DE202009005847U1

DE202009005847U1 - Gesteinsbohrer

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Publication number: DE202009005847U1
Application number: DE202009005847U
Authority: DE
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Heller Tools GmbH
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: CA2736188A1; CN102164698B; RU2477673C2; US8960336B2; WO2010036498A1; EP2344293B1; CN102164698A; DE102008048599A1; CA2736188C; NZ591782A; RU2011116159A; EP2344293A1; AU2009296975B2; US20110168453A1; AU2009296975A1

Abstract

Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und einem am dem Einsteckende (2) abgewandten Ende des Schafts (1) angeordneten Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) mindestens drei, vorzugsweise genau drei, von oben gesehen flügelartige Schneiden (4, 5, 6) aufweist, wobei die Schneiden (4, 5, 6) an ihrer Oberseite jeweils eine Schneidkante (7, 8, 9) aufweisen, die durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (7a, 8a, 9a) und durch eine nachlaufend angeordnete Freifläche (7b, 8b, 9b) gebildet ist, wobei die Schneidkanten (7, 8, 9) in einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Mittenbereich (10) im wesentlichen zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) eine einzige Schneidkante (7) – Langschneidkante – durch die Bohrerachse (11) hindurchläuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse (11) einen überschießenden Abschnitt (12) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit einer Hammer-, Schlag- und/oder Drehbohrvorrichtung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 2.
Der in Rede stehende Gesteinsbohrer eignet sich für das Bohren in Beton oder Stahlbeton, aber auch in sonstigem Mauerwerk, Fels oder dergleichen. Besonders hohe Anforderungen an den Gesteinsbohrer ergeben sich beim Bohren von metallisch armiertem Werkstoff. Dabei ist wegen der Schneidengeometrie des Gesteinsbohrers ein „geregeltes” Zerspanen der Armierung, wie es bei Metallbohrern bekannt ist, nicht möglich.
Vielmehr muss hier versucht werden, mit geeigneter Bohrerdrehzahl und möglichst hohem, an der Kontaktfläche herrschenden Anpressdruck ein Durchtrennen der Armierung zu erreichen. Es handelt sich also um eine Mischung zwischen Zerspanung und plastischer Verformung. Dies ist mit einer hohen mechanischen Belastung des Gesteinsbohrers, speziell der Schneiden bzw. der Schneidkanten des Gesteinsbohrers, verbunden.
Wesentliche Kriterien für die Gestaltung von Gesteinsbohrern der in Rede stehenden Art sind die einfache Zentrierung, der erzielbare Bohrfortschritt pro Zeiteinheit, die hohe Einsatzzeit und nicht zuletzt der geringe Verschleiß.
Der bekannte Gesteinsbohrer ( DE 20 2007 002 120 U1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist mit einem Bohrkopf ausgestattet, der drei von oben gesehen flügelartige Schneiden aufweist, die an ihrer Oberseite jeweils mit einer Schneidkante ausgestattet sind. Die Schneidkanten sind jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche und eine nachlaufend angeordnete Freifläche gebildet. Die Schneidkanten laufen in einem auf die Bohrerachse ausgerichteten Mittenbereich symmetrisch zusammen.
Bei dem bekannten Gesteinsbohrer treten die Schneidkanten im Mittenbereich axial derart zurück, dass der Mittenbereich ausgespitzt ist. Dort ist erkannt worden, dass eine Zentrierspitze beim Bohren von armiertem Material aufgrund des im Zentrum praktisch verschwindenden Geschwindigkeitsvektors zum Bohrfortschritt nicht beitragen kann.
Der bekannte Gesteinsbohrer zeigt bereits insbesondere bei metallisch armiertem Material einen guten Bohrfortschritt pro Zeiteinheit.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Gesteinsbohrer derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der erzielbare Bohrfortschritt pro Zeiteinheit weiter erhöht wird.
Das obige Problem wird bei einem Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zunächst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die Überlegung, den Mittenbereich, in dem die Schneidkanten von außen nach innen im Wesentlichen zusammenlaufen, asymmetrisch auszugestalten.
Im einzelnen wird vorgeschlagen, dass im Mittenbereich eine einzige Schneidkante, die im folgenden als „Langschneidkante” bezeichnet wird, durch die Bohrerachse hindurch läuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse einen überschießenden Abschnitt aufweist.
Das obige Problem wird bei einem Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2 ferner durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 2 gelöst.
Wesentlich ist auch hier die Überlegung, den Mittenbereich, in dem die Schneidkanten von außen nach innen im Wesentlichen zusammenlaufen, asymmetrisch auszugestalten.
Gemäß Anspruch 2 wird hierfür vorgeschlagen, dass im Mittenbereich eine einzige Schneidkante, die im Folgenden ebenfalls als „Langschneidkante” bezeichnet wird, an der Bohrerachse vorbeiläuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse einen überschießenden Abschnitt aufweist.
Hier ist zunächst klarzustellen, dass die Formulierung „im Wesentlichen zusammenlaufen” nicht notwendigerweise bedeutet, dass die Schneidkanten aufeinandertreffen. Hiermit soll nur klargestellt werden, dass sich die Schneidkanten im Mittenbereich aneinander annähern.
Unter dem „Vorbeilaufen der Schneidkanten an der Bohrerachse” wird hier verstanden, dass sich in einer Projektion auf eine senkrecht zu der Bohrerachse ausgerichteten Projektionsfläche gesehen beim Verfolgen des Verlaufs der Schneidkante der auf der Schneidkante stehende Normalenvektor der Bohrerachse annähert, dann die Bohrerachse schneidet und sich schließlich jenseits der Bohrerachse von dieser entfernt.
Sowohl beim Hindurchlaufen durch die Bohrerachse als auch beim Vorbeilaufen an der Bohrerachse ist der überschießende Abschnitt der Abschnitt, der in obigem Sinne jenseits der Bohrerachse liegt.
Wesentlich ist nun, dass nur eine einzige Langschneidkante in obigem Sinne vorgesehen ist. Durch die obige Ausgestaltung der Langschneidkante entsteht die angesprochene Asymmetrie im Mittenbereich. Dabei wirkt die Langschneidkante gewissermaßen als Querschneide, die sich insbesondere beim Bohren von armiertem Material als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Die vorschlagsgemäße Lösung ist aber nicht nur beim Bohren von armiertem Material vorteilhaft. Durch die asymmetrische Ausgestaltung des Mittenbereichs zeigt sich ein Bohrverhalten, das sich ganz allgemein beim Bohren von hartem Gesteinsmaterial, insbesondere von hartem Beton o. dgl. besonders vorteilhaft bemerkbar macht.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 laufen im Mittenbereich alle übrigen Schneidkanten nicht durch die Bohrerachse hindurch, während es gemäß Anspruch 4 alternativ oder zusätzlich vorgesehen ist, dass im Mittenbereich alle übrigen Schneidkanten nicht an der Bohrerachse vorbeilaufen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die übrigen Schneidkanten weder durch die Bohrerachse hindurch- noch an der Bohrerachse vorbeilaufen.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 ist es vorgesehen, dass innerhalb des Mittenbereichs die axiale Höhe der Schneidkanten zur Bohrerachse hin im Wesentlichen abnimmt. Mit „axialer Höhe” ist vorliegend der axiale Abstand des jeweiligen Punktes auf der Schneidkante zum Einsteckende des Schaftes gemeint. Mit diesem axialen Zurückversetzen der Schneidkanten im Mittenbereich wird der Bereich geringer oder verschwindender Geschwindigkeitsvektoren aus dem unmittelbaren Eingriffsbereich mit dem zu bohrenden Material genommen, was insbesondere beim Bohren von armiertem Material vorteilhaft ist.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 20 sind die Schneidkanten in einem äußeren Randbereich des Gesteinsbohrers mit einer axialen Überhöhung ausgestattet, was die Führungseigenschaften des Gesteinsbohrers beträchtlich erhöht.
Die Ansprüche 26 bis 32 betreffen besonders bevorzugte Ausgestaltungen, bei denen die Langschneidkante im Bereich der Bohrerachse eine Querschneide ausbildet, deren radial äußeren Enden gegenüber dem dazwischenliegenden Zentrum der Querschneide axial vorstehen. Von der Seite gesehen ist die Querschneide bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 29 konkav ausgebildet.
Mit der Realisierung einer obigen Querschneide wird dem unsymmetrischen Zusammenlaufen der Schneidkanten im Mittenbereich ein gewisses Maß an Symmetrie entgegengesetzt, mit der bei geeigneter Auslegung ein optimales Führungsverhalten erzielbar ist. Durch die beiden axial vorstehenden Enden der Querschneide kann ferner durch die resultierende Kraftkonzentration an den Enden ein besonders guter Bohrfortschritt beobachtet werden.
Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 38 bis 46 weist jedenfalls einer der Verbindungsabschnitte zwischen einander zugewandten Seitenflächen benachbarter Schneiden einen seitlichen Ansatz auf, der einen Teil des überschießenden Abschnitts der Langschneidkante aufnimmt. Hiermit lässt sich der überschießende Abschnitt der Langschneidkante in einem weiten Bereich verlängern.
Bei einer „Minimalversion” ist nur ein einziger seitlicher Ansatz vorgesehen. Dies ist materialsparend und hat durch die resultierende Unsymmetrie eine schwingungshemmende Wirkung gezeigt.
Denkbar ist aber auch, dass ebenfalls ein weiterer Verbindungsabschnitt und insbesondere alle Verbindungsabschnitte einen identischen Ansatz bzw. identische Ansätze aufweisen (Anspruch 39). Dies ist fertigungstechnisch vorteilhaft.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Seitenansicht,
2 den Gesteinsbohrer gemäß 1 in einer Ansicht von oben,
3 den Gesteinsbohrer gemäß 2 in einer schematischen, nur die Schneiden betreffenden Ansicht,
4 die Schneiden des Gesteinsbohrers gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht,
5 die Schneiden des Gesteinsbohrers gemäß 1 in der Ansicht V gemäß 2,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schneiden eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Ansicht von oben,
7 die Schneiden gemäß 6 in einer perspektivischen Ansicht,
8 die Schneiden gemäß 6 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie VIII-VIII.
9 die Schneiden gemäß 6 in einer stark vergrößerten Ansicht von oben,
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schneiden eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Ansicht von oben und in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A,
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schneiden eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Ansicht von oben und in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A,
12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Ansicht von oben,
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schneiden eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer perspektivischen Ansicht,
14 die Schneiden gemäß 13 in einer Ansicht von oben,
15 die Schneiden gemäß 13 in einer Ansicht von unten und
16 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers in einer Ansicht von oben.
Der in der Zeichnung dargestellte, vorschlagsgemäße Gesteinsbohrer weist einen Schaft mit Einsteckende 2 und einem am dem Einsteckende 2 abgewandten Ende des Schafts 1 angeordneten Bohrkopf 3 auf. Es lässt sich der Darstellung in 2 entnehmen, dass hier und vorzugsweise der Bohrkopf 3 genau drei von oben gesehen flügelartige Schneiden 4, 5, 6 aufweist, wobei die Schneiden 4, 5, 6 an ihrer Oberseite jeweils eine Schneidkante 7, 8, 9 aufweisen. Die Schneidkanten 7, 8, 9 sind jeweils durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche 7a, 8a, 9a und durch eine nachlaufend angeordnete Freifläche 7b, 8b, 9b gebildet. Die Schneidkanten 7, 8, 9 laufen in einem auf die Bohrerachse 11 ausgerichteten Mittenbereich 10 im Wesentlichen zusammen. Damit ist gemeint, dass sich die Schneidkanten 7, 8, 9 im Bereich der Bohrerachse 11 einander annähern.
Grundsätzlich können auch mehr als drei Schneiden, jeweils mit einer zugeordneten Schneidkante, vorgesehen sein. Im Folgenden wird die Lehre anhand einer dreischneidigen Ausgestaltung erläutert, was zwar bevorzugt, aber nicht beschränkend zu verstehen ist.
Wesentlich ist nun, dass im Mittenbereich eine einzige Schneidkante 7, die im Folgenden als „Langschneidkante” bezeichnet wird, durch die Bohrerachse 11 hindurch läuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse 11 einen überschießenden Abschnitt 12 aufweist.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass im Mittenbereich 10 alle übrigen Schneidkanten 8, 9 weder durch die Bohrerachse 11 hindurch- noch an der Bohrerachse 11 vorbeilaufen. Dies lässt sich der schematischen Darstellung in 3 gut entnehmen. Aus dieser Darstellung wird besonders deutlich, dass mit der vorschlagsgemäßen Lösung ein asymmetrischer Mittenbereich 10 des Gesteinsbohrers geschaffen wird. Die hiermit verbundenen Vorteile wurden weiter oben erläutert.
Die oben angesprochene Asymmetrie lässt sich am besten mit Anordnungen erreichen, bei denen unmittelbar gegenüberliegende Schneidkanten nicht vorgesehen sind. Mit „gegenüberliegenden Schneidkanten” sind vorliegend solche Schneiden gemeint, deren Haupterstreckungsrichtungen um 180° Grad versetzt sind.
In einer nicht dargestellten Alternative kann es auch vorgesehen sein, dass die Langschneidkante 7 nicht durch die Bohrerachse 11 hindurch, sondern an der Bohrerachse 11 vorbeiläuft. Der resultierende Effekt, nämlich, dass der Mittenbereich 10 bezogen auf die Bohrerachse 11 asymmetrisch ausgestaltet ist, lässt sich damit in ähnlicher Weise erreichen. Beide Alternativen werden vorliegend jeweils für sich beansprucht. Bei der in obigem Sinne vorbeilaufenden Langschneidkante 7 ist es vorzugsweise so, dass die Langschneidkante 7 in einem Abstand an der Bohrerachse 11 vorbeiläuft, der kleiner als 5% des Bohrerdurchmessers 13, vorzugsweise kleiner als 3% des Bohrerdurchmessers 13, weiter vorzugsweise kleiner 1% des Bohrerdurchmessers 13 ist.
Der Mittenbereich 10 des Gesteinsbohrers ist der Bereich, in dem üblicherweise eine Zentrierspitze oder dergleichen angeordnet ist. Entsprechend ist es vorzugsweise so, dass der Mittenbereich 10 von oben gesehen innerhalb eines auf die Bohrerachse 11 ausgerichteten Kreises liegt, dessen Durchmesser kleiner als 30% des Bohrerdurchmessers 13, vorzugsweise kleiner als 20% des Bohrerdurchmessers 13, weiter vorzugsweise kleiner als 10% des Bohrerdurchmessers 13 ist.
Der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er gerade innerhalb des Mittenbereichs 10 liegt. Vorzugsweise ist der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 größer als 3%, vorzugsweise größer als 5% des Bohrerdurchmessers 13. Weiter vorzugsweise ist die Länge des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 kleiner als 20%, insbesondere kleiner als 10% des Bohrerdurchmessers 13. Weiter vorzugsweise läuft der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 in die Freifläche 9b einer benachbarten Schneidkante 9 hinein.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass innerhalb des Mittenbereichs 10 die axiale Höhe der Schneidkanten 7, 8 zur Bohrerachse 11 hin im Wesentlichen abnimmt. Verfolgt man also die Schneidkanten 7, 8, 9 von außen nach innen zur Bohrerachse 11 hin, so ist ein Bereich innerhalb des Mittenbereichs 10 vorgesehen, in dem die Schneidkanten 7, 8, 9 axial zurückspringen. Dies lässt sich am besten den 4 und 5 entnehmen.
Hier und vorzugsweise ist es ferner so, dass die Schneidkanten 7, 8, 9 jeweils eine Knickstelle 14, 15, 16 aufweisen, von der beginnend zur Bohrerachse 11 hin die axiale Höhe der Schneidkanten 7, 8, 9 entsprechend abnimmt. Entsprechend sind die Schneidkanten 7, 8, 9 mit entsprechenden Schrägen 17, 18, 19 ausgestattet.
Interessant ist bei dem vorschlagsgemäßen Gesteinsbohrer die Tatsache, dass im Mittenbereich 10 der Verlauf der Langschneidkante 7 hinsichtlich der oben angesprochenen Abnahme der axialen Höhe flacher ist als der entsprechende Verlauf der übrigen Schneidkanten 8, 9. Der damit verbundene Effekt wird für eine dreischneidige Ausgestaltung weiter unten erläutert.
Ein besonders gutes Führungsverhalten des Gesteinsbohrers lässt sich dadurch erreichen, dass die axiale Höhe in der Knickstelle 14, 15, 16 für alle Schneidkanten 7, 8, 9 weitgehend identisch ist.
Eine weitere Optimierung des Führungsverhaltens lässt sich dadurch erreichen, dass von oben gesehen die Knickstellen 14, 15, 16 aller Schneidkanten 7, 8, 9 auf einem auf die Bohrerachse 11 ausgerichteten Kreis liegen. Dies lässt sich der Darstellung in 3 entnehmen.
Vorzugsweise sind alle Knickstellen 14, 15, 16 innerhalb des Mittenbereichs 10 angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass ein Teil der Knickstellen 14, 15, 16 außerhalb des Mittenbereichs 10 angeordnet ist.
Es lässt sich den Darstellungen in den 4 und 5 entnehmen, dass die axiale Höhe der Schneidkanten 7, 8, 9 von außen nach innen zu der Knickstelle 14, 15, 16 hin im Wesentlichen ansteigt. Dies bedeutet, dass die Knickstelle 14, 15, 16 einer Schneidkante 7, 8, 9 bezogen auf die axiale Höhe der Schneidkante 7, 8, 9 eine geometrische Maximalstelle darstellt. Dies ist für den erzielbaren Bohrfortschritt von besonderem Vorteil.
Die obigen Knickstellen 14, 15, 16 gehen, wie die Gestaltung der Schneidkanten 7, 8, 9 insgesamt, auf eine bestimmte Ausgestaltung der entsprechenden Freifläche 7b, 8b, 9b und Spanfläche 7a, 8a, 9a zurück. Entsprechend ist es so, dass von den Knickstellen 14, 15, 16 der Schneidkanten 7, 8, 9 jeweils eine insbesondere senkrecht zu der jeweiligen Schneidkante 7, 8, 9 verlaufende Freiflächenkante 20, 21, 22 in der zugeordneten Freifläche 7b, 8b, 9b ausgeht, von der beginnend die Freifläche 7b, 8b, 9b zur Bohrerachse 11 hin axial abfällt. Entsprechendes ist vorzugsweise für die Spanfläche 7a, 8a, 9a vorgesehen.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Bohrkopf 13 mit genau drei von oben gesehen flügelartigen Schneiden 4, 5, 6 mit den jeweils zugeordneten Schneidkanten 7, 8, 9 ausgestattet. Die Haupterstreckungsrichtungen zweier benachbarter Schneiden 4, 5, 6 sind dort jeweils um etwa 120° Grad versetzt angeordnet. Grundsätzlich ist hier auch eine andere, insbesondere eine asymmetrische Winkelteilung denkbar. Bei der asymmetrischen Winkelteilung lassen sich Vorteile speziell in vibrationstechnischer und komforttechnischer Hinsicht erzielen.
Bei der obigen dreischneidigen Ausgestaltung ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in einer Projektion auf eine senkrecht zu der Bohrerachse 11 ausgerichteten Projektionsebene gesehen die Freiflächenkante 20 der der Langschneidkante 7 zugeordneten Freifläche 7b mit den Freiflächenkanten 21, 22 der übrigen Schneidkanten 8, 9 einen Winkel von etwa 120° Grad und von etwa 240° Grad einschließt. Damit wird sichergestellt, dass die Grundstruktur des Gesteinsbohrers einer gewissen geometrischen Grundsymmetrie folgt.
Es wurde schon angesprochen, dass der relativ flache Verlauf der Langschneidkante 7 im Mittenbereich 10 zu einem ganz speziellen Effekt führt, der sich der Darstellung in 4 entnehmen lässt. Dort ist gezeigt, dass die Freifläche 8b einer Schneidkante 8 mit der Freifläche 9b einer weiteren Schneidkante 9 im Mittenbereich 10 eine Ausformung nach Art eines Tals 23 bilden, durch das die Langschneidkante 7 verläuft.
Der vorschlagsgemäße Gesteinsbohrer weist noch einen weiteren interessanten Aspekt auf, der insbesondere für das Führungsverhalten des Gesteinsbohrers von Interesse ist. Hier und vorzugsweise ist es nämlich so, dass die Schneidkanten 7, 8, 9 in einem äußeren Randbereich jeweils eine axiale Überhöhung 24, 25, 26 aufweisen. Diese Überhöhung 24, 25, 26 bildet den Abschluss der jeweiligen Schneidkante 7, 8, 9 nach außen hin. Mit „axialer Überhöhung” ist gemeint, dass dieser Bereich gegenüber der Schneidkante 7, 8, 9 im Übrigen axial nach oben absteht.
Von besonderem Vorteil ist in diesem Zusammenhang die Tatsache, dass die Randbereiche der Schneiden 4, 5, 6 radial über den Schaft 1 überstehen. Insbesondere vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass die Überhöhung 24, 25, 26 innerhalb des überstehenden Abschnitts angeordnet sind. Entsprechend ist es vorgesehen, dass sich die Überhöhung 24, 25, 26 über weniger als 10% der jeweiligen Schneidkantenlänge erstreckt.
Denkbar ist aber auch, dass die Überhöhung 24, 25, 26 von oben gesehen vollständig innerhalb des Außendurchmessers des Schafts 1 angeordnet ist. Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Überhöhung 24, 25, 26 von einem innerhalb des Außendurchmessers des Schafts 1 gelegenen Abschnitt in den überstehenden Abschnitt.
Es lässt sich der Darstellung in 4 entnehmen, dass sich die Überhöhung 24, 25, 26 über die gesamte Breite der jeweiligen Freifläche 7b, 8b, 9b erstreckt. Dies ist für das oben angesprochene Führungsverhalten von Bedeutung.
Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass von oben gesehen die Schneidkanten 7, 8, 9 der Schneiden 4, 5, 6 im Wesentlichen gerade verlaufen. Hier und vorzugsweise ist es aber so, dass von oben gesehen die Schneidkanten (7, 8, 9) der Schneiden (4, 5, 6) von innen nach außen entlang eines Bogens verlaufen. Dabei ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die Krümmung der Schneidkanten 7, 8, 9 im Mittenbereich 10 im Wesentlichen der Krümmung der Schneidkanten 7, 8, 9 im Übrigen entspricht.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung verlaufen die Schneidkanten 7, 8, 9 der Schneiden 4, 5, 6 von innen nach außen entlang eines Bogens mit einer Krümmungsrichtung, die der Drehrichtung des Gesteinsbohrers entgegengesetzt ist. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drehrichtung des Gesteinsbohrers linksherum, und die obige Krümmungsrichtung der Schneidkanten 7, 8, 9 rechtsherum vorgesehen.
Ein weiterer interessanter Aspekt bei der vorschlagsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Freiflächen 7b, 8b, 9b der Schneidkanten 7, 8, 9 jeweils mindestens eine im Wesentlichen konkave Ausformung – Freiflächental – aufweist, die zusammen mit der Spanfläche 7a, 8a, 9a eine im wesentlichen konkave Ausformung 30, 31, 32 der Schneidkante 7, 8, 9 – Schneidkantental – bildet, wobei vorzugsweise die Schneidkantentäler 30, 31, 32 unterschiedlicher Schneidkanten 7, 8, 9 jeweils radial zueinander versetzt angeordnet sind. Die Schneidkantentäler 30, 31, 32 sind also gewissermaßen komplementär zueinander angeordnet. Diese Asymmetrie hat insbesondere im Hammerbetrieb bei inhomogenen Werkstoffen Vorteile, da eine bestimmte Bearbeitungsstelle im Werkstück so mit zueinander komplementär ausgeformten Schneidkanten 7, 8, 9 bearbeitet wird. Die obigen Ausgestaltungen mit gebogenen Schneidkanten 7, 8, 9 und mit in den Schneidkanten 7, 8, 9 vorgesehenen konkaven Ausformungen sind Gegenstand der DE 20 2007 002 120 U1 , die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Es darf noch darauf hingewiesen werden, dass die Abfuhrnut 33 im Bereich des Bohrkopfes 3 in besonderer Weise ausgestaltet ist. Im Bereich des Bohrkopfes 3 verläuft die Abfuhrnut 33 nämlich in einem Abschnitt axial, also ohne einer Spiralform zu folgen. Dieser Abschnitt der Abfuhrnut 33 erstreckt sich nach oben bis zur Stirnfläche 34 des Schaftes 1, die im Wesentlichen kegelförmig ausges taltet ist. Bei einer nicht dargestellten Ausgestaltung ist es hier zur weiteren Verbesserung des Förderverhaltens vorgesehen, den Übergang der Abfuhrnut 33 zur Stirnfläche des Schaftes 34 mit einer zusätzlichen Fase oder Anschrägung zu versehen.
Die 6 bis 9 zeigen ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schneiden eines vorschlagsgemäßen Gesteinsbohrers, dessen grundsätzlicher Aufbau dem Aufbau des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht. Insoweit darf auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Wesentlich ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Tatsache, dass die Langschneidkante 7 im Bereich der Bohrerachse 11 eine Querschneide 35 ausbildet, die zwei radial äußere Enden 36, 37 aufweist. Dabei ist eines der Enden 37 dem überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 zugeordnet. Es lässt sich einer Zusammenschau der 6 und 8 entnehmen, dass die beiden Enden 36, 37 der Querschneide 35 gegenüber dem dazwischenliegenden Zentrum 38 der Querschneide 35 axial vorstehen. Die hiermit verbundenen Vorteile hinsichtlich des Führungsverhaltens einerseits und des Bohrfortschritts andererseits wurde weiter oben schon angesprochen.
Es hat sich für das Führungsverhalten als weiter vorteilhaft herausgestellt, dass die beiden Enden 36, 37 der Querschneide 35 dieselbe axiale Höhe aufweisen. Denkbar ist aber auch, dass die beiden Enden 36, 37 der Querschneide 35 unterschiedliche Höhen aufweisen, was zur Vermeidung von Schwingungen vorteilhaft sein kann.
Aus der Darstellung in 8 wird deutlich, dass es sich bei den beiden Enden 36, 37 der Querschneide 35 um Knickstellen handelt. Dies in Verbindung mit dem axialen Vorstehen der beiden Enden 36, 37 führt aufgrund der geringen Kontaktfläche zu der oben angesprochenen, für den Bohrfortschritt vorteilhaften Kraftkonzentration.
Aus den Darstellungen in den 6 und 9 wird deutlich, dass die Querschneide 35 durch die Bohrerachse 11 hindurchläuft. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Zentrum 38 der Querschneide 35 genau in der Bohrerachse 11 liegt. Dies lässt sich der Darstellung in 8 entnehmen.
Um das ebenfalls oben angesprochene Maß an Symmetrie zu erzielen, ist es vorzugsweise so, dass von oben gesehen die beiden Enden 36, 37 der Querschneide 35 auf einem auf die Bohrerachse 11 ausgerichteten Kreis 39 liegen. Damit ist die Querschneide 35 im Wesentlichen auf die Bohrerachse 11 ausgerichtet.
Es lässt sich der Darstellung in 8 entnehmen, dass hier und vorzugsweise die Querschneide 35 von der Seite gesehen konkav ausgebildet ist. Dabei folgt die Querschneide 35 vorzugsweise einem stetigen, kurvenförmigen Verlauf. Denkbar ist aber auch, dass die Querschneide 35 zwischen ihren beiden Enden 36, 37 eine Knickstelle oder sogar mehrere Knickstellen aufweist.
Bei dem in den 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die neben der Langschneidkante 7 vorgesehenen, übrigen Schneidkanten 8, 9 wie auch in dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Knickstelle 15, 16 auf, von der beginnend zur Bohrerachse 11 hin die axiale Höhe der Schneidkanten 8, 9 abnimmt. Allerdings ist hier die der Langschneidkante 7 an sich zugeordnete Knickstelle durch ein Ende 37 der Querschneide 35 ersetzt worden.
Die axiale Höhe in den Knickstelle 15, 16 ist für beide übrigen Schneidkanten 8, 9 weitgehend identisch. Ferner liegen von oben gesehen die Knickstellen 15, 16 der beiden übrigen Schneidkanten 8, 9 auf einem auf die Bohrerachse 11 ausgerichteten Kreis 40. Allerdings ist es hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die axiale Höhe in den Knickstellen 15, 16 für beide übrigen Schneidkanten 8, 9 jeweils geringer ist als die axiale Höhe in den Enden 36, 37 der Querschneide 35. Damit wird eine weitere Verstärkung der oben angesprochenen Kraftkonzentration in den Enden 36, 37 der Querschneide 35 sichergestellt.
Ferner ist es bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass sich der den Knickstellen 15, 16 zugeordnete Kreis 40 von dem den Enden 36, 37 zugeordneten Kreis 39 unterscheidet. Hier und vorzugsweise ist der den Enden 36, 37 zugeordnete Kreis 39 kleiner als der den Knickstellen 15, 16 zugeordnete Kreis 40.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, dass die Querschneide 35 von oben gesehen gerade verläuft. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Querschneide 35 dagegen von oben gesehen S-förmig. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass sich mit einem solchen S-förmigen Verlauf der Querschneide 35 ein besonders schwingungsarmer Betrieb realisieren lässt. Die besten Ergebnisse lassen sich dabei dadurch realisieren, dass der Wendepunkt 41 der Querschneide 35 in der Bohrerachse 11 liegt.
Die 10 bis 16 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele für Gesteinsbohrer, deren grundsätzlicher Aufbau dem Aufbau der in den 1 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiele entspricht, bei denen unter anderem der Mittenbereich 10 in obigem Sinne aber weiter ausgedehnt ist. Insoweit gelten alle bisherigen Ausführungen auch für diese weiteren Ausführungsbeispiele.
Mit den in den 10 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispielen läßt sich der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 in einem weiten Bereich verlängern. Dabei ist zunächst festzustellen, dass die einander zugewandten Seitenflächen benachbarter Schneiden 4, 5, 6 von oben gesehen jeweils über einen Verbindungsabschnitt 42, 43, 44 ineinander übergehen. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Verbindungsabschnitte 42, 43, 44 von oben gesehen im Wesentlichen identisch ausgeformt.
Von besonderer Bedeutung für die in den 10 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Definition eines Innenkreises 45, der auf die Bohrerachse 11 ausgerichtet ist, der vollständig innerhalb des Bohrkopfes 3 angeordnet ist und an den sich zumindest einer der Verbindungsabschnitte 42, 43, 44 von oben gesehen anschmiegt.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Querschneide 35 derart verbreitert worden, dass die Enden 36, 37 der Querschneide 35 auf dem Innenkreis 45 oder sogar außerhalb des Innenkreises 45 liegen. Für die verbreiterte Querschneide 35 in obigem Sinne sind zusätzliche Maßnahmen zur Abstützung zu treffen, die weiter unten noch erläutert werden.
Grundsätzlich könnte es vorgesehen sein, dass der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 auf dem Innenkreis 45 endet. Besonders bevorzugt und in den 10 bis 16 dargestellt ist aber eine Ausgestaltung, bei der der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 aus dem Innenkreis 45 herausläuft.
Die obige Verlängerung des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 lässt sich praxisgerecht umsetzen, indem einer der Verbindungsabschnitte 43 einen seitlichen Ansatz 46 aufweist, der einen Teil des überschießenden Abschnitts 12, insbesondere den Endabschnitt der Langschneidkante 7, abstützt und/oder aufnimmt. Der seitliche Ansatz 46 ist also eine radiale Ausweitung des betreffenden Verbindungsabschnitts 43, um gewissermaßen einen Unterbau für den überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 bereitzustellen. Ein Teil des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 ist somit auf dem seitlichen Ansatz 46 angeordnet. Damit lässt sich einerseits eine optimale Abstützung der Langschneidkante 7 erzielen und andererseits die Freiheit bei der Auslegung des letzten Abschnitts der Langschneidkante 7 erhöhen.
Der hier und vorzugsweise einzige seitliche Ansatz 46 liegt von oben gesehen außerhalb des Innenkreises 45 und sorgt so für eine gewisse Asymmetrie im Mittenbereich 10.
Die Tatsache, dass bei den in den 10 bis 16 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen jeweils nur ein einziger seitlicher Ansatz 46 vorgesehen ist, ist auch sachgerecht, da schließlich nur ein einziger überschießender Abschnitt 12 vorgesehen ist. Es wurde aber schon angesprochen, dass es fertigungstechnisch vorteilhaft sein kann, wenn zumindest ein weiterer Verbindungsabschnitt und vorzugsweise alle Verbindungsabschnitte 42, 43, 44 einen identischen Ansatz 46 bzw. identische Ansätze aufweisen.
In den Draufsichten der 10 bis 12 und 16 ist der seitliche Ansatz 46 zeichnerisch als separates Teil dargestellt. Diese Art der Darstellung dient nur der besseren Übersichtlichkeit. Tatsächlich ist der Ansatz 46 dort einstückig mit den Schneiden 4, 5, 6 ausgebildet.
Bei dem in 10 oben dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der seitliche Ansatz 46 über die gesamte axiale Länge des zugeordneten Verbindungsabschnitts 43, was noch zu erläuternde Auswirkungen auf die Verbindung der Schneiden 4, 5, 6 mit dem Schaft 1 hat. Denkbar ist aber auch, dass sich der seitliche Ansatz 46 nur über einen axial oberen Teil des zugeordneten Verbindungsabschnitts 43 erstreckt und damit einen Überstand darstellt. Dies ist in 11 oben dargestellt und in ebenfalls noch zu erläuternder Weise im Hinblick auf die Verbindung der Schneiden 4, 5, 6 mit dem Schaft 1 vorteilhaft.
Bei den in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen auf den überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 ausgerichtet. Hiermit ist gemeint, dass der seitliche Ansatz 46 in erster Näherung um den überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 herum geformt ist. Dies ist beispielsweise bei den in den 10, 11 und 13 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch realisiert, dass der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen im Wesentlichen konvex ausgestaltet ist.
Die obige Ausrichtung des seitlichen Ansatzes 46 auf den überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 ist zwar im Hinblick auf die resultierende Abstützung des überschießenden Abschnitts 12 vorteilhaft, aber nicht unbedingt erforderlich. Grundsätzlich können der seitliche Ansatz 46 und der überschießende Abschnitt 12 von oben gesehen geometrisch unterschiedlich ausgerichtet sein.
Interessant ist bei dem in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen die Tatsache, dass der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen bezogen auf eine radial verlaufende Gerade 11a, die nur in 10 dargestellt ist, im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgestaltet ist.
Hier und vorzugsweise ist der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen kurvenförmig ausgestaltet, was im Hinblick auf die stets gewünschte Reduzierung von Kerbwirkungen vorteilhaft ist.
Bei der in 12 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung ist es dagegen so, dass der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen zwei Abschnitte 46a, 46b aufweist, die im Wesentlichen spitz aufeinander zulaufen. Zur Klarstellung darf darauf hingewiesen werden, dass 12 eine Draufsicht auf den Bohrer zeigt und dass es sich bei den schraffierten Flächen entsprechend nicht um Schnittflächen handelt.
Dabei ist der Endabschnitt des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 auf die Spitze 47 ausgerichtet. Dies entspricht wiederum der Überlegung, den Ansatz 46 insgesamt um den überschießenden Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 herum zu formen. Auch hier ist grundsätzlich eine unterschiedliche geometrische Ausrichtung des seitlichen Ansatzes 46 einerseits und des überschießenden Abschnitts 12 denkbar.
Die obige Spitze 47 des Ansatzes 46 ist dadurch realisiert, dass die beiden Abschnitte 46a, 46b von oben gesehen bogenförmig, hier sogar kreisbogenförmig verlaufen, wobei die Radien Ri1 und Ri2 sowie die dazugehörigen Mittelpunkte der beiden kreisbogenförmigen Abschnitte 46a, 46b jeweils verschieden sind. Es darf darauf hingewiesen werden, dass es sich bei der in 12 dargestellten Spitze 47 tatsächlich um eine axial verlaufende Kante handelt.
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist es vorzugsweise so, dass die Schneiden 4, 5, 6 zusammen ein insbesondere einstückiges Einsatzelement bilden, das formschlüssig in entsprechende, im wesentlichen nutförmige Verbindungsausformungen im Schaft 1 eingesetzt ist. Solche Einsatzelemente sind regelmäßig als Hartmetalleinsätze vorgesehen.
Der seitliche Ansatz 46 erstreckt sich bei den in den 10 und 12 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils über die gesamte axiale Länge des zugeordneten Verbindungsabschnitts 43. Dies ergibt sich besonders deutlich aus einer Zusammenschau der 13 bis 15. Aus dieser Darstellung wird auch ersichtlich, dass die Realisierung des Ansatzes 46 zwangsläufig eine Vergrößerung der zugeordneten Verbindungsausformungen mit sich bringt.
Die obige Vergrößerung der Verbindungsausformungen kann in bestimmten Anwendungsfällen durch die resultierende Reduzierung der verbleibenden Wandstärke im Schaft 1 problematisch werden. Hier stellt sich die in 11 oben gezeigte Ausgestaltung als besonders vorteilhaft dar. Die axiale Erstreckung dieses seitlichen Ansatzes 46 ist gerade so gewählt, dass der seitliche Ansatz 46 im eingesetzten Zustand die Verbindungsausnehmungen überhaupt nicht erreicht und sich ausschließlich oberhalb der Stirnfläche 34 des Schaftes 1 erstreckt. Im Hinblick auf die Stirnfläche 34 des Schaftes 1 bildet der seitliche An satz 46 einen oben angesprochenen Überstand. Auf eine Vergrößerung der Verbindungsausformungen, die wie oben erläutert mit einer Schwächung der verbleibenden Wändstärke im Schaft 1 einhergeht, kann entsprechend verzichtet werden.
Eine im Hinblick auf die im Schaft 1 verbleibende Wandstärke optimierte Ausgestaltung bei über die gesamte axiale Länge des zugeordneten Verbindungsabschnitts 43 verlaufendem seitlichem Ansatz 46 zeigt ferner 12. Hier ist eine im Bereich des Bohrkopfes 3 angeordnete Abfuhrnut 33 für Bohrmehl (Schraffur von links unten nach rechts oben) vorgesehen, die sich bis zur Stirnfläche 34 (Schraffur von links oben nach rechts unten) des Schaftes 1 erstreckt. Die Abfuhrnut 33 wurde im Zusammenhang mit dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel schon angesprochen.
Bei der in 12 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung wurde erkannt, dass sowohl die Abfuhrnut 33 als auch die Verbindungsausformungen im Schaft 1 zu einer Schwächung der für die Drehmomentübertragung relevanten Wandstärke des Schaftes 1 führen. Entsprechend ist es bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass von oben gesehen die Form der Seitenfläche der Abfuhrnut 33 der Form der Seitenfläche des seitlichen Ansatzes 46 (Schraffur kariert) im wesentlichen entspricht, so dass die zwischen dem seitlichen Ansatz 46 und der Abfuhrnut 33 verbleibende Wandung des Schaftes 1 entlang deren Verlaufs im Wesentlichen von gleichbleibender Stärke ist. Entsprechend zeigt die Abfuhrnut 33 in der Draufsicht gemäß 12 eine Spitze 48, die sich in einer Seitenansicht als axial verlaufende Kante darstellt.
Eine besonders gute Abstützung des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 16. Hier steht der seitliche Ansatz 46 von oben gesehen fingerartig vor, wobei die Längserstreckung des fingerartigen Ansatzes 46 der Längserstreckung der die Langschneidkante 7 aufnehmenden Schneide 4 im Wesentlichen entgegengerichtet ist. Mit einem solchen fingerartigen Ansatz 46 lässt sich der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 mit wenig Materialeinsatz ganz erheblich verlängern. Der geringe Materialeinsatz ist insbesondere dann von Interesse, wenn es sich, wie hier, bei dem Einsatzelement um einen Hartmetalleinsatz handelt.
Der fingerartige Ansatz 46 erstreckt sich vorzugsweise entlang einer gebogenen Kurve. Bei dieser Kurve kann es sich um die Kurve handeln, entlang der sich die Langschneidkante 7 erstreckt. Bei der in 16 dargestellten Ausgestaltung handelt es sich bei dieser Kurve um einen Ausläufer des S-Bogens der Querschneide 35. Denkbar ist aber auch, dass sich der fingerartige Ansatz 46 entlang der Kurve erstreckt, entlang der sich die die Langschneidkante 7 aufnehmende Schneide 4 erstreckt. Andere Ausgestaltungen sind denkbar.
Insbesondere mit dem Konzept des seitlichen Ansatzes 46 lässt sich der überschießende Abschnitt 12 der Langschneidkante 7 wie erläutert in einem weiten Bereich verlängern. Hier und vorzugsweise ist die Länge des überschießenden Abschnitts 12 der Langschneidkante 7 größer als die halbe Breite der Schneiden 4, 5, 6. Mit „Breite” der Schneiden 4, 5, 6 ist hier die senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der jeweiligen Schneide 4, 5, 6 gemessene Breite gemeint. Sofern die Schneiden 4, 5, 6 über ihren Verlauf eine sich verändernde Breite aufweisen, so ist hiermit die gemittelte Breite über die radial äußere Hälfte der jeweiligen Schneide 4, 5, 6 gemeint. Insbesondere wenn die Schneiden 4, 5, 6 voneinander abweichende Außenabmessungen aufweisen, wird für die Ermittlung der Breite in obigem Sinne eine der Schneiden 5, 6 herangezogen, die die Langschneidkante 7 nicht aufnehmen.
Schließlich darf noch darauf hingewiesen werden, dass die übergeordnete Formgebung des Mittenbereichs 10 in einer Seitenansicht grundsätzlich konkav, konvex oder sogar spitz zulaufend ausgeformt sein kann. Diese Alternativen sind in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall zu wählen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung steht die Ausformung im Mittenbereich 10 gegenüber dem Gesteinsbohrer im Übrigen axial vor. Damit lässt sich grundsätzlich eine gewisse Zentrierwirkung erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202007002120 U1 [0005, 0071]

Claims

Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und einem am dem Einsteckende (2) abgewandten Ende des Schafts (1) angeordneten Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) mindestens drei, vorzugsweise genau drei, von oben gesehen flügelartige Schneiden (4, 5, 6) aufweist, wobei die Schneiden (4, 5, 6) an ihrer Oberseite jeweils eine Schneidkante (7, 8, 9) aufweisen, die durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (7a, 8a, 9a) und durch eine nachlaufend angeordnete Freifläche (7b, 8b, 9b) gebildet ist, wobei die Schneidkanten (7, 8, 9) in einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Mittenbereich (10) im wesentlichen zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) eine einzige Schneidkante (7) – Langschneidkante – durch die Bohrerachse (11) hindurchläuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse (11) einen überschießenden Abschnitt (12) aufweist.
Gesteinsbohrer mit einem Schaft (1) mit Einsteckende (2) und einem am dem Einsteckende (2) abgewandten Ende des Schafts (1) angeordneten Bohrkopf (3), wobei der Bohrkopf (3) mindestens drei, vorzugsweise genau drei, von oben gesehen flügelartige Schneiden (4, 5, 6) aufweist, wobei die Schneiden (4, 5, 6) an ihrer Oberseite jeweils eine Schneidkante (7, 8, 9) aufweisen, die durch eine vorlaufend angeordnete Spanfläche (7a, 8a, 9a) und durch eine nachlaufend angeordnete Freifläche (7b, 8b, 9b) gebildet ist, wobei die Schneidkanten (7, 8, 9) in einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Mittenbereich (10) im wesentlichen zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) eine einzige Schneidkante (7) – Langschneidkante – an der Bohrerachse (11) vorbeiläuft und entsprechend bezogen auf die Bohrerachse (11) einen überschießenden Abschnitt (12) aufweist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) alle übrigen Schneidkanten (8, 9) nicht durch die Bohrerachse (11) hindurchlaufen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) alle übrigen Schneidkanten (8, 9) nicht an der Bohrerachse (11) vorbeilaufen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) alle übrigen Schneidkanten (8, 9) weder durch die Bohrerachse (11) hindurch noch an der Bohrerachse (11) vorbeilaufen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (10) von oben gesehen innerhalb eines auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Kreises liegt, dessen Durchmesser kleiner als 30% des Bohrerdurchmessers, vorzugsweise kleiner als 20% des Bohrerdurchmessers (13), weiter vorzugsweise kleiner als 10% des Bohrerdurchmessers (13) ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des überschießenden Abschnitts (12) der Langschneidkante (7) größer als 3%, vorzugsweise größer als 5% des Bohrerdurchmessers (13) ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des überschießenden Abschnitts (12) der Langschneidkante (7) kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 10% des Bohrerdurchmessers (13) ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überschießende Abschnitt (12) der Langschneidkante (7) in die Freifläche (9b) einer benachbarten Schneidkante (9) hineinläuft.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Mittenbereichs (10) die axiale Höhe der Schneidkanten (7, 8, 9) zur Bohrerachse (11) hin im Wesentlichen abnimmt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (7, 8, 9) jeweils eine Knickstelle (14, 15, 16) aufweisen, von der beginnend zur Bohrerachse (11) hin die axiale Höhe der Schneidkanten (7, 8, 9) abnimmt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (10) der Verlauf der Langschneidkante (7) hinsichtlich der Abnahme der axialen Höhe flacher ist als der entsprechende Verlauf der übrigen Schneidkanten (8, 9).
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe in der Knickstelle (14, 15, 16) für alle Schneidkanten (7, 8, 9) weitgehend identisch ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 11 und ggf. nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die Knickstellen (14, 15, 16) aller Schneidkanten (7, 8, 9) auf einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Kreis liegen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der Schneidkanten (7, 8, 9) von außen nach innen zu der Knickstelle (14, 15, 16) hin jeweils im wesentlichen ansteigt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 11 und ggf. nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass von den Knickstellen (14, 15, 16) der Schneidkanten (7, 8, 9) jeweils eine insbesondere senkrecht zu der jeweiligen Schneidkante (7, 8, 9) verlaufende Freiflächenkante (20, 21, 22) in der zugeordneten Freifläche (7b, 8b, 9b) ausgeht, von der beginnend die Freifläche (7b, 8b, 9b) zur Bohrerachse (11) hin axial abfällt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (3) genau drei von oben gesehen flügelartige Schneiden (4, 5, 6) mit zugeordneten Schneidkanten (7, 8, 9) aufweist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Projektion auf eine senkrecht zu der Bohrerachse (11) ausgerichteten Projektionsebene gesehen die Freiflächenkante (20) der der Langschneidkante (7) zugeordneten Freifläche (7b) mit den Freiflächenkanten (21, 22) der übrigen Schneidkanten (7, 8, 9) einen Winkel von etwa 120° und von etwa 240° einschließt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 17 und ggf. nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Freifläche (8b) einer Schneidkante (8) mit der Freifläche (9b) einer weiteren Schneidkante (9) im Mittenbereich (10) eine Ausformung nach Art eines Tals (23) bilden, durch das die Langschneidkante (7) verläuft.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (7, 8, 9) in einem äußeren Randbereich jeweils eine axiale Überhöhung (24, 25, 26) aufweisen, vorzugsweise, dass sich die Überhöhung (24, 25, 26) über weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% der jeweiligen Schneidkantenlänge erstreckt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Überhöhung (24, 25, 26) sich über die gesamte Breite der jeweiligen Freifläche (7b, 8b, 9b) erstreckt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die Schneidkanten (7, 8, 9) im Wesentlichen gerade verlaufen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die Schneidkanten (7, 8, 9) der Schneiden (4, 5, 6) von innen nach außen entlang eines Bogens verlaufen und, vorzugsweise, dass die Krümmung der Schneidkanten (7, 8, 9) im Mittenbereich (10) im Wesentlichen der Krümmung der Schneidkanten (7, 8, 9) im Übrigen entspricht.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die Schneidkanten (7, 8, 9) der Schneiden (4, 5, 6) von Innen nach Außen entlang eines Bogens mit einer Krümmungsrichtung verlaufen, die der Drehrichtung des Gesteinsbohrers entgegengesetzt ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiflächen (7b, 8b, 9b) der Schneidkanten (7, 8, 9) jeweils mindestens eine im Wesentlichen konkave Ausformung (27, 28, 29) – Frei flächental – aufweist, das zusammen mit der Spanfläche (7a, 8a, 9a) eine im Wesentlichen konkave Ausformung (30, 31, 32) der Schneidkante – Schneidkantental – bildet, vorzugsweise, dass die Schneidkantentäler (30, 31, 32) der Schneidkanten (7, 8, 9) jeweils radial zueinander versetzt angeordnet sind.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Langschneidkante (7) im Bereich der Bohrerachse (11) eine Querschneide (35) ausbildet und dass die Querschneide (35) zwei radial äußere Enden (36, 37) aufweist, die gegenüber dem dazwischenliegenden Zentrum (38) der Querschneide (35) axial vorstehen, vorzugsweise, dass die axiale Höhe in den beiden Enden (36, 37) der Querschneide (35) weitgehend identisch ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneide (35) durch die Bohrerachse (11) hindurchläuft, und/oder, dass das Zentrum (38) der Querschneide (35) in der Bohrerachse (11) liegt.
Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass von oben gesehen die beiden Enden (36, 37) der Querschneide (35) auf einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Kreis (39) liegen.
Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneide (35) von der Seite gesehen konkav ausgebildet ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neben der Langschneidkante (7) vorgesehenen, übrigen Schneidkanten (8, 9) jeweils eine Knickstelle (15, 16) aufweisen, von der beginnend zur Bohrerachse (11) hin die axiale Höhe der Schneidkanten (8, 9) abnimmt, vorzugsweise, dass die axiale Höhe in der Knickstelle (15, 16) für beide übrigen Schneidkanten (8, 9) weitgehend identisch ist und/oder, dass von oben gesehen die Knickstellen (15, 16) der beiden übrigen Schneidkanten (8, 9) auf einem auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten Kreis (40) liegen.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe in den Knickstellen (15, 16) für beide übrigen Schneidkanten (8, 9) jeweils geringer ist als die axiale Höhe in den Enden (36, 37) der Querschneide (35).
Gesteinsbohrer nach Anspruch 26 und ggf. nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneide (35) von oben gesehen gerade verläuft, oder, dass die Querschneide (35) von oben gesehen S-förmig verläuft, vorzugsweise, dass der Wendepunkt (41) der Querschneide (35) in der Bohrerachse (11) liegt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Seitenflächen benachbarter Schneiden (4, 5, 6) von oben gesehen jeweils über einen Verbindungsabschnitt (42, 43, 44) ineinander übergehen, vorzugsweise, dass zumindest ein Teil der Verbindungsabschnitte (42, 43, 44) von oben gesehen im Wesentlichen identisch ausgeformt ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einer der Verbindungsabschnitte (42, 43, 44) von oben gesehen an einen auf die Bohrerachse (11) ausgerichteten, vollständig innerhalb des Bohrkopfes (3) liegenden Innenkreis (45) anschmiegt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (36, 37) der Querschneide (35) auf dem Innenkreis (45) oder außerhalb des Innenkreises (45) liegen.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass der überschießende Abschnitt (12) der Langschneidkante (7) auf dem Innenkreis (45) endet.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 34 und ggf. nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der überschießende Abschnitt (12) der Langschneidkante (7) aus dem Innenkreis (45) herausläuft.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 33 und ggf. nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verbindungsabschnitte (42, 43, 44) einen seitlichen Ansatz (46) aufweist, der einen Teil des überschießenden Abschnitts (12) der Langschneidkante (7) abstützt und/oder aufnimmt, vorzugswei se, dass der seitliche Ansatz (46) von oben gesehen außerhalb des Innenkreises (45) liegt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Verbindungsabschnitt (42, 43, 44), vorzugsweise alle Verbindungsabschnitte (42, 43, 44), einen identischen Ansatz bzw. identische Ansätze aufweisen.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38 und ggf. nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass sich der seitliche Ansatz (46) über die gesamte axiale Länge des zugeordneten Verbindungsabschnitts (42, 43, 44) erstreckt, oder, dass sich der seitliche Ansatz (46) nur über einen einen axial oberen Teil des zugeordneten Verbindungsabschnitts (42, 43, 44) erstreckt und insoweit einen Überstand darstellt.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38 und ggf. nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Ansatz (46) von oben gesehen auf den überschießenden Abschnitt (12) der Langschneidkante (7) ausgerichtet ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38 und ggf. nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Ansatz (46) von oben gesehen im Wesentlichen konvex, vorzugsweise kurvenförmig, ausgestaltet ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38 und ggf. nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Ansatz (46) von oben gesehen zwei Abschnitte (46a, 46b) aufweist, die im Wesentlichen spitz aufeinander zulaufen, vorzugsweise, dass die beiden Abschnitte (46a, 46b) von oben gesehen bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig verlaufen, weiter vorzugsweise, dass die Radien und/oder Mittelpunkte der beiden kreisbogenförmigen Abschnitte (46a, 46b) voneinander verschieden sind.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5, 6) ein insbesondere einstückiges Einsatzelement bilden, das formschlüssig in entsprechende, im Wesentlichen nutförmige Verbindungsausformungen im Schaft (1) eingesetzt ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 40 und ggf. nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bohrkopfes (3) eine Abfuhrnut (33) für Bohrmehl vorgesehen ist, die sich bis zur Stirnfläche (34) des Schaftes (1) erstreckt und dass von oben gesehen die Form der Seitenfläche der Abfuhrnut (33) der Form der Seitenfläche des Ansatzes (46) im Wesentlichen entspricht, so dass die zwischen dem Ansatz (46) und der Abfuhrnut (33) verbleibende Wandung des Schaftes (1) entlang deren Verlaufs im Wesentlichen von gleichbleibender Stärke ist.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 38 und ggf. nach einem der Ansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Ansatz (46) von oben gesehen fingerartig vorsteht und dass die Längserstreckung des fingerartigen Ansatzes (46) der Längserstreckung der die Langschneidkante (7) aufnehmenden Schneide (4) im Wesentlichen entgegengerichtet ist, vorzugsweise, dass sich der fingerartige Ansatz (46) entlang einer gebogenen Kurve erstreckt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des überschießenden Abschnitts (12) der Langschneidkante (7) größer ist als die halbe Breite der Schneiden (4, 5, 6), insbesondere als die halbe Breite zumindest einer der Schneiden (5, 6), die die Langschneidkante (7) nicht aufnehmen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf die übergeordnete Formgebung der Mittenbereich (10) in einer Seitenansicht konkav, konvex oder spitz zulaufend ausgeformt ist, vorzugsweise, dass die Ausformung im Mittenbereich (10) gegenüber dem Gesteinsbohrer im Übrigen axial vorsteht.