DE19617307B4

DE19617307B4 - Wood core drill and method for checking the internal condition of wood materials and trees

Info

Publication number: DE19617307B4
Application number: DE1996117307
Authority: DE
Inventors: Juergen-Michael Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2016-05-01
Also published as: DE19617307A1

Abstract

Holzkernbohrer zum Prüfen des inneren Zustandes von Bäumen und Holzbauteilen durch mechanisches, spanloses Ausstanzen und Ziehen eines Holzkernes, bei dem ein dünnwandiges Rohr in Holz gedrückt wird und im Rohrinneren mit zunehmender Eindringtiefe ein ausgebohrter und länger werdender Holzkern zu Prüfzwecken entsteht,
dadurch gekennzeichnet,
– daß das Rohr einen Durchmesser kleiner als 12 mm hat,
– daß die Rohrwandstärke kleiner als 0,55 mm ist,
– daß das in Holz eindringende Rohrende einen größeren Außendurchmesser und einen kleineren Innendurchmesser als das eigentliche Rohr und damit einen Rohrkopf besitzt,
– daß der Rohrkopfinnendurchmesser eine nach rückwärts gerichtete Kante zum Abscheren des freigestanzten Bohrkernes beim Rückzug des Stanzwerkzeuges aufweist und
– daß ein maschineller Rotationsantrieb für den Bohrer mit hoher Drehzahl vorgesehen ist.Wood core drill for checking the internal condition of trees and wooden components by mechanical, non-cutting punching and pulling of a wood core, in which a thin-walled pipe is pressed into wood and a drilled and lengthening wood core is created inside the pipe with increasing depth of penetration for testing purposes,
characterized,
- that the tube has a diameter of less than 12 mm,
- that the tube wall thickness is less than 0.55 mm,
That the pipe end penetrating into wood has a larger outside diameter and a smaller inside diameter than the actual pipe and thus a pipe head,
- That the inner diameter of the pipe head has a rearward edge for shearing off the punched-out core when the punch is withdrawn and
- That a mechanical rotary drive is provided for the drill at high speed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Holzkernbohrer und ein Verfahren zur Prüfung des inneren Zustandes von Holzwerkstoffen und Bäumen, bei dem gleichzeitig ein Holzkern zur weiteren mechanischen Prüfung gezogen wird.The invention relates to a wood core drill and a procedure for testing of the internal condition of wooden materials and trees, at the same time a wood core is drawn for further mechanical testing.

Aus der Offenlegungsschrift DE-OS 35 01 841 ist ein Verfahren und ein Vorrichtung bekannt geworden, welches zur Feststellung des inneren Zustandes von Bäumen und Holzbauteilen eine Nadel rotierend in Holz eindringen läßt, wobei in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Eindringwiderstand gemessen wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, daß der Nadalkopfdurchmesser größer ist als der Schaft der Nadel ist und die Leistungsaufnahme des Rotations- und/oder des Vorschubs der Nadel beim Eidringen gemessen wird.From the published application DE-OS 35 01 841 a method and a device have become known which, in order to determine the internal condition of trees and wooden components, allow a needle to penetrate rotatingly into wood, the penetration resistance being measured as a function of the penetration depth. The method and the device are characterized in that the needle head diameter is larger than the shaft of the needle and the power consumption of the rotation and / or the advancement of the needle during ovulation is measured.

Aus der Offenlegungsschrift DE 40 04 242 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem sich ein angespitzter Draht mit spiralig angeschliffener Spitze bei konstanter Drehzahl mit in Abhängigkeit von der Festigkeit des Prüflings variabler Vortriebsgeschwindigkeit in den zu prüfenden Werkstoff zieht, wobei die Eindringgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Eindringtiefe gemessen wird. Dieses Verfahren findet dann seine Grenzen, wenn die Nadelspitze in eine Umgebung gelangt, wo ihr ein Ziehen unmöglich wird, wie zum Beispiel in Faulholz. In diesem Fall soll durch den geringen Unterschied zwischen Nadelkopf- und Nadelschaftdurchmesser die elastische Drahttorsion beim Eidringen in den Prüfling den weiteren Vortrieb bewirken. Dadurch ist aber eine Messung zwischen weichen Prüfwerkstoff und dem Austritt ins Freie kaum unterscheidbar.From the published application DE 40 04 242 A1 A method is known in which a pointed wire with a spirally ground tip pulls into the material to be tested at a constant speed with a variable rate of advance depending on the strength of the test specimen, the rate of penetration being measured as a function of the depth of penetration. This method has its limits when the needle tip enters an environment where it is impossible to pull, such as in sapwood. In this case, due to the small difference between the diameter of the needle head and the shaft of the needle, the elastic wire torsion should cause further propulsion when penetrating the specimen. However, this means that a measurement between the soft test material and the outlet into the open can hardly be distinguished.

Aus der Offenlegungsschrift DE 44 11 746 A1 ist ein Verfahren bekannt geworden, welches einen Draht mit einer schlanken Spitze mit gerichteten Schleifriefen durch Rotation in einen Holzprüfling durch tendenzielles Ziehen von der Prüfdrahtspitze her eindringen läßt.From the published application DE 44 11 746 A1 A method has become known which allows a wire with a slender tip with directed grinding grooves to penetrate into a wood test specimen by rotation by tending to pull it from the test wire tip.

Dieses Verfahren weist bereits eine nach hinten gerichtete Schneidkante an der Drahtspitze zur Widerstandsmessung in sich nach dem Eidringen wieder verengenden Bohrlöchern beim Werkzeugrückzug auf. Außerdem weist es zur Erzeugung spannklemmungsfreier Messungen auf dem Vorteil der Nutzung der Reibenergie zur Verkohlung und der Vergasung des entstehenden Holzabriebes und etwiger Spänchen beim Endringen in Holz hin.This procedure already has one rear-facing cutting edge on the wire tip for resistance measurement in constricting boreholes after oathing tool retraction on. Moreover points to the advantage of generating clamp-free measurements Use of the friction energy for charring and gasification of the resulting Wood abrasion and some chips when reaching into wood.

Auch beim Messverfahren nach der Offenlegungsschrift DE 44 11 746 A1 ist jedoch nur eine indirekte Ableitung der inneren Struktur von Bäumen und Holzwerkstoffen anhand von Meßkurven möglich. Es zeigt sich bei der praktischen Arbeit nach solchen Verfahren, daß manche Baumsachsverständige aus abstrakten Kurven allein nur schwer die richtigen Folgerungen ziehen können. Auch gibt es für keines der bekannten und zum Patent angemeldeten Verfahren eine Möglichkeit, ausreichend und zuverlässig auf die Resttragfähigkeit der geprüften Holzwerkstoffe zu schließen.Also in the measurement procedure according to the published specification DE 44 11 746 A1 However, only an indirect derivation of the internal structure of trees and wood-based materials is possible using measurement curves. Practical work according to such methods shows that some Baumsachs experts can hardly draw the correct conclusions from abstract curves alone. There is also no possibility for any of the known and patent-pending methods to draw sufficient and reliable conclusions about the residual load-bearing capacity of the tested wood-based materials.

Ermittlungen hierzu werden bisher dadurch angestellt, daß man mit sogenannten Kern- oder Zuwachsbohrern in der Nähe der Meßbohrung Bohrkerne aus dem Holzprüfling zieht und diese durch mechanische Belastungen testet.So far, investigations into this employed by the fact that one with so-called core or incremental drills near the measuring hole Drill cores from the wood test specimen pulls and tests them by mechanical loads.

Zuwachsbohrer sind mit Gewindegängen versehene Holhbohrer, welche per Hand über Hebelarme eingeschraubt werden. Die erzielten Kerndurchmesser ligen in der Regel zwischen 12 und 15 mm, die Außendurchmesser liegen mehrheitlich zwischen 22 und 11 mm. Die Kerngewinnung erfolgt durch die Einführung einer sogenannten Ziehnadel, welche zwischen Kern und Innenrohrwandung eingeführt werden und den Kern losbrechen und ziehen müsen.Incremental drills are provided with threads Holhbohrer, which by hand over Lever arms are screwed in. The core diameters achieved are ligated usually between 12 and 15 mm, the outside diameters are mostly between 22 and 11 mm. The core extraction takes place through the introduction of a so-called drawing needle, which between the core and inner tube wall introduced and break loose and pull the core.

Die Entgegenhaltung nach dem Katalog 1993/1994 der Firma Flügel GmbH, Osterode, Seite 92 – zeigt die bisher gebräuchliche Geräteset für das manuell bestätigte Ziehen von Kernen von Hand. Im Vergleich zum gewonnenen Kerndurchmesser entsteht eine weit größere Beschädigung des Holzprüflings, z. B. an einem lebenden Baum, nicht nur dadurch, daß das entstehende Bohrloch einen mehr als doppelt so großen Durchmesser aufweist, sondern die scharfen Gewinde zum Vortrieb des Kernbohrrohres zusätzlich tiefe Risse in das Holzgewebe zerren. Diese großen bleibenden Schädigungen sind Eintrittspforten für Sauerstoff und diesen bdürfenden Holzschädlingen.The document according to the catalog 1993/1994 of the company Flügel GmbH, Osterode, page 92 - shows the previously used equipment set for that manually confirmed Pulling cores by hand. In comparison to the core diameter obtained there is far greater damage to the Holzprüflings, z. B. on a living tree, not only in that the resulting Borehole has a diameter more than twice as large, but the Sharp threads for driving the core drill pipe additionally deep Pull the cracks into the wooden fabric. This big permanent damage are entry points for Oxygen and this need Wood pests.

Die Entgegenhaltung nach US 31 10 184 – offenbart keinen Unterschied zu dieser methode zur Gewinnung von Holzkernen und stellt lediglich eine Befestigungs- und Führungsvorrichtung zur Benutzung von manuell gedrehten Kernbohrungen an widerstandsfähigen Hölzern dar. Dabei wird der Gewindegang des Kernbohrrohres zum Einziehen in den Prüfling gegenüber den konventionellen gewindeausbildung verändert. Angaben zum eingentlichen Entfernen des Kernes aus dem Kernbohrrohr sind nicht offenbart und lassen im Zusammenhang mit der Vermeidung der deutlichen Darstellung der Spitze des Kernbohrers nur das bekannte Kernziehprinzip erahnen. Auch der durch die manuelle Betätigung die Kernqualität beeinträchtigende Stick-Slip- Effekt bleibt erhalten.The document according to US 31 10 184 - Discloses no difference to this method for extracting wooden cores and is only a fastening and guiding device for using manually turned core holes on resistant wood. The thread of the core drill pipe for pulling into the test object is changed compared to conventional thread formation. Information on the individual removal of the core from the core drill pipe is not disclosed and, in connection with avoiding the clear representation of the tip of the core drill, only gives an idea of the known core pulling principle. The stick-slip effect that affects the core quality due to manual operation is also retained.

Die Entgegenhaltung nach M. Brandt et al., Eine Übersicht zur Stammfäulediagnose, Holz-Zentrallblatt, Stuttgart Nr. 80, Mittwoch 5. Juli 1989 Seiten 1268, 1270 – beschreibt unter dem Punkt Bohrspannentnahme das bekannte Verfahren und nennt Folgeschäden aus der Zerstörung durch große Bohrlöcher.The document according to M. Brandt et al., An overview for the diagnosis of stem rot, Holz-Zentralallblatt, Stuttgart No. 80, Wednesday July 5, 1989 pages 1268, 1270 - describes the well-known procedure under the point drilling removal and names consequential damages from destruction by great Drill holes.

Der Katalog der Firma WIGO No. 02 – 106 – zeigt einen so genannten Zapfenfräser. Solche Werkzeuge und andere Hohlbohrer mit Schneiden auf der Werkzeugstirnseite werden aufgrund ihrer vergleichsweisen großen uns stabilen Wandstärken zum spannenden Ausschneiden von Zapfen und Zapfernlöchern aus Durchgangslöchern verwendet. Da die an der Stirnfläche angeordeneten Schneiden bis zur WErkzeug-Hohlbohrung führen, kann der Spanfluß auch die Mantelfläche des gewonnenen Kernes umhüllen und die Kernoberfläche aufrauhen. Der Kern wird jedenfalls ausgeschnitten und nicht ausgestanzt, was seine Qualität beeiträchtigt. Wie der Kern mit einem Werkzeug nach der Entgegenhaltung 11 allerdings von seiner Verbindung in einem Sackloch gelöst werden kann, bleibt dem Erfindungsreichtum der Benutzer überlassen. In lebenden Bäumen wird dieses Werkzeug nicht verwendet.The catalog of the company WIGO No. 02 - 106 - shows a so-called tenon mill. Such tools and other hollow drills with cutting edges on the tool end face are due to their comparatively large and stable wall thicknesses for exciting cutting of tenons and Zapf holes from through holes used. Since the cutting edges arranged on the end face lead to the hollow tool bore, the chip flow can also envelop the outer surface of the core obtained and roughen the core surface. In any case, the core is cut out and not punched out, which compromises its quality. Like the core with a tool after the citation 11 however, its connection can be released in a blind hole, leaving the ingenuity of the user. This tool is not used in living trees.

Das Kernbohren mit Zuwachsbohren besonders in lebenden Bäumen ist nur in weichen Hölzern relativ leicht durchzuführen. Bereits in mittelharten Hölzern wie bei Buchen und Eichen erfordert das Kernbohren viel Kraft und Erfahrung. In harten Hölzern wie z.B. beim Rotdorn oder der Robinie unterbleibt das Kernbohren aus diesen Gründen meistens.Core drilling with increment drilling especially in living trees is relative only in soft woods easy to do. Even in medium-hard woods As with beech and oak, core drilling requires a lot of strength and Experience. In hard woods such as. core drilling is not carried out on the hawthorn or robinia for these reasons mostly.

Das Kernbohren ist anderseits häufig deshalb notwendig, weil nur mit diesem eine gesicherte Jahrringanalyse und damit die Beurteilung des Zuwachses möglich ist, wenn man nicht auf eine Holzscheibe zurückgreifen kann. Hieraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung.On the other hand, core drilling is often because of this necessary because only with this a reliable tree ring analysis and so that the assessment of the growth is possible when you are not on to resort to a wooden disc can. The object of the invention results from this.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task comes with the characteristics of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Lösung für die Beseitigung der beschriebenen Nachteile bei der Prüfung der inneren Struktur von Bäumen und Holzwerkstoffen und dem Kernziehen macht sich die Tatsache zunutze, daß auch Rohre mit sehr dünnen Wandstärken sich drehend ohne ein Führungsgewinde in Holzwerstoffe eindrücken lassen. Hierbei wird je nach Struktur und Zustand des Holzprüflings das Eindringen des vorderen Rohrendes durch maßgeblich erleichtert, daß das in das Holz eindringende Rohr an der Stirnseite aufgerauht oder sogar mit Zähnen versehen ist. Diese Zähne können auch geschränkt sein, um die entstehenden Späne vom Rohrinnendurchmesser wegzuweisen, um eine Kernklemmungsgefahr zu verringern.The solution according to the invention for the elimination of the described Disadvantages when considering the inner structure of trees and wood-based materials and core drawing takes advantage of the fact that too Tubes with very thin wall thickness rotating without a guide thread press into wood materials to let. This is depending on the structure and condition of the wood test specimen Penetration of the front pipe end by significantly facilitated that the in the wood penetrating pipe roughened on the face or even with teeth is provided. These teeth can also be restricted around the resulting chips away from the inside diameter of the pipe in order to avoid a core jamming to reduce.

Das in den Rohrprüfling eindringende Rohrende hat einen größeren Außendurchmesser und einen kleineren Innendurchmesser als das eigentliche Rohr. Damit wird zunächst ein Stauvolumen für das rückfedernde Holz und einen möglicherweise entstehenden Holzabrieb bei niedrigen Arbeitsdrehzahlen zwischen Bohrlochwandung und Rohraußendurchmesser einerseits und Rohrinnenwandung und Bohrkernwandung anderseits verfügbar.The pipe end penetrating into the pipe specimen has a larger outside diameter and a smaller inner diameter than the actual pipe. In order to will first a storage volume for the springback Wood and possibly one resulting wood abrasion at low working speeds between Borehole wall and pipe outside diameter on the one hand and inner tube wall and core wall on the other hand available.

Nun ist bereits ausgeführt, daß die zerstörende Prüfung von lebenden Bäumen durch spannende Verfahren die große Gefahr der Verschleppung von Pilzsporen und Schädlingen in den Spänen beinhaltet. Aus diesem Grund ist als weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Lösung zur sterilen Gewinnung von Bohrkernen aus lebenden Bäumen beabsichtigt, die Rotationsdrehzahl des eindringenden Prüfrohres so zu erhöhen, daß beim Rohreindringen in das Holz eine Verkohlung oder Vergasung des Prüflingwerkstoffes vorrangig in dem Bereich des Außendurchmessers des Rohrkopfes und an der Rohrkopfstirnseite bewirkt wird. Hierbei wird hauptsächlich die Bohrungswandung angesengt und damit sterilisiert. Die Abstimmung der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt so, daß im besten Fall die Bohrkernwandung nicht einmal angebrannt ist. Weil dabei keine Späne entstehen können, brauchen auch das Bohrkopfaußenwand ebenso wie das -innenmaß nur Zehntelmillimeter von den eigentlichen Rohrmaßen abweichen.It has already been stated that the destructive testing of living trees the great risk of procrastination through exciting processes of fungal spores and pests in the shavings includes. For this reason, as a further improvement of the solution according to the invention Sterile extraction of drill cores from living trees intends the rotational speed of the penetrating test tube so to increase that at Pipe penetration into the wood carbonization or gasification of the test material primarily in the area of the outer diameter of the pipe head and on the pipe head face. in this connection will mainly the wall of the hole is seared and thus sterilized. The vote the speed of rotation is such that in the best case the core wall is not even burned. Because no chips can arise also the drill head outer wall just like the inside dimension is only a tenth of a millimeter deviate from the actual pipe dimensions.

Damit ist auch die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die Aufzeichnung der elektrischen Stromaufnahme des Rotationsantriebes beim Eindringen nicht durch Spannklemmung verfälscht werden kann. Der gleichzeitig gewonnene Bohrkern stammt damit erstmalig in einem Verfahren aus dem Meßbereich, in welchem auch die Meßwertaufzeichnung für den Eindringwiderstand entstanden sind.This is also the prerequisite created for that the Recording the electrical current consumption of the rotary drive cannot be falsified by tension clamping when penetrating. The one at the same time Drilled core thus obtained comes from a process for the first time the measuring range, in which also the measured value recording for the Penetration resistance have arisen.

Des weiteren wird zur gleichzeitigen Prüfung der inneren Strukturen von Bäumen und Holzwerkstoffen und dem Ziehen von Bohrkernen die Tatsache berücksichtigt, daß die Bohrkerne möglichst frisch einer mechanischen Prüfung unterworfen werden sollen. Dafür ist es erforderlich, das Ausstechen des Kernes möglichst unter Vermeidung einer zu großen Wärmeentwicklung und Austrocknung vorzunehmen. Das wird am einfachsten dadurch erreicht, daß die entstehende Reibungswärme am Rohrkopf auf kleinem Raum begrenz wird und für das weitere Verkohlen und Vergasen des Holzwerkstoffes verbraucht wird. Die Wärmeleitung nach hinten ist das Stanzrohr muß weitge hend verhindert werden, was in der aufgezeigten Lösung dadurch erreicht wird, daß zwischen Rohrkopf und dem eigentlichen Rohr die Wärmeleitung durch BOhrungen, Schlitze oder Isolierung behindert wird, womit auch die Beeinflussung des Bohrkernes durch eine zu heiße Rohrwandung verhindert werden kann. Furthermore it becomes the simultaneous Examination of inner structures of trees and wood-based materials and the drawing of drill cores takes into account the fact that the Drill cores if possible fresh from a mechanical test to be subjected. Therefore it is necessary to cut out the core while avoiding a too much heat and dehydration. The easiest way to do this is that the emerging frictional heat is limited at the pipe head in a small space and for further charring and Gasification of the wood material is consumed. The heat conduction to the rear the punching tube must be largely prevented what in the solution shown is achieved in that between Pipe head and the actual pipe the heat conduction through holes, Slits or insulation is obstructed, which also affects of the drill core can be prevented by a too hot pipe wall can.

Aus den praktischen Erfahrungen mit den bisher vorgestellten bohrenden Prüfverfahren ist bekannt, daß sich in noch lebenden Bäumen aufgrund der inneren Spannungen nach einem zügigen Aufbohren mit zusätzlicher elastischer Verformung der Bohrlochwandung die Bohrung wieder verengt. Dieses gilt insbesonders bei zusätzlichem Einfluß durch thermische Vorgänge mit dem Wiederanfeuchten ausgetrockneter Werkstoffteile. Hierdurch besteht nunmehr die Möglichkeit, bei einer Meßbohrung nicht nur gleichzeitig den Bohrkern zu gewinnen, sondern auch zwei Meßkurven zu erhalten, welche sich gegenseitig bestätigen oder erklären können und durch die Betrachtung oder weiterer Prüfung des Bohrkernes eindeutige Aussagen zur inneren Struktur des Holzprüflings zulassen.From practical experience with The drilling test methods presented so far are known that in trees still alive due to the internal tensions after rapid drilling with additional elastic deformation of the borehole wall narrowed the bore again. This applies especially to additional Influence by thermal operations with rewetting of dried material parts. hereby there is now the possibility with a measuring hole not only winning the drill core at the same time, but also two traces to receive which can confirm or explain each other and clear by examining or further testing the drill core Allow statements on the internal structure of the wood test specimen.

Claims

Wood core drill for checking the inner door standing of trees and wooden components by mechanical, non-cutting punching and pulling of a wooden core, in which a thin-walled tube is pressed into wood and inside the tube, with increasing depth of penetration, a drilled and lengthening wooden core is created for testing purposes, characterized in that - the tube is smaller in diameter than 12 mm, - that the pipe wall thickness is less than 0.55 mm, - that the pipe end penetrating into wood has a larger outside diameter and a smaller inside diameter than the actual pipe and thus a pipe head, - that the pipe head inside diameter has a rearward-facing edge for shearing off the punched-out core during withdrawal of the punching tool and - that a mechanical rotary drive is provided for the drill at high speed.

Wood core drill according to claim 1, characterized in that the Pipe head one facing backwards Cutting edge with the largest outer diameter at this cutting edge.

Wood core drill according to claim 1 and 2, characterized in - that in the wood penetrating pipe end is roughened on the front or even with teeth is provided, which is also limited accomplished may be and - That the rotational speed of the penetrating pipe is chosen so large that at Pipe penetration into the wood carbonization or gasification of the test material primarily in the area of the outside diameter of the pipe head and on the pipe head face.

Wood core drill according to claims 1 to 3, characterized in - that in the wood specimen penetrating pipe end to concentrate the friction energy for charring and Gasification of the to be displaced Volume of wood when entering the wood specimen by inserting it of holes, slots or insulation from the rest of the tubular shaft is discontinued.

Test procedure the internal condition of trees and wooden components by mechanical, mechanical and non-cutting Punch and pull out a wooden core with a wooden core drill one of the claims 1-4, thereby in - that the pipe with an adjustable propulsion and retraction mechanism linear in Direction of the pipe center axis is moved in the test piece and - that the power consumption the rotary and / or the linear drive when penetrating and / or is measured when pulling out the punching tube.