DE4032065A1

DE4032065A1 - Bergbaubohrwerkzeug, insbesondere bohrkrone

Info

Publication number: DE4032065A1
Application number: DE4032065A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Treitz
Original assignee: SCHMALKALDEN WERKZEUG SWF
Current assignee: TREITZ, SIEGFRIED, 58566 KIERSPE, DE
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-04-09

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bergbaubohrwerkzeug, insbesondere Bohrkrone, bestehend aus einem mit der Gesteinsbohrmaschine verbindbaren Schaftteil und einem mit Schneideinsätzen bestückten Kopfteil, bei dem die Übertragung des Drehmomentes sowie der Schlagkräfte vom Schaftteil auf das Kopfteil über eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Werkzeugteilen erfolgt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits Bergbaubohrwerkzeuge bekannt, die zu dem Zweck, daß die Werkzeugschneiden bei Abnutzung schnell ausge tauscht werden können, aus einem, die Werkzeugschneiden tra genden Kopfteil sowie einem das Kopfteil aufnehmenden, mit der Gesteinsbohrmaschine verbindbaren Schaftteil bestehen. Bei solchen Werkzeugen erfolgt die Übertragung des Drehmomentes bzw. der Schlagkräfte vom Schaftteil auf das Kopfteil mit Hilfe von formschlüssig wirkenden Verbindungselementen, die an beiden Werkzeugteilen angeordnet sind.

Durch die Deutsche Reichspatentschrift 2 62 598 ist ein solches Bohrwerkzeug für Gesteinsbohrmaschinen bekannt geworden, bei dem zur Übertragung des Drehmomentes vom Schaftteil auf das Kopfteil aus dem Profil des Schaftteiles flügelartige Ansätze herausgearbeitet sind, die in entsprechend gestaltete Aus nehmungen des Kopfteiles eingreifen. Die Befestigung zwischen beiden Werkzeugteilen wird über einen am Kopfteil ange ordneten Zapfen bewirkt, der in eine entsprechend gestaltete Bohrung des Schaftteiles eingreift. Zur axialen Sicherung des Kopfteiles im Schaftteil ist am Zapfen des Kopfteiles eine Einkerbung mit einer besonderen Vertiefung und in der Bohrung des Schaftteiles ein radial in die Bohrung hineinragender, federnd gelagerter Ansatz vorgesehen.

Zur Verbindung beider Werkzeugteile wird der Zapfen des Kopfteiles in die Bohrung des Schaftteiles eingeführt und das Kopfteil gegen das Schaftteil verdreht, bis der Ansatz in die Vertiefung des Zapfens eingreift.

Diese bekannte Lösung zur formschlüssigen Verbindung sowie axialen Sicherung zwischen Schaft- und Kopfteil ist für Ge steinsbohrwerkzeuge, bei denen auf das Werkzeug und damit auf die Verbindungsstelle zwischen beiden Werkzeugteilen hohe Schlagbelastungen sowie auch in Drehrichtung hohe Kräfte wirken, wie das bei Schlagbohrkronen der Fall ist, nicht sonderlich gut geeignet, da es zu Ausbrüchen der flügelartigen Ansätze bzw. zum Lösen des Kopfteiles vom Schaftteil kommen kann. Aus diesen Gründen ist eine sichere Übertragung der Dreh momente sowie der axialen Schlagkräfte bei Anwendung dieser bekannten Verbindungselemente an Schlagbohrkronen nicht ge währleistet.

An sogenannten modularen Werkzeugsystemen zum Drehen, Bohren bzw. Fräsen ist es bereits bekannt geworden, die Verbindung zwischen einem Schaftteil und einem die Werkzeugschneiden tragenden Werkzeugkopf mit Hilfe einer zwischen beiden Teilen wirkenden Stirnverzahnung, beispielsweise der sogenannten Hirth-Verzahnung, zu bewirken, mit deren Hilfe die Übertra gung der Drehmomente vom Schaftteil auf den Werkzeugkopf erfolgt. Die axiale Sicherung und Befestigung des Werkzeug kopfes am Schaftteil wird mit Hilfe kompliziert ausgebildeter Spannelemente, zumeist mit einem Zugstangensystem bewirkt.

Auch diese Lösung hat bei ihrer Anwendung im Bergbaubohrbe trieb den Nachteil, daß die Verbindung zwischen beiden Werk zeugteilen den beim Schlagbohrbetrieb auftretenden hohen Schlagkräften nicht standhält. Außerdem erfordert die Herstel lung der Bauteile zur axialen Befestigung des Werkzeugkopfes am Schaftteil einen relativ großen Fertigungsaufwand.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, an aus einem Schaft teil sowie einem mit Schneideinsätzen bestückten Kopfteil bestehenden Bergbauwerkzeugen, insbesondere Bohrkronen, eine funktionssichere und zugleich einfach herstellbare formschlüssige Verbindung sowie Befestigung zwischen Schaft teil und Kopfteil zu schaffen, die den beim Schlagbohrbetrieb im Bergbau auftretenden Belastungen standhält.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Übertragung der Drehmomente sowie Schlagkräfte vom Schaftteil auf das Kopfteil an Bergbaubohrkronen zwischen beiden Werkzeugteilen vorhandenen formschlüssig wirkenden Verbindungselemente sowie axialen Sicherungselemente hinsichtlich ihrer konstruktiven Gestaltung sowie Anordnung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die form schlüssige Verbindung zwischen Schaftteil und Kopfteil durch an den einander zugekehrten Stirnflächen beider Werkzeugteile angeordnete, gegeneinander einfügbare, vorzugsweise kreuz weise zueinander angeordnete Querstege sowie Quernuten herge stellt ist, wobei die axiale Sicherung der beiden Werkzeugteile mit Hilfe eines Sicherungselementes vorgenommen ist, das sowohl in eine in einer Seitenfläche eines Quersteges angeordnete Aus nehmung als auch in eine in einer Seitenfläche einer Quernut angeordnete Ausnehmung eingreift.

Es ist selbstverständlich möglich und liegt auch im Sinne der Erfindung, daß die Querstege sowie Quernuten nicht nur kreuzweise, also senkrecht zueinander angeordnet sind, sondern von 90^o abweichende Winkel miteinander einschließen, also beispielsweise x-förmig zueinander angeordnet sind.

Die weitere Ausgestaltung der im Hauptanspruch enthaltenen Merkmale sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Entsprechend des 2. Patentanspruches sind die Querstege sowie Quernuten des Kopfteiles bzw. des Schaftteiles keilförmig aus gebildet, um eine paßgenaue Verbindung zwischen den Quer stegen und den Quernuten zu erreichen.

Eine Ausführungsvariante der Anordnung der Querstege bzw. Quernuten besteht gemäß Anspruch 3 darin, daß die Querstege ausschließlich am Schaftteil und die Quernuten ausschließlich am Kopfteil angeordnet sind.

Eine weitere Ausführungsvariante besteht gemäß Anspruch 4 darin) die Querstege ausschließlich am Kopfteil und die Quer nuten ausschließlich am Schaftteil anzuordnen.

Schließlich besteht die dritte Ausführungsvariante der Quersteg- bzw. Quernutanordnung gemäß Anspruch 5 darin, daß sowohl am Schaftteil als auch am Kopfteil jeweils Querstege und Quernuten angeordnet sind.

Das die axiale Sicherung des Kopfteiles im Schaftteil bewir kende Sicherungselement kann nach Anspruch 6 stiftförmig, vor zugsweise als Spannstift bzw. nach Anspruch 7 keilförmig ausgebildet sein.

Zur Erreichung einer axialen Vorspannung des Kopfteiles gegenüber dem Schaftteil ist die im Kopfteil angeordnete Aus nehmung für das Sicherungselement gegenüber der im Schaftteil angeordneten Ausnehmung für das Sicherungselement in Richtung der die Schneideinsätze aufnehmenden Stirnfläche des Kopf teiles geringfügig axial versetzt angeordnet. Dadurch wird das Kopfteil beim Eintreiben des stift- oder keilförmigen Sicherungselementes in die Ausnehmung des Quersteges sowie der Quernut fest gegen das Schaftteil gespannt.

Es liegt selbstverständlich auch im Sinne der Erfindung, die axiale Befestigung des Kopfteiles am Schaftteil mit Hilfe von zwei oder mehreren Sicherungselementen zu bewirken, die in an beiden Seitenflächen der Querstege sowie Quernuten angeord nete Ausnehmungen eingreifen.

Die Anwendung von mehreren Sicherungselementen ist insbe sondere bei Werkzeugen, die besonders hohen Schlagbela stungen ausgesetzt sind, vorteilhaft.

Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Lösung insbesondere den Vorteil, daß die zwischen Schaftteil und Kopfteil angeordneten, formschlüssig wirkenden Verbin dungselemente auch bei Einwirkung hoher Schlagkräfte sowie Drehmomente durch ihre robuste Ausführung eine sichere Übertragung der Kräfte zulassen und eine geringe Störanfällig keit aufweisen.

Trotz der robusten Ausführung der formschlüssigen Verbin dungselemente sind sie auf Grund ihrer einfachen konstruktiven Ausführung mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar. Die zur axialen Befestigung verwendeten und erfindungsgemäß angeordneten Sicherungselemente bewirken eine sichere Spannung des Kopfteiles am Schaftteil, wobei durch die Anordnung der Sicherungselemente in den Ausnehmungen der Seitenflächen der Querstege bzw. Quernuten keine wesentliche Schwächung des Querschnittes der Querstege auftritt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 das Kopfteil eines erfindungsgemäßen Bergbaubohrwerk zeuges,

Fig. 2 das mit dem Kopfteil gemäß Fig. 1 verbindbare Schaft teil eines erfindungsgemäßen Bergbaubohrwerkzeuges,

Fig. 3 die Seitenansicht des Schaftteiles gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Bergbaubohrwerkzeug in zusammengebautem Zustand,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Bergbaubohrwerkzeuges gemäß Fig. 4.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bergbaubohrwerkzeuges, das aus einem die Schneideinsätze tragenden Kopfteil 1 und einem mit der Gesteinsbohrmaschine verbindbaren Schaftteil 2 besteht.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist in die dem Schaftteil 2 zugewandte Stirnfläche des Kopfteiles 1 eine mittig angeordnete axiale Quernut 3 eingearbeitet. Senkrecht zu dieser Quernut 3 ist an der Stirnfläche des Kopfteiles 1 ein aus zwei Stegbe reichen gebildeter Quersteg 6 außermittig angeordnet, der gegenüber der Quernut 3 axial in Richtung Schaftteil vorragt. In eine Seitenfläche 7 des Quersteges ist eine sich über die gesamte Steglänge erstreckende Ausnehmung 9 eingear beitet, die einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt. In den Fig. 2 und 3 ist das mit dem Kopfteil 1 zu ver bindende Schaftteil 2 dargestellt, das an der dem Kopfteil 1 zugewandten Stirnfläche ebenfalls einen aus zwei Stegbereichen gebildeten Quersteg 5 aufweist, der gegenüber dem Quersteg 6 des Kopfteiles 1 senkrecht angeordnet ist. Senkrecht zum Quersteg 5 ist in die Stirnfläche des Schaftteiles 2 eine Quernut 4 eingearbeitet, die außermittig angeordnet ist. Die Quernut 4 ist in axialer Richtung so angeordnet, daß der Quersteg 5 gegenüber der Quernut 4 axial in Richtung des Kopfteiles 1 vorragt.

In einer Seitenfläche 8 der Quernut 4 ist eine sich über die gesamte Nutlänge erstreckende Ausnehmung 10 eingearbeitet, die einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt.

Die Querstege 5 und 6 des Kopfteiles 1 bzw. Schaftteiles 2 sowie die Quernuten 3 und 4 des Kopfteiles 1 bzw. Schaft teiles 2 sind vorzugsweise keilförmig ausgebildet.

Bei der Montage des Kopfteiles 1 und des Schaftteiles 2 wird das Kopfteil 1 so auf das Schaftteil 2 aufgesteckt, daß der Quersteg 5 des Schaftteiles 2 in die Quernut 3 des Kopf teiles 1 und der Quersteg 6 des Kopfteiles 1 in die Quernut 4 des Schaftteiles 2 eingreift. Das Zusammenfügen der beiden Werkzeugteile ist durch die außermittige Anordnung des Quer steges 6 am Kopfteil 1 nur in einer ganz bestimmten Stellung beider Teile zueinander möglich.

Nach dem Zusammenfügen beider Teile wird die axiale Sicherung des Kopfteiles 1 im Schaftteil 2 dadurch bewirkt, daß ein Sicherungselement 11; das vorzugsweise stiftförmig aus gebildet ist, in die sich aus den beiden Ausnehmungen 9 und 10 des Quersteges 6 sowie der Quernut 4 ergebende Bohrung eingeschlagen wird.

Um in axialer Richtung eine Vorspannung des Kopfteiles 1 zu bewirken, ist die im Kopfteil 1 angeordnete Ausnehmung 9 für das Sicherungselement 11 gegenüber der im Schaftteil 2 angeordneten Ausnehmung 10 für das Sicherungselement 11 in Richtung der die Schneideinsätze aufnehmenden Stirnfläche des Kopfteiles 1 geringfügig axial versetzt.

Beim Einschlagen des Sicherungselementes 11 in die Ausneh mungen 9 bzw. 10 wird durch die keilförmige Ausbildung der Querstege 5 und 6 sowie der Quernuten 3 und 4 eine paßgenaue Verbindung zwischen den Querstegen 5 und 6 und den Quernuten 3 und 4 erreicht.

Bei Anwendung eines stiftförmigen Sicherungselementes 11 ist es vorteilhaft, auch auf Grund des axialen Versatzes der beiden Ausnehmungen 9 und 10 einen Spannstift zu verwenden. Es ist selbstverständlich auch möglich, anstelle eines stift förmigen ein keilförmiges Sicherungselement zu verwenden, wobei je nach Querschnittsform des Keiles die Form der Aus nehmungen entsprechend angepaßt werden.

Die axiale Befestigung des Kopfteiles 1 am Schaftteil 2 kann auch mit Hilfe von zwei oder mehreren Sicherungselementen 11 bewirkt werden, die in an beiden Seitenflächen des Quer steges 6 sowie der Quernut 4 angeordnete Ausnehmungen 9 und 10 eingreifen, wobei die Anwendung von mehreren Sicherungsele menten 11, insbesondere bei besonders hohen Schlagbelastungen ausgesetzten Bohrwerkzeugen, vorteilhaft ist.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Bergbaubohrwerkzeug in zusammen gebauter Form in zwei Ansichten dargestellt.

Wie aus den beiden Figuren zu entnehmen ist, sind im Gegen satz zu den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Werkzeugteilen beide Querstege 5 und 6 sowie entsprechend beide Quernuten 3 und 4 mittig angeordnet.

Eine weitere Möglichkeit der Anordnung der Querstege 5 und 6 sowie der Quernuten 3 und 4 besteht auch darin, daß beide Querstege 5 und 6 sowie entsprechend beide Quernuten 3 und 4 außermittig angeordnet sind.

Neben der vorstehend beschriebenen Variante der Ausführung der formschlüssigen Verbindungselemente, wonach sowohl am Kopfteil 1 als auch am Schaftteil 2 jeweils Querstege 5 und 6 und Quernuten 3 und 4 angeordnet sind, sind noch weitere Varianten denkbar.

So ist es möglich, die Querstege 5 und 6 ausschließlich am Schaftteil 2 und die Quernuten 3 und 4 ausschließlich am Kopfteil 1 sowie umgekehrt die Querstege 5 und 6 ausschließlich am Kopfteil 1 und die Quernuten 3 und 4 ausschließlich am Schaftteil 2 anzuordnen.

Außerdem liegt es natürlich auch im Sinne der Erfindung, daß die Anordnung der Querstege 5 und 6 bzw. Quernuten 3 und 4 nicht kreuzweise, also senkrecht zueinander erfolgt, sondern daß die Querstege 5 und 6 und Quernuten 3 und 4 von 90^o abweichende Winkel miteinander einschließen, also beispielsweise x-, y-förmig oder in ähnlicher Weise zueinander angeordnet sind.

Aufstellung der in der Erfindungsbeschreibung verwendeten Bezugszeichen

1 Kopfteil
2 Schaftteil
3 Quernut
4 Quernut
5 Quersteg
6 Quersteg
7 Seitenfläche
8 Seitenfläche
9 Ausnehmung
10 Ausnehmung
11 Sicherungselement

Claims

1. Bergbaubohrwerkzeug, insbesondere Bohrkrone, bestehend aus einem mit der Gesteinsbohrmaschine verbindbaren Schaftteil und einem, mit Schneideinsätzen bestückten Kopf teil, bei dem, die Übertragung des Drehmomentes sowie der Schlagkräfte vom Schaftteil auf das Kopfteil über eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen Schaftteil (2) und Kopfteil (1) durch an den einander zugekehrten Stirnflächen beider Werkzeugteile angeordnete, gegeneinander einfügbare, vorzugsweise kreuzweise zuein ander angeordnete Querstege (5; 6) sowie Quernuten (3; 4) hergestellt ist, wobei die axiale Sicherung der beiden Werkzeugteile mit Hilfe eines Sicherungselementes (11) vorgenommen ist, das sowohl in eine in einer Seitenfläche (7) eines Quersteges (6) angeordnete Ausnehmung (9) als auch in eine in einer Seitenfläche (8) einer Quernut (4) angeordnete Ausnehmung (10) eingreift.

2. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (5; 6) sowie Quernuten (3; 4) des Kopfteiles (1) bzw. des Schaftteiles (2) keilförmig ausgebildet sind.

3. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querstege (5; 6) am Schaftteil (1) und die Quernuten (3; 4) am Kopfteil (1) angeordnet sind.

4. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querstege (5; 6) am Kopfteil (1) und die Quernuten (3; 4) am Schaftteil (2) angeordnet sind.

5. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl am Schaftteil (2) als auch am Kopf teil (1) jeweils Querstege 5; 6) und Quernuten (3; 4) an geordnet sind.

6. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Sicherungselement (11) stiftförmig, vorzugsweise als Spannstift ausgebildet ist.

7. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Sicherungselement (11) keilförmig ausgebildet ist.

8. Bergbaubohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die am Kopfteil (1) angeordnete Ausneh mung (9) für das Sicherungselement (11) gegenüber der im Schaftteil (2) angeordneten Ausnehmung (10) für das Sicherungselement (11) in Richtung der die Schneideinsätze aufnehmenden Stirnfläche des Kopfteiles (1) geringfügig axial versetzt angeordnet ist.