EP0171358B1 - Bohrwerkzeug für Handbohrmaschinen - Google Patents
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- EP0171358B1 EP0171358B1 EP85810341A EP85810341A EP0171358B1 EP 0171358 B1 EP0171358 B1 EP 0171358B1 EP 85810341 A EP85810341 A EP 85810341A EP 85810341 A EP85810341 A EP 85810341A EP 0171358 B1 EP0171358 B1 EP 0171358B1
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Definitions
- the invention relates to a drilling tool for hand drills, with an essentially cylindrical insertion end according to the preamble of patent claim 1.
- the known hand drills which are used to produce bores in hard subsurface materials, such as concrete, stone and the like, can essentially be divided into three groups, namely in drilling machines, impact drills and rotary hammers.
- the pure drilling machines which are of minor importance today, are simple hand-held devices that only give the drilling tool used a rotary movement. To insert the drilling tool, these devices have a chuck in which the generally cylindrical insertion end of the drilling tool can be clamped.
- the impact drills also have a chuck in which the drilling tools can be clamped as mentioned above.
- the chuck is arranged on an axially movable spindle, on which a vibration movement is exerted during the drilling process. This vibration movement is generated by device-internal means, such as ratchet disks, and transmitted from the chuck to the drilling tool firmly clamped therein.
- the hammer drills are by far the most important today. These devices also have a chuck in which, in contrast to the drilling machines and the impact drills, the drilling tool is axially movable to a limited extent, but in a form-fitting manner for transmitting the rotary movement.
- a hammer piston is moved back and forth, which, directly or with the interposition of, for example, a transmission bolt, gives the drilling tool a hammering motion is available for the drilling process
- a drilling tool is known from DE-A-3 239 875, the insertion end of which has grooves distributed to create the driving surfaces in such a way that clamping jaws of a chuck cannot fall into the grooves if such a drilling tool is used in an impact drill.
- the same situation is created as when a drilling tool with a cylindrical insertion end is clamped in an impact drill, i. H. due to the pure frictional connection, considerable clamping forces have to be applied by the chuck. Since only a vibratory movement acts axially on the drilling tool, the forces acting in this direction are not significant, but on the contrary, all the more forces that are required for the transmission of the torque.
- This combination tool therefore fulfills the task that it can be used universally in the device types of interest, but does not lead to any further improvement when used in impact drills compared to conventional tools.
- DE-U-8 337 365 has disclosed a further solution, according to which the insertion end has a relatively long groove which is closed towards the rear end face to create driving surfaces. While the same situation occurs with the use of such a drilling tool in a hammer drill as with the drilling tool described above, this design of the groove was intended to improve the use in impact drills. With a limited number of chucks, ie those chucks where the rear edge of the jaws is a sufficient distance from the chuck-side stop surface che for the rear end of the drilling tools, an advantage is achieved in that the jaws can fully immerse in the grooves at the insertion end of the drilling tool.
- the drilling tool known from FR-A-2 282 323 in turn has a unitary insertion end and is designed for rotary hammers.
- the drilling tool is held in the rotary hammers by fixed drivers in the chuck.
- the inserting driver surfaces have flats which are equivalent to the function of grooves, flats which are open towards the rear end of the insertion end and are arranged at a distance from the rear end side are connected with one another by a quemut.
- the invention has for its object to provide a drilling tool that is easy to manufacture and that, when used in all hand drills, leads to sufficient mounting and concentricity.
- the object is achieved in that the first longitudinal grooves which are open towards the rear end face and the second longitudinal grooves which are arranged at a distance from the rear end face are arranged with mutually overlapping axes of symmetry.
- At least one longitudinal groove which is open towards the rear end face is overlapped with at least one longitudinal groove which is closed towards the rear end face in such a way that, in a sense, one or more double functional grooves are formed.
- the longitudinal groove, which is open towards the rear end ensures that the clamping jaws of any type of chuck can be fully immersed and thus, in addition to the rotary drive, create an adequate guide that is decisive for the concentricity of the drilling tool.
- the fact is taken into account here according to which the axial mounting of the drilling tools is only of minor importance when used in impact drills and can be easily accomplished by pure frictional connection in comparison to the rotary driving.
- the possibility is further created that the chuck of the rotary hammers does not have to be opened so far until the projections correspond to the outer contour of the insertion end. If the chuck is only opened until the protrusions are still immersed in the longitudinal grooves that are open to the rear end face, this saves time in closing and unscrewing the chuck and, on the other hand, a tangible search aid for locating the longitudinal grooves is created by the drilling tool against the not fully disengaged projections and is rotated until the boring tool can be pushed completely into the chuck by immersing the projections in the longitudinal grooves open towards the rear end face.
- the cross-sectional area of the longitudinal grooves open towards the rear end face is preferably smaller than the cross-sectional area of the longitudinal grooves arranged at a distance from the rear end face.
- the insertion end In line with the common chucks on the market, the insertion end has three or a multiple of three longitudinal grooves open to the rear end face with the same angular spacing.
- the longitudinal grooves arranged at a distance from the rear end face are essentially circular in cross-section.
- Figures 1 and 2 show the insertion end 2 of a drilling tool, generally designated 1.
- this insertion end 2 has three longitudinal grooves 4 which are evenly distributed over the circumference and open towards the rear end face 3.
- These longitudinal grooves 4, which are open towards the free end face 3, have a V-shaped cross section.
- These longitudinal grooves 4, which are open toward the free end face 3, are overlapped symmetrically by longitudinal grooves 5 which are arranged at a distance from the rear end face 3 and which have an axially limited length.
- two closed longitudinal grooves 5 are arranged one behind the other along a longitudinal groove 4 which is open towards the rear end face 3.
- shoulder surfaces 6, 7 are formed in the transition area. These shoulder surfaces 6, 7 limit the axial displaceability when using such a drilling tool 1 in rotary hammers, the rotary hammers in a known manner have a chuck with adjustable jaws.
- shoulder surface 6 facing away from the rear end face, since when the drilling tool 1 is lifted from the substrate material to be machined, it must absorb the blows of the hammer piston on the drill hammer side that still act on the drilling tool 1.
- the opposite shoulder surface 7, on the other hand, is hardly exposed to stresses since this direction of movement counteracts the blows of the hammer piston.
- the longitudinal grooves 4 which are open towards the rear end face 3 have a continuous groove base which also penetrates the longitudinal grooves 5 arranged at a distance from the rear end face 3. Thanks to this continuous groove base, when using the drilling tools 1 with such an insertion end 2 in impact drills, a central guidance is achieved in every case, regardless of the axial position of the chuck jaws of the chuck.
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Description
- Die Erfindung betrifft, ausgehend vom Stand der Technik gemäß FR-A 2 282 323, ein Bohrwerkzeug für Handbohrmaschinen, mit einem im wesentlichen zylindrischen Einsteckende gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Die bekannten, der Herstellung von Bohrungen in harten Untergrundmaterialien, wie Beton, Gestein und dgl., dienenden Handbohrmaschinen lassen sich im wesentlichen in drei Gruppen unterteilen, und zwar in Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen und Bohrhämmer.
- Bei den reinen Bohrmaschinen, die heute von untergeordneter Bedeutung sind, handelt es sich um einfache Handgeräte, welche dem eingesetzten Bohrwerkzeug lediglich eine Drehbewegung erteilen. Zum Einsetzen des Bohrwerkzeuges weisen diese Geräte ein Spannfutter auf, in welchem das in aller Regel zylindrische Einsteckende des Bohrwerkzeuges gespannt werden kann.
- Die Schlagbohrmaschinen weisen ebenfalls ein Spannfutter auf, in welchem die Bohrwerkzeuge wie voran erwähnt gespannt werden können. Im Unterschied zu den einfachen Bohrmaschinen ist bei den Schlagbohrmaschinen das Spannfutter auf einer axial beweglichen Spindel angeordnet, auf welche während des Bohrvorganges eine Vibrationsbewegung ausgeübt wird. Diese Vibrationsbewegung wird durch geräteinteme Mittel, wie beispielsweise Ratschenscheiben, erzeugt und vom Spannfutter auf das darin fest eingespannte Bohrwerkzeug übertragen.
- Die weitaus grösste Bedeutung haben heute die Bohrhämmer. Auch diese Geräte weisen ein Spannfutter auf, in welchem im Gegensatz zu den Bohrmaschinen und den Schlagbohrmaschinen das Bohrwerkzeug begrenzt axial beweglich, aber für eine Uebertragung der Drehbewegung formschlüssig, gehalten ist. Durch geräteseitige Mittel, wie insbesondere ein elektropneumatisches Schlagwerk, wird ein Hammerkolben hin- und herbewegt, welcher direkt oder unter Zwischenschaltung beispielsweise eines Uebertragungsbolzens dem Bohrwerkzeug eine Schlagbewegung erteilt Aufgrund der axialen Beweglichkeit gegenüber dem Spannfutter wird auf letzteres keine Schlagbewegung übertragen, so dass die gesamte Schlagenergie für den Bohrvorgang zur Verfügung steht
- Zum formschlüssigen Spannen der Bohrwerkzeuge in Bohrhämmern ist es verbreitet, die Bohrwerkzeuge mit einem Einheits-Einsteckende zu versehen, das Mitnehmerflächen für radial verschiebbare Verriegelungselemente des Spannfutters aufweist. Da ein solches Einheits-Einsteckende zu einer starken Verteuerung der Bohrwerkzeuge geführt hat, sind in jüngster Zeit Lösungen mit variablen Einsteckenden bekannt geworden. Diese werden wiederum mittels Mitnehmerflächen am Einsteckende in Spannfuttern gespannt, wobei solche Spannfutter einen variablen Führungsbereich und Gegenflächen für die Mitnehmerflächen an den Bohrwerkzeugen aufweisen.
- Nachdem Bohrhämmer gegenüber Schlagbohrmaschinen ganz wesentliche anwendungstechnische Vorteile aufweisen, und durch Schaffung von variablen Einsteckenden die Bohrwerkzeuge zunehmend wirtschaftlich interessanter werden, findet in erheblichem Umfange eine Ablösung der Schlagbohrmaschinen durch die Bohrhämmer statt. Somit tritt vermehrt die Situation auf, dass ein und derselbe Anwender sowohl im Besitze von Schlagbohrmaschinen als auch von Bohrhämmern ist Da ein solcher Anwender, dem künftigen Trend folgend, sich in aller Regel nur noch Bohrwerkzeuge für die Bohrhämmer anschafft, liegt die Forderung nahe, diese Bohrwerkzeuge auch in den sich noch in seinem Besitze befindlichen Schlagbohrmaschinen einsetzen zu können.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist aus der DE-A-3 239 875 ein Bohrwerkzeug bekannt, dessen Einsteckende zur Schaffung der Mitnehmerflächen Nuten derart verteilt aufweist, dass Spannbacken eines Spannfutters nicht in die Nuten einfallen können, falls ein solches Bohrwerkzeug in eine Schlagbohrmaschine eingesetzt wird. Es wird damit dieselbe Situation geschaffen, wie wenn ein Bohrwerkzeug mit einem zylindrischen Einsteckende in einer Schlagbohrmaschine gespannt wird, d. h. aufgrund des reinen Kraftschlusses müssen erhebliche Klemmkräfte vom Spannfutter aufgebracht werden. Nachdem axial lediglich eine Vibrationsbewegung auf das Bohrwerkzeug einwirkt, fallen die in dieser Richtung wirkenden Kräfte nicht ins Gewicht, dagegen aber umsomehr Kräfte, die für die Uebertragung des Drehmomentes erforderlich sind. Sofern demnach nicht ausreichende Klemmkräfte vom Spannfutter aufgebracht werden, besteht die Gefahr, dass das Drehmoment nicht vollständig auf das Bohrwerkzeug übertragen wird, und das Bohrwerkzeug sich innerhalb des Spannfutters verdrehen kann. Damit erfüllt dieses Kombinationswerkzeug wohl die Aufgabe, dass es universell in den interessierenden Gerätetypen verwendet werden kann, führt aber bei einer Anwendung in Schlagbohrmaschinen gegenüber den herkömmlichen Werkzeugen zu keiner weiteren Verbesserung.
- Um Bohrwerkzeuge auch in dieser Hinsicht zu verbessern, ist aus der DE-U-8 337 365 eine weitere Lösung bekanntgeworden, gemäss welcher das Einsteckende eine relativ lange, zur rückwärtigen Stirnseite hin geschlossene Nut zur Schaffung von Mitnehmerflächen aufweist. Während beim Einsatz eines solchen Bohrwerkzeuges in einem Bohrhammer dieselbe Situation wie beim voran geschilderten Bohrwerkzeug auftritt, sollte durch diese Ausbildung der Nut eine Verbesserung beim Einsatz in Schlagbohrmaschinen erzielt werden. Bei einer beschränkten Anzahl von Spannfuttern, d. h. bei solchen Futtern, wo die Hinterkante der Spannbacken einen ausreichenden Abstand von der futterseitigen Anschlagfläche für die rückwärtige Stirnseite der Bohrwerkzeuge aufweisen, wird ein Vorteil erreicht, indem die Spannbacken vollständig in die Nuten am Einsteckende des Bohrwerkzeuges eintauchen können. Bei einer Vielzahl von sich auf dem Markt befindlichen Spannfuttern ist ein solcher Abstand nicht vorhanden, so dass die Spannbacken aufgrund des durch die Anwendung bei Bohrhämmern erforderlichen rückwärtigen Abschlusses der Nut nicht eintauchen können. Dadurch entsteht nebst dem Nachteil der wiederum nicht ausreichenden Drehmitnahme ein weiterer gewichtiger Nachteil, welcher dadurch zustande kommt, dass das Einsteckende des Bohrwerkzeuges nur über eine ganz kurze Strecke mit den Spannbacken in Kontakt kommt und dadurch eine Art Kugelgelenk entsteht, was zu einem erheblichen Unrundlauf des Bohrwerkzeuges führt.
- Das aus der FR-A-2 282 323 bekannte Bohrwerkzeug weist wiederum ein Einheits-Einsteckende auf und ist für Bohrhämmer ausgelegt Der Halterung des Bohrwerkzeuges in den Bohrhämmern dienen feste Mitnehmer im Spannfutter. Zu diesem Zwecke weist das Einsteckende Mitnehmerflächen schaffende, der Funktion von Nuten gleichkommende Abflachungen auf, wobei zur rückwärtigen Stirnseite des Einsteckendes hin offene und im Abstand zur rückwärtigen Stirnseite hin angeordnete Abflachungen über eine Quemut miteinander verbunden sind.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herstellbares Bohrwerkzeug zu schaffen, das bei Anwendung in allen Handbohrmaschinen zu einer ausreichenden Halterung und einem ausreichenden Rundlauf führt.
- Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die zur rückwärtigen Stirnseite hin offenen ersten Längsnuten und die im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite angeordneten zweiten Längsnuten zueinander mit sich deckenden Symmetrieachsen angeordnet sind.
- Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird wenigstens eine zur rückwärtigen Stirnseite hin offene Längnut mit wenigstens einer zur rückwärtigen Stirnseite hin geschlossenen Längsnut derart überlappt, dass in gewissem Sinne eine oder mehrere Doppel-Funktionsnuten entstehen. Die zur rückwärtigen Stirnseite hin offene Längsnut stellt sicher, dass die Spannbacken jeglicher Spannfutterart vollständig eintauchen können und somit nebst Drehmitnahme eine ausreichende, für den Rundlauf des Bohrwerkzeuges massgebende Führung schaffen. Insbesondere wird hier demjenigen Umstand Rechnung getragen, gemäss welchem die axiale Halterung der Bohrwerkzeuge bei Anwendung in Schlagbohrmaschinen nur von untergeordneter Bedeutung ist und im Vergleich zur Drehmitnahme ohne weiteres durch reinen Kraftschluss bewerkstelligt werden kann.
- Bei Verwendung der Bohrwerkzeuge in Bohrhämmern ist nebst der Drehmomentübertragung die Schaffung einer begrenzten axialen Beweglichkeit ausschlaggebend. Diese wird in einem Spannfutter erzielt, das nebst einem variablen Führungsbereich Gegenflächen an Vorsprüngen aufweist, die unter radialer Verstellung in die im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite angeordneten Längsnuten eintauchen können. Die Begrenzung der Beweglichkeit erfolgt durch die Schulterflächen am Bohrwerkzeug.
- Dank der erfindungsgemässen Ueberlappung der Längsnuten wird ferner die Möglichkeit geschaffen, dass das Spannfutter der Bohrhämmer nicht so weit geöffnet werden muss, bis die Vorsprünge der Aussenkontur des Einsteckendes entsprechen. Wird das Spannfutter nur so weit geöffnet, bis die Vorsprünge noch in die zur rückwärtigen Stirnseite offenen Längsnuten eintauchen, entsteht einerseits eine Zeitersparnis im Zu- und Aufdrehen des Spannfutters und andererseits wird eine fühlbare Suchhilfe für das Auffinden der Längsnuten geschaffen, indem das Bohrwerkzeug gegen die nicht ganz ausgerückten Vorsprünge geschoben und so lange verdreht wird, bis durch Eintauchen der Vorsprünge in die zur rückwärtigen Stirnseite hin offenen Längsnuten das Bohrwerkzeug vollständig in das Spannfutter hineingeschoben werden kann.
- Zur Schaffung einer ausreichend grossen Schulterfläche ist vorzugsweise die Querschnittsfläche der zur rückwärtigen Stirnseite hin offenen Längsnuten kleiner als die Querschnittsfläche der im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite angeordneten Längsnuten.
- In Anlehnung an die gängigen, sich auf dem Markt befindlichen Spannfutter weist das Einsteckende drei bzw. ein Vielfaches von drei zur rückwärtigen Stirnseite hin offene Längsnuten mit gleichen Winkelabständen auf.
- Vorzugsweise sind die im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite angeordneten Längsnuten im Querschnitt im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet.
- Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigen :
- Fig. 1 das Einsteckende eines Bohrwerkzeuges gemäss Erfindung;
- Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 1;
- Die Figuren 1 und 2 zeigen das Einsteckende 2 eines insgesamt mit 1 bezeichneten Bohrwerkzeuges. Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, weist dieses Einsteckende 2 drei gleichmässig über den Umfang verteilte, zur rückwärtigen Stirnseite 3 hin offene Längsnuten 4 auf. Diese zur freien Stirnseite 3 hin offenen Längsnuten 4 weisen einen V-förmigen Querschnitt auf. Symmetrisch werden diese zur freien Stirnseite 3 hin offenen Längsnuten 4 von im Abstand zur rückwärtigen Stirnseite 3 angeordneten Längsnuten 5 überlappt, welche eine axial begrenzte Länge aufweisen. Wie die beiden Figuren verdeutlichen, sind entlang einer zur rückwärtigen Stirnseite 3 hin offenen Längsnut 4 zwei geschlossene Längsnuten 5 hintereinander angeordnet.
- Nachdem die Querschnittsfläche der zur rückwärtigen Stirnseite 3 hin offenen Längsnuten 4 gegenüber der Querschnittsfläche der im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite 3 angeordneten Längsnuten 5 geringer ist, bilden sich im Uebergangsbereich Schulterflächen 6, 7. Diese Schulterflächen 6, 7 begrenzen die axiale Verschiebbarkeit bei Verwendung eines solchen Bohrwerkzeuges 1 in Bohrhämmern, wobei die Bohrhämmer in bekannter Weise ein Spannfutter mit verstellbaren Spannbacken aufweisen.
- Insbesondere massgebend ist die von der rückwärtigen Stirnseite abgewandte Schulterfläche 6, da diese beim Abheben des Bohrwerkzeuges 1 von dem zu bearbeitenden Untergrundmaterial die noch auf das Bohrwerkzeug 1 einwirkenden Schläge des bohrhammerseitigen Hammerkolbens abfangen muss. Die gegenüberliegende Schulterfläche 7 ist dagegen kaum Beanspruchungen ausgesetzt, da dieser Bewegungsrichtung die Schläge des Hammerkolbens entgegenwirken.
- Wie die Figuren 1 und 2 verdeutlichen, weisen die zur rückwärtigen Stirnseite 3 hin offenen Längsnuten 4 einen durchgehenden Nutengrund auf, der auch die im Abstand von der rückwärtigen Stirnseite 3 angeordneten Längsnuten 5 durchsetzt. Dank dieses durchgehenden Nutengrundes kommt beim Einsatz der Bohrwerkzeuge 1 mit einem solchen Einsteckende 2 in Schlagbohrmaschinen in jedem Falle eine zentrische Führung zustande, unabhängig von der axialen Lage der Spannbacken des Spannfutters.
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