DE9117283U1 - Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung, durch Bohr- bzw. Eindringwiderstandsmessung - Google Patents
Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung, durch Bohr- bzw. EindringwiderstandsmessungInfo
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Description
Patentanwalt
European Patent Attorney
European Patent Attorney
Dipl.-Phys, Frank Rinn, Kühler Grund 48 6900 Heidelberg
Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung,
durch Bohr- bzw. Eindrxngwiderstandsmessung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Materialprüfung,
insbesondere Holzprüfung, durch Bohr- bzw. Eindringwiderstandsmessung
mit einem Gehäuse, mit einer im Betrieb davon abstehenden Nadel, mit einem in Nadellängsrichtung verstellbar an dem Gehäuse
geführten, für den Nadelvorschub motorisch angetriebenen Schlitten, der einen die Nadel in Drehung antreibenden Motor
trägt, und mit einer Steuerelektronikeinschließlich einer Einrichtung zur Erfassung und Aufzeichnung der Leistungsaufnahme des Nadelantriebs
.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 35 01 841 bekannt.
Sie hat einen an parallelen Führungsstangen geführten Schlitten,
zu dessen Vorschub eine oder zwei axiale Gewindespindeln dienen, die von einem gehäusefesten, zusätzlich zu dem Drehantriebsmotor
der Nadel vorgesehen Motor angetrieben wird. Damit geht ein aufwendiger, sperriger Aufbau und ein hohes Gewicht der Vorrichtung
einher.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Aufbau unaufwendige, kompakte
und leichte Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die sich einfach und bequem handhaben läßt und bei hoher Meßgenauigkeit
insbesondere für Anwendungen im freien Feld und in beengten Fachwerkgebäuden gut geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der genannten Art dadurch
gelöst, daß der Schlitten an einer Profilschiene geführt ist, und daß parallel im Abstand zu der Profilschiene eine Zahnstange
gehäusefest angeordnet ist, mit der ein an dem Schlitten sitzendes, für den Vorschub angetriebenes Zahnrad kämmt.
Die Führung des Schlittens an einer Profilschiene und das zu
seinem Antrieb vorgesehene Zahnstangengetriebe gewährleisten
einen kompakten, robusten und relativ leichten Aufbau der Vorrichtung. Eine auf einem Zahnstangengetriebe aufbauende Konstruktion
ist selbst bei Verwendung einer Zahnstange mit Meßprofilgenauigkeit erheblich kostengünstiger, als die wenigstens eine
Präzisionsgewindespindel erfordernde Konstruktion der DE-OS 35 01 841. Das Zahnstangengetriebe ermöglicht es, in einer Bauserie
erfindungsgemäßer Vorrichtungen ohne große konstruktive Änderungen
verschiedene maximale Hublängen zu realisieren. Die Profilschiene ist bei unaufwendigem Aufbau geeignet, das durch
den nicht axialen Antrieb auf den Schlitten ausgeübte Kippmoment spielfrei aufzunehmen und eine hohe Stabilität gegen ein Verkippen
und Verkanten des Schlittens zu gewährleisten, so daß keine das Meßergebnis potentiell verfälschenden Abweichungen
von der axialen Nadelausrichtung auftreten. Auch ist ein reibungsarmer Gleichlauf des Schlittens gewährleistet, was für
die Meßgenauigkeit von erheblicher Bedeutung ist, wenn, wie für gewisse Anwendungen bevorzugt, die Antriebsleistung des
Schlittenvorschubs in die Auswertung einbezogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung mehrere über die Nadellänge versetzte Abstützelemente für die Nadel auf, die an der Profilschiene geführt sind. Die
Abstützelemente tragen zu einer hohen Genauigkeit der axialen Nadelausrichtung bei.
Die Abstützelemente können Lochblenden sein, deren fluchtende
Öffnungen die Nadel durchsetzt. Dadurch ist eine exakte allseitige Führung der Nadel gewährleistet. Außerdem wirken die
Lochblenden vorteilhaft als Abstreifer von Verunreinigungen,
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so daß keine Fremdkörper in das Gehäuseinnere eintreten und die
Funktionsfähigkeit und Lebensdauer der Vorrichtung beeinträchtigen
können. Der Durchmesser der Nadeldurchtrittsöffnungen kann fest aber auch in Anpassung an verschiedene Nadeldurchmesser variabel sein.
Er sollte den Durchmesser der Nadel im Interesse einer hohen Führungsgenauigkeit um nicht mehr als das erforderliche Nadeldurchtrittsspiel
übersteigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstützelemente
anschlagbegrenzt ein- und ausfahrbare, vorzugsweise kreiszylindrische
Teleskophülsen mit insbesondere mittigen Nadeldurchtrittsöffnungen
im Hülsenboden. Die Nadel ist in ihrem Abstützbereich
durch die Teleskophülsenanordnung gekapselt, und es ist sichergestellt, daß keine von der Nadel abgestreiften Verunreinigungen
an den Motor und das Zahnstangengetriebe der Vorrichtung gelangen.
Baulich bevorzugt sind ein, zwei oder mehr gegebenenfalls
vorzugsweise spiegelsymmetrische Sätze von Teleskophülsen, deren Durchmesser in Nadellängsrichtung vom Schlitten weg zunächst
abfallen und dann wieder ansteigen kann, wobei vorzugsweise die mittleren Teleskophülsen kleinsten Durchmessers mit einem
an der Profilschiene geführten Läufer verbunden sind.
Bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt der Antrieb der Nadel in Drehung und Vorschub mit demselben Motor. Vorteilhaft dabei ist der mit einem einzigen Antriebsaggregat
einhergehende einfache Aufbau, die feste appara-
tive Kopplung von Drehung und Vorschub und die einfache Motorsteuerung.
In die Messung der Leistungsaufnahme des Motors geht die gesamte durch Nadeldrehung und -vorschub geleistete Materialzerstörungsarbeit
ein, und es wird eine hohe Meßgenauigkeit und gute Korrelation des gemessenen Bohrwiderstands bzw. Eindringwiderstands
mit dem Wert der Dichte des durchbohrten Materials erreicht. Das setzt voraus, daß der Schlittenvorschub
keine ortsabhängigen Störungen auf das Meßsignal überträgt, was durch die Profilschienenführung und den hochuntersetzten
Antrieb über das Zahnstangengetriebe gewährleistet ist.
Der Motor ist vorzugsweise ein schnell drehender elektrischer Gleichstrommotor, dessen Wellendrehzahl sowohl für den Drehantrieb
der Nadel, als auch für den Schlittenvorschubantrieb des mit der Zahnstange kämmenden Zahnrads ins Langsame untersetzt
ist. Vorteilhaft dabei sind der Gleichlauf und das sehr hohe Antriebsmoment des Motors, durch das geringe Schwankungen im
mechanischen Laufwiderstand, wie sie beispielsweise durch die
Teleskophülsenanordnung entstehen könnten, problemlos und ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit überwunden werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wellendrehzahl
des Motors für den Drehantrieb der Nadel mittels eines Planetengetriebes im Verhältnis 4 : 1 ins Langsame untersetzt. Für den
Antrieb des Zahnrads kann mittels eines Planetengetriebes eine
Untersetzung im Verhältnis 2076 : 1 ins Langsame und mittels eines nachgeordneten Kegel- oder Schneckengetriebes eine weitere
Untersetzung im Verhältnis 3 : 1 ins Langsame, insgesamt also eine Untersetzung im Verhältnis 6228 : 1 ins Langsame erfolgen.
In einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt der Antrieb der Nadel in Drehung und Vorschub mit zwei nebeneinander geordneten, parallele Wellen aufweisenden Motoren,
die ihren Getriebeabgang zu der Nadel bzw. dem für den Schlittenvorschub angetriebenen Zahnrad im seitlichen Überlappungsbereich
der Motoren haben. Man spart so die Baulänge, die bei nur einem Motor für die beiden von derselben Welle abgehenden Getriebe
erforderlich ist, und erreicht einen bei großem axialem Nadelhub sehr kurzen Aufbau der Vorrichtung. Das ist für Messungen unter
beengten Verhältnissen von Vorteil, wie sie beispielsweise bei Untersuchungen an Gebäuden, insbesondere Fachwerkbauten, auftreten.
Die Motoren sind vorzugsweise schnell drehende Elektromotoren mit Untersetzungsgetrieben ins Langsame, die denen des zuvor
beschriebenen alleinigen Motors entsprechen können. Vorzugsweise wird der Nadelvorschubmotor auf eine konstante Vorschubgeschwindigkeit
des Schlittens geregelt und nur die Leistungsaufnahme
des Nadeldrehmotors erfaßt, der den weit überwiegenden Teil der Materialzerstörungsarbeit leistet.
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Auf der Welle des alleinigen Motors oder Nadeldrehmotors und/oder Nadelvorschubmotors kann eine Unterbrecherscheibe sitzen, die
im Lichtweg einer Lichtschranke liegt. Diese Anordnung liefert ein hochfrequentes Taktsignal, das eine sehr genaue Bestimmung
der Wellendrehzahl ermöglicht. Ein platzaufwendiger Tachogenerator erübrigt sich. Das Taktsignal kann vorteilhaft als Zeitgebersignal
für eine digitale Signalverarbeitung herangezogen werden.
Die Fahrbewegung des Schlittens ist vorzugsweise durch Endschalter
gesteuert. Das ist bedienungsfreundlich und sicher.
Die Motorsteuerung des alleinigen Motors oder Nadeldrehmotors
und/oder Nadelvorschubmotors macht vorzugsweise von dem Prinzip der Pulsbreitensteuerung Gebrauch. An dem/den Motor(en) liegt
vorzugsweise eine hochfrequente pulsbreitenmodulierte Versorgungsspannung
an, deren Pulsbreite bei vorzugsweise konstanter Frequenz geregelt und gegebenenfalls gleichzeitig als Maß für
die Leistungsaufnahme des Motors erfaßt wird. Die Pulsbreite
bildet ein zur digitalen Erfassung, Speicherung und Weiterverarbeitung gut geeignetes Maß für die momentane Leistungsaufnahme
des Motors.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird über die Lichtschranke
die Drehzahl des Nadelvorschubmotors gemessen. Weicht sie von einer vorgegebenen konstanten Solldrehzahl ab, wird die Puls-
breite der Versorgungsspannung entsprechend vergrößert oder verkleinert, um die Istdrehzahl an die Solldrehzahl anzugleichen.
Bei geeigneter Anpassung der Pulsbreite der vorzugsweise mit fester Frequenz anliegenden Spannungspulse in Abhängigkeit von
der Differenz zwischen Istdrehzahl und Solldrehzahl kann die gesteuerte Pulsbreite als Maß für den Bohrwiderstand ausgewertet
werden.
Die Drehzahl des Nadeldrehmotors wird ebenfalls mit einer Lichtschranke
gemessen. Auch der Nadeldrehmotor wird mit einer pulsbreitenmodulierten
Versorgungsspannung bei fester Pulsfrequenz betrieben und auf eine konstante Drehzahl geregelt. Die momentane
Pulsbreite wird als Maß für den Bohrwiderstand / Eindringwiderstand (und damit die Holzdichte) über einen Mikroprozessor (CPU)
erfaßt und als serielles Signal in die Schnittstelle eines angeschlossenen
Rechners geschickt. Die momentane Pulsbreite kann auch durch die CPU eines Rechners überwacht werden, der über
eine vorzugsweise parallele Schnittstelle angeschlossen ist. Die Leistungsmessung und Datenübermittlung erfolt immer dann,
wenn von der Vorschubsteuerung anhand des Signals der Lichtschranke
gemeldet wird, daß eine gewisse Nadelvorschubstrecke
zurückgelegt wurde. Diese Strecke, die die Auflösungsgrenze der Vorrichtung und damit ihre Meßgenauigkeit bestimmt, wurde
bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zu ca. 0,01 mm angesetzt.
&phgr; &Lgr; * ·
Die Signalaufzeichnung, -speicherung und gegebenenfalls -verarbeitung
erfolgt vorzugsweise mittels eines netzunabhängig zu betreibenden Datenaufnahmegerätes vorzugsweise in Form eines
Schreibers oder Rechners mit einer zum Anschluß der Vorrichtung geeigneten Schnittstelle und/oder einer zur Datenübertragung
zwischen der Vorrichtung und dem Rechner geeigneten Telekommunikationseinrichtung.
Damit ist auch unter Feldbedingungen eine Signalverarbeitung vor Ort möglich. Gemessene Holzdichteprofile
liegen von vorneherein in digitaler Form vor und können damit leicht gespeichert, übertragen, rechnerisch bearbeitet und an
einem Monitor des Rechners zur Anzeige gebracht werden. Der netzunabhängige Rechner kann als Festinformation densitometrische
und dendrochronologische Vergleichsdaten und andere ökologische Daten u.a.m. enthalten und noch vor Ort das Ergebnis einer umfangreichen
Datenauswertung liefern. Eine Telekommunikation mit dem Datenaufnahmegerät (Rechner), z. B. mittels eines UkW-
oder Infrarotsenders, ist für Messungen an schwer zugänglichen Stellen von Vorteil. Durch eine geeignete Meßablaufsteuerung
ist es möglich, ohne Bedienungseingriff an dem Datenaufnahmegerät
mehrere Messungen hintereinander durchzuführen, so daß das Datenaufnahmegerät
(Rechner) auch in größerer Entfernung vom Meßplatz stehen kann, z. B. zum Schutz vor Regen.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise aus in einem Leibgürtel untergebrachten
Akkumulatorzellen elektrisch gespeist. In den Gürtel kann auch die gesamte Steuer- und/oder Meß- und/oder Datenüber-
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tragungselektronik: oder ein Teil davon integriert sein. Es ist
so eine einfache, bequeme Handhabung der Vorrichtung gewährleistet.
Man kann einen Kleinrechner oder ein anderes Datenaufnahmegerät an dem Leibgürtel hängend tragen.
An dem Gehäuse' der Vorrichtung kann mit einem Kabel ein Handsteuergerät
mit einer Anzahl Bedienungsschalter und einer vorzugsweise digitalen Bohrtiefenanzeige angeschlossen sein. Ein
solches Handsteuergerät, das nicht größer sein muß als eine
Taschenuhr,gewährleistet einen hohen Bedienungskomfort.
Zur Abstützung der Vorrichtung am Boden ist ein zweibeiniges, vorzugsweise ausfahrbare Teleskopbeine aufweisendes Stativ mit
einer starren Schlaufe vorgesehen, die das quer zu ihrer Ebene orientierte Gehäuse der Vorrichtung mit Spiel umschlingt und
durch Neigen mit dem Gehäuse verkantet. Das Stativ ermöglicht einen wenig Kraft erfordernden Meßablauf und ein problemloses
und schnelles Anlegen der Vorrichtung auch an unrunde Baumprofile. Dank der Teleskopbeine des Stativs ist eine einfache Anpassung
an die jeweils gewünschte Untersuchungshöhe gewährleistet. Wahlweise können ein oder mehrere Stative zugleich
zum Abstützen der Vorrichtung verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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♦ ·
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Fig. 1 schematisch den Einsatz einer Vorrichtung zur Materialprüfung
bei der Holzdichtemessung an einem Baum;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, wobei deren Gehäuse zum Teil aufgebrochen ist; und
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach III-III von
Fig. 2.
Die Vorrichtung hat ein im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse
10, aus dessen einer Stirnwand 12 eine Bohrnadel 14 austritt, um in ein zu untersuchendes Stück Material, hier Holz,
nämlich den Stamm 16 eines Baumes 18, einzudringen. Die Nadel 14 unterliegt dabei einer hochtourigen Drehung und axialen Vorschubbewegung.
Man mißt die Leistungsaufnahme des Nadelantriebs, die ein Maß für den Eindringwiderstand bzw. die geleistete Holzzerstörungsarbeit
ist, und erhält so über den axialen Nadelhub ein Holzdichteprofil.
Die Vorrichtung kann in Hüft- oder Schulteranschlag, aber auch in anderen Stellungen gehalten oder im Laborbetrieb fixiert
werden. Zur Abstützung am Boden dient ein zweibeiniges Stativ 20 mit einer starren Schlaufe 22, in die das Gehäuse 10 der
Vorrichtung mit Spiel paßt, wenn das Stativ 20 vertikal steht und das Gehäuse 10 horizontal orientiert ist. Bei Neigen des
Stativs verkantet das Gehäuse 10 in der Schlaufe 22, so daß die Vorrichtung sicher gegen den Boden abgestützt ist. Die Vorrichtung
wird mit einem von der vorderen Stirnwand 12 des Ge-
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häuses 10 abstehenden Distanzbolzen 74 an dem zu untersuchenden
Objekt, hier dem Baumstamm 16, angelegt.
Zur elektrischen Energieversorgung der Vorrichtung ist ein Leibgürtel
24 mit Akkumulatorzellen vorgesehen, der während der Messung getragen, aber auch abgelegt werden kann. In den Leibgürtel
24 sind Teile der Meßelektronik und eine Telekommunikationseinrichtung
integriert, mit der eine Datenübertragung an einen mitgeführten, netzunabhängig zu betreibenden Rechner
2 6 erfolgt.
Im Innern des Gehäuses 10 ist eine sich in Längsrichtung erstreckende
Führungsschiene 28 fest angeordnet. Die Führungsschiene 28 hat bei den dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Doppel-T-Profil. An der Führungsschiene 28 ist ein Schlitten
30 geführt, der einer (nicht dargestellt) oder auch zwei Schnellaufende(&eegr; ) elektrische(&eegr;) Gleichstrommotor(en) 32, 33
trägt. Der/die Elektromotor(en) 32, 33 dient/dienen zum Drehantrieb
der Nadel 14 und zum Vorschubantrieb eines die Nadel tragenden Schlittens 30.
Der Nadeldrehmotor 32 hat eine in Längsrichtung orientierte Welle mit Getriebeabgang vorn. Am vorderen Wellenende befindet
sich ein Planetengetriebe 34, das die Wellendrehzahl im Verhältnis 4 : 1 ins Langsame untersetzt und einen in Längsrichtung
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orientierten Wellenzapfen 36 mit einem Spannfutter 38 für die Nadel 14 treibt. Der Nadelvorschubmotor 33 ist mit paralleler
Welle neben der Motor- und Getriebeeinheit 32, 34 für die Nadeldrehung angeordnet. Er hat seinen Getriebeabgang hinten. Am
hinteren Wellenende des Nadeivorschubmotors 33 befindet sich ein Planetengetriebe 40, das die Wellendrehzahl im Verhältnis
2076 : 1 ins Langsame untersetzt und ein Kegelrad 42 eines Kegelgetriebes treibt, das eine weitere Drehzahluntersetzung von
3 : 1 ins Langsame bewirkt. Statt des Kegelgetriebes kann auch ein Schneckengetriebe Verwendung finden und die Getriebeuntersetzung
z. B. auch 2 : 1 oder 1 : 1 betragen.
Das Kegelrad 42 kämmt abtriebsseitig mit einem Zahnrad 44 mit
quer orientierter Achse, das mit einer gehäusefest angeordneten, parallel zu der Führungsschiene 28 sich erstreckenden Zahnstange
46 in Eingriff steht. Bei letzterer handelt es sich um eine Meßzahnstange mit einer Profilgenauigkeit im ii-Bereich. Durch
das Zahnstangengetriebe erfolgt ein Vorschubantrieb mit nicht axialem Kraftangriff am Schlitten 30. Das resultierende Kippmoment
wird von der Führungsschiene 28 spielfrei aufgenommen. Die Vorschubbewegung des Schlittens 30 ist durch Endschalter
48 gesteuert, die vorn und hinten an der Zahnstange 46 sitzen.
Die Nadel 14 ist an der Austrittsöffnung 50 des Gehäuses 10
geführt und über ihre Länge mittels zweier Sätze von Teleskophülsen 52 - 60 abgestützt. Letztere sind zylindrische Hülsen,
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W ♦ · *
• m · *
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die die mit tig und axial darin aufgenommene Nadel 14 umschließen
und eine zentrale Durchtritts- und Führungsöffnung 62 für die Nadel 14 im Hülsenboden 64 haben. Die Hülsen 52 - 60 fahren
anschlagbegrenzt ein und aus, wobei die Anschlaganordnung durch
einen radial nach innen abstehenden Kragen 66 am Rand der Zylinderöffnung einer Hülse größeren Durchmessers und einen
Flansch 68 auf Bodenhöhe der nächstkleineren Hülse gebildet
wird. An dem Schlitten 30 ist die Hülse 52 größten Durchmessers des ersten Teleskophülsensatzes fest angebracht. Es schließen
sich fünf Hülsen 54, 56 an, deren Durchmesser vom Schlitten 30 weg abfällt. Dann folgt in spiegelsymmetrischer Anordnung
der zweite Teleskophülsensatz mit von dem Schlitten 30 weg ansteigendem Durchmesser. Die Teleskophülse 58 größten Durchmesser
des zweiten Teleskophülsensatzes ist in die Austrittsöffnung
50 umschließender Anordnung fest an der Stirnwand 12 des Gehäuses 10 angebracht.
Die Teleskophülsen 52 - 60 sind an der Führungsschiene 28 abgestützt.
Hierzu dient ein an der Führungsschiene 28 verschieblich geführter Läufer 70, mit dem die Hülsen 56, 60 kleinsten Durchmessers
der beiden Teleskophülsensätze fest verbunden sind.
Die Nadel 14 läßt sich zwischen einer in das Gehäuse 10 eingefahrenen
Position, in der die Teleskophülsen 52 - 50 auseinandergezogen sind, und einer maximal aus dem Gehäuse 10 ausgefahrenen
Position verstellen, in der die Teleskophülsen 52 - 60 zusammen-
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- 15 geschoben
sind.
sind.
An der Außenseite der Stirnwand 12 des Gehäuses 10 ist vor der Nadelaustrittsöffnung 50 ein mit einem Desinfektionsmittel,
z. B. Alkohol, zu tränkender Filz 72 angebracht, den die Nadel 14 durchstößt. Dadurch wird die Nadel 14 vor dem Eintritt in
das Holz desinfiziert.
z. B. Alkohol, zu tränkender Filz 72 angebracht, den die Nadel 14 durchstößt. Dadurch wird die Nadel 14 vor dem Eintritt in
das Holz desinfiziert.
Das Gehäuse 10 der Vorrichtung kann eine oder mehrere vorzugsweise
in Längsrichtung orientierte Hülse(n) enthalten, in der/ denen die zur Messung benötigten Nadeln oder Bohrer aufbewahrt
werden, gegebenenfalls sortiert nach neu und gebraucht. Die
Enden dieser Hülsen sind zum Schutz der Nadel bzw. Bohrerspitze gepolstert. Die Polsterung kann aus desinfizierendem Material
bestehen bzw. mit dem Desinfektionsmittel getränkt sein (nicht dargestellt).
Enden dieser Hülsen sind zum Schutz der Nadel bzw. Bohrerspitze gepolstert. Die Polsterung kann aus desinfizierendem Material
bestehen bzw. mit dem Desinfektionsmittel getränkt sein (nicht dargestellt).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat Anwendungen in der Dendrochronologie,
der Holzprüfung und bei der Untersuchung des Gesundheitszustands von Bäumen insbesondere zur Ermittlung der Rohdichte,
des Jahrringzuwachses, der Jahrringdichteparameter,
und der Wandungsstärke (Durchmesser des noch tragenden Holzes) bei der Untersuchung von Bäumen, Holzbauteilen z. B. in Fachwerkbauten u.a.m.
des Jahrringzuwachses, der Jahrringdichteparameter,
und der Wandungsstärke (Durchmesser des noch tragenden Holzes) bei der Untersuchung von Bäumen, Holzbauteilen z. B. in Fachwerkbauten u.a.m.
P1921
■ · B
Liste der Bezugszeichen
10 Gehäuse 12 Stirnwand 14 Nadel 16 Stamm
18 Baum 20 Stativ 22 Schlaufe 24 Gürtel 2 6 Rechner
28 Führungsschiene
30 Schlitten
32 Nadeldrehmotor
33 Nadelvorschubmotor
34 Planetengetriebe
36 Wellenzapfen
36 Wellenzapfen
38 Spannfutter
40 Planetengetriebe
42 Kegelrad 44 Zahnrad 46 Zahnstange 48 Endschalter
50 Austrittsöffnung
52 größte Teleskophülse des 1. Satzes 54 mittlere Teleskophülse des 1. Satzes
56 kleinste Teleskophülse des 1. Satzes 58 größte Teleskophülse des 2. Satzes
60 kleinste Teleskophülse des 2. Satzes
62 Führungsöffnung
64 Hülsenboden
66 Kragen
68 Flansch
70 Läufer
72 Filz
74 Distanzbolzen
Claims (19)
1. Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung,
durch Bohr- bzw. Eindringwiderstandsmessung mit einem Gehäuse, mit einer im Betrieb davon abstehenden Nadel, mit
einem in Nadellängsrichtung verstellbar an dem Gehäuse geführten, für den Nadelvorschub motorisch angetriebenen
Schlitten, der einen die Nadel in Drehung antreibenden Motor trägt, und mit einer Steuerelektronik einschließlich
einer Einrichtung zur Erfassung und Aufzeichnung der Leistungsaufnahme des Nadelantriebs, dadurch gekennzeichnet
daß der Schlitten (30) an einer Profilschiene (28) geführt
ist, und daß parallel im Abstand zu der Profilschiene (28)
2 -
eine Zahnstange (46) gehäusefest angeordnet ist, mit der ein an dem Schlitten (30) sitzendes, für den Vorschub angetriebenes
Zahnrad (44) kämmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere über die Nadellänge versetzte Abstützelemente
für die Nadel (14) aufweist, die an der Profilschiene (28) geführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützelemente Lochblenden sind, deren fluchtende
Öffnungen (62) die Nadel (14) durchsetzt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser der Öffnungen (62) fest oder variabel und nur um das erforderliche Nadeldurchtrittsspiel
größer ist als der Nadeldur:hmesser.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützelemente anschlagbegrenzt
ein- und ausfahrbare, vorzugsweise kreis zylindrische Teleskophülsen (52 - 60) mit insbesondere mittigen Nadeldurchtrittsöffnungen
(62) im Hülsenboden (64) sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen, zwei oder mehr gegebenenfalls vorzugsweise
spiegelsymmetrische Sätze von Teleskophülsen (52 - 56), deren Durchmesser in Nadellängsrichtung vom Schlitten (30)
weg zunächst abfallen und dann wieder ansteigen kann, wobei vorzugsweise die mittleren Teleskophülsen (56, 60) kleinsten
Durchmessers mit einem an der Profilschiene (28) geführten Läufer (70) verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb der Nadel (14) in Drehung und Vorschub mit demselben Motor erfolgt, vorzugsweise
einem schnell drehenden elektrischen Gleichstrommotor, dessen Wellendrehzahl für den Drehantrieb der Nadel (14)
insbesondere mittels eines Planetengetriebes (34) beispielsweise im Verhältnis 4 : 1 ins Langsame, und dessen Wellendrehzahl
für den Antrieb des Zahnrads (44) insbesondere mittels eines Planetengetriebes (40) beispielsweise im
Verhältnis 2076 : 1 ins Langsame sowie gegebenenfalls
mittels eines nachgeordneten Kegel- oder Schneckengetriebes (42, 44) beispielsweise im Verhältnis 3 : 1 weiter ins
Langsame, insgesamt also beispielsweise im Verhältnis 6228 : 1 ins Langsame, untersetzt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb der Nadel (14) in Drehung und Vorschub mit zwei nebeneinander angeordneten, parallele
Wellen aufweisenden Motoren (32, 33) erfolgt, die ihren Getriebeabgang zu der Nadel (14) bzw. dem Zahnrad (44)
in ihrem seitlichen Überlappungsbereich haben.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadeldrehmotor (32) ein schnell drehender elektrischer
Gleichstrommotor ist, dessen Wellendrehzahl insbesondere mittels eines Planetengetriebes beispielsweise im Verhältnis
4 : 1 ins Langsame untersetzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelvorschubmotor (33) ein schnell drehender elektrischer
Gleichstrommotor ist, dessen Wellendrehzahl insbesondere
mittels eines Planetengetriebes beispielsweise im Verhältnis 2076 : 1 ins Langsame sowie gegebenenfalls
mittels eines nachgeordneten Kegel- oder Schneckengetriebes beispielsweise im Verhältnis 3 : 1 weiter ins Langsame,
insgesamt also beispielsweise im Verhältnis 6228 : 1 ins Langsame untersetzt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelvorschubmotor auf eine konstante
Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens regelbar und die Leistungsaufnahme des Nadeldrehmotors erfaßbar
is t .
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
*i I.· I 1 * I ·
gekennzeichnet, daß auf der Welle des alleinigen Motors oder Nadeldrehmotors (32) und/oder Nadelvorschubmotors
(33) eine Unterbrecherscheibe sitzt, die im Lichtweg einer Lichtschranke liegt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbewegung des Schlittens (30)
durch Endschalter (48) gesteuert ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem alleinigen Motor oder Nadeldrehmotor
(32) und/oder Nadelvorschubmotor (33) eine hochfrequente pulsbreitenmodulierte Versorgungsspannung anliegt, deren
Pulsbreite bei vorzugsweise konstanter Frequenz regelbar und gleichzeitig als Maß für die Leistungsaufnahme des
Motors erfaßbar sein kann.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signalaufzeichnung, - speicherung
und gegebenenfalls -verarbeitung ein netzunabhängig zu
betreibendes Datenaufnahmegerät vorzugsweise in Form eines
Schreibers oder Rechners (26) mit einer zum Anschluß der Vorrichtung geeigneten Schnittstelle und/oder einer zur
Datenübertragung zwischen der Vorrichtung und dem Datenaufnahmegerät geeigneten Telekommunikationseinrichtung vorgesehen
is t .
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus in einem Leibgürtel (24) untergebrachten
Akkumulatorzellen elektrisch gespeist ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Leibgürtel wenigstens einen Teil
der Steuer- und/oder Meß- und/oder Datenübertragungselektronik enthält.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gehäuse mit einem Kabel ein
Handsteuergerät mit einer Anzahl Bedienungsschalter und einer vorzugsweise digitalen Bohrtiefenanzeige angeschlossen
ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung am Boden ein zweibeiniges,
vorzugsweise ausfahrbare Teleskopbeine aufweisendes Stativ (20) mit einer starren Schlaufe (22) vorgesehen ist, die das quer zu ihrer Ebene orientierte Gehäuse (10) der Vorrichtung mit Spiel umschlingt und durch Neigung mit dem Gehäuse verkantet.
vorzugsweise ausfahrbare Teleskopbeine aufweisendes Stativ (20) mit einer starren Schlaufe (22) vorgesehen ist, die das quer zu ihrer Ebene orientierte Gehäuse (10) der Vorrichtung mit Spiel umschlingt und durch Neigung mit dem Gehäuse verkantet.
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