EP0324150A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

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EP0324150A1
EP0324150A1 EP88121544A EP88121544A EP0324150A1 EP 0324150 A1 EP0324150 A1 EP 0324150A1 EP 88121544 A EP88121544 A EP 88121544A EP 88121544 A EP88121544 A EP 88121544A EP 0324150 A1 EP0324150 A1 EP 0324150A1
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EP
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helix
drill
drill head
drilling tool
support
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Bernhard Moser
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Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Robert Bosch Power Tools GmbH
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Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Hawera Probst GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B10/40—Percussion drill bits with leading portion
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/22—Rods or pipes with helical structure

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool according to the preamble of claim 1.
  • Drilling tools with interchangeable conveying coils are mainly used to produce breakthroughs using electrically or pneumatically driven rotary hammers.
  • the carbide-tipped drill head is designed as a cross drill or full drill head. Such tools are shown for example in DE-OS 26 39 310, DE-OS 30 44 757 or DE 25 43 578.
  • the rotatable entrainment of the attachable conveying coils takes place, for example, in that they are supported in the region of the radially protruding drill head.
  • the axial securing is done by means of separate support rings on the drill shaft or by the stop of the drill chuck of the drive machine.
  • a loosely arranged on a drill shaft interchangeable conveyor helix is also loaded with each impact movement of the hammer in the axial direction, so that there is always a relative movement between the drill shaft or drill head and helix, which always leads to an impact of the conveyor helix against the stop on the drill head.
  • the impact stress caused thereby also leads to premature wear of the conveyor helix in the area of its support relative to the drill head.
  • the invention has for its object to provide a drilling tool with a helix not firmly connected to the drill shaft, in which the wear of the helix, preferably made of plastic or other impact-sensitive material, is reduced by the stress during operation.
  • the drilling tool according to the invention has the advantage over the known devices that the service life of the conveyor helix is considerably increased.
  • an elastic intermediate member is provided for supporting or damping the forward axial movement of the conveying helix, whereby the impacts on the helix are damped.
  • the desired and permissible axial movement of the conveyor spiral to avoid axial forces or to prevent blocking is accordingly damped in the end position.
  • the impact load during hammer drilling on the helix is considerably reduced or dampened, particularly in the case of plastic conveying coils, so that the deformations which otherwise occur by cutting the contact contour of the drill head are avoided.
  • the damping support of the feed helix with respect to the drill head or the drill shaft is effected by an elastic support element made of rubber, this support element being formed according to subclaim 3 from rubber pins or rubber bolts or the like. These rubber bolts are embedded in bores in the upper region of the helix in such a way that the helix is supported by these bolts with respect to the drill head.
  • a rubber O-ring can also be used, which is inserted either in a groove in the drill shaft or in a groove in the feed spiral.
  • the conveyor helix is supported with respect to the drill head or the drill shaft via this O-ring.
  • a spiral spring is provided in a manner known per se at the end of the feed helix facing away from the drill head.
  • the drilling tool (1) shown in Figures 1 to 3 consists of a drill shaft (2) and drill head (3) which is designed as a cross drill bit, as is known for example from DE-OS 34 26 977, in particular Figures 3 and 4 .
  • the attachable and exchangeable conveying helix (4) is connected to the drill head (3) in a positive and non-rotating manner.
  • the feed helix (4) shown in Figures 1 to 3 is designed as a fully profiled plastic slip-on helix, ie the feed helix has a conventional drill helix profile.
  • Such full plastic filaments are known, for example, from DE 36 14 010 A1 or US Pat. No. 3,372,763.
  • a wound conveying spiral can also be used, provided that the problem of increased wear on the conveying spiral due to the corresponding load also arises there. This problem mainly occurs on a full-profile plastic spiral.
  • the elastic support element (5) is formed by two bolts (6) let into the helix (4) in the axial direction.
  • the helix (4) has an inner bore (7) into which the opposite two bolts (6) are inserted in such a way that they touch the outer flank (8) of the arcuate extension (9) of the cross drill bit (3).
  • the bolts (6) can also be arranged obliquely in corresponding bores (7) in order to strike the impact surface (8) as perpendicularly as possible.
  • the conveyor helix (4) is therefore supported against the drill head (3) via the rubber bolts (6).
  • the rubber bolts (6) act as a damping link between the feed screw (4) and the drill head (3).
  • the rotary entrainment of the conveyor helix (4) is ensured by a positive engagement (11) of the upper region of the conveyor helix (4) in a manner known per se.
  • the conveyor helix (4) in Fig. 1 is supported at its lower end by a spiral spring (12), which allows the conveyor helix to s1 by an axial amount in the direction can move to the clamping end of the drilling tool so that the feed helix can turn freely against the drill head (3), if necessary when jamming.
  • the coil spring (12) is then compressed to the amount s2.
  • the conveyor spiral (4) and the spiral spring (12) are held in their axial position by the support ring (13).
  • the elastic support element (5) is designed as a spiral spring (14).
  • the plastic conveyor spiral (4) has an enlarged inner bore (15) in its upper region with a stop collar (16) for the spiral spring (14).
  • the slip-on helix is then pushed out over the drill shaft (2) against the force of the spiral spring (14) and fixed in its axial position with a lower support ring (13).
  • the spiral spring (14) presses the plug-on helix (4) in the direction of the drill shaft (arrow 17), whereby the contact surface between the drill head (3) and the feed helix (4) is relieved of axial loads.
  • the fixing of the axial position of the conveyor spiral (4) in the lower region can also be equipped with an additional spring, as is shown in FIG. 1 with the spiral spring (12).
  • the conveyor helix (4) would be axially displaceable between spiral springs (12 and 14).
  • the conveying helix (4) is supported by an O-ring (18) which has a groove (19) in the drill shaft (2).
  • the helix (4) has a hole for this (15 '), which is designed similarly or identically, as in the embodiment according to Fig. 2. If you push the feed screw against the drill head (3), the axial position is by meeting the O-ring (18) with the stop collar ( 16 ') of the bore (15') fixed.
  • a lower support spring (12) with a support ring (13) in accordance with the design according to FIG. 1 is again provided.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described. Rather, it also encompasses all professional developments and refinements of the invention without their own inventive content.

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Abstract

Es wird ein Bohrwerkzeug, vorzugsweise zur Herstellung von Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk, mit einer austauschbaren Förderwendel vorgeschlagen, bei welcher der Verschleiß an der Förderwendel (4) im Übergangsbereich zum Bohrerkopf (3) dadurch vermindert wird, daß elastische Abstützelemente (5) in Form von Gummi-Bolzen o. dgl. oder einer Federabstützung vorgesehen sind (hierzu Zeichnung).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Bohrwerkzeuge mit austauschbaren Förderwendeln werden vorwiegend zur Herstellung von Durchbrüchen benutzt, unter Verwendung von elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Bohrhämmern. Dabei ist der mit Hartmetall bestückte Bohrerkopf als Kreuzbohrkopf oder Vollbohrkopf ausgebildet. Derartige Werkzeuge sind beispielsweise in der DE-OS 26 39 310, DE-OS 30 44 757 oder der DE 25 43 578 dargestellt.
  • Die Drehmitnahme der aufsteckbaren Förderwendeln geschieht beispielsweise dadurch, daß sich diese im Bereich des radial ausladenden Bohrerkopfes abstützen. Die axiale Sicherung erfolgt mittels separaten Abstützringen auf dem Bohrerschaft oder durch den Anschlag des Bohrfutters der Antriebsmaschine.
  • Sofern eine axialfeste Begrenzung und Befestigung der Förderwendel vorgesehen ist, können beim Bohreinsatz hohe Kräfte durch Verklemmen und Verkanten der Wendel im Bohrloch auftreten. Bei Kunststoffwendeln kann dies zu einem erhöhten Verschleiß oder zu einem vorzeitigen Bruch führen.
  • In einer jüngeren Anmeldung P 36 35 538.0 der Anwelderin wurde deshalb mittels einer Spiralfeder ein axiales Spiel der Förderwendel gegenüber dem Bohrerschaft zugelassen, so daß sich die Förderwendel ggf. vom Bohrerkopf weg gegen den Druck der Feder bewegen und notfalls auch frei durchdrehen kann. Hierdurch drückt jedoch die Abstützfeder die Förderwendel ständig mit einer bestimmten Anpreßkraft gegen den Bohrerkopf, so daß es an der Berührungsstelle zwischen Förderwendel und Bohrerkopf zu einem vorzeitigen Verschleiß der vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Förderwendel kommen kann.
  • Eine lose auf einem Bohrerschaft angeordnete austauschbare Förderwendel ist darüber hinaus bei jeder Schlagbewegung des Bohrhammers in axialer Richtung belastet, so daß ständig eine Relativbewegung zwischen Bohrerschaft bzw. Bohrerkopf und Wendel eintritt, die stets zu einem Aufschlag der Förderwendel gegenüber dem Anschlag am Bohrerkopf führt. Auch die hierdurch hervorgerufene Schlagbeanspruchung führt zu einer vorzeitigen Abnützung der Förderwendel im Bereich ihrer Abstützung gegenüber dem Bohrerkopf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug mit gegenüber dem Bohrerschaft nicht fest verbundener Förderwendel zu schaffen, bei welchem der Verschleiß der vorzugsweise aus Kunststoff oder aus sonstigem schlagempfindlichen Material bestehenden Förderwendel durch die Beanspruchung im Betrieb gemindert wird.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bohrwerkzeug der einleitend bezeichnenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß die Lebensdauer der Förderwendel beträchtlich erhöht wird. Erfindungsgemäß wird hierfür ein elastisches Zwischenglied zur Abstützung bzw. Dämpfung der nach vorn gerichteten Axialbewegung der Förderwendel geschaffen, wodurch die Schläge auf die Wendel gedämpft werden. Die gewünschte und zulässige Axialbewegung der Förderwendel zur Ausweichung von Axialkräften oder zur Verhinderung des Blockierens wird demnach in der Endlage gedämpft. Hierdurch wird vor allem bei Kunststoff-Förderwendeln die Schlagbelastung beim Hammerbohren auf die Wendel erheblich reduziert bzw. gedämpft, so daß die sonst auftretenden Verformungen durch Einschneiden der Berührungskontur des Bohrkopfes vermieden werden.
  • In Ausbildung der Erfindung nach Unteranspruch 2 wird die dämpfende Abstützung der Förderwendel gegenüber dem Bohrerkopf bzw. dem Bohrerschaft durch ein elastisches Abstützelement aus Gummi bewirkt, wobei dieses Abstützelement gemäß Unteranspruch 3 aus Gummi-Stiften oder Gummi-Bolzen o. dgl. gebildet ist. Diese Gummi-Bolzen sind im oberen Bereich der Wendel in Bohrungen derart eingelassen, daß sich die Wendel über diese Bolzen gegenüber dem Bohrerkopf abstützt.
  • Anstelle von Gummi-Bolzen kann auch gemäß Unteranspruch 4 ein Gummi-O-Ring verwendet werden, der entweder in einer Nut im Bohrerschaft oder in einer Nut in der Förderwendel eingelegt ist. Auch hier erfolgt die Abstützung der Förderwendel gegenüber dem Bohrerkopf bzw. dem Bohrerschaft über diesen O-Ring.
  • Eine alternative dämpfende Abstützung zwischen Förderwendel und Bohrerkopf bzw. Bohrerschaft ist in Unteranspruch 5 durch eine Spiralfeder vorgesehen. Die Förderwendel wird demnach gegen den Druck dieser Dämpfungsfeder gegen den Bohrerkopf geschoben und mittels eines Abstützrings oder des Bohrfutters selbst in der axialen Lage fixiert.
  • In Weiterbildung der Erfindung nach Unteranspruch 6 ist in an sich bekannter Weise eine Spiralfeder an dem, dem Bohrerkopf abgewandten Ende der Förderwendel vorgesehen.
  • Vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug mit einer dämpfenden Abstützung über Gummi-Bolzen,
    • Fig. 2 eine Abstützung mittels einer Spiralfeder und
    • Fig. 3 eine Abstützung über einen O-Ring.
  • Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Bohrwerkzeug (1) besteht aus einem Bohrerschaft (2) und Bohrerkopf (3) der als Kreuzbohrkrone ausgebildet ist, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 34 26 977, insbesondere Figuren 3 und 4, bekannt ist. Die aufsteckbare und auswechselbare Förderwendel (4) ist mit dem Bohrerkopf (3) formschlüssig und verdrehgesichert verbunden. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Förderwendel (4) ist als vollprofilierte Kunststoff-Aufsteckwendel ausgebildet, d. h. die Förderwendel hat ein übliches Bohrerwendelprofil. Derartige Voll-Kunststoffwendel sind beispielsweise aus der DE 36 14 010 Al oder der US 3 372 763 bekannt.
  • Anstelle der Massiv-Kunststoffwendel (4) kann auch eine gewickelte Förderwendel Verwendung finden, sofern an dieser ebenfalls das Problem des erhöhten Verschleißes an der Förderwendel durch entsprechende Belastung auftritt. Vorwiegend tritt dieses Problem jedoch an einer Vollprofil-Kunststoffwendel auf.
  • In Fig. 1 ist erfindungsgemäß das elastische Abstützelement (5) durch zwei in die Wendel (4) in axialer Richtung eingelassene Bolzen (6) gebildet. Hierzu weist die Wendel (4) eine Innenbohrung (7) auf, in die die gegenüber liegenden beiden Bolzen (6) derart eingelegt sind, daß sie die äußere Flanke (8) des bogenförmigen Ansatzes (9) der Kreuzbohrkrone (3) berühren. Die Bolzen (6) können auch schräg in entsprechenden Bohrungen (7) angeordnet sein, um möglichst senkrecht gegen die Aufschlagsfläche (8) aufzutreffen. Die Förderwendel (4) stützt sich demnach gegenüber dem Bohrerkopf (3) über die Gummi-Bolzen (6) ab. Bei einer axialen Belastung der Förderwendel (4) in Richtung zum Bohrerkopf (2) (Pfeil 10) wirken die Gummi-Bolzen (6) als dämpfendes Glied zwischen Förderwendel (4) und Bohrerkopf (3). Die Drehmitnahme der Förderwendel (4) ist durch eine formschlüssige Mitnahme (11) des oberen Bereichs der Förderwendel (4) in an sich bekannter Weise gewährleistet.
  • Wie in der älteren Anmeldung der Anmelderin P 36 35 538.0 vorgeschlagen, wird die Förderwendel (4) in Fig. 1 an ihrem unteren Ende durch eine Spiralfeder (12) abgestützt, die es erlaubt, daß sich die Förderwendel um einen axialen Betrag s₁ in Richtung zum Einspannende des Bohrwerkzeugs verschieben kann, damit sich die Förderwendel gegenüber dem Bohrerkopf (3), ggf. beim Verklemmen, frei durchdrehen kann. Die Spiralfeder (12) wird dann auf den Betrag s₂ zusammengedrückt. Die Förderwendel (4) und die Spiralfeder (12) werden in ihrer axialen Lage durch den Abstützring (13) gehalten.
  • Durch die Vorspannung der Spiralfeder (12) wird die Förderwendel (4) ständig gegen den Bohrerkopf (3) gepreßt, so daß die Gummi-Bolzen (6) die Abstützung gegenüber dem Bohrerkopf (3) übernehmen. Die axiale Krafteinleitung in die Förderwendel vom Bohrerkopf her folgt demnach über die dämpfenden Abstützelemente (5 bzw. 6).
  • In alternativer Ausbildung der Erfindung nach Fig. 2 ist das elastische Abstützelement (5) als Spiralfeder (14) ausgebildet. Hierzu weist die Kunststoff-Förderwendel (4) in ihrem oberen Bereich eine vergrößerte Innenbohrung (15) mit einem Anschlagsbund (16) für die Spiralfeder (14) auf. Die Aufsteckwendel wird dann über den Bohrerschaft (2) gegen die Kraft der Spiralfeder (14) ausgeschoben und mit einem unteren Abstützring (13) in ihrer axialen Lage fixiert. Die Spiralfeder (14) drückt die Aufsteckwendel (4) in Richtung zum Bohrerschaft (Pfeil 17), wodurch die Berührungsfläche zwischen Bohrerkopf (3) und Förderwendel (4) von axialen Belastungen entlastet ist.
  • Die Fixierung der axialen Lage der Förderwendel (4) im unteren Bereich kann beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ebenso mit einer zusätzlichen Feder ausgestattet sein, wie dies in Fig. 1 mit der Spiralfeder (12) dargestellt ist. In diesem Fall wäre die Förderwendel (4) zwischen Spiralfedern (12 und 14) axial verschiebbar gelagert.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 erfolgt die Abstützung der Förderwendel (4) durch einen O-Ring (18), der eine Nut (19) des Bohrerschaftes (2) eingelassen ist. Die Wendel (4) weist hierfür eine Bohrung (15′) auf, die ähnlich oder gleich gestaltet ist, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Schiebt man die Förderwendel gegen den Bohrerkopf (3), so wird die axiale Lage durch Zusammentreffen des O-Rings (18) mit dem Anschlagsbund (16′) der Bohrung (15′) fixiert. Um ein Ausweichen der Förderwendel (4) nach unten zu gewährleisten, ist wiederum eine untere Abstützfeder (12) mit Abstützring (13) entsprechend der Ausbildung nach Fig. 1 vorgesehen.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ohne eigenen erfinderischen Gehalt.

Claims (6)

1. Bohrwerkzeug, vorzugsweise zur Herstellung von Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk, mit einem mit Hartmetall bestückten Kreuzbohrkopf o. dgl. und mit einer vorzugsweise austauschen, axialgesicherten und verdrehsicher gelagerten Förderwendel aus Kunststoff oder Metall, die sich im Bereich des Bohrkopfs abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abstützung der Förderwendel (4) in Richtung Bohrkopf (3) mittels wenigstens eines elastischen Abstützelements (5, 6, 14, 18) im Sinne einer dämpfenden Bewegung der Förderwendel (4) zum Bohrkopf (3) erfolgt.
2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur dämpfenden Abstützung der Förderwendel (4) gegenüber dem Bohrkopf (3) bzw. Bohrerschaft (2) die Förderwendel (4) in ihrem, dem Bohrkopf (2) zugewandten Bereich wenigstens ein elastisches Abstützelement (5) aus Gummi (6, 18) o. dgl. aufweist.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Richtung Bohrkopf weisende, in die Förderwendel (4) eingelassene Gummi-­Bolzen (6) o. dgl. vorgesehen sind, die axial ausgerichtet oder senkrecht zur Bohrkopfabstützfläche angeordnet sind.
4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein O-Ring (18) in eine Nut (19) im Bohrerschaft (2) oder in einer Nut in der Förderwendel (4) eingelassen ist.
5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur dämpfenden Abstützung der Förderwendel gegenüber dem Bohrkopf (3) bzw. Bohrerschaft (2) eine Spiralfeder (14) zur axialen Abstützung vorgesehen ist, wobei die Förderwendel eine Einstichnut (15) mit Anschlagsbund (16) für die Spiralfeder (14) aufweist und wobei die Förderwendel (4) vorzugsweise durch einen Abstützring (13) axial gesichert ist.
6. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (4) an ihrem dem Bohrkopf (3) abgewandten Ende mittels einer Spiralfeder (12) mit Abstützring (13) abgestützt ist.
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EP0324150A1 true EP0324150A1 (de) 1989-07-19
EP0324150B1 EP0324150B1 (de) 1992-12-09

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