AT392159B - Verfahren und vorrichtung zur feststellung des inneren zustandes von baeumen oder holzbauteilen - Google Patents

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Description

AT 392 159 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des inneren Zustandes von Bäumen oder Holzbauteilen, bei dem eine Nadel in das Holz eindringt und in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Eindringswiderstand gemessen wird.
Damit können eventuelle Beschädigungen durch pflanzlichen oder tierischen Schädlingsbefall an Bäumen, hölzernen Masten oder Holzbauteilen von Brücken, Gebäuden oder Gerüsten festgestellt werden.
Neben den zerstörungsfreien Methoden zur Feststellung des inneren Zustandes von Bäumen oder Holzbauteilen durch Ultraschall, Röntgenstrahlen o. dgl. sind Verfahren bekannt geworden, bei denen das Prüfobjekt aufgebohrt und durch Untersuchung des Bohrloches, z. B. mittels einer Elektrosonde, oder durch Untersuchung der ausgebohrten Holzbestandteile Rückschlüsse auf den inneren Zustand des Holzes gewonnen wurden. Diese Verfahren sind jedoch entweder vom apparativen Aufwand her zu teuer oder sie mindern die Festigkeitseigenschaften des Prüfobjektes erheblich.
Um diese Nachteile zu beseitigen, ist bereits eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine federbelastete Nadel in das Holz gestochen wird und in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Eindringwiderstand gemessen wird (Forstw. Cbl. 81. Jg. 1962,7/8,222-230).
Die mit diesem Verfahren gewonnenen Meßergebnisse sind jedoch recht ungenau und lassen nur eine grobe Mutmaßung auf den inneren Zustand des Prüfobjektes zu. Dies gilt insbesondere bei zunehmenden Eindringtiefen, da mit größer werdenden Reibungs- und Kontaktflächen der Nadel in dem Holz die Ergebnisse verfälscht werden Gleichwohl wird von Fachleuten dieses Nadel-Verfahren bevorzugt, da es die Festigkeitseigenschaften des untersuchten Holzes nicht nennenswert beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Nadel-Verfahren so zu vergessem, daß es wesentlich genauere Meßergebnisse liefert und dabei zugleich praktikabel und mit vertretbaren Kosten für Massenuntersuchungen einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem die einen im Vergleich zum Nadelschaftdurchmesser größerem Nadelkopfdurchmesser aufweisende Nadel rotiert wird, und bei dem die Leistungsaufnahme des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes der Nadel gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert verfalschungsfreie und verfälschungssichere Ergebnisse, da beim Einstechen der rotierenden Nadel mit dem etwas größeren Nadelkopf ausschließlich am Kopf der Nadel die Kräfte angreifen, die dem inneren Zustand des Holzes analog sind, so daß durch Messen der Leistungsaufnahme des Nadelantriebes ein genaues Bild von der inneren Struktur des Holzes gewonnen wird, und zwar exakt in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Nadelkopfes, d. h. der Eindringtiefe der Nadel.
Die Meßergebnisse können optisch oder auch akustisch durch Geräuschveränderungen der Nadelantriebe von der Bedienungsperson erfaßt werden, so daß diese schon vorab einen groben Hinweis auf den Zustand des Holzes erhält, sie können gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung aber auch für eine Feinauswertung auf einem Bildschirm sichtbar gemacht, auf einem Registrierstreifen aufgezeichnet und/oder auf einem elektronischen Datenträger gespeichert werden.
Die Leistungsaufnahme der Nadelantriebe wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Messen der Stromaufnahme des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang der Nadel bestimmt. Die Leerlaufleistung und damit die Eigenverluste der Antriebe bleiben auf das Meßergebnis ohne Einfluß.
Alternativ kann die Leistungsaufnahme der Antriebe auch durch Messen der Drehzahlveränderung des Rotationsantriebes und/oder der Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang der Nadel bestimmt werden.
Auch ist es möglich, die Leistungsaufnahme durch Messen der Drehkraftveränderung des Rotationsantriebes und/oder der Änderung der Vorschubkraft des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang zu bestimmen.
Ebenso kann die Leistungsaufnahme durch Erfassen der Geräuschveränderungen des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang bestimmt werden.
Alle diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können ohne oder mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebes der Nadel durchgeführt werden.
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Nadel, einem Nadelantrieb und einer Meßeinrichtung sieht vor, daß die Nadel aus einem Stahldraht mit einem im wesentlichen konstanten Schaftdurchmesser kleiner als 2 mm besteht und daß der Nadelkopf als flache, dreieckförmige Spitze ausgebildet ist.
Auch kann es zweckmäßig sein, in die Schaftoberfläche der Nadel ein Feingewinde einzuarbeiten, das zerspante oder zerriebene Holzbestandteile aus dem Einstichkanal herausfördert und damit den Schaft der Nadel von Reibungskräften freihält, die das Meßergebnis im Extremfall bei sehr feuchtem Holz o. dgl. beeinträchtigen könnten.
Werden Nadeln erforderlich, deren axiale Länge sehr groß ist, dann sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Nadel zwischen ihrem vom Einspannfutter gehaltenen Einspannende und ihrem Kopf mindestens durch ein beim Eindringvorgang relativ zur Nadel verfahrbares Abstützelement geführt ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, -2-
AT 392 159 B
Fig. 2 den relativ zu Fig. 1 um 90° gedrehten Längsschnitt,
Fig. 3 den Querschnitt (A-A) der Fig. 1,
Fig. 4 den Querschnitt (B-B) der Fig. 2,
Fig. 5 die Ansicht (C) der Fig. 1,
Fig. 6 die Nadel in Seitenansicht,
Fig. 7 die relativ zu Fig. 6 um 90° gedrehte Seitenansicht,
Fig. 8 die Ansicht (D) der Fig. 6,
Fig. 9 die Ansicht (E) der Fig. 7.
In den Fig. 1 und 2 ist mit (1) der Rotationsantrieb mit dem Einspannfutter (2) zum leichten Auswechseln der Nadel (3) bezeichnet. Der Rotationsantrieb (1) wird durch die Schlittenführungsringe (4, 5) und die Distanzstangen (6, 7) gehalten und auf den Schlittenfiihrungsstangen (8, 9) vor- und rückwärts beweglich geführt. Die Schlittenführungsstangen (8,9) sind in den Stützplatten (10,11) gelagert, welche gleichzeitig als Aufnahme eines das ganze Gerät umschließenden Schutzmantels (12) dienen. Die Stromzufuhr für den Rotationsantrieb (1) kann sowohl durch ein Kabel als auch über die Schlittenführungsstangen (8,9) erfolgen. In diesem Fall sind sowohl die Schlittenführungsringe (4, 5) als auch die Stfitzplatten (10, 11) aus nicht elektrisch leitendem Material zu fertigen.
Die Hin- und Herbewegung des Rotationsantriebes (1) erfolgt durch einen reversierbaren Vorschubantrieb (14), ein Untersetzungsgetriebe (15) und eine in den Stützplatten (10), (11) gelagerte Vorschubspindel (16) und eine in dem Schlittenführungsring (4) oder (5) geführte Gewindemutter (17).
Die Nadel (3) wird in einer Lünette (18) geführt, die an der vorderen Stützplatte (10) leicht auswechselbar befestigt ist, um verschiedene Nadeldurchmesser aufnehmen zu können, Eine besonders vorteilhafte Form der Nadel (3) ist in vergrößertem Maßstab in den Fig. 6-9 dargestellt. Die Nadel besteht aus einem bruchfesten Stahldraht, dessen Nadelkopf (43) durch Abflachen keilförmig verbreitert ist, wobei der Rotationsdurchmesser des Nadelkopfes (43) breiter als der Schaftdurchmesser der Nadel ist Der Kopfwinkel (44) der Nadelspitze ist je nach zu prüfendem Material mehr oder weniger groß. Die Flanken des Nadelkopfes sind zweckmäßig hinterschnitten, wie dies die Bezugsziffem (45) und (47) zeigen. Auch sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Nadel vor, daß in deren Schaftoberfläche ein Fein- oder Mikrogewinde (48) zum Herausfördem von zerspanten oder zerriebenen Holzbestandteilen aus dem Einstichkanal der Nadel eingearbeitet ist
Um einen möglichen Schwingungsbauch der Nadel (3) beim Eindringvorgang in das Holz zu vermeiden, ist eine längsbewegliche Nadelabstützung (19) so angordnet, daß sich sich in der Ausgangsstellung vor Beginn des Eindringvorganges etwa in der Mitte des Vorschubweges befindet. Durch die Haltestangen (20, 21) mit dem Zwischenstück (22) welche auf den Schlittenführungsstangen (8, 9) gleitend angeordnet ist, wird die Nadelabstützung (19) zur Führung der Nadel (3) gehalten. Das Zwischenstück (22) wird durch die Mitnehmerstangen (23, 24) welche in den Schlittenführungsringen (4, 5) längsbeweglich gelagert sind, verbunden.
Bei dem Eindringvorgang der Nadel Mut der vordere Schlittenführungsring (4) gegen das Zwischenstück (22) und schiebt dieses zusammen mit den Haltestangen (20, 21) und der Nadelabstützung (19) zur vorderen Endstellung, bis eine Endschalter den Vorschubantrieb (14) und den Rotationsantrieb (1) ausschaltet. Bei dem Rückwärtsgang wird der Rotationsantrieb (1) zunächst so weit zurückgezogen, bis der hintere Schlittenführungsring (5) gegen die Rückholanschläge (27, 28) gefahren ist und sodann die Nadelabstützung (19) und die mit ihr verbundenen Teile so weit zurückgezogen hat, bis ein Endschalter den Rücklauf ausschaltet.
Nach einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Bewegung der Nadelabstützung (19) auch über eine zweite Vorschubspindel erfolgen, deren Drehzahl bzw. Steigung sich zur Vorschubspindel (16) wie 1 : 2 verhält, es entfallen dann die Teile (23, 24, 27, 28).
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Gerät mit Hilfe der an der Lünette (18) beweglich und arretierbar angeordneten Positionierungsspitzen (35, 36, 37) von Hand am Prüfgegenstand festgesetzt werden. Falls das Gerät nicht von Hand gehalten werden soll bzw. kann, z. B. wenn mehrere Geräte gleichzeitig eine Prüfung vornehmen sollen, dann ist es auch möglich, die Geräte mittels einer gesonderten Anspannvorrichtung zu halten.
Die elektrische Schaltung des Rotationsantriebes (1) ist so ausgeführt, daß diese für sich allein betätigt werden kann, jedoch der Vorschubantrieb (14) nur bei eingeschaltetem Rotationsantrieb (1) anlaufen kann. Diese Maßnahme soll verhindern, daß die Nadel (3) im Stillstand gegen den zu untersuchenden Gegenstand gefahren wird und dadurch verbogen werden könnte. Mit dem Schalter (32) werden der Vorschubantrieb (14) und der Rotationsantrieb (1) gleichzeitig ein- und ausgeschaltet. Mit dem Schalter (33) wird der Rotationsantrieb (1) allein ein- und ausgeschaltet. Mit dem Schalter (34) wird die Drehrichtung des Vorschubantriebes (14) für Vor- und Rücklauf gesteuert. Diese Schalter sind am rückwärtigen Ende des Gerätes auf der Schalterplatte (31) angeordnet. -3-

Claims (9)

  1. AT 392 159 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Feststellung des inneren Zustandes von Bäumen oder Holzbauteilen, bei dem eine Nadel in das Holz eindringt und in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Eindringwiderstand gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, - daß die einen im Vergleich zum Nadel-Schaftdurchmesser größeren Nadelkopf-Durchmesser aufweisende Nadel rotiert wird - und daß die Leistungsaufnahme des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes der Nadel gemessen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme durch Messen der Stromaufhahme des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang bestimmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme durch Messen der Drehzahlveränderung des Rotationsantriebes und/oder der Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang bestimmt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme durch Messen der Drehkraftveränderung des Rotationsantriebes und/oder der Änderung der Vorschubkraft des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang bestimmt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme durch Erfassen der Geräuschveränderungen des Rotationsantriebes und/oder des Vorschubantriebes beim Eindringvorgang bestimmt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebes konstant gehalten wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Nadel, einem Nadelantrieb und einer Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, - daß die Nadel (3) aus einem Stahldraht mit einem im wesentlichen konstanten Schaftdurchmesser kleiner als 2 mm besteht, - und daß der Nadelkopf (43) als flache, dreieckförmige Spitze ausgebildet ist.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaftoberfläche der Nadel (3) ein Feingewinde (48) eingearbeitet ist
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (3) zwischen ihrem vom Einspannfutter (2) gehaltenen Einspannende und ihrem Kopf (43) mindestens durch ein beim Eindringvorgang relativ zur Nadel verfahrbares Abstützelement (19) geführt ist Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-
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