DE69630842T2

DE69630842T2 - Steinbohrer

Info

Publication number: DE69630842T2
Application number: DE69630842T
Authority: DE
Inventors: Geoff School Aycliffe Turner; Rudi Birk
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1995-07-29
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: GB2303810A; TW335368B; EP0761927B1; GB9515594D0; EP1314850A1; DE29624443U1; CA2181754A1; ES2207667T3; CA2181754C; US6102634A; EP0761927A1; US6328506B1; DE69630842D1

Description

Diese Erfindung betrifft Steinbohrer und insbesondere einen Steinbohrer, der mit Dreh- und Schlagbohrmaschinen und elektropneumatischen Hämmern verwendbar ist.
In bekannten Steinbohrern ist eine Hartmetall- oder Karbidspitze, die Kanten zum Bohren von Beton, Ziegeln, natürlichem Stein oder dergleichen bereitstellt, in ein Ende eines Bohrerschaftes gelötet. Der Schaft ist gewöhnlich ein schraubenförmig gewundener Stahlkern mit einem Einsteckende an seinem freien Ende zum Einsetzen in das Futter oder den Werkzeughalter eines Bohrers oder Hammers. Die Schneidkanten der Bohrerspitze verlaufen gewöhnlich in einer geraden, ununterbrochenen Linie von dem vorderen Ende des Bohrers zu dem Außendurchmesser des Bohrers. Diese Schneidkanten verlaufen gewöhnlich auch von dem Zentrum leicht nach hinten zu der Außenseite des Bohrers.
GB-1270347 offenbart einen Steinbohrer, der eine Führungsspitze in der Form einer vorderen Verlängerung der Bohrerspitze enthält. Diese Führungsspitze ist vorgesehen, um den Bohrer in ein Werkstück zu führen und um dabei zu helfen, zu verhindern, daß der Bohrer von seiner Linie weggedrückt wird, wenn der Bohrer in dem zu bohrenden Mauerwerk auf einen Stein oder Kieselstein trifft.
US-Patent Nummer 2879306 (Wheeler) hat ebenfalls versucht, sich dieser Probleme anzunehmen.
Die europäische Patentveröffentlichung Nr. EP-A-715055 wird als der relevanteste Stand der Technik in Bezug auf die Bewertung von nur der Neuheit angesehen.
Auch wenn es für einen Steinbohrer wichtig ist, ein Loch in einem Werkstück so schnell wie möglich zu erzeugen, hat Marktforschung gezeigt, daß die Lebensdauer des Bohrers und eine Verringerung von Randabplatzungen des Loches von Verbrauchern als weitaus wichtiger angesehen werden als eine Ersparnis an der Zeit, die benötigt wird, um mit dem Bohrer ein Loch zu bohren. Unter Berücksichtigung dieser Umstände hat der vorliegende Anmelder einen neuen Steinbohrer entwickelt, der beim Schneiden von Löchern in Werkstücke effizient ist und im allgemeinen eine längere Lebensdauer als entsprechende, gegenwärtig auf dem Markt befindliche Bohrer aufweist.
Gemäß dem Vorstehenden schafft die vorliegende Erfindung einen Steinbohrer, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Durch Vorsehen des Mittelbereiches, der im Vergleich mit dem gesamten aktiven Durchmesser des Bohrers eine beträchtliche Breite aufweist, wird während der Verwendung durch den Bohrer eine beträchtliche Meißelwirkung erzeugt, wenn der Bohrer durch eine Schlagbohrmaschine oder einen Hammer hin- und herbewegt wird. Außerdem ist es durch Vorsehen eines starken Mittelbereiches weniger wahrscheinlich, daß sich ein Versagen des Bohrers ereignet.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 definiert.
Bevorzugt liegt die Breite des Mittelbereiches zwischen 0,25D und 0,75D. Die jeweilige relative Breite des Mittelbereiches wird durch den tatsächlichen aktiven Durchmesser des Steinbohrers bestimmt. Wenn zum Beispiel der aktive Durchmesser klein ist, beispielsweise 4 mm, ist die relative Breite des Mittelbereiches bevorzugt groß, beispielsweise 0,75D. Wenn jedoch der aktive Durchmesser des Bohrers groß ist, beispielsweise 20 mm, ist die relative Breite des Mittelbereiches bevorzugt kleiner, beispielsweise ungefähr 0,33D. Dies liegt daran, daß während des Bohrers am Rand des von dem Bohrer erzeugten Loches Abplatzungen auftreten können oder der Rand auf andere Weise beschädigt werden kann, wenn die relative Breite des Mittelbereiches für einen Bohrer mit einem großen aktiven Durchmesser groß ist.
Der Mittelbereich weist bevorzugt eine zentrale Meißelkante auf, die durch zwei Paare von Flanken gebildet ist, die von der Meißelkante weg geneigt sind. Durch Vorsehen einer Flanke an den führenden Kanten des Mittelbereiches in der Weise, daß der Mittelbereich negative führende Kanten hat, ist es weniger wahrscheinlich, daß sich ein Versagen der Bohrerspitze ereignet.
Bevorzugt sind die Flanken jedes Paares unter unterschiedlichen Winkeln geneigt. Mehr bevorzugt ist eine Flanke jedes Paares zwischen 30° und 40° bezüglich einer zu der Achse des Schaftes senkrechten Ebene geneigt, idealerweise ungefähr 35°, und die andere Flanke jedes Paares ist zwischen 50° und 60°, idealerweise ungefähr 55°, bezüglich derselben Ebene geneigt. Die führende Flanke jedes Paares ist die Flanke, die bevorzugt ungefähr 55° geneigt ist.
Bevorzugt weist der äußere Bereich zwei symmetrische Schneidkanten an gegenüberliegenden Seiten des Mittelbereichs auf. Ferner sind die Schneidkanten bevorzugt relativ zu dem Mittelbereich nach hinten geneigt. Mehr bevorzugt ist in einer Ebene, die den Schaft enthält, zwischen den zwei Schneidkanten ein Winkel zwischen 110° und 130° gebildet. Als eine Folge kann ein sauberer Rand zu dem gebohrten Loch erreicht werden.
Bevorzugt ist jede Schneidkante durch eine Abflachung gebildet, die sich von der Schneidkante in einem Winkel von zwischen 35° und 40° in Bezug auf eine zu der Achse des Schaftes senkrechten Ebene nach hinten erstreckt.
In einer Ausführungsform kann die Spitze aus Wolframkarbid oder irgendeinem anderen gleichwertigen Material bestehen.
In einer alternativen Ausführungsform kann der äußere Bereich aus Wolframkarbid bestehen und der Mittelbereich kann aus irgendeinem anderen Material, wie etwa Stahl, bestehen.
Wenn der Mittelbereich aus Stahl besteht, ist er bevorzugt integral mit dem Schaft des Bohrers gebildet. Natürlich kann der Mittelbereich aus einem im Vergleich zum Schaft unterschiedlichen Material hergestellt werden, wenn es angemessener ist, dies zu tun.
Der Schaft weist bevorzugt einen schraubenförmigen Kern auf, um, wie bei den meisten normalen Steinbohrern, zur Entfernung von Dreck während des Bohrens beizutragen.
Spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Vorderansicht eines Steinbohrers ist,
2 eine Seitenansicht des vorderen Endes des Bohrers aus 1 ist,
3 eine schematische Vorderansicht einer Steinbohrerspitze zur Aufnahme in einen erfindungsgemäßen Bohrer ist,
4 eine Seitenansicht der Bohrerspitze aus 3 ist,
5 eine Draufsicht der Bohrerspitze aus den 3 und 4 ist,
6 eine perspektivische Ansicht der Bohrerspitze aus den 3, 4 und 5 ist und
7 ein Graph ist, der die Lebensdauer und die Schneidgeschwindigkeit eines erfindungsgemäßen Bohrers mit verschiedenen gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Bohrern des Standes der Technik vergleicht.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 der Zeichnungen weist ein Steinbohrer 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schaft 3 und eine Bohrerspitze 5 auf. Der Schaft 3 weist ein Einsteckende 7 zum Einsetzen in ein Futter oder einen Werkzeughalter (nicht gezeigt) einer Bohrmaschine oder eines Hammers und einen schraubenförmig gewundenen Stahlkern 9 auf, der sich von dem Einsteckende 7 in Vorwärtsrichtung erstreckt. Der Kern 9 kann in Abhängigkeit von der benötigten Anwendung wie gezeigt gerillt sein oder einfach gerade. Das Ende des Kerns 9 ist gegabelt, um die Bohrerspitze 5 aufzunehmen, wie es in 2 gezeigt ist. Die Bohrerspitze 5 ist in der ersten Ausführungsform aus Wolframkarbidhartmetall hergestellt und an dem Kern 9 des Stahlschaftes 3 durch Löten befestigt. Alternativ könnte die Spitze 5 etwa durch Schweißen oder irgendeine andere mechanische Befestigungsanordnung befestigt sein und möglicherweise, ohne daß der Kern 9 gegabelt ist.
Die Bohrerspitze 5 wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wie aus den 3 bis 6 ersichtlich ist, hat die Bohrerspitze 5 einen Durchmesser D und weist einen Mittelbereich 11 und einen äußeren Bereich 13 auf. Der Mittelbereich 11, der eine Breite B hat, die gleich oder größer als 0,25D ist, ist geformt und ausgestaltet, um als eine Meißel zu wirken, wenn der Bohrer 1 mit einer Schlagbohrmaschine oder einem Hammer verwendet wird. Demgemäß wird ein zentraler Bereich an einem Loch, das gebohrt wird, mit dem Mittelbereich 11 des Bohrers 1 geschlagen oder gemeißelt, wodurch bewirkt wird, daß sich Risse in dem Werkstück ausbreiten. Daher tritt beim Fortschreiten des Bohrens eine Zertrümmerung der Mitte des Loches in dem Werkstück auf. Bei Berührung des äußeren Bereiches 13 des Bohrers 1 mit dem Werkstück schneidet der äußere Bereich 13 den Rest des Loches in dem Werkstück. Mittels dieses Doppelwirkungs-Bohrverfahrens kann ein sehr sauberes und genaues Loch in einem Werkstück erzeugt werden.
Der Mittelbereich 11 der Bohrerspitze 5 weist eine Meißelkante 15 auf, die durch zwei Paare von Flanken 17a, b und 19a, b gebildet wird. Es ist ersichtlich, daß die Bohrerspitze 5 sich während der Verwendung in die Richtung des Pfeils A in 5 dreht. Als eine Folge wird die führende Kante des Mittelbereiches 11 durch die Flanken 17a, 19a gebildet. Diese Flanken 17a, 19a sind unter einem Winkel von ungefähr 55° bezüglich einer zu der Achse des Bohrers 1 senkrechten Ebene geneigt, wie es in 4 gezeigt ist. Die hinteren Flanken 17b, 19b sind nicht so steil, wobei sie ungefähr 35° bezüglich der zu der Achse des Bohrers 1 senkrechten Ebene geneigt sind, wie es ebenfalls in 4 gezeigt ist. Indem die führenden Flanken 17a, 19a bezüglich der Achse des Bohrers 1 geneigt ausgebildet sind, wird während des Bohrens weniger Schaden an dem Mittelbereich 11 verursacht.
Auch wenn die Meißelkante 15 relativ scharf gemacht ist, weist sie in der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform eine sehr leichte Krümmung auf. Diese Krümmung hilft, um Schaden zu vermeiden, der der Kante 15 während der Verwendung zugefügt wird und der bewirken kann, daß der Bohrer 1 instabil wird.
Der äußere Bereich 13 der Bohrerspitze 5 weist zwei Schneidkanten 21, die zwischen den vorderen und hinteren Flächen 23 der Spitze 5 gebildet sind, und geneigte Abflachungen 25 auf, die sich von den Schneidkanten 21 nach hinten erstrecken. Jedoch sind die Schneidkanten 21 wiederum mit leichten Krümmungen versehen, wodurch verhindert wird, daß während der Verwendung ein katastrophaler Schaden an den Schneidkanten 21 hervorgerufen wird. Wie in 3 gezeigt, sind die Schneidkanten 21 von dem Mittelbereich 11 nach hinten geneigt und bilden einen Winkel von zwischen 100° und 130° in der Ebene des Schaftes 3.
Um eine Verschmutzung des Bohrers 1 während der Verwendung zu verhindern, verjüngen sich die Außenseiten 27 der Bohrerspitze 5 von den Schneidkanten 21 nach innen, wie es in 5 gezeigt ist. Diese Anordnung trägt dazu bei, daß die Bohrerspitze 5 ein genaues und sauberes Schneidloch in einem Werkstück erzeugen kann. In ähnlicher Weise verjüngt sich der Mittelbereich 11 von den führenden Flächen 17a, 19a des Mittelbereichs 11 weg nach innen.
Eine Vielzahl von Abmessungen für Bohrerspitzen 5 für Steinbohrer 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle A angegeben. Es ist ersichtlich, daß diese Abmessungen lediglich Beispiele sind, die einen Steinbohrer 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Folge haben, der gegenüber dem Stand der Technik neu und erfinderisch ist. Dieses berücksichtigend zeigt 7 einen Graphen, der die Lebensdauer eines Bohrers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Anzahl konkurrierender Bohrer (A bis M) vergleicht, die sich gegenwärtig auf dem Markt befinden. Jeder Bohrer, der einen Durchmesser von 6 mm hatte, wurde ununterbrochen verwendet, um 40 mm Löcher in Beton zu bohren, bis der Bohrer die erforderlichen Parameter des kontrollierten Tests nicht einhielt. Eine Lebensdauer von 100% entspricht 66 Löchern, was die Anzahl von Löchern ist, die durch einen Black & Decker "Granit" Steinbohrer (D) aus dem Stand der Technik erzeugt wurde. Ferner wird die mittlere Geschwindigkeit zum Bohren jedes Loches mit genau diesem Bohrer aus dem Stand der Technik verglichen, wobei die mittlere Zeit für jedes Loch 8 Sekunden betrug. Beim Vergleichen der Ergebnisse der Tests, wie sie in 7 gezeigt sind, ist ersichtlich, daß der Steinbohrer (NEU) gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lebensdauer erreichte, die mehr als 50% besser als diejenige des durch den "Granit"-Bohrer gesetzten Standards ist. Ferner brachte dieser neue Bohrer die beste mittlere Lebensdauer von allen hervor, die getestet wurden. Ähnliche Ergebnisse wurden für Bohrer mit 8 mm Durchmesser und 12 mm Durchmesser erhalten.
Es ist ersichtlich, daß die Aufnahme des Mittelbereichs 11, der im Vergleich zu dem aktiven Durchmesser D des Bohrers 1 eine beträchtliche Breite hat, eine deutliche Verbesserung der Leistung des Bohrers 1 zur Folge hat. Ferner können, auch wenn die hierin beschriebene erste Ausführungsform unter Verwendung einer Bohrerspitze 5 mit einem kombinierten Mittelbereich 11 und äußeren Bereich 13 hergestellt wird, andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt gebildet werden.
In einer zweiten Ausführungsform ist der Mittelbereich 11 integral mit dem Stahlschaft 3 des Bohrers 1 gebildet, und die Schneidkanten 21 des äußeren Bereichs 13 sind an dem Schaft 3 durch Löten oder andere Mittel befestigt. Demgemäß besteht der Mittelbereich 11 aus Stahl, was sich als ein besseres Material zum Meißeln als Wolframkarbid herausgestellt hat, und der äußere Bereich 13 besteht entweder immer noch aus Wolframkarbid oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material. Somit ist die Bohrerspitze 5 in dieser zweiten Ausführungsform nicht als ein einziges Stück ausgebildet.
In einer dritten Ausführungsform wird der Mittelbereich 11 aus einem geeigneten Material, wie etwa Stahl, gebildet und der äußere Bereich 13 wird aus einem zweiten Material, wie etwa Wolframkarbid, gebildet, bevor die vollständige Spitze 5 an einem Kern 9 eines Schaftes 3 befestigt wird. Viele andere Anordnungen, die in einem Steinbohrer gemäß der vorliegenden Erfindung resultieren, können natürlich von Fachleuten ins Auge gefaßt werden.
Es ist natürlich darauf hinzuweisen, daß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben rein beispielhaft beschrieben worden sind.
Tabelle A

Claims

Steinbohrer (1) zur Verwendung mit Dreh- und Schlagbohrmaschinen und elektropneumatischen Hämmern, mit einem aktiven Durchmesser D, aufweisend einen Schaft (3) und eine in Eingriff mit einem Werkstück kommende Spitze (5), die einen Mittelbereich (11) hat, der sich vor einen äußeren Bereich (13) erstreckt, wobei der Mittelbereich (11) eine Breite von mindestens 0,25D hat und so geformt ist, daß er während des Schlag- und Hammerbohrens als Meißel wirkt, wobei der Mittelbereich eine zentrale Meißelkante (5) aufweist, die durch zwei Paare von Flanken (17a, 17b, 19a und 19b) gebildet ist, die von der Meißelkante (5) weg geneigt sind, wobei der Schnitt der Flanken (17a, 17b, 19a und 19b) jedes der Flankenpaare eine Schneidkante bildet, von denen jede an einer Seite der zentralen Meißelkante (15) des Mittelbereichs (11) angeordnet ist, wobei sich jede Schneidkante entfernt von den vorderen und hinteren Flächen (23) der Spitze (5) befindet, wobei der äußere Bereich (13) so geformt ist, daß er bei Drehung des Bohrers ein Werkstück schneidet, wobei der äußere Bereich (13) zwei symmetrische äußere Schneidkanten (21) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Mittelbereichs (11) angeordnet sind und die relativ zum Mittelbereich (11) nach hinten und relativ zur zentralen Meißelkante (15) nach hinten geneigt sind, und wobei bei Drehung des Bohrers die im Wesentlichen konische Drehfläche, die von den Schneidkanten des Mittelbereichs (11) erzeugt wird, axial vor der im Wesentlichen konischen Drehfläche liegt, die von den äußeren Schneidkanten (21) des äußeren Bereichs (13) erzeugt wird.
Bohrer (1) nach Anspruch 1, bei dem jede Schneidkante des Mittelbereichs (11) im Wesentlichen parallel zu den vorderen und hinteren Flächen (23) der Spitze (5) verläuft.
Bohrer (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede äußere Schneidkante (21) zwischen den vorderen und hinteren Flächen (23) und jede äußere Schneidkante (21) durch entsprechend geneigte Abflachungen (25) geformt ist, die sich von jeder äußeren Schneidkante (21) nach hinten erstrecken.
Bohrer (1) nach Anspruch 3, bei dem die geneigten Abflachungen (25) sich unter einem Winkel zwischen 35° und 40° bezüglich einer Ebene senkrecht zur Achse des Schafts (3) nach hinten erstrecken.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die äußeren Schneidkanten (21) des äußeren Bereichs (13) bei Drehung des Bohrers in Drehrichtung den Schneidkanten des Mittelbereichs (11) voreilen.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einer Ebene des Schafts zwischen den äußeren Schneidkanten (21) ein Winkel zwischen 110° und 130° gebildet ist.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der Mittelbereich (11) von den führenden Flanken (17a, 19a) des Mittelbereichs (11) weg nach innen verjüngt.
Bohrer (1) nach Anspruch 7, bei dem der Grad der nach innen gerichteten Verjüngung des Mittelbereichs (11) etwa 8° bezüglich einer Ebene beträgt, die sich senkrecht zu den vorderen und hinteren Flächen (23) erstreckt.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Breite des Mittelbereichs zwischen 0,33D und 0,75D liegt.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Flanken jedes Flankenpaars (17a, 17b, 19a und 19b) unter unterschiedlichen Winkeln geneigt sind.
Bohrer (1) nach Anspruch 10, bei dem eine Flanke (17b, 19b) jedes Flankenpaars zwischen 30° und 40° bezüglich der Meißelkante (15) geneigt ist.
Bohrer (1) nach Anspruch 10 oder 11, bei dem eine Flanke (17a, 19a) jedes Flankenpaars zwischen 50° und 60° zur Meißelkante (15) geneigt ist.
Bohrer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spitze (5) aus Wolframkarbid besteht.
Bohrer (1) nach Anspruch 1, bei dem die äußeren Schneidkanten (21) mit leichten Krümmungen versehen sind.
Bohrer (1) nach Anspruch 1, bei dem die Meißelkante (15) eine sehr leichte Krümmung hat.