NO853210L - Verktoey og fremgangsmaate for utboring av et utspart hull. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et verktøy og en fremgangsmåte for boring av underskårne hull.

Problemet med boring av underskårne hull eller ansats-utboringer i betongvegger, sement- eller gipsvegger eller vegger av andre materialer, eksempelvis for anbringelse av plugger o.l. forankringselementer, har hittil bare kunnet løses ved anvendelse av overordentlig kompliserte verktøy. Med slike verktøy kan imidlertid formene og dimensjonene av de innvendige kamre i normale borehull praktisk talt ikke varieres. Dertil kommer at betjeningen av disse verktøy kan være meget vanskelig.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å frembringe et verktøy og en fremgangsmåte for boring av underskårne hull, hvor verktøyet som anvendes er av enkleste konstruksjon og meget mangesidig og lettbetjent i bruk.

Verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved at det omfatter ihvertfall ett skjær som er anordnet svingbart om en tverrtapp i enden av en langstrakt verktøyaksel, og som foruten denonødvendige skjærekant er utstyrt med en kamprofil for samvirkning med en profilert del som plasseres mot bunnen av det vanlige borehull for utsvinging av skjæret i forskjellig grad etter ønske og i avhengighet av den aksialkraft som utøves mot den langstrakte verktøyaksel.

Ved en første utførelsesform er den profilerte del anordnet på enkleste måte i form av en kule som plasseres mot bunnen av hullet. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i dette tilfelle i at det først, med et vanlig dvs. konvensjonelt bor, anbores et hull, at nevnte kule innføres i hullet og at skjæret på verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse deretter bringes i kontakt med kulen, idet verktøyet selvsagt drives på i og for seg kjent måte, dvs. holdes i rotasjon, og samtidig påføres et aksialt trykk. Kulen vil i dette tilfelle tjene tre funksjoner, nemlig: den forhindrer at verktøyet borer videre i borhullaksens

retning,

den samvirker med skjærets kamformede seksjon, for utsvinging av skjæret,

idet den sikrer fri dreibarhet, kan den etterkomme alle

krav til skjæret i forbindelse med arbeidsprosessen hvor-

under skjæret roterer om lengdeaksen for den langstrakte aksel og utsvinges om tverraksen.

Ved en andre utførelsesform består den profilerte del av et element som er innmontert i verktøyet og som innbefatter en seksjon som tjener som kamskive og tilbakeholdes i en utsparing som er anordnet i enden av den langstrakte verktøyaksel og hvori skjærets kamprofil inntrenger for å tvinges mot nevnte kamskive-seksjon, samt en forlengelse som rager ut over enden av den langstrakte verktøyaksel, langs dennes akse, og hvis frie ende går over i en sfærisk seksjon som er innrettet for å ligge an mot hullbunnen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i dette tilfelle i at det først, ved hjelp av et konvensjonelt bor, anbores et hull hvoretter verktøyet innføres så langt i dette hull at den sfæriske seksjon bringes i anlegg mot hullbunnen, og at det, under verktøyets normale rotasjonsbevegelse, utøves et aksialt trykk mot dette.

Når en slik ansatsutboring er fullført eller når det underskårne hull eller kammeret er ferdig, kan verktøyet helt enkelt uttrekkes i aksialretning og fjernes. Under denne prosess vil skjæret som først strekker seg tilnærmelsesvis radialt utad, bringes i anlegg mot det underskårne hulls ansatskant og svinges innad automatisk.

Som tidligere nevnt, omfatter verktøyet ifølge oppfinnelsen et skjær som er svingbart om en tverraksel ved enden av en langstrakt verktøyaksel, samt midler for plassering av skjæret i ønsket skråstilling straks verktøyakselen påvirkes av et aksialtrykk som vil skyve denne forbi det punkt hvor verktøyet ligger an mot hullbunnen, og kjennetegnes ved at skjæret innbefatter en profilert ytterflateseksjon som fungerer som kamskive og som i sin tur vil samvirke med en profilert ytterflateseksjon på en del som bringes i anlegg mot hullbunnen, idet de to nevnte ytterflateseksjoner er slik utformet at verktøy-skjærets skjærende parti, ved en liten, aksial forskyvning av den langstrakte aksel, svinges fra en stort sett aksialrettet stilling til en stort sett tverrvendt stilling.

Grunnet denne konstruksjonsferm vil skjæret, under påvirkning av et motsatt rettet aksialtrykk, gjennomføre en borer prosess som resulterer i et relativt stort kammer med en an-sats på siden rett overfor hullbunnen, dvs. et kammer som er særlig egnet for fastholding av en ekspansjonsplugg eller et

lignende forankringselement.

Ved den særlig fordelaktige utførelsesform, hvor delen som plasseres mot hullbunnen består av en enkel kule, kan ifølge oppfinnelsen den endeflate av den langstrakte verktøyaksel som er forsynt med en sliss for opptagelse av skjæret, være utstyrt med en sfærisk utsparing, eksempelvis en skålformet utsparing, for sentrering av kulen.

Denne grunne utsparing vil særlig lette gjensentreringen av kulen som samvirker med skjæret, hvilket er av spesiell interesse, særlig ved anvendelse av en meget foretrukket fremgangsmåte hvorved det under den første arbeidsprosess innføres et antall kuler i et borhull som på forhånd er frembragt på vanlig måte, til kulene befinner seg ovenfor hverandre ved hullbunnen, hvoretter verktøyskjæret bringes i berøring med den øverste eller sist innførte kule, for i denne stilling å utbore en første kammerseksjon, hvoretter det under et andre prosesstrinn, etter at den siste kule er fjernet, utbores en ytterlig-r-j ere kammerseksjon osv., helt til bare den siste kule fremdeles befinner seg ved borhullets bunn.

I dette tilfelle er aksen for den nevnte forsenkning og den langstrakte verktøyaksel fortrinnsvis forskjøvet i forhold til skjærets rotasjonsakse slik at hevarmvirkningen som forårsaker utsvingningen av skjæret, forsterkes, særlig i nærheten av den stilling hvori skjæret rager utad på tvers av aksen.

Det er også mulig å forskyve 'den nevnte sliss i forhold til sentrum for den langstrakte verktøyaksels endeplate, for derved å forsterke den endeseksjon av den langstrakte verktøy-aksel som opptar reaksjonskraften fra skjæret under arbeidsprosessen.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under

henvisning til de medfølgende tegninger, hvori:

Figur 1-3 viser skjematisk en første versjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 4 viser en spesiell utførelsesform av verktøyskjæret, hvor dette er forsynt med sfæriske seksjoner som danner svinge-

aksen.

Figur 5 og 6 viser den ende av verktøyet hvori skjæret henholdsvis skal innmonteres og er innmontert. Figur 7 viser et lengdesnitt av verktøyet som er utstyrt med kanaler for fjerning av det løsrevne, støvformede materiale. Figur 8 viser et lengdesnitt av en annen utførelsesform. Figur 9 og 10 viser to lengdesnitt av en annen verktøy-versjon som er forsynt med to skjær. Figur 11 viser et sideriss av den aktive ende av et verktøy ifølge en ytterligere utførelsesform, delvis i snitt langs et midtplan gjennom skjæret og slissen. Figur 12 viser et enderiss av endeseksjonen av verktøyet ifølge figur 11.

Figur 13 viser skjematisk prosessforløpet ved anvendelse

av flere kuler.

Figur 14 viser et perspektivriss av endeseksjonen av verk-tøyet ifølge figur 11 og 12.

Det er i figur 1 vist det første trinn i fremgangsmåten, hvorunder det med et konvensjonelt bor anbores et hull, hvoretter en kule B plasseres mot bunnen av hullet. Verktøyet ifølge oppfinnelsen omfatter i denne første utførelsesform en langstrakt verktøyaksel C som i sin aktive ende er forsynt med et skjær L som er svingbart om en akse X'X og som utenfor skjærekanten innbefatter en kamprofil som bringes i anlegg mot kulen. Verktøyet roterer om lengdeaksen for akselen C, samtidig som

det utøves et trykk, parallelt med aksen, mot verktøyet. Kulen vil først stoppe skjæret og hindre at dette borer videre, samtidig som den forårsaker utsvinging av skjæret i en grad som øker med trykket. Det fremgår av figur 3 at det relativt sterkt utsvingte skjær utborer et kammer som har form av et rotasjonslegeme om lengdeaksen og hvis diameter avhenger av den aksialkraft som utøves mot verktøyet samt av. skjærets skjæreflate-profil. Det er selvsagt mulig å gjennomføre flere suksessive boreprosesser i samme hull, for derved å øke dybden av det frem-bragte, underskårne kammer.

Det kan f.eks. benyttes en kule av stål som etter avsluttet boreprosess uthentes fra hullet eksempelvis ved hjelp av en bøyelig magnetstav.

Det kan naturligvis tenkes andre tekniske muligheter for anbringelse av skjæret i enden av den langstrakte verktøyaksel.

En av disse løsninger kan f.eks. bestå i at det i enden av den langstrakte verktøyaksel anordnes en sliss hvori skjæret kan innføres. Svingtappen vil i såfall være ført gjennom de to sidevegger av de sylindriske kammer og være fast anordnet i disse, eksempelvis ved sveising, pressing eller på annen måte som vil være kjent for den fagkyndige, for å forhindre at de to gaffelformede sidepartier bøyes når utstyret i funksjon. Følge-lig blir verktøyet på denne måte vesentlig forsterket.

For lettere å kunne innføres i hullet, kan verktøyet være forsynt med sperremidler som roterer i skjærets dreieretning, hvorved skjæret fortrinnsvis befinner seg i aksialrettet stilling, dvs. strekker seg fremad ut over verktøyakselen. I det tidligere beskrevne tilfelle kan disse sperremidler helt enkelt bestå av egnede anslagsflater som er anordnet dels på skjæret og dels på akselen.

Figur 4 viser et skjær av spesielt fordelaktig utførelses-form som i det viste eksempel er utstyrt på begge sider av den opplagrede ende med to sfæriske seksjoner L-^I^som omslutter enden L-. og sammen med denne danner et sfærisk element som kan innføres i en motsvarende utsparing i enden av verktøyakselen, hvor den fastholdes, eksempelvis rent mekanisk, ved hjelp av en ombøyd kant C som vist i figur 6.

Det fremgår av figur 5 at utsparingen C^, innen ombøyingen av endekanten C^, danner en sylindrisk seksjon som er åpen ved den forlengede ende og forlenget med en halvkuleformet seksjon. Etter at den sfæriske del av skjæret er innført i utsparingen, som vist i figur 6, blir endekanten av utsparingen ombøyd, for å fastholde den sfæriske del. En sliss F som forløper langs et parti av den sylindriske aksel C til enden av denne, tjener for opptakelse av skjæret.

Skjærets skjæreflte L og den profilerte seksjon Lc, som danner en kamskive, er vist i figur 4.

Figur 7 viser et lengdesnitt av verktøyakselen. Det fremgår derav at en aksialtforløpende kanal Ccldanner forbindelse mellom den åpne utsparing C, hvori borstøv kan inntrenge, og utløpskanaler C2C.Jfor fjerning av materialet. Disse kanaler kan være forbundet med fleksible slanger (ikke vist) som danner aksiale kanalforlengelser og hvori sentrifugalkraften frem-kaller et undertrykk som bevirker at borestøvet suges ut av hullet. Alternativt er det også mulig, som skjematisk vist i figur 7, å holde et turbinhjul T i rotasjon ved akselen C, i nivå med kanalene £- 2^ 3' ^orYtterligere øking av sugevirkningen.

Figur 8 viser en andre utførelsesform hvor kulen D er er-stattet av et element som er fast forbundet med verktøyakselen C. Elementet innbefatter en seksjon som danner en kamflate Ecog fastholdes i en utsparing ved endén av akselen C, samt en forlengelse som strekker seg ut fra utsparingen i enden av akselen C og hvis ende er forbundet med en kule E^. Det er åpenbart at denne kule vil bringes i kontakt med hullbunnen, mens seksjonen som danner kamflaten E^ vil bringes i anlegg mot skjærets L kamprofil, for derved å endre skjærets skråstilling i avhengighet av det aksialtrykk som utøves mot verktøyet. I dette tilfelle er det ikke nødvendig at det mot hullbunnen plasseres en løs kule som atter må uthentes etter hver arbeidsprosess .

Oppfinnelsen er ikke begrenset til anvendelse av et enkelt skjær i enden av den langstrakte verktøyaksel.

Det kan således anvendes to skjær L-^I^som er opplagret i enden av den langstrakte verktøyaksel C, slik det fremgår av figur 9 og 10. Disse to skjær L^l^samvirker med et enkelt, felles og profilert element (kulen B).

Denne versjon har den fordel at de to klinger L^L2v^ være i funksjon samtidig og på hver sin side, slik at de tvers-gående spenninger som innvirker på verktøyakselen C praktisk talt oppheves. Dette medfører en minskning av friksjons-kreftene som påvirker akselen C.

Det kan selvsagt tenkes flere utførelsesformer av det beskrevne verktøy.og særlig vil skjærets form kunne endres. Slike endringer innenfor oppfinnelsens ramme er av rent fagmessig art.

Således kan den langstrakte verktøyaksel være omsluttet ihvertfall delvis av en friløpsring, for eliminering av frik-sjonskreftene med derav følgende minskning av slitasjen som på-føres verktøyakselen ved berøringen med hullveggen.

Figur 11 og 14 viser den aktive endeseksjon av verktøy- akselen C, med et skjær L som er svingbart opplagret om en tapp A. Skjærets skjærekant L er forlenget ut over spissen L^, med en kamskiveprofil Lcsom samvirker med en kule B som igjen må plasseres mot hullbunnen. Ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil skjæret, når verktøyet roterer, svinges i økende grad i retning av pilen (figur 11), straks det utøves en aksialkraft mot akselen C, og skjæreflaten L^, vil derved, allerede ved en liten, aksial forskyvning av akselen, føres fra en utgangsstilling hvori skjæreflaten er rettet stort sett aksialt, til en endestilling på tvers av denne akse, slik det fremgår av tegningen.

Ved hjelp av skjæreflaten LT som er vendt i motsatt retning av aksialkraften, blir det på denne måte utboret eller utbrutt et kammer, av form som et rotasjonslegeme, om symmetriaksen YY<1>, det bør bemerkes at denne utboring oppnås ved at verktøyet roterer om aksen YY' under samtidig påvirkning av et aksialtrykk, uten noen som helst slagvirkning, hvilket særlig skiller denne fremgangsmåte fra boreprosessen med den konvensjonelle bormaskin. Som det fremgår av figur 12, rager skjæret ut fra en sliss F i verktøyakselens endeflate. I det beskrevne tilfelle er slissen forskjøvet sideveis i forhold til endeflatens midt-punkt. Endepartiet av akselen C får således en forsterket side som opptar reaksjonskraften fra skjæret når verktøyet roterer om aksel YY'. Risikoen for skjærbrudd grunnet deformasjon av den verktøyoverflate som understøtter skjæret, er derved praktisk talt eliminert.

Figur 11 viser endeflaten av akselen C, hvori det er anordnet en sfærisk utsparing eller fordypning C med en diameter som er noe større en kulens. Denne utforming av endepartiet av akselen C vil, foruten at kulen sentreres, også sikre stiv av-støtting av skjæret mot slissens veggpartier som rager ut over det tverrplan som forløper tangensialt til bunnen av nevnte fordypning, når skjæret danner en relativt liten vinkel med aksen

YY* .

Figur 11 viser forøvrig at tappen A er forskjøvet i forhold til symmetriaksen YY' for fordypningen i akselen C. Det fremgår derav at endog når skjæret befinner seg nær sin tverrstilling, vil reaksjonskraften som utøves av kulen i berøringspunktet med skjæret og reaksjonskraften som utøves av tappen A mot skjæret, fremdeles overfører et vridningsmoment til skjæret.

Figur 13 viser hvordan det kan opprettes et større kammer av et antall innbyrdes tilknyttede, mindre kamre ved at det, ved samvirkning mellom verktøyet og eksempelvis fire kuler B^-B^, utbores en første seksjon CH^, hvoretter den andre seksjon CH^utbores i et andre prosesstrinn hvorunder verktøyet bare samvirker med kulen B2~B^, etterat kulen B-^på forhånd er ut-tatt, osv. Det er åpenbart at ved denne fremgangsmåte vil kulen som samvirker direkte med skjærets kamprofil, sentreres i verktøyets sfæriske fordypning, mens de øvrige kuler kan ligge mer eller mindre usentrert uten ugunstige følger.

Selvsagt er også i dette tilfelle mekaniske endringer av verktøyet uten videre tenkbare. Den fagkyndiges innsats er tilstrekkelig i denne forbindelse.

Ved en spesiell utførelsesform ifølge oppfinnelsen kan de to seksjoner BR-^ og BR^ av verktøyakselen C, som er adskilt fra hverandre gjennom slissen F, være forenet med hverandre på den side som befinner seg rett overfor det punkt hvor skjæret L skal utsvinges, ved hjelp av et lite metallstykke P som danner en slags bro og som gjør det mulig at

skjæret som roterer i en retning, blokkeres slik at de ikke

kan vende og utsvinges i gal retning, og

at de to seksjoner eller armer BR-^og BR^forsterkes ved at deres spredning grunnet innvirkende krefter forhindres slik at slissen ikke kan åpnes i utillatelig grad.

Nevnte metallstykke P kan i prinsippet utgjøre en del av selve akselen og eksempelvis fremkomme ved tilvirking av slissen F. Det kan selvsagt også være anordnet som innsatsstykke.

Fortrinnsvis er stykket slik anordnet og utformet at det vil ligge i generell flukt med akselen C, og det vil derfor fortrinnsvis og slik som vist omfatte en ytre sideflate som forlenger ytterf låtene av seksjonene BR-^og BR2, samt en tilnærmelsesvis sfærisk endeflate som også innpasses i den sfæriske fordypning C og forlenger dennes ytterflate.

Claims (15)

1. Verktøy for utboring av underskårne hull, karakterisert ved ihvertfall ett borskjær (L) som er svingbart om en tverrakse (X'X) ved enden av en langstrakt del (C) og som utenfor skjærekanten (L^ ) går over i en kamprofil (L ) som er innrettet for å samvirke med et profilert element (B, Ec - E^ ) i anlegg mot bunnen av et hull, og derved svinge skjæret utad i forskjellig grad i avhengighet av den aksialkraft som utøves mot den langstrakte del.

2. Verktøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at skjæret, på begge sider i den svingbart opplagrede ende (L^ ) innbefatter to kuleseksjoner (L^ L^ ) som omslutter nevnte ende og sammen med denne danner et kuleformet element (L-^I^L^) som kan bringes i inngrep med en utsparing (C-^ ) i enden (C) av verktøyet mens den aktive seksjon av skjæret strekker seg gjennom en sliss (F) som forløper langs en frembringer for verktøyakselen, til enden av denne.

3. Verktøy i samsvar med kravl, karakterisert ved at det profilerte element utgjør en integrerende del av verktøyet og innbefatter en seksjon (Ec ) som danner en kamskive som fastholdes i en utsparing i enden av den langstrakte verk-tøyaksel, idet skjærets kamprofil inntrenger i nevnte utsparing og ligger an mot seksjonen som danner en kamskive, og videre innbefatter en forlengelse som rager ut over enden av den langstrakte aksel, i dennes akseretning, og som i sin frie ende er forsynt med en kuleformet del (E^ ) som bringes i anlegg mot hullbunnen .

4. Verktøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det omfatter to skjær (L^ ,L2 ) som er svingbare om en tverrakse (X'X) ved enden av verktøyakselen (C), for samvirkning med det profilerte element (B).

5. Verktøy i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at den langstrakte aksel ihvertfall delvis er omgitt av en friløpsring.

6. Verktøy i samsvar med krav 1, med et skjær som er svingbart om en tverrakse ved enden av en langstrakt del, og med midler for svinging av skjæret gjennom en forutbestemt vinkel, når det mot den langstrakte del utøves en aksialkraft som vil forskyve delen ut over det punkt hvor verktøyet ligger an mot hullbunnen, karakterisert ved at skjæret (L) omfatter en profilert ytterflateseksjon (L c) som fungerer som en kamskive i samvirkning med en kule (B) i anlegg mot hullbunnen, hvor skjærets ytterflateseksjon (Lc ) er slik profilert at den skjærendedel (L ) allerede ved en liten, aksial forskyvning av den langstrakte del (C) vil svinges fra en stort sett aksial stilling til en stilling stort sett på tvers av aksen, og at forsiden av den langstrakte del som innbefatter en sliss (F) for opptakelse av skjæret, er utformet med en sfærisk fordypning (C ) for sentrering av kulen.

7. Verktøy i samsvar med krav 6, karakterisert ved at aksen (YY <1> ) for den sfæriske fordypning og den langstrakte del er forskjøvet i forhold til rotasjonsaksen (A) for skjæret hvorved hevarmvirkningen for svinging av skjæret økes, særlig når skjæret befinner seg nær sin utsvingede tverrstilling.

8. Verktøy i samsvar med krav 6 eller 7, karakterisert ved at slissen (F) er forskjøvet i forhold til midt-punktet (0) for den langstrakte dels endeflate slik at endeseksjonen av den langstrakte del som påvirkes av reaksjonskraften fra skjæret når verktøyet roterer om sin akse, forsterkes .

9. Verktøy i samsvar med et av kravene 1-8, karakterisert ved at de to deler (BR^ og BR0 ) av verktøyakselen (C) som er adskilt gjennom slissen (F), er forbundet med hverandre på den side som befinner seg rett overfor det sted hvor skjæret (L) utsvinges, ved hjelp av et metallstykke (P) som danner en slags bro og som gjør det mulig at skjæret (L) blokkeres mot utsvinging i en dreieretning, og derved forhindres i å vende og svinger ut på den gale side, og at de to partier (BR-^ og BR2 ) forsterkes slik at motstanden mot uønsket spredning økes.

10. Verktøy i samsvar med krav 4, karakterisert ved at stykket (P) er utformet i ett med verktøyakselen (C) og|eller er fremkommet ved tilvirking av slissen (F).

11. Verktøy i samsvar med krav 9, karakterisert ved at stykket (P) består av en innsatt materialdel.

12. Verktøy i samsvar med ett av kravene 9-11, karakterisert ved at stykket (P) omfatter en ytre sideflate som forlenger de ytre sideformer av de nevnte partier (BR^ , BR2 ) eller at forlengelsen danner en stort sett sfærisk endeflate for opprettelse av kontinuitet i formovergangen til den sfæriske fordypning (Cg).

13. Fremgangsmåte for utboring av et underskåret hull under anvendelse av verktøyet i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det først, med en vanlig bormaskin, anbores et hull hvori det innføres en kule som danner det profilerte element, hvoretter verktøyskjæret bringes i berøring med kulen og verktøyet bringes i rotasjon på kjent måte, mens det samtidig utøves et aksialtrykk mot verktøyet.

14. Fremgangsmåte for utboring av et underskåret hull under anvendelse av verktøyet i samsvar med krav 3, karakterisert ved at det, med en vanlig bormaskin, anbores et hull hvori verktøyet innføres til dets sfæriske seksjon befinner seg i anlegg mot hullbunnen, og at verktøyakselen bringes i rotasjon på kjent måte, mens det samtidig utøves et aksialtrykk mot verktøyet.

15. Fremgangsmåte for utboring av et underskåret hull i samsvar med krav 13, under anvendelse av verktøyet i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det under et første prosesstrinn innføres flere kuler (B-^ -B^ ) i et på forhånd og på kjent måte anboret hull, at verktøyet deretter bringes i berøring med den siste av disse kuler (B-^) for utboring av en første seksjon (CH-^) av det underskårne kammer, at fremgangsmåten gjentas under et andre prosesstrinn og etter fjerning av den siste kule (B^ ), for utboring av en andre kammerseksjon (Cr^) i direkte tilslutning til den første, og at prosessen gjentas på samme måte med de øvrige kuler, helt til bare den siste kule (B^ ) fremdeles befinner seg ved bunnen av hullet.