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Dokumentenidentifikation DE102006000201A1 31.10.2007
Titel Hartstoffeinsatz
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Höggerl, Klaus, 86923 Finning, DE;
Koch, Olaf, 86916 Kaufering, DE;
Assel, Thorsten, 86899 Landsberg, DE
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 27.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006000201
Offenlegungstag 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse B23B 51/00(2006.01)A, F, I, 20060427, B, H, DE
IPC-Nebenklasse E21B 10/58(2006.01)A, L, I, 20060427, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Hartstoffeinsatz (1) für ein Schlagbohrwerkzeug (2) mit zumindest einer Schneidkante (3) und einer zur stoffschlüssigen Befestigung an einem Schaftende (5) des Schlagbohrwerkzeugs (2) ausgebildeten, der Schneidkante (3) gegenüberliegenden Bodenfläche (6), welche zumindest zu einer quer zur Bodenfläche (6) angeordneten Befestigungsfläche (8) eine zumindest stückweise umlaufende erste Fase (9a) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu einer weiteren quer zur Bodenfläche (6) angeordneten Freifläche (10) eine zumindest stückweise umlaufende zweite Fase (9b) ausgebildet ist, die breiter als die erste Fase (9a) ist.

Beschreibung[de]
Stand der Technik Aufgabe der Erfindung Hartstoffeinsatz

Die Erfindung bezeichnet einen Hartstoffeinsatz für ein Schlagbohrwerkzeug, insbesondere Drehschlagbohrer im Durchmesserbereich von 4 mm bis 45 mm zur Verwendung mit drehschlagenden Handwerkzeugmaschinen, sowie ein damit bestücktes Schlagbohrwerkzeug.

Üblicherweise sind derartige Drehschlagbohrer für drehschlagende Handwerkzeugmaschinen im Schaftende mit einer meisselförmigen Hartmetallplatte bestückt, die bodenseitig sowie über zwei gegenüberliegende Befestigungsflächen in einen sich diametral durch das Schaftende erstreckenden Aufnahmeschlitz hart eingelötet ist. Durch die beim Fügen und Schlagbohren auftretenden hohen Temperaturunterschiede kommt es vermittelt durch unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten des Hartstoffeinsatzes und des Schaftendes zu hohen Eigenspannungen im diese stoffschlüssig verbindenden Hartlot, was zum Versagen führen kann.

Nach der DE 102 08 631 weist ein plattenförmiger Hartstoffeinsatz mit einer den Schneidkanten gegenüberliegenden Bodenfläche und zwei quer dazu angeordneten Befestigungsflächen, zwischen der Bodenfläche und den Befestigungsflächen jeweils Fasen auf, die den Innenkanten des Aufnahmeschlitzes des Schaftendes zugeordnet sind. Die beiden zur Bodenfläche und den Befestigungsflächen senkrechten Freiflächen gehen ohne Fasen in die Bodenfläche über.

Nach der DE 44 19 641 ist ein kompakter Hartstoffeinsatz mit Schneidkanten bekannt, der über die den Schneidkanten gegenüberliegende Bodenfläche ohne Fase stumpf auf die Grundfläche des Bohrerschafts aufgelötet ist.

Nach der DE 100 06 936 ist ein zum Bohren von armiertem Beton optimierter Drehschlagbohrer mit einem X-förmigen Hartstoffeinsatz aus Sinterwerkstoff bekannt, der im Schaftende über zwei diametrale Befestigungsflächen und der Bodenfläche in einer passenden X-förmigen Verzapfung eingelötet und im Sektor zweier diametraler Freiflächen über die Bodenfläche stumpf auf die Grundfläche des Schaftendes aufgelötet ist. Der zugeordnete X-förmige Hartstoffeinsatz nach DE 100 06 932 weist in der den Schneidkanten gegenüberliegenden Bodenfläche ausschliesslich an den Befestigungsflächen eine Fase auf.

Nach der DE 44 42 266 ist ein kreuzartiger Hartstoffeinsatz mit einer in der Bodenfläche gleichförmig umlaufenden Fase gleicher Breite bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines Hartstoffeinsatzes für ein Schlagbohrwerkzeug mit weiter verbesserter Standzeit beim Bohren von armiertem Beton.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So weist ein Hartstoffeinsatz für ein Schlagbohrwerkzeug eine Schneidkante und eine, zur stoffschlüssigen Befestigung (Hartverlötung) an einem Schaftende des Schlagbohrwerkzeugs ausgebildete, der Schneidkante gegenüberliegende Bodenfläche auf, welche zumindest zu einer quer zur Bodenfläche angeordneten Befestigungsfläche eine zumindest stückweise umlaufende erste Fase ausbildet, wobei zumindest zu einer weiteren quer zur Bodenfläche angeordneten Freifläche eine zumindest stückweise umlaufende zweite Fase ausbildet ist, die breiter als die erste Fase ist.

Durch die an der Freifläche breit ausgebildete zweite Fase erstreckt sich bei der am Schaftende in diesem Sektor auftretenden stumpfflächigen Hartverlötung das Hartlot über einen keilförmig axial erweiterten Radialrandbereich. Wie sich mit entsprechenden Simulationen nach der Finite-Elemente-Methode (FEM) zeigen lässt, weist dadurch die von-Mises Vergleichsspannung sowie der hydrostatische Spannungszustand, welche bei Hartlot als Versagenskriterium betrachtet werden kann, keine Extremwerte am Rand auf, wo es bevorzugt zur Rissinitiierung kommt. Zudem dient der keilförmig axial erweiterten Radialrandbereich zur definierten Aufnahme sowie zum Ausgleich von während der Massenproduktion bei der Hartverlötung geringfügig tolerierenden Hartlotmengen.

Vorteilhaft beträgt die Breite der zweiten Fase zwischen dem Doppelten und dem Fünffachen der Breite der ersten Fase, weiter vorteilhaft dem Doppelten, wodurch das dazu quadratisch proportionale Fasenvolumen des keilförmigen Radialrandbereiches wesentlich grösser als das Fasenvolumen der ersten Fase ist, die bei der Verlötung einer, relativ grosse Toleranzen aufweisende, Innenkante des Schaftendes zugeordnet wird.

Vorteilhaft liegt der Fasenwinkel zu einer Bohrachse im Bereich von 30° bis 60°, weiter vorteilhaft 45°, wodurch dieser längs der Scherspannungskomponente des Spannungstensors im Hartlot entspricht.

Vorteilhaft ist der Hartstoffeinsatz X-förmig ausgebildet, wobei die erste Fase bezüglich zweier diametraler konkaver Befestigungsflächen und die breitere zweite Fase bezüglich zweier diametraler konkaver Freiflächen ausgebildet ist, die weiter vorteilhaft als Hauptabfuhrnuten ausgebildet sind, wodurch ein hohes Fördervolumen des abgetragenen Bohrkleins ermöglicht wird.

Vorteilhaft ist der Hartstoffeinsatz mit einem Schaftende eines Schlagbohrwerkzeugs stoffschlüssig verbunden, weiter vorteilhaft bspw. mit einer Bronze hart verlötet, wodurch ein Schlagbohrwerkzeug mit optimierter Standzeit ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist der X-förmige Hartstoffeinsatz über zwei diametrale Befestigungsflächen, den ersten Fasen und der Bodenfläche in einer passenden X-förmigen Verzapfung im Schaftende eingelötet sowie in den Sektoren zweier diametraler Freiflächen mit der Bodenfläche und den zweiten Fasen stumpf auf eine dort radial über die Bodenfläche überstehende Grundfläche des Schaftendes aufgelötet, wodurch ein Schlagbohrwerkzeug mit optimierter Standzeit beim Bohren von armiertem Beton ausgebildet ist.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

1 als Schlagbohrwerkzeug in Flächenansicht

2 als Aufsicht

3 als Querschnitt

4 als Längsschnitt

5 als weiterer Längsschnitt

6 als Einzelheit

So weist nach den 1-6 in Gesamtschau ein Hartstoffeinsatz 1 eines nur angedeuteten um eine Achse A drehend und schlagend angetriebenen Schlagbohrwerkzeuges 2 in Form eines Drehbohrmeissels zwei X-förmig angeordnete Schneidkanten 3 und zwei diametral gegenüberliegende Hauptabfuhrnuten 4 auf. Der Hartstoffeinsatz 1 ist mit einem Schaftende 5 des Schlagbohrwerkzeugs 2 über eine den Schneidkanten 3 gegenüberliegende Bodenfläche 6 stoffschlüssig verbunden indem er mit Hartlot 7 in Form von Bronze verlötet ist. Zwei quer zur Bodenfläche 6 angeordnete konkave Befestigungsflächen 8 bilden je eine stückweise umlaufende erste Fase 9a einer Breite Ba aus, wobei zwei weitere quer zur Bodenfläche 6 angeordneten konkave Freiflächen 10 je eine stückweise umlaufende zweite Fase 9b ausbilden, die mit einer Breite Bb doppelt so breit wie die erste Fase 9a mit einer Breite Ba ist. Der Fasenwinkel [alpha] zur Bohrachse A beträgt jeweils 45°. Der X-förmige Hartstoffeinsatz 1 ist über die zwei diametralen Befestigungsflächen 8, die ersten Fasen 9a und die Bodenfläche 6 in einer passenden X-förmigen Verzapfung 11 im Schaftende 5 aus Stahl eingelötet sowie in den Sektoren [phi] der beiden diametralen Freiflächen 10 mit der Bodenfläche 6 und den zweiten Fasen 9b stumpf auf eine dort radial über die Bodenfläche 6 überstehende Grundfläche 12 des Schaftendes 5 aufgelötet.


Anspruch[de]
Hartstoffeinsatz für ein Schlagbohrwerkzeug (2) mit zumindest einer Schneidkante (3) und einer, zur stoffschlüssigen Befestigung an einem Schaftende (5) des Schlagbohrwerkzeugs (2) ausgebildeten, der Schneidkante (3) gegenüberliegenden Bodenfläche (6), welche zumindest zu einer quer zur Bodenfläche (6) angeordneten Befestigungsfläche (8) eine zumindest stückweise umlaufende erste Fase (9a) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu einer weiteren quer zur Bodenfläche (6) angeordneten Freifläche (10) eine zumindest stückweise umlaufende zweite Fase (9b) ausgebildet ist, die breiter als die erste Fase (9a) ist. Hartstoffeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (Bb) der zweiten Fase (9b) zwischen dem Doppelten und dem Fünffachen der Breite (Ba) der ersten Fase (9a) beträgt. Hartstoffeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenwinkel ([alpha]) zu einer Bohrachse (A) im Bereich von 30° bis 60° liegt. Hartstoffeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine X-förmige Ausbildung, wobei die erste Fase (9a) bezüglich zweier diametraler konkaver Befestigungsflächen (8) und die breitere zweite Fase (9b) bezüglich zweier diametraler konkaver Freiflächen (10) ausgebildet ist. Hartstoffeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Schaftende (5) des Schlagbohrwerkzeugs (2). Hartstoffeinsatz nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine Hartverlötung, wobei die zwei diametralen Befestigungsflächen (8), die ersten Fasen (9a) und die Bodenfläche (6) in einer passenden X-förmigen Verzapfung (11) im Schaftende (5) eingelötet sowie in den Sektoren ([phi]) der zwei diametralen Freiflächen (10) die Bodenfläche (6) und die zweiten Fasen (9b) stumpf auf eine dort radial über die Bodenfläche (6) überstehende Grundfläche (12) des Schaftendes (12) aufgelötet sind.






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