DE19716817A1

DE19716817A1 - Zuwachsbohrer

Info

Publication number: DE19716817A1
Application number: DE1997116817
Authority: DE
Inventors: Claus Dr Mattheck; Erich Hunger
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: DE19716817C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Zuwachsbohrer nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1, wie er aus J. W. P. Nicholls et al. Aust. For., 1977, 40 (2), 144-150 bekannt ist.

Um die Vitalität von Bäumen zu beurteilen, ist es wichtig die Bruchfestigkeit des Holzes zu kennen. Ein Maß für die Bruchfe stigkeit einer Holzprobe ist die Bruchenergie, welche dem In tegral des auf die Probe einwirkenden Drehmoments über den Drehwinkel von Null bis zum Bruchwinkel entspricht. Dazu müs sen mit Hilfe eines Hohlbohrers, Holzproben aus dem zu be wertenden Baum entnommen werden, deren Bruchenergie ermittelt wird.

Aus der DE 41 22 494 A1 ist ein Bohrwiderstandsmeßgerät be kannt, bei dem der Widerstand beim Eindringen des Bohrers in den Baumstamm gemessen wird.

Mit keiner dieser Vorrichtungen allein ist es möglich den Zu stand eines Baumes vollständig zu beurteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Zuwachsbohrer der e. g. Art so auszugestalten, daß mit ihm auch der Bohrwiderstand beim Gewinnen der Holzprobe ermittelt werden kann.

Gelöst wir diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Geräts besteht darin, daß es wegen seines robusten mechanischen Aufbaus na hezu störungsfrei arbeitet und keiner Stromquellen bedarf.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dem Gerät gemäß dem Ausführungsbeispiel sofort nach der Bohrung ein Diagramm ohne weitere Auswertung zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels mit Hilfe der Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 Ansicht und Schnitt des Zuwachsbohrers und die Fig. 3 und 4 den Schlitten. Die Fig. 5 zeigt die Spitze des Hohlbohrers, die Fig. 6 den Gehäusedeckel und die Fig. 7 die Hohlbohrerverriegelung.

Das Gehäuse 1 in Fig. 1 ist ein Hohlzylinder der an beiden Stirnflächen mit kreisförmigen Platten verschlossen ist. In der Mitte des Gehäuses ist der Gehäusedeckel 5 dargestellt. An der linken Gehäusestirnfläche ist der Antrieb 4 befestigt. Dies ist hier ein einfacher Hebel, an dessen Stelle auch ein elektrischer Antrieb verwendet werden kann. Die Verwendung von Getrieben ist ebenfalls möglich. Die rechte Gehäusestirnfläche weist eine Öffnung für den Hohlbohrer 2 mit der Spitze 3 auf.

Im Schnittbild von Fig. 2 ist in der Mitte der Schlitten zur Halterung des Hohlbohrers dargestellt, der aus einem bewegli chen Teil 6, welcher eine hier nicht dargestellte Halterung 13 für den Hohlbohrer 2 trägt, und einem geführten Teil 7 be steht. Die im Innern des Gehäuses 1 befestigte Führungsschiene 8 dient der möglichst spielfreien Führung des geführten Schlittenteils 7, wobei die Schiene 8 in eine Ausnehmung des Teils 7 eingreift. Die Führung kann als Gleitlager oder als Rollenlager ausgebildet sein. Das bewegliche Schlittenteil 6 wird durch Führungsstangen 9, welche mit Hilfe von Lagern 12 drehbar im Gehäuse 1 gehaltert sind geführt. Die rechte Stirn fläche des Gehäuses 1 trägt außen eine drehbar gelagerte Stirnscheibe, die zur Vermeidung von Rindenverletzungen am Baum eine weiche Auflage trägt. Die Federn 11 dienen als Kraftaufnehmer. Sie sind unter Vorspannung an einem Ende am Schlittenteil 6 und am anderen Ende am Schlittenteil 7 befe stigt. Dadurch können sich die beiden Teile 6, 7 gegen die Fe derkraft gegeneinander verdrehen. Die rechte Gehäusestirnflä che zeigt die Öffnung für den Bohrer 2. Links ist der Antrieb 4 angedeutet. Das vom Antrieb 4 aufgebrachte Drehmoment wird vom Gehäuse 1 über die Führungsschiene 8 auf das geführte Schlittenteil 7 und von diesem über den Kraftaufnehmer 11 auf das bewegliche Schlittenteil 6 und damit auf den Hohlbohrer 2 übertragen.

Fig. 3 zeigt die perspektivische Darstellung der beiden Schlittenteile 6, 7 mit den drei Führungen 9 und mit den La gern 12 für das bewegliche Schlittenteil 6. Die drei Führungen 9 laufen in Bohrungen im beweglichen Schlittenteil 6. Der Hohlbohrer 2 ist nicht in der Hohlbohrerhalterung 13 eingera stet. Die Schraubenfedern 11 sind unter einer Abdeckung ver borgen. Diese dient auch der Führung des Schlittenteils 6.

Das Bewegliche Schlittenteil 6 in Fig. 4 zeigt links die Hohl bohrerhalterung und die 3 Bohrungen zur Aufnahme der Führungen 9 dieses Schlittenteils. Das bewegliche Schlittenteil 6 kann sich gegen das geführte Schlittenteil 7 gegen die Kraft der Federn 11 verdrehen, wobei der Drehwinkel durch den Ausschnitt unten in beweglichen Teil 6 begrenzt wird. Das Teil 7 ist um 90° verdreht dargestellt.

Fig. 5 zeigt die Spitze 3 des Hohlbohrers im Querschnitt mit dem Gewinde und der Schneide links. Durch das Gewinde wird der Bohrer beim Drehen in den Baum hineingezogen. Der innere Durchmesser des Hohlbohrers erweitert sich nach rechts.

Die Fig. 6 zeigt einen Querschnittsausschnitt des Gehäuses 1 im Bereich des Gehäusedeckels 5. Der Gehäusedeckel 5 hat an der Innenseite oben und unten Halterungen für ein Auszeich nungsmedium. Der Deckel kann durch den Anschlag 14 und einen hier nicht dargestellten Riegel oder durch eine ebenfalls nicht dargestellte Hülse geschlossen werden. Als Aufzeich nungsmedium kann gewachstes Papier dienen. In diesem Fall wird die Bewegung des beweglichen Schlittenteils 6 durch eine an diesem befestigte Spitze auf das Wachspapier übertragen. Pa pier und Schreiber sind ebenfalls möglich.

Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch das bewegliche Schlitten teil im Bereich der Hohlbohrerhalterung 11 mit der Hohlbohrerverriegelung 15. Ein kleiner senkrecht dargestellter Stift wird mit einer Feder nach unten gedrückt, wobei er mit seiner oberen Spitze in eine Ausnehmung des Hohlbohrers ein greifen kann. Der unten liegende Stift wird durch eine Feder nach links gedrückt, und zwar so weit, daß die Ausnehmung in diesem so weit nach links verschoben ist, daß der kleine senk recht dargestellte Stift in die Ausnehmung des Hohlbohrers 2 ragt und diesen verriegelt. Erreicht der Bohrer 2 seine maxi male Bohrtiefe, wird der unten liegende Stift von der Gehäuse stirnfläche gegen die Federkraft nach innen gedrückt, bis seine Ausnehmung den senkrecht dargestellten Stift aufnimmt und die Verriegelung löst.

Beim Entnehmen eines Bohrkerns befindet sich der Schlitten 6, 7 in der Nähe der Antriebs 4, die Spitze 3 des Hohlbohrers ragt soweit aus dem Gehäuse, daß sie greifen kann. Die Stirn scheibe 10 des Gehäuses 1 wird gegen den Baum gedrückt. Wird nun der Antrieb gedreht, wird das vom Antrieb 4 aufgebrachte Drehmoment vom Gehäuse 1 über die Führungsschiene 8 auf das geführte Schlittenteil 7 und von diesem über den Kraftauf nehmer 11 auf das bewegliche Schlittenteil 6 und damit auf den Hohlbohrer 2 übertragen und der Hohlbohrer zieht sich unter Mitnahme des Schlittens in das Holz, wobei die Schneide einen Bohrkern ausstanzt. Ändert sich nun der Bohrwiderstand beim Vordringen des Bohrers, verdrehen sich entsprechend die beiden Schlittenteile gegeneinander. Diese Bewegung wird vom Auf zeichnungsmedium aufgezeichnet und ergibt so eine Darstellung der Holzfestigkeit.

Wegen des Schlupfs beim Vortrieb ist die Bohrerumdrehung nicht mehr mit der Eindringtiefe des Bohrers korreliert. Deswegen muß die Eindringtiefe immer gesondert erfaßt werden. Dies kann anders als beim oben beschriebenen Beispiel mit einer im ge führten Schlittenteil 7 laufenden Spindel oder mit einem Endlosdraht wie bei Schreibern realisiert werden. Als Kraft aufnehmer können auch andere Sensoren wie Piezoelemente einge setzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Hohlbohrer

3

Spitze

4

Antrieb

5

Gehäusedeckel

6

bewegliches Schlittenteil

7

geführtes Schlittenteil

8

Führungsschiene für Schlittenteil

7

9

Führung für Schlittenteil

6

10

Stirnscheibe des Gehäuses

11

Kraftaufnehmer

12

Lager

13

Hohlbohrerhalterung

14

Deckelanschlag

15

Hohlbohrerverriegelung

Claims

1. Zuwachsbohrer bestehend aus einem Hohlbohrer mit Spitze, wobei die Spitze eine konische Spirale mit Gewindeschneide trägt, einem Antrieb und Mitteln zur Drehmomentanzeige ge kennzeichnet durch

a) einen Schlitten (6, 7) zur Halterung des Bohrers (2), wobei der Schlitten aus zwei Teilen besteht, die gegen einander über einen Kraftaufnehmer (11) verdrehbar sind,
b) ein Gehäuse (1) mit einer Schiene (8) mit deren Hilfe eines der beiden Schlittenteile (7) in axialer Rich tung geführt wird und
c) Mittel zur Aufzeichnung der Translation des Schlittens (6, 7) und Mittel zur Aufzeichnung des auf den Kraftauf nehmer (11) wirkenden Drehmoments.

2. Zuwachsbohrer nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine zu sätzliche Führung (9) für das bewegliche Schlittenteil (6).

3. Zuwachsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel zur Aufzeichnung von Translation und Drehmoment Wachspapier und ein am Schlittenteil (6) befe stigter Griffel sind.

4. Zuwachsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet, durch eine selbstentriegelnde Hohlbohrerverriege lung (15).