1 1 in, and a second plug-in element 22 which is integrated in the Bohrschaftabterrorism 12.
  • the first and second plug-in element 21, 22 form a plug connection and are secured additional Lich via a rotary connection.
  • the rotary joint comprises a plurality of pin elements 23 which are inserted into slot-shaped recesses 24.
  • the pin elements 23 are attached to an outer side of the second plug-in element 22 and the slot-shaped Ausneh rules 24 are provided in the first plug-in element 21.
  • the cutting section 1 1 can be easily and quickly connected to the Bohrschaftabêt 12 by the operator.
  • the cutting portion 1 1 is inserted with the first plug-in element 21 on the second plug-in element 22 of the Bohrschaftabêtes 12, that the pin elements 23 are arranged in the slot-shaped recesses 24.
  • the drill bit 10 is driven by a core drill in a rotational direction 25 about a rotation axis 26, wherein the rotation axis 26 coincides with a longitudinal axis of the rohrför shaped drill shank 17.
  • the drill bit 10 is moved along a feed direction 27 in a workpiece 28, wherein the feed direction 27 is parallel to the axis of rotation 26.
  • the drill bit 10 generates in the workpiece 28 a borehole 31 with a borehole diameter di_ and a boring core 32 with a core diameter CIK.
  • the drill segments 15 form a drill ring having an outer diameter corresponding to the borehole diameter di_, and an inner diameter corresponding to the core diameter d K.
  • FIGS. 2A-C show the cutting portion 1 1 of FIG. 1 with the first closed tube element 14, the second closed tube element 15 and the drill segments 16 in a longitudinal section along the section line A-A in FIG. 1 A.
  • FIG. 2B shows the first closed tubular element 14 and FIG. 2C the second closed tube element 15 of the cutting section 1 1.
  • the cutting portion 1 1 is made of the first closed tube member 14, the second closed tube member 15 and the drill segments 16.
  • the drilling segments 16 are connected to the first closed tubular element 14 and to the second closed tubular element 15.
  • the drill segments 16 can be welded to the first ge closed tubular element 14 and the second closed tubular element 15, soldered, screwed or connected in another suitable fastening.
  • the first closed tubular element 14 is designed in the form of a first hollow cylinder with an annular cross-sectional area.
  • the first closed tubular element 14 comprises a first outer lateral surface 41, a first inner lateral surface 42, a first lower end surface 43 and a first upper end surface 44.
  • the dimensions of the first ge connected tubular element 14 are by a first hollow cylinder height Hi, a first In nen pressmesser di and a first outer diameter Di defined.
  • the width of the first closed tubular element 14 results as half the difference between the first outside diameter Di and the first inside diameter di and is referred to as the first width Bi.
  • the second closed tube element 15 is designed in the form of a second hollow cylinder with an annular cross-sectional area.
  • the second closed tubular element 15 comprises a second outer lateral surface 45, a second inner lateral surface 46, a two te lower end surface 47 and a second upper end surface 48.
  • the dimensions of the second closed tubular element 15 are by a second hollow cylinder height H 2 , a two-th inner diameter d 2 and a second outer diameter D 2 defined.
  • the width of the second closed tubular element 15 results as half the difference of the second outer diameter D 2 and the second inner diameter d 2 and is referred to as the second width B 2 .
  • the first lower end face 43 of the first closed tubular element 14 and the second lower end face 47 of the second closed tubular element 15 are aligned flush.
  • the flush alignment of the first lower end surface 43 and the second lower end surface 47 has the advantage that a wide connection surface for the Bohrsegmente 16 is formed at which the Bohrsegmente 16 can be connected to the first closed tube member 14 and the second closed tube member 15. If the
  • Drill segments 16 are connected to the first lower end face 43 and the second lower end face 47, the first closed tube member 14 and the second ge connected tube member 15 can be connected simultaneously with the Bohrsegmenten 16. Depending on the material thicknesses used, it may be necessary that the first closed-tube element 14 and the second closed tube element 15 are additionally connected with one another.
  • the cutting portion 1 1 is constructed so that the power transmission from Bohrschaftab section 12 on the cutting section 1 1 via the first closed tubular element 14 and the torque transmission from the Bohrschaftabites 12 on the cutting section 1 1 via the second closed tubular element 15 takes place.
  • the first upper end face 44 of the first closed tubular element 14 forms on the inside of the cutting section 1 1 an annular stop shoulder 49 for the transmission of power from a connected Bohrschaftabêt.
  • the second closed tubular element 15 of the cutting section 1 1 has a plurality of slot-shaped recesses 24 on the second upper end face 48.
  • the slot-shaped recesses 24 each comprise a transverse slot 51 and a connecting slot 52, wherein the connecting slot 52 connects the transverse slot 51 with the second upper end face 48.
  • the first closed tubular element 14 may be made of a first material and the second ge closed tubular element 15 made of a second material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes aus einem ersten geschlossenen Rohrelement (14), das in Form eines ersten Hohlzylinders ausgebildet ist, einem zweiten geschlossenen Rohrelement (15), das in Form eines zweiten Hohlzylinders ausgebildet ist, und einem oder mehreren Bohrsegmenten (16), die mit dem ersten geschlossenen Rohrelement (14) und dem zweiten geschlossenen Rohrelement (15) verbunden werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes für eine Bohrkrone
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes für eine Bohrkrone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
WO 2014/096359 A1 offenbart einen Schneidabschnitt für eine Bohrkrone, der mit einem Bohrschaftabschnitt der Bohrkrone über eine lösbare Verbindungseinrichtung verbindbar ist. Dabei ist die lösbare Verbindungseinrichtung als kombinierte Steck-Dreh-Verbindung ausge bildet. Als "Steck-Dreh-Verbindung" werden lösbare Verbindungen zwischen einem ersten und zweiten Verbindungselement bezeichnet, die in einer Richtung eine Steckverbindung bilden und zusätzlich über eine Drehverbindung verbunden werden. Der Schneidabschnitt umfasst eine oder mehrere Bohrsegmente, einen Ringabschnitt, ein äusseres Steckelement und eine ringförmige Anschlagschulter am Übergang vom Ringabschnitt zum äusseren Ste ckelement.
Schneidabschnitte, die mit einer kombinierten Steck-Dreh-Verbindung verbindbar sind, wer den unter dem Produktnamen "Hilti DD X-CM" vertrieben. Die Schneidabschnitte "Hilti DD X- CM" umfassen mehrere Bohrsegmente, einen Ringabschnitt und ein äusseres Steckelement, wobei sich am Übergang vom Ringabschnitt zum äusseren Steckelement eine ringförmige Anschlagschulter für die Kraftübertragung befindet. Die Drehmomentübertragung erfolgt mit hilfe von Stiftelementen, die mit schlitzförmigen Ausnehmungen im äusseren Steckelement Zusammenwirken. Die Schneidabschnitte "Hilti DD X-CM" werden aus einem geschlossenen Rohrelement gefertigt. Dabei wird die ringförmige Anschlagschulter durch Drehbearbeitung erzeugt und die schlitzförmigen Ausnehmungen werden durch Fräsbearbeitung erzeugt.
Nachteilig am Aufbau der bekannten Schneidabschnitte "Hilti DD X-CM" sind der hohe Ferti gungsaufwand durch die Drehbearbeitung der ringförmigen Anschlagschulter und die Fräsbearbeitung der schlitzförmigen Ausnehmungen. Außerdem ist die Materialauswahl für den Ringabschnitt und das äussere Steckelement eingeschränkt. Da die Schneidabschnitte "Hilti DD X-CM" aus einem geschlossenen Rohrelement gefertigt werden, muss hinsichtlich der Anforderungen an den Schneidabschnitt bezüglich Kraftübertragung, Drehmomentüber tragung und Zugbelastungen beim Entfernen einer verklemmten Bohrkrone ein Kompromiss bei der Materialauswahl getroffen werden.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes für eine Bohrkrone den Fertigungsaufwand bei der Herstellung des Schneidabschnittes zu reduzieren. Außerdem soll die Funktionalität des Schneidabschnittes beim Bohren mit der Bohrkrone im Hinblick auf Kraftübertragung, Drehmomentübertragung und/oder Zugbelastungen beim Entfernen einer verklemmten Bohrkrone verbessert werden.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung eines Schnei dabschnittes für eine Bohrkrone erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen ange geben.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schneidabschnitt für eine Bohrkrone wird mit einem Bohrschaftabschnitt der Bohrkrone über eine lösbare Verbindungseinrichtung verbunden. Das Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes für eine Bohrkrone ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
■ ein erstes geschlossenes Rohrelement wird in Form eines ersten Hohlzylinders mit einer ersten äusseren Mantelfläche, einer ersten inneren Mantelfläche, einer ersten unteren Stirnfläche und einer ersten oberen Stirnfläche ausgebildet und weist eine erste Hohlzylinderhöhe, einen ersten Innendurchmesser und einen ersten Aussen- durchmesser auf,
■ ein zweites geschlossenes Rohrelement wird in Form eines zweiten Hohlzylinders mit einer zweiten äusseren Mantelfläche, einer zweiten inneren Mantelfläche, einer zwei ten unteren Stirnfläche und einer zweiten oberen Stirnfläche ausgebildet und weist eine zweite Hohlzylinderhöhe, einen zweiten Innendurchmesser und einen zweiten Aussendurchmesser auf, wobei der erste Aussendurchmesser kleiner als der zweite Innendurchmesser ist und die erste äussere Mantelfläche die zweite innere Mantel fläche berührt,
■ das erste geschlossene Rohrelement wird in das zweite geschlossene Rohrelement gesteckt und
■ ein oder mehrere Bohrsegmente werden mit dem ersten geschlossenen Rohrelement und dem zweiten geschlossenen Rohrelement verbunden. Der Schneidabschnitt, der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, um fasst ein erstes geschlossenes Rohrelement, ein zweites geschlossenes Rohrelement und mindestens ein Bohrsegment. Das erste geschlossene Rohrelement ist in Form eines ersten Hohlzylinders ausgebildet und umfasst eine erste äussere Mantelfläche, eine erste innere Mantelfläche, eine erste untere Stirnfläche und eine erste obere Stirnfläche. Das zweite ge schlossene Rohrelement ist in Form eines zweiten Hohlzylinders ausgebildet und umfasst eine zweite äussere Mantelfläche, eine zweite innere Mantelfläche, eine zweite untere Stirn fläche und eine zweite obere Stirnfläche. Um den Schneidabschnitt fertigzustellen, werden das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement ineinan- dergesteckt und das eine oder die mehreren Bohrsegmente werden mit dem ersten ge schlossenen Rohrelement und mit dem zweiten geschlossenen Rohrelement verbunden. Im Hinblick auf die Stabilität des Schneidabschnittes ist es vorteilhaft, wenn die Bohrsegmente mit dem ersten und zweiten geschlossenen Rohrelement verbunden sind.
Der Schneidabschnitt ist so aufgebaut, dass die Kraftübertragung von einem Bohrschaftab schnitt über das erste geschlossene Rohrelement und die Drehmomentübertragung vom Bohrschaftabschnitt über das zweite geschlossene Rohrelement erfolgt. Die erste obere Stirnfläche bildet eine ringförmige Anschlagschulter, die zur Kraftübertragung verwendet wird. Ein Bohrschaftabschnitt überträgt die Kraft mittels einer ringförmigen Stirnfläche auf die ringförmige Anschlagschulter. Die Drehmomentübertragung erfolgt beispielsweise über Stif telemente des Bohrschaftabschnittes, die mit schlitzförmigen Ausnehmungen im zweiten ge schlossenen Rohrelement Zusammenwirken. Durch die Trennung des Schneidabschnittes in das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement können die unterschiedlichen Anforderungen an den Schneidabschnitt im Hinblick auf die Kraftübertra gung und Drehmomentübertragung berücksichtigt werden.
Durch die Trennung des Schneidabschnittes in das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement kann außerdem der Fertigungsaufwand für die Her stellung des Schneidabschnittes reduziert werden. Die erste obere Stirnfläche bildet die ring förmige Anschlagschulter für die Kraftübertragung, so dass eine Drehbearbeitung entfällt. Das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement sind als Hohlzylinder mit kreisringförmigen Querschnitten ausgebildet und weisen eine konstante Ma terialstärke auf. Das erste geschlossene Rohrelement kann aus einem ersten ebenen Blech teil hergestellt werden, das zu einem ersten offenen Rohrelement umgeformt wird und an ersten Stosskanten stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden wird. Das zweite geschlos sene Rohrelement kann aus einem zweiten ebenen Blechteil hergestellt werden, das zu ei nem zweiten offenen Rohrelement umgeformt wird und an zweiten Stosskanten stoffschlüs sig oder formschlüssig verbunden wird. Bevorzugt werden die erste untere Stirnfläche des ersten geschlossenen Rohrelementes und die zweite untere Stirnfläche des zweiten geschlossenen Rohrelementes bündig ausgerich tet. Die bündige Ausrichtung der ersten unteren Stirnfläche und der zweiten unteren Stirnflä che hat den Vorteil, dass eine breite Anbindungsfläche für die Bohrsegmente entsteht, an der die Bohrsegmente mit dem ersten geschlossenen Rohrelement und dem zweiten ge schlossenen Rohrelement verbunden werden können.
Besonders bevorzugt werden das eine oder die mehreren Bohrsegmente mit der ersten un teren Stirnfläche und der zweiten unteren Stirnfläche verbunden. Durch die bündige Ausrich tung der ersten unteren Stirnfläche und der zweiten unteren Stirnfläche entsteht eine breite Anbindungsfläche für die Bohrsegmente. Wenn die Bohrsegmente mit der ersten unteren Stirnfläche und der zweiten unteren Stirnfläche verbunden werden, können das erste ge schlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement gleichzeitig mit den Bohrsegmenten verbunden werden. Wenn die Bohrsegmente gleichzeitig mit dem ersten und zweiten geschlossenen Rohrelement verbunden werden, kann der Fertigungsaufwand reduziert werden. Abhängig von den verwendeten Materialstärken kann es erforderlich sein, dass das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement zu sätzlich miteinander verbunden werden. Sollten höhere Widerstandsmomente erforderlich sein, können das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrele ment zusätzlich miteinander verbunden werden.
Bevorzugt wird im zweiten geschlossenen Rohrelement mindestens eine schlitzförmige Aus nehmung erstellt, wobei die mindestens eine schlitzförmige Ausnehmung einen Querschlitz und einen Verbindungsschlitz umfasst und der Verbindungsschlitz den Querschlitz mit der zweiten oberen Stirnfläche des zweiten geschlossenen Rohrelementes verbindet. Die min destens eine schlitzförmige Ausnehmung ist Teil der lösbaren Verbindungseinrichtung, die den Schneidabschnitt mit einem Bohrschaftabschnitt der Bohrkrone verbindet. Die schlitz förmige Ausnehmung ist in T-Form oder L-Form ausgebildet und ermöglicht im verbundenen Zustand der Bohrkrone eine Relativbewegung zwischen dem Schneidabschnitt und dem Bohrschaftabschnitt. Durch die Relativbewegung zwischen dem Schneidabschnitt und dem Bohrschaftabschnitt kann ein verklemmter Schneidabschnitt aus dem Untergrund gelöst werden.
Besonders bevorzugt wird in der zweiten inneren Mantelfläche mindestens eine Quernut er stellt, wobei die mindestens eine Quernut in Höhe des Verbindungsschlitzes der schlitzförmi gen Ausnehmung angeordnet wird. Die mindestens eine Quernut ist Teil der lösbaren Ver bindungseinrichtung, die den Schneidabschnitt mit einem Bohrschaftabschnitt der Bohrkrone verbindet. Die Breite der Quernut ist grösser oder gleich der Breite des Querschlitzes der schlitzförmigen Ausnehmung. In die Quernut des Schneidabschnittes greift eine passende Quernase eines Bohrschaftabschnittes ein. Die Quernut und Quernase bilden eine zusätzli che formschlüssige Verbindung, die verhindert, dass die Steck-Dreh-Verbindung beim Lösen einer verklemmten Bohrkrone unbeabsichtigt geöffnet wird und der Bohrschaftabschnitt ohne Schneidabschnitt aus dem Untergrund entfernt wird.
Bevorzugt wird in der ersten inneren Mantelfläche mindestens eine Innenvertiefung erstellt, die sich über die erste Hohlzylinderhöhe erstreckt. Die mindestens eine Innenvertiefung in der ersten inneren Mantelfläche kann einen Transportkanal für eine Kühl- und Spülflüssigkeit bilden und ermöglicht die Ausbildung von Schneidabschnitten mit geringen Innenüberstän- den der Bohrsegmente auf der Innenseite des Schneidabschnittes. Die Breite, Tiefe, Form und/oder Anzahl der Innenvertiefung werden an die benötigte Flüssigkeitsmenge der Kühl- und Spülflüssigkeit angepasst.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung wird das erste geschlossene Rohrelement aus ei nem ersten Material und das zweite geschlossene Rohrelement aus einem zweiten Material hergestellt. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schneidabschnitt ist so aufgebaut, dass die Kraftübertragung auf den Schneidabschnitt über das erste geschlossene Rohrelement und die Drehmomentübertragung auf den Schneidabschnitt über das zweite geschlossene Rohrelement erfolgt. Durch die Trennung des Schneidabschnittes in das erste geschlossene Rohrelement und das zweite geschlossene Rohrelement kann die Auswahl des ersten Materials für das erste geschlossene Rohrelement und des zweiten Materials für das zweite geschlossene Rohrelement an die unterschiedlichen Anforderungen an den Schneidabschnitt im Hinblick auf die Kraftübertragung und Drehmomentübertragung ange passt werden. Außerdem kann das zweite Material im Hinblick auf Zugbelastungen beim Entfernen einer verklemmten Bohrkrone angepasst werden.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrie ben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen wer den können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgen den gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruch ten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genann ten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und bean- spruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:
FIGN. 1 A, B eine Bohrkrone mit einem Schneidabschnitt und einem Bohrschaftabschnitt, die über eine lösbare Verbindungseinrichtung verbindbar sind, in einem un verbundenen Zustand der Bohrkrone (FIG. 1 A) und in einem verbundenen Zu stand der Bohrkrone (FIG. 1 B);
FIGN. 2A-C den Schneidabschnitt der FIG. 1 bestehend aus einem ersten geschlossenen
Rohrelement, einem zweiten geschlossenen Rohrelement und mehreren Bohrsegmenten in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A in FIG. 1 A;
FIGN. 1 A, B zeigen eine Bohrkrone 10, die einen Schneidabschnitt 11 und einen Bohr schaftabschnitt 12 umfasst, wobei der Schneidabschnitt 1 1 und der Bohrschaftabschnitt 12 über eine lösbare Verbindungseinrichtung 13 verbindbar sind. Dabei zeigt FIG. 1 A den Schneidabschnitt 1 1 und Bohrschaftabschnitt 12 in einem unverbundenen Zustand der Bohr krone und FIG. 1 B zeigt den Schneidabschnitt 1 1 und Bohrschaftabschnitt 12 in einem ver bundenen Zustand der Bohrkrone.
Der Schneidabschnitt 1 1 umfasst ein erstes geschlossenes Rohrelement 14, ein zweites ge schlossenes Rohrelement 15 und mehrere Bohrsegmente 16, die mit dem ersten geschlos senen Rohrelement 14 und dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verbunden sind. Der Schneidabschnitt 1 1 wird mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schneidabschnittes aus dem ersten geschlossenen Rohrelement 14, dem zweiten ge schlossenen Rohrelement 15 und den Bohrsegmenten 16 hergestellt. Die Bohrsegmente 16 sind mit dem ersten geschlossenen Rohrelement 14 und dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verbunden, wobei das erste und zweite Rohrelement 14, 15 im Bereich der Verbindung ebenfalls miteinander verbunden sind. Bei Bedarf können das erste geschlosse ne Rohrelement 14 und das zweite geschlossene Rohrelement 15 zusätzlich miteinander verbunden werden.
Die Bohrsegmente 16 sind ringförmig angeordnet und bilden einen Bohrring mit Zwischen räumen. Der Schneidabschnitt 1 1 kann anstatt mehrerer Bohrsegmente 16 auch ein einzel nes als geschlossener Bohrring ausgebildetes Bohrsegment aufweisen. Die Bohrsegmente 16 können mit dem ersten geschlossenen Rohrelement 14 und dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verschweißt, verlötet, verschraubt oder in einer anderen geeigneten Befes tigungsart am ersten geschlossenen Rohrelement 14 und am zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verbunden werden. Der Bohrschaftabschnitt 12 umfasst einen rohrförmigen Bohrschaft 17, einen Deckel 18 und ein Einsteckende 19, über das die Bohrkrone 10 in einer Werkzeugaufnahme eines Kernbohrgerätes befestigt wird.
Die lösbare Verbindungseinrichtung 13 ist in Form einer kombinierten Steck-Dreh- Verbindung ausgebildet, wie sie in WO 2014/096359 A1 offenbart ist. Die lösbare Verbin dungseinrichtung 13 umfasst ein erstes Steckelement 21 , das in den Schneidabschnitt 1 1 in tegriert ist, und ein zweites Steckelement 22, das in den Bohrschaftabschnitt 12 integriert ist. Das erste und zweite Steckelement 21 , 22 bilden eine Steckverbindung und werden zusätz lich über eine Drehverbindung gesichert. Die Drehverbindung umfasst mehrere Stiftelemente 23, die in schlitzförmige Ausnehmungen 24 eingeführt werden. Die Stiftelemente 23 sind an einer Außenseite des zweiten Steckelementes 22 befestigt und die schlitzförmigen Ausneh mungen 24 sind im ersten Steckelement 21 vorgesehen. Der Schneidabschnitt 1 1 lässt sich vom Bediener einfach und schnell mit dem Bohrschaftabschnitt 12 verbinden. Dazu wird der Schneidabschnitt 1 1 mit dem ersten Steckelement 21 so auf das zweite Steckelement 22 des Bohrschaftabschnittes 12 gesteckt, dass die Stiftelemente 23 in den schlitzförmigen Ausnehmungen 24 angeordnet sind.
Im Bohrbetrieb wird die Bohrkrone 10 von einem Kernbohrgerät in einer Drehrichtung 25 um eine Drehachse 26 angetrieben, wobei die Drehachse 26 mit einer Längsachse des rohrför migen Bohrschaftes 17 zusammenfällt. Während der Drehung der Bohrkrone 10 um die Drehachse 26 wird die Bohrkrone 10 entlang einer Vorschubrichtung 27 in ein Werkstück 28 bewegt, wobei die Vorschubrichtung 27 parallel zur Drehachse 26 verläuft. Die Bohrkrone 10 erzeugt im Werkstück 28 ein Bohrloch 31 mit einem Bohrlochdurchmesser di_ und einen Bohrkern 32 mit einem Kerndurchmesser CIK. Die Bohrsegmente 15 bilden einen Bohrring mit einem Außendurchmesser, der dem Bohrlochdurchmesser di_ entspricht, und einem Innen durchmesser, der dem Kerndurchmesser dK entspricht.
FIGN. 2A-C zeigen den Schneidabschnitt 1 1 der FIG. 1 mit dem ersten geschlossenen Rohrelement 14, dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 und den Bohrsegmenten 16 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A in FIG. 1 A. FIG. 2B zeigt das erste ge schlossene Rohrelement 14 und FIG. 2C das zweite geschlossene Rohrelement 15 des Schneidabschnittes 1 1.
Der Schneidabschnitt 1 1 wird aus dem ersten geschlossenen Rohrelement 14, dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 und den Bohrsegmenten 16 hergestellt. Die Bohrsegmente 16 werden mit dem ersten geschlossenen Rohrelement 14 und mit dem zweiten geschlosse nen Rohrelement 15 verbunden. Dabei können die Bohrsegmente 16 mit dem ersten ge schlossenen Rohrelement 14 und dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verschweißt, verlötet, verschraubt oder in einer anderen geeigneten Befestigungsart verbunden werden. Das erste geschlossene Rohrelement 14 ist in Form eines ersten Hohlzylinders mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche ausgebildet. Das erste geschlossene Rohrelement 14 umfasst eine erste äussere Mantelfläche 41 , eine erste innere Mantelfläche 42, eine erste untere Stirnfläche 43 und eine erste obere Stirnfläche 44. Die Abmessungen des ersten ge schlossenen Rohrelementes 14 sind durch eine erste Hohlzylinderhöhe Hi, einen ersten In nendurchmesser di und einen ersten Aussendurchmesser Di definiert. Die Breite des ersten geschlossenen Rohrelementes 14 ergibt sich als halbe Differenz des ersten Aussendurch- messers Di und des ersten Innendurchmessers di und wird als erste Breite Bi bezeichnet.
Das zweite geschlossene Rohrelement 15 ist in Form eines zweiten Hohlzylinders mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche ausgebildet. Das zweite geschlossene Rohrelement 15 umfasst eine zweite äussere Mantelfläche 45, eine zweite innere Mantelfläche 46, eine zwei te untere Stirnfläche 47 und eine zweite obere Stirnfläche 48. Die Abmessungen des zweiten geschlossenen Rohrelementes 15 sind durch eine zweite Hohlzylinderhöhe H2, einen zwei ten Innendurchmesser d2 und einen zweiten Aussendurchmesser D2 definiert. Die Breite des zweiten geschlossenen Rohrelementes 15 ergibt sich als halbe Differenz des zweiten Aus- sendurchmessers D2 und des zweiten Innendurchmessers d2 und wird als zweite Breite B2 bezeichnet.
Die erste untere Stirnfläche 43 des ersten geschlossenen Rohrelementes 14 und die zweite untere Stirnfläche 47 des zweiten geschlossenen Rohrelementes 15 werden bündig ausge richtet. Die bündige Ausrichtung der ersten unteren Stirnfläche 43 und der zweiten unteren Stirnfläche 47 hat den Vorteil, dass eine breite Anbindungsfläche für die Bohrsegmente 16 entsteht, an der die Bohrsegmente 16 mit dem ersten geschlossenen Rohrelement 14 und dem zweiten geschlossenen Rohrelement 15 verbunden werden können. Wenn die
Bohrsegmente 16 mit der ersten unteren Stirnfläche 43 und der zweiten unteren Stirnfläche 47 verbunden werden, können das erste geschlossene Rohrelement 14 und das zweite ge schlossene Rohrelement 15 gleichzeitig mit den Bohrsegmenten 16 verbunden werden. Ab hängig von den verwendeten Materialstärken kann es erforderlich sein, dass das erste ge schlossene Rohrelement 14 und das zweite geschlossene Rohrelement 15 zusätzlich mitei nander verbunden werden.
Der Schneidabschnitt 1 1 ist so aufgebaut, dass die Kraftübertragung vom Bohrschaftab schnitt 12 auf den Schneidabschnitt 1 1 über das erste geschlossene Rohrelement 14 erfolgt und die Drehmomentübertragung vom Bohrschaftabschnitt 12 auf den Schneidabschnitt 1 1 über das zweite geschlossene Rohrelement 15 erfolgt. Die erste obere Stirnfläche 44 des ersten geschlossenen Rohrelementes 14 bildet an der Innenseite des Schneidabschnittes 1 1 eine ringförmige Anschlagschulter 49 für die Kraftübertragung von einem verbundenen Bohr schaftabschnitt. Die Drehmomentübertragung vom Bohrschaftabschnitt 12 auf den Schneid- abschnitt 1 1 erfolgt über die Stiftelemente 23 und die schlitzförmigen Ausnehmungen 24.
Das zweite geschlossene Rohrelement 15 des Schneidabschnittes 1 1 weist an der zweiten oberen Stirnfläche 48 mehrere schlitzförmige Ausnehmungen 24 auf. Die schlitzförmigen Ausnehmungen 24 umfassen jeweils einen Querschlitz 51 und einen Verbindungsschlitz 52, wobei der Verbindungsschlitz 52 den Querschlitz 51 mit der zweiten oberen Stirnfläche 48 verbindet.
Das erste geschlossene Rohrelement 14 kann aus einem ersten Material und das zweite ge schlossene Rohrelement 15 aus einem zweiten Material hergestellt werden. Durch die Tren nung des Schneidabschnittes 1 1 in das erste geschlossene Rohrelement 14 und das zweite geschlossene Rohrelement 15 kann die Auswahl des ersten Materials an die Anforderungen des ersten geschlossenen Rohrelementes 14 und die Auswahl des zweiten Materials an die unterschiedlichen Anforderungen des zweiten geschlossenen Rohrelementes 15 angepasst werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Schneidabschnittes (1 1 ) für eine Bohrkrone (10), wobei der Schneidabschnitt (1 1 ) über eine lösbare Verbindungseinrichtung (13) mit einem Bohrschaftabschnitt (12) der Bohrkrone (10) verbunden wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
■ ein erstes geschlossenes Rohrelement (14) wird in Form eines ersten Hohlzylinders mit einer ersten äusseren Mantelfläche (41 ), einer ersten inneren Mantelfläche (42), einer ersten unteren Stirnfläche (43) und einer ersten oberen Stirnfläche (44) ausge bildet und weist eine erste Hohlzylinderhöhe (Hi), einen ersten Innendurchmesser (di) und einen ersten Aussendurchmesser (Di) auf,
■ ein zweites geschlossenes Rohrelement (15) wird in Form eines zweiten Hohlzylin ders mit einer zweiten äusseren Mantelfläche (45), einer zweiten inneren Mantelflä che (46), einer zweiten unteren Stirnfläche (47) und einer zweiten oberen Stirnfläche (48) ausgebildet und weist eine zweite Hohlzylinderhöhe (H2), einen zweiten Innen durchmesser (d2) und einen zweiten Aussendurchmesser (D2) auf, wobei der erste Aussendurchmesser (Di) kleiner als der zweite Innendurchmesser (d2) ist und die erste äussere Mantelfläche (41 ) die zweite innere Mantelfläche (46) berührt,
■ das erste geschlossene Rohrelement (14) wird in das zweite geschlossene Rohrele ment (15) gesteckt und
■ ein oder mehrere Bohrsegmente (16) werden mit dem ersten geschlossenen
Rohrelement (14) und dem zweiten geschlossenen Rohrelement (15) verbunden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste untere Stirnfläche (43) und die zweite untere Stirnfläche (47) bündig ausgerichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Bohrsegmente (16) mit der ersten unteren Stirnfläche (43) und der zweiten unteren Stirn fläche (47) verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten geschlossenen Rohrelement (15) mindestens eine schlitzförmige Ausnehmung (24) er stellt wird, wobei die mindestens eine schlitzförmige Ausnehmung (24) einen Querschlitz (51 ) und einen Verbindungsschlitz (52) aufweist und der Verbindungsschlitz (52) den Querschlitz (51 ) mit der zweiten oberen Stirnfläche (48) des zweiten geschlossenen Rohrelementes (15) verbindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten inneren Man telfläche (46) mindestens eine Quernut (53) erstellt wird, wobei die mindestens eine Quernut (53) in Höhe des Verbindungsschlitzes (52) der schlitzförmigen Ausnehmung (24) angeordnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der ers ten inneren Mantelfläche (42) mindestens eine Innenvertiefung erstellt wird, die sich über die erste Hohlzylinderhöhe (Hi) erstreckt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste geschlossene Rohrelement (14) aus einem ersten Material und das zweite geschlossene Rohrelement (15) aus einem zweiten Material hergestellt wird.
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