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Die
Erfindung ein Bohrkronensegment und eine damit ausgerüstete Bohrkrone
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Bohrkronen bekannt, die aus einem zylindrischen
Schaft mit mehreren am Schaftrand verteilten und in Umfangsrichtung
mit gegenseitigem Abstand angeordneten gekrümmten Bohrkronensegmenten bestehen.
Hierbei sind Bohrkronensegmente bekannt, die einen rechteckigen Querschnitt
aufweisen. Diese Segmentform führt
bei Materialberührung
mit dem Werkstück
zu einem starken radialen Ausweichen, wobei sich die Bohrkrone nur
schwer zentrieren lässt.
Außerdem
entstehen starke Vibrationen und eine breite Schleifspur. Dies alles
führt zu
ungenauen Bohrungen und zu einer Beschädigungsgefahr am Bohrständer bzw.
Bohrmotor.
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Aus
der
DE 34 08 092 A1 sind
weiter entwickelte Bohrkronensegmente bekannt, die einen gebogenen
Korpus haben, der im Kopf- oder Schneidbereich im Querschnitt eine
beidseitig angeschrägte Dachform
aufweist, wobei die oberen Dachkanten oder Scheitellinien allesamt
in der gleichen konstanten Höhe
verlaufen. An den Stirnseiten haben die dachförmigen Bohrkronensegmente ebenfalls
Anschrägungen.
Die Krümmungen
des Trägerrohres und
der Bohrkronensegmente können
unterschiedlich sein. Derartige Dachsegmente verbessern das Zentrierverhalten
und verhindern ein Ausweichen der Bohrkrone beim Ansetzen am Werkstück. Ferner
ergeben sich Verringerungen bei den Vibrationen, den Belastungen
von Bohrständer
und Bohrmotor sowie der Rohrreinigung auf Grund der besseren und
genaueren Führung.
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Die
DE 43 01 191 A1 zeigt
ein Gesteinsbohrwerkzeug mit mehreren Schneidzähnen. Ein Teil der Schneidzähne kann
eine Zylinderform mit allseitig angeschrägter, mittensymmetrischer Spitze
aufweisen. Die anderen Schneidzähne
sind als Flachzähne mit
trapezförmigem
Querschnitt ausgebildet und dienen zum Abräumen des von den zylindrischen
Stiften abgeschlagenen Materials.
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Aus
der
DE 35 12 114 C2 sind
Hohlbohrkronen mit Schneideinsätzen
bekannt, die in der Draufsicht die Form eines Tropfenprofiles haben.
An der Schneidfläche
sind diese Schneideinsätze
jedoch flach und eben ausgebildet. Durch die unsymmetrische Tropfenform
ist bei dieser Hohlbohrkrone eine bestimmte Drehrichtung vorgegeben.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, weitere Verbesserungen von
Bohrkronensegment und Bohrkrone aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Das
beanspruchte Bohrkronensegment hat den Vorteil, dass die in Längs- oder
Umfangsrichtung profilierte Form, insbesondere in Gestalt von mehreren
erhabenen und gewölbten
Zahnelementen, eine weitere Verbesserung bei der Zentrierwirkung
und bei der Verringerung von Vibrationen sowie Belastungen mit sich
bringt. Die beim Anbohren wirksame Kontaktfläche wird verringert. Dies verbessert
die Schneidbelagkonditionierung bei der Einbohrphase und sorgt für einen
hohen Vorschub vom ersten Ansetzen an. Das Werkzeugverhalten beim
An- und Einbohren wird weiter erheblich verbessert.
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Vorteile
ergeben sich außerdem
in einer Verringerung des notwendigen Anpressdrucks und in einer
Leistungssteigerung der Bohrkrone beim Bohren von allen Werkstoffen,
insbesondere von stahlarmierten Werkstoffen. Dies schlägt sich
in einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und in einer Zeitersparnis für den Bohrvorgang
nieder. Günstig
ist außerdem, dass
die beanspruchten Bohrsegmente und die damit ausgerüstete Bohrkrone
gleich beim ersten Ansetzen ein optimales Schneid- und Bohrverhalten zeigen.
Ein Anschärfen
der Bohrsegmente ist nicht erforderlich. Die Bohrkrone ist im Lieferzustand
sofort einsatzfähig.
Aufwändige
Vorbereitungsarbeiten beim Hersteller und beim Kunden sind entbehrlich.
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Ein
besonders gutes Schneid- und Bohrverhalten zeigt sich beim Einsatz
elliptischer und gleichmäßig gewölbter Zahnsegmente,
die in Längs-
oder Umfangrichtung eine linienförmig
ausgebildete Spitze oder Scheitellinie besitzen, welche der Zahnwölbung folgt.
Diese Scheitellinien sorgen für
eine linienförmige
und sehr kleinflächige
Berührung
beim Ansetzen der Bohrkrone und der Bohrkronensegmente am Werkstück. Auf
Grund der gewölbten
Seitenkontur bleibt die Spitze oder Scheitellinie auch bei einem Verschleiß und Abrieb
der Zahnsegmente erhalten. Durch die im Freiraum zwischen den Zahnelementen unterbrochene
Spitzen-Linienführung
wird der Zentriereffekt optimiert.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
Eine Draufsicht auf eine zylindrische Bohrkrone mit mehreren gleichmäßig im Umfang
verteilten Bohrkronensegmenten,
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2:
eine vergrößerte Draufsicht
auf ein Bohrkronensegment,
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3:
eine Seitenansicht des Bohrkronensegments gemäß Pfeil III von 2,
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4:
eine Stirnansicht des Bohrkronensegments gemäß Pfeil IV von 2 und
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5 bis 7:
verschiedene Varianten der Zahnform.
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1 zeigt
in einer Draufsicht eine Bohrkrone (1) mit einem zylinderrohrförmigen Schaft
(2), der am einen Ende (nicht dargestellt) einen Ansatz
oder Beschlag zur Verbindung mit einem drehenden Bohrantrieb mit
Spannfutter, Antriebsmotor und dergleichen aufweist. Am anderen
Ende und dem dortigen Schaftrand (17) sind stirnseitig
mehrere zentrisch um die zentrale Schaftachse gebogene Bohrkronensegmente
(3) mit gleichmäßiger Verteilung
in Umfangsrichtung angeordnet. Die Bohrkronensegmente (3) sind
in beliebig geeigneter Weise, z.B. durch Laserschweißen, mit
dem Schaftrand (17) verbunden. Zwischen den benachbarten
Bohrkronensegmenten (3) sind Abstände und Freiräume vorgesehen.
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Das
einzelne Bohrkronensegment (3) besitzt einen Korpus (4),
der im Kopfbereich (5) in Längs- oder Umfangsrichtung (15)
eine profilierte Form aufweist. Entlang seiner Erstreckung in der
Richtung (15) hat der Kopfbereich (5) durch die
Profilierung eine Kontur mit mehreren Höhenunterschieden. Der freie
Kopfbereich (5) ist der Schneidbereich der Bohrkronensegmente
(3). Die Profilierung kann in beliebig geeigneter Weise
gebildet werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird sie durch
mehrere in Längs-
oder Umfangsrichtung (15) beabstandete und erhabene Zahnelemente
(7, 8, 9, 10) gebildet.
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Der
Korpus (4) besteht aus einer massiven und im gezeigten
Ausführungsbeispiel
zentrisch um die Schaftachse gebogenen Tragleiste. Der Korpus (4)
hat im Querschnitt z.B. eine im wesentlichen rechteckige Gestalt.
Er ist an der Unterseite mit dem Schaftrand (17) verbunden
und besitzt an der Oberseite (14) eine im wesentlichen
ebene und quer zur Schaftachse ausgerichtete Oberfläche, von
der die Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
längs der
Schaftachse nach oben wegragen.
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Wie 2 verdeutlicht,
haben in der einen Variante die Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
in der Draufsicht eine zumindest an den Stirnenden gerundete Gestalt
und insgesamt eine im wesentlichen elliptische Form. Die Zahnelemente
(7, 8, 9, 10) reichen in der
Breite bis zu den seitlichen Korpusrändern und können hier ggf. abgeschnitten
sein.
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3 verdeutlicht
in einer abgebrochenen Seitenansicht, dass die Zahnelemente (7, 8, 9, 10) eine
gewölbte
Gestalt oder Seitenkontur besitzen, wobei diese Kontur z.B. kreisbogenförmig oder
eliptisch sein kann. Die Raumform der Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
entspricht somit einem Ellipsoid-Segment.
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Durch
diese Gestaltung haben die Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
eine mehrfach symmetrische Form. Sie sind einerseits bezüglich der
zentrisch um die Schaftachse gebogenen Längs- und Umfangsrichtung (15)
mittensymmetrisch und auch in ihrer Wölbung zentralsymmetrisch. Die
Zahnelemente (7, 8, 9, 10) haben
vorzugsweise gleiche Zahnhöhen. Sie
zeigen durch diese Formgebung für
beide Drehrichtungen der Bohrkrone (1) das gleiche Verhalten.
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Wie 4 und 5 verdeutlichen,
besitzen die Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
im Querschnitt eine Dachform (6) mit einer vorstehenden
Spitze (11) und ebenen oder leicht gewölbten Seitenflanken (12).
Die Spitze (11) ist linienförmig ausgebildet und bildet
eine Scheitellinie, die sich im Zahnelementbereich längs der
zentralen Umfangslinie (15) erstreckt und der o.g. gewölbten Seitenkontur
folgt. Die Spitze (11) und der Korpus (4) haben
dabei die gleiche Krümmung.
Die Spitze (11) oder Scheitellinie kann gemäß 4 eine relativ
scharfe Kante bilden. Sie kann akternativ etwas breiter sowie überhöht sein
und gemäß 5 einen
hochstehenden schmalen Grat bilden.
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Die
Zahl der Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
an einem Bohrkronensegment (3) kann beliebig variieren.
Es ist mindestens ein Zahnelement (7, 8, 9, 10) vorhanden.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform hat das Bohrkronensegment
(3) ein oder mehrere, z.B. zwei, vollständige Zahnelemente (8, 9) und
an den Stirnseiten (16) jeweils zwei teilweise vorhandene
Zahnelemente (7, 9), die an der Stirnseite (16)
jeweils gerade und fluchtend abgeschnitten sind.
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Wie 2 und 3 verdeutlichen,
gehen die in Umfangsrichtung (15) beabstandeten Zahnelemente
(7, 8, 9, 10) am Zahnfuß in den
ebenen Bereich (13) an der Oberseite (14) des
Korpus (4) über. Durch
diesen ebenen Bereich (13) werden die Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
in Umfangsrichtung voneinander distanziert.
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6 und 7 zeigen
eine Variante der Zahnelemente hinsichtlich Formgebung und Zahl. Hierbei
sind drei Zahnelemente (7, 8, 10) vorhanden, von
denen die endseitigen Zahnelemente (7, 10) wiederum
an den Stirnseiten (16) plan abgeschnitten sind. Die Zahnelemente
(7, 8, 10) haben hier die Form von gebogenen
Prismenkörpern
mit einem dreieckigen Querschnitt und angeschrägten Stirnseiten. Die Scheitellinie
(11) ist hierbei wiederum um die zentrale Schaftachse gekrümmt. Bei
dieser Formgebung ergibt sich eine längere Spitze oder Scheitellinie
(11). Im Betrieb kann sich durch Verschleiß und Abtrag
die Spitze (11) allmählich
abflachen. Durch eine ballige oder ein- oder beidseitig angeschrägte Seitenkontur
kann dieser Abplattungseffekt verzögert oder verringert werden.
Bei einer einseitigen Anschrägung
kann sich eine Drehrichtungsabhängigkeit ergeben.
In 7 sind die beiden mittensymmetrischen Varianten
am mittleren Zahnelement (8) gestrichelt dargestellt.
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Die
Bohrkronensegmente (3) können aus einem beliebig geeigneten
Werkstoff bestehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen sie
aus einem Sinterwerkstoff mit Bindemittel und eingelagerten Diamantkörnern, die
als Schleifpartikel wirken. Statt Diamanten können auch andere geeignete
Schleifpartikel gleicher oder unterschiedlicher Härte, z.B.
Korund etc., vorgesehen sein. Der Segmentwerkstoff kann sich als
ein Gemisch unterschiedlicher Materialien und auch unterschiedlich
harter und minderharter Schleifpartikel nebst Bindemittel darstellen.
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Die
Erfindung betrifft sowohl die einzelnen Bohrkronensegmente (3),
wie auch die mit ein oder mehreren Bohrkronensegmenten (3)
ausgerüstete Bohrkrone
(1).
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Abwandlungen
der gezeigten Ausführungsform
sind in verschiedener Weise möglich.
Zum einen kann die Profilierung des Kopf- und Schneidbereichs (5)
auch auf andere Weise, als durch die gezeigten Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
geschaffen werden. Hierbei können
unterschiedliche Arten und auch Höhen von Erhebungen und Vertiefungen
vorhanden sein, die auch nicht symmetrisch sein müssen. Dies kann
z.B. eine beliebige regelmäßige oder
unregelmäßige Wellenkontur
sein. Zudem können
die Profilierungen Ecken und Kanten in der Art von schärferen Zähnen oder
dergleichen besitzen. Außerdem
können
die Profilierungen oder Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
statt der länglichen
eliptischen Form eine beliebige andere, ggf. auch rechteckige oder
kreisrunde Draufsichtsform besitzen. Die Spitzen (11) oder Scheitellinien
der Zahnelemente (7, 8, 9, 10)
können eine
kürzere
Linienform haben. Ferner können
die Bohrkronensegmente (3) auch bei beliebigen anderen
Bohr- oder Schneidwerkzeugen als Schneid-, Bohr- oder Schleifsegmente Verwendung finden.
Sie können
dabei statt der gezeigten gebogenen Form eine im wesentlichen gerade
oder in beliebig anderer Weise gekrümmte Form besitzen. Unter einer
Bohrkrone (1) wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede
Art von Bohr-, Trenn- Schneid- oder
Schleifwerkzeug verstanden, welches Bohrkronensegmente (3)
oder generell Trenn-, Schneid-, Bohr- oder Schleifsegmente der vorbeschrieben
Art aufweisen kann.
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- 1
- Bohrkrone
- 2
- Schaft
- 3
- Bohrkronensegment
- 4
- Korpus
- 5
- Kopfbereich,
Schneidbereich
- 6
- Dachform
- 7
- Zahnelement
- 8
- Zahnelement
- 9
- Zahnelement
- 10
- Zahnelement
- 11
- Spitze,
Scheitellinie
- 12
- Flanke
- 13
- ebener
Bereich
- 14
- Oberseite
Korpus
- 15
- Längsrichtung,
Umfangsrichtung
- 16
- Stirnseite,
Stirnrand
- 17
- Schaftrand