WO1998032564A1 - Tiefbohrwerkzeug - Google Patents

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WO1998032564A1
WO1998032564A1 PCT/EP1998/000038 EP9800038W WO9832564A1 WO 1998032564 A1 WO1998032564 A1 WO 1998032564A1 EP 9800038 W EP9800038 W EP 9800038W WO 9832564 A1 WO9832564 A1 WO 9832564A1
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WO
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drilling tool
cutting
deep drilling
tool according
base body
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Application number
PCT/EP1998/000038
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English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Ribbeck
Wolfgang Lange
Original Assignee
Burgsmüller GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Burgsmüller GmbH filed Critical Burgsmüller GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/04Drills for trepanning
    • B23B51/0486Drills for trepanning with lubricating or cooling equipment
    • B23B51/0493Drills for trepanning with lubricating or cooling equipment with exchangeable cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/20Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B10/62Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/56Guiding pads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/06Drills with lubricating or cooling equipment
    • B23B51/063Deep hole drills, e.g. ejector drills

Definitions

  • the invention relates to a deep drilling tool according to the preamble of claim 1.
  • Deep drilling tools of this type are known, for example, from the brochures or brochure sheets “botek deep drilling tools” and “botek solid drilling head type 42” from botek refzisions-Bohrtechnik GmbH, 72585 Riederich.
  • triangular cutting inserts are used which are interchangeably connected to the drill head and which, like the receptacles assigned to them, are designed such that the cutting inserts are inserted into these receptacles in different positions for the purpose of use all of their six cutting edges can be used.
  • the top and bottom sides of the cutting plates are aligned parallel to one another and run perpendicular to peripheral surfaces thereof.
  • a cuboid structure of the inserted cutting inserts which is symmetrical with respect to a transverse central plane, is essential, and from these two properties in connection with a preferably square design of the cutting inserts in the top view, it is possible to use all eight cutting edges for use in the receptacles of the deep drilling tool. Compared to the prior art set out at the beginning, this entails a significant improvement in the material utilization and the material costs to be expended.
  • the cutting plates are suitably detachably held in receptacles and can either be arranged directly in corresponding receptacles of the base body of the deep drilling tool or in receptacles of holders or cassettes, which in turn are releasably connected to the base body.
  • the recordings of the cassettes mentioned or of the base body are naturally identical.
  • the cutting plates are provided with top and bottom and peripheral positioning surfaces, which are provided in a defined area and with the proviso that their properties are not caused by the wear which forms in the area of the cutting edges of the cutting plate ver changes so that a change in the position of the cutting plate in the associated receptacle always leads to a reproducible position of the “new” cutting edge.
  • the peripheral positioning surfaces are protruding from the surface of the cutting plate Surface sections characterized, the undercuts form chip breakers which serve to facilitate the removal of the chips developed as a result of the drilling process.
  • the features of claim 4 are directed to the detailed design of the top and bottom positioning surfaces. These then form step surfaces that protrude from the base plane of the top and bottom sides of the insert. This measure offers the advantage in particular that positioning inaccuracies which arise in the area of worn cutting edges due to "build-up cutting edge formation" are avoided.
  • claims 5 and 6 are directed to the further configuration of the cutting plates, which are secured in a manner known per se by screwing into the receptacles assigned to them. It is essential in this context that the bore profile of the bore penetrating this is formed symmetrically to the above-mentioned transverse center plane, so that there are conical sections of this bore on its two sides, via which the support takes place on an appropriately designed screw head.
  • the vertical arrangement of the positioning surfaces of the cutting plates and - in connection therewith - the corresponding counter surfaces of the receptacles in accordance with the features of claim 7 is the most practical embodiment which, in addition to being easy to handle, also enables unambiguous positioning.
  • the holders already mentioned are also secured according to the features of claim 8 by screwing on the base body of the deep drilling tool.
  • claims 9 and 10 are directed to the basic design of different spatial distributions of the cutting plates, which is aimed at the provision of solid, core, form drilling heads or the like.
  • FIG. 1 shows an axial section of the drilling head of a deep drilling tool corresponding to a cutting plane I-I of FIG. 2 with cutting plates according to the invention
  • Fig. 2 is an end view of the deep drilling tool according to arrow II of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of a central insert inserted into the drill head by means of a holder according to a plane III-III of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a sectional view of a central, directly in the
  • FIG. 5 shows a sectional illustration of an intermediate cutting insert, which is inserted into the drill head by means of a holder, in accordance with a plane VV of FIG. 1;
  • Fig. 6 is a sectional view of an intermediate cutting plate inserted directly into the drill head, according to a plane VI-VI of Fig. 1;
  • Fig. 8 is a sectional view of the cutting plate according to a plane VIII-VIII of Fig. 7;
  • FIGS. 1 to 8 shows a representation of the axial section profile of a bore produced by means of a deep drilling tool corresponding to FIGS. 1 to 8;
  • FIG. 10 shows an axial section of an alternative embodiment of a deep drilling tool according to a sectional plane X-X of FIG. 11;
  • FIG. 11 is an end view of the deep drilling tool according to arrow XI of FIG. 10;
  • FIGS. 10 and 11 shows a representation of the axial section profile of a bore produced by means of a deep drilling tool corresponding to FIGS. 10 and 11;
  • FIG. 13 shows an axial section of a further deep drilling tool according to a sectional plane XIII-XIII of FIG. 14;
  • FIG. 14 is an end view of the deep drilling tool according to arrow XIV of FIG. 13;
  • 15 shows an axial section of the deep drilling tool of FIG. 14 in the plane of the intermediate cutting insert; 16 shows a representation of the axial section profile of a bore produced by means of a deep drilling tool corresponding to FIGS. 13 to 15;
  • FIG. 17 shows an end view of a further embodiment of a deep drilling tool according to arrow XVII of FIG. 18;
  • FIG. 18 shows an axial section of the deep drilling tool according to a plane XVIII-XVIII of FIG. 17;
  • FIGS. 17 to 19 is an axial sectional view of the deep drilling tool corresponding to FIGS. 17 to 19 in the plane of the intermediate cutting insert;
  • FIGS. 17 to 19 shows a representation of the axial section profile of a bore produced by means of a deep drilling tool corresponding to FIGS. 17 to 19;
  • FIG. 21 shows an enlarged sectional illustration of a centrally arranged cutting plate
  • 22 is a sectional view of an intermediate cutting insert.
  • FIGS. 1 and 6 show a first embodiment of the drilling head of a deep drilling tool, which consists of a tubular base body 1, one end 2 of which is intended for releasable connection to a boring bar not shown in the drawing and is provided with a suitable internal thread 3.
  • the end 4 opposite the end 2 is provided in a manner to be described in more detail below with an interchangeable drilling tool in the form of cutting plates 4, 5 and 6. While the cutting plate 4 is located in a central area, the cutting plates 5 are accommodated in an intermediate position and the cutting plate 6 is in the radially outermost position.
  • the guide strips 11 have on the top, i.e. on its side protruding from the base body 1 and equally on the opposite side of this, cylindrically convex curved surfaces and the groove base of the grooves 12 is adapted to this profile.
  • the guide strips form components which are exposed to considerable wear during the drilling operation, so that due to this design of the surfaces there is the possibility of inserting the strips in the opposite direction into the grooves 12 which extend parallel to the axis 16 of the base body 1 when wear occurs.
  • the radially outermost regions of the guide strips 11 are located on a common radius 14 with the radially outer secondary cutting edge of the cutting plate 6, which extends parallel to the axis 16.
  • the deep drilling head shown is designed as a solid drilling tool, so that the cutting edges of the individual cutting inserts capture the entire drilling cross section during the drilling operation in accordance with a cutting profile that is dependent on their other spatial arrangement.
  • the drilling head is connected via the internal thread 3 to a boring bar, which in turn is connected to a drilling drive.
  • a drilling oil is introduced into the ring oil supply apparatus, which comprises the drill rod in a rotationally symmetrical manner, into the annular space 17, which is delimited by the inner walls of the borehole radially on the outside and the contour of the base body 1 on the radially inside, which flows between the guide strips 11 and absorbs the drilling chips released as a result of the drilling operation this is washed out via the jaw 8 and the jaw 9, the cavity 10 and the boring bar.
  • the drilling oil has a cooling effect on the drill head and in particular on the cutting bodies.
  • the reaction forces resulting from the drilling operation are transmitted to the borehole wall via the guide strips 11, so that the tool is supported on the borehole wall during the drilling feed.
  • the guide strips 11 also have a smoothing function which is exerted on the borehole walls.
  • the inserts 5 to 6 are designed as indexable inserts and are globally designed as cuboid components. In their respective installation position, which is determined by the position, in particular the arrangement, of corresponding receptacles of the drill head, one cutting edge is in an active position.
  • the cutting bodies 4, 5 can in principle be connected to the drill head with an intermediate arrangement of holders 18, 19 - as shown in FIGS. 3 and 5.
  • the holders 18, 19 are secured by means of screws 20, 21 in corresponding receptacles of the drill head that are adapted to the bore pattern to be created.
  • Cutting plates 4, 5 are in turn secured by screws 22, 23 in corresponding receptacles 24, 25 of the holders 18, 19.
  • Cutting plate is designed as a cubic, in the plan view square base body, which is equipped with a total of eight cutting edges 26, 26 ', 26' 'and 26' '', so that each of these cutting edges in an active by corresponding insertion of the cutting body in the intended receptacle Position is transferable.
  • the cutting body is provided with a central bore 27, which - seen in the direction of its axis 28 - is profiled and this bore profile in turn runs symmetrically with respect to a transverse center plane 29.
  • the bore is thus characterized by a central cylindrical section 30, on which the outer side widens on both sides Connect conical sections 31.
  • the conical sections 31 serve as contact surfaces for the correspondingly designed counter surfaces of a screw head, which is preferably arranged countersunk within the bore 28.
  • the symmetry property with respect to the transverse center plane 29 is an essential prerequisite for inserting the cutting body 4 in the opposite way into the respective receptacle, so that all eight cutting edges can be used with a view to effective material use.
  • These undercuts 32 serve to provide the optimal cutting geometry in the area of the mentioned cutting edges and to improve chip evacuation. In a central, and thus the transverse center plane 29 assigned area, which is no longer covered by the undercuts 32, this results in a defined contact surface 33, via which the insert can be fixed in its respective receptacle in a reproducible manner.
  • FIG. 9 denotes a workpiece to be machined, into which a bore 35 is to be made, the axial section profile 36 of which is shown on the bottom of the borehole.
  • the individual cutting plates 4 to 6 are shown offset in the circumferential direction, and the profile 36 results from their respective spatial position, which is structurally determined by the structure of the drill head.
  • 10 to 12 show a further exemplary embodiment of a drill head, the number of cutting plates of which corresponds to that of the previous exemplary embodiment, the cutting plates, however, of a different type. have an arrangement which leads to the axial section profile 36 'shown in FIG. 12.
  • FIG. 13 to 16 show a further exemplary embodiment of a drilling head which is equipped with a central 4, an intermediate 5 and a radially outer cutting plate 6, the rest of which corresponds in its basic structure to the embodiments already described above, the spatial Arrangement of the aforementioned cutting plates leads to the axial section profile 36 ′′ shown in FIG. 16.
  • FIGS. 17 to 19 show a further exemplary embodiment of a drilling head which only consists of two cutting plates, namely a centrally arranged cutting plate 4 and a radially outer cutting plate 6.
  • This constellation results in the axial section profile 36 ′′ ′′ of the bore (FIG.
  • the basic structure of this drill head also corresponds to that of the previous ones.
  • the essential feature of the cutting plates 4, 5 shown in FIGS. 21 and 22 is that they are provided in a central area surrounding the bore 27 with ring steps 37 that apply on the outside, again symmetrically with respect to the respective transverse center planes 29 (not shown in these drawing figures) ( Fig. 8).
  • ring steps 37 that apply on the outside, again symmetrically with respect to the respective transverse center planes 29 (not shown in these drawing figures) ( Fig. 8).
  • positioning surfaces which are structurally defined by the contact surface 33 and the ring step 37, are not affected by the wear process in the area of the cutting edges. -.
  • the drill head equipped according to the invention enables increased material utilization due to the expanded turning options of the inserted cutting inserts. Due to the fact that the contact or positioning surfaces of the individual cutting inserts are not touched by the wear process, high machining accuracy is achieved in a simple manner, and without an increased adjustment effort.

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Abstract

Der Bohrkopf eines Tiefbohrwerkzeugs besteht aus einem rohrförmigen, auf seiner einen Stirnseite (7) ein Spanmaul (8) aufweisenden Grundkörper (1), der in dieser Stirnseite mit auswechselbar angeordneten, global quaderförmigen, in der Draufsicht quadratisch ausgebildeten Schneidplatten (4 bis 6) bestückt ist. Das der Stirnseite (7) gegenüberliegende Ende (2) des Grundkörpers (1) ist mit einem zur Anbindung einer Bohrstange bestimmten Innengewinde (3) versehen, und es steht das Spanmaul (8) in durchgängiger Verbindung mit einem zentralen Hohlraum (10). Die Schneidplatten sind bezüglich einer Quermittelebene symmetrisch aufgebaut und es ergibt sich hieraus die Möglichkeit, sämtliche acht Schneidkanten einer Nutzung zuzuführen.

Description

B E S C H R E I B U N G
Ti efbohrwerkzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tiefbohrwerkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Tiefbohrwerkzeuge sind beispielsweise aus den Prospekten bzw. Prospektblättern „botek Tiefbohrwerkzeuge" und „botek-Vollbohr- kopf Typ 42" der Firma botek Präzisions-Bohrtechnik GmbH, 72585 Riederich bekannt. Bei diesen finden abgesehen von den die Außenschneiden führenden Schneidplatten in der Draufsicht dreieckförmige Schneidplatten Verwendung, die auswechselbar mit dem Bohrkopf in Verbindung ste- hen und die gleichermaßen wie die ihnen zugeordneten Aufnahmen derart ausgebildet sind, daß die Schneidplatten in unterschiedlichen Positionen in diese Aufnahmen zwecks Nutzung ihrer sämtlichen sechs Schneidkanten einsetzbar sind. Ober- und Unterseiten der Schneidplatten sind parallel zueinander ausgerichtet und verlaufen senkrecht zu peripheren Flächen derselben. Durch eine entsprechende Verteilung mehrerer Schneidplatten in der Stirnseite des Werkzeugs können Tiefbohrwerkzeuge nach Art von Voll-, Kern- und Formbohrköpfen bereitgestellt werden. Die, die Außenschneiden führenden Schneidplatten weisen nur zwei Schneidkanten auf.
In Abhängigkeit von dem sich betrieblich einstellenden Verschleiß der Schneidplatten im Bereich ihrer Schneidkanten müssen diese in ihren Aufnahmen in andere Positionen überführt werden, um jeweils andere unverschlissene Schneidkanten in eine aktive Stellung zu bringen. Hat auf diesem Wege der sich an sämtlichen sechs Schneidkanten einer Schneidplatte einstellende Verschleiß ein nicht mehr tolerierbares Ausmaß überschritten, müssen diese entfernt und durch neue Schneidplatten ersetzt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Tiefbohrwerkzeug dahingehend auszugestalten, daß sich gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik im Bereich der Schneidplatten eine verbesserte Werkstoffausnutzung bei Wahrung einer hohen Maßhaltigkeit der erstellten Bohrungen ergibt. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Tiefbohrwerkzeug durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach ein quaderförmiger, zu einer Quermittelebene symmetrischer Aufbau der eingesetzten Schneidplatten, wobei sich aus diesen beiden Eigenschaften in Verbindung mit einer in der Draufsicht vorzugsweise quadratischen Ausbildung der Schneidplatten die Möglichkeit ergibt, sämtliche acht Schneidkanten einer Nutzung im Rahmen der Aufnahmen des Tiefbohrwerkzeugs zuzuführen. Dies bringt gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik eine bedeutende Verbesserung der Materialausnutzung und der aufzuwendenden Material- kosten mit sich. Die Schneidplatten sind in geeigneter Weise in Aufnahmen lösbar gehalten und können entweder unmittelbar in entsprechenden Aufnahmen des Grundkörpers des Tiefbohrwerkzeugs oder auch in Aufnahmen von Haltern oder Kassetten angeordnet sein, die ihrerseits lösbar mit dem Grundkörper in Verbindung stehen. Die Aufnahmen der ge- nannten Kassetten bzw. des Grundkörpers sind naturgemäß identisch ausgebildet.
Die Schneidplatten sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 mit ober- und unterseitigen sowie peripheren Positionierflächen versehen, welche in einem definierten Bereich und mit der Maßgabe vorgesehen sind, daß sich deren Beschaffenheit durch den, sich im Bereich der Schneidkanten der Schneidplatte ausbildenden Verschleiß nicht ver- ändert, so daß ein Auswechseln der Position der Schneidplatte in der ihr zugeordneten Aufnahme stets zu einer reproduzierbaren Position der jeweils „neuen" Schneidkante führt. So sind die peripheren Positionierflächen aufgrund der sich beidseitig an diese anschließenden Hin- terschneidungen als aus der Oberfläche der Schneidplatte herausragende Flächenabschnitte gekennzeichnet, wobei die Hinterschneidungen Spanleitstufen bilden, welche der erleichterten Abfuhr der als Folge des Bohrvorgangs entwickelten Späne dienen.
Die Merkmale des Anspruchs 4 sind auf die nähere Ausgestaltung der ober- und unterseitigen Positionierflächen gerichtet. Diese bilden hiernach Stufenflächen, die aus der Grundebene der Ober- und Unterseiten der Schneidplatte herausragen. Diese Maßnahme bietet insbesondere den Vorteil, daß sich Positionierungenauigkeiten, die sich im Bereich verschlissener Schneiden durch „Aufbauschneidenbildung" ergeben, vermieden werden.
Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 sind auf die weitere Ausgestaltung der Schneidplatten gerichtet, die in grundsätzlich an sich bekannter Weise durch Verschraubung in den ihnen zugeordneten Aufnahmen gesichert sind. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, daß das Bohrungsprofil der diese durchdringenden Bohrung symmetrisch zu der genannten Quermittelebene ausgebildet ist, so daß sich konische Abschnitte dieser Bohrung auf deren beiden Seiten befinden, über welche die Abstüt- zung an einem entsprechend gestalteten Schraubenkopf stattfindet.
Die senkrechte Anordnung der Positionierflächen der Schneidplatten und - hiermit zusammenhängend - der entsprechenden Gegenflächen der Aufnahmen entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 ist die praktisch zweckmäßigste Ausführungsform, welche neben einer einfachen Handhabbarkeit auch eine eindeutige Positionierung ermöglicht. Die bereits genannten Halter sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 ebenfalls durch Verschraubung an dem Grundkörper des Tiefbohrwerkzeugs gesichert.
Die Merkmale der Ansprüche 9 und 10 sind auf die grundsätzliche Ausbildung unterschiedlicher räumlicher Verteilungen der Schneidplatten , gerichtet, welche auf das Ziel der Bereitstellung von Voll-, Kern-, Formbohrköpfen oder dergleichen gerichtet ist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt des Bohrkopfes eines Tiefbohrwerkzeugs ent- sprechend einer Schnittebene I-I der Fig. 2 mit erfindungsgemäßen Schneidplatten;
Fig. 2 eine Stirnansicht des Tiefbohrwerkzeugs entsprechend Pfeil II der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer zentralen, mittels eines Halters in den Bohrkopf eingesetzten Schneidplatte entsprechend einer Ebene III-III der Fig. 1;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer zentralen, unmittelbar in den
Bohrkopf eingesetzten Schneidplatte entsprechend einer Ebene IV-IV der Fig. 1;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer zwischengeordneten, mittels eines Halters in den Bohrkopf eingesetzten Schneidplatte entsprechend einer Ebene V-V der Fig. 1 ; Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer zwischengeordneten, unmittelbar in den Bohrkopf eingesetzten Schneidplatte entsprechend einer Ebene VI-VI der Fig. 1;
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Schneidplatte;
Fig. 8 eine Schnittdarstellung der Schneidplatte entsprechend einer Ebene VIII-VIII der Fig. 7;
Fig. 9 eine Darstellung des Axialschnittprofils einer mittels eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend den Fig. 1 bis 8 hergestellten Bohrung;
Fig. 10 einen Axialschnitt einer alternativen Ausführungsform eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend einer Schnittebene X-X der Fig. 11;
Fig. 11 eine Stirnansicht des Tiefbohrwerkzeugs entsprechend Pfeil XI der Fig. 10;
Fig. 12 eine Darstellung des Axialschnittprofils einer mittels eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend den Fig. 10 und 11 hergestellten Bohrung;
Fig. 13 einen Axialschnitt eines weiteren Tiefbohrwerkzeugs entsprechend einer Schnittebene XIII-XIII der Fig. 14;
Fig. 14 eine Stirnansicht des Tiefbohrwerkzeugs entsprechend Pfeil XIV der Fig. 13;
Fig. 15 einen Axialschnitt des Tiefbohrwerkzeugs der Fig. 14 in der Ebene der zwischengeordneten Schneidplatte; Fig. 16 eine Darstellung des Axialschnittprofils einer mittels eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend den Fig. 13 bis 15 hergestellten Bohrung;
Fig. 17 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend Pfeil XVII der Fig. 18;
Fig. 18 einen Axialschnitt des Tiefbohrwerkzeugs entsprechend einer Ebene XVIII-XVIII der Fig. 17;
Fig. 19 eine Axialschnittdarstellung des Tiefbohrwerkzeugs entsprechend den Fig. 17 bis 19 in der Ebene der zwischengeordneten Schneidplatte;
Fig. 20 eine Darstellung, des Axialschnittprofils einer mittels eines Tiefbohrwerkzeugs entsprechend den Fig. 17 bis 19 hergestellten Bohrung;
Fig. 21. eine vergrößerte Schnittdarstellung einer zentral angeordne- ten Schneidplatte;
Fig. 22 eine Schnittdarstellung einer zwischengeordneten Schneidplatte.
Es wird im folgenden zunächst auf die Zeichnungsfiguren 1 und 2 Bezug genommen .
Diese zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des Bohrkopfes eines Tiefbohrwerkzeugs, welches aus einem rohrförmigen Grundkörper 1 be- steht, dessen eines Ende 2 zur lösbaren Anbindung an eine zeichnerisch nicht wiedergegebene Bohrstange bestimmt und mit einem geeigneten Innengewinde 3 versehen ist. Das dem Ende 2 gegenüberliegende Ende 4 ist in einer, im folgenden noch näher zu beschreibenden Weise mit einem auswechselbaren Bohrwerkzeug in der Form von Schneidplatten 4, 5 und 6 versehen. Während die Schneidplatte 4 sich in einem zentralen Bereich befindet, sind die Schneidplatten 5 in einer zwischengeord- neten Stellung untergebracht und es befindet sich die Schneidplatte 6 in der radial äußersten Position. Den Schneidplatten 4 bis 6 jeweils benachbart befindet sich ein zur Stirnseite 7 des Bohrkopfes hin offenes Spanmaul 8, 9, welches in durchgängiger Verbindung mit dem zentralen Hohlraum 10 des Grundkörpers 1 steht.
Mit 11 sind jeweils global quaderförmig ausgebildete Führungsleisten bezeichnet, die in radial außenseitige Nuten 12 des Grundkörpers 1 eingesetzt und in diesen jeweils durch Schrauben 13 gehalten sind. Die Nuten sind zur Stirnseite 7 hin offen ausgebildet und derart gestal- tet, daß die Außenseiten der Führungsleisten auf einem gemeinsamen Radius 14 liegen, der um ein definiertes Maß größer als der Radius des Grundkörpers 1 ist. Die Führungsleisten 11 weisen oberseitig, d.h. auf ihrer, aus dem Grundkörper 1 herausragenden Seite und gleichermaßen auf der, dieser gegenüberliegenden Seite zylindrisch konvex gekrümmte Oberflächen auf und es ist der Nutengrund der Nuten 12 an diese Profilierung angepaßt. Bekanntlich bilden die Führungsleisten Bauteile, die während des Bohrbetriebs einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt sind, so daß aufgrund dieser Gestaltung der Oberflächen die Möglichkeit besteht, die Leisten bei auftretendem Verschleiß auch umgekehrt in die sich parallel zu der Achse 16 des Grundkörpers 1 erstreckenden Nuten 12 einzusetzen.
Im unbelasteten Zustand befinden sich die radial äußersten Bereiche der Führungsleisten 11 auf einem gemeinsamen Radius 14 mit der radial äußeren sich parallel zu der Achse 16 erstreckenden Nebenschneide der Schneidplatte 6. Der gezeigte Tiefbohrkopf ist als Vollbohrwerkzeug konzipiert, so daß die Schneidkanten der einzelnen Schneidplatten während des Bohrbetriebs nach Maßgabe eines von ihrer übrigen räumlichen Anordnung abhängigen Schnittprofils den gesamten Bohrquerschnitt erfassen. Zur Durchführung des Bohrbetriebs steht der Bohrkopf über das Innengewinde 3 mit einer Bohrstange in Verbindung, die ihrerseits an einen Bohrantrieb angeschlossen ist. Über einen, die Bohrstange rotationssymmetrisch umfassenden Bohrölzuführapparat wird in den, durch die Innenwandungen des Bohrlochs radial außenseitig und die Kontur des Grundkörpers 1 radial innenseitig umgrenzten Ringraum 17 ein Bohröl eingeführt, welches zwischen den Führungsleisten 11 hindurchströmt, die als Folge des Bohrbetriebs gelösten Bohrspäne aufnimmt und diese über das Spanmaul 8 sowie das Spanmaul 9, den Hohlraum 10 und die Bohrstange ausschwemmt. Gleichzeitig übt das Bohröl eine Kühlwirkung auf den Bohrkopf und insbesondere auf die Schneidkörper aus.
Die aus dem Bohrbetrieb resultierenden Reaktionskräfte werden über die Führungsleisten 11 auf die Bohrlochwandung übertragen, so daß das Werkzeug während des Bohrvorschubs an der Bohrlochwandung abgestützt ist. Neben dieser Führungsfunktion kommt den Führungsleisten 11 auch eine auf die Bohrlochwandungen ausgeübte Glättungsfunktion zu.
Die Schneidplatten 5 bis 6 sind als Wendeschneidplatten konzipiert und global als quaderförmige Bauelemente ausgebildet. In ihrer jeweiligen Einbauposition, die durch die Lage, insbesondere Anordnung entsprechender Aufnahmen des Bohrkopfes bestimmt ist, befindet sich jeweils eine Schneidkante in einer aktiven Stellung. Zur Erläuterung der Anordnung und Ausbildung der Schneidplatten wird im folgenden zunächst auf die Zeichnungsfig. 3 bis 8 Bezug genommen, in denen Funktionsele- mente, die mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, entsprechend beziffert sind. Die Schneidkörper 4, 5 können grundsätzlich unter Zwischenanordnung von Haltern 18, 19 - wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt - mit dem Bohrkopf in Verbindung stehen. In diesem Fall sind die Halter 18, 19 in entsprechenden, an das zu erstellende Bohrungsmuster angepaßten Auf- nahmen des Bohrkopfes mittels Schrauben 20, 21 gesichert. Die
Schneidplatten 4, 5 sind ihrerseits mittels Schrauben 22, 23 in entsprechenden Aufnahmen 24, 25 der Halter 18, 19 gesichert.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die genannten Aufnahmen 24, 25 unmittelbar in der Struktur des Grundkörpers 1 vorzusehen - wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt. In diesem Fall stehen die jeweiligen Schrauben 22, 23, mittels welchen die Schneidkörper 4, 5 gesichert werden, unmittelbar mit einer entsprechenden Gewindebohrung des Grundkörpers 1 im Eingriff.
Auf die Anordnung der Schneidkörper in den genannten Aufnahmen 24, 25 wir im folgenden noch näher eingegangen werden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein grundsätzliches Ausführungsbeispiel einer Schneidplatte 4. Erfindungswesentlich ist hierbei, daß die
Schneidplatte als kubischer, in der Draufsicht quadratischer Grundkörper ausgebildet ist, der mit insgesamt acht Schneidkanten 26, 26', 26'' und 26''' ausgerüstet ist, so daß durch dementsprechendes Einsetzen des Schneidkörpers in die vorgesehene Aufnahme jede dieser Schneidkanten in eine aktive Position überführbar ist.
Erfindungswesentlich ist ferner, daß der Schneidkörper mit einer zentralen Bohrung 27 versehen ist, die - in Richtung ihrer Achse 28 gesehen - profiliert ausgebildet ist und wobei dieses Bohrungsprofil wie- derum symmetrisch bezüglich einer Quermittel ebene 29 verläuft. So ist die Bohrung durch einen zentralen zylindrischen Abschnitt 30 gekennzeichnet, an dem sich beidseitig zur Außenseite hin sich erweiternde konische Abschnitte 31 anschließen. Die konischen Abschnitte 31 dienen als Anlageflächen für die entsprechend ausgebildeten Gegenflächen eines Schraubenkopfes, der innerhalb der Bohrung 28 vorzugsweise versenkt angeordnet ist. Die Symmetrieeigenschaft hinsichtlich der Quer- mittelebene 29 ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, den Schneidkörper 4 auch umgekehrt in die jeweilige Aufnahme einzusetzen, so daß sämtliche acht Schneidkanten mit Hinblick auf eine effektive Werkstoffnutzung einsetzbar sind.
Mit 32 sind jeweils Hinterschneidungen der Schneidkanten 26 bis 26"' bezeichnet, die wiederum symmetrisch bezüglich der Quermittelebene 29 verlaufen. Diese Hinterschneidungen 32 dienen der Bereitstellung der optimalen Schneidengeometrie im Bereich der genannten Schneidkanten sowie der Verbesserung der Spanabfuhr. In einem mittleren, somit der Quermittelebene 29 zugeordneten Bereich, der von den Hinterschneidungen 32 nicht mehr erfaßt ist, ergibt sich auf diesem Wege eine definierte Anlagefläche 33, über welche die Schneidplatte in ihrer jeweiligen Aufnahme in reproduzierbarer Weise fixierbar ist.
Mit 34 ist in Fig. 9 ein zu bearbeitendes Werkstück bezeichnet, in das eine Bohrung 35 einzubringen ist, deren bohrlochsohlenseitiges Axialschnittprofil 36 gezeigt ist. In Umfangsrichtung versetzt wiedergegeben sind die einzelnen Schneidplatten 4 bis 6, aus deren jeweiliger räumlicher, durch die Struktur des Bohrkopfes konstruktiv festgelegter Stellung sich das Profil 36 ergibt. Man erkennt insbesondere die einander teilweise überlappende Anordnung der Einwirkungsbereiche der einzelnen Schneidplatten.
Die Fig. 10 bis 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bohr- köpfes, deren Schneidplattenzahl derjenigen des vorangegangenen Ausführungsbeispiels entspricht, wobei die Schneidplatten jedoch eine an- dere Anordnung haben, die zu dem in Fig. 12 gezeigten Axialschnittprofil 36' führt.
Die Fig. 13 bis 16 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bohr- kopfes, der mit einer zentralen 4, einer zwischengeordneten 5 und einer radial äußeren Schneidplatte 6 ausgerüstet ist, der im übrigen von seinem grundsätzlichen Aufbau den vorstehen bereits beschriebenen Ausführungsformen entspricht, wobei die räumliche Anordnung der genannten Schneidplatten zu dem in Fig. 16 gezeigten Axialschnittprofil 36'' führt.
Schließlich zeigen die Fig. 17 bis 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bohrkopfes, der lediglich aus zwei Schneidplatten besteht, nämlich einer zentral angeordneten Schneidplatte 4 und einer radial äußeren Schneidplatte 6. Aus dieser Konstellation ergibt sich das Axialschnittprofil 36'"' der Bohrung (Fig. 20). Auch dieser Bohrkopf entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau im übrigen den vorangegangenen.
Wesensmerkmal der in den Fig. 21 und 22 gezeigten Schneidplatten 4, 5 ist, daß diese in einem zentralen, die Bohrung 27 umgebenden Bereich mit außenseitig auftragenden Ringstufen 37 versehen sind, und zwar wiederum symmetrisch bezüglich jeweiliger, in diesen Zeichnungsfiguren nicht wiedergegebener Quermittelebenen 29 (Fig. 8). In Verbindung mit den peripheren Anlageflächen 33 und diesen Ringstufen 37 ergeben sich somit innerhalb der Aufnahme 24 des Grundkörpers definierte Positionierflächen, mittels welchen eine reproduzierbare Positionierung der Schneidplatte in der jeweiligen Aufnahme möglich ist, und zwar insbesondere bei einem Wechsel der Einbauposition der Schneidplatte zwecks Aktivierung einer anderen Schneidkante. Diese, durch die Anlagefläche 33 sowie die Ringstufe 37 konstruktiv festgelegten Positionierflächen sind durch den Verschleißprozeß im Bereich der Schneidkanten nicht be- -.
12 troffen. Hinzu tritt, daß die Genauigkeit der Positionierung selbst durch eine eventuelle Aufbauschneidenbildung nicht beeinträchtigt wird, da durch die Ringstufen 37 bereits die Einbauposition der Schneidplatte festgelegt ist.
Der erfindungsgemäß ausgerüstete Bohrkopf ermöglicht aufgrund der erweiterten Wendemöglichkeiten der eingesetzten Schneidplatten eine erhöhte werkstoffliche Ausnutzung derselben. Aufgrund der, durch den Verschleißprozeß nicht berührten Anlage- bzw. Positionierflächen der einzelnen Schneidplatte wird gleichzeitig in einfacher Weise eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreicht, und zwar ohne einen erhöhten Justieraufwand.

Claims

A N S P R 0 C H F
1. Tiefbohrwerkzeug, bestehend aus einem rohrförmigen, an seinem einen Ende mit wenigstens einer Schneidplatte (4,5,6) bestückten und an seinem anderen Ende zum Ankuppeln eines Bohrantriebs bestimmten und eingerichteten Grundkörper (1), wobei die Schneidplatte (4,5,6) auswechselbar in einer zugeordneten Aufnahme (24,25) entweder des Grundkörpers (1) oder eines mit diesem in lösbarer Verbindung stehenden Halters (19) ihrerseits lösbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Schneidplatte (4,5,6) ein quaderförmiges, bezüglich einer Quermittelebene symmetrisches, zur Nutzung von acht Schneidkanten, (26, 26', 26'', 26''') in acht unterschiedlichen Positionen in die genannte Aufnahme (24,25) einsetzbares Bauteil ist.
2. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Schneidplatte auf (4,5,6) mit peripheren sowie mit ober- und unterseitigen, zum Zusammenwirken mit zugekehrten Gegenflächen der Aufnahme (24,25) bestimmten Positionierflächen versehen ist.
3. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, - daß die peripheren Positionierflächen in einem der Quermittelebene (29) benachbarten Bereich angeordnet sind und
- daß sich beidseitig an die peripheren Positionierflächen Span- leitstufen bildende Hinterschneidungen (32) anschließen.
4. Tiefbohrwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die ober- und die unterseitige Positionierfläche durch eine, eine zentrale Bohrung (27) umgebende Stufe, insbesondere eine Ringstufe (37) gebildet ist.
5. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Bohrung (27) zumindest aus einem zentralen zylindrischen Abschnitt (30) besteht, an den sich beidseitig konisch in Richtung auf die Ober- und Unterseiten der Schneidplatte (4,5,6) hin erweiternde Abschnitte (31) anschließen.
6. Tiefbohrwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Schneidplatten (4,5,6) durch Verschraubung in den Aufnahmen (24,25) gesichert sind und - daß die Aufnahmen (24,25), insbesondere deren, den jeweiligen
Oberseiten der Schneidplatten (4,5,6) gegenüberliegende Grundseiten mit entsprechenden Gewindebohrungen versehen sind.
7. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die peripheren sowie die ober- und unterseitigen Positionier- flächen und gleichermaßen die diesen jeweils zugeordneten Gegenflächen der Aufnahmen (24,25) senkrecht zueinander verlaufen.
8. Tiefbohrwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die genannten Halter (19) durch Verschraubung an dem Grundkörper (1) befestigt sind.
9. Tiefbohrwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch
- eine nach Maßgabe eines gewünschten Axialschnittprofils (36,36, 36'') der in ein Werkstück (34) einzubringenden Bohrung (35) ausgerichtete, in einer Radial- sowie in einer Axialebene vorgenommene Verteilung mehrerer, an dem Grundkörper (1) lösbar befestigter Schneidplatten (4,5,6).
10. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die, durch die Schneidkanten (26,26' ,26" ,26" ') der einzelnen Schneidplatten (4,5,6) erfaßten Bereiche des genannten Axialschnittprofils (36, 36', 36") einander wenigstens teilweise überdecken.
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