Geschichte und Entwicklung des RESISTOGRAPH®-Verfahrens

Histrory and development of the RESISTOGRAPH® method

Nadel-Bohrwiderstandsmessungen wurden nicht von einer Person oder Institution in einem Schritt erfunden, sondern ergaben sich aus einer Vielzahl von Vorarbeiten, Ideen und Beiträgen verschiedener Personen, Institutionen und Firmen aus verschiedenen Ländern, bis schließlich FEIN&Cie 1987 auf Basis der Entwicklungsarbeiten von Frank Rinn das erste feldtaugliche Gerät in Kleinserie produzierte. In 2014 präsentierte Frank Rinn die 6te Generation solcher hochauflösender, elektronisch gesteuerter Bohrwiderstandsmessgeräte, deren Profile eine hohe lineare Korrelation zur Rohdichte entlang des Bohrweges aufweisen und daher dementsprechend eindeutig hinsichtlich des Holzzustands zu interpretieren sind:

Needle drill resistance measurements have not been invented or developed in one step by a single person. Several people, institutions, and companies from various countries contributed ideas, work, and money until finally FEIN&Cie (Stuttgart/Germany) manufactured the first series of portable resistance drills (based on the developments of Frank Rinn). 2014, Frank Rinn presented the 6th generation of such electronically regulated, high-resolution resistance drills, measuring profiles clearly correlated to local wood density along the drilling path and thus allowing a correspondingly correct and reliable interpretation in terms of wood condition:

Manuelle Bohrwiderstandsmessungen zur Holzuntersuchung.

1925

Manual resistance drilling for timber inspection (Germany).

Patentanmeldung der Fa. HILTI (Liechtenstein) über eine Nadel-Einstich-Methode, die aus der Eindringtiefe auf die Holzdichte schließt.

1970

Patent application of HILTI (Liechtenstein) describing a pin-penetration device correlating penetration depth with wood density.

Erfassung des Dichteprofils von Spanplatten über Drehmomentmessung der Probe beim Durchbohren (Faunhofer WKI, Braunschweig, Deutschland).

1972

Measurement of torque of a sample penetrated by conventional drill bits for density profile assessment of particle boards (Fraunhofer WKI, Braunschweig, Germany).

T. KIPP, Techniker bei PHB-Weserhütte AG unter technischem Vorstand WILLIBALD KAMM und Technikleiter SIEGFRIED VOSS: Deutsche Patentanmeldung über die Perforation von Holz mit dünnen Nadeln. Dieses Verfahren basierte auf Ideen von Prof. Gersonde (BAM Berlin) und entwickelte sich später das international verbreitete „Insizing“ von Holzmasten zur besseren Tränkung (z. B. von Fichte und Douglasie).

1977
(+1981)

German patent application describing the penetration of utility poles (such as Spruce and Douglas fir) by thin needles for better preservation with chemicals, later internationally known and established as “Insizing” (based on ideas of Prof. Gersonde, BAM Berlin/Germany). Application by PHB Weserhütte AG, Inventor THORWALD KIPP, working under guidance of technical manager SIEGFRIED VOSS and WILLIBALD KAMM as CTO.

Patentanmeldung für ein Boden-Widerstands-Penetrometer mit mechanischem Aufzeichnungsmechanismus (USA).



1978

Patent application on a soil penetrometer (USA) with a mechanical resistance recording apparatus.

Patentanmeldung über die Aufzeichnung des elektrischen Motorstromes als Maß für den Bohrwiderstand (Japan).

1983

Patent application on recording electric motor power as a measure of mechanical drill resistance (Japan).

PHB Weserhütte AG erlaubt den pensionierten Ingenieuren KAMM&VOSS, ein Patent auf die Nadelbohrwiderstandsmethode auf eigenen Namen anzumelden. Dr. JÜRGEN WENZEL folgt auf S. VOSS als technischer Leiter.

1984

PHB Weserhütte AG allows the two retired engineers KAMM&VOSS to apply for a patent on needle drill resistance measurements under their name. Dr. JÜRGEN WENZEL follows S. VOSS as technical director.

KAMM&VOSS bauen ein Nadel-Bohrwiderstandsmessgerät mit manuellem Vorschub und federgetriebener Aufzeichnung des Eindringwiderstands mittels Kratzstift (am Differentialgetriebe) auf einem in das Bohrgerät eingelegten Wachspapierstreifen.

KAMM & VOSS build a prototype of a resistance drill with manual thrust and mechanical recording of needle drill resistance. A spring-loaded differential gear box drove a scratch pin over a wax paper strip within the machine leading to a 1:1 scaled profile simultaneously while drilling.

Dieser technische Ansatz wurde jedoch bald aufgegeben wegen der systematischen Fehler in den Profilen, die nicht zuverlässig auszuwerten waren.

This approach was soon abandoned because the spring-loaded recording mechanism lead to systematic errors in the profiles due to resonance and damping effects. The subsequently non-linear profiles did not allow any reliable interpretation.

Es folgte eine elektrische Aufzeichnung mit akustischer Ausgabe auf einem Kopfhörer in der nächsten KAMM-VOSS-Maschine.

The next KAMM&VOSS-machine version recorded the resistance electrically and headsets were used to hear the profile.

Deutsche und später internationale Patentanmeldung über Nadelbohrwiderstandsmessungen mit elektrischer Aufzeichnung des Motorstromes (KAMM&VOSS) über Lautsprecher/Mikrophon.

1985

German and later international patent application (KAMM&VOSS) on needle drill resistance measurements by electric recording of motor power consumption via loud speaker/microphone.

Die Firma FEIN&Cie (Stuttgart), Erfinder der ersten elektrischen Bohrmaschine um 1880, war interessiert an der KAMM-VOSS-Patentanmeldung, bat jedoch die Universitäten Hohenheim und Heidelberg um eine Untersuchung, ob das Verfahren überhaupt funktionieren könne.

FEIN&Cie (Stuttgart, Germany), the company of the original inventor of the first portable electric drill (~1880) was interested in purchasing the KAMM&VOSS-patent-application but asked Hohenheim and Heidelberg University to check whether the idea could work at all. This job was done in a physics thesis.

Physik-Diplomarbeit: Jahrringdichteanalyse mittels elektronischer Nadel-Bohrwiderstandsmessung (FRANK RINN, Heidelberg). Hierzu wurden mehrere Labormaschinen mit unterschiedlichen Vorschubmechanismen (Zahnriemen/Spindel) entwickelt, bei denen jeweils zwei Gleichstrommotoren, einer für Vorschub, einer für Nadeldrehung, elektronisch geregelt und ihre Leistungsaufnahme überwacht wurde. So entstanden pro Bohrung vier Kurven (Vorschub und Nadel-Drehung bei Vor- und Rückwärtsfahrt). Die Vorwärtskurve des Nadeldrehmotors erwies sich als aussagekräftigstes Profil hinsichtlich der Jahrringstruktur und des Holzzustands.

1986

Physics thesis: tree ring density analysis by needle resistance drilling (FRANK RINN, Heidelberg, Germany). Several laboratory drilling systems have been developed providing different thrust mechanisms (tooth belt, spindle). Two direct current motors were electronically regulated and their power consumption was measured and recorded. Per drilling, four curves were stored and printed, showing power consumption of thrust and rotation motors while going forward and backward. The profile of the needle rotation motor while penetrating the material was shown to reveal the most significant information referring tree-ring structure and wood condition.

Erste Serie tragbarer elektrischer Bohrwiderstandsmessgeräte („DENSITOMAT“) basierend auf der Physikdiplomarbeit von RINN. Hersteller: FEIN, Stuttgart.

1987

First portable series of drills (“DENSITOMAT”) to inspect trees and timber based on results of physics thesis of RINN. Manufacturer: FEIN, Germany.

Die erste Serie portabler und batteriebetriebener Bohrwiderstandsmessgeräte wurde an Sachverständige und Universitäten verkauft. GÖRLACHER (Uni Karlsruhe) wies die Tauglichkeit in der Holzuntersuchung und Dichtebestimmung nach.

The first series of portable resistance drills was sold to experts and universities. GÖRLACHER (Karlsruhe, Germany) was the first scientist to check its suitability for decay detection in timber structures and to prove the correlation to gross density.

Gründung Ingenieurbüro RINN zur Entwicklung von portablen Holzprüfgeräten und zur Untersuchung von Bäumen und Hölzern.

1988

Founding of RINN engineering office for developing portable timber testing devices and inspecting trees and timber.

Ein Artikel der Deutschen Presse-Agentur (DPA) über die Arbeit und den Erfolg von RINN mit Bohrwiderstandsmessungen wird in über 100 nationalen und internationalen Zeitschriften und Journalen abgedruckt, u. a. in der FAZ und im German Tribune.

1989

An article by the German News Agency (Deutsche Presse-Agentur DPA) about RINN’s work and success with resistance drilling is published nationally and internationally in more than 100 news papers and journals (such as FAZ and German Tribune).

Sonderpreis der Stiftung für Innovation in Wissenschaft und Forschung (Düsseldorf, Germany) an RINN für die Entwicklung der Nadel-Bohrwiderstandsmessung zur Baum- und Holzuntersuchung.

1989

Special award of the Foundation for Innovation in Science and Research to RINN for having developed the needle drill resistance method and machines to inspect trees and timber (Düsseldorf, Germany).

Patentanmeldung über eine Bohrnadel mit spezieller Geometrie der Nadelspitze für hochauflösende Bohrwiderstandsmessungen.

1990

Patent application on drilling needle tip geometry for high-resolution electronic drill resistance measurements (RINN).

Als damals bestmöglicher Kompromiss zwischen den Anforderungen an Stabilität, Geradeauslauf, Schädigung und Auflösung erwies sich eine Nadel aus einem speziellen Stahl mit doppelter Breite an der flachen Frontseite und kleiner Zentrierspitze.



Following the requirements referring strength and stiffness, destruction and resolution, this needle shape was found to be the best possible compromise at the time: a special steel with double diameter of the flat head, pointed with a thin centering tip.

Patent über ein hochauflösendes, elektronisch geregeltes und aufzeichnendes Nadel-Bohrwiderstandsmessgerät (RINN).

1990

Patent on high-resolution electronic regulating and recording needle drill resistance measurement devices (RINN).

Ein Gleichstrom-Motor dreht die mittels Becherteleskop abgestützte Bohrnadel. Ein zweiter Motor bewegt den Bohrmotor (mit gewindefixierter Nadel) mit vorzugsweise konstantem Vorschub. Das zugehörige Prototypgerät erfaßte 100 Messwerte pro Millimeter.

Within the machine, one motor rotates the needle, stabilized by telescopic tubes. A second motor moves the drilling motor and needle with preferably constant thrust. The needle was fixed by a screw thread on the back end. The profiles were recorded with 100 pints per mm.

Deutsche Patentanmeldung (KIPP) über ein portables Bohrwiderstandsmessgerät mit dünner spitzer Bohrnadel, angetrieben durch eine handelsübliche Akkubohrmaschine.




1990

German patent application (KIPP) describing a portable resistance drill using a battery driven ordinary cordless drill for needle thrust and rotation. The needle’s was tip-pointed and threaded.

Patentanmeldung von SEABY (Irland) über Bohrwiderstandsmessungen mit dünnen Nadeln und manuellem Vorschub, wobei ein Kratzstift am Bohrfutter ein Vertikal-Strichmuster auf Papier erzeugte, deren Liniensteigung auf den Zustand hinwies. Dieses System wurde später einige Jahre durch SIEBERT (London) hergestellt.






1990

Patent application (SEABY, Ireland) on a resistance drill with manual thrust and a rotating scratch pin, creating vertical lines. Their slope had to be interpreted as a sign of wood condition. This technical approach was later produced for some years by SIEBERT (London, UK).

Ein Vergleich zwischen Bohrwiderstandsmessungen und hochauflösenden Röntgen-Holzdichtekurven belegt die Korrelation zur lokalen Holzdichte am jeweiligen Ort der Nadelspitze (veröffentlicht in HOLZFORSCHUNG 1996, RINN, SCHÄR, SCHWEINGRUBER). Die Auflösungsgrenze für die Jahrringerkennung lag bei ca. 1/10mm.










































1991

Larix

Tilia

Populus

Picea

A comparison of resistance drilling with high-resolution x-ray-density profiles at WSL Birmensdorf (Switzerland) proves the correlation to local density at the place of the needle’s tip (published in HOLZFORSCHUNG 1996 by RINN, SCHÄR, SCHWEINGRUBER) and shows a resolution limit for tree rings of approximately 1/10mm.

KAMM erteilt RINN eine Lizenz zur Nutzung seines Patents aus 1985.

1992
(1993)

KAMM gives license to RINN to use his basic patent from 1985.

Gründung der DeRiTec GmbH („Dengler-Rinn-Technik“) zum Vertrieb der DENSITOMAT-Nadelbohrwiderstandsmessgeräte.

1992

Founding of DeRiTec GmbH (“Dengler-Rinn-Technik”) for distributing DENSITOMAT-resistance drills.

Vereinfachte Skizze des Bohrgeräte-Systems DENSITOMAT 1410 (erste Serie mit 410mm Bohrtiefe): de Bohrmotor läuft auf einer Schienenführung und wird über ein Winkelgetriebe mittels Präzionszahnstange mit konstantem Vorschub durch einen zweiten Motor bewegt. Bei der Anwendung war zwischen drei (später 7) Vorschubstufen umzuschalten, je nachdem, welche Holzdichte zu erwarten ist. Die Leistung des Bohrmotors wurde elektronisch gemessen, aufgezeichnet und in einem wiederaufladbaren Akkupack gespeichert.





1992

Simplified sketch of DENSITOMAT 1410 (first series providing 410mm drilling depth): both drilling and feeding motor are guided by a linear slide. The feeding motor drove a gear box along a high-precision toothed bar. For drilling, one of the three different (and constant) feed rates had to be selected. The power consumtion of the drilling motor was measured electronically, printed in 1:1 scale and stored in a portable and reachargeable battery pack. A later version of this device offered 7 different feed rates to be selected in order to obtain maximum sensitive profiles from the various wood species.

GaLaBau-Innovationspreis für die neuen Bohrwiderstandsmessgeräte („DENSITOMAT 1410“) zur Baumuntersuchung.

1992

GaLaBau Innovation award for new drill resistance device series (“DENSITOMAT 1410”) for tree inspection.

Anmeldung von „RESISTOGRAPH“ als Warenzeichen, zunächst in Deutschland, anschließend international, mittlerweile in über 30 Länder registriert (Inhaber FRANK RINN).

1993

Invention of the word “RESISTOGRAPH” and registration as trademark in a Germany, later internationally (meanwhile registered in more than 30 countries and hold by FRANK RINN).

SIEBERT-DDD-Bohrwiderstandsmessgerät auf Basis der Patentanmeldung von SEABY.






1993

SIEBERT-DDD-Resistance drill based on SEABY patent application.

Ausweitung der Marke RESISTOGRAPH® durch RINN mittels Anmeldung einer IR-Marke (am internationalen Markenregister).

1995

RINN: application for RESISTOGRAPH® as an internationally registered trademark (IR).

TEREDO Bohrwiderstandsmessgerät (Dr. Wenzel, ehemaliger Kollege von KIPP/KAMM/VOSS in der Weserhütte AG)

1996
TEREDO

TEREDO Resistance drill (Dr. Wenzel, former colleague of KIPP/KAMM/VOSS at Weserhütte AG)

Anerkennung im Rahmen der Baden-Württermbergischen Landes-Innovationsauszeichnungen für RESISTOGRAPH®.

1997

Innovation Acknowledgment Award of the German State of Baden-Wuerttemberg for RESISTOGRAPH®.

Innovationspreis des Jahres der Wirtschaftsjunioren Deutschland, gespendet von ARTHUR FISCHER und an FRANK RINN überreicht vom Deutschen Außenminister, Dr. KLAUS KINKEL, in der Paulskirche zu Frankfurt, als Anerkennung seiner Arbeiten in der Entwicklung und Marktetablierung der RESISTOGRAPH®-Methode, die bis dahin bereits zu beachtlichen Fortschritten im Forst, in der Baumpflege, in der Holzuntersuchung und Denkmalpflege sowie in wissenschaftlichen Bereichen geführt hat durch erhöhte Qualität und Verlässlichkeit von Untersuchngen.






1998

JCI-Germany Innovation award for Frank Rinn, donated by ARHUR FISCHER and handed over by German Minister for Foreign Affairs, Dr. KLAUS KINKEL, in Frankfurt, Germany, to honor his continuous efforts and success in development and market establishment of RESISTOGRAPH® – especially because of the achieved advances in several markets by enhanced quality and reliability of inspection, such as in forestry, tree inspection, timber testing, building restoration and scientific areas.

Patentanmeldung (RINN) über ein Bohrwiderstandsmessgerät mit einem Motor an einem speziellen Spindelhubgetriebe, der damit zugleich Vorschub und Drehung der Nadel leistet und die Vorschubgeschwindigkeit automatisch an den Bohrwiderstand anpasst.

  • Die elektronisch gemessene und aufgezeichnete Bohrwiderstandskurve enthält Informationen über Nadel-Vorschub und Drehung.
  • Das Vorschubgeschwindigkeit muss nicht manuell eingestellt werden, sondern wird vom Gerät automatisch maximiert.
  • Weniger Nadelbrüche durch Dichtesprünge und zu hoch eingestellten Vorschub.
  • Höhere Sensitivität der Messprofile für Schwankungen im Holzzustand.

1999

Patent application (RINN) describing a resistance drill with one motor at a special spindle lifting gear responsible for thrust and rotation of the needle while thrust is not constant but continuously and automatically adapted to wood density by the machine during drilling.

  • The measured and recorded power consumption combines the information of thrust and rotation (leading to a higher correlation to wood density).
  • The user does not have to select the thrust by hand before drilling.
  • Less needles breakge because of sudden high density peaks and too high speed.
  • Higher sensitivity of the profiles to variations in wood condition.

Auf Antrag von Dr. J.-M. WENZEL (ehemals PHB Weserhütte, wie auch KIPP, KAMM und VOSS) erklärt das Deutsche Bundespatentgericht das KAMM-VOSS-Patent von 1985 für nichtig, es hätte demnach nicht erteilt werden dürfen.

2000

Following an application of Dr. J.-M. WENZEL (previously PHB Weserhütte AG, like KIPP, KAMM, and VOSS), the German Patent Supreme Court declares the KAMM-VOSS-Patent of 1985 as invalid, that means it should have never been accepted.

RESISTOGRAPH® 3450 auf Basis der Patentanmeldung (RINN) von 1999, u. a. mit automatischer Vorschubsteuerung.

2000

RESISTOGRAPH® 3450 on the base of the patent application by RINN from 1999, offering automatic feed rate optimization, for example.

RESISTOGRAPH® 4453: Neue Geräteserie mit stärkerem Motor, Pistolengriff, aufschiebbare Geräteöffnung für Nadelwechsel in jeder Position mit kontinuierlicher Bohrtiefenanzeige im Gerät.

2006

RESISTOGRAPH® 4453: new series with more powerful motor, pistol grip, sliding case opening for needle change in every position, continuous display of drilling depth at the machine.

RESISTOGRAPH® 4452: Spezialversion für tropische Harthölzer.

2007

RESISTOGRAPH® 4452: special version for tropical hardwoods.

Kabellose Version des RESISTOGRAPH® 4453/4452 wird vorgestellt: ein eingebauter Lithium-Ionen-Akku erlaubt 20 bis 30 Bohrungen. Die Messprofile werden im 1:1-Maßstab auf einem Bluetooth-Drucker ausgegeben.

2009

Cordless version of RESISTOGRAPH® 4453/4452. An implemented Lithium-Ion rechargeable battery provides power for approx. 20 to 30 drillings. Profiles are printed simultaneously in 1:1 scale on a bluetooth printer.

RESISTOGRAPH® 545x (neue Serie): kleiner, leichter, schneller, für alle Holzarten, robuste, nicht-explosive Hochkapazitäts-Akkus.

2011

RESISTOGRAPH® 545x (new series): smaller, lighter, faster, for all wood species, robust non-explosive rechargeable high-capacity batteries.