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Die Erfindung betrifft eine Polierplatte für eine Polierhalterung einer Poliervorrichtung sowie eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren von Lichtwellenleitern, wobei die Polierplatte aus einem Metall ausgebildet ist, wobei die Polierplatte zumindest eine Steckeraufnahme zur Aufnahme eines Steckers mit einem Lichtwellenleiter und zumindest einer optischen Faser ausbildet, wobei in der Steckeraufnahme der Polierplatte eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer optischen Faser eines Lichtwellenleiters ausgebildet ist.
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Derartige Poliervorrichtungen sind hinreichend bekannt und werden regelmäßig zum Polieren von Lichtwellenleitern bzw. eines Endes einer optischen Faser eines Lichtwellenleiters verwendet. Das Ende der optischen Faser ist dabei in einen Steckverbinder bzw. Stecker zur lösbaren Verbindung von Lichtwellenleitern bzw. Glasfaserkabeln aufgenommen. Diese Steckverbinder dienen zur Ausbildung einer Stecker-Stecker-Verbindung oder auch einer Stecker-Buchse-Verbindung von Lichtwellenleitern. Die Stecker sollen dabei eine möglichst geringe Signaldämpfung und eine hohe Rückflussdämpfung aufweisen, weshalb die Enden der jeweiligen optischen Fasern, gegebenenfalls zusammen mit den jeweiligen Steckerenden, poliert werden. Die bekannten Stecker sind im Wesentlichen aus einem Steckergehäuse und zumindest einer Ferrule ausgebildet, wobei die Ferrule zur Aufnahme des Endes der optischen Faser des Lichtwellenleiters dient. Die Ferrule wird regelmäßig an dem Lichtwellenleiter mittels Crimpen, einer Spannzange oder Kleben fest fixiert und weist eine Durchgangsbohrung auf, in die das Ende der optischen Faser des Lichtwellenleiters eingesetzt ist und gegenüber einem Faserende eines gegenüberliegenden Steckverbinders bzw. Steckers oder einer Buchse positioniert wird. Daher wird eine möglichst koaxiale Anordnung der optischen Faser in der Ferrule angestrebt, so dass die Ferrule besonders hohen Genauigkeitsanforderungen genügen muss.
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Die bekannten Poliervorrichtungen verfügen stets über eine Polierhalterung, die von einer Polierplatte und Fixiereinrichtungen zur lösbaren Befestigung von Steckern ausgebildet ist. Ein an einem Lichtwellenleiter befestigter Stecker kann mittels der Fixiereinrichtung an der Polierplatte in einer definierten Position lösbar befestigt werden, wobei beim Polieren die Polierplatte relativ zu einer abrasiven Schicht der Poliervorrichtung angeordnet und bewegt wird. Die abrasive Schicht kann eine Schleifmittelschicht auf einer ebenen Platte oder Bahn sein. Das Ende der optischen Faser in dem Stecker bzw. der Ferrule gelangt dann mit der Schleifmittelschicht in Kontakt und wird durch die Relativbewegung der Polierplatte, gegebenenfalls unter Beigabe einer Flüssigkeit, poliert.
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Je nach Ausführungsform der Polierplatte kann diese eine Vielzahl von Steckern haltern, um diese gleichzeitig zu polieren und so einen Poliervorgang wirtschaftlich durchführen zu können. In der Polierplatte können daher auch eine Vielzahl von Steckeraufnahmen mit Durchgangsöffnungen zur Aufnahme einer optischen Faser bzw. eines Steckers mit einer optischen Faser eines Lichtwellenleiters ausgebildet sein. Da hinsichtlich einer Signalübertragung besonders hohe Qualitätsanforderungen an ein poliertes Faserende gestellt werden, müssen auch die Polierplatte sowie deren Steckeraufnahmen besonders maßhaltig sein. Polierplatten werden daher beispielsweise aus mehrfach vergütetem Stahl ausgebildet, um eine harte und kaum biegbare Polierplatte zu erhalten. Um einen möglichen Verzug der Polierplatte durch spanende Bearbeitung zu verhindern kann nach dem Vergüten die Durchgangsöffnung durch beispielsweise Erodieren ausgebildet werden.
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Durch ein mehrfaches Vergüten des Stahls der Polierplatte erhält diese auch eine besonders harte Oberfläche, die eine Beschädigung der Polierplatte bzw. einen frühzeitigen Verschleiß derselben verhindert und stets für einen genauen Sitz der Stecker bzw. optischen Fasern in den jeweiligen Durchgangsöffnungen sorgt. Gleichzeitig ist die Oberfläche der Polierplatte vergleichsweise korrosionsbeständig, obschon für einen Poliervorgang nur entionisiertes Wasser verwendet werden kann, um eine Korrosion gänzlich auszuschließen. Nachteilig bei derartigen Polierplatten ist, dass diese nur mit sehr hohem Kostenaufwand herzustellen sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Polierplatte bzw. eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren von Lichtwellenleitern vorzuschlagen, die bzw. das ein Polieren von Lichtwellenleitern mit niedrigem Kostenaufwand ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Polierplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Poliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Polierplatte für eine Polierhalterung einer Poliervorrichtung zum Polieren von Lichtwellenleitern bildet zumindest eine Steckeraufnahme zur Aufnahme eines Steckers mit einem Lichtwellenleiter und zumindest einer optischen Faser aus, wobei in der Steckeraufnahme der Polierplatte eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer optischen Faser eines Lichtwellenleiters ausgebildet ist, wobei die Polierplatte zumindest teilweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet ist.
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Die Schicht bzw. Beschichtung aus amorphem Kohlenstoff weist eine glatte Oberfläche mit einer hohen Abriebfestigkeit auf. Insbesondere kann eine derartige Beschichtung eine Härte von circa 2.500 bis 3.000 HV aufweisen. Darüber hinaus hat die Beschichtung eine schwarze Farbe, so dass eventuelle Beschädigungen oder eine Abnutzung der Beschichtung leicht erkannt werden können. Dadurch, dass die Polierplatte mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet ist, kann eine Standzeit der Polierplatte wesentlich verlängert werden. Insbesondere ist es dann nicht mehr erforderlich das Material der Polierplatte mehrfach zu vergüten, um die gewünschte Härte der Oberfläche der Polierplatte zu erzielen. Eine Wärmebehandlung der Polierplatte kann dadurch wesentlich vereinfacht werden. Vor dem Aufbringen der amorphen Kohlenstoffschicht kann dann auch die Steckeraufnahme mit der Durchgangsöffnung in der Polierplatte durch beispielsweise spanende Bearbeitung vergleichsweise einfacher ausgebildet werden. Die Polierplatte ist aufgrund der einfachen Vergütung ihres Materials besser spanend bearbeitbar. Nach der Ausbildung der Gestalt der Polierplatte wird die Polierplatte abschließend mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet. Insgesamt können so eine Reihe von Arbeitsschritten zur Herstellung der Polierplatte eingespart und/oder vereinfacht werden, so dass die Polierplatte insgesamt vergleichsweise kostengünstiger herstellbar ist. Da dann eine Poliervorrichtung kostengünstiger herstellbar wird, können auch Lichtwellenleiter kostengünstiger poliert werden.
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Die amorphe Kohlenstoffschicht kann mit einem DLC-Beschichtungsverfahren aufgebracht sein, wobei eine Oberfläche der Polierplatte vollständig mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet sein kann. Mit dem DLC-Beschichtungsverfahren (Diamond-Like-Carbon) kann ein diamantähnlicher Kohlenstoff auf der Oberfläche der Polierplatte aufgebracht werden. Eine derartige Beschichtung ist bis 400° C oder 600° C temperaturstabil, so dass auch eine Erwärmung der Polierplatte infolge eines Poliervorgangs die amorphe Kohlenstoffschicht kaum schädigen kann. Weiter kann eine besonders glatte Oberfläche durch die Beschichtung erhalten werden, wodurch ein Reibungskoeffizient vorteilhaft gemindert werden kann. Darüber hinaus ist die Polierplatte dann auch besonders einfach zu reinigen. Auch kann eine eventuelle Korrosion des Materials der Polierplatte durch die vollständige Beschichtung der Oberfläche der Polierplatte mit der amorphen Kohlenstoffschicht verhindert werden.
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Die Polierplatte kann aus einem Metall, vorzugsweise Stahl ausgebildet sein, wobei der Stahl einmalig gehärtet, vorzugsweise einmalig vergütet sein kann. Bereits eine einmalige Härtung bzw. Vergütung kann nun bereits ausreichend sein, um eine gewünschte Biegefestigkeit der Polierplatte zu erhalten. Eine Herstellungszeit der Polierplatte wird dadurch erheblich verkürzt.
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Die Durchgangsöffnung kann als eine Bohrung ausgebildet sein, wobei eine Innenfläche der Bohrung mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet sein kann. Die Durchgangsöffnung ist als eine runde Bohrung besonders einfach herzustellen. Eine Beschichtung der Innenfläche mit der amorphen Kohlenstoffschicht verhindert aufgrund der hohen Härte eine Abnutzung der Innenfläche beim Einführen eines Steckers bzw. einer Ferrule mit einer optischen Faser in die Bohrung. Die Bohrung weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der an einen Außendurchmesser einer Ferrule eines Steckers angepasst ist, derart, dass eine Spielpassung zwischen der Ferrule und der Bohrung ausgebildet wird.
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Die Bohrung kann einen Durchmesser D und eine Länge L aufweisen, wobei diese in einem Verhältnis von L zu D ≥ 1 bis 10, bevorzugt von L zu D ≥ 5 bis 10, besonders bevorzug von L zu D > 10, ausgebildet sein können. Durch eine vergleichsweise lange Bohrung wird eine besonders sichere und spielfreie Führung der Ferrule in der Bohrung möglich. Gleichwohl ist es besonders schwierig, eine Beschichtung aus amorphem Kohlenstoff vollständig auf der Innenfläche der Bohrung auszubilden, wenn diese einen vergleichsweise geringen Durchmesser D und/oder eine vergleichsweise große Länge L aufweist.
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Die Durchgangsöffnung kann mittels Erodieren, vorzugsweise mittels Bohren ausgebildet sein. Wenn die Durchgangsöffnung mittels Erodieren bzw. Funkenerodieren, insbesondere Senkerodieren oder Bohrererodieren ausgebildet wird, kann eine besonders ebene und homogene Innenfläche der Durchgangsöffnung ausgebildet werden, die sich vorteilhaft zur passgenauen Aufnahme einer Ferrule eignet. Das Verfahren des Erodierens kann auch dann angewandt werden, wenn eine Härte des Materials der Polierplatte besonders hoch ist. Vorzugsweise kann jedoch, wenn eine Härte des Materials der Polierplatte vergleichsweise niedriger ist, was durch das Aufbringen der amorphen Kohlenstoffschicht auf der Polierplatte möglich wird, die Durchgangsöffnung mittels Bohren oder auch Fräsen ausgebildet werden. Bohren ist gegenüber Erodieren ein vergleichsweise kostengünstiges Fertigungsverfahren, wobei jedoch mittels des Bohrens nicht immer die gewünschte Qualität einer Innenfläche der Durchgangsöffnung erzielt werden kann. Dieser Nachteil wird jedoch dadurch kompensiert, dass die Innenfläche mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet ist.
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Eine Oberfläche der Polierplatte kann mit einer amorphen Kohlenstoffschicht von mindestens 5 µm Dicke, bevorzugt mindestens 3 µm Dicke, besonders bevorzugt mindestens 1,5 µm ± 0,5 µm Dicke, beschichtet sein. Eine amorphe Kohlenstoffschicht dieser Dicke ist ausreichend fest und widerstandsfähig gegenüber eventuellem Verschleiß bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Polierplatte. Insbesondere kann bereits bei derartigen Schichtdicken eine wesentliche Verlängerung einer Standzeit erzielt werden. Die Schichtdicke kann unabhängig von einer Oberflächenkontur ausgebildet werden. Auch ist es möglich, bei einer spanenden Bearbeitung der Durchgangsöffnung die Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht zu berücksichtigen.
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Die Polierplatte bzw. deren Oberfläche kann mit einer wasserstofffreien amorphen Kohlenstoffschicht, mit einer tetraedrischen wasserstofffreien amorphen Kohlenstoffschicht, mit einer metallhaltigen wasserstofffreien amorphen Kohlenstoffschicht, mit einer wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht mit einem Wasserstoffanteil > 30 %, mit einer tetraedrischen wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht mit einem Wasserstoffanteil > 25 %, mit einer metallhaltigen wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht oder mit einer modifizierten, mit zumindest einem der Elemente Silizium, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor und/oder Bor dotierten wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet sein. Derartige Kohlenstoffschichten sind aufgrund ihrer Bindungsstruktur im Wesentlichen einer Diamantschicht gleichzusetzen. Auch kann eine Kohlenstoffschicht ausgebildet werden, die eine besonders hohe Verschleißfestigkeit und einen geringen Reibkoeffizienten aufweist. Eine Dotierung der amorphen Kohlenstoffschicht mit zumindest einem der Elemente Silizium, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor und Bor ermöglicht eine wesentliche Beeinflussung der Eigenschaften der Kohlenstoffschicht. Beispielsweise kann mittels Silizium eine Temperaturbeständigkeit in sauerstoffhaltiger Umgebung erhöht werden.
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Die Polierplatte kann rotationssymmetrisch kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder mit einer anderen beliebigen Außenkontur ausgebildet sein. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Polierplatte lediglich eine einzelne Steckeraufnahme zur Aufnahme eines Steckers aufweisen. Wenn die Polierplatte mehrere Steckeraufnahmen aufweist kann die Außenkontur der Polierplatte so ausgebildet sein, dass eine möglichst große Anzahl von Steckeraufnahmen auf der Polierplatte ausgebildet werden kann. Auch kann die Außenkontur der Polierplatte in Abhängigkeit einer Bewegung der Polierplatte bei dem Poliervorgang und/oder einer Form einer abrasiven Schicht einer Poliervorrichtung ausgebildet sein.
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Insbesondere kann die Steckeraufnahme als eine Ausnehmung mit der Durchgangsöffnung in der Polierplatte ausgebildet sein. Auch diese Ausnehmung kann mittels Erodieren und vorzugsweise mittels Fräsen oder Bohren ausgebildet sein.
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Darüber hinaus kann die Steckeraufnahme jeweils mit zumindest einer Gewindebohrung zur Befestigung einer Fixiereinrichtung einer Polierhalterung zur lösbaren Befestigung von Steckern ausgebildet sein. Die jeweilige Fixiereinrichtung kann dann vorteilhaft einfach mit der Polierplatte verschraubt und gegebenenfalls bei Bedarf auch wieder ausgewechselt werden. Beispielsweise können zwei Gewindebohrungen, relativ zu der Durchgangsöffnung einander gegenüberliegend, an der Steckeraufnahme ausgebildet sein.
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Die Polierplatte kann einstückig mit zumindest zwei, bevorzugt zumindest 24 Steckeraufnahmen ausgebildet sein. Durch die einstückige Ausbildung der Polierplatte wird diese besonders stabil und maßhaltig ausbildbar.
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Die Steckeraufnahmen an der Polierplatte können in einer konzentrischen Kreisringanordnung relativ zu einer Mittenachse der Polierplatte, vorzugsweise in zwei oder mehr konzentrischen Kreisringanordnungen, ausgebildet sein. Die Polierplatte kann dann auch kreisförmig ausgebildet sein. Durch die Anordnung der Steckeraufnahmen in konzentrischen Kreisringanordnungen relativ zu der Mittenachse wird es auch möglich eine abrasive Schicht einer Poliervorrichtung besser bzw. gleichmäßiger auszunutzen.
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Weiter kann die Durchgangsöffnung der Steckeraufnahme mit ihrer Längsachse relativ zu einer Mittenachse der Polierplatte in einem Winkel α von 0°, also parallel zur Mittenachse, bevorzugt von > 0° bis 20°, besonders bevorzugt von 5° bis 15°, geneigt ausgebildet sein. Insbesondere kann der Winkel α 10° betragen.
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Die erfindungsgemäße Polierhalterung zum Polieren von Lichtwellenleitern weist eine Polierhalterung auf, wobei die Polierhalterung an einer Steckeraufnahme einer Polierplatte der Polierhalterung jeweils eine Fixiereinrichtung zur lösbaren Befestigung von Steckern aufweist, wobei die Polierhalterung eine erfindungsgemäße Polierplatte aufweist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Poliervorrichtung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Polieren von Lichtwellenleitern mit einer Poliervorrichtung wird ein Ende einer optischen Faser eines Lichtwellenleiters poliert, wobei eine mit einer amorphen Kohlenstoffschicht beschichtete Polierplatte einer Polierhalterung der Poliervorrichtung gegenüber einer im Wesentlichen eben ausgebildeten abrasiven Schicht der Poliervorrichtung angeordnet und relativ zu dieser zusammen mit einem in einer Steckeraufnahme der Polierplatte aufgenommenen Stecker mit dem Lichtwellenleiter und der optischen Faser bewegt wird. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
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Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein zum Polieren ionenhaltiges Wasser zu verwenden. So kann beispielsweise einfaches Leitungswasser als eine Flüssigkeit zum Polieren verwendet werden. Eine Gefahr einer Korrosion der Polierplatte besteht aufgrund der amorphen Kohlenwasserstoffschicht auf der Polierplatte nicht. Es ist daher auch nicht mehr erforderlich entionisiertes Wasser zum Polieren zu verwenden, wodurch das Polierverfahren wesentlich einfacher ausführbar wird, da ionenhaltiges Wasser nahezu überall verfügbar ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Polierhalterung in einer perspektivischen Ansicht;
- 2 eine Polierplatte der Polierhalterung in einer perspektivischen Ansicht;
- 3 eine Schnittansicht der Polierhalterung entlang einer Linie III-III aus 4;
- 4 eine Draufsicht der Polierhalterung;
- 5 eine Detailansicht V der Polierhalterung aus 3;
- 6 eine Unteransicht der Polierplatte;
- 7 eine Schnittansicht der Polierplatte entlang einer Linie VII-VII aus 9;
- 8 eine Schnittansicht der Polierplatte entlang einer Linie VIII-VIII aus 9;
- 9 eine Draufsicht der Polierplatte;
- 10 eine Detailansicht X der Polierplatte aus 7;
- 11 eine Detailansicht einer Steckeraufnahme aus 9.
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Eine Zusammenschau der 1, 3, 4 und 5 zeigt eine Polierhalterung 10 einer hier nicht näher dargestellten Poliervorrichtung zum Polieren von Lichtwellenleitern. Die Polierhalterung 10 umfasst eine Polierplatte 11, an der eine Mehrzahl von Steckeraufnahmen 12 ausgebildet sind, wobei an den Steckeraufnahmen 12 jeweils Fixiereinrichtungen 13 der Polierhalterung 10 zur lösbaren Befestigung von Steckern 14 an der Polierhalterung 10 angeordnet sind. Weiter umfasst die Polierhalterung 10 eine Aufnahmeachse 15, über die die Polierhalterung 10 mit der Poliervorrichtung verbindbar und relativ zu einer hier nicht abgebildeten, abrasiven Schicht bewegbar ist. Verbindungsschrauben sind hier zur Vereinfachung der Darstellungen nicht dargestellt. Die hier abgebildeten Stecker 14 umfassen jeweils eine Ferrule 16 und ein Steckergehäuse 17, wobei ein Ende 18 der Ferrule 16 in eine von der Steckeraufnahme 12 ausgebildeten Durchgangsöffnung 19 eingesetzt ist. In einer Bohrung 20 in dem Ende 18 kann eine optische Faser eines hier nicht dargestellten Lichtwellenleiters eingesetzt und an dem Ende 18 poliert werden. Die Fixiereinrichtung 13 umfasst unter anderem einen Fixierrahmen 21 und ein Rastelement 22, die über Gewindebohrungen 23 mit der Polierplatte 11 verschraubt sind. Der Fixierrahmen 21 ist dabei an eine Gestalt des Steckers 14 angepasst, wobei der Stecker 14 mit dem Rastelement 22 verrastet, so dass dieser fest an der Polierhalterung 10 gehaltert werden kann.
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Eine Zusammenschau der 2 und 6 bis 11 zeigt alleine die Polierplatte 11, in deren Oberseite 24 die Steckeraufnahmen 12 in zwei konzentrischen Kreisringanordnungen 25, 26 relativ zu einer Mittenachse 27 der Polierplatte 11 als Ausnehmung 28 ausgebildet sind. Auf einer Unterseite 29 der Polierplatte 11 sind ebenfalls Ausnehmungen 30 im Bereich der jeweiligen Steckeraufnahmen 12 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 19 ist jeweils aus einer Bohrung 31 mit einem Durchmesser D und einer Länge L innerhalb der Polierplatte 11 ausgebildet. Eine Längsachse 32 der Bohrung 31 ist um einen Winkel α von ca. 10° relativ zu der Mittenachse 27 geneigt. Der Winkel α kann hier auch 0° betragen, so dass die Längsachse 32 dann parallel zur Mittenachse 27 verläuft.
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Eine Oberfläche 33 der Polierplatte 11 ist im Wesentlichen vollständig mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, die mittels eines DLC-Beschichtungsverfahrens aufgebracht wurde, beschichtet. So ist auch eine Innenfläche 34 der Bohrung 31 mit der amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet. Die amorphe Kohlenstoffschicht ist aufgrund ihrer geringen Dicke hier nicht näher dargestellt. Ein Material der Polierplatte 11 ist Stahl, welcher nur einmalig vergütet sein kann.
