DE102020113323B4 - Production line for embedding samples and processing the embedded samples - Google Patents
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Abstract
Produktionsstraße (310) zum automatischen Einbetten und anschließenden Oberflächenbearbeiten von Proben, umfassend:eine automatische Einbettpresse (110) zum programmgesteuerten Einbetten und Auswerfen einer Vielzahl von Proben (142) nacheinander,ein automatisches Oberflächenbearbeitungsgerät (210) zum programmgesteuerten Bearbeiten der Probenunterseite (142a) der Vielzahl der von der Einbettpresse (110) eingebetteten Proben (142) nacheinander, und aufweisend eine Probenentnahmeposition (214) und eine Probenablageposition (284),eine erste Fördereinrichtung (312) zum Fördern der von der automatischen Einbettpresse (110) ausgeworfenen eingebetteten Proben (142) an die Probenentnahmeposition (214) des Oberflächenbearbeitungsgeräts (210),Programmsteuerungen (111, 211) zum Steuern der automatischen Einbettpresse (110) und des automatischen Oberflächenbearbeitungsgeräts (210).Production line (310) for automatically embedding and subsequent surfacing of specimens, comprising:an automatic embedding press (110) for programmatically embedding and ejecting a plurality of specimens (142) one by one,an automatic surfacing device (210) for programmatically machining the specimen underside (142a) of the A plurality of the specimens (142) embedded by the embedding press (110) one after the other, and having a specimen removal position (214) and a specimen depositing position (284), a first conveyor device (312) for conveying the embedded specimens (142 ) to the sampling position (214) of the surfacing device (210), program controllers (111, 211) for controlling the automatic mounting press (110) and the automatic surfacing device (210).
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung betrifft eine automatische Produktionsstraße zum Einbetten einer Vielzahl von Proben und zum Bearbeiten der so eingebetteten Proben durch Schleifen und/oder Polieren von Proben in einem programmgesteuerten Gesamtsystem, welches eine automatische Einbettpresse und ein automatisches Oberflächenbearbeitungsgerät, insbesondere ein automatisches Schleif- und Poliergerät, umfasst.The invention relates to an automatic production line for embedding a large number of samples and for processing the samples embedded in this way by grinding and/or polishing samples in a program-controlled overall system which includes an automatic embedding press and an automatic surface treatment device, in particular an automatic grinding and polishing device .
Hintergrund und allgemeine Beschreibung der ErfindungBackground and general description of the invention
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.In order to carry out material tests on samples, smaller sample pieces are often embedded in a cylindrical body made of plastic material. The samples embedded in this way are then ground flat and, if necessary, polished in order to be able to carry out material tests, e.g.
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.
- 1. Open the breech and move the cylinder to the upper position,
- 2. Insert the sample and move the cylinder down,
- 3. Shovel embedding granules into the cylinder with a shovel,
- 4. Close the shutter and start the pressing process,
- 5. Wait for the embedding process (several minutes, depending on the parameters set),
- 6. open the shutter,
- 7. Move the cylinder up so that the sample can be taken.
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.The operator manually repeats this process for each individual sample. The total duration of the process for embedding a sample is typically around 15 minutes, depending on the parameters set.
Unter der Bezeichnung Opal X-Press ist eine modulare Einbettpresse der ATM Qness GmbH bekannt, vgl. www.gatm.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.A modular embedding press from ATM Qness GmbH is known under the name Opal X-Press, see www.gatm.com. The basic structure and function of the Opal X-Press is similar to the embedding press described above. However, several presses, possibly with different specimen diameters, can be combined here and operated at the same time. Each cylinder with plunger has a lever-operated locking mechanism at the top end, with which the press-in cavity in the press cylinder can be closed and locked with a flick of the wrist. This modular embedding press has the advantage that the sample throughput can be increased accordingly. However, the operator still has to be present essentially all the time in order to fill the individual embedding presses and to remove the embedded specimens.
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.A dual press with a dosing system is also known. The operation of the dual press is similar to that of the embedding presses described above, but the embedding granules can be introduced via a dosing device. This is swiveled by hand over the press cylinder and the embedding granules are dosed into the cylinder. This press has a dual design, i.e. there are two press cylinders via which the dosing device can be pivoted alternately by hand.
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.All of the systems described have the disadvantage that the operator must essentially be present at all times. The embedding is a time-consuming work, partly because of the waiting time during the embedding pressing process, i.e. when pressing typically under high pressure and high temperature, which costs the skilled worker in the laboratory valuable time. Furthermore, embedding represents a certain bottleneck in the overall sample production process, since embedding typically requires the most working time in the overall sample production process. This applies in particular to laboratories with a high sample throughput, i.e. when a large number of samples are to be hot-pressed.
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.gatm.com, werden zum Planschleifen und ggf. Polieren der Unterseite von eingebetteten Proben typischerweise für die Materialprüfung, insbesondere Härteprüfung und Gefügeanalyse verwendet.After the specimen has been mounted, it is typically ground flat using a laboratory grinder with a rotating grinding wheel, and then polished. Typically, such laboratory disk grinding devices are designed as combined grinding and polishing devices, ie a polishing disk can also be mounted on the grinding disk in order to alternatively provide a polishing function. Such laboratory disc grinders, as are known, for example, from ATM Qness GmbH under the brand names Saphir and Rubin, cf. www.gatm.com, are typically used for surface grinding and, if necessary, polishing the underside of embedded samples for material testing, especially hardness testing and structural analysis.
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.Such grinding/polishing devices are available with one or more spindles. Manual grinding/polishing devices essentially have a housing with a tub, a drive motor and a grinding disc. With simple grinding/polishing devices, the embedded sample can be pressed and ground by hand. Semi-automatic grinding/polishing devices also have a device head, sometimes referred to as a polishing head, with a rotating pressure stamp and a specimen holder, in which typically four to six embedded specimens can be placed and, if necessary, clamped. With single contact pressure, the specimens are only placed in the specimen holder and taken along by it. Each individual sample is pressed against the sanding pad with a pneumatic cylinder or a spring. With the central contact pressure, the entire sample holder is pressed against the sanding plate and the samples are clamped firmly in the sample holder. In automatic systems, the specimens are typically clamped, as they usually work with central contact pressure.
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.The insertion and, if necessary, clamping of the samples is a manual activity and the disadvantage is that the samples have to be aligned very precisely and flat in a corresponding device, which is associated with a corresponding expenditure of time.
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.A conventional semi-automatic grinding/polishing device has a magazine for e.g. 16 grinding wheels, which can be placed on the grinding plate for the individual processing steps by an automatic changing system. First you start with a coarser abrasive grain, which then becomes finer, and finally polishing wheels follow. Typically 4 to 6 grinding and polishing steps are required to produce the finished sample surface. After each processing step, one or two cleaning steps are carried out with water, methanol or in an ultrasonic bath.
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.Advantageously, this device is relatively compact and inexpensive. The disadvantage, however, is that only 6 samples are automatically produced in one sample holder, then the sample holder is changed. Furthermore, the grinding and polishing wheels are changed between the grinding and polishing steps after each step. In addition, the samples are manually clamped and aligned in the sample holder.
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.In another, fundamentally similar variant, the samples are clamped in a holder and the grinding wheels are also changed. However, more than one sample holder can be loaded and the machine has two cleaning stations. The disadvantage of this machine, however, is the increasing size.
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.A grinding and polishing machine with several grinding/polishing stations is known from ATM Qness GmbH. This machine can be modularly equipped with several grinding/polishing discs, with cleaning stations and a plane grinding device for dressing the samples. There is also a magazine with various grinding and polishing wheels. The machine includes two polishing heads, each capable of holding one specimen holder and simultaneously processing two specimen holders with multiple specimens. The machine has a sample holder magazine that can hold up to 12 sample holders. The 12 sample holders are automatically taken over or changed and clamped by the machine. However, the samples have to be manually clamped in the sample holder and aligned flat. Due to the modular design, the machine can be set up with 4 but also with 6 or 8 stations. A high sample throughput can advantageously be achieved with this automatic grinding/polishing machine and the automatic grinding/polishing machine can be easily adapted to user requirements due to its modular design. However, the purchase is associated with relatively high investment costs. Furthermore, the machine requires quite a large amount of space.
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.Another machine is known in which several sample holders are stored on a feed belt and conveyed into a first device. There they are first dressed (planned) using a whetstone, cleaned and then the first fine grinding process takes place. The sample holder is then conveyed to a second device, in which two polishing steps with intermediate and final cleaning then take place. Both workstations work simultaneously, i.e. while the first sample holder is being polished in the second device, the first device is already working on the next sample holder.
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.This machine is also modular and any number of devices can be combined. Disadvantages are high acquisition costs and a very large space requirement, especially when several devices are combined.
In der
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von eingebetteten Proben, fertig präpariert zur Härteprüfung, für Gefügeanalysen oder für andere metallurgische Untersuchungen, zu vereinfachen.It is an object of the present invention to simplify the production of embedded specimens, prepared ready for hardness testing, structural analysis or other metallurgical investigations.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Produktionssystem bereit zu stellen, welches in der Lage ist, ohne Bedienereingriff zwischen den Proben, die Proben automatisch sowohl einzubetten als auch dann die Probenunterseite der eingebetteten Proben zu bearbeiten, insbesondere zu schleifen und ggf. noch zu polieren.A further aspect of the object of the present invention is to provide a production system which is able, without operator intervention between the samples, to automatically both embed the samples and then to process the underside of the embedded samples, in particular to grind it and, if necessary, to grind it .to be polished.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Produktionssystem zum Einbetten, Schleifen und ggf. noch Polieren einer Vielzahl von Proben bereit zu stellen, welches Effizienz in Bezug auf die erforderliche Arbeitszeit des Bedieners einerseits und geringen Platzbedarf im Labor sowie geringe Kosten andererseits miteinander in Einklang bringt.Another aspect of the object of the present invention is to provide a production system for embedding, grinding and, if necessary, polishing a large number of samples, which is efficient in terms of the required working time of the operator on the one hand and low space requirements in the laboratory and low costs on the other reconciles with each other.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the invention is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Die Erfindung betrifft 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.The invention relates to an automatic production line that can carry out both the embedding of the samples and the subsequent surface processing of the embedded samples automatically under program control, in particular without operator intervention, and which can carry out the samples from embedding to completion with a prepared, i.e. ground and possibly polished sample underside run through automatically.
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. 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.The production line includes an automatic embedding press for embedding and ejecting a plurality of samples consecutively by program and an automatic surface processing apparatus for processing the sample bottom of the plurality of samples consecutively by the embedding press by program. The surface processing device further has a sample-removing position for the embedded samples delivered from the embedding press and a sample depositing position for depositing the surface-processed embedded samples. The underside of the sample is processed as abrasive processing, in particular grinding and/or polishing. The surface treatment device is therefore in particular a grinding and/or polishing device with which the underside of the sample can be ground and/or polished.
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.At the end of the production line, i.e. after the surface treatment device, there can be a sample collection device for collecting the large number of embedded samples embedded by the embedding press and ground and/or polished by the grinding and/or polishing device, for removal and further use by the operator.
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.The samples embedded and ejected by the embedding press are automatically conveyed one after the other by a first conveying device to the sample-removal position of the grinding and/or polishing device. The embedded samples ground and/or polished by the grinding and/or polishing device can optionally be conveyed from the sample deposit position into the sample collection device by means of a second conveying device. Accordingly, the embedded samples are automatically fed to the grinding and/or polishing device and/or automatically removed from it again.
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.The embedding press and the grinding and/or polishing device are automatically controlled by program controls, so that the embedding press and the grinding and/or polishing device can both embed and grind and/or polish a large number of samples consecutively under program control.
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.With the production line, a large number of samples can advantageously be embedded, ground and, if necessary, polished in one go under program control and without operator intervention, which represents an enormous increase in efficiency compared to conventional devices.
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.The samples are preferably not only embedded individually, but the embedded samples are further processed individually in the entire production line and in particular without a sample holder. In particular, the first and/or second conveying device convey the embedded samples individually and loosely. Furthermore, the embedded samples are individually ground and/or polished in the grinding and/or polishing device and/or are individually placed in the sample storage position after grinding and/or polishing and/or the embedded ground and possibly polished samples lie after the run individually and loosely in the sample collection through the production line leinrichtung, such as a magazine with a variety of storage locations for each embedded ground and possibly polished sample ready for removal by the operator. From there, the embedded samples that are ready in the sample collection device can be used directly, for example, in an analysis device such as a hardness tester, a microscope, a macroscope or a similar analysis device, or microstructural analyzes or other metallurgical analyzes can be used, in particular without further surface processing steps on the actual material sample.
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.This advantageously saves the operator from having to clamp and unclamp several samples, e.g. 6 samples, in a sample holder, which is necessary with many conventional devices, which advantageously simplifies the combined embedding and surface treatment process and increases the efficiency of the manufacturing process of embedded ground and, if necessary, polished samples.
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.Chutes or motor-driven conveyor belts, for example, can be used to convey the individual, loosely mounted specimens from the mounting press to the grinding and/or polishing device and/or from there to the collection station. Since the embedded specimens continue to move individually through the production line after the embedding press, the conveyor belts, but also the grinding and/or polishing device, can be designed to be relatively compact. The conveyor belts only require a clear conveying width that corresponds to the diameter of a single embedded sample, which can be in the range from 15 mm to 100 mm, preferably in the range from 25 mm to 50 mm.
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.In particular, the entire production line, including the automatic embedding press and the grinding and/or polishing device, can be constructed so compactly that it can be set up on a laboratory base cabinet. The base area of the production line has a size of preferably at most 800 cm×150 cm, preferably at most 600 cm×120 cm, preferably at most 400 cm×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.The automatic embedding press preferably comprises a press unit with the press cylinder, a dosing device for dosing in embedding material, e.g. plastic granulate, and a sample loading table with a large number of loading places on which the operator can place a sample to be embedded. In a preparatory work step, the operator can load a large number of loading locations with a sample to be embedded, e.g. several ten samples to be embedded. After this typically only manual preparatory work step, the operator can start the production line using the program control and the production line then automatically embeds one sample after the other, automatically successively conveys one sample embedded in this way after the other to the grinding and/or polishing device and the grinding and/or polishing device automatically grinds and, if necessary, polishes successively the specimen underside of the embedded specimens one after the other and conveys the specimens embedded and ground and/or polished in this way to the specimen collection device, preferably as a individual loosely embedded samples without the need for a sample holder.
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.For embedding the samples, the press cylinder preferably has a lower, first and an upper, second opening. The sample to be embedded is introduced from the respective placement location into the press cylinder, preferably through the lower first opening, and the embedding material is metered into the press cylinder through the upper second opening.
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.The spatial separation of the introduction of the sample to be embedded and the embedding granules in the press cylinder is structurally advantageous and can contribute to a further increase in efficiency in the automatic, program-controlled embedding of the samples with the press cylinder.
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.After the embedding process, the embedded sample is preferably moved upwards out of the upper second opening of the pressing cylinder and the pressing unit includes a sample ejector which programmatically ejects the embedded sample from the pressing unit onto the first conveyor.
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.The automatic sample ejector contributes to the degree of automation of the production line, and the spatial separation of the sample introduction into the press cylinder and the sample ejection of the embedded sample from the press cylinder is structurally advantageous for the automatic production line.
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.After the embedding process, the plunger preferably moves up in the pressure cylinder and, in the process, moves the embedded sample up and out of the pressure cylinder. The sample ejector, which is e.g. designed as a motor-operated slide, can then push the embedded sample from the pressing piston onto the first conveyor device transversely to the axis of the pressing cylinder, i.e. essentially horizontally. The motor drive of the slide can, for example, include an electric motor, a pneumatic or hydraulic drive.
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.Thereby, the surface adhesion between the embedding material and the press cylinder can be overcome and the routes of the embedded samples can be kept short, which can contribute to the compactness and constructive simplicity of the production line.
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.
- a grinding station with a grinding plate and a grinding wheel for grinding the underside of the sample and a polishing station with a polishing plate for polishing the underside of the sample. The surface treatment device is therefore preferably a combined grinding and polishing device with corresponding grinding and polishing stations. Preferably there are even several grinding stations and possibly several polishing stations in one and the same device, so that all necessary grinding processes with different grits and all necessary polishing processes, if necessary with different polishing suspensions, can be carried out in one and the same device. Each grinding station preferably has its own grinding trough, its own grinding plate and its own grinding wheel applied to the associated grinding plate, and each polishing station preferably has its own polishing trough and its own polishing plate, if necessary with a polishing wheel, which can also include a polishing cloth.
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. The embedded samples are preferably picked up by a sample gripper from the sample removal position, in that the sample gripper grips a single loosely embedded sample there and then moves it from station to station in order to carry out the respective surface processing steps on the underside of the sample there. In other words, the sample gripper grabs a single sample and then moves it to one of the grinding stations to carry out a first grinding process. The sample gripper can then move the same embedded sample to the next grinding station, e.g. to carry out a grinding process with a finer grit. Subsequently, the sample gripper can move the same sample to a polishing station to perform a polishing operation, etc. Preferably, about 4 to 6 grinding and polishing operations are performed on each sample with different grinding and polishing media, with each grinding and polishing operation being performed at a separate station .
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.This has the advantage that replacing the grinding wheels and/or polishing wheels between the grinding and/or polishing operations, ie during the ongoing process, can be avoided unless the grinding wheels have to be replaced due to wear. This enables high efficiency of the grinding and polishing process.
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.If necessary, the grinding and/or polishing device can also include a cleaning container and the sample gripper moves the embedded samples into a cleaning station after each grinding and polishing process in order to rinse off and clean the embedded sample.
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.After all desired grinding and polishing processes and, if necessary, cleaning processes have been carried out, the grinding/polishing head moves the sample with the sample gripper to the sample storage position and the sample gripper places the sample there.
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.As already stated, the embedded samples are also processed individually and preferably loosely in the grinding and/or polishing device, i.e. the sample gripper is prepared to grip an embedded sample individually without a sample holder, and the individual sample gripped in this way by the grinding station to drive to the grinding station, from grinding station to polishing station and from polishing station to polishing station, if necessary with the interposition of the cleaning stations, through all grinding and polishing processes and, if necessary, cleaning processes.
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.In this way, on the one hand, a clamping and unclamping of the specimens into and out of a specimen holder can be avoided. On the other hand, the handling of individual specimens and the omission of multiple specimen holders for the interim storage of the embedded specimens between the embedding press and the grinding and polishing device and for final storage in the specimen collection device and for transport on the conveyor belts contribute to space savings. In addition, however, the grinding stations, the polishing stations and/or the cleaning stations can also be designed to be small in size, which synergistically contributes to the compactness and cost savings of the production line. Previous antipodes in the production of embedded samples, namely a high degree of automation and high efficiency on the one hand and low space requirements and low costs on the other hand, can be reconciled with one another.
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.The grinding/polishing head preferably has a drive shaft which is driven in rotation by a motor. The sample gripper is arranged on the drive shaft so that the sample gripper rotates about an axis of rotation. If during the grinding and polishing operations, in addition to the rotation of the grinding wheel or rotates to the rotation or vibration of the polishing wheel, a high-quality grinding or polishing result can be achieved. The axis of symmetry of the sample preferably runs coaxially to the axis of rotation of the sample gripper when the embedded sample is gripped by the sample gripper, so that the embedded sample rotates about its axis of symmetry.
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.As part of the automatic production line, it is advantageous if the same grinding and/or polishing device has at least two or more grinding stations, e.g. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more grinding stations, each with its own grinding plate and grinding wheel . In this way, different grinding wheels with different grit sizes can be kept available at the different grinding stations, so that for grinding the underside of the sample with several different grit sizes, e.g. with 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more different grit sizes, in particular with all grit sizes with where the embedded specimens are ground, no grinding wheels need to be changed. All grinding wheels with different grit sizes required for grinding a production run of embedded samples, e.g. several ten samples, are mounted in the various grinding stations at the same time, so that the grinding wheels do not have to be changed between the grinding processes of the embedded samples, but the samples one after the other be moved from grinding station to grinding station without changing the grinding wheels in between. In other words, one and the same grinding and/or polishing device includes at least so many grinding stations that there is a separate grinding station for each grit and all of these grinding stations belong to the same grinding and/or polishing device or can be approached with the same sample gripper.
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.The same can apply to the polishing stations, of which at least one, but preferably at least two or more, e.g. 2, 3, 4 or more polishing stations are present in the grinding and polishing device. Each polishing station can be assigned to a specific polishing agent, e.g. a specific polishing suspension. This may avoid changing the polishing pads or cleaning the polishing stations completely between samples. Here, too, preferably all the polishing agents required for grinding a production run of embedded samples, e.g. several tens of samples, are available at the same time in different polishing stations, so that during the polishing of the large number of embedded samples, the polishing wheels and/or polishing suspensions do not have to be changed, but rather the samples be moved one after the other from polishing station to polishing station without having to change the polishing wheels and/or polishing suspensions in between. In other words, one and the same grinding and polishing device includes at least so many polishing stations that there is a separate polishing station for each polishing wheel or polishing suspension and all of these polishing stations belong to the same grinding and polishing device or can be approached with the same sample gripper.
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.This means in particular that all grinding stations with the grinding wheels required for an embedded sample and all polishing cloths and/or polishing suspensions required for the same sample belong to the same grinding and polishing device or can be approached with the same sample gripper. Each embedded sample is therefore gripped once by the sample gripper and then all required grinding stations (e.g. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more) and/or all required polishing stations (e.g. 1, 2 , 3, 4 or more) in order to carry out the respective grinding and/or polishing processes there with different grits and possibly different polishing cloths and/or polishing suspensions, with the embedded sample remaining gripped by the sample gripper during all grinding and/or polishing processes .
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.The grinding and/or polishing device can also contain at least one cleaning container, preferably two or more cleaning containers, which are approached by the grinding/polishing head or the sample gripper and in which the embedded sample gripped in each case before, between and/or after the Grinding and polishing processes is immersed in order to clean them.
Ein Aspekt der Erfindung 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.
- a) Provision of a large number of samples to be embedded on an embedding press in a preparatory step, if necessary by the operator manually depositing the samples on a loading station of a sample loading table,
- b) pressing the first of the samples to be embedded with embedding material in a press cylinder of the embedding press to produce the first embedded sample,
- c) ejecting the first embedded sample from the press cylinder,
- d) conveying the first mounted sample from the mounting press to a surface preparation device,
- e) gripping the first embedded sample individually with a sample gripper of the surface treatment device,
- f) Approaching at least one, preferably consecutively several surface processing stations, eg one or more grinding stations and/or one or more polishing stations of the same surface processing device, with the same sample gripper for preferably consecutive multiple processing of the sample underside of the first embedded sample in the or the different surface Processing stations with different grinding and/or polishing agents,
- g) moving to a sample storage position with the sample gripper and depositing the first embedded sample at the sample storage position,
- h) Repeating steps b) to d) and e) to g) multiple times to automatically produce a large number of embedded samples with a surface-processed underside of the sample, all finished embedded samples with a surface-processed underside of the sample being automatically fed individually to a sample collection device in order to be removed there by ready to lie to the operator. In this case, steps b) to h) are carried out automatically under program control, namely automatically one after the other for all samples, in particular without operator intervention being necessary in between. The repetition cycles of steps b) to d) and e) to g) can be independent of one another or synchronized, with the embedded samples being able to be temporarily buffered between the embedding press and the surface treatment device. In particular, if the repetition cycles of steps b) to d) and e) to g) are independent of one another and the embedding should have a lead time of more than one embedded sample, the embedded samples are temporarily buffered between the embedding press and the surface treatment device.
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.After the grinding and/or polishing processes, the sample gripper preferably also moves to a cleaning container under program control and dips the embedded sample gripped by the sample gripper into the cleaning container in order to rinse off or clean the embedded sample.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Einbettpresse, des Schleif- und/oder Poliergeräts sowie der zugehörigen Verfahren noch detaillierter beschrieben.Embodiments of the embedding press, the grinding and/or polishing device and the associated methods are described in even more detail below.
Automatische EinbettpresseAutomatic embedding press
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.The disclosure further relates to an embedding press for embedding specimens in embedding material. The diameter of such embedded samples can be in a range of 20 mm to 60 mm, for example, in order to be able to handle small pieces of metal for carrying out material tests such as hardness tests or structure analyzes and the corresponding preparation steps better.
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.The embedding press comprises a pressing unit with a sample receiving position for a sample to be embedded and a press cylinder in which the sample is pressed with e.g is. A piston rod, for example, which is driven by a spindle drive or hydraulically, can be used as the piston drive. The press cylinder is preferably heated in order to carry out the embedding process at high temperature, in particular to melt the plastic embedding material, which can take place, for example, in the range between 100°C and 300°C. The press cylinder can also be cooled in order to achieve faster cooling.
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.Furthermore, the embedding press includes a metering device for metering the embedding material into the press cylinder. When dosing the embedding material, the sample to be embedded lies loosely on the piston in the press cylinder and the embedding material is trickled down onto the sample and the piston as embedding granules, in particular plastic granules. The dosing device can be connected to one or more storage containers from which the embedding granules are conveyed into the dosing device, e.g. each with a screw conveyor.
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.The embedding press also includes a specimen placement table with a large number of placement locations on which the operator can place a specimen to be embedded, i.e. a specimen intended for embedding. The sample loading table can be, for example, a rotary indexing table with a large number of loading places on its outer circumference.
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.
- Cycle step a): The control device controls the sample loading table so that it moves one of the loading locations with one of the samples to be embedded to the sample receiving position of the pressing unit.
- Cycle step b): The control device then controls the pressing unit such that the sample to be embedded whose placement location was moved to the sample receiving position in cycle step a) is automatically introduced from the sample receiving position into the pressing cylinder. Furthermore, the control device controls the dosing device in such a way that the embedding material is automatically dosed into the press cylinder onto the sample to be embedded.
- Cycle step c): The control device then controls the pressing unit in such a way that the embedding pressing process is carried out under pressure and, if necessary, at elevated temperature in order to produce an embedded sample.
- Cycle step d): The control device then controls the pressing unit in such a way that the embedded sample produced in cycle step c) is ejected from the press cylinder.
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.The control device then controls the embedding press in such a way that the clock cycle with the clock steps a) to d) is automatically repeated until all the samples that were placed on the placement locations have been embedded. In this case, the sample loading table is controlled by the control device in such a way that it advances one loading location with each clock cycle. If necessary, a control device can be provided which, before the program-controlled insertion of the sample to be embedded into the press cylinder, checks whether the loading location that is currently located at the sample receiving position is actually loaded. If not, the control device can automatically control the sample loading table such that clock steps b) to d) are omitted for this clock cycle and the next loading station is moved to the sample receiving position. When all specimens have been embedded, the control device can switch off the embedding press automatically, e.g. when as many clock cycles have been processed as there are placement locations.
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.In the case of the embedding press, the operator only needs to load the sample loading table with a large number of samples, e.g. If necessary, this can still be done manually, but does not require any waiting time and can therefore be completed relatively quickly in one go. The operator then starts the control program of the control device, which then automatically executes a large number of the clock cycles described above in order to automatically embed one sample after the other without operator intervention. In such embedding processes, each clock cycle requires a certain amount of time, e.g. around 15 minutes, so that the embedding of e.g. 32 samples in 32 clock cycles can take a total of e.g. 8 hours, i.e. a whole shift. However, no operator intervention is required during the automatic execution of the clock cycles, so that the operator can load the sample loading table and start the control program in the evening, for example, and find all the samples already embedded the next morning. In this way, an enormous saving of qualified working time can be achieved.
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.According to an exemplary embodiment, the sample loading table is designed as an indexing table, preferably as a rotary indexing table, with the assembly locations being arranged in a peripheral ring area of the rotary indexing table and the rotary indexing table being rotated further by a predefined angular step with each clock cycle in order to move the next assembly location to the sample receiving position.
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.The press cylinder preferably has a lower first opening and an upper second opening. As a result, the sample can be automatically introduced and the embedding material dosed at the two axially opposite ends of the press cylinder, which has design advantages. The sample is preferably introduced into the press cylinder from below, ie through the lower first opening, and the embedding material is metered into the press cylinder from above, ie through the upper second opening.
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).The pressing unit preferably has an upper closing slide, and the control device is designed to activate the upper closing slide in such a way that the upper closing slide automatically closes the upper second opening of the press cylinder after the embedding material has been metered in, in order to be able to subsequently carry out the embedding pressing process n, i.e. after bar step b) and before bar step 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.According to a preferred aspect of the disclosure, a piston, which is designed as a compression piston for the compression cylinder, is located in each of the placement locations as a deposit for the sample to be embedded. For this purpose, a recess can be formed in the upper side of the sample loading table at the placement locations, for example, and a lower storage surface can be provided in the recess, e.g. an annular surface as a storage edge with a central opening. The pistons placed in the sample loading table therefore have a dual function, namely they serve on the one hand as a storage area on which the operator places the samples during preparatory loading and on the other hand as a pressing piston for the respective embedding process. The pressing unit preferably has a piston drive, e.g. with a piston rod, with the piston drive or the piston rod being coupled to the piston in the sample receiving position in the sample receiving position in order to lift the piston with the sample to be embedded lying on it out of the placement area and from below, inserted through the lower first opening into the press cylinder, with the respective piston acting as a press piston during the subsequent embedding process. In other words, each sample has its own plunger onto which it is placed in the preliminary mounting step.
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.The pressing unit preferably has an automatic sample ejector. After the embedding process, the then embedded sample is moved upwards out of the pressing cylinder by the piston drive or the piston rod and the piston, and the control device controls the sample ejector in such a way that the sample ejector automatically ejects the embedded sample, which has been moved upwards out of the pressing cylinder, out of the pressing unit.
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.Preferably, the sample ejector pushes the embedded sample down radially to the axis of the press cylinder by the piston that is moved up, in order to eject the embedded sample. For this purpose, the piston preferably moves up so far that the embedded sample is completely moved out of the press cylinder, but the piston is still radially secured in order to be able to overcome any adhesion between the embedding material and the piston surface.
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.After the sample has been ejected, the control device controls the embedding press in such a way that the piston drive or the piston rod with the piston moves down again and the empty piston is placed back in the loading space of the sample loading table before the next loading space with the next piston and the next Sample is moved to the sample pickup position to begin the next clock cycle.
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.The embedding press has an insertion opening for the specimen loading table in the lower area. In the case of a rotary indexing table, the insertion opening is preferably U-shaped, in that the embedding press has a laterally open recess under the press cylinder. In the case of a linear sample mounting table, the insertion opening can also be formed as a through opening through which the linear sample mounting table is pushed. The sample loading table can move at least partially in the recess of the embedding press and cyclically introduce the loading locations with the samples to be embedded into the laterally open recess in order to move one sample to be embedded after the other under the press cylinder.
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.According to a preferred embodiment, the embedding press comprises at least a first and a second storage container for storing different first and second embedding material. Both reservoirs are connected to the dosing device, so that the dosing device can dose embedding material from both the first and the second reservoir into the press cylinder, and the dosing of the first and second embedding material is controlled by the control device in order to supply the first and/or second embedding material, preferably one after the other, in each case automatically dosed in a predefined quantity into the press cylinder. In this way, a two-layer embedding can be produced without operator intervention, e.g. in the lower area from a higher-quality embedding material and in the upper area from a more economical embedding material. The embedding material can be introduced into the metering lock from the first and/or second storage container, e.g. by means of a first and/or second screw conveyor. The storage containers with the embedding material are preferably each equipped with an automatic filling level monitor that communicates with the control device. If there is no more embedding material in one of the storage containers, an associated level sensor reports this status to the control device, which in response stops the machine and preferably issues an error message (e.g. no embedding granules in the container) to the operator via a display and, if necessary, also a red signal light turns on.
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.
- Cycle step a): One of the placement locations, with the sample to be embedded previously placed thereon, is moved under program control to a sample receiving position of a pressing unit.
- Cycle step b) The sample from step a) is pushed under program control from the loading station at the sample receiving position into a press cylinder of the press unit and embedding material is metered into the press cylinder under program control.
- Cycle step c): The embedding material and the sample are program-controlled pressed in the press cylinder in order to produce an embedded sample.
- Step d): The embedded sample is ejected from the press cylinder under program control.
Der Taktzyklus mit den Schritten a) bis d) wird programmgesteuert so oft wiederholt, bis eine Vielzahl der Proben eingebettet ist.The clock cycle with steps a) to d) is repeated under program control until a large number of samples are embedded.
Vorzugsweise werden die Proben von unten in den Presszylinder eingeführt und das Einbettmaterial wird von oben in den Presszylinder eindosiert.The samples are preferably introduced into the press cylinder from below and the embedding material is metered into the press cylinder from above.
Vorzugsweise wird der Presszylinder nach dem Eindosieren des Einbettmaterials an seinem oberen Ende programmgesteuert automatisch verschlossen, um nachfolgend programmgesteuert automatisch den Einbettpressvorgang auszuführen.Preferably, after the embedding material has been metered in, the press cylinder is automatically closed at its upper end under program control in order to then automatically carry out the embedding press process under program control.
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.In the preparatory fitting step, the samples to be embedded are preferably each placed on a separate piston at the fitting locations, with the piston acting as a pressing piston in the pressing cylinder during the subsequent embedding process. In cycle step b), the respective sample is pushed axially from below into the press cylinder together with its own plunger, e.g. by coupling a piston rod under the press cylinder to the respective plunger and pushing the respective plunger with the respective sample upwards into the press cylinder.
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.After cycle step c), the piston with the now embedded sample is moved upwards, with the embedded sample being moved out of the press cylinder in order to be pushed down by the sample ejector radially to the axis of the press cylinder from the piston in cycle step d) in order to eject sample.
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.After clock step d), the empty piston is moved down again and placed back on the loading station before the next loading station with the next piston and the next sample is moved to the sample pickup position to begin the next clock cycle.
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.Preferably, the sample loading table, controlled by the control device, moves the loading locations with the pistons and the samples to be embedded on them cyclically one after the other under the press cylinder in order to then insert the respective piston with the sample axially into the press cylinder from below. After the embedding process, the piston is moved axially downwards out of the press cylinder and placed back on the loading station before the next loading station with the next piston and the next sample moves under the pressing cylinder in the next cycle to be inserted into the pressing cylinder.
Vorzugsweise werden programmgesteuert automatisch nacheinander zumindest zwei unterschiedliche Einbettmaterialien in den Presszylinder eindosiert, um eine zweischichtige Einbettung zu erzeugen.Preferably, at least two different embedding materials are metered into the press cylinder automatically one after the other under program control in order to produce a two-layer embedding.
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.
- a press cylinder with a vertical axis,
- a piston on which a sample to be embedded can be placed, and
- a dosing device for dosing the embedding material into the press cylinder,
- wherein the press cylinder has a lower first opening and an upper second opening and the sample to be embedded is pushed into the press cylinder with the piston through the lower first opening and the embedding material is metered into the press cylinder through the upper second opening.
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.In fact, it has proved fundamentally advantageous to introduce the sample with its own piston into the press cylinder from one axial side, namely from below, and to dose the embedding material from the other axial side, namely from above. This constructive design can be used together with, but also independently of the other features described above simplify the embedding process, even if it can be a little more complex in terms of construction than inserting the sample and embedding granules from above.
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.
- Inserting a piston with a sample to be embedded previously placed thereon into a press cylinder through a lower first opening of a press cylinder,
- Metering of the embedding material through an upper second opening of the press cylinder onto the piston with the sample lying on it,
- closing the upper second opening of the press cylinder and pressing the sample with the embedding material in the press cylinder, and
- Ejecting the embedded sample from the press cylinder.
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.
- a press unit with a press cylinder,
- a piston drive for driving a piston for performing an embedding operation in the press cylinder,
- a sample mounting table having a plurality of mounting locations, and
- preferably a large number of pistons with a piston top and designed as a pressing piston for the pressing cylinder,
- wherein the pistons can each be placed in one of the placement locations with the top of the piston as a storage area, such that the operator can place a sample to be embedded on the top of the piston,
- wherein the piston drive can be coupled to the pistons alternately in order to embed a large number of samples in clock cycles, in that the piston drive couples to one of the pistons per clock cycle, and the sample to be embedded is introduced into the press cylinder with its own piston for the embedding pressing process.
Schleif- und/oder Polierqerätgrinding and/or polishing equipment
Die Offenbarung betrifft ferner 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.The disclosure further relates to an automatic grinding and/or polishing device on a laboratory scale for surface grinding and/or polishing the underside of a sample, in particular an embedded sample. The grinding and/or polishing serves in particular to prepare for test measurements and the embedded specimen, e.g. for hardness test measurements on embedded specimens in particular.
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.The grinding and/or polishing device includes a device housing in which, for example, drive motors for grinding and/or polishing discs, control devices, etc. can be accommodated and on the top of which troughs can be formed in which the grinding and/or polishing discs can be arranged . Furthermore, the housing can accommodate a machine frame on which a movable device head, often referred to as a grinding/polishing head, can be suspended so that it can move horizontally.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung 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.According to one aspect of the disclosure, the device housing contains at least one surface processing station for abrasive processing of the underside of the sample, which is designed in particular as a grinding station or as a polishing station, i.e. a rotating and/or vibrating grinding plate with a grinding wheel for grinding the underside of the sample or a rotating and /or has a vibrating polishing plate for polishing the underside of the sample.
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.Furthermore, a sample feed with a sample removal position for feeding and preparing the samples for a grinding and/or polishing process is included. The samples are provided individually and loosely, in particular successively sample by sample one after the other. The embedded samples are therefore preferably processed individually and are preferably not clamped in groups in a sample holder. The sample feed can be designed, for example, as a chute or a conveyor belt, by means of which embedded samples automatically slide or are conveyed one after the other to the sample-taking position in order to be able to be taken one after the other.
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.Furthermore, a sample storage position for storing the samples after the grinding and/or polishing process is included, in which the samples can be stored individually after the end of the grinding and/or polishing process in the grinding and/or polishing station. The sample storage position can, for example, in turn be designed as part of a chute or another conveyor belt, so that the samples also automatically leave the sample storage position one after the other in order to be collected, for example, in a sample collection device. However, it is also possible for the grinding and/or polishing device to have a large number of sample-taking positions and/or a large number of sample depositing positions, with the grinding/polishing head then having one sample-taking position and one sample depositing position each after the other to process all the samples one after the other.
Der Schleif-/Polierkopf weist einen Probengreifer zum Greifen und Handhaben einer Probe, vorzugsweise einer einzelnen eingebetteten Probe auf.The grinding/polishing head includes a specimen gripper for gripping and manipulating a specimen, preferably a single embedded specimen.
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.In order to grind and/or polish the embedded sample, the grinding/polishing head with the sample gripper first moves to the sample removal position under program control and the sample gripper preferably grips a single embedded sample there and holds it.
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.The grinding/polishing head then moves with the sample gripper to the at least one surface processing station under program control and feeds the embedded sample to the at least one surface processing station so that the underside of the sample can be processed abrasively in the surface processing station, in particular ground or polished. The sample gripper holds the individual embedded sample and, if necessary, rotates itself, in addition to the rotation and/or vibration of the grinding wheel or polishing wheel of the abrasive surface processing station.
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.After grinding or polishing and, if necessary, further surface processing steps, the grinding/polishing head moves with the sample gripper to the sample deposit position under program control in order to feed the individual embedded sample to the sample deposit position and finally releases the embedded sample at the sample deposit position under program control in order to turn it on the sample storage position.
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.The entire machining process, from gripping the embedded sample to placing it down, runs automatically under program control without the operator having to intervene between the samples.
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.The grinding and/or polishing device preferably has a displacement device, e.g. with a motor-driven linear slide controlled by the program control, which is e.g. suspended on the machine frame and by means of which the grinding/polishing head is displaced horizontally in order to move between the sample-taking position of the at least a surface processing station and the deposit position.
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.Furthermore, the grinding/polishing head preferably has a linear displacement device, e.g. with a motor-driven linear slide controlled by the program control, by means of which the sample gripper is moved vertically in order to pick up the embedded sample in the sample removal position, in order to pick up the embedded sample on the at least one surface - Lower the processing station and press against the grinding wheel or polishing wheel and deposit the embedded sample at the sample placement position. This can be implemented with a spindle drive, for example.
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.Advantageously, the grinding and/or polishing device can handle one embedded sample after the other fully automatically and grind and/or polish the underside thereof so that the operator does not have to intervene during the ongoing grinding and/or polishing process of a large number of successively processed embedded samples needs. The operator can equip the grinding and/or polishing device, e.g. with a desired quantity of embedded samples, the total processing time of which can take several hours, in the evening and the next morning all embedded samples are ready and ready for removal in the sample collection device. For the operator, this means high efficiency and comfort when grinding and/or polishing embedded samples.
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.Another advantage is the possibility of a compact design, among other things when several different surface treatment stations, e.g. a grinding station and a polishing station or even several grinding stations with different abrasive grains and/or e.g. several polishing stations with different polishing suspensions are installed in the same device housing and are controlled by the same grinding /polishing head are approached one after the other. Preferably, all grinding and polishing stations are built into the same machine and are preferably serviced by the same grinding/polishing head. However, a device could also have two or more grinding/polishing heads, each with a sample gripper, which alternately approach the same surface processing stations in the same device.
Vorzugsweise ist der Probengreifer dazu hergerichtet, um eingebettete Proben einzeln ohne Mehrfach-Probenhalterung zu greifen und zwar automatisch programmgesteuert, insbesondere ohne Benutzereingriff.Preferably, the sample gripper is designed to grip embedded samples individually without multiple sample holders, specifically automatically under program control, in particular without user intervention.
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.With regard to sample throughput, it may initially seem counterproductive to handle the embedded samples individually. However, particularly when all grinding and polishing steps are carried out fully automatically one after the other, preferably in the same device, a high sample throughput can still be achieved, namely in particular when the grinding and/or polishing device is used over a longer period of time, e.g. overnight, works fully automatically without user intervention. In particular, high efficiency can be achieved in relation to the ratio of sample throughput to the effective working time of the user.
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.Furthermore, particularly if the embedded samples are individually and directly gripped by the sample gripper and held during the entire machining process, the embedded samples may not need to be dressed with a grinding stone or planing, which further simplifies the process.
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.In particular, an advantageous synergy can be achieved from low costs and low space requirements on the one hand, while still having a high working time efficiency and high sample throughput on the other hand, which is an advantageous parameter in laboratory operation, e.g. when preparing embedded samples for hardness testing or microstructure analysis.
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.The sample gripper can be designed, for example, as a finger gripper with at least three gripping fingers, with the gripping fingers being radially movable and gripping and holding the embedded sample on the peripheral lateral surface of the embedding plastic by the gripping fingers being radially closed. Finger grippers, e.g., three-finger grippers, have been found suitable for gripping single embedded specimens.
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.Preferably, the gripping fingers each have a horizontal shoulder, so that the shoulders of the gripping fingers act as vertical stops against the upper side of the sample when the sample gripper is lowered, in order to grip the embedded sample as horizontally as possible.
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.As a result, the embedded sample can advantageously be gripped precisely, which can contribute to the fact that dressing can be omitted if necessary. Furthermore, the shoulders on the sample gripper also form a counter bearing against the contact pressure during grinding and/or polishing, so that the radial gripping force can be kept within acceptable limits and undesired slipping of the embedded sample during grinding and/or polishing can be avoided.
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.The sample gripper preferably rotates during the grinding and/or polishing process. For this purpose, the grinding/polishing head has a drive shaft which is driven in rotation by a motor and the sample gripper is attached to the lower end of the drive shaft. The rotation of the sample gripper is preferably also activated under program control, in particular for the grinding and/or polishing process under program control, after the embedded sample has been gripped in the sample removal position, and is preferably ended again under program control before the embedded sample is placed in the sample deposit position.
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.The axis of symmetry of the embedded sample preferably runs coaxially to the axis of rotation of the sample gripper when the embedded sample is gripped by the sample gripper, so that the embedded sample rotates about its axis of symmetry.
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.As a result, relatively small grinding and/or polishing wheels can be used, which has an advantageous effect on the size of the grinding and/or polishing device and, moreover, the abrasive of the grinding wheels can be used efficiently if necessary. Preferably, the grinding wheels and/or the polishing wheels in the surface treatment stations have a diameter of less than or equal to 300 mm, preferably less than or equal to 250 mm, preferably in the range of 80 mm to 250 mm, preferably in the range of 200 mm +/- 50mm In the case of polishing stations with a horizontally oscillating vibrating plate, the polishing discs can be even smaller, e.g. have a diameter of at least 50 mm, preferably between 50 mm and 200 mm, preferably between 120 mm and 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.Preferably, the embedded samples are automatically and individually fed to the grinding and/or polishing device in order to be able to be gripped one after the other by the sample gripper. For this purpose, the grinding and/or polishing device preferably has an automatic sample feed, via which the individual embedded samples automatically successively enter the sample removal position. When the sample gripper grabs and removes the embedded specimen currently in the sampling position, the next embedded specimen is automatically tracked to the sampling position and is there ready for the specimen gripper when the grinding and/or polishing process of the previous embedded specimen is completed.
Dies trägt in vorteilhafter Weise zur Effizienz des Gesamtprozesses bei.This advantageously contributes to the efficiency of the overall process.
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.The automatic feeding device can, for example, comprise a chute, in which the embedded samples successively slide independently by gravity in the direction of the sampling position, or a conveyor belt, which automatically successively feeds the embedded samples to the sampling position, with a sample stop possibly defining the sampling position, or a Sample magazine, in which, for example, a variety of embedded samples is used stacked. A separator can be provided in front of the sample-removal position, which separates the embedded samples, and/or the lower part of the chute can be pivoted into the horizontal position to remove the sample, so that the sample can be picked up horizontally by the sample gripper. The separator separates the samples a little from each other and/or prevents further samples from slipping down while the sample to be gripped is being panned and/or gripped. The bottom sample can also be pushed into the sampling position using a sample pusher.
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.According to a particularly preferred embodiment, the grinding and/or polishing device has a plurality of surface processing stations for processing the underside of the sample, with each of the surface processing stations having its own rotating and/or vibrating grinding disk with a grinding wheel for grinding the underside of the sample or its own rotating and/or or has a vibrating polishing plate for polishing the underside of the sample. In a particularly advantageous manner, the grinding/polishing head with the gripped embedded sample moves to at least two, preferably more than two, e.g. depending on the desired surface, 2 to 10, preferably 3 to 8, preferably 3 to 6 surface processing stations in succession in order to To automatically grind and polish the sample one after the other, and/or to grind it one after the other with different grit sizes and/or to polish it one after the other with different polishing agents. Preferably, the embedded sample does not have to be re-clamped, but is processed with all surface processing steps in one and the same grinding and/or polishing device, or remains on the same grinding/polishing head or sample gripper during all surface processing steps.
Dies kann Vorteile in Bezug auf die Baugröße, die Effizienz des Arbeitsablaufs und/oder auf die Qualität des erzielten Ergebnisses haben.This can have advantages in terms of size, workflow efficiency and/or the quality of the result achieved.
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.The grinding and/or polishing device therefore preferably has at least a first grinding station with a first grinding wheel and a first polishing station with a first polishing wheel. The grinding/polishing head preferably moves with the embedded sample gripped by the sample gripper first to the first grinding station and then, in particular without re-clamping the embedded sample, and preferably with the interposition of a cleaning station, to the first polishing station in order to move the same embedded sample in the same grinding and/or or polishing device to first grind and then polish automatically under program control.
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.The grinding and/or polishing device preferably has at least two, preferably even more than two grinding stations, each with a grinding wheel, e.g. a first grinding station with a first grinding wheel, a second grinding station with a second grinding wheel, a third grinding station with a third grinding wheel and possibly further grinding stations, each with further grinding wheels, and/or has at least two or more polishing stations, each with a polishing wheel, e.g., a first polishing station with a first polishing wheel and a second polishing station with a second polishing wheel. The grinding/polishing head preferably moves to at least two, three or more grinding stations and/or at least one polishing station, at least two or more polishing stations in succession with the gripped embedded sample without reclamping, in order to automatically process the same embedded sample in the same grinding and/or polishing device program-controlled to grind one after the other with different grit sizes and/or to polish them afterwards, possibly one after the other with different polishing agents.
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.According to a preferred embodiment, the grinding and/or polishing device has at least one cleaning container or cleaning bath, which is approached in a program-controlled manner by the grinding/polishing head and in which or in which the gripped embedded sample is in front of, between and/or immersed after the grinding and/or polishing operations. The at least one cleaning container preferably has a liquid inlet and/or liquid outlet in order to be able to automatically fill and/or empty the cleaning container under program control.
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.The grinding and/or polishing device preferably has at least one gas nozzle, in particular on the cleaning container, in order to automatically and programmatically blow dry the gripped embedded sample before, between and/or after the grinding and/or polishing processes. The embedded sample can therefore first be ground by the gripper in a grinding station, then immersed in the cleaning bath to rinse off grinding debris, then blown dry in the cleaning bath above the level of the cleaning liquid and then polished, all program-controlled with the same grinding/polishing head or same sample gripper, in particular without having to grip the embedded sample.
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.The grinding and/or polishing device preferably has one or more liquid nozzles for metering cooling liquid and/or rinsing liquid, for example water, in order to meter in the cooling liquid and/or rinsing liquid during the grinding process at a grinding station. Furthermore, polishing suspension, for example a diamond particle suspension, can also be metered in via one of the liquid nozzles at a polishing station.
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 Poliergerätje 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.For this purpose, the liquid nozzles for the cooling liquid, rinsing liquid and/or polishing suspension are preferably arranged on the grinding/polishing head in order to move with the grinding/polishing head and thus with the embedded sample from surface processing station to surface processing station, among other things with it several surface treatment stations can be operated with the same or the same liquid nozzles. As a result, the grinding and/or polishing device only needs to have one set of liquid nozzles per grinding/polishing head, regardless of the number of surface treatment stations. At least two liquid nozzles are preferably arranged on the grinding/polishing head, namely at least one liquid nozzle for cooling and rinsing liquid for the grinding process and at least one liquid nozzle for polishing suspension for the polishing process, so that cooling and/or Rinsing liquid and polishing suspension at the polishing stations can be dosed automatically under program control. However, more than two liquid nozzles can also be provided, e.g. for several different cooling and rinsing liquids, in particular for different polishing suspensions.
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.According to one possible embodiment, the surface processing stations and, if applicable, the at least one cleaning container are arranged along a linear arrangement in the grinding and/or polishing device. The grinding/polishing head is preferably suspended in a linearly displaceable manner along this linear arrangement by means of a linear guide in order to be able to approach the various surface processing stations one after the other by moving the grinding/polishing head along the linear guide over the surface processing stations and, if necessary, the cleaning container and automatically stops at the respective station under program control and lowers the embedded sample with the gripper, e.g. for grinding onto the grinding wheel in the grinding station, for cleaning into the cleaning bath and/or for polishing onto the polishing wheel in the polishing station. Such a linear arrangement can be advantageous in terms of space requirements in the laboratory.
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.In order to further make good use of the space available in a laboratory, the surface processing stations and the at least one cleaning container, if applicable, can also be arranged in a two-dimensional arrangement in the horizontal plane. For example, 2 grinding stations and 2 polishing stations can be arranged in a 2x2 arrangement, 3 grinding stations and 2 polishing stations in a 3x2 arrangement or even more surface treatment stations. The cleaning tank or tanks are preferably also arranged between the grinding and/or polishing stations, optionally offset laterally. Such arrangements can have advantages with regard to the paths when approaching the surface processing stations and the cleaning containers, if applicable, which can be beneficial to the process speed. In a two-dimensional arrangement, the grinding/polishing head is also independently suspended in two dimensions, i.e. e.g. independently displaceable in the x-direction and in the y-direction, in order to be able to approach all points in the horizontal plane. This can be achieved, for example, by means of a portal arrangement, similar to a container crane, in order to be able to approach all surface processing stations and the cleaning container(s) in the two dimensions of the x-direction and the y-direction. For this purpose, the grinding/polishing head can be suspended from a U-shaped bridge, for example, and the grinding/polishing head is suspended from the bridge so that it can be displaced in a linear direction x or y. The bridge itself stands on linear guides, which enable the bridge to be moved in the other linear direction y or x.
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.The housing of the grinding and/or polishing device preferably has a safety enclosure, e.g. in the form of a protective grille, in which all moving parts, such as the gripper, the grinding/polishing head and/or all grinding and/or polishing stations are housed. to avoid the risk of injury. The safety housing can be open at the front, with the front opening being secured against intervention by a light barrier, e.g. to access the sample gripper, a grinding station, a polishing station or a cleaning tank.
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.In order to move the sample gripper vertically, the grinding/polishing head preferably has a vertical linear slide on which the sample gripper and/or the motor for driving the sample gripper in rotation is suspended for longitudinal displacement in the z-direction (perpendicular to the table plane). The vertical linear slide can, for example, have a spindle drive for moving the sample gripper vertically. This enables the sample gripper to be moved vertically and rotated at the same time, so that the sample gripper automatically per program-controlled i) with the grinding/polishing head the sample removal position(s), the grinding station(s), the polishing station(s), the cleaning container(s) and/or the sample storage position(s), ii) there for picking up and gripping the embedded sample is lowered for grinding, polishing, rinsing and/or depositing the embedded sample and iii) rotates for example during grinding, polishing and/or rinsing and iv) is then raised again before the next process step. Each embedded sample is preferably individually and successively gripped by the sample gripper from being fed into the grinding and/or polishing device to the finish ground, polished and cleaned embedded sample. with several polishing steps and, if necessary, through the cleaning process, if necessary with several cleaning steps, in particular in one and the same device. Nevertheless, the grinding and/or polishing device can be built in a relatively compact manner, if necessary even as a table-top device. The embedded sample which has been ground, polished and cleaned can then be subjected directly, for example to a hardness test measurement using a hardness tester, for example a hardness tester from the Applicant's Q series, or a microstructure analysis can be carried out.
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.Preferably, the embedded specimens are loosely present as individual embedded specimens at the specimen removal position and do not need to be manually clamped in special specimen holders, in particular for multiple embedded specimens. Furthermore, it is also advantageous if the same grinding and/or polishing head with the same sample gripper, in particular automatically under program control, can approach several grinding stations and/or several polishing stations, if necessary with different abrasives and/or polishing agents, without the embedded sample having to be re-clamped .
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.For grinding and/or polishing the embedded sample, it is advantageous if the grinding/polishing head has a force sensor which measures the pressure force of the sample gripper with the embedded sample on the grinding wheel or polishing wheel, and a control circuit which measures the pressure force of the embedded sample adjusted to a predetermined value by means of the drive, preferably a spindle drive, of the vertical linear slide.
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.More preferably, the distance covered by the sample gripper vertically (z-direction) is measured. For this purpose, the grinding/polishing head preferably has an odometer, by means of which the linear travel of the sample gripper or its vertical linear carriage is measured in the z-direction. This means that, for example, during the grinding process, a layer thickness that can be set by the operator can be automatically removed under program control. For this purpose, the vertical linear slide places the embedded sample against the grinding wheel until contact with the grinding wheel is detected by the force sensor and stored as the zero position for the displacement path. The grinding of the embedded sample then continues automatically under program control until the value for the grinding thickness previously set by the operator in the program control is reached. The zero point for grinding off a predetermined layer thickness can accordingly be determined by means of the force sensor.
Gegenstand der Offenbarung 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.
- a) Approaching a sample-taking position with the grinding/polishing head and lowering the sample gripper and gripping a particularly loose individual embedded sample with the sample gripper in the sample-taking position,
- b) Approaching a grinding station, as well as lowering the sample gripper with the sample and pressing the sample with a predefined pressure force onto a rotating grinding wheel of the grinding station, in particular while rotating the sample gripper, if necessary with the addition of cooling liquid, and lifting the sample gripper with the sample,
- c) If necessary, approach and immerse the sample gripped by the sample gripper in a cleaning container (sample bath) and lift the sample out of the cleaning container and, if necessary, blow dry the sample,
- d) repeat step b), if necessary, but at a different grinding station, in particular with a different grinding wheel than in step b),
- e) repeat step c), if necessary, with the sequence of steps d) and/or e) being repeated further times, if necessary, in particular at other grinding stations with other grinding wheels,
- f) Approaching a polishing station, as well as lowering the sample gripper with the sample and pressing the sample with a predefined pressure force onto a polishing disk of the polishing station, possibly with rotation of the sample gripper, if necessary with dosing of polishing suspension, as well as lifting the sample gripper with the sample,
- g) If necessary, moving to a cleaning container and immersing the sample gripped by the sample gripper in the cleaning container (sample bath) and lifting the sample out of the cleaning container and, if necessary, blowing the sample dry,
- h) if necessary, repeat step f), but at a different polishing station, if necessary with a different polishing agent, e.g. metering in a different polishing suspension than in step f),
- i) repeating step g), if necessary, with the sequence of steps h) and/or i) being repeated a further number of times, in particular at other grinding stations with other polishing agents, e.g. other polishing suspensions,
- h) Approaching a sample storage position with the grinding/polishing head and depositing the sample with the sample gripper at the sample storage position, in particular by lowering the sample gripper and releasing the sample with the sample gripper.
Gegenstand der Offenbarung ist auch 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,
- wobei die eingebettete Probe von dem Probengreifer gegriffen wird und der Probengreifer die gegriffene eingebettete Probe einer oder mehreren der Stationen zuführt, um die Probenunterseite der eingebetteten Probe in der jeweiligen Station zu bearbeiten oder die eingebettete Probe zu reinigen.
- a device case,
- a specimen gripper for gripping a specimen, the specimen gripper configured to grip a single embedded specimen, and
- at least one or more of the following stations or combinations thereof:
- a grinding station with a grinding plate and a grinding wheel for abrasive processing in the form of grinding the underside of the embedded sample,
- a cleaning station for cleaning the underside of the embedded sample,
- a polishing station with a polishing plate for abrasive processing in the form of polishing the underside of the embedded sample, and/or
- an etching station for etching the underside of the embedded sample,
- wherein the embedded specimen is gripped by the specimen gripper and the specimen gripper delivers the gripped embedded specimen to one or more of the stations to process the specimen underside of the embedded specimen in the respective station or to clean the embedded specimen.
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.The gripping of individual embedded specimens has proven advantageous in terms of an automated workflow. Furthermore, manual clamping in a sample holder and, if necessary, dressing can be omitted. In addition, the device can be built with relatively small dimensions and can be inexpensive.
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.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and with reference to the figures, in which identical and similar elements are sometimes provided with the same reference symbols and the features of the various exemplary embodiments can be combined with one another.
Figurenlistecharacter list
Es zeigen:
-
1 eine dreidimensionale Darstellung der automatischen Einbettpresse, -
2 einen Querschnitt durch die Einbettpresse aus1 , -
3 eine dreidimensionale teilweise aufgeschnittene Ansicht der Einbettpresse aus1 , -
4 eine schematische Schnittdarstellung der Einbettpresse aus1 im Startzustand, -
5 wie4 beim Eindosieren des Einbettgranulats, -
6 wie4 beim Einbettpressvorgang, -
7 wie4 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 aus9 , -
11 wie9 , aber mit einem Zuführband, -
12 eine Ausschnittvergrößerung des Zuführbandes aus11 , -
13 wie9 , aber mit einem vertikalen Zuführmagazin, -
14 eine Ausschnittsvergrößerung des Zuführmagazins aus13 , -
15 der Schleif- und Poliergerät aus9 mit einer Sicherheitseinhausung, -
16 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Schleifstation des Polier- und Schleifgeräts aus15 , -
17 eine dreidimensionale Darstellung der Schleifstation aus16 , -
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 in19 , -
21 eine vertikale Querschnittsdarstellung durch den Schleif- und Polierkopf entlang der Schnittlinie B-B in19 , -
22 eine dreidimensionale Darstellung eines automatischen Schleif- und Poliergeräts mit Ätzmodul, -
23 eine dreidimensionale Darstellung des Ätzmoduls aus22 , -
24 eine dreidimensionale aufgeschnittene Darstellung des Ätzmoduls aus22 , -
25 ein schematischer Schnitt durch das Ätzmodul aus22 , -
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 aus27 mit einer Sicherheitseinhausung, -
29 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Einbetten von Proben mit einer Einbettpresse gemäß den1 bis7 , -
30 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Schleifen und Polieren mit einem Schleif-und Poliergerät gemäß den9 bis21 , -
31 ein beispielhafter Verfahrensablauf für das Herstellen von eingebetteten Proben mit einer Produktionsstraße gemäß den26 bis28 .
-
1 a three-dimensional representation of the automatic embedding press, -
2 a cross section through the embedding press1 , -
3 a three-dimensional, partially cutaway view of the embedding press1 , -
4 a schematic sectional view of the embedding press1 in the starting state, -
5 how4 when dosing the embedding granules, -
6 how4 during the embedding process, -
7 how4 when ejecting the embedded sample, -
8th a cross-section through an exemplary embedded sample, -
9 a three-dimensional representation of an automatic grinding and polishing device, -
10 an enlargement of the feed chute9 , -
11 how9 , but with a feed belt, -
12 an enlargement of the infeed conveyor11 , -
13 how9 , but with a vertical feed magazine, -
14 an enlargement of a section of the feed magazine13 , -
15 the grinder and polisher9 with a safety enclosure, -
16 a partially sectioned representation of a grinding station of the polishing and grinding device15 , -
17 a three-dimensional representation of the grinding station16 , -
18 a vertical cross section through a cleaning bath, -
19 a three-dimensional representation of the grinding and polishing head without housing, -
20 a vertical cross-sectional view through the grinding and polishing head along section line AA in19 , -
21 a vertical cross-sectional view through the grinding and polishing head along section line BB in19 , -
22 a three-dimensional representation of an automatic grinding and polishing device with an etching module, -
23 a three-dimensional representation of the etching module22 , -
24 a three-dimensional cutaway representation of the etching module22 , -
25 shows a schematic section through the etching module22 , -
26 a three-dimensional representation of a fully automatic embedding, grinding and polishing line on a laboratory cabinet, -
27 a three-dimensional representation of another embodiment of the fully automatic embedding, grinding and polishing line, -
28 the embedding, grinding and polishing line27 with a safety enclosure, -
29 an exemplary procedure for the embedding of samples with an embedding press according to1 until7 , -
30 an exemplary procedure for grinding and polishing with a grinding and polishing device according to the9 until21 , -
31 an exemplary process flow for the production of embedded samples with a production line according to26 until28 .
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
1. Automatische Einbettpresse1. Automatic embedding press
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf die
Bezugnehmend auf
Der Bediener bestückt in einem vorbereitenden Arbeitsschritt einen Teil der oder alle Bestückungsplätze 124 jeweils mit einer einzubettenden Probe 126, welche in
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.After this manual preparatory work step, the operator can start a program-controlled, fully automatic embedding process for all deposited
Die
In
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf
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.In the present example, two different embedding
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.After the hot embedding process is complete, the
Bezugnehmend auf
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.Subsequently, the
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.The cycle for embedding the first sample has now ended and the next clock cycle can begin in the same way, in that the sample loading table 122 moves the
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.In the illustrated example of embedding
Die Presseinheit 134 ist im Querschnitt im Großen und Ganzen U-förmig ausgebildet (
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.
Bezugnehmend auf
- Schritt 404:
Bewegen des Probenbestückungstisches 122, wobei einer derBestückungsplätze 124 mit einem derPressstempel 128 und der darauf abgelegten einzubettenden Proben 126 indie Probenaufnahmeposition 136 unterdem Presszylinder 132der Presseinheit 134 gefahren wird. - Schritt 406:
Bewegen des Kolbenantriebs 138 anden Pressstempel 128 und Ankoppeln desKolbenantriebs 138 anden Pressstempel 128 indem Bestückungsplatz 124 inder Probenaufnahmeposition 136. - Schritt 408:
Einschieben des Pressstempels 128 mit der darauf abgelegten einzubettendenProbe 126 mittels desKolbenantriebs 138 von unten indie Kavität 135 desPresszylinders 132. - Schritt 410: Eindosieren eines oder mehrerer Einbettgranulate 117 durch eine obere Öffnung 132b in
den Presszylinder 132auf den Pressstempel 128 und die darauf abgelegte einzubettendeProbe 126. - Schritt 412: Schließen der oberen Öffnung 132b des
Presszylinders 132. - Schritt 414: Heißpressen der Probe
mit dem Einbettgranulat 117 unter Druck und Temperaturbeaufschlagung indem Presszylinder 132. - Schritt 416:
Öffnen des Presszylinders 132. - Schritt 418: Herausfahren der eingebetteten
Probe 142 ausdem Presszylinder 132. - Schritt 420: Auswerfen der eingebetteten
Probe 142 aus derPresseinheit 134. - Schritt 422:
Herausziehen des Pressstempels 128 aus derKavität 135 desPresszylinders 132 und Ablegen desPressstempels 128 auf einem Ablageplatz, insbesondere aufdem Bestückungsplatz 124aus Schritt 406. - Schritt 424:
Abkoppeln des Kolbenantriebes 138von dem Presskolben 128.
- Step 404: Moving the sample loading table 122, one of the
loading locations 124 with one of the press dies 128 and thesamples 126 to be embedded placed thereon being moved into thesample receiving position 136 under thepress cylinder 132 of thepress unit 134. - Step 406: Moving the
piston drive 138 to theram 128 and coupling thepiston drive 138 to theram 128 in theloading place 124 in thesample receiving position 136. - Step 408: Insertion of the
press plunger 128 with thesample 126 to be embedded placed thereon by means of the piston drive 138 from below into thecavity 135 of thepress cylinder 132. - Step 410: Metering one or more embedding
granules 117 through an upper opening 132b into thepress cylinder 132 onto thepress ram 128 and thesample 126 to be embedded placed thereon. - Step 412: Closing the upper opening 132b of the
press cylinder 132. - Step 414: Hot pressing of the sample with the embedding
granules 117 under pressure and temperature in thepress cylinder 132. - Step 416: Opening of the
press cylinder 132. - Step 418: Moving the embedded
sample 142 out of thepress cylinder 132. - Step 420: Eject the embedded
sample 142 from thepressing unit 134. - Step 422: Withdrawing the
press ram 128 from thecavity 135 of thepress cylinder 132 and depositing thepress ram 128 on a storage location, in particular on theassembly location 124 fromstep 406. - Step 424: Uncoupling the piston drive 138 from the
plunger 128.
Programmgesteuertes vielfaches Wiederholen der Taktzyklen mit den Schritten 404-424.Programatically repeat the clock cycles multiple times with steps 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.In summary, with the embedding
2. Schleif- und Polierautomat2. Grinding and polishing machine
Bezugnehmend auf die
Bezugnehmend auf
Bei einem Probenmagazin gemäß
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.What these
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.The automatic grinder and
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.The grinding and polishing
Bezugnehmend auf
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.Accordingly, the embedded
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.The linear travel of the
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.Furthermore, the grinding and polishing
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.In other words, the z-axis of the grinding and polishing
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.The gas for the pneumatic actuation of the
Bezugnehmend auf die
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.A
Bezugnehmend auf die
Bezugnehmend auf die
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
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.Accordingly, the metering of the water cooling for the grinding processes and/or the metering of the polishing suspensions for the polishing processes takes place by supply from the grinding and polishing
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.When the first polishing operation is completed in the
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.In the present example, an embedded
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.In the examples shown, the samples are processed individually and pass through the
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.The grinding and polishing
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.At the end of the grinding and polishing processes, the grinding and polishing
Bezugnehmend auf
In
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).For example, a touch display can be used as the GUI, which is integrated in the grinding and polishing
Bezugnehmend auf die
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf
- Schritt 502:
Anfahren einer Probenentnahmeposition 214 mit dem Schleif-und Polierkopf 216 sowie Absenken desProbengreifers 222 und Greifen der eingebettetenProbe 142mit dem Probengreifer 222 inder Probenentnahmeposition 214. - Schritt 504: Anfahren einer ersten
Schleifstation 256, sowie Absenken desProbengreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142 und Andrücken der eingebettetenProbe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende ersteSchleifscheibe 262 der erstenSchleifstation 256 mit einer ersten Körnung unter Rotation desProbengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben desProbegreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 506: Anfahren eines ersten Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der
von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebettetenProbe 142 inden ersten Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebettetenProbe 142 ausdem ersten Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Schritt 508: Anfahren einer zweiten
Schleifstation 256, sowie Absenken desProbengreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142 und Andrücken der eingebettetenProbe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende zweite Schleifscheibe 262 der zweitenSchleifstation 256 mit einer zweiten Körnung unter Rotation desProbengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben desProbegreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 510: Anfahren des ersten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der
von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebettetenProbe 142 inden Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebettetenProbe 142 ausdem Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Schritt 512: Anfahren einer dritten
Schleifstation 256, sowie Absenken desProbengreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142 und Andrücken der eingebettetenProbe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende dritte Schleifscheibe 262 der drittenSchleifstation 256 mit einer dritten Körnung unter Rotation desProbengreifers 222 unter Zudosierung von Kühlflüssigkeit, sowie Anheben desProbegreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 514: Anfahren des ersten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der
von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebettetenProbe 142 inden Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebettetenProbe 142 ausdem Reinigungsbehälter 269 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebettetenProbe 269. - Schritt 516: Anfahren einer ersten
Polierstation 276, sowie Absenken desProbengreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142 und Andrücken der eingebettetenProbe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende oder vibrierende erstePolierscheibe 282 der erstenPolierstation 276 unter Rotation desProbengreifers 222 unter Zudosierung einer ersten Poliersuspension, sowie Anheben desProbegreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 518: Anfahren eines zweiten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der
von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebettetenProbe 142 inden Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebettetenProbe 142 ausdem Reinigungsbehälter 269 und Trockenblasen der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Schritt 520: Anfahren einer zweiten
Polierstation 276, sowie Absenken desProbengreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142 und Andrücken der eingebettetenProbe 142 mit einer vordefinierten Andruckkraft auf eine rotierende oder vibrierende zweite Polierscheibe 282 der zweitenPolierstation 276 unter Rotation desProbengreifers 222 unter Zudosierung einer zweiten Poliersuspension, sowie Anheben desProbegreifers 222 mit der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 522: Anfahren des zweiten oder eines anderen Reinigungsbehälters 269 und Eintauchen der
von dem Probengreifer 222 gegriffenen eingebettetenProbe 142 inden Reinigungsbehälter 269 sowie Anheben der eingebettetenProbe 142 aus dem Reinigungsbehälter 169 und ggf. Trockenblasen der gegriffenen eingebettetenProbe 142. - Schritt 524:
Anfahren einer Probenablageposition 284 mit dem Schleif-/Polierkopf 216 sowie Ablegen der eingebettetenProbe 142mit dem Probengreifer 222 ander Probenablageposition 284.
- Step 502: Approach a sample-taking
position 214 with the grinding and polishinghead 216 and lower thesample gripper 222 and grip the embeddedsample 142 with thesample gripper 222 in the sample-takingposition 214. - Step 504: Approaching a first grinding
station 256 and lowering thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142 and pressing the embeddedsample 142 with a predefined pressing force onto a rotatingfirst grinding wheel 262 of the first grindingstation 256 with a first grain size while rotating thesample gripper 222 Dosing of cooling liquid and lifting of thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142. - If necessary, step 506: Approach a
first cleaning container 269 and immerse the embeddedsample 142 gripped by thesample gripper 222 into thefirst cleaning container 269 and lift the embeddedsample 142 out of thefirst cleaning container 269 and, if necessary, blow dry the gripped embeddedsample 142. - Step 508: Approaching a second grinding
station 256 and lowering thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142 and pressing the embeddedsample 142 with a predefined pressing force onto a rotatingsecond grinding wheel 262 of the second grindingstation 256 with a second grit while rotating thesample gripper 222 below Dosing of cooling liquid and lifting of thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142. - If necessary, step 510: Approach the first or another
cleaning container 269 and immerse the embeddedsample 142 gripped by thesample gripper 222 into the cleaningcontainer 269 and lift the embeddedsample 142 out of the cleaningcontainer 269 and, if necessary, blow dry the gripped embeddedsample 142. - Step 512: Approaching a third grinding
station 256 and lowering thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142 and pressing the embeddedsample 142 with a predefined pressing force onto a rotating thirdgrinding wheel 262 of the third grindingstation 256 with a third grain size while rotating thesample gripper 222 Dosing of cooling liquid and lifting of thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142. - If necessary, step 514: Approach the first or another
cleaning container 269 and immerse the embeddedsample 142 gripped by thesample gripper 222 into the cleaningcontainer 269 and lift the embeddedsample 142 out of the cleaningcontainer 269 and, if necessary, blow dry the gripped embeddedsample 269. - Step 516: Approaching a
first polishing station 276 and lowering thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142 and pressing the embeddedsample 142 with a predefined contact force onto a rotating or vibratingfirst polishing wheel 282 of thefirst polishing station 276 while rotating thesample gripper 222 while metering in a first polishing suspension, and lifting thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142. - If necessary, step 518: Approach a second or another
cleaning container 269 and immerse the embeddedsample 142 gripped by thesample gripper 222 into the cleaningcontainer 269 and lift the embeddedsample 142 out of the cleaningcontainer 269 and blow dry the gripped embeddedsample 142. - Step 520: Approaching a
second polishing station 276 and lowering thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142 and pressing the embeddedsample 142 with a predefined contact force onto a rotating or vibratingsecond polishing wheel 282 of thesecond polishing station 276 while rotating thesample gripper 222 while metering in a second polishing suspension, and lifting thesample gripper 222 with the gripped embeddedsample 142. - If necessary, step 522: Approach the second or another
cleaning container 269 and immerse the embeddedsample 142 gripped by thesample gripper 222 into the cleaningcontainer 269 and lift the embeddedsample 142 out of the cleaning container 169 and, if necessary, blow dry the gripped embeddedsample 142. - Step 524: Approach a
sample storage position 284 with the grinding/polishinghead 216 and deposit the embeddedsample 142 with thesample gripper 222 at thesample storage position 284.
Programmgesteuertes vielfaches Wiederholen der Schritte 502-524.Programmatically repeat steps 502-524 multiple times.
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.
- - The embedded
specimens 142 may not need to be clamped in a specimen holder. - - The entire process of grinding, polishing and cleaning can, if necessary, run fully automatically without manual intervention.
- - The grinding and polishing
device 210 is characterized by low investment costs, which can be amortized quickly. - - The grinder and
polisher 210 is characterized by its compact dimensions and can be integrated into a conventional laboratory line. - - The grinding and polishing
device 210 can be used flexibly.
Bezugnehmend auf
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.The
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.In the example shown, the
3. Vollautomatische Produktionsstraße3. Fully automatic production line
Bezugnehmend auf die
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.The
Bei dem in
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.If the fully prepared (ground, polished and/or etched) embedded
Bezug nehmend auf die
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.In a preparatory work step, the operator places all the
Die Steuerung der gesamten Produktionsstraße 310 kann über Programmsteuerungen 111, 211 die z.B. auf einem zentralen Computer 318 laufen, ausgeführt werden.The
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.The dimensions of the
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf
- Schritt 604: Heißeinbettpressen einer einzubettenden
Probe 126mit Einbettmaterial 117 ineinem Presszylinder 132einer Einbettpresse 110 zum Herstellen einer eingebettetenProbe 142. - Schritt 606: Auswerfen der eingebetteten
Probe 142 ausdem Presszylinder 132. - Schritt 608: Fördern der eingebetteten
Probe 142von der Einbettpresse 110 zu einemOberflächenbearbeitungsgerät 210. - Schritt 610: Greifen einer einzelnen eingebetteten
Probe 142mit einem Probengreifer 222 desOberflächenbearbeitungsgeräts 210. - Schritt 612:
256, 276 desAnfahren einer Oberflächenbearbeitungsstation Oberflächenbearbeitungsgeräts 210mit dem Probengreifer 222 zum Bearbeiten der Probenunterseite 142a der eingebettetenProbe 142 in 256, 276 und ggf.der Oberflächenbearbeitungsstation Anfahren einer Reinigungsstation 268 desOberflächenbearbeitungsgeräts 210mit dem Probengreifer 222 zum Reinigen der eingebettetenProbe 142. - Ggf. Schritt 614: Ein- oder mehrfaches Wiederholen des Schritts 612 an
256, 276 desanderen Oberflächenbearbeitungsstationen Oberflächenbearbeitungsgeräts 210 und ggf. ananderen Reinigungsstationen 268 desOberflächenbearbeitungsgeräts 210. - Schritt 616:
Anfahren einer Probenablageposition 284mit dem Probengreifer 222 und Öffnen desProbengreifers 222 zum Loslassen und Ablegen der eingebetteten oberflächenbearbeitetenProbe 142 ander Probenablageposition 284.
- Step 604: Hot embedding a
sample 126 to be embedded with embeddingmaterial 117 in apress cylinder 132 of an embeddingpress 110 to produce an embeddedsample 142. - Step 606: Eject the embedded
sample 142 from thepress cylinder 132. - Step 608: Convey the embedded
sample 142 from the embeddingpress 110 to asurfacing device 210. - Step 610: Grip a single embedded
sample 142 with asample gripper 222 of thesurface preparation tool 210. - Step 612: Approaching a
256, 276 of thesurface processing station surface processing device 210 with thesample gripper 222 for processing thesample underside 142a of the embeddedsample 142 in the 256, 276 and, if necessary, approaching a cleaningsurface processing station station 268 of thesurface processing device 210 with thesample gripper 222 for cleaning the embeddedsample 142. - Optionally, step 614: repeating
step 612 one or more times at other 256, 276 of thesurface processing stations surface processing device 210 and, if necessary, at other cleaningstations 268 of thesurface processing device 210. - Step 616: Approach a
sample deposit position 284 with thesample gripper 222 and open thesample gripper 222 to release and deposit the embedded surface-processedsample 142 at thesample deposit position 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.Programmatically repeating steps 604-608 and steps 610-616 multiple times, leaving the embedded samples between the
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. In summary, the present invention relates to an automatic embedding
Alle Merkmale, die in Zusammenhang mit der Produktionsstraße offenbart sind, gelten auch für das zugehörige Verfahren als offenbart und vice versa.All features that are disclosed in connection with the production line are also deemed to be disclosed for the associated method and 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.It is obvious to the person skilled in the art that the embodiments described above are to be understood as examples and that the invention is not limited to these, but can be varied in many ways without departing from the scope of protection of the claims. Furthermore, it is evident that the features, regardless of whether they are disclosed in the description, the claims, the figures or otherwise, also individually define essential components of the invention, even if they are described together with other features.
Claims (18)
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