EP3509791B1

EP3509791B1 - Vibrationspoliergerät

Info

Publication number: EP3509791B1
Application number: EP17762109.1A
Authority: EP
Inventors: Michael Kley; Matthias Höfer
Original assignee: ATM Qness GmbH
Current assignee: Atm Qness GmbH
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2021-05-05
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: CN109661294A; DE102016116675A1; CN109661294B; ES2880148T3; JP2019529147A; US20240157501A1; DK3509791T3; WO2018046479A3; JP6744497B2; WO2018046479A2; EP3509791A2; EP3858544A1; US20210283742A1; US11926014B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationspoliergerät zur Erzeugung einer oszillierenden Schwingung für eine umlaufende Förderbewegung von zu polierenden Proben, einen Polierteller, der mit dem Vibrationsantrieb fest verbunden ist und von diesem antreibbar ist, und eine Polierwanne, die zur Aufnahme eines Poliermediums sowie der zu polierenden Proben ausgebildet ist und mit dem Polierteller zur Mitnahme verbunden ist.

Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung

Ein solches Vibrationspoliergerät ist durch die US 3,137,977 bekannt geworden und umfasst einen umlaufenden Motor, der exzentrische Gewichte antreibt und dessen Gehäuse dadurch in Schwingungen gerät. Das Gehäuse ist mit einer Antriebsplatte verbunden, die über gummielastische Elemente mit einem wannenartigen Bauteil dauerhaft verbunden ist, der über ein Basisgehäuse sich an einer Tischplatte oder dergleichen abstützt. Eine Vibrationsplatte ist an sich nicht demontierbar in dem Gerät integriert und kann über einen Griff zum Reibschluss mit der Antriebsplatte gebracht werden, um in deren Schwingungen mitgenommen zu werden. Die Vibrationsplatte ist mit einem Poliermittel oder Poliertuch versehen und weist einen ringförmigen Rand auf, so dass sie als eine Polierwanne angesehen werden kann. Die zu polierenden Proben werden mittels Probenhalter in die Polierwanne eingesetzt und unterliegen infolge der Vibrationen durch den Unwuchtantrieb im Betrieb einer Orbitalbewegung und gleichzeitig einer Drehbewegung. Ein solcher Unwuchtantrieb gibt jedoch starke schädliche Vibrationen an die abstützende Umgebung des Vibrationspoliergerätes ab. Ferner ist der Austausch des Poliertellers, der eine Polierwanne bildet, nur umständlich und zeitraubend durch Demontage des Gerätes möglich.
Ferner zeigt die DE 10 2009 044234 A1 eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung mit einem Arbeitsbehälter zur Aufnahme zu bearbeitender Werkstücke und von Hilfsmaterial für die Oberflächenbearbeitung und einer Schwingantriebseinrichtung. Der Arbeitsbehälter kann dabei auf einem plattenförmigen Elektromagneten abgestellt werden, so dass, wenn der Elektromagnet aktiviert ist, eine Anziehungskraft auf den Arbeitsbehälter ausgeübt wird, um den Arbeitsbehälter schwingungsfest mit der Schwingantriebseinrichtung zu koppeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vibrationspoliergerät zu schaffen, bei dem eine Polierwanne, die zur Aufnahme eines Poliermediums sowie der zu polierenden Proben ausgebildet ist, so zu gestalten, dass die Polierwanne einfach von dem Vibrationspoliergerät abgenommen und einfach gegen eine andere Polierwanne, gegebenenfalls mit anderem Poliermedium, ausgetauscht werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, dass ein Vibrationspoliergerät geschaffen wird, bei dem weniger starke Vibrationsschwingungen an die Umgebung abgegeben werden, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der abgedichteten Befestigung des Poliermediums in der Polierwanne, insbesondere wenn das Poliermedium ein Poliertuch und Poliermittel-Suspension umfasst.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Im Einzelnen gibt es einen Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Schwingung für eine Umlaufbewegung von zu polierenden Proben, wobei der Vibrationsantrieb als eine Einheit einen zusätzlichen Polierteller, mit dem er fest verbunden ist, antreibt. Auf den Polierteller wird eine Polierwanne zur Mitnahme gekoppelt aufgesetzt. Die Polierwanne ist zur Aufnahme eines Poliermediums sowie der zu polierenden Proben ausgebildet. Wie üblich können die zu polierenden Proben in Probenhaltern eingesetzt sein. Die Polierwanne ist lösbar an dem Polierteller befestigt und die lösbare Befestigung ist mittels magnetischer Anhaftkraft bewerkstelligt, wobei ferner Formschlusseingriffsteile vorgesehen sind, welche eine Zentrierung und/oder horizontal oder lateral formschlüssige Kopplung der Polierwanne an den Polierteller bewirken und damit zur Mitnahme der Polierwanne in die oszillierende Schwingungsbewegung des Poliertellers beitragen können.
Zur Bildung der Schnellkupplung werden ferromagnetische Teile, insbesondere ferromagnetische Schichten bevorzugt, die eine magnetische Anhaftung der Polierwanne an dem Polierteller bewirken. Mit andere Worten bewirken das erste und zweite ferromagnetische Teil, welche insbesondere als erste bzw. zweite ferromagnetische Schicht ausgebildet sind, eine magnetische Anhaftung der Polierwanne an dem Vibrationsantrieb, insbesondere an dem Polierteller, um im Betrieb des Vibrationspoliergerätes die oszillierenden Schwingungen von dem Polierteller auf die Polierwanne zu übertragen und damit die zu polierenden Proben in der Polierwanne zu bewegen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Synergie aus sicherer Befestigung der Polierwanne, guter Übertragung der Schwingungsbewegung und trotzdem leichter Austauschbarkeit und guter Handhabung.
Erfindungsgemäß sind weiter Formschlusseingriffsteile vorgesehen, welche eine Zentrierung und/oder horizontal oder lateral formschlüssige Kopplung der Polierwanne an den Polierteller bewirken und damit zur Mitnahme der Polierwanne in die oszillierende Schwingungsbewegung des Poliertellers beitragen können.
Mit anderen Worten ist die magnetische Anhaftkraft so bemessen, dass sie insbesondere im Zusammenwirken mit den horizontal oder lateral formschlüssig wirkenden Formschlusseingriffsteilen eine dreidimensionale Kopplung der Polierwanne an den Polierteller bewirken, die einerseits stark genug ist, um die Polierwanne so an dem Polierteller zu befestigen, dass die oszillierenden Schwingungsbewegungen des Poliertellers auf die Polierwanne übertragen werden können, und andererseits durch den Benutzer, insbesondere manuell, durch Überwindung der magnetischen Anhaftkraft lösbar ist, um die Polierwanne leicht austauschen zu können.
Die oszillierende Schwingung führt vorzugsweise zu einer schubweisen, schräg aufwärts gerichteten Tangentialbewegung der zu polierenden Proben bezüglich des Probenumlaufs innerhalb der Polierwanne und damit insbesondere zum Hüpfen und Rutschen der Proben auf dem Poliermedium und zur Umlaufförderung der zu polierenden Proben innerhalb der Polierwanne relativ zu dem Poliermedium, was zum Polieren der Proben an ihrer Unterseite führt.
Als Poliermedium wird ein Poliertuch und Poliermittel in einer Suspension bevorzugt. Es sind auch andere Poliermedien brauchbar, beispielsweise feines Schleifmittel oder feines Schleif- und/oder Polierpapier.
Als eine der ferromagnetischen Schichten kann eine Magnetplatte oder eine Magnetfolie verwendet werden und als die andere der ferromagnetischen Schichten eine Metall-/Stahlblechscheibe oder eine Magnetfolienscheibe dienen. In beiden Fällen wird eine magnetische Anhaftung der Polierwanne an dem Polierteller, demnach eine vorzugsweise leicht lösbare vertikale oder axiale magnetische Befestigung der Polierwanne an dem Polierteller, erzielt.
Die Magnetplatte oder Magnetfolie kann auf der Oberseite des Poliertellers oder auf der Unterseite der Polierwanne aufgeklebt sein. Die Stahlblechscheibe oder Magnetfolienscheibe kann auf der Unterseite der Polierwanne oder auf der Oberseite des Poliertellers aufgeklebt sein. Dies stellt eine einfache, aber wirksame Befestigungsart dar.
Als erste Formschlusseingriffsteile können Kopfbolzen und als zweite Formschlusseingriffsteile Eingriffsöffnungen verwendet werden. Indem die Köpfe der Kopfbolzen in die Eingriffsöffnungen eingreifen, wird die relative Bewegung zwischen Polierteller und Polierwanne verhindert. Mit anderen Worten bewirken die Formschlusseingriffsteile eine horizontale oder laterale Fixierung der Polierwanne an dem Vibrationsantrieb bzw. an dem Polierteller, um die oszillierende Bewegung des Poliertellers auf die Polierwanne zu übertragen. Zusätzlich können die lateral formschlüssig wirkenden Formschlusseingriffsteile vorzugsweise noch eine Zentriernabe umfassen, um eine Zentrierung und Indexierung der Polierwanne zu bewirken. Mit anderen Worten bewirkt insbesondere die bevorzugte Kombination aus vertikal oder axial wirkender magnetischer Anhaftung und horizontal oder lateral wirkendem Formschluss eine stabile und dennoch leicht lösbare und praktisch handhabbare Befestigung der Polierwanne an dem Vibrationsantrieb bzw. an dem Polierteller zur Übertragung der oszillierenden Bewegung des Vibrationsantriebs bzw. des Poliertellers auf die Polierwanne.
Es wird bevorzugt, die Polierwanne aus einem Kunststoffmaterial mit einem Trägermaterial für ein separat handhabbares Poliermittel auf der Bodeninnenseite zu gestalten. Das Trägermaterial kann ein Poliertuch sein, welches insbesondere magnetisch an der Polierwanne anhaftet. Das Poliertuch kann hierzu an seiner Unterseite mit magnetisierten, ferromagnetischen Mitteln versehen sein. Die Polierwanne hat eine umlaufende Seitenwand mit einer Ring- oder Keilnut, die sich über der Bodenwand der Polierwanne in Höhe gemäß der Dicke des Trägermaterials erstreckt und einen gummielastischen Ring aufnimmt, der den Rand des Trägermaterials klemmend abdeckt und damit verhindert, dass das Poliertuch sich ablösen kann. Der gummielastische Ring kann leicht abgenommen werden, so dass das Poliertuch oder ein anderes Trägermaterial des Poliermittels leicht austauschbar ist.
Vorteilhaft ist die Polierwanne als Behälter für das Poliertuch und Poliermittel-Suspension ausgebildet und ist mit einem Deckel dicht verschließbar sowie mit einem Tragegriff ausgestattet, um als Ganzes auf dem Polierteller abgesetzt beziehungsweise von dem Polierteller abgehoben werden zu können. Für ein Vibrationspoliergerät können somit eine Vielzahl von Polierwannen zur Verfügung stehen, die leicht am Poliergerät gewechselt werden können und deren Spezifikation durch Aufschriften leicht erkennbar gemacht sind. Die Polierwannen sind zweckmäßigerweise stapelbar gestaltet. Bei den durchzuführenden Polierarbeiten können unterschiedliche Polierwannen mit unterschiedlichen Graden der Körnung des Poliermittels nacheinander angewendet werden, ohne dass dies zu Komplikationen in der Bearbeitung der zu polierenden Proben führt. Die Proben können nämlich zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten gesäubert werden, um Verschleppen von unterschiedlicher Körnung des Poliermediums zwischen einzelnen Behältern zu vermeiden. Abgesehen davon sind auch die Behälter leicht reinigbar.
Das Vibrationspoliergerät ist zweckmäßig so gestaltet, dass zwischen Polierwanne und Polierteller ein Randspalt existiert, in den ein Werkzeug eingreifbar ist, um die Polierwanne vom Polierteller sanft abzuheben. Das Abhebewerkzeug kann an den Spalt angesetzt werden, es ist aber auch möglich, das Abhebewerkzeug als Teil des Vibrationspoliergeräts auszubilden. Ein solches integriertes Abhebewerkzeug weist einen Eingriffsteil in den Randspalt und einen Griffteil außerhalb des Randspaltes auf und kann beispielsweise durch Drehen am Griffteil den Randspalt allmählich vergrößern, was zu einem sanften Abheben der Polierwanne von dem Polierteller führt. Dadurch wird das Schwappen von Poliermittel-Suspension innerhalb der Polierwanne vermieden, wenn diese gewechselt werden soll.
Der Vibrationsantrieb wird zweckmäßig so aufgebaut, dass er eine Vibrationsplatte aufweist, an der der Polierteller befestigt ist. Eine günstige Befestigungsart ist die Verschraubung im Zusammenhang mit der Indexierung des Poliertellers an der Vibrationsplatte des Vibrationsantriebes.
Ein bevorzugter Vibrationsantrieb umfasst außer der Vibrationsplatte noch ein ringförmiges oder scheibenförmiges Basisteil und ein ringförmiges oder scheibenförmiges Gegenschwingteil, die über erste Blattfedern verbunden sind. Diese ersten Blattfedern erstrecken sich gemäß Schraubwendelflächen bezüglich der Mittelachse des Gerätes und ermöglichen gegenläufige, relative Drehschwingungsbewegungen zwischen Basisteil und Gegenschwingteil.
Die Vibrationsplatte des Vibrationsantriebes ist mit dem Basisteil über zweite Blattfedern verbunden, welche sich wie die ersten Blattfedern gemäß Schraubwendelflächen bezüglich der Mittelachse des Gerätes erstrecken. Ein elektromotorischer Antrieb ist zwischen Gegenschwingteil und Vibrationsplatte angeordnet und umfasst vorzugsweise eine Magnetspule oder einen Elektromagneten am Gegenschwingteil sowie einen Magnetanker an der Vibrationsplatte, um im Betrieb gegenläufige, oszillierende Drehschwingungsbewegungen zwischen diesem Gegenschwingungsteil und der Vibrationsplatte zu erzeugen, indem der Elektromagnet ein und ausgeschaltet wird, wobei der Magnetanker die zweiten Blattfedern spannt beziehungsweise entspannen lässt. Dabei hebt sich die Vibrationsplatte ein wenig von dem Gegenschwingteil ab, wenn die Blattfedern durch den Antrieb gespannt werden, und wenn der Antrieb kurzzeitig ausgeschaltet wird, bewegt sich die Vibrationsplatte wieder auf das Gegenschwingteil zurück. Durch ein periodisches Ein- und Ausschalten des Antriebes kann somit um die Mittelachse des Geräts eine Drehschwingungsbewegung der Vibrationsplatte zum Gegenschwingteil erzeugt werden.
Der Vibrationsantrieb mit Basisteil, Gegenschwingteil und Vibrationsplatte, die paarweise über die ersten und die zweiten Blattfedern miteinander verbunden sind, ermöglichen einen Massekräfteausgleich und damit einen Schwingkräfteausgleich, bei dem wenig Vibrationsenergie in die Umgebung abgestrahlt wird, verglichen mit einem Unwuchtantrieb, wie diese bei bisherigen Vibrationspoliergeräten der Fall ist.
Bei dem neuen Vibrationspoliergerät bilden der Vibrationsantrieb, der Polierteller und die Polierwanne eine erste Einheit, die in einem Schutzgehäuse schwingungsgedämpft gelagert ist und neben einem Steuerteil als zweite Einheit angeordnet ist. Das Schutzgehäuse weist insgesamt keilförmige Gestalt mit abgestufter Keilspitze auf. Innerhalb des Schutzgehäuses im Bereich der abgestumpften Keilspitze ist der Steuerteil des Vibrationsgeräts untergebracht, während außen am Schutzgehäuse das Bedienungspanel sitzt. Es wird ein Touchscreen am Bedienungspanel bevorzugt. Insgesamt wird ein schmales Vibrationsgerät erzielt, bei der die Polierwanne teilweise, insbesondere halb versenkt im Gehäuse angeordnet ist. Vibrationspoliergeräte werden gewöhnlich mit Probenhaltern benutzt, in denen die zu polierenden Proben stecken. Für das erfindungsgemäße Vibrationspoliergerät werden Sätze von Probenhaltern mit unterschiedlichen Abmessungen und Gewichten bereitgestellt. Der erste Antriebsteil und der Gegenschwingteil schwingen in die eine Richtung und der zweite Antriebsteil mit der Vibrationsplatte und alle mit dieser verbundenen Teile schwingen in der anderen Richtung. Da die Trägheitsmassen der Proben, der Probenhalter, der Polierwanne, des Poliertellers, der Vibrationsplatte und des zweiten Antriebsteils des elektromotorischen Antriebs gegen die Bewegungsrichtung der Trägheitsmasse des Gegenschwingteils und des ersten Antriebteils des elektromotorischen Antriebs schwingen, erfolgt ein Trägheitsmasseausgleich, der im Idealfall dazu führt, dass der Masseschwerpunkt in etwa in Ruhe bleibt, so dass die Abstützkräfte auf den Standort des Vibrationspoliergeräts in etwa konstant bleiben und kaum Vibrationen auf die Umgebung abgegeben werden. Störkräfte werden durch entsprechende Steuerung des Steuerteils des Geräts ausreguliert.
Somit wird mit dem erfindungsgemäßen Vibrationspoliergerät ein außerordentlich ruhiger Lauf erzielt.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: einen schematischen Längsschnitt durch ein Vibrationspoliergerät,
Fig. 2: einen schematischen Querschnitt durch das Vibrationsgerät,
Fig. 3: eine vergrößerte Einzelheit aus Figur 2,
Fig. 4: einen Vibrationsantrieb in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht von oben auf eine Polierwanne,
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Polierwanne,
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht von oben auf einen Polierwannedeckel,
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht eines Vibrationsantriebs mit aufgesetzter Polierwanne von unten,
Fig. 9: eine Schnittansicht eines Probehalters, und
Fig. 10: eine perspektivische Gesamtansicht eines Vibrationspoliergeräts.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Hauptteile des Vibrationspoliergerätes sind ein Vibrationsantrieb 1, ein Polierteller 2 und eine Polierwanne 3. Außerdem umfasst das Gerät noch einen Steuerteil 4 und ein Schutzgehäuse 5.
Der elektromotorische Vibrationsantrieb 1 (Fig. 4) umfasst ein ringförmiges oder scheibenförmiges Basisteil 11, ein ringförmiges oder scheibenförmiges Gegenschwingteil 12, eine Vibrationsplatte 13 sowie einen elektromotorischen Antrieb mit einem ersten Antriebsteil 14 und einem zweiten Antriebsteil 15. Das Basisteil 11 ist mit dem Gegenschwingteil 12 über erste Blattfedern 16 verbunden. Ferner ist das Basisteil 11 über zweite Blattfedern 17 mit der Vibrationsplatte 13 verbunden. Die Blattfedern 16 und 17 bilden jeweils drei Federpakete, die um den Umfang des Gerätes verteilt angeordnet sind. Dem Vibrationsantrieb 1 kann eine Mittel- oder Symmetrieachse 10 zugeordnet werden, zu der die Blattfedern 16 und 17 wie Gangstücke einer mehrgängigen, sehr steil verlaufenden Schraube Schraubwendelflächen bilden, die sich radial zur Mittelachse 10 erstrecken und einen Neigungswinkel zur Mittelachse 10 von 18° einnehmen. Die Struktur des Vibrationsantriebes 1 ist ausführlich in DE 10 2004 034 481 B4 oder US 7 143 891 B2 beschrieben, auf die diesbezüglich hiermit Bezug genommen wird und die hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.
Wie Figur 1 und 2 zeigen, ist der Polierteller 2 mit dem Vibrationsantrieb 1 fest verbunden, und zwar an die Vibrationsplatte 13 bei 24 angeschraubt und bei 25 indexiert. Auf seiner Oberseite weist der Polierteller 2 als eine erste ferromagnetische Schicht eine Magnetplatte oder eine Magnetfolie 21 (Fig. 3) auf, die an die Oberseite des Poliertellers 2 befestigt, in diesem Beispiel angeklebt ist. Kopfbolzen 23, die in Eingriffsöffnungen 33 der Polierwanne 3 eingreifen, können als Formschluss-Eingriffsteile einer Schnellkupplung angesehen werden.
Die Polierwanne 3, vorzugsweise aus Kunststoff, ist mit dem Polierteller 2 zur Mitnahme gekoppelt und weist zu diesem Zweck an ihrer Unterseite eine Magnetfolienscheibe oder Stahlblechscheibe 31 als eine zweite ferromagnetische Schicht auf und kann an der Unterseite der Polierwanne 3 angeklebt sein. Wenn die Polierwanne 3 auf den Polierteller 2 gesetzt worden ist, wirken die ferromagnetischen Schichten zur Kopplung der Polierwanne 3 mit dem Polierteller 2, wodurch die Polierwanne 3 in die oszillierende Schwingung des Poliertellers 2 mitgenommen wird.
Der Polierteller 2 ist mittels einer zentralen Schraube 24 und einer Zentrierscheibe 22 auf der Oberseite der Vibrationsplatte 13 befestigt und wird durch exzentrisch angeordnete Indexstifte 25 indexiert.
Die Zentrierscheibe 22 greift in eine zentrale Aussparung 32 in der Bodenwand der Polierwanne 3 ein, um die Polierwanne 3 zu zentrieren. Desgleichen greifen die Kopfbolzen 23 in entsprechende Bodenaussparungen 33 der Polierwanne 3 ein, um einen Formschluss gegen relative Drehung zwischen dem Vibrationsantrieb 1 bzw. dem Polierteller 2 und der Polierwanne 3 zu ergeben.
Die Polierwanne 3 ist in Figur 5 und 6 perspektivisch dargestellt und zeigt die Stahlblechscheibe 31 an der Unterseite der Bodenwand. Die Polierwanne 3 weist eine Seitenwand 34 mit daran angebrachten Tragegriff 35 auf. Wie aus Figur 3 und 5 ersichtlich, weist die Seitenwand 34 eine umlaufende Keilnut 36 auf, unter der sich ein Aufnahmeraum für ein Poliertuch 6 (Figur 3) befindet. Der Rand des Poliertuches 6 wird durch einen gummielastischen Ring 37 festgeklemmt, der in die Keilnut 36 eingreift und den Rand des Poliertuches 6 niederhält. Fingeröffnungen 38 an der Seitenwand 34 erleichtern die Entnahme des elastischen Ringes 37 aus der Keilnut 36 und damit den Wechsel des Poliertuches 6, das an seiner Unterseite mit magnetisierten, ferromagnetischen Mitteln versehen ist, um gut anzuliegen und zu haften. Es wird bevorzugt, die Polierwanne aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen. Das Poliertuch 6 ist ein Trägermaterial, auf das eine Poliermittel-Suspension aufgegeben wird.
Die Polierwanne 3 kann mit einem verriegelbaren Deckel 7 (Fig. 6, 7) verschlossen werden, so dass ein verschließbarer Behälter für das Poliertuch und die Poliermittel-Suspension entsteht. Der Deckel 7 weist Vorsprünge 72 und 73 auf, die in die Bodenaussparungen 32 und 33 der Polierwanne passen, so dass verschlossene Polierwannen 3 (Fig. 6, 7) übereinander stapelbar sind. Es ist vorgesehen, zu einem Vibrationspoliergerät eine gewisse Anzahl von solchen Polierwannen (Fig. 6, 7) bereitzustellen, die Poliermittel-Suspensionen mit unterschiedlicher Körnung fassen können. Auf diese Weise wird ermöglicht, das Vibrationspoliergerät zunächst als Feinschliffgerät für zu polierende Proben und anschließend als Endpoliergerät zu nutzen.
Wie am besten aus Figur 3 ersichtlich, befindet sich zwischen dem Polierteller 2 und der Polierwanne 3 ein Randspalt 29, in den ein Werkzeug eingreifen kann, um die Polierwanne 3 sanft von dem Polierteller 2 abzuheben. Das sanfte Abheben kann mechanisiert werden, indem z.B. ein Griff mit Nocken am vorderen Ende in den Spalt 29 eingreift (nicht gezeigt), wobei durch Drehen des Werkzeugs der Nocken den Spalt 29 erweitert und damit die Polierwanne 3 gegen die magnetische Anhaftkraft vom Polierteller 2 sanft abhebt. Es genügt auch, die Polierwanne an den Griffen 35 sanft anzuheben.
Wie gemäß Figur 1 ersichtlich, bilden der Vibrationsantrieb 1, der Polierteller 2 und die Polierwanne 3 eine erste Einheit, die in dem Schutzgehäuse 5 neben dem Steuerteil 4 als zweite Einheit angeordnet ist. Das Schutzgehäuse 5 weist insgesamt eine keilförmige Gestalt mit abgestumpfter Keilspitze 51 auf, innerhalb welcher der Steuerteil 4 untergebracht ist. Die Oberseite des Schutzgehäuses 5 im Bereich der abgestumpften Keilspitze 51 ist als Bedienungspanel gestaltet und kann einen Touchscreen 52 aufweisen. Ein Gehäusedeckel 53 dient zur Abdeckung des Vibrationspoliergerätes.
Fig. 8 zeigt den Vibrationsantrieb 1 mit aufgesetzter Polierwanne 3 sowie mit einem Beschleunigungssensor 18, der die Beschleunigungen zwischen Polierteller 2 und Polierwanne 3 zu messen und daraus Beschleunigungssignale zu bilden in der Lage ist. Diese Signale werden zu dem Steuerteil 4 rückgeführt, um regelnd in die dem Vibrationsantrieb zugeführte Spannung, Stromstärke und Impulsgabe einzugreifen.
Fig. 9 zeigt eine Schnittaussicht durch eine Probe 8 und einen Probehalter, mit dem die Probe 8 passend festgeklemmt werden kann, um mit der Unterseite 8 auf das Poliertuch 6 aufgesetzt zu werden.
Der Betrieb des Vibrationspoliergeräts geht wie folgt vor sich.
Zunächst werden mehrere zu polierende Proben 8 für den Poliervorgang vorbereitet. Dies bedeutet in den meisten Fällen, dass die Proben in Probenhaltern 9 so positioniert werden, dass die zu polierende Fläche 81 von dem Probenhalter vorsteht.
Das Steuergerät 4 wird zur Abgabe von elektrischen Strömen vorgegebener Frequenz und Stärke eingeschaltet, um den Vibrationsantrieb 1 in Gang zu setzen. Die erzeugten Schwingungen an der Vibrationsplatte 13 sind oszillierend und führen dazu, dass die auf der Polierwanne befindlichen und zu polierenden Proben 8 in schubweise hüpfende Bewegung geraten und dabei umlaufend in der Polierwanne 3 angetrieben werden. Bei jedem Spannungsstoß bewegen sich der erste oder zweite Antriebsteil 14, 15 relativ zueinander und damit auch der Gegenschwingungsteil 12 zu der Vibrationsplatte 13, wodurch die Blattfedern 16 und 17 gespannt werden, und wenn der Spannungsimpuls zurückgeht, führen die Blattfedern 16 und 17 die Geräteteile in ihre Ausgangslage zurück. Der Polierteller 2 ist mit der Vibrationsplatte 13 fest verbunden und macht so deren Bewegungen mit. Dies gilt aber auch für die Polierwanne 3, da diese mechanisch und/oder magnetisch mitgenommen wird. Die Indexstifte 25 verhindern eine ungewollte Drehbewegung der Polierwanne 3 zu dem Polierteller 2.
Die beschriebene Ausführungsform ist beispielhaft zu werten. Bewegungen können bekanntlich überlagert werden. Es können zwei erste Antriebsteile und zwei zweite Antriebsteile vorgesehen sein, deren erzeugte Bewegungen überlagert werden, um den Umlauf des zu polierenden Proben in der topfförmigen Polierwanne zu begünstigen. Mit drei ersten und zweiten Antriebsteilen kann ein noch günstigeres Ergebnis erzielt werden.

Claims

Vibrationspoliergerät umfassend:
- einen Vibrationsantrieb (1) zur Erzeugung einer oszillierenden Schwingung zum Polieren von Proben (8),

- einen Polierteller (2), der mit dem Vibrationsantrieb (1) verbunden und von diesem antreibbar ist, und

- eine Polierwanne (3), die zur Aufnahme eines Poliermediums sowie der zu polierenden Proben (8) ausgebildet ist und mit dem Polierteller (2) zur Mitnahme gekoppelt ist, wobei die Polierwanne (3) lösbar an dem Polierteller (2) befestigt ist und die lösbare Befestigung mittels magnetischer Anhaftkraft bewerkstelligt ist, gekennzeichnet durch

- Formschlusseingriffsteile, welche eine Zentrierung und/oder horizontal oder lateral formschlüssige Kopplung der Polierwanne an den Polierteller bewirken und damit zur Mitnahme der Polierwanne in die oszillierende Schwingungsbewegung des Poliertellers beitragen können.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 1,
wobei der Polierteller (2) an seiner Oberseite ein erstes ferromagnetisches Teil (21) aufweist, und die Polierwanne (3) an ihrer Unterseite mit einem zweiten ferromagnetischen Teil (31) versehen ist,
wobei das erste und zweite ferromagnetische Teil (21, 31) zusammen wirken und eine Anhaftung der Polierwanne (3) an dem Polierteller (2) ergeben.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 2,
wobei eines der ferromagnetischen Teile als eine ferromagnetische Schicht in Form einer Magnetplatte oder Magnetfolie (21) und/oder das andere ferromagnetische Teil als eine ferromagnetische Schicht in Form einer Metallscheibe (31) oder Magnetfolienscheibe ausgebildet ist.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 3,
wobei die Magnetplatte oder Magnetfolie (21) auf der Oberseite des Poliertellers (2) oder auf der Unterseite der Polierwanne (3) aufgeklebt ist.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 3 oder 4,
wobei die Stahlblechscheibe (31) oder Magnetfolienscheibe auf der Unterseite der Polierwanne (3) oder auf der Oberseite des Poliertellers (2) aufgeklebt ist.
Vibrationspoliergerät nach einem der Ansprüche 1 - 5,
wobei Zentrier- und Indexmittel (22, 32; 23, 33) zwischen dem Polierteller (2) und der Polierwanne (3) angeordnet sind.
Vibrationspoliergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend ein Poliermedium, wobei das Poliermedium ein Trägermaterial und ein Poliermittel umfasst.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 7,
wobei das Trägermaterial ein Poliertuch (6) ist und das Poliermittel in einer Poliermittel-Suspension vorliegt.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 7 oder 8,
wobei die Polierwanne (3) eine Bodenwand mit einem Aufnahmeraum für das Trägermaterial und eine umlaufende Seitenwand (34) mit Keil nut (36) zur Aufnahme eines gummielastischen Ringes (37) aufweist, um den Rand des Trägermaterials abzudecken und um dichtend an diesem Rand anzuliegen.
Vibrationspoliergerät nach einem der Ansprüche 7-9,
wobei die Polierwanne (3) als Kunststoffbehälter für das Trägermaterial und die Poliermittel-Suspension ausgebildet ist und mit einem Deckel verschließbar ist sowie einen Tragegriff (35) aufweist, um als Ganzes auf den Polierteller (2) abgesetzt beziehungsweise von dem Polierteller (2) abgehoben werden zu können.
Vibrationspoliergerät nach einem der Ansprüche 1 - 10,
wobei zwischen Polierwanne (3) und Poliertellter (2) ein Randspalt (29) existiert, in den ein Werkzeug eingreifbar ist, um die Polierwanne (3) vom Polierteller (2) sanft abzuheben.
Vibrationspoliergerät nach einem der Ansprüche 1-11,
wobei der Vibrationsantrieb (1) eine Vibrationsplatte (13) aufweist, an der der Polierteller (2) befestigt ist und die um eine Mittelachse (10) herum Drehschwingungen auszuführen vermag und
wobei der Vibrationsantrieb (1) zusätzlich zu der Vibrationsplatte (13) noch ein ringförmiges Basisteil (11) und ein ringförmiges Gegenschwingteil (12) aufweist, die sich um die Mittelachse (10) herum erstrecken und über erste Blattfedern (16) verbunden sind, welche sich gemäß Schraubwendelflächen erstrecken, so dass gegenläufige, relative Drehschwingungsbewegungen zwischen Basisteil und Gegenschwingteil möglich sind und
wobei die Vibrationsplatte (13) mit dem Basisteil (11) über zweite Blattfedern (17) verbunden ist, welche sich gemäß Schraubwendelflächen radial und um die Mittelachse (10) herum erstrecken, wobei ferner ein elektromagnetischer Antrieb mit einem ersten Antriebsteil (14) an dem Gegenschwingteil (12) und mit einem zweiten Antriebsteil (15) an der Vibrationsplatte (13) angeordnet ist, um im Betrieb gegenläufige, oszillierende Drehschwingungsbewegungen zwischen Gegenschwingteil (12) und Vibrationsplatte (13) zu erzeugen und vorzugsweise
ferner umfassend einen Steuerteil (4), der den ersten und den zweiten Antriebsteil (14, 15) gegensinnig und zur Ausregulierung von Störkräften steuert.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 12,
wobei der Vibrationsantrieb (1), der Polierteller (2) und die Polierwanne (3) eine erste Einheit bilden, die in einem Schutzgehäuse (5) neben dem Steuerteil (4) als zweiter Einheit angeordnet ist.
Vibrationspoliergerät nach Anspruch 13,
wobei das Schutzgehäuse (5) eine insgesamt keilförmige Gestalt mit abgestumpfter Keilspitze (51) aufweist, innerhalb welcher der Steuerteil (4) untergebracht ist, der außen am Schutzgehäuse ein Bedienungspanel aufweist.