DE4411746C2

DE4411746C2 - Verfahren zum Prüfen von Pflanzen und Holzwerkstoffen mit einem rotierenden Draht

Info

Publication number: DE4411746C2
Application number: DE19944411746
Authority: DE
Inventors: Juergen-Michael Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: DE4411746A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Holz werkstoffen und Pflanzen, aber auch weiteren, mit einem rotierenden Draht durchdringungsfähigen Prüflingen.

Aus der Offenlegungsschrift DE-OS 35 01 841 ist ein Ver fahren und eine Vorrichtung bekannt geworden, welches zur Feststellung des inneren Zustandes von Bäumen oder Holz bauteilen eine Nadel rotierend in Holz eindringen läßt, wobei in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Eindring widerstand gemessen wird. Das Verfahren und die Vorrich tung sind dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelkopfdurch messer größer als der Schaftdurchmesser der Nadel ist und die Leistungsaufnahme des Rotations- und/oder des Vor schubs der Nadel gemessen wird.

Die Auswertung der Offenlegungsschrift DE-OS 35 01 841 er gibt ein Verfahren mit Meßnadeln, welche in der Vorschub- und Eindringrichtung an den Nadelköpfen Schneiden- oder Räumgeometrien so verwenden, daß beim Eindringen in einen Holzprüfling eine Bohrung freigeräumt wird. Hierzu ist ein Druck auf die Prüfnadel vom Schaftende her unabdingbar. So kann zwar beim Eindringen in den Prüfling mit einer dem Durchmesser des Schneid- oder Räumkopfes entsprechenden Auflösung von Festigkeitsunterschieden im Holzprüfling das an der verwendeten Meßnadel auftretende Drehmo ment dadurch gemessen werden, daß man zum Beispiel den Mo torstrom des Rotationsantriebes erfaßt, was seit langem Stand der Technik und bekannt ist.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß durch den er forderlichen Druck vom Nadelschaft auf den Schneid- oder Räumkopf der Schaftdurchmesser der Meßnadel nicht beliebig dünn gemacht werden kann. Ebenso setzt die wirtschaftliche Fertigungsmöglichkeit der Meßnadelköpfe und ein notwendi ges Übermaß von Nadelkopf zu Nadelschaft dem Nadelkopf durchmesser ein nicht beliebig zu unterschreitendes Min destmaß. Demzufolge sind die aufgrund des Verfahrens aus der Offenlegungsschrift DE 35 01 841 A1 entwickelten und im Markt befindlichen Geräte nicht nur sehr teuer, sondern aufgrund des vorliegenden Konzeptes in ihrem Einsatz stark beschränkt.

Der Nadelkopfdurchmesser beträgt etwa 3 mm, der Schaft durchmesser ist ca. 1,5 mm. Diese praktisch ermittelten erforderlichen Mindestmaße führen dazu, daß die Standard eindringtiefen bei etwa 400 mm enden, wobei Spezialgeräte für 1000 mm Eindringtiefe angeboten werden, welche dann auch dickerer Spezialnadeln bedürfen. Ist schon bei leben den Bäumen ein Meßbohrloch von 3 mm deshalb zu groß, weil dadurch Infektionen und Schädlinge in dieses eindringen können, so ist aufgrund der nach dem Verfahren anzuwenden den Drehzahl von ca. 1500 U/min und dem anteiligen Spanen auch das Verbreiten von Pilzsporen und Infektionen beson ders beim Rückziehen der Meßnadel nach dem Meßvorgang beim Eindringen zu befürchten. Allein aus diesem Grund ist das vorgestellte Verfahren nach DE 35 01 841 A1 unter vielen Baumsachverständigen nicht unumstritten.

Weiterhin erschwerend kommt hinzu, daß die bei diesem Verfahren gewonnene Meßkurve beim Eindringen in einen zu prüfenden Holzkörper nicht ohne umfassende Erfahrungen im Umgang mit dem nach dem Verfahren entwickelten Vorrichtun gen interpretiert werden kann, da prinzipiell Meßkurven zacken und -ausschläge nicht eindeutige Ergebnisse ergeben können. Bohrt man zum Beispiel in feuchtes, teilfestes Holz, so kann der Bohrwiderstand den Widerstand in einem gesunden Holzkörper übersteigen, was eine falsche Aussage aufgrund der nach dem Verfahren gewonnenen Meßkurve zu läßt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 40 04 242 A1 ist ein Ver fahren bekannt, bei welchem sich ein angespitzter Draht mit spiralig angeschliffener Spitze bei konstanter Dreh zahl 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 Eindringen in den Prüfling den weiteren Vortrieb bewirken. Dadurch ist aber eine Messung zwischen weichem Prüfwerk stoff und dem Austritt ins Freie kaum unterscheidbar.

Es ist aufgrund der erforderlichen schlanken Meßnadelspit ze in dem Verfahren nach DE 40 04 242 A1 und den weiteren vorgestellten technischen Abhängigkeiten nur mit gegenüber dem ersten Verfahren ungenaueren Meßergebnissen zu rech nen, wobei die Gefahr der Verteilung von Infektionen aus kranken Holzwerkstoffen über den Nadelschaft in bisher ge sunde Prüflingsbereiche durch einen nur geringfügig ver größerten Schaftdurchmesser hinter der Meßnadelspitze auch ebenfalls nicht unerheblich ist.

Auch bei dem Verfahren nach DE 40 04 242 A1 ist nur eine Meßkurve beim Eindringen der Prüfnadel in den Prüfling aus Holz zu gewinnen, welche durch die Wandreibung mit zuneh mender Eindringlänge noch zusätzlich verfälscht wird.

Aus der JP-Abstr. 58-18165 (A) in Pat. Abstr. of JP, P 192, April 19, 1983, Vol. 7, No. 93, ist ebenfalls ein Ver fahren bekannt, bei dem ein Bohrer mit Druck von hinten in hölzerne Pfosten getrieben wird, wobei die Bohrschneiden dabei in der Vorwärtsbewegung ein Bohrloch freischneiden. Soweit erkennbar, wird hierbei ein gleichbleibender Druck auf den Bohrerschaft ausgeübt, wodurch bei unterschiedli cher Holzfestigkeit auch eine unterschiedliche Eindringge geschwindigkeit der Bohrerspitze bewirkt wird. Diese Ge schwindigkeitsdifferenzen werden als Maß für das verwit tern von Jahresringmustern im Vergleich zu Referenzkurven aus früheren Kurven als Meßwerte erfaßt, jedoch gleich falls nur in der Eindringphase und mit einer relativen Un genauigkeit aufgrund der zum Meßobjekt vergleichsweise großen notwendigen Abmessung.

Aus der Zeitschrift ′′bauen mit holz′′, 12/90, S. 904, 906-908, ist zwar der Begriff ′′Ausziehwiderstand′′ bekannt, die dort vorgestellte Meßmethode verwendet jedoch eine Schrau be, die auf der ganzen Einschraublänge mit Gewalt über dreht wird. Der dabei gefunden Meßwert für die Überdreh kraft muß dann mittels Eichkurve in eine angebliche Aus ziehkraft umgerechnet werden. Zunächst erhält man nur ei nen diskreten Meßwert je Einschraublänge für schon in die sem Bereich nicht homogene Verhältnisse im Prüfling, was durch das Vorhandensein von Früh- und Spätholz in jedem Jahresring, welcher an jeder Stelle eines Baumes auch un terschiedlich dick sein kann, schon erklärbar ist. Im übrigen zeigen die der Veröffentlichung beigefügten Dia gramme eine Streuung der dort aufgeführten Meßwerte, die einer korrekten mathematisch-statistischen Auswertung durch die Angabe von Regressionsgeraden mit den dort ein getragenen Vertrauensbereichen schon deshalb widerspre chen, weil eine mathematisch-statistische Prüfung der Ar beitshypothesen die Korrelation als zu gering für eine zuverlässige Auswertung ergeben muß. Ein Ausziehwiderstand wird mit dieser Meßmethode sicherlich nicht gemessen.

Demnach besteht die Aufgabe, ein Prüfverfahren zu entwickeln, das eine genaue und unverfälschte Aussage über den inneren Zustand von Bäumen und Holzbauteilen zuläßt.

Im Patentanspruch 1 wird festgehalten, daß ein Verfahren zur Prüfung des inneren Zustandes von Holzwerkstoffen und Pflanzen angemeldet wird, bei dem ein vorne angespitzter Draht mit einer nach rückwärts gerichteten Schneide im Übergang vom angespitzten Draht zum normalen Drahtdurch messer rotierend ohne zu spanen in den Prüfling eindringt, wobei die Dichte und Festigkeit des Prüflings in Abhängig keit von der Schneidkantenlage im Prüfling registriert wird.

Das Verfahren ist laut Patentanspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß die angeschliffene Drahtspitze mit gerichte ten, spiraligen Schleifrie fen sich durch eine Rotation selbst mit einer frei vorgeb baren Vortriebsgeschwindigkeit in den Prüfling zieht, wo bei der Drahtvortrieb durch einen einstellbaren Brems- und Vortriebsmechanismus gezielt gesteuert wird und der in den Prüfling eingedrungene Draht mit einem einstellbaren Aus ziehmechanismus wieder herausgezogen wird. Dabei wird der beim Herausziehen bewirkte Schneidwiderstand an der dann wirkenden Schneide gemessen.

Der Patentanspruch 1 reklamiert eine Verbesserung der nach dem vorgestellten Verfahren zu erhaltenden Meßergebnisse, indem die Meßsignale dadurch vergrößert werden, daß der nach rückwärts gerichtete Schneidkantendurchmesser größer als der eigentliche Drahtdurchmesser ist. Innerhalb eines Bereiches in Abhängigkeit von der absoluten Größe der Meß höhlung werden bei einer größer werdenden Differenz zwi schen Prüfnadelschneidenradius und gleichbleibender Prüf nadelspitzenlänge und -schaftdurchmesser stärkere Meßsig nale erzeugt.

Der Patentanspruch 2 beinhaltet eine einfache Möglichkeit zur Desinfektion der nach dem vorgestellten Verfahren zu schaffenden, wenn auch kleinen Prüfhöhlung in einem Holz prüfling dadurch, daß die Rotationsdrehzahl größer als 1.500 Umdrehungen je Minute ist und dadurch beim Drahtein dringen eine Verkohlung oder Vergasung des Prüflingwerk stoffes im Drahtbereich bewirkt wird. Außerdem wird eine spanfreie Meßhöhlung erzielt und die Reibung zwischen Prüfnadelschaft und Meßhöhlungswandung durch den verkohl ten Prüflingswerkstoff herabgesetzt.

Der Patentanspruch 3 erlaubt die zweimalige Messung der Festigkeit eines Prüflings bei einem Einstich, indem zusätzlich zur Messung des Schneidwiderstandes beim Her ausziehen der Prüfnadel auch die Verkohlungs- oder Ver gasungsenergie beim Einziehen der Prüfnadel in den Prüf ling gemessen wird. Durch diesen erhobenen Patentanspruch ergibt sich eine zweifelsfreie Kontrolle der jeweiligen ermittelten Festigkeiten über zwei unterschiedlich wirken de Prüfnadel-Spitzengeometrien auf den Holzprüfling. Eine reine Kontrollbeschädigung des Prüflings zur Bestä tigung eines bestimmten Meßvorgangs kann unterbleiben, da diese Bestätigung jeweils automatisch mit erfolgen wird.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen des inneren Zustandes von Holzwerk stoffen und Pflanzen, bei dem ein vorne angespitzter Draht mit einer Schneide im Übergang vom angespitztem Draht zum normalen Drahtdurchmesser rotierend in den Prüfling ein dringt, wobei die Dichte und Festigkeit des Prüflings in Abhängigkeit von der Schneidenkantenlage im Prüfling regi striert wird, wobei die angeschliffene Drahtspitze mit ge richteten, spiraligen Schleifriefen sich durch die Rotation selbst mit einer frei vorgebbaren Vortriebsgeschwindigkeit in den Prüfling zieht,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Drahtvortrieb durch einen einstellbaren Brems- und Vortriebsmechanismus gezielt gesteuert wird,
- daß der Schneidkantendurchmesser größer als der eigent liche Drahtdurchmesser ist,
- daß der in den Prüfling eingedrungene Draht mit einem einstellbaren Ausziehmechanismus wieder herausgezogen wird,
- und daß der beim Herausziehen bewirkte Schneidwiderstand an der dann wirkenden Schneide gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsdrehzahl des ein ziehenden Drahtes größer als 1500 Umdrehungen je Minute ist und dadurch beim Drahteindringen eine Verkohlung oder Vergasung des Prüflingwerkstoffes im Drahtbereich bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Messung des Schneidwiderstandes beim Herausziehen des Drahtes auch die Verkohlungs- oder Verga sungsenergie beim Einziehen des Drahtes in den Prüfling gemessen wird.