DE19954144A1

DE19954144A1 - Drilling tool to test trees and construction timber with and without cutting; has plane borer head with slender conical milling head, where wood shaving is heated from friction of milling head

Info

Publication number: DE19954144A1
Application number: DE1999154144
Authority: DE
Inventors: Juergen-Michael Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-06-07

Abstract

The tool has a plane borer head with a slender conical milling head. The end diameter of the milling head cone is smaller than the rotating diameter of the plane borer head but larger than the shaft diameter of the tool. A wood shaving generated from the borer head is pulverised, carbonised or vaporised by the heat generated from friction for the higher working rotation rate at the surface of the milling head cone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Prüfung von Holz werkstoffen und Bäumen, mit dem die Jahrringfolgen und deren individuellen elastischen Verhalten in gesunden und geschädigten Holzstrukturen bestimmt werden können.The invention relates to a tool for testing wood materials and trees with which the tree rings follow and their individual elastic behavior in healthy and damaged wood structures can be determined.

Die Patentanmeldung 199 07 573.5-52 vom 23.2.99 beim Deutschen Patentamt beschreibt ein Werkzeug, mit dem be reits Jahrringfolgen, Rohdichteveränderungen und vorhan dene intakte elastische Strukturen in teilgeschädigten Holzstrukturen gemessen werden können. Hierzu zeigt Fig. 3 dieser Patentanmeldung ein mit einem solchen Werkzeug ermittelten Aufschrieb, welcher signifikante Jahrring folgen summarisch erfassen kann, ohne allerdings bereits die Jahrringe einzeln verdeutlichen zu können. Dieses ist dadurch bedingt, daß bei dem vorgestellten Werkzeug ein Flachbohrkopf verwendet wird, welcher einen etwas klei neren oder gleichgroßen Drehdurchmesser aufweist als der größte Drehdurchmesser des nachfolgende Kegelfräskopf beträgt. Die Rufgabe dieser maßlichen Festlegungen be steht allerdings in der Absicht, eine momentane Bohrloch aufweitung beim Eindringen des beschriebenen Werkzeuges in einen Holzprüfling zu erzielen.Patent application 199 07 573.5-52 dated February 23, 1999 at the German Patent Office describes a tool that can be used to measure tree ring sequences, changes in raw density and existing intact elastic structures in partially damaged wood structures. For this purpose, FIG. 3 of this patent application shows a record determined with such a tool, which can summarize significant tree rings in a follow-up manner, but without being able to clarify the tree rings individually. This is due to the fact that in the tool presented a flat boring head is used which has a somewhat smaller or the same turning diameter as the largest turning diameter of the following conical milling head. The reputation of these dimensional specifications, however, is with the intention of achieving a current borehole expansion when the described tool penetrates a wood test specimen.

Es ist daher bei dar hiermit vorgestellten Zusatzanmel dung zu obiger Patentanmeldung die Aufgabenstellung da hingehend erweitert worden, daß mit der erfindungsgemäßen Lösung eines weitgehend ähnlichem Werkzeug die Jahrringe nicht nur beim Eindringen des Werkzeuges in Holz einzeln erfaßt werden können, sondern auch beim Herausziehen des Werkzeuges ebenfalls erkennbar sind.It is therefore in the additional terms presented herewith the task for the above patent application have been expanded that with the invention Solution of a largely similar tool the tree rings not only when the tool penetrates wood individually can be detected, but also when pulling out the Tools are also recognizable.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung wird da durch erreicht, daß das aus der o. a. Patentanmeldung be reits offenbarte Werkzeug dahingehend abgewandelt wird, daß ein Flachbohrerkopf durch einen angeschlossenen und schlanken Kegelfräser mit einem Enddurchmesser ergänzt wird, welcher kleiner als der Drehdurchmesser des Flach bohrerkopfes ist, daß der Kegelfräser-Enddurchmesser größer als der Bohrnadelschaftdurchmesser ist und daß die durch den Flachbohrer-Teilkopf erzeugten Holzspäne durch die mittels hoher Arbeitsdrehzahl erzeugte Reibwärme an der Oberfläche des Kegelfräser-Teilkopfes weitgehend zer mahlt oder verkohlt oder vergast. Bei diesem Vorgang soll nunmehr keine zwangsweise Aufweitung des geschaffenen Bohrloches erzwungen werden, sondern ausschließlich eine weitgehende Verhinderung einer meßbaren Schaftreibung im Bohrloch erreicht werden. The solution of the task according to the invention is there achieved by that from the above. Patent application be already disclosed tool is modified so that that a flat drill head by a connected and slim conical milling cutter with a final diameter added which is smaller than the turning diameter of the flat drill head is that the cone mill end diameter is larger than the drill needle shaft diameter and that the wood chips generated by the flat drill dividing head the frictional heat generated by the high working speed the surface of the conical cutter part head largely zer grind or charred or gasified. In this process now no forced expansion of the created Borehole are forced, but only one extensive prevention of measurable shaft friction in the Borehole can be reached.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung der Aufgaben stellung hat der Kegelfräser-Teilkopf eine nach rückwärts gerichtete Schneidkante mit an dieser Schneidkante größ tem Aussendurchmesser, an welchem auch zusätzlich ein oder mehrere nach zur Kopfseite rückwärts orientierte Meßzähne angebracht werden, welche den dann wirksamen größten Werkzeug-Außendrehdurchmesser des Kegelfräsers bilden. Durch diese Werkzeugausbildung wird beim Heraus ziehen des Werkzeuges aus einer geschaffenen Bohrung ein widerstehendes Drehmoment erfaßbar, welches durch Meß zahnformen noch konzentriert, bzw. verstärkt, wird, weil die Schnittkraft beim Werkzeugrückzug auf einen kleinen Bereich der Rückzugskante ausgeübt wird.In a further solution of the tasks according to the invention position, the bevel cutter head has a backward position directed cutting edge with size on this cutting edge outer diameter, on which also an additional or more oriented backwards to the head side Measuring teeth are attached, which are then effective largest tool outside turning diameter of the conical milling cutter form. Through this tool training when it comes out pull the tool out of a created hole Resisting torque can be detected, which by measuring tooth forms still concentrated, or strengthened, because the cutting force when retracting the tool to a small one Area of the retraction edge is exercised.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung dar vorgegebe nen Aufgabenstellung wird auch das Drehmoment beim Ein dringen des erfundenen Werkzeuges dadurch verstärkt, daß der Flachbohrkopf durch eine zur Werkzeuglängsachse beliebige rotationssymmetrische Querschnittsform ausge tauscht werden kann und/oder einen schrägen Anschnitt hat. Bei einer hohen Arbeitsdrehzahl, welche im Verhält nis zu den geometrischen Maßen des beschriebenen Werk zeuges bereits unmittelbar nach dem Eindringen in einen Holzprüfling eine zur Verkohlung und Vergasung der Bohr lochsubstanz ausreichende Reiberwärmung an der Oberfläche des Kegelfräsers gewährleisten muß, wird der Geradlauf eines solchen schräg angeschnittenen Prüfwerkzeuges nicht oder nicht wesentlich im Bohrverlauf beeinträchtigt.In a further solution according to the invention The task is also the torque when turning on penetration of the invented tool reinforced by the fact that the flat drilling head through a to the tool longitudinal axis any rotationally symmetrical cross-sectional shape can be exchanged and / or an oblique gate Has. At a high working speed, which in the ratio The geometric dimensions of the work described stuff immediately after entering one Wood specimen one for charring and gasifying the drill hole substance sufficient friction heating on the surface of the cone cutter must ensure straight running of such an obliquely cut test tool or not significantly affected in the course of drilling.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines vorteil haften erfindungsgemäßen Werkzeuges anhand von drei Figuren beschrieben.Below is an embodiment of an advantage stick tool according to the invention based on three Figures described.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines unterteilten Werk zeugkopfes mit einem flachen und spanenden Bohrkopf vorne und einem angeschlossenen konisch ausgebildeten Fräskopf. Fig. 1 shows the side view of a divided tool head with a flat and cutting drill head in the front and a connected conical milling head.

Fig. 2 zeigt die zugehörige Ansicht von unten Fig. 2 shows the associated view from below

Fig. 3 zeigt das Ergebnisdiagramm von einer Messung mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug in einer Fichte ohne einen meßbaren Schaftreibungsfehler mit den einzelnen Jahrringen in der Eindring- und der Rückzugskurve. Fig. 3 shows the result of a measurement diagram of the invention with a tool in a spruce without a measurable error shaft friction with the individual annual rings in the penetration and withdrawal of the curve.

Das vorgestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsge mäßen Werkzeuges weist einen angeschrägten Flachbohrkopf (1) auf, dessen Drehdurchmesser größer als der größte Drehdurchmesser des Kegelfräser-Teilkopfes (3) ist. Im praktischen Betrieb mit Bohrerdrehdurchmesser kleiner als 2 mm und Werkzeugschaftdurchmesser kleiner als 1 mm haben sich Durchmesserunterschiede von etwa 0,1 mm bis 0,6 mm je nach der Holzart und Beschaffenheit eines Holzprüf lings bewährt. Je größer der Drehdurchmesser des Flach bohrers ausgelegt wird, umsogrößer kann auch die Durch messerdifferenz noch wirksam für die vorgestellte Aufga benstellung eingestellt werden.The presented embodiment of the tool according to the invention has a bevelled flat boring head ( 1 ), the turning diameter of which is greater than the largest turning diameter of the conical milling cutter part head ( 3 ). In practical operation with a turning diameter of less than 2 mm and a tool shank diameter of less than 1 mm, diameter differences of approximately 0.1 mm to 0.6 mm have proven their worth, depending on the type of wood and the nature of a wood test piece. The larger the turning diameter of the flat drill is designed, the greater the difference in diameter can still be effectively set for the task presented.

Für das vorgestellte Ausführungsbeispiel ist die Vertei lung der Reibwärme über den gesamten Fräskegel eine der Voraussetzungen für die Funktionsfähigkeit. Aus diesem Grund hat es sich als vorteilhaft erwiesen, gut wärme leitende Oberflächen vorzusehen. Eine vorteilhafte Aus führung sieht deshalb die Verwendung von Messing oder Kupfer als Kegelfräsermantel vor. Dadurch wird bereits am Anfang des Spanzerkleinerungsraumes (2) trotz dort gerin gerer Reiberwärmung aufgrund der kleineren Umfangsge schwindigkeit des Fräsermantels genügend Wärme zur Aus trocknung, Versprödung und teilweise Verkohlung und Vergasung eingeleitet. Dadurch wird das Schneidensignal nur kaum nachmeßbar durch eine Störung aus dar Spanauf lösung überlagert. Der Werkzeugschaft (5) läuft praktisch ohne Meßbarkeit einer Schaftreibung im frei gehaltenen Bohrkanal (6). Der eingeschnittene Bohrkanal beim Werk zeugeindringen verengt sich in elastischem Holz aufgrund von dessen Eigenspannungen mehr oder weniger, sodaß auch bei einem solchen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in Form des beschriebenen Werkzeuges eine Rückzugskurve aufgezeichnet werden kann. Fig. 3 der Beschreibung des Ausführungsbeispiels beweist, daß sich mit der erfin dungsgemäßen Lösung auch die Jahrringstrukturen von Holz in der Rückzugskurve erkennen lassen.For the exemplary embodiment presented, the distribution of the frictional heat over the entire milling cone is one of the prerequisites for the functionality. For this reason, it has proven to be advantageous to provide surfaces that conduct heat well. An advantageous implementation therefore provides for the use of brass or copper as a conical cutter shell. As a result, enough heat to dry out, embrittlement and sometimes carbonization and gasification is initiated at the beginning of the chip shredding room ( 2 ) despite the low friction heating due to the lower circumferential speed of the milling cutter shell. As a result, the cutting edge signal is only barely measurable due to a disturbance from the chip resolution. The tool shaft ( 5 ) runs practically without measurable shaft friction in the free bore channel ( 6 ). The incised drilling channel at the tool penetration narrows in elastic wood due to its internal stresses more or less, so that a retraction curve can also be recorded in such an embodiment according to the invention in the form of the tool described. Fig. 3 of the description of the embodiment proves that the tree ring structures of wood in the retraction curve can also be seen with the solution according to the invention.

Der Patentanspruch 1 beansprucht daher Schutz für ein Bohrnadelwerkzeug zur gleichzeitigen spanenden und spanlosen Prüfung von Bäumen und Konstruktionshölzern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachbohrerkopf durch einen angeschlossenen und schlanken Kegelfräser mit einem Enddurchmesser ergänzt wird, welcher kleiner als der Drehdurchmesser des Flachbohrkopfes ist, daß der Kegel fräser-Enddurchmesser größer als der Bohrnadelschaft durchmesser ausgebildet ist und daß die durch den Flach bohrer-Teilkopf erzeugten Holzspäne durch die mittels hoher Arbeitsdrehzahl erzeugte Reibwärme an der Ober fläche des Kegelfräser-Teilkopfes weitgehend zermahlen oder verkohlt oder vergast werden. Durch diesen Patent anspruch ist gewährleistet, daß das Schnittmoment beim Eindringen des Werkzeuges in Holz nicht oder kaum meßbar durch zusätzliche Momente aus der Klemmung oder der Funktion des Kegelfräser-Teilkopfes überlagert wird. Claim 1 therefore claims protection for a Drill needle tool for simultaneous cutting and non-cutting inspection of trees and construction timber, characterized in that a flat drill head by a connected and slim cone cutter with a Final diameter is added, which is smaller than that The turning diameter of the flat drilling head is that the cone End mill diameter larger than the needle shaft diameter is formed and that by the flat Drill dividing head produced wood chips by means of high working speed generated friction heat on the upper Largely grind the surface of the conical cutter head or be charred or gasified. Through this patent claim is guaranteed that the cutting torque at Penetration of the tool in wood not or hardly measurable by additional moments from the clamping or the Function of the conical milling cutter partial head is superimposed.

Der Patentanspruch 2 schafft die Voraussetzung zur mög lichen Messung einer Rückzugskurve auch mit einem solchen Werkzeug dadurch, daß er Anspruch für ein Werkzeug nach Anspruch 1 erhebt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kegelfräser-Teilkopf eine nach rückwärts ge richtete Schneidkante mit an dieser Schneidkante größtem Außendurchmesser aufweist, an welchem auch zusätzlich ein oder mehrere nach zur Kopfspitzen rückwärts orientierte Meßzähne angebracht werden, welche den dann wirksamen größten Werkzeugkopf-Außendrehdurchmesser des Kegelfräsers bilden.Claim 2 creates the prerequisite for possible Liche measurement of a retraction curve even with one Tool in that he is entitled to a tool Claim 1, which is characterized in that the bevel cutter head a backward ge aligned cutting edge with the largest on this cutting edge Has outer diameter, on which also an additional or more oriented backwards to the top of the head Measuring teeth are attached, which are then effective largest tool head outside turning diameter of the conical milling cutter form.

Der Patentanspruch 3 beansprucht Schutz für die prakti sche Verstärkung des Drehmomentes beim Eindringen des erfindungsgemäßen Werkzeuges in einen Holzprüfling, wel ches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Flachbohrkopf durch eine zur Werkzeugslängsachse beliebige rotations sysmmetrische Querschnittsform ausgetauscht wird und/oder einen schrägen Anschnitt hat. The claim 3 claims protection for the praxis cal amplification of the torque when the tool according to the invention in a wood specimen, wel ches is characterized in that the flat boring head by any rotation to the longitudinal axis of the tool symmetrical cross-sectional shape is exchanged and / or has an oblique bleed.

Reference list

11

Bohrerschneide als vorderer Werkzeug-Teilkopf
Drill cutting edge as the front tool dividing head

22nd

Spanzerkleinerungsraum
Chip reduction room

33rd

Kegelfräser als hinterer Werkzeug-Teilkopf
Conical milling cutter as rear tool dividing head

44th

Meßzahn zur Erfassung der Rückzugskurve
Measuring tooth for recording the retraction curve

55

Werkzeugschaft
Tool shank

66

Weitgehend freigeräumter spanfreier Bohrkanal
Largely cleared chip-free drilling channel

Claims

1. Drill needle tool for simultaneous cutting and non-cutting inspection of trees and construction timber, characterized in that

- That a flat drill head ( 1 ) is supplemented by a connected and slim conical milling cutter ( 3 ) with a final diameter which is smaller than the turning diameter of the flat drill head,
- That the conical end diameter larger than the drill needle shaft diameter ( 5 ) is formed.

and

- That the wood chips produced by the flat drill part head largely ground or charred or gasified by the frictional heat generated by means of high working speed on the surface of the conical milling head part.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the conical milling cutter partial head has a rearwardly directed cutting edge with this cutting edge having the largest diameter from which additional one or more rearward oriented measuring teeth ( 4 ) are attached, which then form the largest effective tool head outside turning diameter of the cone milling cutter ( 3 ).

3. Tool according to claim 1 and 2, characterized in

- That the flat boring head is replaced by any rotationally symmetrical cross-sectional shape from the longitudinal axis of the tool and / or has an oblique cut.