EP2502703B1 - Poliervorrichtung mit Drehdurchführung - Google Patents

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EP2502703B1
EP2502703B1 EP20120160912 EP12160912A EP2502703B1 EP 2502703 B1 EP2502703 B1 EP 2502703B1 EP 20120160912 EP20120160912 EP 20120160912 EP 12160912 A EP12160912 A EP 12160912A EP 2502703 B1 EP2502703 B1 EP 2502703B1
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EP
European Patent Office
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polishing
spindle shaft
base part
connector
spindle
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EP2502703A2 (de
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Ulf BÖRNER
Klaus Krämer
Gunter Schneider
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Schneider GmbH and Co KG
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Schneider GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/02—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor by means of tools with abrading surfaces corresponding in shape with the lenses to be made
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents

Definitions

  • the invention relates to a polishing apparatus for zonal polishing of optical lenses with a tiltable base part for central or immediate recording of a polishing plate, wherein the base part for driving with a rotatably mounted in a spindle housing spindle axis of a polishing spindle is rotatably connected and a rotary feedthrough is provided , By means of which the supply of polishing agent is ensured in a polishing agent channel of the base part.
  • the invention also relates to a method for zonal polishing of aspherical, non-rotationally symmetrical lenses using a polishing plate tilted by a polishing spindle.
  • the tool or the polishing head is guided over the surface, wherein on the areas of the surface to be machined of the lens, which are not covered by the tool, polishing agent is applied, which then between the polishing tool and the surface to be processed of the lens is incorporated, whereby the polishing performance is improved.
  • polishing head In order to adapt the polishing head to the shape of the surface to be machined this is tiltably mounted on a ball joint.
  • the polishing head has an elastic carrier layer for the polishing film so that a local deformation of the polishing head to adapt to the shape of the lens is possible.
  • Such a polishing tool is from the DE 10 2004 062 319 B3 known. It describes a polishing apparatus for optical lenses with a rotation axis X having a receptacle for placement on a polishing machine and arranged on the receptacle cuff for rotatably driving a arranged on the sleeve tool holder or polishing head, wherein the tool holder via a coaxially mounted in the receptacle and in the direction of the axis of rotation X displaceable guide piston is guided tiltably.
  • a polishing apparatus for polishing optical lenses is made of DE 10 2008 061 267 A1 known, which forms the basis for the preamble of claims 1 and 5.
  • the polishing apparatus has a tiltable base part for the middle or immediate reception of a polishing plate, wherein the base part is connected to a polishing spindle for rotary drive and a rotary feedthrough for supplying polishing agent is provided, which is arranged with respect to the base part at least partially opposite to the polishing spindle.
  • the rotary union is supplied externally by means of a hose connection via a stationary polishing agent supply, wherein the hoses are attached to the non-rotating part of the rotary union, but which also tilts during the process.
  • a polishing device for polishing optical lenses with a tiltable base part for the middle or immediate recording of a polishing plate wherein the base part for receiving on a ball head of a polishing spindle has a dome and the base part for the purpose of rotational drive over a connecting part is coupled to a spindle shaft of a polishing spindle, wherein the cap is formed as a separate bearing part and arranged in the base part.
  • the invention has for its object to provide a polishing device for the zonal machining of non-rotationally symmetric surfaces, which has improved polishing properties in terms of mobility and longevity.
  • the coupling of the hose connection to the rotary feedthrough from the outside that is to say a stationary hose connection to the tilting and rotating base part during the polishing process on the ball head, is prevented.
  • only one hose connection connected to the likewise rotating part of the rotary feedthrough is necessary.
  • the hose connection rotates with the spindle and the rotating part of the rotary feedthrough. Since only the flexible hose connection is coupled to the base part, the base part is only slightly influenced in its tilting movement. The mobility of the base part on the ball head for the purpose of adaptation to the vorqeselle by the rotating workpiece position is significantly improved.
  • polishing agent is fed from the outside via a rotary feedthrough stationarily arranged on the spindle shaft. Via a flexible fluid connection, the polishing agent is guided from the rotary feedthrough to the base part and to the polishing plate arranged thereon. It can also be advantageous in terms of increased mobility when the fluid connection has a first connection to the base part and a second connection to the rotary feedthrough, wherein the first connection is arranged offset relative to the second connection with respect to a circumferential direction of the spindle shaft.
  • the fluid connection can be formed sufficiently long so that, taking into account the available flexibility of the fluid connection as little influence as possible on the tilting movement of the base part and the polishing head.
  • first connection is arranged with respect to the circumferential direction of the spindle shaft opposite to the second connection.
  • both ports are at maximum distance from each other, whereby a maximum length of the fluid connection is ensured. Distances between the terminals in the axial direction are neglected in this consideration.
  • An in Fig. 1 shown polishing device 1 consists of a polishing spindle 4 with a about an axis of rotation D in the circumferential direction U rotatable spindle shaft 4.1, at the front End of a base part 2 is provided with a releasablyconcentrklippsten polishing plate 3.
  • the base part 2 is connected via a trained as a bellows 4.4 connecting part in rotary connection with the spindle shaft 4.1.
  • the polishing spindle 4 has a coaxially to the axis of rotation D mounted piston 4.5, at the end-face end of a ball head 4.2 is provided as part of a ball joint for tilting receiving the base part 2.
  • the piston 4.5 is axially movable in the direction of a translation axis T and is guided for this purpose via a cylinder 4.6.
  • the spindle shaft 4.1 carries a rotary feedthrough 5 for polishing agent, which is in flow connection via a second connection 5.6 and a fluid connection 5.1 with a first connection 2.3 of the base part 2 and a subsequent polishing agent channel 2.1.
  • the two connections 2.3, 5.6 lie on opposite sides of the base part or the spindle, so that the flexibility of the fluid connection 5.1 designed as a tube is utilized.
  • the rotary feedthrough 5 is essentially formed from a base body 5.2 with an annular channel 5.3, which rotates with the spindle shaft 4.1.
  • On the base body 5.2 seated relative to the base body 5.2 rotatable rotary ring 5.4, which is supplied via a stationary feed line 5.5 with polishing agent.
  • the rotary ring 5.4 does not complete the rotational movement of the spindle shaft 4.1.
  • the main body 5.2 is connected via the flexible fluid connection 5.1 with the polishing medium channel 2.1 of the base part 2.
  • the tilting movement necessary for such a zonal polishing tool is almost unaffected. Only the flexible fluid connection 5.1 could justify an influence.
  • the base part 2 is formed as a composite part.
  • the base part 2 a formed of plastic dome 2.2 as a further part of the ball joint for receiving the ball head 4.2.
  • the cap 2.2 is fixed inside the base part 2 formed of aluminum.
  • the base part 2 formed from aluminum is therefore sufficiently wear-resistant against the background of the very aggressive polishing agent on the one hand and the multiple polishing plate change on the other hand.
  • a second fluid connection 5.1 ' is provided.
  • the fluid connection 5.1, 5.1 ' has a meandering line part 5.1a, 5.1a' increased flexibility, wherein the respective port 2.3, 2.3 ', 5.6, 5.6' on the same side of the base part 2 and the spindle shaft 4.1 is arranged.
  • the forces of the fluid connection 5.1, 5.1 'acting on the base part 2 via the first connection 2.3, 2.3' are thus equalized with respect to the tilting movement of the base part 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung zum zonalen Polieren von optischen Linsen mit einem kippbaren Basisteil zur mittel- oder unmittelbaren Aufnahme eines Poliertellers, wobei das Basisteil zwecks Antrieb mit einer in einem Spindelgehäuse drehbar gelagerten Spindelachse einer Polierspindel rotatorisch antreibbar verbunden ist und eine Drehdurchführung vorgesehen ist, mittels derer die Zufuhr von Poliermittel in einen Poliermittelkanal des Basisteils gewährleistet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum zonalen Polieren von asphärischen, nicht rotationssymmetrischen Linsen unter Verwendung eines durch eine Polierspindel kippbar geführten Poliertellers.
  • Bei der Herstellung asphärischer bzw. nicht rotationssymmetrischer Linsen wie Linsen mit torischer Oberfläche oder Freiformflächen werden in der Regel Werkzeuge bzw. Polierköpfe benutzt, die kleiner sind als die zu bearbeitende Fläche der Linse, sogenannte zonale Polierwerkzeuge.
  • Bei der zonalen Bearbeitung wird das Werkzeug bzw. der Polierkopf über die Oberfläche geführt, wobei auf die Bereiche der zu bearbeitenden Fläche der Linse, die nicht vom Werkzeug verdeckt sind, Poliermittel aufgegeben wird, welches dann zwischen das Polierwerkzeug und die zu bearbeitende Fläche der Linse eingearbeitet wird, womit die Polierleistung verbessert wird. Zwecks Anpassung des Polierkopfes an die Form der zu bearbeitenden Oberfläche ist dieser über ein Kugelgelenk kippbar gelagert. Ferner weist der Polierkopf eine elastische Trägerschicht für die Polierfolie auf, sodass eine lokale Verformung des Polierkopfes zwecks Anpassung an die Form der Linse möglich ist.
  • Ein solches Polierwerkzeug ist aus der DE 10 2004 062 319 B3 bekannt. Sie beschreibt eine Poliervorrichtung für optische Linsen mit einer eine Rotationsachse X aufweisenden Aufnahme zum Anordnen an einer Poliermaschine und einer an der Aufnahme angeordneten Manschette zum rotatorischen Antreiben einer an der Manschette angeordneten Werkzeugaufnahme bzw. Polierkopfaufnahme, wobei die Werkzeugaufnahme über einen koaxial in der Aufnahme gelagerten und in Richtung der Rotationsachse X verschiebbaren Führungskolben kippbar geführt ist.
  • Ferner ist eine Poliervorrichtung zum Polieren von optischen Linsen aus der DE 10 2008 061 267 A1 bekannt, die die Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5 bildet. Die Poliervorrichtung weist ein kippbares Basisteil zur mittel- oder unmittelbaren Aufnahme eines Poliertellers auf, wobei das Basisteil zwecks rotatorischem Antrieb mit einer Polierspindel verbunden ist und eine Drehdurchführung zwecks Zufuhr von Poliermittel vorgesehen ist, die mit Bezug zum Basisteil zumindest teilweise gegenüberliegend zur Polierspindel angeordnet ist. Die Drehdurchführung wird von außen mittels einer Schlauchverbindung über einen stationären Poliermittelvorrat versorgt, wobei die Schläuche an dem nicht drehenden Teil der Drehdurchführung befestigt sind, welche aber während des Prozesses ebenfalls verkippt.
  • Aus der DE 10 2009 036 981 A1 ist eine Poliervorrichtung zum Polieren von optischen Linsen mit einem kippbaren Basisteil zur mittel- oder unmittelbaren Aufnahme eines Poliertellers bekannt, wobei das Basisteil zwecks Aufnahme auf einem Kugelkopf einer Polierspindel eine Kalotte aufweist und das Basisteil zwecks rotatorischen Antriebs über ein Verbindungsteil mit einer Spindelwelle einer Polierspindel gekoppelt ist, wobei die Kalotte als separates Lagerteil ausgebildet und in dem Basisteil angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Poliervorrichtung für die zonale Bearbeitung nicht rotationssymmetrischer Flächen bereit zu stellen, die verbesserte Poliereigenschaften hinsichtlich der Beweglichkeit und Langlebigkeit aufweist.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 5.
  • Mit der Anordnung der Drehdurchführung am Spindelgehäuse wird die Ankopplung der Schlauchverbindung an die Drehdurchführung von außen, also eine soweit stationäre Schlauchanbindung an das während des Polierprozesses auf dem Kugelkopf kippende und rotierende Basisteil verhindert. Erfindungsgemäß ist lediglich eine an den sich ebenfalls drehenden Teil der Drehdurchführung angeschlossene Schlauchverbindung notwendig. Die Schlauchverbindung dreht sich mit der Spindel und dem drehenden Teil der Drehdurchführung mit. Da nur die flexible Schlauchverbindung an das Basisteil gekoppelt ist, wird das Basisteil in seiner Kippbewegung nur geringfügig beeinflusst. Die Beweglichkeit des Basisteils auf dem Kugelkopf zwecks Anpassung an die durch das rotierende Werkstück vorqegebene Lage wird deutlich verbessert.
  • Diese Vorteile werden auch durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht. Beim Polieren wird über eine an der Spindelwelle stationär angeordnete Drehdurchführung Poliermittel von außen zugeführt. Über eine flexible Fluidverbindung wird das Poliermittel von der Drehdurchführung zum Basisteil und zu dem darauf angeordneten Polierteller geführt. Vorteilhaft kann es in Bezug auf die erhöhte Beweglichkeit auch sein, wenn die Fluidverbindung einen ersten Anschluss am Basisteil und einen zweiten Anschluss an der Drehdurchführung aufweist, wobei der erste Anschluss relativ zum zweiten Anschluss mit Bezug zu einer Umfangsrichtung der Spindelwelle versetzt angeordnet ist. Somit kann die Fluidverbindung ausreichend lang ausgebildet werden, damit unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Flexibilität der Fluidverbindung möglichst wenig Einfluss auf die Kippbewegung des Basisteils bzw. des Polierkopfes besteht.
  • Hierzu ist es von Vorteil, wenn der erste Anschluss mit Bezug zu der Umfangsrichtung der Spindelwelle gegenüberliegend zum zweiten Anschluss angeordnet ist. Somit sind beide Anschlüsse in maximaler Entfernung zueinander, womit eine maximale Länge der Fluidverbindung gewährleistet ist. Abstände zwischen den Anschlüssen in axialer Richtung werden bei dieser Betrachtung vernachlässigt.
  • Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens zwei Fluidverbindungen mit je einem Anschluss vorgesehen sind, wobei die Anschlüsse mit Bezug zu der Umfangsrichtung der Spindelwelle symmetrisch verteilt am Basisteil angeordnet sind. Mit der symmetrischen Anbindung sind die entstehenden Einflüsse auf die Kippbewegung des Basisteils ebenfalls symmetrisch bzw. ausgeglichen, sodass ein optimales Polierergebnis erreicht wird.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte Poliervorrichtung 1 besteht aus einer Polierspindel 4 mit einer um eine Drehachse D in Umfangsrichtung U drehbaren Spindelwelle 4.1, an deren vorderen Ende ein Basisteil 2 mit einem lösbar aufgeklippsten Polierteller 3 vorgesehen ist. Das Basisteil 2 ist über ein als Faltenbalg 4.4 ausgebildetes Verbindungsteil in Drehverbindung mit der Spindelwelle 4.1.
  • Die Polierspindel 4 weist einen koaxial zur Drehachse D gelagerten Kolben 4.5 auf, an dessen stirnseitgen Ende ein Kugelkopf 4.2 als Teil eines Kugelgelenks zur kippbaren Aufnahme des Basisteils 2 vorgesehen ist. Der Kolben 4.5 ist in Richtung einer Translationsachse T axial beweglich und wird hierzu über einen Zylinder 4.6 geführt.
  • Die Spindelwelle 4.1 trägt eine Drehdurchführung 5 für Poliermittel, die über einen zweiten Anschluss 5.6 und eine Fluidverbindung 5.1 mit einem ersten Anschluss 2.3 des Basisteils 2 und einem dran anschließenden Poliermittelkanal 2.1 in Durchflussverbindung steht. Die beiden Anschlüsse 2.3, 5.6 liegen an gegenüberliegenden Seiten des Basisteils bzw. der Spindel, sodass die Flexibilität der als Schlauch ausgebildeten Fluidverbindung 5.1 ausgenutzt wird. Die Drehdurchführung 5 ist im Wesentlichen aus einem Grundkörper 5.2 mit einem Ringkanal 5.3 gebildet, der mit der Spindelwelle 4.1 rotiert. Auf dem Grundkörper 5.2 sitz ein relativ zum Grundkörper 5.2 drehbarer Drehring 5.4, der über eine stationäre Zuführleitung 5.5 mit Poliermittel versorgt wird. Der Drehring 5.4 vollzieht die Rotationsbewegung der Spindelwelle 4.1 nicht.
  • Der Grundkörper 5.2 ist über die flexible Fluidverbindung 5.1 mit dem Poliermittelkanal 2.1 des Basisteils 2 verbunden. Somit ist die für ein solches zonales Polierwerkzeug notwendige Kippbewegung nahezu unbeeinflusst. Lediglich die flexible Fluidverbindung 5.1 könnte einen Einfluss begründen.
  • Zwecks Gewährleistung einer möglichst verlustfreien Kippbewegung ist das Basisteil 2 als Verbundwerkstoffteil ausgebildet. Hierzu weist das Basisteil 2 eine aus Kunststoff gebildete Kalotte 2.2 als weiteren Teil des Kugelgelenks zur Aufnahme des Kugelkopfes 4.2 auf. Die Kalotte 2.2 ist innerhalb des aus Aluminium gebildeten Basisteils 2 befestigt.
  • Das aus Aluminium gebildete Basisteil 2 ist vor dem Hintergrund des sehr aggressiven Poliermittels einerseits und des vielfachen Poliertellerwechsels andererseits somit ausreichend verschleißfest.
  • Nach Fig. 2 ist eine zweite Fluidverbindung 5.1' vorgesehen. Die Fluidverbindung 5.1, 5.1' weist einen mäanderförmigen Leitungsteil 5.1a, 5.1a' erhöhter Flexibilität auf, wobei der jeweilige Anschluss 2.3, 2.3', 5.6, 5.6' auf derselben Seite des Basisteils 2 bzw. der Spindelwelle 4.1 angeordnet ist. Die über den ersten Anschluss 2.3, 2.3' am Basisteil 2 angreifenden Kräfte der Fluidverbindung 5.1, 5.1' gleichen sich bezüglich der Kippbewegung des Basisteils 2 somit aus.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Poliervorrichtung
    2
    Basisteil
    2.1
    Poliermittelkanal
    2.2
    Kalotte, Lagerteil
    2.3
    erster Anschluss
    2.3'
    erster Anschluss
    3
    Polierteller
    4
    Polierspindel
    4.1
    Spindelwelle
    4.2
    Kugelkopf, Kugelgelenk
    4.4
    Verbindungsteil, Faltenbalg
    4.5
    Kolben
    4.6
    Zylinder
    5
    Drehdurchführung
    5.1
    Fluidverbindung
    5.1'
    Fluidverbindung
    5.1a
    mäanderförmiger Leitungsteil
    5.1a'
    mäanderförmiger Leitungsteil
    5.2
    Grundkörper
    5.3
    Ringkanal
    5.4
    Drehring
    5.5
    Zuführleitung
    5.6
    zweiter Anschluss
    5.6'
    zweiter Anschluss
    D
    Drehachse
    T
    Translationsachse
    U
    Umfangsrichtung

Claims (5)

  1. Poliervorrichtung (1) zum zonalen Polieren von optischen Linsen mit einem kippbaren Basisteil (2) zur mittel- oder unmittelbaren Aufnahme eines Poliertellers (3), wobei das Basisteil (2) zwecks Antrieb mit einer drehbar gelagerten Spindelwelle (4.1) einer Polierspindel (4) rotatorisch antreibbar verbunden ist und eine Drehdurchführung (5) vorgesehen ist, mittels derer die Zufuhr von Poliermittel in einen Poliermittelkanal (2.1) des Basisteils (2) gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehdurchführung (5) mittel- oder unmittelbar an der Spindelwelle (4.1) angeordnet ist und das Basisteil (2) relativ zur Drehdurchführung (5) kippbar ist, wobei die Drehdurchführung (5) über eine flexible Fluidverbindung (5.1) mit dem Basisteil (2) in Durchflussverbindung steht.
  2. Poliervorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fluidverbindung (5.1) einen ersten Anschluss (2.3) am Basisteil (2) und einen zweiten Anschluss (5.6) an der Drehdurchführung (5) aufweist, wobei der erste Anschluss (2.3) relativ zum zweiten Anschluss (5.6) mit Bezug zu einer Umfangsrichtung U der Spindelwelle (4.1) versetzt angeordnet ist.
  3. Poliervorrichtung (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Anschluss (2.3) mit Bezug zu der Umfangsrichtung der Spindelwelle (4.1) gegenüberliegend zum zweiten Anschluss (5.6) angeordnet ist.
  4. Poliervorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens zwei Fluidverbindungen (5.1, 5.1') mit je einem Anschluss (2.3, 2.3') am Basisteil (2) vorgesehen sind, wobei die Anschlüsse (2.3, 2.3') mit Bezug zu der Umfangsrichtung U der Spindelwelle (4.1) symmetrisch verteilt am Basisteil (2) angeordnet sind.
  5. Verfahren zum zonalen Polieren von asphärischen, nicht rotationssymmetrischen Linsen unter Verwendung eines an einer Spindelwelle (4.1) einer Polierspindel (4) kippbar geführten Poliertellers (3),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Polieren über eine an der Spindelwelle (4.1) stationär angeordnete Drehdurchführung (5) Poliermittel zugeführt und über eine flexible Fluidverbindung (5.1) zum Polierteller (3) geführt wird.
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