DE10354726B3

DE10354726B3 - Bohrvorrichtung für Kernbohrungen

Info

Publication number: DE10354726B3
Application number: DE2003154726
Authority: DE
Inventors: Matthias Blessing
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2023-11-23

Abstract

Eine Bohrvorrichtung (1) für Kernbohrungen in einem Untergrund (2) mittels einer Bohrkrone (31) umfasst eine Ständereinrichtung (6) und ein, an der Ständereinrichtung (6) verschiebbares Bohrgerät (16) mit einer drehbetätigbaren Werkzeugaufnahme (21). Das Bohrgerät (16) weist eine Vorschubeinrichtung (17) und die Ständereinrichtung (6) eine Führungssäule (7) mit einer daran angeordneten Fußplatte (8) auf. Die Werkzeugaufnahme (21) ist mit einer axialen Durchführöffnung (22) zum Hindurchführen der Führungssäule (7) versehen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für Kernbohrungen in einem Untergrund mittels einer Bohrkrone, die eine Ständereinrichtung und ein, an der Ständereinrichtung verschiebbares Bohrgerät mit einer drehbetätigbaren Werkzeugaufnahme umfasst. Das Bohrgerät weist eine Vorschubeinrichtung und die Ständereinrichtung eine Führungssäule mit einer daran angeordneten Fussplatte auf.
Die Fussplatten der Ständereinrichtungen gattungsgemässer Bohrvorrichtungen werden ausserhalb der Bohrachse ausgerichtet zu dieser an einem Untergrund befestigt. An der Ständereinrichtung befindet sich eine Vorschubeinrichtung mit einer Einspannmöglichkeit für das Bohrgerät. In der drehbetätigbaren Werkzeugaufnahme des Bohrgerätes wird beispielsweise eine Diamant-Bohrkrone eingespannt. Die z. B. manuell, mittels einer Handkurbel, oder hydraulisch betätigbare Vorschubeinrichtung erzeugt die erforderliche Vorschubkraft zur Erstellung der Kernbohrung im Untergrund auf die Bohrkrone.

Eine solche Bohrvorrichtung ist z. B. aus der DE 34 34 260 C2 bekannt, bei der die Ständereinrichtung eine als Vakuumplatte ausgebildete Fussplatte aufweist. Mittels einer Vakuumpumpe wird die Vakuumplatte am Untergrund befestigt. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Vakuumplatte schwer sowie unhandlich ist und zudem bei einem Ausfall der Vakuumpumpe, z. B. durch einen Stromausfall oder unabsichtliches Ziehen des Stromsteckers der Vakuumpumpe, nicht mehr am Untergrund gehalten ist. Des Weiteren treten infolge der Lage der Ständereinrichtung ausserhalb der Bohrachse nicht nur Zug- und Torsionsbelastungen beim Bohrprozess auf, sondern auch zusätzliche Biegekräfte, was solide und schwere Ständereinrichtungen notwendig macht. Wird die Ständereinrichtung beispielsweise mit Befestigungsmitteln, wie Dübeln und Schrauben, im Untergrund verankert, müssen diese zur Übernahme der auftretenden Kräfte massiv ausgebildet sein und die Bohrlöcher sind nach der Demontage der Ständereinrichtung am Bauteil sichtbar, was zumeist ästhetisch unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung ist die Schwierigkeit zur Positionierung der Ständereinrichtung infolge der dezentralen Ausrichtung bezüglich der Bohrachse.

Aus der DE 198 17 353 A1 ist eine Ständereinrichtung für ein Bohrgerät bekannt, die eine teleskopartig zusammenschiebbare Führungssäule mit einer daran angeordneten Fussplatte aufweist.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Bohrvorrichtung zu schaffen, die ein geringes Gewicht aufweist und handlich ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Gemäss der Erfindung weist die Werkzeugaufnahme eine axiale Durchführöffnung zum Hindurchführen der Führungssäule auf.

Bei der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung verläuft die Führungssäule in der Bohrachse und die Vorschubkräfte des Bohrgerätes werden auf kurzem und direktem Weg in den Untergrund geleitet. Neben den, durch den Bohrprozess bedingten, auftretenden Belastungen auf die Ständereinrichtung müssen keine zusätzlichen Biegekräfte von diesem übernommen werden. Die Vorschubeinrichtung für das Bohrgerät kann direkt in demselben angeordnet werden. Es ist keine separat an der Führungssäule angeordnete Einspanneinrichtung für das Bohrgerät erforderlich. Damit können die einzelnen Teile der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung und insbesondere der Ständereinrichtung leichter ausgebildet und somit das Gewicht der gesamten Bohrvorrichtung reduziert werden.

Zudem ist die Anzahl der einzelnen Bauteile der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung gegenüber den bekannten Bohrvorrichtungen wesentlich reduziert. Ferner wird die Positionierung der Bohrvorrichtung vereinfacht, da zur Ausrichtung der Bohrvorrichtung nur der Mittelpunkt der Führungssäule auf das gewünschte Bohrzentrum angeordnet werden muss und keine weiteren zusätzlichen Markierungen oder Schablonen am Untergrund vorgesehen werden müssen. Die erfindungsgemässe Bohrvorrichtung und die Anordnung derselben wird im Gesamten handlicher und einfacher, womit der Zeitaufwand für das Erstellen einer Bohrung gegenüber dem Zeitaufwand mit bekannten Bohrvorrichtungen verkürzt werden kann.

Um die Abmessungen der Ständereinrichtung und deren Gewicht weiter zu optimieren, was die Handlichkeit der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung weiter verbessert, kann eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Zusatzkinematik im Bohrgerät vorgesehen werden, welche die auf die Ständereinrichtung wirkende Belastungen überlagert und zentral durch diese ableitet.

Vorzugsweise ist die Führungssäule von der Werkzeugaufnahme drehentkoppelt, so dass beim Bohren der Kernbohrung auf die Ständereinrichtung und insbesondere auf die Führungssäule nur geringe Belastungen infolge der Drehbetätigung der Werkzeugaufnahme wirken. Beispielsweise ist der Querschnitt der Durchführöffnung grösser als der Querschnitt der Führungssäule ausgebildet, damit die Werkzeugaufnahme frei um die Führungssäule drehen kann. In einer Variante dazu ist in der Durchführöffnung der Werkzeugaufnahme und/oder an der Führungssäule ein Lager, z. B. ein Kugel- oder Walzenlager, vorgesehen, welches das Drehen der Werkzeugaufnahme um die Führungssäule ermöglicht und gleichzeitig eine Führung für das Bohrgerät sowie der, daran angeordneten Bohrkrone während des Bohrvorgangs sicherstellt. Zum Erstellen der Bohrung dreht sich nur die Bohrkrone um die Ständereinrichtung. Die auf die Ständereinrichtung einwirkenden Kräfte werden reduziert, weshalb eine Ausbildung der Führungssäule und der daran angeordneten Fussplatte mit geringen Abmessungen ermöglicht wird. Damit wird die gesamte Bohrvorrichtung noch handlicher und der Zeitaufwand zur Positionierung derselben und zur Erstellung einer Bohrung reduziert sich zusätzlich.

Bevorzugt ist ein Befestigungsmittel zur Fixierung der Ständereinrichtung an dem Untergrund vorgesehen. Infolge der Ausgestaltung der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung können die Belastungen auf den Befestigungspunkt der Ständereinrichtung von einem einfachen Befestigungsmittel übernommen werden. Das Befestigungsmittel ist beispielsweise eine an der Fussplatte angeordnete Schraube die in einem zuvor im Untergrund gesetzten Dübel eingedreht wird. Da sich der Befestigungspunkt der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung innerhalb des Bohrkerns befindet, ist dieser nach der Demontage der Bohrvorrichtung am Bauteil nicht mehr sichtbar. Auf eine Vakuumplatte zur Fixierung der Bohrvorrichtung an einem Untergrund und auf eine Vakuumpumpe kann verzichtet werden, was die Handlichkeit der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung gegenüber den bekannten Bohrvorrichtungen wesentlich verbessert.

Vorteilhafterweise ist zumindest ein Zentriermittel an der Ständereinrichtung zur Führung der Bohrkrone anordnenbar. Das zumindest eine Zentriermittel ist beispielsweise ein scheibenförmiger Körper mit einer auf den Querschnitt der Führungssäule abgestimmten Durchführöffnung. Das zumindest eine Zentriermittel wird über die Führungssäule, vor der Anordnung des Bohrgerätes und der Bohrkrone an dieser, geschoben. Das zumindest eine Zentriermittel kommt an der, an der Führungssäule angeordneten Fussplatte zu liegen. Bei langen Bohrkronen kann zur Sicherstellung der Führung und zur Verhinderung des Verkantens der Bohrkrone während des Bohrvorgangs mehr als ein Zentriermittel an der Ständereinrichtung angeordnet werden. Beispielsweise mittels Klemmelementen werden nach dem Aufschieben des ersten, an der Fussplatte zuliegen kommenden Zentrierelementes entsprechend der Anzahl der anzuordnenden Zentrierelemente an der Führungssäule Auflager für die weiteren Zentrierelemente geschaffen. In einer Variante dazu weist die Führungssäule in einem, der Fussplatte zugewandten Bereich ein Aussengewinde auf, an welchem z. B. Muttern aufgedreht und entlang dieses Bereiches justiert werden können.

Die Aussenabmessung des zumindest einen Zentriermittels in der Ebene des Querschnitts der Führungssäule und die Ausgestaltung des äusseren Umfangs sind auf die inneren Abmessungen und Ausgestaltung der Bohrkrone abgestimmt. Weist die Bohrkrone einen hohlzylindrischen Trägerkörper auf, so ist das zumindest eine Zentriermittel vorteilhafterweise drehfest an der Führungssäule angeordnet und die Bohrkrone wird lediglich durch das zumindest eine Zentriermittel geführt. Weist die Bohrkrone im Querschnitt dagegen eine polygonale Ausgestaltung auf, so wirkt das zumindest eine Zentriermittel bevorzugt drehfest mit der Bohrkrone zusammen und ist drehbar, z. B. mittels eines Lagers, an der Führungssäule angeordnet.

Vorzugsweise weist die Führungssäule, und optional die Fussplatte, der Ständereinrichtung einen Kanal zur Durchleitung eines Mediums auf. Der Kanal in der Führungssäule erstreckt sich vorteilhafterweise über die gesamte Längserstreckung der Führungssäule. Die Leitung für das verwendete Medium kann an dem freien Ende der Führungssäule ohne eine Behinderung des Bohrvorgangs über ein Kupplungsstück angeschlossen werden. Beim Trockenbohren wird z. B. durch den Kanal im Innern der Bohrkrone anfallendes Bohrklein und Bohrstaub abgesaugt. Im Nassbohrverfahren wird beispielsweise das Kühlmittel, z. B. Wasser, durch den Kanal in das Innere der Bohrkrone zugeführt. Auf die Anordnung beispielsweise eines Wasserfangringes zum Auffangen des in das Innere der Bohrkrone zugeführten Wassers oder Kühlmittels kann in den meisten Anwendungen verzichtet werden. Durch die zentrale Zuführung des Kühlmittels durch den Kanal in der Ständereinrichtung kann bei der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung auf eine aufwändige Konstruktion beispielsweise in Form einer Drehdurchführung z. B. zwischen Werkzeugaufnahme und Bohrkrone verzichtet werden.

Bevorzugt weist die Vorschubeinrichtung des Bohrgerätes ein Ritzel und die Führungssäule eine Zahnstangen-Ausbildung auf, wobei das Ritzel mit der Zahnstangen-Ausbildung in Eingriff bringbar ist. Die vorteilhafterweise direkt in dem Bohrgerät angeordnete Vorschubeinrichtung wird zur Erzeugung der Vorschubkraft beispielsweise mittels eines Handrades oder Handgriffes manuell betätigt. In einer Variante dazu wird die Vorschubeinrichtung hydraulisch betätigt. Bei einer nicht-manuellen Betätigung der Vorschubeinrichtung wird die Vor schubgeschwindigkeit und die Vorschubkraft vorteilhafterweise mittels einer Regelungstechnik auf die Bohrkronendrehzahl und die Bohrleistung abgestimmt.

Eine Bohrkrone für eine zuvor beschriebene Bohrvorrichtung mit einem Einsteckende zur Koppelung mit einer Werkzeugaufnahme eines Bohrgerätes weist eine axiale Durchführöffnung zum Hindurchführen einer Führungssäule einer Ständereinrichtung auf. Das Einsteckende ist in bekannter Art und Weise mit der Werkzeugaufnahme an dem Bohrgerät der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung koppelbar und entsprechend der Aufnahme der Werkzeugaufnahme ausgebildet. Die Bohrkrone weist vorteilhafterweise einen hohlzylindrischen, rohrförmigen Trägerkörper auf, der an dem, dem Ende mit dem Einsteckende abgewandten Ende Schneidkörper angeordnet hat.

Die Bohrkrone ist vorzugsweise von der Führungssäule drehentkoppelt, so dass beim Bohren der Kernbohrung die Bohrkrone sich um die Führungssäule drehen kann. Beispielsweise ist der Querschnitt der axialen Durchführöffnung grösser als der Querschnitt der Führungssäule ausgebildet. In einer Variante dazu ist in der der axialen Durchführöffnung der Bohrkrone und/oder an der Führungssäule ein Lager, z. B. ein Kugel- oder Walzenlager, vorgesehen, welches das Drehen der Bohrkrone um die Führungssäule ermöglicht und gleichzeitig eine Führung der Bohrkrone während des Bohrvorgangs sicherstellt. Das angeordnete Lager ist vorteilhafterweise axial verschieblich an der Führungssäule der Ständereinrichtung gelagert und die Bohrkrone weist ein Mitnehmerteil auf, welches das Lager während des Vorschubs der Bohrkrone zur Sicherstellung der Führung der Bohrkrone und dem Drehen der Bohrkrone um die Führungssäule mitführt.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemässe Bohrvorrichtung in einer Seitenansicht mit einzelnen Teilschnitten; und
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Bohrvorrichtung 1 zum Erstellen einer Kernbohrung in einem Untergrund 2 mittels einer Bohrkrone 31 umfasst eine Ständereinrichtung 6 und ein, an der Ständereinrichtung 6 verschiebbares Bohrgerät 16. Die Ständereinrichtung 6 weist eine Führungssäule 7 und eine, daran angeordnete Fussplatte 8 auf. In der Führungssäule 7 ist ein Kanal 10 und in der Fussplatte 8 sind, mit dem Kanal 10 in Verbindung stehende und senkrecht zur Achse des Kanals 10 ausgerichtete Kanäle 11 ausgebildet. Durch die Kanäle 10 und 11 wird beim Trockenbohren anfallendes Bohrklein und Bohrstaub abgesaugt und beim Nassbohren Kühlmittel in das Innere der Bohrkrone 31 zugeführt. Des Weiteren ist an der Fussplatte 8, an der, der Führungssäule 7 abgewandten Seite, ein Dorn 12 mit Aussengewinde zur Fixierung der Ständereinrichtung 6 an dem Untergrund 2 vorgesehen.
Das Bohrgerät 16 weist eine drehbetätigbare Werkzeugaufnahme 21 auf. Die Werkzeugaufnahme 21 weist eine axiale Durchführöffnung 22 zum Hindurchführen der Führungssäule 7 auf. Die axiale Durchführöffnung 22 der Werkzeugaufnahme 21 ist im Querschnitt grösser als der Querschnitt der Führungssäule 7 ausgebildet, womit die Führungssäule 7 von der Werkzeugaufnahme 21 drehentkoppelt ist. Im Zwischenraum zwischen der axialen Durchführöffnung 22 der Werkzeugaufnahme 21 oder an der Werkzeugaufnahme 21 kann ein Kugellager 23 vorgesehen werden.
Das Bohrgerät 16 weist weiter eine, im Bohrgerät 16 angeordnete Vorschubeinrichtung 17 zur Erzeugung einer Vorschubkraft auf die Bohrkrone 31 auf. Die manuell oder hydraulisch betätigbare Vorschubeinrichtung 17 des Bohrgerätes 16 weist ein Ritzel 18 auf, welches mit einer Zahnstangen-Ausbildung 9 an der Führungsstange 7 in Eingriff bringbar ist.
Die Bohrkrone 31 weist einen rohrförmigen Trägerkörper 32 auf, der an einem Ende mit Schneidelementen 33 und an dem gegenüberliegenden Ende mit einem Einsteckende 34 versehen ist. Das Einsteckende 34 weist zum Hindurchführen der Führungssäule 7 ebenfalls eine axiale Durchführöffnung 35 auf. Die axiale Durchführöffnung 35 ist im Querschnitt grösser als der Querschnitt der Führungssäule 7 ausgebildet, womit die Führungssäule 7 von dem Einsteckende 34 drehentkoppelt ist. Im Zwischenraum zwischen der axialen Durchführöffnung 35 des Einsteckendes 34 oder an dem Einsteckende 34 kann ein Kugellager 36 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird kurz das Verfahren zur Erstellung einer Kernbohrung in einem Boden mittels einer erfindungsgemässen Bohrkrone und der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung beschrieben. In dem Untergrund 2 wird in der Bohrachse 3 ein Bohrloch 4 erstellt und ein Dübel 5 gesetzt. Mittels Eindrehen des Dorns 12 in den Dübel 5 wird die Ständereinrichtung 6 an dem Untergrund 2 fixiert. Über die Führungssäule 7 wird eine als Zentriermittel 13 ausgebildete Scheibe geschoben, welche auf der Fussplatte 8 zu liegen kommt und die Bohrkrone 31 beim nachfolgenden Bohrvorgang in dem, dem Untergrund 2 zugewandten Bereich führt.
Anschliessend wird die, über die Werkzeugaufnahme 21 mit dem Bohrgerät 16 gekoppelte Bohrkrone 31 über die Führungssäule 7 geschoben. Das Ritzel 18 der Vorschubeinrichtung 17 kommt dabei mit der Zahnstangen-Ausbildung 9 an der Führungssäule in Eingriff. In einer Variante wird zuerst nur die Bohrkrone 31 und erst in einem zweiten Schritt das Bohrgerät 16 über die Führungssäule 7 geschoben und die Bohrkrone 31 über die Werkzeugaufnahme 21 des Bohrgerätes 16 mit derselben in diesem Zustand gekoppelt.
Beim Trockenbohren mit der Bohrvorrichtung 1 werden durch die Kanäle 10 und 11 in der Ständereinrichtung 6 das anfallende Bohrklein und Bohrmehl aus dem Inneren der Bohrkrone 31 abgesaugt. Beim Nassbohren wird das Kühl- und/oder Spülmittel durch die Kanäle 10 und 11 in der Ständereinrichtung 6 in das Innere der Bohrkrone 31 zugeführt.

Claims

Bohrvorrichtung für Kernbohrungen in einem Untergrund (2) mittels einer Bohrkrone (31) umfassend eine Ständereinrichtung (6) und ein, an der Ständereinrichtung (6) verschiebbares Bohrgerät (16) mit einer drehbetätigbaren Werkzeugaufnahme (21), wobei das Bohrgerät (16) eine Vorschubeinrichtung (17) und die Ständereinrichtung (6) eine Führungssäule (7) mit einer daran angeordneten Fussplatte (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (21) eine axiale Durchführöffnung (22) zum Hindurchführen der Führungssäule (7) aufweist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäule (7) von der Werkzeugaufnahme (21) drehentkoppelt ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsmittel zur Fixierung der Ständereinrichtung (6) an dem Untergrund (2) vorgesehen ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zentriermittel (13) an der Ständereinrichtung (6) zur Führung der Bohrkrone (31) angeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäule (7), und optional die Fussplatte (8), der Ständereinrichtung (6) einen Kanal (10, 11) zur Durchleitung eines Mediums aufweist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (17) des Bohrgerätes (16) ein Ritzel (18) und die Führungssäule (7) eine Zahnstangen-Ausbildung (9) aufweist, wobei das Ritzel (18) mit der Zahnstangen-Ausbildung (9) in Eingriff steht.
Bohrkrone (31) für eine Bohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Einsteckende (34) zur Koppelung mit einer Werkzeugaufnahme (21) eines Bohrgerätes (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckende (34) eine axiale Durchführöffnung (35) zum Hindurchführen einer Führungssäule (7) einer Ständereinrichtung (6) aufweist.