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Title:
TOOL FOR ROUGHENING A BOREHOLE SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/050688
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tool for roughening a borehole surface, comprising a coupling portion (12) for clamping the tool (10) in a drilling device, and a tool head (14) for machining the borehole surface, the tool head (14) having an outer lateral surface (16) on which cutting means (18) are arranged. In order to be able to easily and cost-effectively roughen a borehole surface, the outer lateral surface (18) is convex along a longitudinal direction (a) of the tool. Also disclosed is a method for roughening a borehole surface.

Inventors:
RENNER, Markus (Schlesierstraße 28f, Kissing, 86438, DE)
POPP, Franz (An der Allee 26, Buchloe, 86807, DE)
LEDERLE, Hans-Peter (An der Halde 6, Durach, 87471, DE)
STROBEL-SCHMIDT, Rainer (Stuttgarter Str. 5, Bad Wörishofen, 86825, DE)
OSTERMEIER, Peter (Ahornweg 4, Diessen, 86911, DE)
Application Number:
EP2016/072149
Publication Date:
March 30, 2017
Filing Date:
September 19, 2016
Export Citation:
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Assignee:
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT (Feldkircherstrasse 100, 9494 Schaan, 9494, LI)
International Classes:
B23B51/00; B23P9/02; C23C4/02
Foreign References:
EP0795677A21997-09-17
DE102014202066A12015-08-06
EP2824215A12015-01-14
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Claims:
Patentansprüche

1. Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrtochoberfläche, mit einem Kopplungsabschnitt (12) zum Einspannen des Werkzeugs (10) in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf (14) zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei 5 der Werkzeugkopf (14) eine äußere Mantelfläche (16) aufweist, auf der Schneidmittel (18) angeordnet sind, die von der Mantelfläche (16) seitlich abstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (18) entlang einer Werkzeuglängsrichtung (a) eine Balligkeit aufweist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 10 Mantelfläche (16) einen maximalen Durchmesser (D1) aufweist, der bezüglich einer Längserstreckung des Werkzeugkopfs (14) im Wesentlichen mittig angeordnet ist.

3. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidmittel (18) Stifte aus einem Schneidwertestoff, insbesondere

15 Hartmetall oder Diamant, umfassen, wobei die Stifte umfangsseitig unter einem Winkelabstand verteilt angeordnet sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte bezüglich einer Werkzeuglängsachse (A) unter einem Winkelabstand angeordnet sind, wobei der Winkelabstand 30° bis 180°, bevorzugt 60" bis 150°, weiter

20 bevorzugt 120° beträgt.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser (D3) des Werkzeugkopfs (14) kleiner ist, als der Nenndurchmesser eines zu bearbeitenden Bohrlochs.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 25 dass der Kopplungsabschnitt (12) an einem ersten Ende eines Werkzeugschafts

(24) und der Werkzeugkopf (14) an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts (24) angeordnet ist, wobei der Werkzeugschaft (24) einen geringeren Durchmesser aufweist als der Werkzeugkopf (14).

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 30 Werkzeugschaft (24) in axialer Richtung (a) wenigstens die Länge des

Werkzeugkopfs (14) aufweist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Werkzeugkopfs (14) wenigstens dem Neunfachen des maximalen Werkzeugkopf durchmessers (D3) entspricht.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 5 dass die axiale Länge des Werkzeugkopfs (D3) wenigstens dem Neunfachen des

Nenndurchmessers einer zu bearbeitenden Bohrung entspricht.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser des Werkzeugkopfs (14) um wenigstens 30 % größer als der (Durchmesser eines Werkzeugkopf (14) und Kopplungsabschnitt

10 (12) verbindenden Werkzeugschafts (24) ist.

Description:
Werkzeug zum Auftauen einer Bohrlochoberfläche

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche, mit einem Kopplungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeugs in ein Bohrgerät 5 und einem Werkzeugkopf zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei der Werkzeugkopf eine äußere Mantelfläche aufweist, auf der Schneidmittel angeordnet sind.

Zur Befestigung von Bauteilen an Untergründen ist es bekannt, profilierte Ankerstangen mittels einer chemischen Mörtelmasse in vorgefertigten

10 Sacklochbohrungen des Untergrunds festzulegen. Die Sacklochbohrungen können mithilfe diamantbestückter Werkzeuge hergestellt werden. Die Bohrlochwand eines solchen Bohrlochs kann, abhängig von dem Material des Untergrunds, sehr glatt sein. Um auch hohe an der Ankerstange angreifende Zugkräfte zuverlässig auf den Untergrund zu übertragen, ist es von Vorteil, wenn

15 die Mörtelmasse im ausgehärtet Zustand formschlüssig mit der Bohrloch wand zusammenwirkt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens ein Teil der Bohrlochwand aufgeraut bzw. mit einer Profilierung versehen wird.

Werkzeuge und Verfahren zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche der eingangs genannten Art dienen daher insbesondere dazu, die Tragfähigkeit von 20 chemischen Mörtelmassen in diamantgebohrten Löchern zu erhöhen. Die vergleichsweise glatte innere Mantelfläche eines Bohrlochs wird dabei strukturiert und beispielsweise mit definierten Hinterschnitten versehen.

Die DE 31 43462 A1 und die DE 38 19650 A1 beschreiben jeweils Werkzeuge, an deren Werkzeugschaft eine separate konische Anlagefläche 25 vorgesehen ist, die es einem Anwender ermöglicht, der Werkzeugrotation manuell eine Taumelbewegung zu überlagern. Auf diese Weise wird der Werkzeugkopf in radialer Richtung ausgelenkt und dringt in die Bohrlochoberfläche ein. Bei den vorbekannten Lösungen ist nachteilig, dass die Werkzeuge aufgrund der separat an dem Werkzeugschaft vorgesehenen Anlageflächen aufwändig herzustellen und damit teuer sind.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische 5 Problemstellung zugrunde, ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochflache anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen, und insbesondere in einfacher und kostengünstiger Weise das Aufrauen einer Bohrlochoberfläche ermöglichen.

Die voranstehend beschriebene technische Problemstellung wird durch ein 10 Werkzeug zum Aufrauen einer Bohriochoberfläche gelöst, mit einem Kopplungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeugs in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei der Werkzeugkopf eine äußere Mantelfläche aufweist, auf der Schneidmittel angeordnet sind, die von der Mantelfläche seitlich abstehen. Die äußere Mantelfläche weist entlang 15 einer Werkzeuglängsrichtung eine Balligkeit auf.

Durch die ballige Ausführung der Mantelfläche wird während des Airfrauvorgangs eine gleichmäßige Bearbeitung der Bohriochoberfläche begünstigt So kann ein Anwender den Werkzeugkopf in ein zu bearbeitendes Bohrloch einführen und der durch das Bohrgerät erzeugten Werkzeugrotation

20 manuell eine Schwenk- bzw. Rührbewegung überlagern. Dabei kann die ballige Außenkontur des Werkzeugkopfs als Führungsfläche für eine Schwenkbewegung des Anwenders dienen. Beispielsweise kann das Werkzeug aus einer ersten Winkellage durch ein entlang der Werkzeuglängsrichtung erfolgendes Abwälzen des balligen Werkzeugkopfs auf der Bohrlochoberfläche in eine zweite

25 Winkellage bewegt werden. Ein Wechsel zwischen zwei Winkellagen bedeutet hier das relative Verschwenken der Werkzeuglängsachse zu einer Längs- bzw. Mittenachse der Bohrung.

Gemäß einer Weiterbildung des Werkzeugs weist die Mantelfläche einen maximalen Durchmesser auf, der bezüglich einer Längserstreckung des 30 Werkzeugkopfs mittig angeordnet ist Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Werkzeugführung des Anwenders beim Verschwenken des Werkzeugs begünstigt So kann die Balligkeit der Mantelfläche ausgehend von einem maximalen Durchmesser insbesondere symmetrisch gestaltet sein und die Außenkontur in einem Querschnitt entlang der Werkzeug längsachse beispielsweise ein Kreisbogensegment beschreiben.

Die Schneidmittel des Werkzeugs können Stifte aus einem Schneidwerkstoff, insbesondere Hartmetall oder Diamant, umfassen, wobei dte Stifte umfangsseitfg 5 unter einem Winkelabstand verteilt angeordnet sind. Mithilfe der Stifte lasst sich ein definiertes Einbringen von Hinterschnitten in die Bohrlochoberflfiche erreichen. Zudem kann eine insbesondere unter einem konstanten Winkelabstand vorgesehene umfangsseitkje Anordnung der Stifte die Führung des Werkzeugs während des Auf rauvorgangs verbessern.

10 So können dte Stifte bezüglich einer Werkzeug längsachse unter einem Winkelabstand angeordnet sein, wobei der Winkelabstand 30* bis 180°, bevorzugt 60° bis 150°, weiter bevorzugt 120° betragt Beispielsweise können wenigstens drei Stifte unter einem Winkelabstand von 120° verteilt auf der äußeren Mantelfläche des Werkzeugkopfs angeordnet sein. Damit kann der

15 Verschleiß des Werkzeugkopfs reduziert werden, da der Kontakt des Werkzeugkopfs zur Bohrlochoberflfiche maßgeblich durch de Stifte gebildet wird und in der Folge ein Verschleiß der dte Stifte tragenden, äußeren Mantelflache verringert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Werkzeugs ist der maximale 20 Durchmesser des Werkzeugkopfs kleiner als der Nenndurchmesser eines zu bearbeitenden Bohrlochs. Der maximale Durchmesser des Werkzeugkopfs kann beispielsweise durch auf der balligen Mantelfläche angeordnete Hartmetallstifte definiert sein, die einen Hüllkreis beschreben, dessen Durchmesser kleiner ist als der Nenndurchmesser des zu bearbeitenden Bohrlochs. Diese Gestaltung 25 erlaubt ein einfaches Einführen des Werkzeugkopfs in das zu bearbeitenden Bohrloch und begünstigt zudem eine Schwenk- bzw. Rührbewegung des Anwenders, da in radialer Richtung ein Spiel zwischen dem Werkzeugkopf und der Bohriochoberfläche gebildet ist.

Der Kopplungsabschnitt ist nach einer Weiterbildung des Werkzeugs an 30 einem ersten Ende eines Werkzeugschafts und der Werkzeugkopf an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts angeordnet, wobei der Werkzeugschaft einen geringeren Durchmesser aufweist als der Werkzeugkopf. Der Werkzeugschaft ist folglich in radialer Richtung relativ zu dem Werkzeugkopf abgesetzt Zwischen dem Werkzeugschaft und der Bohrlochoberfläche ist daner ein Spiel gebildet, sodass ein Freiraum für den Anwender zur Werkzeugführung geschaffen wird.

Der Werkzeugschaft weist nach einer Weiterbildung des Werkzeugs in axialer 5 Richtung wenigstens die Länge des Werkzeugkopfs auf. Das Werkzeug ist daher auch zur Bearbeitung von Bohrlochern im Bereich des Bohrlochgrunds geeignet, wobei de Bohrlochtiefe dem Zweifachen der axialen Länge des Werkzeugkopfs entspricht.

Die axiale Länge des Werkzeugkopfs kann wenigstens dem Neunfachen des 10 maximalen Werlcnugkopfdurchmessers entsprechen. Mit einem solchen Werkzeug kann sichergestellt werden, dass der aufgeraute Bereich der Bohriochoberfläche sich in axialer Richtung Ober eine ausreichende Länge erstreckt Insbesondere bei Sacklochbohrungen kann trotz sich im Bereich des Bohrtochgrunds ansammelnden Bohrstaubs auf ein Ausblasen bzw. Reinigen 15 des Bohrlochs verzichtet werden, da eine ausreichend große Rauflache zur Verfügung steht Bevorzugt kann der Werkzeugkopf über seiner gesamten axialen Länge verteilt mit Hartmetall- oder Diamantstiften bestückt sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Werkzeugs kann die axiale Länge des Werkzeugkopfs wenigstens dem Neunfachen des Nenndurchmessers einer

20 zu bearbeitenden Bohrung entsprechen. Mit einem solchen Werkzeug wird sichergestellt dass sich der aufgeraute Bereich der Bohrkxrfroberflache in axialer Richtung über eine ausreichende Länge erstreckt Insbesondere bei Sacklochbohrungen kann trotz sich im Bereich des Bohrtochgrunds ansammelnden Bohrstaubs auf ein Ausblasen bzw. Reinigen des Bohrlochs

25 verzichtet werden, da eine ausreichend große Raufläche zur Verfugung steht Bevorzugt kann der Werkzeugkopf über der gesamten axialen Länge verteilt mit Hartmetall- oder Diamantstiften bestückt sein.

Der größte Durchmesser des Werkzeugkopfs sollte um wenigstens 30 % größer als der Durchmesser eines den Werkzeugkopf und den 30 Kopplungsabschnitt verbindenden Werkzeugschafts sein.

Nachfolgend wird die (Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch: Rg. 1 eine erste Auegestaltung eines erfindungsgemäßes Werkzeugs in einer perspektivischen Ansicht, einer Frontansicht und einer Seitenansicht; und

Fig.2 eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßes Werkzeugs in einer perspektivischen Ansicht, einer Frontansicht und zwei Seitenansichten.

5 Figur 1 zeigt ein Werkzeug 10 zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche (nicht dargestellt) in einer perspektivischen Ansicht, einer Frontansicht und einer Seitenansicht. Das Werkzeug 10 hat einen Kopplungsabschnitt 12 zum Einspannen des Werkzeugs 10 in ein Bohrgerät (nicht dargestellt) und einen Werkzeugkopf 14 zur Bearbeitung einer Bohrlochoberflache. Der Werkzeugkopf 10 14 weist eine Außere Mantelfläche 16 auf. Auf der äußeren Mantelfläche 16 sind Schneidmittel 18 angeordnet, die radial gegenüber der Mantelfläche 16 vorstehen. Die äußere Mantelfläche 16 weist entlang einer Werkzeuglängsrichtung a eine Balligkeit auf, die in Seitenansicht zu erkennen ist

Die Mantelfläche 16 hat einen maximalen Durchmesser D1, der bezüglich der 15 Längserstreckung des Werkzeugkopfs 14 mittig angeordnet ist Ausgehend von dem maximalen Durchmesser D1 ist dte Mantelfläche 16 in Richtung eines stirnseitjgen Endes 20 und eines entgegengesetzten schaftseitigen Endes 22 jeweils auf einen im Vergleich zum Durchmesser D1 kleineren, minimalen Durchmesser D2 verjüngt Mit anderen Worten ist die äußere Mantelfläche in 20 Seitenansicht in einer radialen Richtung r nach außen gewölbt.

Die auf der Mantelfläche 16 vorgesehenen Schneidmittet umfassen Hartmetallstifte 18, die umfangsseitkj unter einem Winkelabstand von 120° und zudem axial entlang der Werkzeuglängsachse A verteilt angeordnet sind

Die axiale Längserstreckung des Werkzeugkopfs 14 ist großer als das 25 Neunfache des maximalen Durchmessers D3 des Werkzeugkopfs. Der maximale Durchmesser D3 des Werkzeugkopfs 14 wird durch den Durchmesser der Hüllkreise der Hartmetallstrfte 18 bestimmt, die im Bereich des maximalen Durchmessers D1 der Mantelfläche angeordnet sind.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist die axiale 30 Längserstreckung des Werkzeugkopfs größer als das Neunfache des Nenndurchmessers der zu bearbeitenden Bohrung. Der Kopplungsabschnitt 12 ist an einem ersten Ende eines Werkzeugschafts 24 und der Werkzeugkopf 14 an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts 24 angeordnet. Der Werkzeugschaft 24 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Werkzeugkopf 14. Die axiale Länge des 5 Werkzeugschafts 24 entspricht im Wesentlichen der axialen Länge des Werkzeugkopfs 14.

Zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche (nicht dargestellt) wird das erfindungsgemäße Werkzeug 10 in ein Bohrgerät (nicht dargestellt) eingespannt. Das Werkzeug 10 wird mit dem Werkzeugkopf in ein Bohrloch (nicht dargestellt)

10 eingeführt Der Nenndurchmesser des Bohrlochs ist dabei bevorzugt größer als der maximale Durchmesser D3 des Werkzeugkopfs 14. Das Bohrgerät bewirkt eine Rotation des Werkzeugs 10 wobei dieser Rotation durch den Anwender eine Schwenk- bzw. Rührbewegung überlagert wird. Der ballige Werkzeugkopf 14 wird durch den Anwender entlang der Bohrlochoberfläche geführt, sodass die

15 Führung des Werkzeugs 10 durch die Form des Werkzeugkopfs 14 vorgegeben wird. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiges Airfrauen der Bohrlochoberfläche erreicht werden. Durch die umfangsseitige Verteilung der Hartmetallstifte 18 wird zudem der Verschleiß des Werkzeugs 10 im Bereich der äußeren Mantelfläche 16, insbesondere auf der Höhe des maximalen Durchmessers D1, reduziert.

20 Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Werkzeugs 10, wobei sich diese alternative Ausgestaltung durch eine geänderte Formgebung des Kopplungsabschnitts 12 auszeichnet, der im Durchmesser größer als der Schaftdurchmesser ist.

Das Werkzeug ist so ausgeführt, dass der Werkzeugkopf einen größten 25 Durchmesser hat, der um mindestens 30 % größer ist als der Durchmesser des Werkzeugschafts.