ES2287621T3 - Broca rotatoria de martillo perforador. - Google Patents

Broca rotatoria de martillo perforador. Download PDF

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Abstract

Una broca rotatoria de martillo perforador para usar con un dispositivo de perforación a percusión o un dispositivo de perforación a martillo, con un talón (1) y una cabeza (2) de taladro unida o configurada en el talón (1), en la que, en su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza (2) de taladro tiene una placa principal (4) de corte que forma un eje principal (3) de corte, en la que la placa principal (4) de corte: - abarca al menos el diámetro de la cabeza (2) de taladro, - tiene una punta o un borde (5) de punta que se encuentra en el eje longitudinal del taladro de roca, y - forma hojas (6, 7) de taladro que se extienden substancialmente en forma de tejado en una pendiente de manera radial desde la punta o borde (5) de punta, en la que, en su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza (2) de taladro también tiene al menos un par de pasadores (8, 9) de corte, en la que los pasadores (8, 9) de corte: - están dispuestos en la cabeza (2) de taladro esencialmente en las mismas posiciones radiales, y - están dispuestos en ambos lados de la placa principal (4) de corte de manera substancialmente simétrica en un ángulo específico de menos de 90º con respecto al eje principal (3) de corte; caracterizada porque cada una de las hojas (6, 7) de taladro tiene un rebaje (10) que se extiende contra la dirección de avance en la región de la superficie de rotación definida por los pasadores (8, 9) de corte, y porque la superficie de rotación definida por los pasadores (8, 9) de corte se proyecta en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas (6, 7) de taladro como tales sin considerar los rebajes (10), de aproximadamente 0, 1 mm hasta aproximadamente 1, 0 mm.

Description

Broca rotatoria de martillo perforador.
La presente invención se refiere a una broca rotatoria de martillo perforador para usar con un dispositivo de perforación a percusión o un dispositivo de perforación a martillo, como en el preámbulo de la reivindicación 1. Un ejemplo de tal broca rotatoria de martillo perforador se describe en el documento EP 1024246 A1.
Un criterio esencial para la configuración de brocas de taladro del tipo en cuestión es el progreso de taladro por unidad de tiempo alcanzable con tal broca rotatoria de martillo perforador, la velocidad de taladro, en particular en el uso de martillo perforador por ejemplo en hormigón u hormigón reforzado con acero, pero también en otro trabajo de pared, roca sólida o similares.
Una broca rotatoria de martillo perforador de la técnica anterior para usar con un dispositivo de perforación a percusión o a martillo (documento DE 3825107 C2) tiene una placa principal de corte que se proyecta sobre el diámetro de la cabeza de taladro una cantidad mínima. Unos pasadores de corte están dispuestos en un diámetro en ambos lados de la placa principal de corte, y así están colocados de la misma manera con relación a cada hoja de taladro de la placa principal de corte. Ambas hojas de taladro de la placa principal de corte tienen el mismo contorno completamente cóncavo en proyección normal con respecto al plano de la placa. Los extremos frontales libres de los pasadores de corte sirven para el cincelado de superficie de la base del agujero de taladro, de manera que cada una de las siguientes hojas de taladro de la placa principal de corte pueda funcionar de manera más efectiva.
Ya se ha conocido que, con la broca rotatoria de martillo perforador de la técnica anterior, un funcionamiento silencioso y atenerse a una geometría precisa de taladro es problemático. Esto puede tener algo que ver con la trayectoria completamente cóncava de ambas hojas de taladro de la placa principal de corte.
Ya se ha propuesto diseñar una broca rotatoria de martillo perforador de manera asimétrica con pasadores de corte que están dispuestos en ambos lados de una placa principal de corte de manera substancialmente simétrica en un ángulo de menos de 90º del eje principal de corte definido por la placa principal de corte (documento EP 0943780 A2). Aquí se consigue de un modo mejor un funcionamiento silencioso y una geometría precisa de taladro debido al hecho de que las hojas del taladro de la placa principal de corte se extienden substancialmente en forma de tejado en una pendiente de manera radial desde la punta. En contraste con la técnica anterior de la que se ha hablado antes no hay contorno cóncavo de las hojas de taladro de la placa principal de corte.
Los pasadores de corte de la técnica anterior mencionada antes (documento EP 0943780 A2) están dispuestos en la cabeza de taladro en las mismas posiciones esencialmente radiales, encontrándose las superficies de rotación definidas por esos pasadores de corte ligeramente por debajo de la superficie de rotación definida por las hojas de taladro tales como las vistas en la dirección de avance de la broca de taladro.
Sin embargo, un problema con la técnica anterior adicional descrita antes es la potencia necesaria para conseguir una velocidad de taladro específica. Las dos hojas de taladro de la placa principal de corte contactan con el hormigón en toda su longitud y por lo tanto necesitan el momento torsor más alto posible. Esto solo se reduce ligeramente por el hecho de que, en perforación a percusión y perforación a martillo, el movimiento de la cabeza de taladro en la dirección de avance lleva a un contacto de los pasadores de corte con el hormigón en el agujero de taladro en posiciones angulares que varían persistentemente.
Técnica anterior adicional (documento EP 0824626 B1) muestra una herramienta de perforación similar a la herramienta de perforación de la que se ha hablado antes pero con placas secundarias de corte en lugar de pasadores de corte. Aquí la longitud de la placa principal de corte se complementa con las longitudes de las placas secundarias de corte con el resultado de que el momento torsor necesario para esta broca de taladro es más o menos el mismo que en la técnica anterior mencionada antes.
El problema que hay que resolver con la presente invención puede verse en conseguir una velocidad de taladro alta con un momento torsor reducido necesario así como con un funcionamiento silencioso y una geometría precisa de taladro.
Este objeto se cumple con una broca de taladro para usar con un dispositivo de perforación a percusión o un dispositivo de perforación a martillo, con un talón y una cabeza de taladro unida o configurada en el talón, en la que, en su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza de taladro tiene una placa principal de corte que forma un eje principal de corte, en la que la placa principal de corte abarca al menos el diámetro de la cabeza de taladro, tiene una punta o borde de punta que se encuentra en el eje longitudinal del taladro de roca, y forma hojas de taladro que se extienden substancialmente en forma de tejado en una pendiente de manera radial desde la punta o borde de punta, en la que en su lado frontal que apunta en la dirección de avance la cabeza de taladro también tiene al menos un par de pasadores de corte, en la que los pasadores de corte están dispuestos en la cabeza de taladro esencialmente en las mismas posiciones radiales, y están dispuestos en ambos lados de la placa principal de corte de manera substancialmente simétrica en un ángulo específico de menos de 90º con respecto al eje principal de corte, en la que cada hoja de taladro tiene un rebaje que se extiende contra la dirección de avance en la región de la superficie de rotación definida por los pasadores de corte, y en la que la superficie de rotación definida por los pasadores de corte se proyecta en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas de taladro como tales sin considerar los rebajes, de aproximadamente 0,1 mm hasta aproximadamente 1,0 mm.
Como cada una de las hojas de taladro de la placa principal de corte tiene un rebaje que se extiende contra la dirección de avance en la región de la superficie de rotación definida por los pasadores de corte, el momento torsor necesario para una velocidad requerida de perforación es substancialmente menor que con hojas de taladro que abarca la longitud radial completa desde la punta hasta el perímetro exterior de la cabeza de taladro. Esto, sin embargo, no lleva a un efecto de perforación reducido, porque los pasadores de corte se proyectan en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas de taladro como tales. Así que los pasadores de corte son efectivos cincelando la base del agujero de taladro en un diámetro de perforación en el que las hojas de taladro dejan un dique circular de hormigón debido a la posición de los rebajes. Este dique circular de hormigón se rompe con el efecto de martillo de los pasadores de corte que se proyectan.
Las medidas dadas en la reivindicación principal son el resultado de extensas pruebas con el propósito de optimizar la relación entre la velocidad de taladro, la efectividad del taladro y el desgaste de los pasadores de corte y las hojas de taladro.
En la práctica se ha probado que la disposición asimétrica (delante y detrás) de los pasadores de corte no influye negativamente en la velocidad de taladro, sino que influye en ella incluso de manera más positiva, y también que la marcha silenciosa de la broca de taladro y la estabilidad dimensional de los agujeros hechos con la broca de taladro son extraordinariamente buenas.
En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones preferidas y desarrollos adicionales de la broca rotatoria de martillo perforador de acuerdo con la presente invención.
La invención se explicará ahora con más detalle más abajo por medio de un diagrama que ilustra varias realizaciones de una broca rotatoria de martillo perforador de acuerdo con la presente invención, en el que:
la figura 1 muestra una realización de broca rotatoria de martillo perforador en general en un alzado lateral,
la figura 2 muestra la broca rotatoria de martillo perforador de la figura 1 en una vista en planta, es decir, un alzado frontal de la cabeza del taladro contra la dirección de avance, para la explicación de un aspecto de la invención,
la figura 3 muestra una vista en corte de la cabeza de taladro en el área de la hoja de taladro que se encuentra en el lado de los pasadores de corte, proyectada la posición de los pasadores de corte en el plano de la hoja de taladro,
la figura 4 muestra una placa principal de corte para una broca rotatoria de martillo perforador de acuerdo con una realización adicional de la invención mostrada en una vista en planta desde arriba,
la figura 5 muestra una vista en corte de la cabeza de taladro de acuerdo con una realización adicional de la invención en el lado de la hoja de taladro que se encuentra en el lado de los pasadores de corte, de nuevo en una proyección similar a la figura 3, aquí con una placa principal de corte de acuerdo con la figura 4.
La broca rotatoria de martillo perforador para perforación a percusión o a martillo tiene un talón 1 (figura 1) y una cabeza 2 de taladro configurada en el talón 1. No es obligatorio que el talón 1 y la cabeza 2 de taladro sean diseñadas en monobloque. Por razones de transferencia de fuerza desde el talón 1 a la cabeza 2 de taladro, la norma preferida es un diseño de monobloque de la cabeza 2 de taladro en el talón 1.
En su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza 2 de taladro tiene una placa principal 4 de corte que forma un eje principal 3 de corte. La placa principal 4 de corte se extiende hacia el lado ligeramente más allá del diámetro exterior de la cabeza 2 de taladro, como se muestra en la figura 2 y la figura 3. La placa principal 4 de corte tiene un borde 5 de punta que se encuentra en el eje longitudinal de la broca rotatoria de martillo perforador. En lugar de un borde 5 de punta también se puede formar aquí una punta afilada.
La placa principal 4 de corte generalmente forma hojas 6, 7 de taladro que funcionan inclinadas hacia fuera desde el eje longitudinal. De hecho, las hojas 6, 7 de taladro se extienden substancialmente en forma de tejado en una pendiente de manera radial desde el borde 5 de punta hacia el perímetro exterior de la cabeza 2 de taladro y, en esta realización, ligeramente más lejos hacia fuera.
En general, esta cabeza 2 de taladro tiene en su lado frontal que apunta en la dirección de avance un par de pasadores 8, 9 de corte dispuestos en ambos lados de la placa principal 4 de corte. Los extremos frontales libres de los pasadores 8, 9 de corte se proyectan por encima de la superficie de rotación formada por las hojas 6, 7 de taladro de la cabeza 2 de taladro en la dirección de avance. Los pasadores 8, 9 de corte están dispuestos en ambos lados de la placa principal 4 de corte de manera substancialmente simétrica en un ángulo específico de menos de 90º con respecto al eje principal 3 de corte y así asimétricamente asignados a una hoja 6 de taladro. Ambos pasadores 8, 9 de corte están dispuestos en la cabeza 2 de taladro esencialmente en las mismas posiciones radiales. Por lo tanto, ambos pasadores 8, 9 de corte definen juntos una superficie de rotación. Esta superficie de rotación se proyecta en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas 6, 7 de taladro como tales.
Específicamente, aquí los radios que unen los pasadores 8, 9 de corte al eje longitudinal de la cabeza 2 de taladro se encuentran en un ángulo de aproximadamente 60º con respecto al eje principal 3 de corte. Si se supone la dirección de rotación de la broca de taladro indicada por la flecha en la figura 2, entonces el pasador 8 de corte con respecto a la hoja derecha 6 de taladro está dispuesto delante y el pasador 9 de corte está dispuesto detrás. El pasador 9 de corte es también efectivo con relación a la hoja izquierda 7 de taladro, aunque incluso con otra posición relativa. Con respecto al ángulo de los pasadores 8, 9 de corte, el ángulo específico está preferiblemente entre 20º y 75º, en particular entre aproximadamente 60º y aproximadamente 70º.
Con respecto a la dimensión, ha resultado apropiado con diámetros acostumbrados de brocas de taladro, por ejemplo en un taladro con un diámetro de 16 mm (diámetro efectivo de la placa principal 4 de corte), que los pasadores 8, 9 de corte se proyecten más allá de la superficie de rotación de las hojas 6, 7 de taladro como tales aproximadamente de 0,1 mm hasta aproximadamente 1,0 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,2 mm hasta aproximadamente 0,5 mm. En una realización específica se tiene 0,25 mm para un diámetro de 16 mm, y 0,50 mm para un diámetro de 20 mm, y 0,75 mm para un diámetro de 30 mm.
La realización ilustrada de la figura 3 muestra que los pasadores 8, 9 de corte son cónicos. Con una carga mayor, los pasadores 6, 7 de corte se pueden configurar truncados como se muestra en la figura 5. Con respecto al cincelado de superficie de la base del agujero de taladro y, por ejemplo, cincelar grava y rocas de hormigón más pequeñas, los pasadores 8, 9 de corte truncados son muy efectivos.
Se recomienda hacer los pasadores 8, 9 de corte de un material metálico, particularmente resistente al impacto, en particular un carburo de tungsteno específico. Además, los materiales para la placa principal 4 de corte y las otras partes de la broca de taladro como tal son conocidas de la técnica anterior.
Las realizaciones ilustradas muestran que los pasadores 8, 9 de corte están dispuestos en el tercio exterior radial del diámetro de la cabeza 2 de taladro. Los pasadores 8, 9 de corte absorben fuerzas substanciales axiales de mecanizado y las remiten a la cabeza 2 de taladro. Las hojas 6, 7 de corte de la placa principal 4 de corte son por ello menos susceptibles al desgaste y a la rotura.
Como se puede ver en la figura 3, para incrementar la velocidad de taladro, en la realización ilustrada, y a este respecto preferida, los pasadores 8, 9 de corte no están dispuestos axialmente paralelos al eje longitudinal del talón 1 de la broca de taladro, sino que están dispuestos con sus ejes longitudinales aproximadamente en ángulo recto con respecto a la hoja 6 de corte.
La realización ilustrada en la figura 3 en este contexto muestra una disposición de los pasadores 8, 9 de corte, en la que su funda corta la funda de la cabeza 2 de taladro en el borde superior. Esto tiene en consideración que, debido a las relaciones geométricas, a veces solo quedan secciones transversales residuales muy pequeñas para empotrar los pasadores 8, 9 de corte. Se ha descubierto que en realidad es suficiente si los talones de los pasadores 8, 9 de corte no están completamente empotrados en los bordes, sino que tienen una línea de recepción de retroceso por razón de cortar la superficie de la funda de la cabeza 2 de taladro.
En la explicación de la figura 2 se ha señalado que la placa principal 4 de corte se proyecta por encima de la cabeza 2 de taladro ligeramente de manera radial, de manera que el diámetro de agujero, que se puede hacer usando esta broca de taladro, se define por el contorno exterior de la placa principal 4 de corte. Pero esto corresponde a la práctica usual con brocas rotatorias de martillo perforador que han empotrado la placa principal 4 de corte hecha de metal duro y otros materiales resistentes al impacto en la cabeza 2 de taladro.
La figura 3 muestra una primera realización de la invención. Lo primero de todo, las características que se pueden obtener de la figura 2 y la descripción dada antes se realizan aquí. En particular, la superficie de rotación definida por los pasadores 8, 9 de corte se proyecta en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas 6, 7 de taladro como tales de aproximadamente 0,1 mm hasta aproximadamente 1,0 mm. Sin embargo, en contraste con lo que se muestra en la figura 2, cada una de las hojas 6, 7 de taladro tiene un rebaje 10 que se extiende contra la dirección de avance en la región de la superficie de rotación definida por los pasadores 8, 9 de corte. La proyección de los pasadores 8, 9 de corte más allá de la superficie de rotación de las hojas 6, 7 de taladro como tales se da sin considerar los rebajes 10 (véase la línea discontinua en la figura 3). Los pasadores 8, 9 de corte recogen las componentes predominantes que actúan de manera axial de la fuerza de mecanizado y retiran el dique de material de hormigón que queda en la superficie de trabajo debido a la posición de los rebajes 10. Como se explicó antes, los rebajes 10 tienen el efecto de reducir la longitud efectiva de las hojas 6, 7 de taladro y así reducir el momento torsor necesario para conseguir una velocidad de perforación y un resultado específicos.
Con diámetro correspondientemente mayor de la cabeza 2 de taladro, es posible disponer varios pasadores de corte en una disposición radial variable y/o posiciones angulares diferentes en la cabeza 2 de taladro.
La realización particularmente preferida ilustrada en corte en la figura 3 muestra adicionalmente que, a pesar de la disposición a ras de borde del pasador 8 de corte, el punto exterior radial de la transición desde la funda cilíndrica del pasador 8 de corte hasta la superficie cónica de funda del pasador 8 de corte está dentro de la superficie de rotación formada por las hojas 6, 7 de taladro de la placa principal 4 de corte. Así, el diámetro de agujero de taladro está todavía determinado por las dimensiones de la placa principal 4 de corte.
En la figura 3 se presentan unas dimensiones diferentes, a saber, el diámetro D de la placa principal 4 de corte, el diámetro d del pasador 8 de corte, la proyección P de la hoja 6 de taladro con relación a la cabeza 2 de taladro, la proyección p del pasador 8 de corte con relación a la hoja 6 de taladro, la profundidad t del rebaje 10 y, de mayor significado, el vuelo O del pasador 8 de corte con relación a su anclaje en la cabeza 2 de taladro. Las medidas d, P, p y O están conectadas entre ellas y dependen unas de otras y deben ser ajustadas de manera óptima.
Se han determinado detalles relevantes mediante pruebas. En la realización ilustrada existen las siguientes dimensiones, no obstante como ejemplo:
D = 25 mm
d = 5 mm
P = 2,5 mm
p = 0,5 mm
t = 0,75 mm - 1,0 mm
O = 3,0 mm
\vskip1.000000\baselineskip
Una combinación óptima de configuración de la placa principal 4 de corte, disposición y configuración de los pasadores 8, 9 de corte y una elección de dimensiones acordes son apropiadas. Como se describió antes, la realización preferida de la invención con diámetros usados frecuentemente tiene los pasadores 8, 9 de corte para proyectarse de aproximadamente 0,2 mm hasta aproximadamente 0,5 mm más allá de la superficie de rotación definida por las hojas 6, 7 de taladro como tales, como se proyecta en el dibujo de la figura 3.
La broca rotatoria de martillo perforador de la presente invención puede ser usada preferiblemente con diámetros de 15 a 45 mm con diámetros preferentes de 15 a 22 mm (80% de todas las ventas).
La figura 4 muestra una realización adicional de la invención con una placa principal 4 de corte que está disponible comercialmente. La figura 4 muestra esta placa principal 4 de corte que muestra que cada una de las hojas 6, 7 de taladro tiene un rebaje 10' adicional fuera de la región de la superficie de rotación definida por los pasadores 8, 9 de corte. Así que la placa principal 4 de corte es generalmente simétrica con respecto a un punto con relación al eje longitudinal de la broca rotatoria de martillo perforador como tal.
La figura 5 muestra la posición de los pasadores 8, 9 de corte proyectados en el plano de la hoja 6 de taladro de una broca de taladro equipada con una placa principal 4 de corte de acuerdo con la figura 4. Se puede ver que el pasador 8 de corte está centrado con relación al rebaje 10 y otro rebaje 10' está colocado fuera de la región de la superficie de rotación definida por los pasadores 8, 9 de corte. Este rebaje 10' adicional aquí y en la otra hoja 7 de taladro lleva a una reducción adicional del momento torsor requerido en funcionamiento para esta broca de taladro.
Se ha demostrado que esta disposición es particularmente adecuada para el propósito pensado. En contraste con la realización de la figura 3, la profundidad mayor del rebaje 10 no está descentrada desde el eje longitudinal de los pasadores 8, 9 de corte sino en verdad centrada en este eje como se proyecta en el plano de las hojas 6, 7 de taladro.

Claims (8)

1. Una broca rotatoria de martillo perforador para usar con un dispositivo de perforación a percusión o un dispositivo de perforación a martillo, con un talón (1) y una cabeza (2) de taladro unida o configurada en el talón (1), en la que, en su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza (2) de taladro tiene una placa principal (4) de corte que forma un eje principal (3) de corte, en la que la placa principal (4) de corte:
- abarca al menos el diámetro de la cabeza (2) de taladro,
- tiene una punta o un borde (5) de punta que se encuentra en el eje longitudinal del taladro de roca, y
- forma hojas (6, 7) de taladro que se extienden substancialmente en forma de tejado en una pendiente de manera radial desde la punta o borde (5) de punta,
en la que, en su lado frontal que apunta en la dirección de avance, la cabeza (2) de taladro también tiene al menos un par de pasadores (8, 9) de corte, en la que los pasadores (8, 9) de corte:
- están dispuestos en la cabeza (2) de taladro esencialmente en las mismas posiciones radiales, y
- están dispuestos en ambos lados de la placa principal (4) de corte de manera substancialmente simétrica en un ángulo específico de menos de 90º con respecto al eje principal (3) de corte;
caracterizada porque cada una de las hojas (6, 7) de taladro tiene un rebaje (10) que se extiende contra la dirección de avance en la región de la superficie de rotación definida por los pasadores (8, 9) de corte, y porque la superficie de rotación definida por los pasadores (8, 9) de corte se proyecta en la dirección de avance más allá de la superficie de rotación definida por las hojas (6, 7) de taladro como tales sin considerar los rebajes (10), de aproximadamente 0,1 mm hasta aproximadamente 1,0 mm.
2. La broca de taladro según la reivindicación 1, caracterizada porque los pasadores (8, 9) de corte se proyectan de aproximadamente 0,2 mm hasta aproximadamente 0,5 mm.
3. La broca de taladro según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el ángulo específico está entre 20º y 75º, en particular entre aproximadamente 60º y aproximadamente 70º.
4. La broca de taladro según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada una de las hojas (6, 7) de taladro tiene al menos un rebaje (10') adicional fuera de la región de la superficie de rotación definida por los pasadores (8, 9) de corte.
5. La broca de taladro según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque ambas hojas (6, 7) de taladro tienen substancialmente el mismo rebaje (10) o rebajes (10, 10').
6. La broca de taladro según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la profundidad mayor del rebaje (10) está provista algo descentrada radialmente con respecto al eje longitudinal de los pasadores (8, 9) de corte como se proyectan en el plano de la respectiva hoja (6, 7) de taladro.
7. La broca de taladro según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los pasadores (8, 9) de corte están diseñados truncados o cónicos.
8. La broca de taladro según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los pasadores (8, 9) de corte están hechos de un material metálico particularmente resistente al impacto, en particular carburo de tungsteno.
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