PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19507567A1 05.09.1996
Titel Bohrer
Anmelder DreBo Werkzeugfabrik GmbH, 88361 Altshausen, DE
Erfinder Dreps, Klaus, 88361 Altshausen, DE;
Binder, Georg, 88361 Altshausen, DE
Vertreter Splanemann Reitzner Baronetzky, 80331 München
DE-Anmeldedatum 03.03.1995
DE-Aktenzeichen 19507567
Offenlegungstag 05.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.09.1996
IPC-Hauptklasse E21C 3/34
IPC-Nebenklasse B23B 51/00   
IPC additional class // B28D 1/14,B23B 31/02,45/16,B25D 17/08  
Zusammenfassung Bei einem Bohrer (10) mit einem Schaft (12) ist es vorgesehen, daß sich zwischen einer Verriegelungsausnehmung (22) und einer Drehmomentübertragungsflanke (16) ein Freiraum (28) erstreckt, der die Verriegelungsausnehmung (22) teilweise schneidet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiger Bohrer ist beispielsweise aus der DE-PS-25 51 125 bekannt. Er weist zwei Verriegelungsnuten sowie zwei Drehmitnahmenuten auf, wobei die Drehmitnahmenuten Drehmomentübertragungsflanken bilden, die dazu geeignet sind, das von der Aufnahme der Bohrmaschine erzeugte Drehmoment auf den Bohrer zu übertragen. Demgegenüber dienen die Verriegelungsnuten lediglich dazu, zu verhindern, daß der Bohrer aus der Aufnahme herausfällt und sind im Normalbetrieb relativ wenig belastet.

Gerade bei Schlagbohrern oder Bohrhämmern erfolgt eine recht komplexe Wechselbelastung auf den Schaft des Bohrers, der pro Umdrehung mehrere Schläge erhält. Während die Drehgeschwindigkeit der Aufnahme für den Bohrer im wesentlichen konstant bleibt, schwingt der Bohrer in axialer Richtung hin und her und erhält seine Belastungsspitze im vorderen Auftreffpunkt, an welchem er über seine Hauptschneide gleichzeitig gedreht wird und dort Gestein zerschlägt. In dieser Belastungssituation entstehen kurzzeitig erhebliche Torsionsschwingungen, und der Bohrer wird durch die impulsartigen Belastungen in einen Schwingungszustand versetzt, bei welchen sich Schwingungen mit tangentialen, radialen und axial ausgerichteten Schwingungsbäuchen überlagern.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die durch die sich radial erstreckenden Schwingungsbäuche erzeugten Schwingungen für die Schallabstrahlung überwiegen. Hierbei schwingt der Bohrer über seine ganze Länge, also auch im Bereich der Werkzeugaufnahme oder des Schaftes. Bedingt durch diese Schwingungen muß die Aufnahme ein gewisses Spiel für den Bohrerschaft bieten, nachdem ansonsten die Reibungskräfte zu einer unzulässigen Erwärmung des Bohrers und der Aufnahme führen würden.

Im Laufe der Lebensdauer eines Bohrers vergrößert sich durch den Abrieb regelmäßig dieses Spiel. Wenn allerdings aufgrund einer Überlastung Materialaufwurf entsteht, kommt es zu einer gegebenenfalls unzulässigen Spielverringerung, so daß der Bohrer unbrauchbar wird. Wie vorstehend erläutert, ist der Zeitpunkt der größten Torsionsbelastung des Bohrers der Zeitpunkt, zu welchem die Bohrerspitze auf das zu zertrümmernde Gestein trifft. Bedingt durch das auch in tangentialer Richtung vorhandene Spiel können dann die Verriegelungskörper, die regelmäßig runde Oberflächen aufweisen, in den Verriegelungsnuten seitlich in Anlage gelangen, so daß dort Material verdrängt wird, nachdem die Verriegelungsnuten an sich nicht für die Drehmomentübertragung vorgesehen sind. Dieser Materialaufwurf kann den Bohrer unbrauchbar machen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer zu schaffen, der sowohl hinsichtlich der Schallabstrahlung aus dem Bereich des Zusammenwirkens zwischen Schaft und Werkzeugaufnahme verbessert ist, als auch trotz vergleichsweise geringen Spieles langlebig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist zwischen der für die Drehmomentübertragung benötigten, axial vergleichsweise langen Drehmomentübertragungsflanke und der Verriegelungsnut in Umfangsrichtung ein Freiraum vorgesehen. Dieser Freiraum erlaubt eine Verminderung der Berührungsflächen zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Schaft des Bohrers. Bevorzugt erstreckt sich diese Verminderung der Berührungsflächen nur über einen Teil des Schaftes, nämlich den hinteren Teil. Die dort bestehenden, vergleichsweise großen Schwingungen mit sich radial erstreckenden Schwingungsbäuchen können dann frei ausschwingen, ohne an die Werkzeugaufnahme innen anzuschlagen. Dies gilt selbstverständlich lediglich für die Schwingungen in die Richtung des Freiraums, während für die quer hierzu verlaufenden Schwingungen keine Änderung gegenüber den bisherigen Bohrern besteht. Überraschend ergibt sich dennoch eine erhebliche Verbesserung, die es erlaubt, entweder das Spiel zwischen Aufnahme und Schaft zu reduzieren, und auch eine Verminderung der Reibung zu ermöglichen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, den Freiraum im dem hinteren Ende der Verriegelungsnut benachbarten Bereich vorzusehen. Der Freiraum erstreckt sich dann in Drehrichtung hinter der Verriegelungsnut und verhindert dort einen Materialauftrag. Daß an dieser Stelle dort überhaupt ein Materialauftrag zustande kommen kann, liegt darin begründet, daß die Verriegelungskörper regelmäßig Walzen oder sogar Kugeln sind. Diese üben seitlich im maximalen Belastungsfall eine fast schon punktförmige Belastung aus, während die Belastung über die Drehmomentübertragungsflanke sich über eine erhebliche Fläche längs des gesamten Schaftes verteilt.

Der Freiraum kann weiterhin dazu ausgenutzt werden, den erfindungsgemäßen Bohrer auch in Werkzeugaufnahmen einzusetzen, die zusätzliche Leisten im Bereich des Freiraums aufweisen. Diese treten dann zwar nicht in Funktion, stören aber auch nicht. Der erfindungsgemäße Bohrer ist zudem universeller anwendbar und erlaubt auch die Ausgestaltung einer Bohreraufnahme mit versetzten Gegenflanken. Bei dieser Ausgestaltung der Werkzeugaufnahme sind im vorderen Teil des Schaftes die Drehmomentübertragungsflanken und die Gegenflanken seitlich einer eher schmalen Leiste vorgesehen, so daß dort auch bei Linkslauf des Bohrers ohne weiteres Drehmomente übertragen werden können. Zusätzlich ist bei dieser Ausgestaltung einer Aufnahme eine weitere Leiste im Bereich des Verriegelungskörpers und diesen überlagernd vorgesehen, also im hinteren Bereich des Schaftes. Diese Leiste bietet eine weitere, hier als hintere bezeichnete Gegenflanke und vermag ebenfalls Drehmoment bei Linkslauf des Bohrers zu übertragen.

Es versteht sich, daß die zu übertragenden Drehmomente bei Rechtslauf regelmäßig höher sind. Lediglich, wenn beispielsweise ein Schlagbohrer zugleich auch als Bohrschrauber einsetzbar ist und einen umschaltbaren Rechts-/Linkslauf hat, werden auch in die Gegenrichtung Drehmomente über die Gegenflanke übertragen. Dies erfolgt dann allerdings erheblich schwingungs- und erschütterungsärmer, so daß die beim Schlagbohren auftretenden Spannungsspitzen in dieser Betriebsweise nicht vorhanden sind. Im Grunde reicht daher regelmäßig sogar die Kraftübertragung über den Verriegelungskörper und die Verriegelungsnut in Linksrichtung aus.

Andererseits ist es im Hinblick auf die vorstehenden erläuterten Torsionsschwingungen günstig, eine Gegenflanke zusätzlich zur Drehmomentübertragungsflanke bereitzustellen, da durch diese Schwingungen ebenfalls Gegenkräfte erzeugt werden.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß der Bohrer im rückwärtigen Bereich etwa weniger steif ist. Durch den erfindungsgemäßen Freiraum wird der Bohrer im Querschnitt betrachtet hinten praktisch schlanker, hat eine geringere Massenanlage und gleichzeitig weniger Schallübertragungsflächen zur Werkzeugaufnahme hin.

Besonders günstig ist, wenn die verringerte Flächenanlage im Bereich unmittelbar benachbart der rückwärtigen Schlagfläche des Bohrers vorgesehen ist. Sollte der Bohrer einmal seitlich belastet werden, ist die Klemmneigung etwas verringert, nachdem zumindest in Richtung quer über die Freiräume der Bohrer etwas elastischer gelagert ist. Ferner ist in Hinblick auf eine möglichst verringerte Schwingneigung die durch die Freiräume erzeugte Asymmetrie günstig, da sie die Ausbildung stehender Wellen behindert.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schaft eines erfindungsgemäßen Bohrers in einer Ausführungsform; und

Fig. 2 eine Abwicklung eines Teils eines Schafts eines erfindungsgemäßen Bohrers in einer weiteren Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrer 10 weist einen Schaft 12 auf, der für die Aufnahme in eine in Fig. 1 nicht dargestellte Werkzeugnahme geeignet ist. Die Drehung des Bohrers erfolgt in Richtung des Pfeiles 14. Für die Übertragung der Drehbewegung und des Drehmoments von der Werkzeugaufnahme auf den Schaft 12 sind Drehmomentübertragungsflanken 16 vorgesehen, die mit entsprechenden Anlageflächen an Leisten der Werkzeugaufnahme zusammenwirken und sich über praktisch die gesamte Länge des Schaftes, also die maximale Einstecktiefe des Bohrers 10 in der Werkzeugaufnahme erstrecken.

Die Drehmomentübertragungsflanken 16 sind zueinander symmetrisch angeordnet und erstrecken sich von einem Flankengrund 18 radial nach außen bis zur Umfangsfläche 20 des Schaftes 12. Bevorzugt verlaufen sie nicht exakt radial, sondern mit einem etwas vergrößertem Öffnungswinkel. Der Bohrerschaft 12 ist mit dieser Ausgestaltung kompatibel zu Werkzeugaufnahmen nach dem sogenannten SDS-plus-System, denn er weist zusätzlich um 90° gegenüber den Drehmomentübertragungsflanken ersetzte Verriegelungsausnehmungen 22 auf, die rückwärtig geschlossen sind und für die Aufnahme von Verriegelungskörpern an der Werkzeugaufnahme bestimmt sind. Die Verriegelungsausnehmungen 22dienen in an sich bekannter Weise dazu, den Bohrer 10 unverlierbar in der Werkzeugaufnahme zu halten. Hierzu ist eine Verriegelungsfläche 24 vorgesehen, die die Verriegelungsausnehmung 22 nach hinten abschließt und an welche sich eine Gegenflanke 26 anschließt. Die Gegenflanke 26 schneidet die Verriegelungsfläche 24 ab. Sie begrenzt einen zwischen ihr und der Drehmomentübertragungsflanke 16 gebildeten Freiraum 28 in Umfangsrichtung, so daß eine Durchdringung zwischen dem Freiraum 28 und der Verriegelungsnut 22 besteht. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Freiraum 28 und damit die Gegenflanke 26 über die gesamte Länge der Drehmomentübertragungsflanken 16, also im wesentlichen über die gesamte Länge des Schaftes 12, soweit er für das Einschieben in die Werkzeugaufnahme bestimmt ist.

Der Freiraum 28 verfügt anschließend an dem Flankengrund 18 über eine Basisfläche 30, deren Ausgestaltung in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpaßbar ist. Während das dargestellte Ausführungsbeispiel eine sich flach erstreckende Basisfläche 30 zeigt, ist auch eine konvexe oder konkave Ausgestaltung möglich, je nach der erwünschten Stärke des Bohrers in Querrichtung, d. h. über die beiden einander gegenüberliegenden Freiräume 28. Es versteht sich, daß bei Bedarf auch eine zerklüftete Basisfläche, gegebenenfalls unter Bildung weiterer Flanken, möglich ist.

Anschließend an die Basisfläche 30 verläuft der Freiraum zu der Basisfläche 30 im Winkel über einen weiteren Flankengrund 32. Zwischen diesem Flankengrund 32 und der Umfangsfläche 20 erstreckt sich die Gegenflanke 26.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Freiraum 28 sich in der dort dargestellten Ausführungsform lediglich über einen Teil der Länge der Drehmomentübertragungsflanke 16, und zwar über den hinteren Teil, erstrecken kann. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Verriegelungsausnehmung 22 von dem Freiraum 28 lediglich partiell angeschnitten wird, nämlich in ihrem hinteren Teil, der zum Materialauftrag neigt. Auch hier ist die Drehrichtung der Abwicklung mit einem Pfeil 14 angedeutet und es ist ersichtlich, daß neben einer hinteren Gegenflanke 26 eine vordere Gegenflanke 34 vorgesehen ist, die der Drehmomentübertragungsflanke 16 unmittelbar gegenüber liegt.

Bevorzugt werden sämtliche Flanken und Ausnehmungen durch Fräsen erzeugt, wobei es sich versteht, daß zwar die Drehmomentübertragungsflanke 16, die vordere Gegenflanke 34 und die zwischen diesen gebildete Drehmomentübertragungsnut 36 und die Verriegelungsausnehmung 22 parallel zueinander gefräst werden können, während es günstig ist, den Freiraum 28 entweder in einem weiteren Arbeitsgang oder mit einem versetzt zu den Fräsern für die Verriegelungsausnehmung 22 und die Drehmomentübertragungsnut 36 zu erzeugen. Der Freiraum 28 könnte auch durch eine spanlose Umformung erzeugt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, schließt sich der Freiraum 28 an eine Schlagfläche 38 an. In an sich bekannter Weise ist zwischen der Umfangsfläche 20 und der Schlagfläche 38 am Übergang eine Fase 40 vorgesehen. Diese Fase ist jedoch vergleichsweise klein, während der Freiraum 28 eine deutliche Querschnittsverminderung bietet und die erfindungsgemäß erwünschten Auswirkungen erzielt.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Freiraum zur Verhinderung der Schaftblockierung durch Materialaufwurf relativ kleinflächig und gezielt am Ende der Verriegelungsausnehmung 12 vorzusehen. Dieser Freiraum 28 erstreckt sich dann in axialer Richtung betrachtet beispielsweise über die hintersten 20% der Verriegelungsausnehmung 22 und ist zum Ende hin offen. Durch diese Maßnahme ist der Freiraum 28 gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung schmaler, so daß weniger Material für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bohrers abgetragen werden muß. Dennoch läßt sich sicherstellen, daß nicht durch Materialaufwurf der Bohrer festklemmt und vorzeitig ausfällt. In Umfangsrichtung betrachtet kann sich der Freiraum dann beispielsweise über 30 bis 50° erstrecken, so daß sichergestellt ist, daß kein Materialauftrag am belasteten hinteren Ende der Verriegelungsausnehmung 12 erfolgt.


Anspruch[de]
  1. 1. Bohrer mit einem Schaft zwei einander gegenüberliegenden Verriegelungsausnehmungen für Verriegelungskörper und zwei gegenüber den Verriegelungsausnehmungen versetzt angeordneten, zueinander symmetrischen Drehmomentübertragungsflanken, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Verriegelungsausnehmung (22) und der Drehmomentübertragungsflanke (16) ein Freiraum (28) erstreckt, und daß eine der Drehmomentübertragungsflanke (16) gegenüberliegende Gegenflanke (26) die Verriegelungsausnehmung (12) teilweise schneidend jenseits des Freiraums (28) angeordnet ist.
  2. 2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (28) sich über einen Winkel von etwa 90° erstreckt.
  3. 3. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Freiräume (28) vorgesehen sind.
  4. 4. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragungsflanke (16) in radialer Richtung betrachtet länger als die Gegenflanke (26) ist.
  5. 5. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenflanke (26) in radialer Richtung betrachtet länger als die Hauptflanke (Drehmomentübertragungsflanke 16) ist.
  6. 6. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragungsflanke (16) und die Gegenflanke (26) in radialer Richtung betrachtet gleich lang sind.
  7. 7. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragungsflanke (16) in axialer Richtung betrachtet länger als die Gegenflanke (26) ist.
  8. 8. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (28) in axialer Richtung betrachtet sich über einen Teil der Verriegelungsnut (22) und zum rückwärtigen Ende des Bohrers (10) erstreckt.
  9. 9. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (28) in tangentialer Richtung betrachtet sich über die Hälfte der Verriegelungsnut (22) erstreckt und die andere Hälfte der Verriegelungsnut (22) eine Verriegelungsfläche (26) bildet.
  10. 10. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (28) in axialer Richtung betrachtet sich über die Länge der Drehmomentübertragungsflanken (16) erstreckt.
  11. 11. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (28) in axialer Richtung betrachtet sich über einen hinteren Teil der Länge der Drehmomentübertragungsflanken (16) erstreckt.
  12. 12. Bohrer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenflanke (16, 34) aufgelöst ist in eine vordere Gegenflanke (36) an einer Drehmomentsübertragungsnut (36) und eine hintere Gegenflanke (26) jenseits des Freiraums (28).






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com