DE102020113322A1

DE102020113322A1 - Schleif- und/oder Poliergerät und Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren von Proben

Info

Publication number: DE102020113322A1
Application number: DE102020113322.7A
Authority: DE
Inventors: Robert HÖLL
Original assignee: ATM Qness GmbH Austria
Current assignee: ATM Qness GmbH Austria
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleif- und/oder Poliergerät im Labormaßstab und ein Verfahren zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite von insbesondere eingebetteten Proben, umfassend:ein Gerätegehäuse,zumindest eine Bearbeitungsstation zum Bearbeiten der Probenunterseite, wobei die Bearbeitungsstation einen Schleifteller mit einer Schleifscheibe zum Schleifen der Probenunterseite oder einen Polierteller zum Polieren der Probenunterseite aufweist,eine Probenzuführung mit einer Probenentnahmeposition zum Bereitstellen der Proben für einen Schleif- und/oder Poliervorgang,eine Probenablageposition zum Ablegen der Proben nach dem Schleif- und/oder Poliervorgang,einen Schleif-/Polierkopf mit einem Probengreifer zum Greifen einer Probe,wobei der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer die Probenentnahmeposition anfährt und der Probengreifer eine Probe greift,wobei der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer die Probe der zumindest einen Bearbeitungsstation zuführt und die Probenunterseite in der Bearbeitungsstation geschliffen oder poliert wird, undwobei der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer die Probe nach dem Schleifen bzw. Polieren und ggf. weiteren Bearbeitungsschritten der Probenablageposition zuführt und die Probe dort ablegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schleif- und/oder Poliergerät im Labormaßstab und ein Verfahren zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite von insbesondere eingebetteten Proben.
Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung
Um Materialuntersuchungen an Proben vorzunehmen, werden häufig kleinere Probenstücke in einen zylindrischen Körper aus Kunststoffmaterial eingebettet. Anschließend werden die so eingebetteten Proben plangeschliffen und gegebenenfalls poliert, um an der plangeschliffenen und gegebenenfalls polierten Oberfläche der Materialprobe Materialuntersuchungen, z.B. Härteprüfmessungen oder Gefügeanalysen vornehmen zu können.
Eine einfache Einbettpresse besitzt einen Zylinder mit Presskolben und einen manuellen Verschluss. Die kleinen Probenstücke werden zum Einbetten in einen Zylinder mit einem Einbettgranulat, z.B. aus einem thermoplastischen Kunststoff, eingelegt und heiß verpresst, typischerweise unter einem Druck von etwa max. 250 bis 350 bar, bei einer Temperatur von etwa max. 200°C und über eine Zeitdauer von mehreren Minuten. Eine solche Einbettpresse besitzt eine Steuerung, mit der Heiztemperatur, Zeiten von Heizung und Kühlung und Pressdruck eingestellt werden können. Mit einer solchen Einbettpresse verläuft die Probeneinbettung wie folgt:

1. Verschluss öffnen und Zylinder in die obere Position fahren,
2. Probe einlegen und Zylinder nach unten fahren,
3. Einbettgranulat mit einer Schaufel in den Zylinder schaufeln,
4. Verschluß schließen und Pressvorgang starten,
5. Einbettvorgang abwarten (mehrere Minuten, je nach eingestellten Parametern),
6. Verschluss öffnen,
7. Zylinder nach oben fahren, sodass die Probe entnommen werden kann.

Der Bediener wiederholt diesen Vorgang manuell für jede einzelne Probe. Die Gesamtdauer des Vorgangs zum Einbetten einer Probe beträgt insgesamt typischerweise etwa 15 min, je nach eingestellten Parametern.
Unter der Bezeichnung Opal X-Press ist eine modulare Einbettpresse der ATM Qness GmbH bekannt, vgl. www.qatm.com. Die Opal X-Press ist vom Grundaufbau und von der Funktionsweise ähnlich wie die vorstehend beschriebene Einbettpresse. Allerdings können hier mehrere Pressen, ggf. mit verschiedenen Probendurchmessern kombiniert werden und gleichzeitig bedient werden. Jeder Zylinder mit Presskolben weist am oberen Ende einen hebelbetätigten Verschlussmechanismus auf, mit welchem die Einpress-Kavität in dem Presszylinder mit einem Handgriff verschlossen und verriegelt werden kann. Diese modulare Einbettpresse hat den Vorteil, dass der Probendurchsatz entsprechend erhöht werden kann. Allerdings muss der Bediener trotzdem im Wesentlichen ständig anwesend sein, um die einzelnen Einbettpressen zu befüllen und die eingebetteten Proben zu entnehmen.
Ferner ist eine Dualpresse mit Dosiersystem bekannt. Die Dualpresse ist von der Bedienung her ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Einbettpressen, allerdings kann das Einbettgranulat über einen Dosierer eingebracht werden. Dieser wird per Hand über den Presszylinder geschwenkt und das Einbettgranulat in den Zylinder dosiert. Diese Presse ist dual ausgeführt, d.h. es sind zwei Presszylinder vorhanden über die der Dosierer wechselweise von Hand geschwenkt werden kann.
Alle beschriebenen Systeme haben den Nachteil, dass der Bediener im Wesentlichen ständig anwesend sein muss. Das Einbetten ist, unter anderem wegen der Wartezeit beim Einbettpressvorgang, d.h. beim Verpressen typischerweise unter hohem Druck und hoher Temperatur eine zeitintensive Arbeit, die den Facharbeiter im Labor wertvolle Zeit kostet. Ferner stellt das Einbetten ein gewisses Nadelöhr im Gesamtprozess der Probenherstellung dar, da das Einbetten im Gesamtprozess der Probenherstellung typischerweise die meiste Arbeitszeit erfordert. Dies trifft insbesondere auf Labore mit hohen Probendurchsatz zu, d.h. wenn eine Vielzahl von Proben heißgepresst werden soll.
Nachdem die Probe eingebettet wurde, wird sie typischerweise mit einem Labor-Schleifgerät mit einer rotierenden Schleifscheibe plan geschliffen und anschließend poliert. Typischerweise sind solche Labor-Tellerschleifgeräte als kombinierte Schleif- und Poliergeräte ausgelegt, d.h. dass auf den Schleifteller auch eine Polierscheibe aufgezogen werden kann, um alternativ eine Polierfunktion bereit zu stellen. Solche Labor-Tellerschleifgeräte, wie sie z.B. von der ATM Qness GmbH unter den Markennamen Saphir und Rubin bekannt sind, vgl. www.qatm.com, werden zum Planschleifen und ggf. Polieren der Unterseite von eingebetteten Proben typischerweise für die Materialprüfung, insbesondere Härteprüfung und Gefügeanalyse verwendet.
Derartige Schleif-/Poliergeräte sind einspindelig oder mehrspindelig erhältlich. Manuelle Schleif-/Poliergeräte besitzen im Wesentlichen ein Gehäuse mit einer Wanne, einem Antriebsmotor und einem Schleifteller. Bei einfachen Schleif-/Poliergeräten kann die eingebettete Probe von Hand angedrückt und geschliffen werden. Teilautomatische Schleif-/Poliergeräte besitzen zusätzlich noch einen Gerätekopf, manchmal als Polierkopf bezeichnet, mit einem rotierenden Andruckstempel und einen Probenhalter, in welchen typischerweise vier bis sechs eingebettete Proben eingelegt und ggf. festgespannt werden können. Beim Einzelanpressdruck werden die Proben nur in den Probenhalter eingelegt und von diesem mitgenommen. Jede einzelne Probe wird mit je einem Pneumatikzylinder oder einer Feder an den Schleifteller gedrückt. Beim Zentralanpressdruck wird der ganze Probenhalter gegen den Schleifteller gedrückt und die Proben werden hierfür in dem Probenhalter fest eingespannt. Bei automatischen Systemen werden die Proben typischerweise eingespannt, da diese üblicherweise mit Zentralanpressdruck arbeiten.
Das Einlegen und ggf. Einspannen der Proben ist eine manuelle Tätigkeit und die Proben müssen in nachteiliger Weise sehr genau plan in einer entsprechenden Vorrichtung ausgerichtet werden, was mit entsprechendem Zeitaufwand verbunden ist.
Ein herkömmliches teilautomatisches Schleif-/Poliergerät weist ein Magazin für z.B. 16 Schleifscheiben auf, die für die einzelnen Bearbeitungsschritte durch ein automatisches Wechselsystem auf den Schleifteller gelegt werden können. Zuerst wird mit einer gröberen Schleifkörnung begonnen, die anschließend feiner wird, und am Ende folgen Polierscheiben. In der Regel sind 4 bis 6 Schleif- und Polierschritte erforderlich, um die fertige Probenoberfläche herzustellen. Nach jedem Bearbeitungsschritt werden ein oder zwei Reinigungsschritte mit Wasser, Methanol oder in einem Ultraschallbad durchgeführt.
In vorteilhafter Weise ist dieses Gerät relativ kompakt und kostengünstig. Nachteilig ist jedoch, dass immer nur 6 Proben in einem Probenhalter automatisch hergestellt werden, dann wird der Probenhalter gewechselt. Ferner werden die Schleif- und Polierscheiben zwischen den Schleif-und Polierschritten nach jedem Schritt gewechselt. Darüber hinaus werden die Proben manuell in den Probenhalter eingespannt und ausgerichtet.
Bei einer weiteren, grundsätzlich ähnlichen Variante werden die Proben in einen Halter eingespannt und ebenfalls die Schleifscheiben gewechselt. Allerdings kann mehr als ein Probenhalter bestückt werden und die Maschine besitzt zwei Reinigungsstationen. Nachteilig bei dieser Maschine ist allerdings die zunehmende Baugröße.
Von der ATM Qness GmbH ist ein Schleif- und Polierautomat mit mehreren Schleif-/Polierstationen bekannt. Diese Maschine kann modular mit mehreren Schleif-/Poliertellern, mit Reinigungsstationen und einer Planschleifeinrichtung zum Abrichten der Proben bestückt werden. Außerdem ist noch ein Magazin mit verschiedenen Schleif- und Polierscheiben vorhanden. Die Maschine umfasst zwei Polierköpfe, die je einen Probenhalter aufnehmen können und simultan zwei Probenhalter mit mehreren Proben bearbeiten können. Die Maschine hat ein Probenhaltermagazin in dem bis zu 12 Probenhalter aufgenommen werden können. Die 12 Probenhalter werden automatisch von der Maschine übernommen bzw. gewechselt und eingespannt. Allerdings müssen die Proben manuell in die Probenhalter eingespannt und plan ausgerichtet werden. Durch die Modulbauweise kann die Maschine mit 4 aber auch mit 6 oder 8 Stationen aufgebaut werden. In vorteilhafter Weise kann mit diesem Schleif-/Polierautomaten ein hoher Probendurchsatz erzielt werden und der Schleif-/Polierautomat ist durch die Modulbauweise gut an die Benutzeranforderungen anpassbar. Allerdings ist die Anschaffung mit relativ hohen Investitionskosten verbunden. Ferner hat die Maschine einen recht großen Platzbedarf.
Es ist eine weitere Maschine bekannt, in der mehrere Probenhalter auf einem Zuführband magaziniert und in ein erstes Gerät gefördert werden. Dort werden sie zuerst über einen Schleifstein abgerichtet (geplant), gereinigt und anschließend erfolgt der erste Feinschleifvorgang. Anschließend wird der Probenhalter in ein zweites Gerät gefördert, in dem dann zwei Polierschritte mit Zwischen- und Endreinigung erfolgen. Beide Arbeitsstationen arbeiten simultan, d.h. während der erste Probenhalter in dem zweiten Gerät poliert wird, arbeitet das erste Gerät bereits am nächsten Probenhalter.
Diese Maschine ist ebenfalls modular aufgebaut und es können beliebig viele Geräte kombiniert werden. Nachteilig sind hohe Anschaffungskosten sowie ein sehr großer Platzbedarf, vor allem wenn mehrere Geräte kombiniert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schleif- und/oder Poliergerät zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite einer insbesondere eingebetteten Probe bereit zu stellen, welches eine hohe Effizienz und einen hohen Komfort für den Bediener bietet.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleif- und/oder Poliergerät zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite einer insbesondere eingebetteten Probe bereit zu stellen, welches kostengünstig ist und im Labor wenig Platzbedarf hat und trotzdem einen hohen Probendurchsatz aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleif- und/oder Poliergerät zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite einer insbesondere eingebetteten Probe bereit zu stellen, mit welchem auf ein Abrichten/Planen der Proben verzichtet werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleif- und/oder Poliergerät zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite einer insbesondere eingebetteten Probe bereit zu stellen, welches mehrere vorteilhafte Eigenschaften miteinander verbindet, nämlich geringe Kosten, hohe Arbeitszeiteffizienz, hoher Probendurchsatz und geringer Platzbedarf.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft ein automatisches Schleif- und/oder Poliergerät im Labormaßstab zum Planschleifen und/oder Polieren der Probenunterseite einer insbesondere eingebetteten Probe. Das Schleifen und/oder Polieren dient insbesondere zur Vorbereitung für Prüfmessungen und der eingebetteten Probe, z.B. für Härteprüfmessungen an insbesondere eingebetteten Proben.
Das Schleif- und/oder Poliergerät umfasst ein Gerätegehäuse, in welchem z.B. Antriebsmotoren für Schleif- und/oder Polierteller, Steuereinrichtungen etc. beherbergt sein können und an deren Oberseite Wannen gebildet sein können, in welchen die Schleif- und/oder Polierteller angeordnet sein können. Ferner kann das Gehäuse einen Maschinenrahmen beherbergen an welchem ein verfahrbarer Gerätekopf, häufig als Schleif-/Polierkopf bezeichnet, horizontal bewegbar aufgehängt sein kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist in dem Gerätegehäuse zumindest eine Oberflächen-Bearbeitungsstation zum abrasiven Bearbeiten der Probenunterseite vorhanden, welche insbesondere als Schleifstation oder als Polierstation ausgebildet ist, also einen rotierenden und/oder vibrierenden Schleifteller mit einer Schleifscheibe zum Schleifen der Probenunterseite oder einen rotierenden und/oder vibrierenden Polierteller zum Polieren der Probenunterseite aufweist.
Ferner ist eine Probenzuführung mit einer Probenentnahmeposition zum Zuführen und Bereitstellen der Proben für einen Schleif- und/oder Poliervorgang umfasst. Die Bereitstellung der Proben erfolgt dabei einzeln und lose, insbesondere sukzessive Probe für Probe nacheinander. Vorzugsweise werden die eingebetteten Proben demnach einzeln verarbeitet und sind vorzugsweise nicht zu mehreren in einen Probenhalter eingespannt. Die Probenzuführung kann z.B. als eine Rutsche oder ein Förderband ausgebildet sein, mittels welchen eingebettete Proben einzeln sukzessive nacheinander automatisch zu der Probenentnahmeposition rutschen oder gefördert werden, um dort eine nach der anderen einzeln entnommen werden zu können.
Ferner ist eine Probenablageposition zum Ablegen der Proben nach dem Schleif- und/oder Poliervorgang umfasst, in welche die Proben nach der Beendigung des Schleif- und/oder Poliervorgangs in der Schleif- und/oder Polierstation einzeln abgelegt werden können. Die Probenablageposition kann z.B. wiederum als Teil einer Rutsche oder eines weiteren Förderbandes ausgebildet sein, so dass die Proben die Probenablageposition automatisch sukzessive nacheinander auch wieder verlassen, um z.B. in einer Probensammeleinrichtung gesammelt zu werden. Es ist allerdings auch möglich, dass das Schleif- und/oder Poliergerät eine Vielzahl von Probenentnahmepositionen und/oder eine Vielzahl von Probenablagepositionen aufweist, wobei der Schleif-/Polierkopf dann die Probenentnahmepositionen und die Probenablagepositionen jeweils eine nach der anderen anfährt, um nacheinander alle Proben abzuarbeiten.
Der Schleif-/Polierkopf weist einen Probengreifer zum Greifen und Handhaben einer Probe, vorzugsweise einer einzelnen eingebetteten Probe auf.
Um die eingebettete Probe zu schleifen und/oder zu Polieren fährt der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer zunächst programmgesteuert die Probenentnahmeposition an und der Probengreifer greift dort vorzugsweise eine einzelne eingebettete Probe und hält diese fest.
Nachfolgend fährt der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer programmgesteuert die zumindest eine Oberflächen-Bearbeitungsstation an und führt die eingebettete Probe der zumindest einen Oberflächen-Bearbeitungsstation zu, damit die Probenunterseite in der Oberflächen-Bearbeitungsstation abrasiv bearbeitet, insbesondere geschliffen oder poliert werden kann. Dabei hält der Probengreifer die einzelne eingebettete Probe fest und rotiert ggf. selbst, zusätzlich zu der Rotation und/oder Vibration der Schleifscheibe bzw. Polierscheibe der abrasiven Oberflächen-Bearbeitungsstation.
Nach dem Schleifen bzw. Polieren und ggf. weiteren Oberflächen-Bearbeitungsschritten fährt der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer programmgesteuert die Probenablageposition an, um die einzelne eingebettete Probe der Probenablageposition zuzuführen und lässt die eingebettete Probe an der Probenablageposition schließlich programmgesteuert los, um sie an der Probenablageposition abzulegen.
Somit läuft der gesamte Bearbeitungsprozess vom Greifen der eingebetteten Probe bis zum Ablegen der eingebetteten Probe programmgesteuert automatisch ab, ohne dass der Bediener zwischen den Proben eingreifen muss.
Vorzugsweise weist das Schleif- und/oder Poliergerät eine Verschiebeeinrichtung, z.B. mit einem motorisch angetriebenen und von der Programmsteuerung gesteuerten Linearschlitten auf, welcher z.B. an dem Maschinenrahmen aufgehängt und mittels welcher der Schleif-/Polierkopf horizontal verschoben wird, um zwischen der Probenentnahmeposition, der zumindest einen Oberflächen-Bearbeitungsstation und der Ablageposition hin- und herzufahren.
Ferner vorzugsweise weist der Schleif-/Polierkopf eine Linearverschiebeeinrichtung, z.B. mit einem motorisch angetriebenen und von der Programmsteuerung gesteuerten Linearschlitten auf, mittels welcher der Probengreifer vertikal verfahren wird, um die eingebettete Probe in der Probenentnahmeposition aufzunehmen, um die eingebettete Probe an der zumindest einen Oberflächen-Bearbeitungsstation abzusenken und gegen die Schleifscheibe bzw. Polierscheibe anzudrücken, und um die eingebettete Probe an der Probenablageposition abzusetzen. Dies kann z.B. mit einem Spindelantrieb realisiert sein.
In vorteilhafter Weise kann das Schleif- und/oder Poliergerät eine eingebettete Probe nach der anderen vollautomatisch handhaben und deren Unterseite planschleifen und/oder Polieren, so dass der Bediener während des laufenden Schleif- und/oder Poliervorgangs einer Vielzahl von sukzessive abgearbeiteten eingebetteten Proben nicht einzugreifen braucht. Der Bediener kann das Schleif- und/oder Poliergerät z.B. mit einer gewünschten Menge von eingebetteten Proben, deren gesamte Bearbeitungsdauer mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann, abends bestücken und am nächsten Morgen liegen alle eingebetteten Proben fertiggestellt einzeln in der Probensammeleinrichtung zur Entnahme bereit. Dies bedeutet für den Bediener hohe Effizienz und hohen Komfort beim Planschleifen und/oder Polieren von eingebetteten Proben.
Weiter vorteilhaft ist die Möglichkeit einer kompakten Bauweise, unter anderem wenn mehrere unterschiedliche Oberflächen-Bearbeitungsstationen, z.B. eine Schleifstation und eine Polierstation oder sogar mehrere Schleifstationen mit unterschiedlicher Schleifmittelkörnung und/oder z.B. mehrere Polierstationen mit unterschiedlichen Poliersuspensionen in demselben Gerätegehäuse verbaut sind und von demselben Schleif-/Polierkopf nacheinander angefahren werden. Vorzugsweise sind alle Schleif- und Polierstationen in demselben Gerät eingebaut und werden vorzugsweise von demselben Schleif-/Polierkopf bedient. Allerdings könnte ein Gerät auch zwei oder mehr Schleif-/Polierköpfe mit jeweils einem Probengreifer aufweisen, die wechselweise dieselben Oberflächen-Bearbeitungsstationen in demselben Gerät anfahren.
Vorzugsweise ist der Probengreifer dazu hergerichtet, um eingebettete Proben einzeln ohne Mehrfach-Probenhalterung zu greifen und zwar automatisch programmgesteuert, insbesondere ohne Benutzereingriff.
Im Hinblick auf den Probendurchsatz mag es zunächst kontraproduktiv erscheinen, die eingebetteten Proben einzeln zu handhaben. Allerdings kann, insbesondere bei einer vollautomatischen Durchführung aller Schleif- und Polierschritte nacheinander, vorzugsweise in demselben Gerät, trotzdem ein hoher Probendurchsatz erzielt werden, nämlich insbesondere dann, wenn das Schleif- und/oder Poliergerät über einen längeren Zeitraum, z.B. über Nacht, vollautomatisch ohne Benutzereingriff arbeitet. Insbesondere kann so eine hohe Effizienz in Bezug auf das Verhältnis aus Probendurchsatz zu effektiver Arbeitszeit des Benutzers erzielt werden.
Ferner kann, insbesondere wenn die eingebetteten Proben von dem Probengreifer einzeln und unmittelbar gegriffen und während des gesamten Bearbeitungsprozesses festgehalten werden, ggf. auf ein Abrichten der eingebetteten Proben mit einem Schleifstein oder Planen verzichtet werden, was den Prozess weiter vereinfacht.
Insbesondere kann eine vorteilhafte Synergie aus geringen Kosten und geringem Platzbedarf einerseits bei trotzdem hoher Arbeitszeiteffizienz und hohem Probendurchsatz andererseits erzielt werden, was im Laborbetrieb, z.B. bei der Vorbereitung von eingebetteten Proben für die Härteprüfung oder Gefügeanalyse, eine vorteilhafte Größe darstellt.
Der Probengreifer kann z.B. als Fingergreifer mit zumindest drei Greiffingern ausgebildet sein, wobei die Greiffinger radial beweglich sind und die eingebettete Probe an der umlaufenden Mantelfläche des Einbettungskunststoffes zu greifen und festhalten, indem die Greiffinger radial zugefahren werden. Fingergreifer, z.B. Dreifingergreifer haben sich zum Greifen von einzelnen eingebetteten Proben als geeignet erwiesen.
Vorzugsweise weisen die Greiffinger jeweils einen horizontalen Absatz auf, so dass die Absätze der Greiffinger beim Absenken des Probengreifers als vertikale Anschläge gegen die Probenoberseite wirken, um die eingebettete Probe möglichst horizontal zu greifen.
Dadurch kann die eingebettete Probe in vorteilhafter Weise präzise gegriffen werden, was dazu beitragen kann, dass ggf. das Abrichten entfallen kann. Ferner bilden die Absätze an dem Probengreifer auch ein Gegenlager gegen den Anpressdruck beim Schleifen und/oder Polieren, so dass die radiale Griffkraft in akzeptablen Grenzen gehalten und trotzdem ein unerwünschtes Verrutschen der eingebetteten Probe beim Schleifen und/oder Polieren vermieden werden kann.
Vorzugsweise rotiert der Probengreifer während des Schleif- und/oder Poliervorgangs. Hierzu weist der Schleif-/Polierkopf eine Antriebswelle auf, welche von einem Motor rotierend angetrieben wird und der Probengreifer ist am unteren Ende der Antriebswelle befestigt. Die Rotation des Probengreifers wird vorzugsweise ebenfalls programmgesteuert, insbesondere für den Schleif- und/oder Poliervorgang programmgesteuert aktiviert, nachdem die eingebettete Probe in der Probenentnahmeposition gegriffen wurde, und wird vorzugsweise programmgesteuert wieder beendet, bevor die eingebettete Probe in der Probenablageposition abgelegt wird.
Die Symmetrieachse der eingebetteten Probe verläuft vorzugsweise koaxial zur Rotationsachse des Probengreifers, wenn die eingebettete Probe von dem Probengreifer gegriffen ist, so dass die eingebettete Probe um Ihre Symmetrieachse rotiert.
Dadurch können relativ kleine Schleif- und/oder Polierscheiben verwendet werden, was sich vorteilhaft auf die Baugröße des Schleif- und/oder Poliergeräts auswirkt und überdies kann ggf. das Schleifmittel der Schleifscheiben effizient ausgenutzt werden. Vorzugsweise haben die Schleifscheiben und/oder die Polierscheiben in den Oberflächen-Bearbeitungsstationen einen Durchmesser von kleiner oder gleich 300 mm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 250 mm, vorzugsweise im Bereich von 80 mm bis 250 mm, vorzugsweise im Bereich von 200 mm +/- 50 mm. Bei Polierstationen mit horizontal schwingendem Vibrationsteller können die Polierscheiben ggf. sogar noch kleiner sein, z.B. einen Durchmesser von zumindest 50 mm aufweisen, vorzugsweise zwischen 50 mm und 200 mm, vorzugsweise zwischen 120 mm und 200 mm.
Vorzugsweise werden die eingebetteten Proben dem Schleif- und/oder Poliergerät automatisch sukzessive einzeln zugeführt, um nacheinander vom Probengreifer gegriffen werden zu können. Hierzu weist das Schleif- und/oder Poliergerät vorzugsweise eine automatische Probenzuführung auf, über welche die einzelnen eingebetteten Proben automatisch sukzessive in die Probenentnahmeposition einlaufen. Wenn der Probengreifer die aktuell in der Probenentnahmeposition befindliche eingebettete Probe greift und entnimmt, wird automatisch die nächste eingebettete Probe an die Probenentnahmeposition nachgeführt und steht dort für den Probengreifer bereit, wenn der Schleif- und/oder Poliervorgang der vorherigen eingebetteten Probe abgeschlossen ist.
Dies trägt in vorteilhafter Weise zur Effizienz des Gesamtprozesses bei.
Die automatische Zuführeinrichtung kann z.B. eine Rutsche umfassen, bei welcher die eingebetteten Proben durch die Gravitation selbstständig sukzessive in Richtung der Probenentnahmeposition nachrutschen, oder ein Förderband, welches die eingebetteten Proben automatisch sukzessive der Probenentnahmeposition zuführt, wobei ggf. ein Probenanschlag die Probenentnahmeposition definiert, oder ein Probenmagazin, in welchem z.B. eine Vielzahl von eingebetteten Proben gestapelt eingesetzt ist. Vor der Probenentnahmeposition kann ein Vereinzeler vorgesehen sein, der die eingebetteten Proben vereinzelt, und/oder der untere Teil der Rutsche kann zur Entnahme der Probe in die Horizontale geschwenkt werden, damit die Probe horizontal vom Probengreifer aufgenommen werden kann. Der Vereinzeler separiert die Proben ein stückweit voneinander und/oder verhindert das Nachrutschen weiterer Proben während des Schwenkens und/oder Greifens der aktuell zu greifenden Probe. Die unterste Probe kann auch mittels eines Probenschiebers in die Probenentnahmeposition geschoben werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Schleif- und/oder Poliergerät mehrere Oberflächen-Bearbeitungsstationen zum Bearbeiten der Probenunterseite auf, wobei jede der Oberflächen-Bearbeitungsstationen einen eigenen rotierenden und/oder vibrierenden Schleifteller mit einer Schleifscheibe zum Schleifen der Probenunterseite oder einen eigenen rotierenden und/oder vibrierenden Polierteller zum Polieren der Probenunterseite aufweist. In besonders vorteilhafter Weise fährt demnach der Schleif-/Polierkopf mit der gegriffenen eingebetteten Probe zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, z.B. je nach Oberflächenwunsch 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 Oberflächen-Bearbeitungsstationen nacheinander an, um dieselbe eingebettete Probe automatisch nacheinander zu schleifen und zu polieren, und/oder nacheinander mit unterschiedlicher Körnung zu schleifen und/oder nacheinander mit unterschiedlichen Poliermitteln zu polieren. Vorzugsweise braucht die eingebettete Probe hierbei nicht umgespannt zu werden, sondern wird mit allen Oberflächen-Bearbeitungsschritten in ein- und demselben Schleif- und/oder Poliergerät bearbeitet, bzw. verbleibt während aller Oberflächen-Bearbeitungsschritte an demselben Schleif-/Polierkopf bzw. Probengreifer.
Dies kann Vorteile in Bezug auf die Baugröße, die Effizienz des Arbeitsablaufs und/oder auf die Qualität des erzielten Ergebnisses haben.
Vorzugsweise weist also das Schleif- und/oder Poliergerät zumindest eine erste Schleifstation mit einer ersten Schleifscheibe und eine erste Polierstation mit einer ersten Polierscheibe auf. Der Schleif-/Polierkopf fährt vorzugsweise mit der vom Probengreifer gegriffenen eingebetteten Probe zunächst die erste Schleifstation und nachfolgend, insbesondere ohne die eingebettete Probe umzuspannen, und vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Reinigungsstation, die erste Polierstation an, um dieselbe eingebettete Probe in demselben Schleif- und/oder Poliergerät automatisch programmgesteuert zunächst zu schleifen und nachfolgend zu polieren.
Vorzugsweise weist das Schleif- und/oder Poliergerät zumindest zwei, vorzugsweise sogar mehr als zwei Schleifstationen mit jeweils einer Schleifscheibe auf, z.B. eine erste Schleifstation mit einer ersten Schleifscheibe, eine zweite Schleifstation mit einer zweiten Schleifscheibe, eine dritte Schleifstation mit einer dritten Schleifscheibe und ggf. weitere Schleifstationen mit jeweils weiteren Schleifscheiben, und/oder weist zumindest zwei oder mehr Polierstationen mit jeweils einer Polierscheibe auf, z.B. eine erste Polierstation mit einer ersten Polierscheibe und eine zweite Polierstation mit einer zweiten Polierscheibe. Der Schleif-/Polierkopf fährt dabei vorzugsweise mit der gegriffenen eingebetteten Probe ohne Umspannen zumindest zwei, drei oder mehr Schleifstationen und/oder zumindest eine Polierstation, zumindest zwei oder mehr Polierstationen nacheinander an, um dieselbe eingebettete Probe in demselben Schleif- und/oder Poliergerät automatisch programmgesteuert nacheinander mit unterschiedlicher Körnung zu schleifen und/oder nachfolgend zu polieren, ggf. nacheinander mit unterschiedlichen Poliermitteln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schleif- und/oder Poliergerät zumindest einen Reinigungsbehälter oder ein Reinigungsbad auf, welcher bzw. welches von dem Schleif-/Polierkopf programmgesteuert angefahren wird und in welchen bzw. in welches die gegriffene eingebettete Probe vor, zwischen und/oder nach den Schleif- und/oder Poliervorgängen eingetaucht wird. Vorzugsweise weist der zumindest eine Reinigungsbehälter einen Flüssigkeitszulauf und/oder Flüssigkeitsablauf auf, um den Reinigungsbehälter automatisch programmgesteuert befüllen und/oder entleeren zu können.
Vorzugsweise weist das Schleif- und/oder Poliergerät, insbesondere an dem Reinigungsbehälter, zumindest eine Gasdüse auf, um die gegriffene eingebettete Probe vor, zwischen und/oder nach den Schleif- und/oder Poliervorgängen automatisch programmgesteuert trockenzublasen. Die eingebettete Probe kann demnach von dem Greifer zunächst in einer Schleifstation geschliffen werden, anschließend in das Reinigungsbad eingetaucht werden, um Schleifabrieb abzuspülen, anschließend im Reinigungsbad oberhalb des Reinigungsflüssigkeitsspiegels trockengeblasen werden und anschließend poliert werden und zwar alles programmgesteuert mit demselben Schleif-/Polierkopf bzw. demselben Probengreifer, insbesondere ohne die eingebettete Probe umspannen zu müssen.
Vorzugsweise weist das Schleif- und/oder Poliergerät eine oder mehrere Flüssigkeitsdüsen zur Dosierung von Kühlflüssigkeit und/oder Spülflüssigkeit, z.B. Wasser, auf, um die Kühlflüssigkeit und/oder Spülflüssigkeit während des Schleifvorgangs an einer Schleifstation zuzudosieren. Ferner kann auch Poliersuspension, z.B. eine Diamantpartikel-Suspension über eine der Flüssigkeitsdüsen an einer Polierstation zudosiert werden.
Die Flüssigkeitsdüsen für die Kühlflüssigkeit, Spülflüssigkeit und/oder Poliersuspension sind hierzu vorzugsweise an dem Schleif-/Polierkopf angeordnet, um mit dem Schleif-/Polierkopf und somit mit der eingebetteten Probe von Oberflächen-Bearbeitungsstation zu Oberflächen-Bearbeitungsstation mit zu fahren, unter anderem damit mit derselben bzw. denselben Flüssigkeitsdüsen mehrere Oberflächen-Bearbeitungsstationen bedient werden können. Dadurch braucht das Schleif- und/oder Poliergerät je Schleif-/Polierkopf lediglich einen Satz Flüssigkeitsdüsen, unabhängig von der Anzahl der Oberflächen-Bearbeitungsstationen aufzuweisen. Vorzugsweise sind an dem Schleif-/Polierkopf zumindest zwei Flüssigkeitsdüsen angeordnet, nämlich zumindest eine Flüssigkeitsdüse eine für Kühl- und Spülflüssigkeit für den Schleifprozess und zumindest eine Flüssigkeitsdüse für Poliersuspension für den Polierprozess, so dass an den Schleifstationen mit der einen Flüssigkeitsdüse Kühl- und/oder Spülflüssigkeit und an den Polierstationen Poliersuspension automatisch programmgesteuert zu dosiert werden können. Es können jedoch auch mehr als zwei Flüssigkeitsdüsen vorgesehen sein, z.B. für mehrere unterschiedliche Kühl- und Spülflüssigkeiten, insbesondere für unterschiedliche Poliersuspensionen.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform sind die Oberflächen-Bearbeitungsstationen und ggf. der zumindest eine Reinigungsbehälter entlang einer linearen Anordnung in dem Schleif-und/oder Poliergerät angeordnet. Der Schleif-/Polierkopf ist vorzugsweise entlang dieser linearen Anordnung mittels einer Linearführung linear verschiebbar aufgehängt, um die verschiedenen Oberflächen-Bearbeitungsstationen nacheinander anfahren zu können, indem der Schleif-/Polierkopf entlang der Linearführung über die Oberflächen-Bearbeitungsstationen und ggf. den Reinigungsbehälter hinweg fährt und an der jeweiligen Station automatisch programmgesteuert anhält und die eingebettete Probe mit dem Greifer absenkt, z.B. zum Schleifen auf die Schleifscheibe in der Schleifstation, zum Reinigen in das Reinigungsbad und/oder zum Polieren auf die Polierscheibe in der Polierstation. Eine solche lineare Anordnung kann im Labor in Bezug auf den Platzbedarf vorteilhaft sein.
Um weiter die Platzverhältnisse in einem Labor gut auszunutzen, können die Oberflächen-Bearbeitungsstationen und der ggf. zumindest eine Reinigungsbehälter auch in einer zweidimensionalen Anordnung in der horizontalen Ebene angeordnet sein. So können z.B. 2 Schleifstation und 2 Polierstationen in einer 2x2-Anordnung, 3 Schleifstation und 2 Polierstationen in einer 3x2-Anordnung oder auch noch mehr Oberflächen-Bearbeitungsstationen angeordnet sein. Vorzugsweise sind zwischen den Schleif- und/oder Polierstationen noch der oder die Reinigungsbehälter angeordnet, ggf. seitlich versetzt. Solche Anordnungen können Vorteile in Bezug auf die Wege beim Anfahren der Oberflächen-Bearbeitungsstationen und der ggf. Reinigungsbehälter, haben, was der Prozessgeschwindigkeit zuträglich sein kann. Bei einer zweidimensionalen Anordnung ist auch der Schleif-/Polierkopf unabhängig in zwei Dimensionen, also z.B. unabhängig in x-Richtung und in y-Richtung verschiebbar aufgehängt, um alle Punkte in der horizontalen Ebene anfahren zu können. Dies kann z.B. mittels einer Portalanordnung, ähnlich wie bei einem Container-Kran erreicht werden, um alle Oberflächen-Bearbeitungsstationen und den oder die Reinigungsbehälter in den beiden Dimensionen der x-Richtung und der y-Richtung anfahren zu können. Hierzu kann der Schleif-/Polierkopf an einer z.B. U-förmigen Brücke aufgehängt sein und der Schleif-/Polierkopf ist in einer linearen Richtung x oder y verschieblich an der Brücke aufgehängt. Die Brücke selbst wiederum steht auf Linearführungen, die eine Verschiebung der Brücke in der anderen linearen Richtung y bzw. x ermöglicht.
Vorzugsweise weist das Gehäuse des Schleif- und/oder Poliergeräts eine Sicherheitseinhausung, z.B. in Form eines Schutzgitters auf, in welchem alle bewegliche Teile, wie z.B. der Greifer, der Schleif-/Polierkopf und/oder alle Schleif- und/oder Polierstationen beherbergt sind, um Verletzungsgefahren zu vermeiden. Die Sicherheitseinhausung kann nach vorne offen sein, wobei die vordere Öffnung mit einer Lichtschranke, z.B. einem (Laser-)Lichtgitter gegen Eingreifen gesichert ist, indem die Lichtschranke automatisch eine Notabschaltung initiiert, wenn der Bediener durch die Lichtschranke in den Innenraum der Sicherheitseinhausung greift, z.B. um auf den Probengreifer, eine Schleifstation, eine Polierstation oder einen Reinigungsbehälter zuzugreifen.
Um den Probengreifer vertikal zu verfahren, weist der Schleif-/Polierkopf vorzugsweise einen vertikalen Linearschlitten auf, an welchem der Probengreifer und/oder der Motor für den Rotationsantrieb des Probengreifers längsverschieblich in z-Richtung (senkrecht zur Tischebene) aufgehängt ist. Der vertikale Linearschlitten kann z.B. einen Spindelantrieb zum vertikalen Verfahren des Probengreifers aufweisen. Damit kann die vertikale Verschiebbarkeit und gleichzeitige Rotation des Probengreifers ermöglicht werden, so dass der Probengreifer automatisch programmgesteuert i) mit dem Schleif-/Polierkopf die Probenentnahmeposition(en), die Schleifstation(en), die Polierstation(en), den/die Reinigungsbehälter und/oder die Probenablageposition(en) anfahren kann, ii) dort zum Aufnehmen und Greifen der eingebetteten Probe, zum Schleifen, zum Polieren, zum Spülen und/oder zum Ablegen der eingebetteten Probe abgesenkt wird und iii) z.B. beim Schleifen, Polieren und/oder beim Spülen rotiert und iv) nachfolgend vor dem nächsten Prozessschritt wieder nach oben gefahren wird. Vorzugsweise wird jede eingebettete Probe einzeln und sukzessive nacheinander vom Zuführen in das Schleif-und/oder Poliergerät bis zur fertig geschliffenen, polierten und gereinigten eingebetteten Probe vom Probengreifer gegriffen automatisch programmgesteuert durch den Schleifprozess, ggf. mit mehreren Schleifschritten, durch den Polierprozess, ggf. mit mehreren Polierschritten und ggf. durch den Reinigungsprozess, ggf. mit mehreren Reinigungsschritten geführt und zwar insbesondere in ein und demselben Gerät. Trotzdem kann das Schleif- und/oder Poliergerät relativ kompakt, ggf. sogar als Tischgerät gebaut werden. Die damit fertig geschliffene, polierte und gereinigte eingebettete Probe kann dann direkt z.B. einer Härteprüfmessung mit einem Härteprüfgerät, z.B. einem Härteprüfer der Q-Serie der Anmelderin, unterzogen werden oder es kann eine Gefügeanalyse durchgeführt werden.
Vorzugsweise liegen die eingebetteten Proben an der Probenentnahmeposition als einzelne eingebettete Proben lose vor und brauchen nicht händisch in spezielle Probenhalter, insbesondere für mehrere eingebetteten Proben eingespannt zu werden. Ferner ist auch von Vorteil, wenn derselbe Schleif- und/oder Polierkopf mit demselben Probengreifer, insbesondere automatisch programmgesteuert, mehrere Schleifstationen und/oder mehrere Polierstationen ggf. mit unterschiedlichem Schleifmittel und/oder Poliermittel anfahren kann, ohne dass die eingebettete Probe umgespannt zu werden braucht.
Zum Schleifen und/oder Polieren der eingebetteten Probe ist es vorteilhaft, wenn der Schleif-/Polierkopf einen Kraftsensor aufweist, welcher die Andruckkraft des Probengreifers mit der eingebetteten Probe an die Schleifscheibe bzw. Polierscheibe misst, sowie einen Regelkreis, welcher die Andruckkraft der eingebetteten Probe mittels des Antriebs, vorzugsweise Spindelantriebs, des vertikalen Linearschlittens auf einen vorbestimmten Wert einregelt.
Weiter vorzugsweise wird der Weg gemessen, den der Probengreifer vertikal (z-Richtung) zurücklegt. Hierzu weist der Schleif-/Polierkopf vorzugsweise einen Wegmesser auf, mittels welchem der lineare Verfahrweg des Probengreifers, bzw. seines vertikalen Linearschlittens in z-Richtung gemessen wird. Dadurch kann z.B. beim Schleifprozess eine vom Bediener einstellbare Schichtdicke automatisch programmgesteuert abgetragen werden. Hierzu stellt der vertikale Linearschlitten die eingebettete Probe an die Schleifscheibe an, bis mittels des Kraftsensors der Kontakt mit der Schleifscheibe detektiert wird und als Nullposition für den Verschiebeweg gespeichert wird. Anschließend erfolgt weiter automatisch programmgesteuert das Abschleifen der eingebetteten Probe bis der vorher vom Bediener in der Programmsteuerung eingestellte Wert für die Abschleifdicke erreicht ist. Der Nullpunkt für das Abschleifen einer vorbestimmten Schichtdicke kann demnach mittels des Kraftsensors bestimmt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum automatischen Schleifen und/oder Polieren der Unterseite von insbesondere eingebetteten Proben automatisch gesteuert von einer Programmsteuerung, insbesondere mit dem vorstehend beschriebenen Schleif- und/oder Poliergerät, wobei die Programmsteuerung den Schleif-/Polierkopf mit einem daran in z-Richtung verfahrbaren Probengreifer automatisch mit zumindest folgenden Schritten steuert, insbesondere ohne dabei die Probe umzuspannen:

a) Anfahren einer Probenentnahmeposition mit dem Schleif-/Polierkopf sowie Absenken des Probengreifers und Greifen einer insbesondere losen einzelnen eingebetteten Probe mit dem Probengreifer in der Probenentnahmeposition,
b) Anfahren einer Schleifstation, sowie Absenken des Probengreifers mit der Probe und Andrücken der Probe mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende Schleifscheibe der Schleifstation, insbesondere unter Rotation des Probengreifers, ggf. unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben des Probegreifers mit der Probe,
c) ggf. Anfahren und Eintauchen der von dem Probengreifer gegriffenen Probe in einen Reinigungsbehälter (Probenbad) sowie Anheben der Probe aus dem Reinigungsbehälter und ggf. Trockenblasen der Probe,
d) ggf. Wiederholung des Schrittes b), aber an einer anderen Schleifstation insbesondere mit einer anderen Schleifscheibe als im Schritt b),
e) ggf. Wiederholung des Schrittes c), wobei die Schrittfolge d) und/oder e) ggf. noch weitere Male, insbesondere an anderen Schleifstation mit anderen Schleifscheiben wiederholt wird,
f) Anfahren einer Polierstation, sowie Absenken des Probengreifers mit der Probe und Andrücken der Probe mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine Polierscheibe der Polierstation ggf. unter Rotation des Probengreifers, ggf. unter Zudosierung von Poliersuspension, sowie Anheben des Probegreifers mit der Probe,
g) ggf. Anfahren eines Reinigungsbehälters und Eintauchen der von dem Probengreifer gegriffenen Probe in den Reinigungsbehälter (Probenbad) sowie Anheben der Probe aus dem Reinigungsbehälter und ggf. Trockenblasen der Probe,
h) ggf. Wiederholung des Schrittes f), aber an einer anderen Polierstation, ggf. mit einem anderen Poliermittel, z.B. unter Zudosierung einer anderen Poliersuspension als im Schritt f),
i) ggf. Wiederholung des Schrittes g), wobei die Schrittfolge h) und/oder i) ggf. noch weitere Male, insbesondere an anderen Schleifstation mit anderen Poliermitteln, z.B. anderen Poliersuspensionen wiederholt wird,
h) Anfahren einer Probenablageposition mit dem Schleif-/Polierkopf, sowie Ablegen der Probe mit dem Probengreifer an der Probenablageposition, insbesondere durch Absenken des Probengreifers und Loslassen der Probe mit dem Probengreifer.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Schleif-/Polier- und/oder Ätzgerät zum Bearbeiten der Probenunterseite einer eingebetteten Probe, insbesondere wie vorstehend beschrieben, umfassend:

ein Gerätegehäuse,
einen Probengreifer zum Greifen einer Probe, wobei der Probengreifer ausgebildet ist, eine einzelne eingebettete Probe zu greifen, und
zumindest eine oder mehrere der folgenden Stationen oder Kombinationen daraus:
- eine Schleifstation mit einem Schleifteller und einer Schleifscheibe zum abrasiven Bearbeiten in Form von Schleifen der Probenunterseite der eingebetteten Probe,
- eine Reinigungsstation zum Reinigen der Probenunterseite der eingebetteten Probe,
- eine Polierstation mit einem Polierteller zum abrasiven Bearbeiten in Form von Polieren der Probenunterseite der eingebetteten Probe, und/oder
- eine Ätzstation, zum Ätzen der Probenunterseite der eingebetteten Probe,

Das Greifen von einzelnen eingebetteten Proben hat sich in Bezug auf einen automatisierten Arbeitsablauf als vorteilhaft erwiesen. Ferner kann das manuelle Einspannen in einen Probenhalter und ggf. das Abrichten entfallen. Darüber hinaus kann das Gerät mit relativ kleinen Abmessungen gebaut werden und kostengünstig sein.
Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Einbettpresse, einer automatischen Produktionsstraße sowie der zugehörigen Verfahren noch detaillierter beschrieben.
Automatische Einbettpresse
Die Offenbarung betrifft ferner eine Einbettpresse zum Einbetten von Proben in Einbettmaterial. Der Durchmesser solcher eingebetteten Proben kann z.B. in einem Bereich von 20 mm bis 60 mm liegen, um z.B. kleine Metallstücke zur Durchführung von Materialuntersuchungen, wie Härteprüfungen oder Gefügeanalysen, und entsprechende Vorbereitungsschritte besser handhaben zu können.
Die Einbettpresse umfasst eine Presseinheit mit einer Probenaufnahmeposition für eine einzubettende Probe und einem Presszylinder, in dem mittels eines Kolbens die Probe mit z.B. Kunststoffeinbettmaterial unter hohem Druck und ggf. hoher Temperatur so zu verpressen, dass die Probe nach Vollendung des Einbettpressvorgangs fest in dem Einbettmaterial eingebettet ist. Als Kolbenantrieb kann z.B. eine Kolbenstange, die mit einem Spindelantrieb oder hydraulisch angetrieben wird, verwendet werden. Der Presszylinder ist vorzugsweise beheizt, um den Einbettpressvorgang bei hoher Temperatur durchzuführen, insbesondere um das Kunststoffeinbettmaterial aufzuschmelzen, was z.B. im Bereich zwischen 100°C und 300°C stattfinden kann. Der Presszylinder kann auch gekühlt sein, um eine schnellere Abkühlung zu erreichen.
Ferner umfasst die Einbettpresse eine Dosiereinrichtung zum Eindosieren des Einbettmaterials in den Presszylinder. Beim Eindosieren des Einbettmaterials liegt die einzubettende Probe insbesondere lose auf dem Kolben in dem Presszylinder auf und das Einbettmaterial wird als Einbettgranulat, insbesondere Kunststoffgranulat von oben auf die Probe und den Kolben gerieselt. Die Dosiereinrichtung kann an einen oder mehrere Vorratsbehälter angeschlossen sein, aus welchen das Einbettgranulat in die Dosiereinrichtung gefördert wird, z.B. jeweils mit einer Förderschnecke.
Die Einbettpresse umfasst ferner einen Probenbestückungstisch mit einer Vielzahl von Bestückungsplätzen, auf welchen der Bediener jeweils eine einzubettende, d.h. zur Einbettung vorgesehene Probe ablegen kann. Der Probenbestückungstisch kann z.B. ein Rundtakttisch mit einer Vielzahl von Bestückungsplätzen an dessen äußerem Umfang sein.
Ferner ist eine Steuereinrichtung umfasst, welche die Einbettpresse programmgesteuert automatisch steuert, und zwar vorzugsweise zumindest den Probenbestückungstisch, die Presseinheit und die Dosiereinrichtung, derart, dass eine Vielzahl von Einbettpressvorgängen nacheinander vollautomatisch ohne zwischenzeitlichen Bedienereingriff durchgeführt werden können, insbesondere nachdem der Probenbestückungstisch mit einer Vielzahl von einzubettenden Proben bestückt wurde. Hierzu ist die Steuereinrichtung dazu hergerichtet, die Einbettpresse automatisch in einer Vielzahl von Taktzyklen, die jeweils folgende Taktschritte aufweisen, zu steuern:

Taktschritt a): Die Steuereinrichtung steuert den Probenbestückungstisch an, so dass dieser einen der Bestückungsplätze mit einer der einzubettenden Proben an die Probenaufnahmeposition der Presseinheit fährt.
Taktschritt b): Nachfolgend steuert die Steuereinrichtung die Presseinheit dahingehend, dass diejenige einzubettende Probe, deren Bestückungsplatz im Taktschritt a) an die Probenaufnahmeposition gefahren wurde, automatisch aus der Probenaufnahmeposition in den Presszylinder eingeführt wird. Ferner steuert die Steuereinrichtung die Dosiereinrichtung dahingehend, dass automatisch das Einbettmaterial in den Presszylinder auf die einzubettende Probe eindosiert wird.
Taktschritt c): Nachfolgend steuert die Steuereinrichtung die Presseinheit dahingehend, dass der Einbettpressvorgang unter Druck und ggf. erhöhter Temperatur durchgeführt wird, um eine eingebettete Probe herzustellen.
Taktschritt d): Nachfolgend steuert die Steuereinrichtung die Presseinheit dahingehend, dass die im Taktschritt c) hergestellte eingebettete Probe aus dem Presszylinder ausgeworfen wird.

Nachfolgend steuert die Steuereinrichtung die Einbettpresse dahingehend, dass der Taktzyklus mit den Taktschritten a) bis d) automatisch so oft wiederholt wird, bis alle Proben, die auf den Bestückungsplätzen abgelegt waren, eingebettet sind. Dabei wird der Probenbestückungstisch von der Steuereinrichtung dahingehend angesteuert, dass er mit jedem Taktzyklus einen Bestückungsplatz weiterfährt. Ggf. kann eine Kontrolleinrichtung vorgesehen sein, die vor dem programmgesteuerten Einführen der einzubettenden Probe in den Presszylinder kontrolliert, ob der Bestückungsplatz, der sich gerade an der Probenaufnahmeposition befindet, auch tatsächlich bestückt ist. Falls nicht, kann die die Steuereinrichtung den Probenbestückungstisch automatisch dahingehend steuern, dass die Taktschritte b) bis d) für diesen Taktzyklus entfallen und der nächste Bestückungsplatz an die Probenaufnahmeposition gefahren wird. Wenn alle Proben eingebettet sind, kann die Steuereinrichtung die Einbettpresse automatisch abschalten, z.B. wenn soviele Taktzyklen abgearbeitet sind, wie Bestückungsplätze vorhanden sind.
Der Bediener braucht bei der Einbettpresse also lediglich den Probenbestückungstisch mit einer Vielzahl von Proben, z.B. mehrere zehn Stück, zu bestücken, indem er/sie jeweils eine einzubettende Probe auf jeweils einem Bestückungsplatz ablegt. Dies kann ggf. weiter von Hand geschehen, erfordert aber keine Wartezeit und kann daher in einem Zug relativ schnell erledigt werden. Nachfolgend startet der Bediener das Steuerprogramm der Steuereinrichtung, welches dann vollautomatisch eine Vielzahl der vorstehend geschilderten Taktzyklen ausführt, um automatisch ohne Bedienereingriff eine Probe nach der anderen einzubetten. Jeder Taktzyklus erfordert bei solchen Einbettpressvorgängen eine gewisse Zeitdauer, z.B. etwa 15 min, so dass das Einbetten von z.B. 32 Proben in 32 Taktzyklen insgesamt z.B. 8 Stunden, also eine ganze Schicht, dauern kann. Während der automatischen Durchführung der Taktzyklen ist jedoch keinerlei Eingriff des Bedieners erforderlich, so dass der Bediener z.B. am Abend den Probenbestückungstisch bestücken und das Steuerprogramm starten kann und am nächsten Morgen alle Proben fertig eingebettet vorfindet. Hierdurch kann eine enorme Einsparung von qualifizierter Arbeitszeit erzielt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Probenbestückungstisch als Takttisch, vorzugsweise als Rundtakttisch ausgebildet, wobei die Bestückungsplätze in einem peripheren Ringbereich des Rundtakttisches angeordnet sind und der Rundtakttisch mit jedem Taktzyklus um einen vordefinierten Winkelschritt weitergedreht wird, um den nächsten Bestückungsplatz an die Probenaufnahmeposition zu fahren.
Vorzugsweise weist der Presszylinder eine untere erste und eine obere zweite Öffnung auf. Dadurch kann das automatische Einführen der Probe und das Eindosieren des Einbettmaterials an den beiden axial gegenüberliegenden Enden des Presszylinders vorgenommen werden, was konstruktive Vorteile hat. Vorzugsweise wird die Probe von unten, also durch die untere erste Öffnung in den Presszylinder eingeführt und das Einbettmaterial wird von oben, also durch die obere zweite Öffnung in den Presszylinder eindosiert.
Vorzugsweise weist die Presseinheit einen oberen Verschlussschieber auf, und die Steuereinrichtung ist dazu hergerichtet, den oberen Verschlussschieber anzusteuern, dahingehend, dass der obere Verschlussschieber nach dem Eindosieren des Einbettmaterials automatisch die obere zweite Öffnung des Presszylinders verschließt, um nachfolgend den Einbettpressvorgang auszuführen zu können, also nach dem Taktschritt b) und vor dem Taktschritt c).
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Offenbarung, liegt in den Bestückungsplätzen jeweils ein Kolben, der als Presskolben für den Presszylinder ausgebildet ist, als Ablage für die einzubettende Probe. Hierzu kann an den Bestückungsplätzen z.B. jeweils eine Aussparung in der Oberseite des Probenbestückungstisches ausgebildet sein und jeweils eine untere Ablagefläche in der Aussparung, z.B. eine Ringfläche als Ablagerand mit zentraler Öffnung vorgesehen sein. Die in den Probenbestückungstisch eingelegten Kolben haben demnach eine Doppelfunktion, nämlich dienen sie einerseits als Ablagefläche, auf denen der Bediener beim vorbereitenden Bestücken die Proben ablegt und andererseits als Presskolben für den jeweiligen Einbettpressvorgang. Vorzugsweise weist die Presseinheit einen Kolbenantrieb, z.B. mit einer Kolbenstange auf, wobei in der Probenaufnahmeposition der Kolbenantrieb bzw. die Kolbenstange an den jeweils in der Probenaufnahmeposition befindlichen Kolben ankoppelt, um den Kolben mit der darauf liegenden einzubettenden Probe aus dem Bestückungsplatz herauszuheben und von unten, durch die untere erste Öffnung in den Presszylinder einzuschieben, wobei der jeweilige Kolben beim anschließenden Einbettpressvorgang als Presskolben fungiert. Mit anderen Worten hat jede Probe ihren eigenen Presskolben, auf welchem sie in dem vorbereitenden Bestückungsschritt abgelegt wird.
Vorzugsweise weist die Presseinheit einen automatischen Probenauswerfer auf. Nach dem Einbettpressvorgang wird die dann eingebettete Probe von dem Kolbenantrieb bzw. der Kolbenstange und dem Kolben nach oben aus dem Presszylinder gefahren und die Steuereinrichtung steuert den Probenauswerfer dahingehend, dass der Probenauswerfer automatisch die nach oben aus dem Presszylinder gefahrene eingebettete Probe aus der Presseinheit auswirft.
Vorzugsweise schiebt der Probenauswerfer die eingebettete Probe radial zur Achse des Presszylinders von dem nach oben gefahrenen Kolben herunter, um die eingebettete Probe auszuwerfen. Hierzu fährt der Kolben vorzugsweise soweit nach oben, dass die eingebettete Probe vollständig aus dem Presszylinder herausgefahren ist, der Kolben aber noch radial gesichert ist, um die eventuell vorhandene Haftung zwischen dem Einbettmaterial und der Kolbenoberfläche überwinden zu können.
Nach dem Auswerfen der Probe steuert die Steuereinrichtung die Einbettpresse dahingehend, dass der Kolbenantrieb bzw. die Kolbenstange mit dem Kolben wieder nach unten fährt und der leere Kolben wieder in dem Bestückungsplatz des Probenbestückungstischs abgelegt wird, bevor der nächste Bestückungsplatz mit dem nächsten Kolben und der nächsten Probe an die Probenaufnahmeposition gefahren wird, um den nächsten Taktzyklus zu beginnen.
Die Einbettpresse besitzt im unteren Bereich eine Einführöffnung für den Probenbestückungstisch. Bei einem Rundtakttisch ist die Einführöffnung vorzugsweise U-förmig ausgestaltet, indem die Einbettpresse eine seitlich offene Ausnehmung unter dem Presszylinder aufweist. Bei einem linearen Probenbestückungstisch kann die Einführöffnung auch als durchgehende Öffnung ausgebildet sein, durch die der lineare Probenbestückungstisch durchgeschoben wird. So kann sich der Probenbestückungstisch zumindest teilweise in der Ausnehmung der Einbettpresse bewegen und zyklisch nacheinander die Bestückungsplätze mit den einzubettenden Proben in die seitlich offene Ausnehmung einführen, um eine einzubettende Probe nach der anderen unter den Presszylinder zu fahren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Einbettpresse zumindest einen ersten und einen zweiten Vorratsbehälter zum Vorhalten von unterschiedlichem erstem und zweitem Einbettmaterial. Beide Vorratsbehälter sind mit der Dosiereinrichtung verbunden, so dass die Dosiereinrichtung Einbettmaterial sowohl aus dem ersten als auch aus dem zweiten Vorratsbehälter in den Presszylinder eindosieren kann, und wobei die Dosierung des ersten und zweiten Einbettmaterials von der Steuereinrichtung gesteuert wird, um das erste und/oder zweite Einbettmaterial, vorzugsweise nacheinander, jeweils in einer vordefinierten Menge automatisch in den Presszylinder einzudosieren. Dadurch kann ohne Bedienereingriff eine zweischichtige Einbettung erzeugt werden, z.B. im unteren Bereich aus einem höherwertigen Einbettmaterial und im oberen Bereich aus einem kostengünstigeren Einbettmaterial. Das Einbettmaterial kann z.B. mittels einer ersten und/oder zweiten Förderschnecke aus dem ersten und/oder zweiten Vorratsbehälter in die Dosierschleuse eingeführt werden. Die Vorratsbehälter mit dem Einbettmaterial werden vorzugsweise jeweils mit einer automatischen Füllstandsüberwachung ausgerüstet, die mit der Steuereinrichtung kommunizieren. Sollte kein Einbettmaterial mehr in einem der Vorratsbehälter sein, meldet ein zugehöriger Füllstandssensor diesen Zustand an die Steuereinrichtung, welche in Ansprechen darauf die Maschine stoppt und vorzugsweise eine Fehlermeldung (z.B.: Kein Einbettgranulat im Behälter) über ein Display an den Bediener ausgibt und ggf. zusätzlich eine rote Signalleuchte einschaltet.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Einbetten einer Vielzahl von Proben in Einbettmaterial mit einer Einbettpresse, wobei ein Probenbestückungstisch, der eine Vielzahl von Bestückungsplätzen aufweist, in einem vorbereitenden Schritt mit einer Vielzahl von einzubettenden Proben bestückt wird, ggf. manuell. Nachdem der Probenbestückungstisch mit der Vielzahl von einzubettenden Proben bestückt ist, werden die Proben programmgesteuert automatisch nacheinander in Taktzyklen mit folgenden Taktschritten eingebettet:

Taktschritt a): Einer der Bestückungsplätze wird mit der zuvor darauf abgelegten einzubettenden Probe programmgesteuert an eine Probenaufnahmeposition einer Presseinheit gefahren.
Taktschritt b) Die Probe aus Schritt a) wird programmgesteuert von dem Bestückungsplatz an der Probenaufnahmeposition in einen Presszylinder der Presseinheit eingeschoben und es wird programmgesteuert Einbettmaterial in den Presszylinder eindosiert.
Taktschritt c): Das Einbettmaterial und die Probe werden programmgesteuert in dem Presszylinder gepresst, um eine eingebettete Probe herzustellen.
Taktschritt d): Die eingebettete Probe wird programmgesteuert aus dem Presszylinder ausgeworfen.

Der Taktzyklus mit den Schritten a) bis d) wird programmgesteuert so oft wiederholt, bis eine Vielzahl der Proben eingebettet ist.
Vorzugsweise werden die Proben von unten in den Presszylinder eingeführt und das Einbettmaterial wird von oben in den Presszylinder eindosiert.
Vorzugsweise wird der Presszylinder nach dem Eindosieren des Einbettmaterials an seinem oberen Ende programmgesteuert automatisch verschlossen, um nachfolgend programmgesteuert automatisch den Einbettpressvorgang auszuführen.
In dem vorbereitenden Bestückungsschritt werden die einzubettenden Proben an den Bestückungsplätzen vorzugsweise jeweils auf einem eigenen Kolben abgelegt, wobei der Kolben bei dem nachfolgenden Einbettpressvorgang als Presskolben in dem Presszylinder fungiert. In dem Taktschritt b) wird die jeweilige Probe zusammen mit ihrem eigenen Presskolben axial von unten in den Presszylinder eingeschoben, z.B. indem unter dem Presszylinder eine Kolbenstange an den jeweiligen Presskolben ankoppelt und den jeweiligen Presskolben mit der jeweiligen Probe nach oben in den Presszylinder einschiebt.
Nach dem Taktschritt c) wird der Kolben mit der nun eingebetteten Probe nach oben gefahren, wobei die eingebettete Probe aus dem Presszylinder herausgefahren wird, um in dem Taktschritt d) von dem Probenauswerfer radial zur Achse des Presszylinders von dem Kolben heruntergeschoben zu werden, um die Probe auszuwerfen.
Nach dem Taktschritt d) wird der der leere Kolben wieder nach unten gefahren und wieder auf dem Bestückungsplatz abgelegt, bevor der nächste Bestückungsplatz mit dem nächsten Kolben und der nächsten Probe an die Probenaufnahmeposition gefahren wird, um den nächsten Taktzyklus zu beginnen.
Vorzugsweise fährt also der Probenbestückungstisch, gesteuert von der Steuerungseinrichtung, die Bestückungsplätze mit den Kolben und den darauf abgelegten einzubettenden Proben zyklisch einen nach dem anderen unter den Presszylinder, um anschließend den jeweiligen Kolben mit der Probe von unten axial in den Presszylinder einzuführen. Nach dem Einbettpressvorgang wird der Kolben wieder axial nach unten aus dem Presszylinder herausgefahren und wieder auf dem Bestückungsplatz abgelegt, bevor im nächsten Taktzyklus der nächste Bestückungsplatz mit dem nächsten Kolben und der nächsten Probe unter den Presszylinder fährt um in den Presszylinder eingeführt zu werden.
Vorzugsweise werden programmgesteuert automatisch nacheinander zumindest zwei unterschiedliche Einbettmaterialien in den Presszylinder eindosiert, um eine zweischichtige Einbettung zu erzeugen.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft eine Einbettpresse zum Einbetten von Proben in Einbettmaterial, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, umfassend
einen Presszylinder mit einer vertikalen Achse,
einen Kolben auf welchen eine einzubettende Probe ablegbar ist, und eine Dosiereinrichtung zum Eindosieren des Einbettmaterials in den Presszylinder,
wobei der Presszylinder eine untere erste Öffnung und eine obere zweite Öffnung aufweist und die einzubettende Probe mit dem Kolben durch die untere erste Öffnung in den Presszylinder eingeschoben wird und das Einbettmaterial durch die obere zweite Öffnung in den Presszylinder eindosiert wird.
Es hat sich nämlich als grundsätzlich vorteilhaft erwiesen, die Probe mit ihrem eigenen Kolben von einer axialen Seite in den Presszylinder einzuführen, nämlich von unten, und das Einbettmaterial von der anderen axialen Seite, nämlich von oben, einzudosieren. Diese konstruktive Ausgestaltung kann gemeinsam mit, aber auch unabhängig von den übrigen vorstehend beschriebenen Merkmalen den Einbettpressvorgang vereinfachen auch wenn sie konstruktiv etwas aufwändiger sein kann, als Probe und Einbettgranulat von oben einzuführen.
Demnach betrifft die Offenbarung auch ein Verfahren zum Einbetten von Proben in Einbettmaterial, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, mit folgenden Schritten:

Einschieben eines Kolbens mit einer zuvor darauf abgelegten einzubettenden Probe in einen Presszylinder durch eine untere erste Öffnung eines Presszylinders,
Eindosieren des Einbettmaterials durch eine obere zweite Öffnung des Presszylinders auf den Kolben mit der darauf liegenden Probe,
Schließen der oberen zweiten Öffnung des Presszylinders und Pressen der Probe mit dem Einbettmaterial in dem Presszylinder, und
Auswerfen der eingebetteten Probe aus dem Presszylinder.

Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine Einbettpresse zum Einbetten von Proben in Einbettmaterial, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, umfassend
eine Presseinheit mit einem Presszylinder,
einen Kolbenantrieb zum Antreiben eines Kolbens zum Durchführen eines Einbettpressvorgangs in dem Presszylinder,
einen Probenbestückungstisch mit einer Vielzahl von Bestückungsplätzen, und
vorzugsweise eine Vielzahl von Kolben mit einer Kolbenoberseite und ausgebildet als Presskolben für den Presszylinder,
wobei die Kolben jeweils in einem der Bestückungsplätze mit der Kolbenoberseite als Ablagefläche ablegbar sind, derart, dass der Bediener jeweils eine einzubettende Probe auf der Kolbenoberseite ablegen kann,
wobei der Kolbenantrieb wechselweise an die Kolben ankoppelbar ist, um eine Vielzahl von Proben in Taktzyklen einzubetten, indem der Kolbenantrieb je Taktzyklus an einen der Kolben ankoppelt, und die jeweils einzubettende Probe für den Einbettpressvorgang mit ihrem eigenen Kolben in den Presszylinder einführt.
Automatische Produktionsstraße
Die Offenbarung betrifft ferner eine automatische Produktionsstraße, die sowohl das Einbetten der Proben als auch die anschließende Oberflächenbearbeiten der eingebetteten Proben automatisch programmgesteuert, insbesondere ohne Bedienereingriff, durchführen kann und welche die Proben von der Einbettung bis zur Fertigstellung mit präparierter, also geschliffener und ggf. polierter Probenunterseite automatisch durchlaufen.
Die Produktionsstraße umfasst eine automatische Einbettpresse zum programmgesteuerten Einbetten und Auswerfen einer Vielzahl von Proben konsekutiv nacheinander und ein automatisches Oberflächenbearbeitungsgerät zum programmgesteuerten Bearbeiten der Probenunterseite der Vielzahl der von der Einbettpresse eingebetteten Proben konsekutiv nacheinander, insbesondere jeweils wie vorstehend beschrieben. Das Oberflächenbearbeitungsgerät weist ferner eine Probenentnahmeposition für die aus der Einbettpresse gelieferten eingebetteten Proben und eine Probenablageposition zum Ablegen der oberflächenbearbeiteten eingebetteten Proben auf. Das Bearbeiten der Probenunterseite erfolgt als abrasives Bearbeiten, insbesondere Schleifen und/oder Polieren. Das Oberflächenbearbeitungsgerät ist demnach insbesondere ein Schleif- und/oder Poliergerät, mit welchem die Probenunterseite geschliffen und/oder poliert werden kann.
Am Ende der Produktionsstraße, also nach dem Oberflächenbearbeitungsgerät, kann sich eine Probensammeleinrichtung befinden zum Sammeln der Vielzahl der von der Einbettpresse eingebetteten und von dem Schleif- und/oder Poliergerät geschliffenen und/oder polierten eingebetteten Proben, zur Entnahme und weiteren Verwendung durch den Bediener.
Die von der Einbettpresse eingebetteten und ausgeworfenen Proben werden von einer ersten Fördereinrichtung automatisch konsekutiv nacheinander an die Probenentnahmeposition des Schleif- und/oder Poliergeräts gefördert. Die von dem Schleif- und/oder Poliergerät geschliffenen und/oder polierten eingebetteten Proben können ggf. mittels einer zweiten Fördereinrichtung von der Probenablageposition in die Probensammeleinrichtung gefördert werden. Die eingebetteten Proben werden demnach dem Schleif- und/oder Poliergerät automatisch zugeführt und/oder automatisch wieder von diesem weggeführt.
Die Einbettpresse und das Schleif- und/oder Poliergerät werden von Programmsteuerungen automatisch gesteuert, so dass die Einbettpresse und das Schleif- und/oder Poliergerät programmgesteuert eine Vielzahl von Probe konsekutiv nacheinander sowohl einbetten, als auch schleifen und/oder polieren kann.
Mit der Produktionsstraße kann in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Proben programmgesteuert automatisch ohne Bedienereingriff in einem Zug eingebettet, geschliffen und ggf. poliert werden, was eine enorme Effizienzsteigerung gegenüber den herkömmlichen Geräten darstellt.
Vorzugsweise werden die Proben nicht nur einzeln eingebettet, sondern die eingebetteten Proben werden in der gesamten Produktionsstraße einzeln und insbesondere ohne Probenhalter weiterbearbeitet. Insbesondere fördern die erste und/oder zweite Fördereinrichtung die eingebetteten Proben einzeln und lose. Ferner werden die eingebetteten Proben in dem Schleif-und/oder Poliergerät einzeln geschliffen und/oder poliert und/oder werden nach dem Schleifen und/oder Polieren einzeln in der Probenablageposition abgelegt und/oder die eingebetteten geschliffenen und ggf. polierten Proben liegen nach dem Durchlauf durch die Produktionsstraße automatisch einzeln und lose in der Probensammeleinrichtung, z.B. einem Magazin mit einer Vielzahl von Ablageplätzen für jeweils eine eingebettete geschliffene und ggf. polierte Probe, zur Entnahme durch den Bediener bereit. Die in der Probensammeleinrichtung bereitliegenden eingebetteten Proben können von dort direkt z.B. in ein Analysegerät, wie z.B. einen Härteprüfer, ein Mikroskop, ein Makroskop oder ein ähnliches Analysegerät eingesetzt werden oder Gefügeanalysen oder andere metallurgische Analysen verwendet werden, insbesondere ohne weitere Oberflächenbearbeitungsschritte an der eigentlichen Materialprobe.
Dadurch wird dem Bediener in vorteilhafter Weise das bei vielen herkömmlichen Geräten erforderliche Einspannen und Ausspannen mehrerer Proben, z.B. 6 Proben, in einen Probenhalter erspart, was in vorteilhafter Weise den kombinierten Einbett- und Oberflächenbearbeitungsprozess vereinfacht und zur Effizienzsteigerung des Herstellungsprozesses von eingebetteten geschliffenen und ggf. polierten Proben beiträgt.
Zum Fördern der einzelnen, losen eingebetteten Proben von der Einbettpresse zu dem Schleif-und/oder Poliergerät und/oder von diesem zu der Sammelstation können z.B. Rutschen oder motorisch angetriebene Förderbänder verwendet werden. Da sich die eingebetteten Proben nach der Einbettpresse weiter einzeln durch die Produktionsstraße bewegen, können die Förderbänder, aber auch die das Schleif und/oder Poliergerät relativ kompakt ausgestaltet sein. Die Förderbänder benötigen lediglich eine lichte Förderbreite, die dem Durchmesser einer einzelnen eingebetteten Probe entspricht, was im Bereich von 15 mm bis 100 mm, vorzugsweise im Bereich von 25 mm bis 50 mm, liegen kann.
Insbesondere kann die gesamte Produktionsstraße einschließlich der automatischen Einbettpresse und des Schleif- und/oder Poliergeräts so kompakt aufgebaut werden, dass sie auf einem Laborunterschrank aufgestellt werden kann. Die Grundfläche der Produktionsstraße hat dabei eine Größe von bevorzugt maximal 800 cm x 150 cm, vorzugsweise maximal 600 cm x 120 cm, vorzugsweise maximal 400 cm x 90 cm.
Die automatische Einbettpresse umfasst vorzugsweise eine Presseinheit mit dem Presszylinder, eine Dosiereinrichtung zum Eindosieren von Einbettmaterial, z.B. Kunststoffgranulat, und einen Probenbestückungstisch mit einer Vielzahl von Bestückungsplätzen, auf welchen der Bediener jeweils eine einzubettende Probe ablegen kann. Der Bediener kann in einem vorbereitenden Arbeitsschritt eine Vielzahl der Bestückungsplätze jeweils mit einer einzubettenden Probe bestücken, z.B. einige zehn einzubettende Proben. Nach diesem typischerweise einzigen noch manuellen vorbereitenden Arbeitsschritt kann der Bediener die Produktionsstraße mittels der Programmsteuerung starten und die Produktionsstraße bettet dann automatisch sukzessive eine nach der anderen Probe ein, fördert automatisch sukzessive eine so eingebettete Probe nach der anderen an das Schleif- und/oder Poliergerät weiter und das Schleif- und/oder Poliergerät schleift und ggf. poliert automatisch sukzessive eine nach der anderen die Probenunterseite der eingebetteten Proben und fördert die so eingebetteten und geschliffenen und/oder polierten Proben zu der Probensammeleinrichtung und zwar, wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, vorzugsweise als einzelne lose eingebettete Proben ohne die Notwendigkeit eines Probenhalters.
Für die Einbettung der Proben hat der Presszylinder vorzugsweise eine untere erste und eine obere zweite Öffnung. Die einzubettende Probe wird aus dem jeweiligen Bestückungsplatz vorzugsweise durch die untere erste Öffnung in den Presszylinder eingeführt und das Einbettmaterial wird durch die obere zweite Öffnung in den Presszylinder eindosiert.
Die räumliche Trennung der Einführung der einzubettenden Probe und des Einbettgranulats in den Presszylinder ist konstruktiv vorteilhaft und kann zu einer weiteren Effizienzsteigerung bei der automatischen programmgesteuerten Einbettung der Proben mit dem Presszylinder beitragen.
Nach dem Einbettpressvorgang wird die eingebettete Probe vorzugsweise nach oben aus der oberen zweiten Öffnung aus dem Presszylinder gefahren und die Presseinheit umfasst einen Probenauswerfer, welcher die eingebettete Probe programmgesteuert aus der Presseinheit auf die erste Fördereinrichtung auswirft.
Der automatische Probenauswerfer trägt zum Automatisierungsgrad der Produktionsstraße bei und die räumliche Trennung der Probeneinführung in den Presszylinder und des Probenauswurfs der eingebetteten Probe aus dem Presszylinder ist für die automatische Produktionsstraße konstruktiv vorteilhaft.
Nach dem Einbettpressvorgang fährt vorzugsweise der Presskolben in dem Presszylinder nach oben und fährt dabei die eingebettete Probe nach oben aus dem Presszylinder heraus. Dann kann der Probenauswerfer, welcher z.B. als motorisch betriebener Schieber ausgebildet ist, quer zur Achse des Presszylinders, also im Wesentlichen horizontal, die eingebettete Probe von dem Presskolben auf die erste Fördereinrichtung herunterschieben. Der motorische Antrieb des Schiebers kann z.B. einen Elektromotor, einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb umfassen.
Dabei kann die Oberflächenhaftung zwischen dem Einbettmaterial und dem Presszylinder überwunden werden und die Wege der eingebetteten Proben können kurz gehalten werden, was zur Kompaktheit und konstruktiven Einfachheit der Produktionsstraße beitragen kann.
Das Oberflächenbearbeitungsgerät, welches bevorzugt ein Schleif- und Poliergerät zum Planschleifen und Polieren der Probenunterseite der eingebetteten Proben ist, weist vorzugsweise folgendes auf:

eine Schleifstation mit einem Schleifteller und einer Schleifscheibe zum Schleifen der Probenunterseite und eine Polierstation mit einem Polierteller zum Polieren der Probenunterseite. Bevorzugt ist das Oberflächenbearbeitungsgerät also ein kombiniertes Schleif-und Poliergerät mit entsprechenden Schleif- und Polierstationen. Vorzugsweise sind sogar mehrere Schleifstationen und ggf. mehrere Polierstationen in ein- und demselben Gerät vorhanden, so dass alle erforderlichen Schleifvorgänge mit unterschiedlichen Körnungen und alle erforderlichen Poliervorgänge ggf. mit unterschiedlichen Poliersuspensionen in ein- und demselben Gerät durchgeführt werden können. Jede Schleifstation weist vorzugsweise eine eigene Schleifwanne, einen eigenen Schleifteller und eine eigene auf dem zugehörigen Schleifteller aufgebrachte Schleifscheibe auf und jede Polierstation weist vorzugsweise eine eigene Polierwanne und einen eigenen Polierteller ggf. mit einer Polierscheibe, welche auch ein Poliertuch umfassen kann.

Die eingebetteten Proben werden vorzugsweise von einem Probengreifer von der Probenentnahmeposition abgeholt, indem der Probengreifer dort eine einzelne lose eingebettete Probe greift und diese dann von Station zu Station fährt um dort die jeweiligen Oberflächen-Bearbeitungsschritte der Probenunterseite durchzuführen. Mit anderen Worten greift sich der Probengreifer eine einzelne Probe und fährt diese dann zunächst zu einer der Schleifstationen, um einen ersten Schleifvorgang durchzuführen. Nachfolgend kann der Probengreifer dieselbe eingebettete Probe zu der nächsten Schleifstation fahren, z.B. um einen Schleifvorgang mit einer feineren Körnung durchzuführen. Nachfolgend kann der Probengreifer dieselbe Probe zu einer Polierstation fahren, um einen Poliervorgang durchzuführen usw. Vorzugsweise werden etwa 4 bis 6 Schleif- und Poliervorgänge mit unterschiedlichem Schleif- und Poliermittel an jeder Probe vollzogen, wobei jeder Schleif- und Poliervorgang an einer eigenen Station durchgeführt wird. Das hat den Vorteil, dass ein Austauschen der Schleifscheiben und/oder Polierscheiben zwischen den Schleif- und/oder Poliervorgängen, also während des laufenden Prozesses, vermieden werden kann, außer wenn die Schleifscheiben aufgrund von Abnutzung getauscht werden müssen. Dies ermöglicht eine hohe Effizienz des Schleif- und Polierprozesses.
Ggf. kann das Schleif- und/oder Poliergerät noch Reinigungsbehälter umfassen und der Probengreifer fährt die eingebetteten Proben nach jedem Schleif- und Poliervorgang in eine Reinigungsstation, um die eingebettete Probe abzuspülen und zu reinigen.
Nachdem alle gewünschten Schleif- und Poliervorgänge und ggf. Reinigungsvorgänge durchgeführt sind, fährt der Schleif-/Polierkopf mit dem Probengreifer die Probe zu der Probenablageposition und der Probengreifer legt die Probe dort ab.
Wie bereits ausgeführt wurde, werden die eingebetteten Proben einzeln und vorzugsweise lose auch in dem Schleif- und/oder Poliergerät bearbeitet, d.h. dass der Probengreifer dazu hergerichtet ist, um eine eingebettete Probe einzeln ohne Probenhalterung zu greifen, und die einzelne so gegriffene Probe von Schleifstation zu Schleifstation, von Schleifstation zu Polierstation und von Polierstation zu Polierstation, ggf. unter Zwischenschaltung der Reinigungsstationen, durch alle Schleif- und Poliervorgänge und ggf. Reinigungsvorgänge zu fahren.
Dadurch kann einerseits ein Ein- und Ausspannen der Proben in einen und aus einem Probenhalter vermieden werden. Andererseits tragen die Handhabung von Einzelproben und der Verzicht auf Mehrfach-Probenhalter bei der Zwischenlagerung der eingebetteten Proben zwischen der Einbettpresse und dem Schleif- und Poliergerät und bei der Endlagerung in der Probensammeleinrichtung sowie beim Transport auf den Förderbändern zur Platzersparnis bei. Darüber hinaus können aber auch die Schleifstationen, die Polierstationen und/oder die Reinigungsstationen mit geringer Baugröße ausgeführt sein, was in synergistischer Weise zusätzlich zur Kompaktheit und Kostenersparnis der Produktionsstraße beiträgt. Es können bisherige Antipoden bei der Herstellung von eingebetteten Proben, nämlich hoher Automatisierungsgrad und hohe Effizienz einerseits und geringer Platzbedarf und niedrige Kosten andererseits miteinander in Einklang gebracht werden.
Vorzugsweise weist der Schleif-/Polierkopf eine Antriebswelle auf, welche von einem Motor rotierend angetrieben wird. Der Probengreifer ist an der Antriebswelle angeordnet, so dass der Probengreifer um eine Rotationsachse rotiert. Wenn die Probe während der Schleif- und Poliervorgänge zusätzlich zu der Rotation der Schleifscheibe bzw. zur Rotation oder Vibration der Polierscheibe rotiert, kann ein qualitativ hochwertiges Schleif- bzw. Polierergebnis erzielt werden. Vorzugsweise verläuft die Symmetrieachse der Probe koaxial zur Rotationsachse des Probengreifers, wenn die eingebettete Probe von dem Probengreifer gegriffen ist, so dass die eingebettete Probe um Ihre Symmetrieachse rotiert.
Im Rahmen der automatischen Produktionsstraße ist es vorteilhaft, wenn dasselbe Schleif-und/oder Poliergerät zumindest zwei oder mehr Schleifstationen, z.B. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Schleifstationen jeweils mit einem eigenen Schleifteller und einer eigenen Schleifscheibe umfasst. So können verschiedene Schleifscheiben mit unterschiedlicher Körnung an den verschiedenen Schleifstationen vorgehalten werden, so dass zum Schleifen der Probenunterseite mit mehreren unterschiedlichen Körnungen, z.B. mit 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr unterschiedlichen Körnungen, insbesondere mit allen Körnungen mit denen die eingebetteten Proben geschliffen werden, keine Schleifscheiben gewechselt werden müssen. Es sind alle zum Schleifen eines Produktionslaufs von eingebetteten Proben, z.B. einige zehn Proben, notwendigen Schleifscheiben mit unterschiedlichen Körnungen in den verschiedenen Schleifstationen gleichzeitig aufgezogen, so dass zwischen den Schleifvorgängen der eingebetteten Proben die Schleifscheiben nicht gewechselt werden müssen, sondern die Proben eine nach der anderen von Schleifstation zu Schleifstation gefahren werden, ohne zwischendurch die Schleifscheiben zu wechseln. Mit anderen Worten umfasst ein und dasselbe Schleif- und/oder Poliergerät zumindest soviele Schleifstationen, dass für jede Körnung eine eigene Schleifstation vorhanden ist und alle diese Schleifstationen demselben Schleif- und/oder Poliergerät angehören bzw. mit demselben Probengreifer angefahren werden können.
Gleiches kann für die Polierstationen gelten, von denen zumindest eine, vorzugsweise aber zumindest zwei oder mehr, z.B. 2, 3, 4 oder mehr Polierstationen in dem Schleif-/ und Poliergerät vorhanden sind. So kann jede Polierstation einem bestimmten Poliermittel, z.B. einer bestimmten Poliersuspension zugeordnet sein. Dadurch kann ein Austauschen der Polierscheiben oder ein vollständiges Reinigen der Polierstationen zwischen den Proben ggf. vermieden werden. Auch hier sind vorzugsweise alle zum Schleifen eines Produktionslaufs von eingebetteten Proben, z.B. einige zehn Proben, notwendigen Poliermittel gleichzeitig in verschiedenen Polierstationen vorhanden, so dass während des Polierens der Vielzahl von eingebetteten Proben die Polierscheiben und/oder Poliersuspensionen nicht gewechselt werden müssen, sondern die Proben eine nach der anderen von Polierstation zu Polierstation gefahren werden, ohne zwischendurch die Polierscheiben und/oder Poliersuspensionen wechseln zu müssen. Mit anderen Worten umfasst ein und dasselbe Schleif- und Poliergerät zumindest soviele Polierstationen, dass für jede Polierscheibe bzw. jede Poliersuspension eine eigene Polierstation vorhanden ist und alle diese Polierstationen demselben Schleif- und Poliergerät angehören bzw. mit demselben Probengreifer angefahren werden können.
D.h. insbesondere, dass alle Schleifstationen mit den für eine eingebettete Probe erforderlichen Schleifscheiben und alle für dieselbe Probe erforderlichen Poliertücher und/oder Poliersuspensionen demselben Schleif- und Poliergerät angehören bzw. mit demselben Probengreifer angefahren werden können. Jede eingebettete Probe wird demnach einmal von dem Probengreifer gegriffen und dann werden mit ein und demselben Probengreifer alle erforderlichen Schleifstationen (z.B. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr) und/oder alle erforderlichen Polierstationen (z.B. 1, 2, 3, 4 oder mehr) angefahren, um dort die jeweiligen Schleif- und/oder Poliervorgänge mit unterschiedlichen Körnungen und ggf. unterschiedlichen Poliertüchern und/oder Poliersuspensionen durchzuführen, wobei die eingebettete Probe während aller Schleif-und/oder Poliervorgänge von dem Probengreifer gegriffen bleibt.
Das Schleif- und/oder Poliergerät kann ferner noch zumindest einen Reinigungsbehälter beinhalten, vorzugsweise zwei oder mehr Reinigungsbehälter, welche von dem Schleif-/Polierkopf bzw. dem Probengreifer angefahren werden und in welchen die jeweils gegriffene eingebettete Probe vor, zwischen und/oder nach den Schleif- und Poliervorgängen eingetaucht wird, um diese zu reinigen.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein automatisches Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von eingebetteten Proben mit einer geschliffenen und/oder polierten Probenunterseite, insbesondere mit der vorstehend beschriebenen Produktionsstraße, mit folgenden Schritten, ggf. unter Zwischenschaltung weiterer Schritte:

a) Bereitstellen einer Vielzahl von einzubettenden Proben an einer Einbettpresse in einem vorbereitenden Schritt, ggf. durch manuelles Ablegen der Proben auf jeweils einem Bestückungsplatz eines Probenbestückungstisches durch den Bediener,
b) Pressen der ersten der einzubettenden Proben mit Einbettmaterial in einem Presszylinder der Einbettpresse zum Herstellen der ersten eingebetteten Probe,
c) Auswerfen der ersten eingebetteten Probe aus dem Presszylinder,
d) Fördern der ersten eingebetteten Probe von der Einbettpresse zu einem Oberflächenbearbeitungsgerät,
e) Greifen der ersten eingebetteten Probe mit einem Probengreifer des Oberflächenbearbeitungsgeräts und zwar einzeln,
f) Anfahren zumindest einer, vorzugsweise konsekutiv mehrerer Oberflächen-Bearbeitungsstationen, z.B. einer oder mehrerer Schleifstationen und/oder einer oder mehrerer Polierstationen desselben Oberflächenbearbeitungsgeräts, mit demselben Probengreifer zum vorzugsweise konsekutiv mehrfachen Bearbeiten der Probenunterseite der ersten eingebetteten Probe in der bzw. den verschiedenen Oberflächen-Bearbeitungsstationen mit unterschiedlichem Schleif- und/oder Poliermittel,
g) Anfahren einer Probenablageposition mit dem Probengreifer und Ablegen der ersten eingebetteten Probe an der Probenablageposition,
h) vielfaches Wiederholen der Schritte b) bis d) und e) bis g) zum automatischen Herstellen einer Vielzahl von eingebetteten Proben mit einer oberflächenbearbeiteten Probenunterseite, wobei alle fertigen eingebetteten mit einer oberflächenbearbeiteten Probenunterseite automatisch einzeln einer Probensammeleinrichtung zugeführt werden, um dort zur Entnahme durch den Bediener bereit zu liegen. Dabei werden die Schritte b) bis h) automatisch programmgesteuert durchgeführt und zwar automatisch nacheinander für alle Proben, insbesondere ohne dass zwischendurch ein Bedienereingriff notwendig ist. Die Wiederholungszyklen der Schritte b) bis d) und e) bis g) können dabei unabhängig voneinander oder synchronisiert sein, wobei die eingebetteten Proben zwischen der Einbettpresse und dem Oberflächenbearbeitungsgerät zwischengepuffert werden können. Insbesondere wenn die Wiederholungszyklen der Schritte b) bis d) und e) bis g) unabhängig voneinander sind und die Einbettung einen Vorlauf von mehr als einer eingebetteten Probe haben sollte, werden die eingebetteten Proben zwischen der Einbettpresse und dem Oberflächenbearbeitungsgerät zwischengepuffert.

Vorzugsweise fährt der Probengreifer jeweils nach den Schleif- und/oder Poliervorgängen ebenfalls programmgesteuert einen Reinigungsbehälter an und taucht die von dem Probengreifer gegriffene eingebettete Probe in den Reinigungsbehälter ein, um die eingebettete Probe abzuspülen bzw. zu reinigen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine dreidimensionale Darstellung der automatischen Einbettpresse,
2 einen Querschnitt durch die Einbettpresse aus 1,
3 eine dreidimensionale teilweise aufgeschnittene Ansicht der Einbettpresse aus 1,
4 eine schematische Schnittdarstellung der Einbettpresse aus 1 im Startzustand,
5 wie 4 beim Eindosieren des Einbettgranulats,
6 wie 4 beim Einbettpressvorgang,
7 wie 4 beim Auswerfen der eingebetteten Probe,
8 einen Querschnitt durch eine beispielhaft eingebettete Probe,
9 eine dreidimensionale Darstellung eines automatischen Schleif- und Poliergeräts,
10 eine Ausschnittvergrößerung der Zuführrutsche aus 9,
11 wie 9, aber mit einem Zuführband,
12 eine Ausschnittvergrößerung des Zuführbandes aus 11,
13 wie 9, aber mit einem vertikalen Zuführmagazin,
14 eine Ausschnittsvergrößerung des Zuführmagazins aus 13,
15 der Schleif- und Poliergerät aus 9 mit einer Sicherheitseinhausung,
16 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Schleifstation des Polier- und Schleifgeräts aus 15,
17 eine dreidimensionale Darstellung der Schleifstation aus 16,
18 einen vertikalen Querschnitt durch ein Reinigungsbad,
19 eine dreidimensionale Darstellung des Schleif- und Polierkopfes ohne Gehäuse,
20 eine vertikale Querschnittsdarstellung durch den Schleif- und Polierkopf entlang der Schnittlinie A-A in 19,
21 eine vertikale Querschnittsdarstellung durch den Schleif- und Polierkopf entlang der Schnittlinie B-B in 19,
22 eine dreidimensionale Darstellung eines automatischen Schleif- und Poliergeräts mit Ätzmodul,
23 eine dreidimensionale Darstellung des Ätzmoduls aus 22,
24 eine dreidimensionale aufgeschnittene Darstellung des Ätzmoduls aus 22,
25 ein schematischer Schnitt durch das Ätzmodul aus 22,
26 eine dreidimensionale Darstellung einer vollautomatischen Einbett-, Schleif- und Polierstraße auf einem Laborunterschrank,
27 eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vollautomatischen Einbett-, Schleif- und Polierstraße,
28 die Einbett-, Schleif- und Polierstraße aus 27 mit einer Sicherheitseinhausung,
29 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Einbetten von Proben mit einer Einbettpresse gemäß den 1 bis 7,
30 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Schleifen und Polieren mit einem Schleif-und Poliergerät gemäß den 9 bis 21,
31 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Herstellen von eingebetteten Proben mit einer Produktionsstraße gemäß den 26 bis 28.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1. Automatische Einbettpresse
Bezugnehmend auf 1 bis 7 ist ein Beispiel einer automatischen Einbettpresse 110 dargestellt. Die Einbettpresse 110 weist ein Gehäuse 112 auf, an dem in diesem Beispiel drei Vorratsbehälter 114 für Kunststoffgranulat als Einbettmaterial vorhanden sind, wobei in den verschiedenen Vorratsbehältern 114jeweils unterschiedliche Einbettgranulate vorgehalten werden. Mittels einer Dosiereinrichtung 115 kann programmgesteuert ohne Benutzereingriff die jeweils gewünschte Menge der unterschiedlichen Einbettgranulate in den Presszylinder eindosiert werden. Die Vorratsbehälter 114 sind hierzu über Verbindungsrohre 116 mit einem gemeinsamen Einfülltrichter 118 verbunden, so dass wahlweise das jeweils gewünschte Einbettgranulat aus dem jeweiligen Vorratsbehälter 114 über den Einfülltrichter 118 in den Presszylinder eindosiert werden kann.
Bezugnehmend auf die 5 wird das Einbettgranulat 117 durch Dosierschnecken 120 in den Verbindungsrohren 116 von dem jeweiligen Vorratsbehälter 114 in den Einfülltrichter 118 gefördert, der am Ausgang eine Dosierschleuse 119 aufweist.
Bezugnehmend auf 1 und 3 besitzt die Einbettpresse 110 einen Probenbestückungstisch 122 mit einer Vielzahl von Bestückungsplätzen 124, im vorliegenden Beispiel 32 Bestückungsplätze 124. In diesem Beispiel ist der Probenbestückungstisch 122 als Rundtakttisch ausgebildet und die Bestückungsplätze 124 sind in einem peripheren Ringbereich 123 des Probenbestückungstisches 112 umlaufend angeordnet. Jeder Bestückungsplatz 124 umfasst eine zylindrische Bohrung 127 in dem Probenbestückungstisch 122 und einen in der Bohrung abgelegten Kolben 128 in Form eines Metallzylinders. Der Kolben 128 liegt unten auf einem Rand 130 auf und ist nach oben aus der Bohrung herausschiebbar. Die Kolben 128 sind als Presskolben für den beheizten Presszylinder 132 der Presseinheit 134 ausgebildet.
Der Bediener bestückt in einem vorbereitenden Arbeitsschritt einen Teil der oder alle Bestückungsplätze 124 jeweils mit einer einzubettenden Probe 126, welche in 1 jeweils als halbierte Schraube symbolisiert ist, indem der Bediener die einzubettenden Proben 126 auf der Kolbenoberseite 128b des jeweiligen Kolbens 128 ablegt. Hierzu legt der Bediener jede der einzubettenden Proben 126 einzeln, Stück für Stück jeweils auf einem der Bestückungsplätze 124 ab. Die in den Bestückungsplätzen 124 liegenden Kolben 128 sind in dem Probenbestückungstisch 122 etwas versenkt, was das Positionieren der einzubettenden Proben 126 beim Auflegen auf den Presskolben 128 erleichtert.
Nach diesem manuellen vorbereitenden Arbeitsschritt kann der Bediener einen programmgesteuerten vollautomatischen Einbettprozess aller abgelegten einzubettenden Proben 126 starten. Die Steuereinrichtung bzw. Programmsteuerung 111 steuert den Einbettprozess der Proben 126 entlang von Taktzyklen. Mit jedem Taktzyklus fährt der Probenbestückungstisch 122 programmgesteuert jeweils einen Bestückungsplatz 124 mit dem darin liegenden Presskolben 128 und der darauf abgelegten einzubettenden Probe 126 in die Probenaufnahmeposition 136 der Presseinheit 134, also unter den Presszylinder 132.
Die 4 bis 7 zeigen schematisch die Taktschritte eines Taktzyklus beim Heiß-Einbettpressen einer der einzubettenden Proben 126.
In 4 befindet sich die zur Einbettung vorgesehene, auf ihrem Presskolben 128 abgelegte einzubettende Probe 126 in der Probenaufnahmeposition 136 unter dem Presszylinder 132. Ein Kolbenantrieb 138, im vorliegenden Beispiel in Form einer Kolbenstange, fährt nach oben, koppelt von unten an den Presskolben 128 an und schiebt den Presskolben 128 durch eine untere Öffnung 132a des Presszylinders 132 in dessen Kavität 135 ein. Die Kolbenstange 138 kann zum Beispiel Teil eines Hydraulikzylinders sein oder von einer motorischen Spindel angetrieben werden, was in den Figuren nicht im Detail dargestellt ist.
Bezugnehmend auf 5 werden nun durch eine obere Öffnung 132b des Presszylinders 132 ein oder mehrere, ggf. verschiedene Einbettgranulate 117 mittels der Dosiereinrichtung 115 in die Kavität 135 auf die Probe 126 und den Presskolben 128 eindosiert. Nachfolgend wird die Eindosier-Öffnung 132b des Presszylinders 132 mit dem Verschlussschieber 140 geschlossen, indem der Verschlussschieber 140 horizontal über den Presszylinder 132 geschoben wird.
Bezugnehmend auf 6 wird anschließend mit der Kolbenstange 138 und dem Presskolben 128 unter Erhitzung des Presszylinders 132 unter hohem Druck die Probe 126 zwischen dem Presskolben 128 und dem Verschlussschieber 140 mit dem Einbettgranulat 117 heiß verpresst. Im vorliegenden Beispiel wurden zwei unterschiedliche Einbettgranulate 117 eindosiert, zunächst ein qualitativ höherwertiges, welches anschließend die Probe 126 an deren Probenunterseite umgibt und ein kostengünstigeres Einbettgranulat 117 im oberen Bereich.
Nachdem der Heiß-Einbettpressvorgang abgeschlossen ist, wird der Verschlussschieber 140 wieder zur Seite gezogen, um den Presszylinder 132 oben zu öffnen. Nachfolgend wird der Presskolben 128 von dem Kolbenantrieb nach oben gefahren, wobei die nun eingebettete Probe 142 durch die obere Öffnung 132b aus dem Presszylinder 132 herausgefahren wird.
Bezugnehmend auf 7 wird nun die eingebettete Probe 142 von dem Probenauswerfer 144 horizontal von dem Presskolben 128 automatisch zur Seite heruntergeschoben, wobei die eingebettete Probe 142 in diesem Beispiel aus einer seitlichen Auswurföffnung 147 aus der Presseinheit 134 herausgeschoben wird und auf eine Probenrutsche 148 gelangt, auf welcher die eingebettete Probe 142 in einen Sammelbehälter 150 rutscht (1). In dem in 1 bis 7 dargestellten Beispiel der Einbettpresse 110 werden die eingebetteten Proben 142 in dem Sammelbehälter 150 gesammelt.
Nachfolgend fährt die Kolbenstange 138 den Presskolben 128 wieder nach unten, um den Presskolben 128 wieder in seinem Bestückungsplatz 124 abzulegen und die Kolbenstange 138 koppelt von dem Presskolben 128 wieder ab. Die Kolbenstange 138 wird hierfür in dem jeweiligen Presskolben 128 verriegelt (nicht dargestellt), so dass sich Presskolben 128 beim Herausziehen aus der Pressform bzw. dem Presszylinder 132 nicht von der Kolbenstange 138 lösen kann. Die Verriegelung ist so ausgeführt, dass sie über die Steuereinrichtung bzw. Programmsteuerung 111 aktiviert und gelöst werden kann. Das ist vorteilhaft, wenn der Presskolben 128 beim Ablegen im Probenbestückungstisch 122 von der Kolbenstange 138 entkoppelt wird und die Kolbenstage 138 noch ein stückweit weiter nach unten gefahren wird, sodass der Probenbestückungstisch 122 die nächste einzubettende Probe 126 in die Presseinheit 134 bzw. unter den Presszylinder 132 einfahren kann.
Nun ist der Zyklus zum Einbetten der ersten Probe beendet und der nächste Taktzyklus kann in gleicher Weise beginnen, indem der Probenbestückungstisch 122 den nächsten Bestückungsplatz 124 in die Probenaufnahmeposition 136 unter dem Presszylinder 132 fährt.
In dem dargestellten Beispiel der Einbettpresse 110 ist der Probenbestückungstisch 122 als Rundtakttisch ausgebildet, welcher durch eine von der Programmsteuerung 111 getaktete Antriebseinrichtung 151 mit jedem Taktzyklus um eine Position weitergedreht wird, um dann die Kolbenstange 138 an den nächsten Presskolben 128 mit darauf liegender einzubettender Probe 126 anzukoppeln.
Die Presseinheit 134 ist im Querschnitt im Großen und Ganzen U-förmig ausgebildet (2, 4 bis 6) und weist eine Einführöffnung 152 unter dem beheizten und ggf. gekühlten Presszylinder 132 auf. Die Bestückungsplätze 124 mit den einzubettenden Proben 126 und dem zugehörigen Presskolben 128 werden Takt für Takt seitlich in die in diesem Beispiel als seitlich offene Ausnehmung ausgebildete Einführöffnung 152 eingebracht. Im vorliegenden Beispiel geschieht dies durch Drehung des Rundtakttisches um ein Winkelsegment entsprechend dem Abstand der Bestückungsplätze 124. Es ist jedoch auch denkbar, einen linearen Probenbestückungstisch 122 zu verwenden, um mit jedem Taktzyklus den Probenbestückungstisch 122 um eine Taktposition weiterzufahren, damit der nächste Pressstempel 128 in den Presszylinder 132 eingeschoben werden kann. Die Einführöffnung 152 der Presseinheit 134 kann, falls gewünscht, auch gegen einen Eingriff gesichert werden (nicht dargestellt).
Die Einbettpresse 110 stellt also, abgesehen von dem vorbereitenden manuellen Bestückungsschritt, eine vollautomatische Einbettpresse 110 dar, in dem Sinne, dass der Einbettpressvorgang und das Auswerfen der Proben für eine Vielzahl von einzubettenden Proben 126 konsekutiv nacheinander Stück für Stück vollautomatisch programmgesteuert ausgeführt werden. Mit anderen Worten bestückt der Bediener in dem vorbereitenden Arbeitsschritt die Bestückungsplätze 124 mit allen einzubettenden Proben 126, startet die Einbettpresse 110 und ab diesem Zeitpunkt läuft der Einbettpressvorgang für alle einzubettenden Proben 126 vollautomatisch ab, so dass der Bediener die Einbettpresse 110 zum Beispiel abends bestücken und starten kann und am nächsten Morgen in dem Sammelbehälter 150 alle Proben in eingebetteter Form wiederfindet. 8 zeigt einen Querschnitt durch ein Beispiel einer eingebetteten Probe 142.
Bezugnehmend auf 29 umfasst ein Ausführungsbeispiel des Einbettpressverfahrens zunächst in einem vorbereitenden Verfahrensschritt durch einen Bediener, nämlich das Bestücken eines Probenbestückungstisches mit einer Vielzahl von einzubettenden Proben in einem Schritt 402 und nachfolgend die Durchführung von Taktzyklen jeweils mit folgenden programmgesteuerten Verfahrensschritten:

Schritt 404: Bewegen des Probenbestückungstisches 122, wobei einer der Bestückungsplätze 124 mit einem der Pressstempel 128 und der darauf abgelegten einzubettenden Proben 126 in die Probenaufnahmeposition 136 unter dem Presszylinder 132 der Presseinheit 134 gefahren wird.
Schritt 406: Bewegen des Kolbenantriebs 138 an den Pressstempel 128 und Ankoppeln des Kolbenantriebs 138 an den Pressstempel 128 in dem Bestückungsplatz 124 in der Probenaufnahmeposition 136.
Schritt 408: Einschieben des Pressstempels 128 mit der darauf abgelegten einzubettenden Probe 126 mittels des Kolbenantriebs 138 von unten in die Kavität 135 des Presszylinders 132.
Schritt 410: Eindosieren eines oder mehrerer Einbettgranulate 117 durch eine obere Öffnung 132b in den Presszylinder 132 auf den Pressstempel 128 und die darauf abgelegte einzubettende Probe 126.
Schritt 412: Schließen der oberen Öffnung 132b des Presszylinders 132.
Schritt 414: Heißpressen der Probe mit dem Einbettgranulat 117 unter Druck und Temperaturbeaufschlagung in dem Presszylinder 132.
Schritt 416: Öffnen des Presszylinders 132.
Schritt 418: Herausfahren der eingebetteten Probe 142 aus dem Presszylinder 132.
Schritt 420: Auswerfen der eingebetteten Probe 142 aus der Presseinheit 134.
Schritt 422: Herausziehen des Pressstempels 128 aus der Kavität 135 des Presszylinders 132 und Ablegen des Pressstempels 128 auf einem Ablageplatz, insbesondere auf dem Bestückungsplatz 124 aus Schritt 406.
Schritt 424: Abkoppeln des Kolbenantriebes 138 von dem Presskolben 128.

Programmgesteuertes vielfaches Wiederholen der Taktzyklen mit den Schritten 404-424.
Zusammenfassend kann mit der vorstehend beschriebenen Einbettpresse 110 der Einbettvorgang nach dem vorbereitenden Bestückungsschritt vollständig automatisiert durchgeführt werden, und zwar ohne Anwesenheit des Bedieners für alle einzubettenden Proben 126. Die Konstruktion ist trotzdem relativ einfach und kostengünstig, so dass die Investitionen für die automatische Einbettpresse 110 in kurzer Zeit amortisiert werden können.
2. Schleif- und Polierautomat
Bezugnehmend auf die 9 bis 21 ist ein Beispiel eines vollautomatischen Schleif- und Poliergeräts 210 (Schleif- und Polierautomat) dargestellt. Das automatische Schleif- und Poliergerät 210 besitzt eine Probenzuführung 212, um eingebettete Proben 142, eine nach der anderen, zu einer Probenentnahmeposition 214 zu fördern. Die Probenzuführung 212 kann zum Beispiel als Probenrutsche ausgebildet sein, wie dies in 9 und 10 dargestellt ist, oder als motorisch angetriebenes Förderband mit einem Anschlag 213, um die Probenentnahmeposition zu definieren, wie dies in 11 und 12 dargestellt ist, oder als Probenmagazin, wie dies in 13 und 14 dargestellt ist. Die einzelnen eingebetteten Proben 142 können also durch unterschiedliche Lösungen transportiert, gesammelt oder magaziniert werden und können ggf. automatisch von einer vorgeschalteten Einbettpresse 110 übernommen werden.
Bezugnehmend auf 9 und 10 kann optional die unterste eingebettete Probe 142 mittels eines Probenschiebers 215 in die Probenentnahmeposition 214 geschoben werden. Alternativ kann der unterste Teil der Probenrutsche, wo die eingebettete Probe 142 zur Entnahme bereit liegt, schwenkbar ausgeführt werden, um die eingebettete Probe 142 zum Greifen mit dem Probengreifer 222 in eine horizontale Lage zu bringen. Beim Schwenken der zu greifenden eingebetteten Probe 142 werden die restlichen eingebetteten Proben 142 auf der Probenrutsche vorzugsweise zurückgehalten, damit diese nicht Nachrutschen. Das kann z.B. mit einem Vereinzeler erfolgen. Ein Vereinzeler 217 kann auch bei einem Förderband 212 eingesetzt werden, um die in der Probenentnahmeposition 214 liegende eingebettete Probe 142 besser einzeln greifen zu können.
Bei einem Probenmagazin gemäß 13 und 14 kann die unterste Probe z.B. ebenfalls mithilfe eines Probenschiebers 215 in die Probenentnahmeposition 214 geschoben werden.
Diesen Probenzuführungen 212 oder Zuführeinrichtungen ist gemeinsam, dass sie die eingebetteten Proben 142 einzeln, insbesondere eine nach der anderen sukzessive in die Probenentnahmeposition 214 fördern, so dass die dort gerade liegende eingebettete Probe 142 entnommen werden kann und automatisch die nächste eingebettete Probe 142 nachgefördert wird. Ferner liegen die eingebetteten Proben 142 allgemein, unabhängig von der Art der Probenzuführung, zum präzisen Greifen mit dem Probengreifer 222 vorzugsweise horizontal in der Probenentnahmeposition 214.
Das automatische Schleif- und Poliergerät 210 weist einen Schleif- und Polierkopf 216 auf, welcher im vorliegenden Beispiel an einem Rahmen oder einer Brücke 218 aufgehängt ist und in der horizontalen x-y-Ebene in beiden horizontalen Dimensionen x und y verschiebbar ist. Hierzu kann der Schleif- und Polierkopf 216 in x-Richtung entlang des Rahmens 218 verschoben werden und der Rahmen 218 wird mit einer Linearführung 220 in y-Richtung verschoben. Beides ist motorisch angetrieben und programmgesteuert durchführbar. Das vorliegend dargestellte Schleif-und Poliergerät 210 kann demnach als Portalkonstruktion aufgebaut sein. Es können jedoch auch andere Bewegungsmechanismen für den Probengreifer verwendet werden, z.B. mit einem Ausleger.
Der Schleif- und Polierkopf 216 umfasst einen Probengreifer 222, welcher dazu ausgebildet ist, eine einzelne eingebettete Probe 142 ohne Probenhalterung zu greifen. Der Probengreifer 222 ist im vorliegenden Beispiel als ein Drei-Finger-Greifer ausgebildet. Der Probengreifer 222 weist radial fahrbare Greiffinger 224 auf - im vorliegenden Beispiel drei - welche die eingebettete Probe 142 an ihrer radial umlaufenden Mantelfläche 142c greifen und kraftschlüssig festhalten. Die Greiffinger 224 besitzen eine Stufe 226 bzw. einen nach innen weisenden Absatz, welcher einen Anschlag gegen die Probenoberseite 142b bildet und dafür sorgt, dass die eingebettete Probe 142 möglichst horizontal von dem Probengreifer 222 gegriffen werden kann.
Bezugnehmend auf 19-21 ist der Probengreifer 222 am unteren Ende einer kugelgelagerten Antriebswelle 228 angeordnet, welche über einen Riemenantrieb 230 von einem Antriebsmotor 232 angetrieben wird, so dass der Probengreifer 222 während der Schleif-und Poliervorgänge um seine Symmetrieachse A rotiert werden kann. Der Antriebsmotor 232 für die Rotation des Probengreifers 222 ist über ein Getriebe 244 und eine Kupplung 246 an den Riemenantrieb 230 gekoppelt. Ferner besitzt der Schleif- und Polierkopf 216 einen Linearschlitten 234, mittels welchem der Probengreifer 222 axial in z-Richtung, also vertikal, verschoben werden kann, um die gegriffene eingebettete Probe 142 gegen die Schleifscheiben bzw. Polierscheiben anzustellen. Auch die axiale Verschiebung des Probengreifers 222 erfolgt automatisch programmgesteuert und motorisch mittels eines Motors 236. Die Antriebswelle 228 ist im vorliegenden Beispiel mit zwei Tieflochbohrungen 252, 254 ausgebildet, um Pneumatikgas zu dem Probengreifer 222 zu und wieder weg zu führen, um diesen entlang von Radialführungen 238 radial auf- und zufahren zu können. Hierfür besitzt jeder Greiffinger 224 einen entsprechenden Radialantriebsschieber 238 und kann radial nach innen oder außen gefahren werden, um die eingebettete Probe 142 zu greifen bzw. loszulassen. Es sind jedoch auch andere Antriebsmechanismen für die Greiffinger 224 möglich, um die eingebettete Probe 142 zu greifen.
Demnach müssen die eingebetteten Proben 142 nicht in einen Probenhalter eingespannt werden, da sie einzeln mittels des Probengreifers 222, vorliegend als Drei-Finger-Greifer ausgebildet, gegriffen und gehalten werden. Der Probengreifer 222 rotiert die gegriffene eingebettete Probe 142 um die Symmetrieachse der eingebetteten Probe 142, welche koaxial zur Rotationsachse A des Probengreifers 222 verläuft. Beim Schleifen rotieren demnach sowohl der Schleifteller als auch axial versetzt dazu die gegriffene eingebettete Probe 142.
Der lineare Verfahrweg des Problemgreifers 222 in z-Richtung wird mittels eines optischen Messtasters 240 und eines zugehörigen optischen Maßbandes 242 überwacht, so dass ein Wegmesssystem 240, 242 für die Verschiebung des Probengreifers 222 in z-Richtung gebildet wird.
Ferner weist der Schleif- und Polierkopf 216 für den Probengreifer 222 einen Kraftsensor 248 auf, mittels welchem die Anpresskraft der von dem Problemgreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 gegen die Schleifscheibe oder Polierscheibe gemessen werden kann. Mit dem Kraftsensor 248 kann einerseits mit einer vordefinierten Anpresskraft geschliffen und poliert werden, wobei der Bediener die gewünschte Anpresskraft vorher in die Programmsteuerung 211 eingeben kann. Über den Kraftsensor 248 kann auch der Kontaktpunkt der eingebetteten Probe 142 beim Herunterfahren auf die Schleifscheibe detektiert werden und anschließend kann mittels des Wegmesssystems 240, 242 ein vorbestimmter und vom Bediener in die Programmsteuerung 211 vorher eingegebener Materialabtrag programmgesteuert durchgeführt werden. Der Schleif-und Polierkopf 216 detektiert demnach den Kontaktpunkt der eingebetteten Probe 142 an der Schleifscheibe oder Polierscheibe, misst die tatsächliche Anpresskraft und/oder kann den axialen Verfahrweg des Probengreifers 222 in z-Richtung beim Schleifen der eingebetteten Probe 142 messen, um einen oder mehrere dieser Messwerte in die Programmsteuerung 211 rückzukoppeln, um die Schleifvorgänge und/oder Poliervorgänge in Bezug auf die Anpresskraft und/oder in Bezug auf die Schichtdicke des abrasiven Abtrags mit einem Regelkreis zu regeln.
Mit anderen Worten ist die z-Achse des Schleif- und Polierkopfes 216 mit einem Wegmesssystem 240, 242 ausgestattet, das es ermöglicht, automatisch eine vorbestimmte, vorher in der Programmsteuerung 211 eingestellte Schichtdicke von der eingebetteten Probe 142 abzutragen (Zielpräparation). Zum Bestimmen des Nullpunktes bei der Zielpräparation wird der Kraftsensor 248 verwendet, mittels welchem detektiert wird, wann die gegriffene eingebettete Probe 142 die jeweilige Schleifscheibe berührt.
Das Gas für die pneumatische Betätigung der Greiffinger 224 wird über eine Drehdurchführung 250 zu der Antriebsspindel 228 geleitet, durch welche das Pneumatikgas über eine Gaszuführung 252 den Linearschiebern 238 der Greiffinger 224 zugeführt wird. Über eine Gasabführung 254 wird das Pneumatikgas wieder abgeführt. Die Drehdurchführung 250 ist demnach in diesem Beispiel als Zwei-Kanal-Drehdurchführung für den Pneumatikantrieb des Probengreifers 222 ausgebildet.
Bezugnehmend auf die 9 bis 12 weist ein Ausführungsbeispiel des automatischen Schleif-und Poliergeräts 210 vier Schleifstationen 256 auf, wobei jede Schleifstation 256 einen eigenen Schleifteller 258, manchmal auch als Spindel bezeichnet, und eine Wanne 260 auf, in welcher der jeweilige Schleifteller 258 rotiert. In der Schleifwanne 260 können Schleifabrieb und/oder Kühlflüssigkeit gesammelt und über einen Abfluss abgeführt werden.
Auf jedem Schleifteller 258 ist eine Schleifscheibe 262 aufgebracht. Jede der vier Schleifstationen 256 ist mit vorzugsweise mit einer anderen Schleifscheibe mit unterschiedlicher Körnung bestückt, so dass der Probengreifer 222 die einmal gegriffene eingebettete Probe 142 während des gesamten Schleifprozesses festhält und diese von Schleifstation zu Schleifstation fährt, um sukzessive zunächst grob und dann immer feiner zu schleifen. Dabei brauchen die Schleifscheiben 262 zwischen den Schleifvorgängen mit unterschiedlicher Körnung nicht gewechselt werden, da für jede gewünschte Körnung eine eigene Schleifstation 256 mit der entsprechenden Schleifscheibe 262 vorhanden ist, welche von dem Schleif- und Polierkopf 216 und dem Probengreifer 222 eine nach der anderen mit derselben einmal gegriffenen eingebetteten Probe 142 angefahren werden. Demnach fährt der Schleif- und Polierkopf 216 zunächst die Probenentnahmeposition 214 an, dort wird der Probengreifer 222 abgesenkt und greift eine einzelne, lose, eingebettete Probe 142. Anschließend fährt der Probengreifer 222 wieder nach oben und der Schleif- und Polierkopf 216 fährt die erste Schleifstation 256, typischerweise mit der gröbsten Schleifscheibe 262 an. Dort angekommen, wird der Probengreifer 222 in z-Richtung heruntergefahren, bis die gegriffene eingebettete Probe 142 die Schleifscheibe 262 berührt, was mit dem Kraftsensor 248 detektiert werden kann. Anschließend wird rückgekoppelt mit einem Regelkreis kraft- und ggf. weggesteuert unter gleichzeitiger Rotation der Schleifscheibe 262 und des Probengreifers 222 der erste Schleifvorgang durchgeführt. Wenn der erste Schleifvorgang beendet ist, fährt der Probengreifer 222 wieder nach oben. Nachfolgend fährt der Schleif- und Polierkopf 216 vorzugsweise eine Reinigungsstation 268 an. Dort fährt der Probengreifer 222 in diesem Beispiel wieder nach unten, um die gegriffene eingebettete Probe 142 in ein Reinigungsbad einzutauchen. Nachfolgend fährt der Probengreifer 222 wieder nach oben. Nachfolgend fährt der Schleif- und Polierkopf 216 mit dem Probengreifer 222 vorzugsweise die nächste Schleifstation 256 mit einer anderen Schleifscheibe 262 mit anderer Körnung, typischerweise feinerer Körnung, an und der Probengreifer 222 wird dort wieder abgesenkt und der nächste Schleifvorgang wird, vorzugsweise in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, durchgeführt. Bei dem vorliegend dargestellten Schleif-und Poliergerät 210 können, vorzugsweise in der gleichen Weise, nacheinander bis zu vier verschiedene Schleifstationen 256 mit entsprechend vier verschiedenen Schleifscheiben 262 sukzessive angefahren werden.
Bezugnehmend auf die 17 besitzt der Schleif- und Polierkopf 216 im vorliegenden Beispiel Flüssigkeitsdüsen 264, 266. Über die Flüssigkeitsdüse 264 wird während der Schleifvorgänge Kühlflüssigkeit zudosiert, um nass zu schleifen. In vorteilhafter Weise, befinden sich die Flüssigkeitsdüsen 264, 266 an dem Schleif- und Polierkopf 216 und werden demnach zusammen mit dem Probengreifer 222 und der gegriffenen eingebetteten Probe 142 von Schleifstation 256 zu Schleifstation 256 mitbewegt, so dass nicht jede Schleifstation 256 eine eigene Kühlflüssigkeitsdüse benötigt. Die Kühlflüssigkeit kann zusammen mit dem Schleifabrieb in bekannter Weise über die jeweilige Schleifwanne 260 abgeführt werden.
Bezugnehmend auf die 9, 11 und 18 besitzt das automatische Schleif- und Poliergerät 210 zwei Reinigungsstationen 268 mit Reinigungsbehältern 269, welche von dem Probengreifer 222 zwischen den Schleifvorgängen angefahren werden. Dazu fährt der Schleif-und Polierkopf 216 nach dem Ende eines Schleifvorgangs den Reinigungsbehälter 269 an, welcher mit einer Reinigungsflüssigkeit 270 befüllt ist und taucht die Probe in die Reinigungsflüssigkeit 270 ein, um diese zu spülen und zu reinigen. In den Reinigungsstationen 268 kann zum Beispiel Wasser oder Alkohol als Reinigungsflüssigkeit 270 verwendet werden. Falls gewünscht, kann der Probengreifer 222 mit der eingebetteten Probe 142 dabei rotieren und/oder es kann eine Ultraschallvorrichtung 271 vorgesehen sein, so dass die Reinigungsstation 268 als Ultraschallbad ausgebildet ist. Die Reinigungsbehälter 269 können optional automatisch entleert und mit neuer Reinigungsflüssigkeit befüllt werden.
In den Reinigungsbehältern 269 sind im oberen Bereich oberhalb der Reinigungsflüssigkeit 270 radial Luftdüsen 272 angebracht, mit denen die eingebettete Probe 142 nach dem Spülen bzw. Reinigen mit Kaltluft und/oder Warmluft getrocknet werden kann. Nach hinreichender Reinigung fährt der Probengreifer 222 mit der eingebetteten Probe 142 also wieder nach oben und die eingebettete Probe 142 wird mittels der Luftdüsen 272 trocken geblasen. Nach dem Reinigungsvorgang in der Reinigungsstation 268 kann dann die nächste Schleifstation 256 von dem Probengreifer 222 angefahren werden.
In dem dargestellten Beispiel weist das automatische Schleif- und Poliergerät ferner zwei Polierstationen 276 auf. Das dargestellte Beispiel hat demnach vier Schleifstationen 256, zwei Reinigungsstationen 268 und zwei Polierstationen 276. Es ist jedoch ersichtlich, dass auch eine andere Anzahl und/oder Anordnung der Stationen 256, 268, 276 möglich ist, z.B. drei Schleifstationen 256, zwei Reinigungsstationen 268 und drei Polierstationen 276 oder z.B. drei Schleifstationen 256, zwei Reinigungsstationen 268 und zwei Polierstationen 276, wie z.B. in 13 dargestellt ist, oder eine andere gewünschte Anzahl und/oder Anordnung. Die Polierstationen 276 besitzen jeweils einen Polierteller 278, die jeweils in einer Polierwanne 280 angeordnet sind und auf denen jeweils eine Polierscheibe 282 befestigt ist, wobei die Polierscheibe 282 auch ein Poliertuch umfassen kann. Wenn alle gewünschten Schleifvorgänge vollendet sind und die eingebettete Probe 142 nach dem letzten Schleifvorgang gereinigt und gespült worden ist, fährt der Schleif- und Polierkopf 216 mit dem Probengreifer 222 und der gegriffenen eingebetteten Probe 142 die erste Polierstation 276 an, um dort die Probenunterseite 142a mit einem ersten Poliermittel polieren. Über die Flüssigkeitsdüse 266 des Schleif- und Polierkopfes 216 kann Poliersuspension für den Poliervorgang dosiert werden. Vorzugsweise wird auch beim Poliervorgang der Anpressdruck mittels des Kraftsensors 248 rückgekoppelt geregelt, um mit einem definierten Anpressdruck zu polieren, der z.B. vom Benutzer in der Programmsteuerung festgelegt werden kann.
Demnach erfolgt die Dosierung der Wasserkühlung für die Schleifvorgänge und/oder die Dosierung der Poliersuspensionen für die Poliervorgänge durch Zufuhr vom Schleif- und Polierkopf 216 aus. Damit können bei jeder Oberflächen-Bearbeitungsstation 256, 276 die erforderlichen Flüssigkeiten vom Schleif- und Polierkopf 116 aus dosiert werden, ohne dass diese bei jeder Oberflächen-Bearbeitungsstation 256, 276 separat vorgesehen sein müssen. Mit anderen Worten fahren die Flüssigkeitsdüsen 264, 266 mit dem Probengreifer 222 bzw. mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 mit.
Wenn der erste Poliervorgang in der ersten Polierstation 276 vollendet ist, fährt der Schleif- und Polierkopf 216 mit dem Probengreifer 222 und der gegriffenen eingebetteten Probe 142 eine Reinigungsstation 268 an, um dort wie vorstehend in Zusammenhang mit den Schleifvorgängen beschrieben, gereinigt und gespült zu werden. Es ist zweckmäßig, die erste Reinigungsstation 268 für die Schleifvorgänge und die zweite Reinigungsstation 268 für die Poliervorgänge zu verwenden, so dass sich Schleifabrieb und Poliersuspensionen nicht gegenseitig verunreinigen bzw. die Reinigungsstationen nicht zu oft neu befüllt werden müssen. Nach dem Reinigen und Spülen der eingebetteten Probe 142 in der zweiten Reinigungsstation 268 kann noch eine zweite Polierstation 276 angefahren werden, um gegebenenfalls mit einem anderen Poliermittel, zum Beispiel einer anderen Poliersuspension, zu polieren. Die andere Poliersuspension kann entweder über dieselbe Flüssigkeitsdüse 266 zudosiert werden, oder es können weitere Flüssigkeitsdüsen, z.B. 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr Flüssigkeitsdüsen für Kühlflüssigkeit und/oder Poliersuspensionen am Schleif- und Polierkopf 216 vorgesehen sein, welche sich mit dem Probengreifer 222 von Station 256, 268, 276 zu Station 256, 268, 276 bewegen.
Im vorliegenden Beispiel wird demnach eine eingebettete Probe 142 einmal von dem Probengreifer 222 gegriffen und dann konsekutiv nacheinander in mehreren, im vorliegenden Beispiel in vier Schleifstation 256 mit unterschiedlicher Körnung geschliffen und zwischen den jeweiligen Schleifvorgängen in einem Reinigungsbad 268, 270 gespült und gereinigt. Darüber hinaus wird dieselbe eingebettete Probe 142 mittels desselben Probengreifers 222 konsekutiv nacheinander in einer oder mehreren, im vorliegenden Beispiel in zwei Polierstationen 276 mit unterschiedlichen Poliermitteln poliert. Auch hier kann zwischen den Poliervorgängen die eingebettete Probe 126 in einer Reinigungsstation 268 gespült und gereinigt werden. Der gesamte Ablauf des Schleifens, Polierens und Reinigens erfolgt vollautomatisch programmgesteuert, ohne dass ein Bediener involviert ist.
Die Proben werden in den dargestellten Beispielen einzeln abgearbeitet und durchlaufen die jeweiligen Stationen 256, 276, 268, wobei sie immer von demselben Probengreifer 222 festgehalten werden.
Der Schleif- und Polierkopf 216 kann den Probengreifer 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 in der Höhe verstellen (z-Achse) und gegen die jeweilige Schleifscheibe 262 bzw. gegen das jeweilige Poliertuch bzw. die jeweilige Polierscheibe 282 drücken oder in den jeweiligen Reinigungsbehälter 269 eintauchen. Wenn vorzugsweise der Schleif- und Polierkopf 216 mit dem Kraftsensor 248 versehen ist, kann die jeweilige Schleifscheibe 262 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 angetastet werden und die Kraft, mit der die gegriffene eingebettete Probe 142 gegen die Schleifscheibe 262 oder die Polierscheibe 282 gedrückt wird, zu messen und in einem rückgekoppelten Regelkreis mittels des Messwertes auf einen vorher in der Programmsteuerung 211 eingestellten Wert zu regeln.
Am Ende der Schleif- und Poliervorgänge fährt der Schleif- und Polierkopf 216 eine Probenablageposition 284 an und legt dort die fertig geschliffene, polierte und gereinigte eingebettete Probe 142 ab, so dass diese eingebettete Probe unmittelbar ohne weitere Bearbeitungsschritte z.B. für Materialanalysen, wie Härteprüfungen oder Gefügeanalysen, verwendet werden kann.
Bezugnehmend auf 9 sind schematisch eine Probenablageposition 284 mit einigen einzelnen Ablageplätzen dargestellt. Bezugnehmend auf 11 ist die Probenablageposition 284 als Teil einer Fördereinrichtung, in dem Beispiel als motorisch angetriebenes Förderband ausgebildet, mittels welchem die fertig präparierten eingebetteten Proben 142 zu einer Probensammeleinrichtung weitertransportiert werden.
In 9 und 11 sind die Oberflächen-Bearbeitungsstationen, d.h. die Schleifstationen 256 und die Polierstationen 276 in einer rechteckigen 3 x 2 Anordnung angeordnet und die beiden Reinigungsstationen 268 befinden sich zwischen den Oberflächen-Bearbeitungsstationen 256, 276. Die Abmessungen des beispielhaft dargestellten Schleif- und Polierautomaten 210 mit der 3 x 2-Anordnung betragen etwa 1,0 bis 1,2 m in der Länge und etwa 0,8 bis 0,9 m in der Tiefe, so dass er in einer normalen Laborzeile (90 cm Tiefe) aufgestellt werden kann. Das Schleif- und Poliergerät 210 kann jedoch auch als integriertes Standgerät ausgebildet sein, wobei sich die Steuerung, Vorratsbehälter für die Flüssigkeiten, Dosiersysteme usw. unter dem Schleif- und Poliergerät 210 befinden können. Die Oberflächen-Bearbeitungsstationen 256, 276 sind alle in demselben Gerätegehäuse 208 angeordnet, an dem auch der Schleif-/Polierkopf 216 aufgehängt ist, gehören also alle demselben Schleif- und/oder Poliergerät 210 an.
Als GUI kann zum Beispiel ein Touch Display verwendet werden, das in dem Schleif- und Poliergerät 210 integriert ist oder mittels eines verstellbaren Tragarmes angebracht ist (nicht dargestellt).
Bezugnehmend auf die 13 kann auch eine im Wesentlichen lineare Anordnung der Oberflächen-Bearbeitungsstationen 256, 276 und der Reinigungsstationen 268 vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass der Schleif- Polierkopf 216 lediglich in einer Dimension (x) gefahren werden zu braucht. Dafür wird Baulänge des Schleif- und Poliergeräts 210 etwas größer oder es passen weniger Stationen 256, 268, 276 hinein. Die Anzahl der Oberflächen-Bearbeitungsstationen 256, 276 und der Reinigungsstationen 268 sowie deren räumliche zweidimensionale Anordnung in der x-y-Ebene kann ggf. entsprechend den jeweiligen Kundenanforderungen ausgelegt werden.
Bezugnehmend auf 15 kann das automatische Schleif- und Poliergerät 210 in einer Sicherheitseinhausung 286 mit einer vorderen Eingriffsöffnung 288 eingehäust sein, wobei die vordere Eingriffsöffnung 288 mittels eines Laserlichtgitters 290 als Eingriffsschutz geschützt ist, so dass das Schleif- und Poliergerät automatisch notabgeschaltet wird, wenn eine Person während des Betriebs in die Sicherheitseinhausung 286 hineingreifen sollte.
Bezugnehmend auf 30 umfasst ein Ausführungsbeispiel des Schleif- und Polierverfahrens folgende programmgesteuerte Verfahrensschritte:

Schritt 502: Anfahren einer Probenentnahmeposition 214 mit dem Schleif- und Polierkopf 216 sowie Absenken des Probengreifers 222 und Greifen der eingebetteten Probe 142 mit dem Probengreifer 222 in der Probenentnahmeposition 214.
Schritt 504: Anfahren einer ersten Schleifstation 256, sowie Absenken des Probengreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 und Andrücken der eingebetteten Probe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende erste Schleifscheibe 262 der ersten Schleifstation 256 mit einer ersten Körnung unter Rotation des Probengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben des Probegreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 506: Anfahren eines ersten Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 in den ersten Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebetteten Probe 142 aus dem ersten Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Schritt 508: Anfahren einer zweiten Schleifstation 256, sowie Absenken des Probengreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 und Andrücken der eingebetteten Probe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende zweite Schleifscheibe 262 der zweiten Schleifstation 256 mit einer zweiten Körnung unter Rotation des Probengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben des Probegreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 510: Anfahren des ersten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 in den Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebetteten Probe 142 aus dem Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Schritt 512: Anfahren einer dritten Schleifstation 256, sowie Absenken des Probengreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 und Andrücken der eingebetteten Probe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende dritte Schleifscheibe 262 der dritten Schleifstation 256 mit einer dritten Körnung unter Rotation des Probengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben des Probegreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 514: Anfahren des ersten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 in den Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebetteten Probe 142 aus dem Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebetteten Probe 269.
Schritt 516: Anfahren einer ersten Polierstation 276, sowie Absenken des Probengreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 und Andrücken der eingebetteten Probe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende oder vibrierende erste Polierscheibe 282 der ersten Polierstation 276 unter Rotation des Probengreifers 222 unter Zudosierung einer ersten Poliersuspension, sowie Anheben des Probegreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 518: Anfahren eines zweiten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 in den Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebetteten Probe 142 aus dem Reinigungsbehälter 269 und Trockenblasen der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Schritt 520: Anfahren einer zweiten Polierstation 276, sowie Absenken des Probengreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142 und Andrücken der eingebetteten Probe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende oder vibrierende zweite Polierscheibe 282 der zweiten Polierstation 276 unter Rotation des Probengreifers 222 unter Zudosierung einer zweiten Poliersuspension, sowie Anheben des Probegreifers 222 mit der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 522: Anfahren des zweiten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebetteten Probe 142 in den Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebetteten Probe 142 aus dem Reinigungsbehälter 169 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebetteten Probe 142.
Schritt 524: Anfahren einer Probenablageposition 284 mit dem Schleif-/Polierkopf 216 sowie Ablegen der eingebetteten Probe 142 mit dem Probengreifer 222 an der Probenablageposition 284.

Programmgesteuertes vielfaches Wiederholen der Schritte 502-524.
In vorteilhafter Weise zeichnet sich das Ausführungsbeispiel des Schleif- und Poliergeräts 216 durch Folgendes aus:

- Die eingebetteten Proben 142 brauchen ggf. nicht in einen Probenhalter eingespannt zu werden.
- Der gesamte Prozess des Schleifens, Polierens und Reinigens kann ggf. vollautomatisch ohne manuellen Eingriff ablaufen.
- Das Schleif- und Poliergerät 210 zeichnet sich durch geringe Investitionskosten aus, die schnell amortisiert werden können.
- Das Schleif- und Poliergerät 210 zeichnet sich durch kompakte Abmessungen aus und kann in eine herkömmliche Laborzeile integriert werden.
- Das Schleif- und Poliergerät 210 ist flexibel einsetzbar.

Bezugnehmend auf 22-25 kann das Schleif- und Poliergerät 210 noch eine Ätzstation 756, mit einem Ätzbad 758 zum Ätzen der der geschliffenen und/oder polierten Probenunterseite 142a umfassen. Im dargestellten Beispiel ist die Ätzstation 756 in einem separaten Ätzmodul 710 an das das Schleif- und Poliergerät 210 angebaut, wobei eine eingehende und eine ausgehende Fördereinrichtung 712, 314 die zu ätzenden eingebetteten Proben 142 transportiert. Ein Probengreifer 722 greift jeweils eine einzelne eingebettete Probe 142, führt sie der Ätzstation 756 zu und taucht sie in das Ätzbad 758 ein. Nachfolgend führt der Probengreifer 722 die geätzte eingebettete Probe 142 einer Reinigungsstation 768 zu und taucht die eingebettete Probe 142 dort in ein Reinigungsbad aus einer Reinigungsflüssigkeit 770 in einem ein Reinigungsbehälter 769 ein. Anschließend fährt der Probengreifer 722 mit der eingebetteten Probe 142 zu einer Probenablageposition 284, in dem dargestellten Beispiel auf der ausgehenden Fördereinrichtung 314, und legt die eingebettete Probe 142 dort ab.
Das Ätzmodul 710 umfasst ferner ein gasdicht verschließbares Gehäuse 708 mit einer gasdichten Tür 732 und einen Abzug 734 auf, um die Dämpfe des Ätzbades 758 abzusaugen. Ferner kann das Ätzbad 758 mit einem Deckel 759 verschlossen werden, um ein übermäßiges Ausdampfen der Säure in dem Ätzbad 758 zu verhindern.
Im dargestellten Beispiel ist die Ätzstation 756 in einem separaten Ätzmodul 710 an das Schleif- und Poliergerät 210 angebaut und weist einen zweiten Probengreifer 722 auf, der vorzugsweise wie der Probengreifer 222 aufgebaut ist. Die Ätzstation 756 kann allerdings auch in das Schleif- und Poliergerät 210 integriert sein (nicht dargestellt). Das Schleif-/Poliergerät 210 mit angebautem Ätzmodul 710 oder mit integrierter Ätzstation 756 kann also auch als Schleif-/Polier- und/oder Ätzgerät 210 bezeichnet werden.
3. Vollautomatische Produktionsstraße
Bezugnehmend auf die 26-28 sind Beispiele von vollautomatischen Produktionsstraßen 310 zum Einbetten, Schleifen und Polieren von Proben dargestellt. Die automatische Produktionsstraße 310 umfasst insbesondere die vorstehend beschriebene automatische Einbettpresse 110 und das vorstehend beschriebene automatische Schleif- und Poliergerät 210.
Die von der automatischen Einbettpresse 110 eingebetteten Proben 142, welche an dem Probenauswurf 147 der Einbettpresse 110 ausgeworfen werden, werden mit einer ersten Fördereinrichtung 312 einzeln, also nicht in einem Mehrfachprobenhalter, von der automatischen Einbettpresse 110 zu dem automatischen Schleif- und Poliergerät 210 befördert, insbesondere sukzessive nacheinander. Hierzu kann die erste Fördereinrichtung 312 z.B. als Probenrutsche oder motorisch betriebenes Förderband ausgebildet sein. Auf der ersten Fördereinrichtung 312 können einige der eingebetteten Proben 142 zwischengepuffert werden. Jedenfalls befördert die erste Fördereinrichtung 312 die eingebetteten Proben 142 in die Probenentnahmeposition 214 des automatischen Schleif- und Poliergeräts 210, so dass die eingebetteten Proben 142 dort einzeln sukzessive nacheinander von dem Probengreifer 222 gegriffen werden können, um die vorstehend beschriebenen Schleifvorgänge, Poliervorgänge und/oder Reinigungsvorgänge zu durchlaufen. Wenn eine eingebettete Probe 142 hiernach fertig präpariert ist, wird diese von dem Probengreifer 222 an der Probenablageposition 284 abgelegt.
Bei dem in 26 dargestellten Beispiel wird die fertig präparierte eingebettete Probe 142 von der Probenablageposition 284 mittels einer zweiten Fördereinrichtung 314 einzeln, also nicht in einem Mehrfachprobenhalter, in eine Probensammeleinrichtung 316 befördert, insbesondere sukzessive nacheinander. Auch die zweite Fördereinrichtung 314 kann z.B. als Rutsche oder motorisch angetriebenes Förderband ausgebildet sein. Somit werden die fertig präparierten eingebetteten Proben 142 eine nach der anderen der Probensammeleinrichtung 316 zugeführt, so dass alle einzubettenden Proben 126, die die automatische Produktionsstraße 310 durchlaufen haben, eingebettet und fertig präpariert einzeln in der Probensammeleinrichtung 316 vorliegen und vom Bediener ihrer weiteren Bestimmung zugeführt werden.
Wenn die fertig präparierten (geschliffenen, polierten und/oder geätzten) eingebetteten Proben 142 auf einer Rutsche gleiten sollen, werden vorzugsweise die fertig präparierten eingebetteten Proben 142 entweder vorher gewendet oder die Rutsche kann mittig freigestellt sein, sodass die fertig präparierten eingebetteten Proben 142 nur am äußeren Rand aufliegen. Dadurch kann vermieden werden, dass die polierte Unterseite der Probe 126 z.B. durch Kratzer beschädigt werden kann.
Bezug nehmend auf die 27 und 28 kann die Probensammeleinrichtung 316 als Magazin 322 mit einer Vielzahl von Probenablageplätzen 324 ausgebildet sein, wobei jeweils eine einzelne fertig präparierte eingebettete Probe 142 jeweils auf einem Probenablageplatz 324 des Magazins 322 abgelegt wird. Das Magazin 322 kann beweglich ausgebildet sein, z.B. als Probenablagetisch, insbesondere mit nebeneinander angeordneten Probenablageplätzen 324, wobei programmgesteuert jeweils ein freier Probenablageplatz 324 an die Probenablageposition 284 gefahren wird, so dass jede fertig präparierte eingebettete Probe 142 jeweils auf demjenigen freien Probenablageplatz 324 abgelegt werden kann, der sich zu diesem Zeitpunkt in der Probenablageposition 284 des Schleif- und Poliergeräts 210 befindet. Im nächsten Takt wird dann der nächste freie Probenablageplatz 324 an die Probenablageposition 284 gefahren. Mit anderen Worten erfolgt die Probenablage auf den Probenablageplätzen 324 mit dem Probengreifer 222 synchronisiert mit dem Schleif- und/oder Polierprozess bzw. im Probenbearbeitungstakt des automatischen Schleif- und Poliergeräts 210. In dem in 27 und 28 dargestellten Beispiel umfasst die Probensammeleinrichtung 316 als tischförmiges Magazin 322 einen Rundtakttisch mit z.B. 32 peripheren Probeablageplätzen 324, entsprechend dem Probenbestückungstisch 122. Selbstverständlich kann auch hier noch ein Ätzmodul 710 umfasst sein.
Der Bediener legt also in einem vorbereitenden Arbeitsschritt alle einzubettenden Proben 126 jeweils an einer Bestückungsposition 124 des Probenbestückungstisches 122 ab und startet hiernach die vollautomatische Produktionsstraße 310. In dieser werden die Proben dann programmgesteuert automatisch zunächst von der Einbettpresse 110 eingebettet, von der ersten Fördereinrichtung 312 zum Schleif- und Poliergerät 210 befördert, dort geschliffen, poliert und gereinigt und anschließend von der zweiten Fördereinrichtung 314 in die Probensammeleinrichtung 316 befördert, bzw. dort abgelegt. Der vorbereitende Bestückungsschritt kann vom Bediener zum Beispiel am Abend vorgenommen werden und nach vollständigem vollautomatischen programmgesteuerten Durchlauf liegen am nächsten Morgen alle Proben eingebettet und fertig präpariert, d.h. geschliffen, poliert und gereinigt in der Probensammeleinrichtung 316 einzeln vor. Während des gesamten Produktionsprozesses werden die eingebetteten Proben 142 einzeln und lose behandelt, zum Beispiel gefördert, gegriffen, geschliffen, poliert, gereinigt, geätzt und/oder endgelagert.
Die Steuerung der gesamten Produktionsstraße 310 kann über Programmsteuerungen 111, 211 die z.B. auf einem zentralen Computer 318 laufen, ausgeführt werden.
Die Abmessungen der beispielhaft dargestellten Produktionsstraße 310 betragen weniger als 4,8 m in der Länge und weniger als 90 cm in der Tiefe., so dass sie in einer normalen Laborzeile (90 cm Tiefe) aufgestellt werden kann.
Bezugnehmend auf 28 kann die Produktionsstraße 310 in einer Sicherheitseinhausung 386 eingehäust sein, wobei eine vordere Eingriffsöffnung 388 von einem Laserlichtgitter 390 überwacht wird, um eine Notabschaltung zu gewährleisten.
Bezugnehmend auf 31 umfasst ein Ausführungsbeispiel des automatischen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von eingebetteten und oberflächenbearbeiteten Proben 142 in einem Schritt 602 das Bereitstellen einer Vielzahl von einzubettenden Proben 126 und folgende programmgesteuerte Verfahrensschritte:

Schritt 604: Heißeinbettpressen einer einzubettenden Probe 126 mit Einbettmaterial 117 in einem Presszylinder 132 einer Einbettpresse 110 zum Herstellen einer eingebetteten Probe 142.
Schritt 606: Auswerfen der eingebetteten Probe 142 aus dem Presszylinder 132.
Schritt 608: Fördern der eingebetteten Probe 142 von der Einbettpresse 110 zu einem Oberflächenbearbeitungsgerät 210.
Schritt 610: Greifen einer einzelnen eingebetteten Probe 142 mit einem Probengreifer 222 des Oberflächenbearbeitungsgeräts 210.
Schritt 612: Anfahren einer Oberflächenbearbeitungsstation 256, 276 des Oberflächenbearbeitungsgeräts 210 mit dem Probengreifer 222 zum Bearbeiten der Probenunterseite 142a der eingebetteten Probe 142 in der Oberflächenbearbeitungsstation 256, 276 und ggf. Anfahren einer Reinigungsstation 268 des Oberflächenbearbeitungsgeräts 210 mit dem Probengreifer 222 zum Reinigen der eingebetteten Probe 142.
Ggf. Schritt 614: Ein- oder mehrfaches Wiederholen des Schritts 612 an anderen Oberflächenbearbeitungsstationen 256, 276 des Oberflächenbearbeitungsgeräts 210 und ggf. an anderen Reinigungsstationen 268 des Oberflächenbearbeitungsgeräts 210.
Schritt 616: Anfahren einer Probenablageposition 284 mit dem Probengreifer 222 und Öffnen des Probengreifers 222 zum Loslassen und Ablegen der eingebetteten oberflächenbearbeiteten Probe 142 an der Probenablageposition 284.

Programmgesteuertes vielfaches Wiederholen der Schritte 604-608 und der Schritte 610-616, wobei die eingebetteten Proben zwischen den Schritten 608 und 610 zwischengepuffert werden können.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine automatische Einbettpresse 110, ein automatisches Schleif- und Poliergerät 210 sowie eine automatische Produktionsstraße 310 mit einer Einbettpresse 110 und einem Schleif- und Poliergerät 210. Daher gelten alle Merkmale, die im Zusammenhang mit der Einbettpresse 110 und dem Schleif- und Poliergerät 210 beschrieben sind, auch für die Produktionsstraße 310 als offenbart und vice versa. Alle Merkmale, die in Zusammenhang mit der Einbettpresse offenbart sind, gelten auch für das zugehörige Verfahren als offenbart und vice versa. Alle Merkmale, die in Zusammenhang mit dem Schleif- und/oder Poliergerät offenbart sind, gelten auch für das zugehörige Verfahren als offenbart und vice versa. Alle Merkmale, die in Zusammenhang mit der Produktionsstraße offenbart sind, gelten auch für das zugehörige Verfahren als offenbart und vice versa.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Automatisches Schleif- und/oder Poliergerät (210) zum Schleifen und/oder Polieren der Probenunterseite (142a) einer insbesondere eingebetteten Probe (142), umfassend: ein Gerätegehäuse (208), zumindest eine Bearbeitungsstation (256, 276) zum Bearbeiten der Probenunterseite (142a), wobei die Bearbeitungsstation (256, 276) einen Schleifteller (258) mit einer Schleifscheibe (262) zum Schleifen der Probenunterseite (142a) oder einen Polierteller (278) zum Polieren der Probenunterseite (142a) aufweist, eine Probenzuführung (212) mit einer Probenentnahmeposition (214) zum Bereitstellen der Proben (142) für einen Schleif- und/oder Poliervorgang, eine Probenablageposition (284) zum Ablegen der Proben (142) nach dem Schleif- und/oder Poliervorgang, einen Schleif-/Polierkopf (216) mit einem Probengreifer (222) zum Greifen einer Probe (142), wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit dem Probengreifer (222) die Probenentnahmeposition (214) anfährt und der Probengreifer (222) eine Probe (142) greift, wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit dem Probengreifer (222) die Probe (142) der zumindest einen Bearbeitungsstation (256, 276) zuführt und die Probenunterseite (142a) in der Bearbeitungsstation (256, 276) geschliffen oder poliert wird, und wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit dem Probengreifer (222) die Probe (142) nach dem Schleifen bzw. Polieren und ggf. weiteren Bearbeitungsschritten der Probenablageposition (284) zuführt und die Probe (142) dort ablegt.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach Anspruch 1, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) eine Verschiebeeinrichtung (218, 220) aufweist, mittels welcher der Schleif-/Polierkopf (216) horizontal verschiebbar ist, um zwischen der Probenentnahmeposition (214), der zumindest einen Bearbeitungsstation (256, 276) und der Ablageposition (284) hin- und herzufahren, und/oder wobei der Schleif-/Polierkopf (216) eine Verschiebeeinrichtung (234) aufweist, mittels welcher der Probengreifer (222) vertikal verfahrbar ist, um die Probe (142) in der Probenentnahmeposition (214) aufzunehmen, um die Probe (142) an der zumindest einen Bearbeitungsstation (256, 276) abzusenken und gegen die Schleifscheibe (262) bzw. Polierscheibe (282) anzudrücken, und um die Probe (142) an der Probenablageposition (284) abzusetzen.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Probengreifer (222) dazu hergerichtet ist, um eine eingebettete Probe (142) einzeln zu greifen.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Probengreifer (222) als ein Fingergreifer mit Greiffingern (224) ausgebildet ist, wobei die Greiffinger (224) radial beweglich sind und die Probe (142) an ihrer Mantelfläche (142c) greifen und festhalten, indem die Greiffinger (224) radial zugefahren werden.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach Anspruch 4, wobei die Greiffinger (224) jeweils einen Absatz (226) aufweisen, wobei die Absätze (226) der Greiffinger (224) beim Absenken des Probengreifers (222) als vertikale Anschläge gegen die Probenoberseite (142b) wirken.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schleif-/Polierkopf (216) eine Antriebswelle (228) aufweist, welche von einem Motor (232) rotierend angetrieben wird, und wobei der Probengreifer (222) an der Antriebswelle (228) angeordnet ist, derart dass der Probengreifer (222) um eine Rotationsachse (A) rotiert.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach Anspruch 6, wobei die Symmetrieachse der Probe (142) koaxial zur Rotationsachse (A) des Probengreifers (222) verläuft, wenn die Probe (142) von dem Probengreifer (222) gegriffen ist, so dass die Probe (142) um Ihre Symmetrieachse rotiert.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) eine automatische Probenzuführung (212) aufweist, an welchem automatisch sukzessive Proben (142) einlaufen, derart dass nach der Entnahme einer Probe (142) an der Probenentnahmeposition (214) mit dem Probengreifer (222) automatisch die nächste Probe (142) an die Probenentnahmeposition (222) nachgeführt wird.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach Anspruch 8, wobei die Probenzuführung (212) zumindest eine der folgenden Zuführeinrichtungen umfasst: - eine Rutsche, bei welcher die Proben (142) durch die Gravitation sukzessive nachrutschen, ggf. mit einem Vereinzeler und/oder einer Schwenkvorrichtung zum Schwenken der eingebetteten Probe (142) in die Horizontale, - ein Förderband, welches die Proben (142) sukzessive der Probenentnahmeposition zuführt, und/oder - ein Probenmagazin, in welchem eine Vielzahl von Proben (142) eingesetzt ist und ggf. einem Schieber.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) mehrere Bearbeitungsstationen (256, 276) zum Bearbeiten der Probenunterseite (142a) aufweist, wobei jede der Bearbeitungsstationen (256, 276) einen eigenen Schleifteller (258) mit einer Schleifscheibe (262) zum Schleifen der Probenunterseite (142a) oder einen eigenen Polierteller (278) zum Polieren der Probenunterseite (142a) aufweist, und wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit der Probe (142) zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, der Bearbeitungsstationen (256, 276) nacheinander anfährt, um dieselbe Probe (142) nacheinander - mit unterschiedlicher Körnung zu schleifen, - mit unterschiedlichen Poliermitteln zu polieren und/oder - zu schleifen und zu polieren.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) zumindest eine erste Schleifstation (256) mit einer ersten Schleifscheibe (262) und eine erste Polierstation (276) mit einer ersten Polierscheibe (282) aufweist und wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit der Probe (142) die erste Schleifstation (256) und nachfolgend die erste Polierstation (276) anfährt, um dieselbe Probe (142) in demselben Schleif- und/oder Poliergerät (210) zunächst zu schleifen und nachfolgend zu polieren.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei Schleifstationen (256) mit jeweils einer Schleifscheibe (262) und zumindest zwei Polierstationen (276) mit jeweils einer Polierscheibe (282) aufweist und wobei der Schleif-/Polierkopf (216) mit der Probe (142) die Schleifstationen (256) und/oder die Polierstationen (276) nacheinander anfährt, um dieselbe Probe (142) in demselben Schleif- und/oder Poliergerät (210) mit unterschiedlicher Körnung zu schleifen und/oder nachfolgend mit unterschiedlichen Poliermitteln zu polieren.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) zumindest einen Reinigungsbehälter (269) aufweist, welcher von dem Schleif-/Polierkopf (216) angefahren wird und in welchen die eingebettete Probe (142) vor, zwischen und/oder nach den Schleif- und/oder Poliervorgängen eingetaucht wird.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210), zumindest eine Gasdüse (272) aufweist, um die Probe (142) trockenzublasen.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleif- und/oder Poliergerät (210) eine oder mehrere Flüssigkeitsdüsen (264, 266) zur Dosierung von Kühlflüssigkeit, Spülflüssigkeit und/oder Poliersuspension an der zumindest einen Bearbeitungsstation (256, 276) aufweist, um die Probe (142) zu kühlen, zu spülen und/oder Poliersuspension zuzudosieren.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach Anspruch 15, wobei die eine oder die mehreren Flüssigkeitsdüsen (264, 266) an dem Schleif-/Polierkopf (216) angeordnet sind und mit dem Schleif-/Polierkopf (216) von Bearbeitungsstation (256, 276) zu Bearbeitungsstation (256, 276) mit fahren, um mit derselben bzw. denselben Flüssigkeitsdüsen (264, 266) mehrere Bearbeitungsstationen (256, 276) zu bedienen.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungsstationen (256, 276) entlang einer linearen Anordnung angeordnet sind und der Schleif-/Polierkopf (216) entlang der linearen Anordnung mittels einer Linearführung linear verschiebbar aufgehängt ist.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungsstationen(256, 276) in einer zweidimensionalen Anordnung in der horizontalen Ebene angeordnet sind und der Schleif-/Polierkopf (216) zweidimensional in x-Richtung und in y-Richtung verschiebbar aufgehängt ist, um alle Bearbeitungsstationen (256, 276) in den beiden Dimensionen der x-Richtung und der y-Richtung anfahren zu können.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (208) eine nach vorne offene Sicherheitseinhausung (286) und ein Lichtgitter (290) aufweist, wobei das Lichtgitter (290) automatisch eine Notabschaltung initiiert, wenn der Bediener in den Innenraum der Sicherheitseinhausung (286) greift.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schleif-/Polierkopf (216) einen Linearschlitten (234) umfasst, an welchem der Probengreifer (222) und/oder der Motor (232) für den Rotationsantrieb längsverschieblich in z-Richtung aufgehängt ist und programmgesteuert mit einem Linearantrieb in z-Richtung verfahrbar ist.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schleif-/Polierkopf (216) einen Kraftsensor (248) aufweist, welcher die Andruckkraft des Probengreifers (222) mit der Probe (142) an die Schleifscheibe (262) oder Polierscheibe (282) misst und einen Regelkreis, welcher die Andruckkraft auf einen vorbestimmten Wert einregelt.
Schleif- und/oder Poliergerät (210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schleif-/Polierkopf (216) einen Wegmesser (240, 242) aufweist, mittels welchem der lineare Verfahrweg in z-Richtung gemessen wird, um eine bestimmte vom Bediener einstellbare Schichtdicke automatisch abzutragen.
Verfahren zum automatischen Schleifen und/oder Polieren der Unterseite (142a) von insbesondere eingebetteten Proben (142) gesteuert von einer Programmsteuerung (211), insbesondere mit dem Schleif/- und/oder Poliergerät (210) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Programmsteuerung (211) einen Schleif-/Polierkopf (216) mit einem Probengreifer (222) automatisch mit zumindest folgenden Schritten steuert: a) Anfahren einer Probenentnahmeposition (214) mit dem Schleif-/Polierkopf (216) und Greifen einer Probe (142) mit dem Probengreifer (222) in der Probenentnahmeposition (214), b) Anfahren einer Schleifstation (256), sowie Absenken des Probengreifers (222) mit der Probe und Andrücken der Probe (142) mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende Schleifscheibe (262) der Schleifstation (256) insbesondere unter Rotation des Probengreifers (222), ggf. unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben des Probegreifers (222) mit der Probe (142), c) ggf. Anfahren und Eintauchen der von dem Probengreifer (222) gegriffenen Probe (142) in einen Reinigungsbehälter (269) sowie Anheben der Probe (142) aus dem Reinigungsbehälter (269) und ggf. Trockenblasen der Probe (142), d) ggf. Wiederholung des Schrittes b), aber an einer anderen Schleifstation (256) mit einer anderen Schleifscheibe (262) als im Schritt b), e) ggf. Wiederholung des Schrittes c), f) Anfahren einer Polierstation (276), sowie Absenken des Probengreifers (222) mit der Probe (142) und Andrücken der Probe (142) mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine Polierscheibe (282) der Polierstation (276) ggf. unter Rotation des Probengreifers (222) und ggf. unter Zudosierung von Poliersuspension, sowie Anheben des Probegreifers (222) mit der Probe (142), g) ggf. Anfahren eines Reinigungsbehälters (269) und Eintauchen der von dem Probengreifer (222) gegriffenen Probe (142) in den Reinigungsbehälter (269) sowie Anheben der Probe (142) aus dem Reinigungsbehälter (269) und ggf. Trockenblasen der Probe (142), h) ggf. Wiederholung des Schrittes f), aber an einer anderen Polierstation (276), ggf. mit einem anderen Poliermittel, insbesondere unter Zudosierung einer anderen Poliersuspension, als im Schritt f), i) ggf. Wiederholung des Schrittes g), h) Anfahren einer Probenablageposition (284) mit dem Schleif-/Polierkopf (216), sowie Ablegen der Probe (142) mit dem Probengreifer (222) an der Probenablageposition (284).
Schleif-/Polier- und/oder Ätzgerät (210) zum Bearbeiten der Probenunterseite einer eingebetteten Probe (142), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: ein Gerätegehäuse (208, 708), einen Probengreifer (222, 722) zum Greifen einer Probe (142), wobei der Probengreifer (222, 722) ausgebildet ist, eine einzelne eingebettete Probe (142) zu greifen, und zumindest eine oder mehrere der folgenden Stationen (256, 268, 276, 756) oder Kombinationen daraus: eine Schleifstation (256) mit einem Schleifteller (258) und einer Schleifscheibe (262) zum Schleifen der Probenunterseite (142a) der eingebetteten Probe (142), eine Reinigungsstation (268) zum Reinigen der Probenunterseite (142a) der eingebetteten Probe (142), eine Polierstation (276) mit einem Polierteller (278) zum Polieren der Probenunterseite (142a) der eingebetteten Probe (142), und/oder eine Ätzstation (756), zum Ätzen der Probenunterseite (142a) der eingebetteten Probe (142), wobei die eingebettete Probe (142) von dem Probengreifer (222, 722) gegriffen wird und der Probengreifer (222, 722) die gegriffene eingebettete Probe (142) einer oder mehreren der Stationen (256, 268, 276, 756) zuführt, um die Probenunterseite (142a) der eingebetteten Probe (142) in der jeweiligen Station (256, 268, 276, 756) zu bearbeiten oder die eingebettete Probe (142) zu reinigen.