DE102009038516A1

DE102009038516A1 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE102009038516A1
Application number: DE200910038516
Authority: DE
Inventors: Rainer Lampe
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Heller Tools GmbH
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-03
Also published as: WO2011028470A2; WO2011028470A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Bohrerschaft (1), wobei der Bohrerschaft (1) einen Einsteckabschnitt (2) mit Einsteckprofil (3), einen sich axial an den Einsteckabschnitt (2) anschließenden Wendelabschnitt (4) mit mindestens einer Abfuhrnut (5) und mindestens einem Wendelsteg (6) und einen sich axial an den Wendelabschnitt (4) anschließenden Kopfabschnitt (7) mit einer Aufnahme (8) für ein Einsatz- oder Aufsatzelement (9) mit Schneidkante (9a) aufweist, wobei sich an die Abfuhrnut (5) des Wendelabschnitts (4) ein Abfuhrnut-Auslauf (10) des Kopfabschnitts (7) und an den Wendelsteg (6) des Wendelabschnitts (4) ein Wendelsteg-Auslauf (11) des Kopfabschnitts (7) anschließt. Es wird vorgeschlagen, dass sich in der Abfuhrnut (5) eine Profilausformung (12) bezogen auf die Bohrerachse (1a) spiralförmig fortsetzt, die sich weiter in dem Abfuhrnut-Auslauf (10) geradlinig und parallel zu der Bohrerachse (1a) fortsetzt, und/oder, dass sich auf dem Rücken (6a) des Wendelstegs (6) eine Profilausformung (13) bezogen auf die Bohrerachse (1a) spiralförmig fortsetzt, die sich weiter in dem Wendelsteg-Auslauf (11) geradlinig und parallel zu der Bohrerachse (1a) fortsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit einer Schlagbohrvorrichtung oder Hammerbohrvorrichtung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gesteinsbohrers mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8.
Der in Rede stehende Gesteinsbohrer eignet sich für das Bohren in Beton oder Stahlbeton, aber auch in sonstigem Mauerwerk, Fels oder dergleichen. Der bekannte Gesteinsbohrer ( DE 20 2006 003 539 U1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist in üblicher Weise mit einem Bohrerschaft ausgestattet, der einen Einsteckabschnitt mit Einsteckprofil, einen sich axial an den Einsteckabschnitt anschließenden Wendelabschnitt mit zwei Abfuhrnuten und zwei Wendelstegen und einen sich axial an den Wendelabschnitt anschließenden Kopfabschnitt mit einer Aufnahme für ein Einsatzelement aufweist. Der Kopfabschnitt weist einen Abfuhrnut-Auslauf und einen Wendelsteg-Auslauf auf, wobei die Förderfunktion der Wendel im Kopfabschnitt weitgehend wegfällt. Der Bohrmehltransport vom Kopfabschnitt in die Abfuhrnut ergibt sich im Wesentlichen aus der im Kopfabschnitt vorhandenen Verwirbelung des Bohrmehls.
Zur Verbesserung des Bohrmehltransports insgesamt sind verschiedene Ansätze bekannt geworden. Ein Ansatz besteht beispielsweise darin, innerhalb der Abfuhrnut Zusatzstege, Zusatznuten oder dergleichen vorzusehen, um zusätzliche Förderkanten und/oder zusätzliches Fördervolumen in der Abfuhrnut bereitzustellen. Diese Maßnahmen haben allerdings keine Auswirkung auf den Bohrmehltransport vom Kopfabschnitt in die Abfuhrnut.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Gesteinsbohrer derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Bohrmehltransport insbesondere im Bereich des Kopfabschnitts verbessert wird.
Das obige Problem wird bei einem Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass eine Reduzierung geometrischer Unstetigkeiten zwischen dem Kopfabschnitt und dem Wendelabschnitt den Übergang des Bohrmehls vom Kopfabschnitt in den Wendelabschnitt, insbesondere in die Abfuhrnut, begünstigt.
Im Einzelnen wird in einer Alternative vorgeschlagen, dass sich in der Abfuhrnut eine Profilausformung bezogen auf die Bohrerachse spiralförmig fortsetzt, die bei geeigneter Auslegung eine Verbesserung des Bohrmehltransports innerhalb der Abfuhrnut mit sich bringt.
Wesentlich ist nun, dass sich die Profilausformung auch in dem Abfuhrnut-Auslauf des Kopfabschnitts fortsetzt, was der Reduzierung von Unstetigkeiten zwischen dem Kopfabschnitt und dem Wendelabschnitt im obigen Sinne entspricht.
Wesentlich ist weiter, dass sich die Profilausformung im Abfuhrnut-Auslauf geradlinig und parallel zu der Bohrerachse fortsetzt. Dies bewirkt eine zusätzliche Verwirbelung von Bohrmehl im Bereich des Kopfabschnitts, wodurch der Eintritt von Bohrmehl in die Abfuhrnut weiter begünstigt wird.
Alternativ oder zusätzlich zu der obigen Ausstattung der Abfuhrnut und des Abfuhrnut-Auslaufs mit einer Profilausformung kann es vorschlagsgemäß vorgesehen sein, dass sich auf dem Rücken des Wendelstegs eine Profilausformung bezogen auf die Bohrerachse spiralförmig fortsetzt, die sich weiter in dem Wendelsteg-Auslauf, dort geradlinig und parallel zu der Bohrerachse, fortsetzt. Bei geeigneter Auslegung dieser Profilausformung lässt sich die Wechselwirkung zwischen den Seitenflächen des Gesteinsbohrers und dem zu bohrenden Material in einem weiten Bereich einstellen.
Unter „Profilausformung” sind alle denkbaren Ausformungen im Querprofil der Abfuhrnut bzw. des Wendelstegs zusammengefasst. Diese in obiger Weise fortgesetzten Ausformungen bilden entlang der Abfuhrnut bzw. des Wendelstegs jeweils Stege, Nuten, Kanten, Stufen oder dergleichen, die in der Abfuhrnut bzw. auf dem Rücken des Wendelstegs spiralförmig und in dem Abfuhrnut-Auslauf bzw. dem Wendelsteg-Auslauf eben geradlinig verlaufen.
Bevorzugte Ausgestaltungen für Profilausformungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsbohrers gemäß Anspruch 8 beansprucht.
Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist es zunächst vorgesehen, dass der Bohrerschaft aus einem zylindrischen Rohteil mittels Fließpressen geformt wird. Dabei wird das zylindrische Rohteil axial durch eine Matrize gepresst.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass der Kopfabschnitt einschließlich der Profilausformung in einem einzigen Fließpress-Zyklus unter Verwendung einer einzigen Matrize geformt wird. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Wendelabschnitt einschließlich der Profilausformung in einem einzigen Fließpressvorgang unter Verwendung einer einzigen Matrize geformt wird.
Durch die Herstellung des Kopfabschnitts und/oder des Wendelabschnitts in einem einzigen Umformschritt, hier durch einen einzigen Fließpress-Zyklus, lassen sich gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren die Materialkosten und der Fertigungsaufwand erheblich reduzieren.
Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist zu berücksichtigen, dass der Bohrerschaft vor oder nach dem Fließpressen grundsätzlich auch einer spanabhebenden Bearbeitung o. dgl. unterzogen werden kann, um einen Schlitz, Anfasungen oder dergleichen realisieren zu können. Auch für die Formgebung des Einsteckendes können unterschiedliche zusätzliche Arbeitsgänge vorgesehen sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 einen vorschlagsgemäßen Gesteinsbohrer in einer schematischen, perspektivischen Ansicht und
2 den Gesteinsbohrer gemäß 1 in einer den Kopfabschnitt betreffenden, perspektivischen Detailansicht.
Der vorschlagsgemäße Gesteinsbohrer ist mit einem Bohrerschaft 1 ausgestattet, der in üblicher Weise einen Einsteckabschnitt 2 mit Einsteckprofil 3 aufweist. Axial an den Einsteckabschnitt 2 schließt sich ebenfalls in üblicher Weise ein Wendelabschnitt 4 mit zwei Abfuhrnuten 5 und zwei Wendelstegen 6 an. Grundsätzlich kann die Anzahl von Abfuhrnuten 5 und Wendelstegen 6 variieren. Im Sinne einer einfachen Darstellung wird im Folgenden immer nur eine einzige Abfuhrnut 5 bzw. ein einzelner Wendelsteg 6 angesprochen. Die jeweiligen Ausführungen gelten dann für alle übrigen Abfuhrnuten 5 bzw. Wendelstege 6 entsprechend.
Axial an den Wendelabschnitt 4 schließt sich ein Kopfabschnitt 7 mit einer Aufnahme 8 für ein in gestrichelter Linie dargestelltes Einsatzelement 9 mit Schneidkante 9a an. Bei der Aufnahme 8 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen Schlitz im Bohrerschaft 1. Grundsätzlich kann hier aber auch ein Aufsatzelement mit Schneidkante 9a vorgesehen sein, das keinen Schlitz, sondern eine Aufnahmefläche oder ein bestimmtes Aufnahmeprofil erfordert.
Dadurch, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine schlitzförmige Aufnahme 8 für das Einsatzelement 9 realisiert ist, kommt dem Kopfabschnitt 7 eine ganz besondere Formgebung zu. Hier und vorzugsweise ist der Kopfabschnitt 7, soweit seine Außenabmessungen betroffen sind, im Wesentlichen kastenförmig ausgestaltet. Dies entspricht der im Wesentlichen kastenförmigen Ausgestaltung der schlitzförmigen Aufnahme 8. Andere Ausgestaltungen des Kopfabschnitts 7 sind denkbar.
An die Abfuhrnut 5 des Wendelabschnitts 4 schließt sich ein Abfuhrnut-Auslauf 10 des Kopfabschnitts 7 und an den Wendelsteg 6 des Wendelabschnitts 4 schließt sich ein Wendelsteg-Auslauf 11 des Kopfabschnitts 7 an. Mit „Anschließen” ist hier ein unmittelbares Anschließen der jeweiligen Bereiche gemeint.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Wendelsteg-Auslauf 11 im Wesentlichen geradlinig und im Wesentlichen parallel zu der Bohrerachse 1a. Dies zeigt sich in der Darstellung gemäß 2, wobei hier zu berücksichtigen ist, dass der Wendelsteg-Auslauf 11 durch die schlitzförmige Aufnahme 8 durchbrochen ist.
Es lässt sich am besten der Darstellung in 1 entnehmen, dass sich hier und vorzugsweise in der Abfuhrnut 5 eine Profilausformung 12 bezogen auf die Bohrerachse 1a spiralförmig fortsetzt. Dabei handelt es sich, wie noch erläutert wird, um eine im Wesentlichen wellenförmige Profilausformung 12.
Wesentlich ist nun, dass sich die Profilausformung 12 auch in dem Abfuhrnut-Auslauf 10 fortsetzt, und zwar dort geradlinig und parallel zu der Bohrerachse 1a. Dies lässt sich am besten der Darstellung in 2 entnehmen.
Hier und vorzugsweise setzt sich die gesamte Profilausformung 12 der Abfuhrnut 5 in dem Abfuhrnut-Auslauf 10 fort. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass nur ein Teil der Profilausformung 12, beispielsweise nur der mittlere Teil oder ein seitlicher Teil, entsprechend fortgesetzt wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich auf dem Rücken 6a des Wendelstegs 6 eine Profilausformung 13 spiralförmig fortsetzt, die sich auch in dem Wendelsteg-Auslauf 11 fortsetzt, dort wieder geradlinig und parallel zu der Bohrerachse 1a. Die Realisierung und Fortsetzung der Profilausformung 13 des Wendelstegs 6 kann alternativ oder zusätzlich zu der Realisierung und Fortsetzung der Profilausformung 12 der Abfuhrnut 5 vorgesehen sein.
Für die Ausgestaltung der Profilausformungen 12, 13 in der Abfuhrnut 5 bzw. auf dem Rücken 6a des Wendelstegs 6 sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar, die weitgehend unabhängig voneinander auf die Abfuhrnut 5 einerseits und den Wendelstegs 6 andererseits Anwendung finden können.
Vor allem um die Bohrmehlförderung mit der Profilausformung 12, 13 zu verbessern, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Profilausformung 12, 13 mindestens einen Zusatzsteg, eine Zusatznut, eine Zusatzkante oder dergleichen bilden, die sich dann jeweils spiralförmig in der Abfuhrnut 5 bzw. auf dem Rücken 6a des Wendelstegs 6 oder geradlinig im Abfuhrnut-Auslauf 10 oder im Wendelsteg-Auslauf 11 erstrecken.
Der mindestens eine Zusatzsteg und/oder die mindestens eine Zusatznut können je nach konstruktiven Randbedingungen im Querschnitt rechteckig, kurvenförmig, insbesondere rund, oder spitz zulaufend ausgestaltet sein. Andere Ausgestaltungen sind denkbar.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet die Profilausformung 12 der Abfuhrnut 5 mehrere nebeneinanderliegende, hier unmittelbar nebeneinanderliegende, im Querschnitt kurvenförmige Zusatzstege 12a und Zusatznuten 12b. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Profilausformung 12, 13 nebeneinanderliegende Zusatzkanten oder dergleichen bildet. Eine Kombination von Zusatzstegen, Zusatznuten und Zusatzkanten kann ebenfalls vorteilhaft sein.
Die Profilausformung 12 ist hier insgesamt wellenförmig ausgestaltet. Grundsätzlich kann eine solche wellenförmige Ausgestaltung auch für die Profilausformung 13 auf dem Rücken 6a des Wendelstegs 6 Anwendung finden. Denkbar ist in beiden Fällen auch eine zackenförmige oder sägezahnförmige Ausgestaltung.
Hier und vorzugsweise setzt sich die Profilausformung 13 auf dem Rücken 6a des Wendelstegs 6 aus zwei ganz unterschiedlichen Teilprofilen zusammen. Die Profilausformung 13 bildet hier zwei flache Stege 13a, die eine Nut 13b einschließen.
Die Profilausformungen 12, 13 des Abfuhrnut-Auslaufs 10 und des Wendelstegs-Auslaufs 11 setzen sich vorzugsweise über dessen jeweilige gesamte axiale Länge fort. Diese Länge entspricht hier und vorzugsweise auch der axialen Länge des Kopfabschnitts 7. Ganz allgemein setzt sich die jeweilige Profilausformung 12, 13 vorteilhafterweise bis zum axialen Ende des Kopfabschnitts 7 fort. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass sich die jeweilige Profilausformung über nur einen Teil der axialen Länge des Kopfabschnitts 7 erstreckt.
Besonders vorteilhaft bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass eine besonders einfache Fertigung möglich ist. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es nämlich vorgesehen, dass der Wendelabschnitt 4 und der Kopfabschnitt 7 einschließlich der jeweiligen Profilausformung 12, 13 im Fließpressverfahren geformt ist bzw. sind. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass nur einer der beiden oben genannten Wendelabschnitte im Fließpressverfahren geformt ist.
Das obige Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsbohrers ist auch Gegenstand einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt.
Nach dieser weiteren Lehre wird der Bohrerschaft aus einem zylindrischen Rohteil mittels Fließpressen geformt. Dabei wird, wie oben angedeutet, ein zylindrisches Rohteil über einen Stempel axial in eine Matrize gepresst.
Wesentlich ist nun, dass der Kopfabschnitt 7 einschließlich der Profilausformung 12, 13 in einem einzigen Fließpress-Zyklus geformt wird. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Wendelabschnitt 4 einschließlich der Profilausformung 12, 13 in einem einzigen Fließpress-Zyklus geformt wird.
Interessant bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, dass die hier kastenförmige Struktur des Kopfabschnitts 7 gleichzeitig mit der Profilausformung 12, 13 in einem einzigen Fließpress-Zyklus realisiert werden kann. Im Hinblick auf den Wendelabschnitt 4 ist interessant, dass die Abfuhrnut 5 sowie der Wendelsteg 6 zusammen mit der Profilausformung 12, 13 in einem einzigen Fließpress-Zyklus geformt werden kann.
Es wurde bereits weiter oben darauf hingewiesen, dass weitere Bearbeitungsschritte für die Einbringung der schlitzförmigen Aufnahme 8 und/oder des Einsteckendes 6 vorgesehen sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202006003539 U1 [0002]

Claims

Gesteinsbohrer mit einem Bohrerschaft (1), wobei der Bohrerschaft (1) einen Einsteckabschnitt (2) mit Einsteckprofil (3), einen sich axial an den Einsteckabschnitt (2) anschließenden Wendelabschnitt (4) mit mindestens einer Abfuhrnut (5) und mindestens einem Wendelsteg (6) und einen sich axial an den Wendelabschnitt (4) anschließenden Kopfabschnitt (7) mit einer Aufnahme (8) für ein Einsatz- oder Aufsatzelement (9) mit Schneidkante (9a) aufweist, wobei sich an die Abfuhrnut (5) des Wendelabschnitts (4) ein Abfuhrnut-Auslauf (10) des Kopfabschnitts (7) und an den Wendelsteg (6) des Wendelabschnitts (4) ein Wendelsteg-Auslauf (11) des Kopfabschnitts (7) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Abfuhrnut (5) eine Profilausformung (12) bezogen auf die Bohrerachse (1a) spiralförmig fortsetzt, die sich weiter in dem Abfuhrnut-Auslauf (10) geradlinig und parallel zu der Bohrerachse (1a) fortsetzt, und/oder, dass sich auf dem Rücken (6a) des Wendelstegs (6) eine Profilausformung (13) bezogen auf die Bohrerachse (1a) spiralförmig fortsetzt, die sich weiter in dem Wendelsteg-Auslauf (11) geradlinig und parallel zu der Bohrerachse (1a) fortsetzt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Profilausformung (12, 13) mindestens einen Zusatzsteg (12a, 13a), eine Zusatznut (12b, 13b), eine Zusatzkante o. dgl. in der Abfuhrnut (5) und dem Abfuhrnut-Auslauf (10) bzw. auf dem Rücken (6a) des Wendelstegs (6) und dem Wendelsteg-Auslauf (11) bildet.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zusatzsteg (12a, 13a) und/oder die mindestens eine Zusatznut (12b, 13b) im Querschnitt rechteckig, kurvenförmig, insbesondere rund, oder spitz zulaufend ausgestaltet ist bzw. sind.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Profilausformung (12, 13) mehrere nebeneinanderliegende, insbesondere unmittelbar nebeneinanderliegende, Zusatzstege (12a, 13a), Zusatznuten (12b, 13b), Zusatzkanten o. dgl. bildet.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Profilausformung (12, 13) in der Abfuhrnut (5) bzw. auf dem Rücken (6a) des Wendelstegs (6) wellenförmig ausgestaltet ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweilige Profilausformung (12, 13) des Abfuhrnut-Auslaufs (10) bzw. des Wendelsteg-Auslaufs (11) über dessen jeweilige gesamte axiale Länge fortsetzt, oder, dass sich die jeweilige Profilausformung (12, 13) des Abfuhrnut-Auslaufs (10) bzw. des Wendelsteg-Auslaufs (11) über einen Teil dessen jeweiliger axialer Länge fortsetzt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wendelabschnitt (4) und/oder der Kopfabschnitt (7) einschließlich der jeweiligen Profilausformung (12, 13) im Fließpreßverfahren geformt ist bzw. sind.
Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsbohrers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bohrerschaft (1) aus einem zylindrischen Rohteil mittels Fließpressen geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (7) einschließlich der Profilausformung (12, 13) in einem einzigen Fließpreßzyklus geformt wird und/oder dass der Wendelabschnitt (4) einschließlich der Profilausformung (12, 13) in einem einzigen Fließpreßvorgang geformt wird.