Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein materialabtragendes Gerät im Labormaßstab zum Schleifen von Proben, in Form eines Labor-Tellerschleifgeräts, ein Verfahren zum Planschleifen einer Unterseite von insbesondere eingebetteten Proben sowie eine Ersatzschleifscheibe für das Labor- Tellerschleifgerät und die Verwendung einer Schleifscheibe in einem Labor-Tellerschleifgerät.

Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung

Um in der Metallographie Materialuntersuchungen an Proben vorzunehmen, werden häufig kleinere Probenstücke in einen zylindrischen Körper aus Kunststoffmaterial eingebettet. Der Durchmesser solcher eingebetteter Proben beträgt z.B. 40 mm. Anschließend werden solche 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. Zum Planschleifen und ggf. Polieren der eingebetteten metallographischen Proben werden typischerweise Labor- Tellerschleifgeräte mit rotierender Schleifscheibe verwendet, wie sie z.B. von der ATM Qness GmbH unter den Markennamen Saphir und Rubin bekannt sind, vgl. www.qatm.com. Häufig sind solche Labor-Tellerschleifgeräte als kombinierte Schleif- und Poliergeräte ausgelegt, d.h. dass die Labor-Tellerschleifgeräte auch mit einer Polierscheibe ausgerüstet werden können, um eine zusätzliche Polierfunktion auszuweisen. Solche Labor-Tellerschleifgeräte werden also typischerweise zum Planschleifen und ggf. Polieren der Unterseite von eingebetteten Proben in der Materialprüfung, insbesondere Härteprüfung oder Gefügeanalyse verwendet.

Derartige Labor-Tellerschleifgeräte sind entweder einspindelig oder mehrspindelig erhältlich. Manuelle Labor-Tellerschleifgeräte besitzen im Wesentlichen ein Gehäuse mit einer Wanne, einem Antriebsmotor und einem Schleifteller. Bei diesen einfachen Geräten kann die eingebettete Probe von Hand angedrückt und geschliffen werden. Automatische Schleifgeräte besitzen zusätzlich noch einen Gerätekopf, manchmal als Polierkopf bezeichnet, mit einem Andrückstempel in dem ein Probenhalter montiert werden kann, welcher rotiert. Die Probe kann entweder lose im Probenhalter liegen und durch einzelne Druckstifte gegen den Schleifteller gedrückt werden (Einzelprobenanpressdruck), oder sie ist fix in den Probenhalter eingespannt und der Probenhalter wird als Gesamtes gegen den Schleifteller gedrückt (Zentralanpressdruck)

Die Schleifscheiben für solche Labor-Tellerschleifgeräte sind typischerweise vollflächig ausgeführt, d. h. das Schleifmittel mit bestimmter Körnung und bestimmter Streuung ist auf den Schleifschreiben vollflächig, gegebenenfalls einem bestimmten Muster, von innen nach außen über die gesamte Oberfläche der Schleifscheibe verteilt.

Allerdings nimmt die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe zur Mitte hin ab. Aufgrund der abnehmenden Umfangsgeschwindigkeit steigt zur Mitte der Scheibe hin der Druck auf die Probe. In der Mitte der Scheibe wird typischerweise nicht gearbeitet, da die Umfangsgeschwindigkeit gleich Null ist und somit kein Material abgetragen wird. Deshalb wird vornehmlich der äußere Bereich der Scheibe genutzt, und der innere Bereich wird nicht verwendet. Nach längerfristigen Gebrauch führt dies zu unterschiedlichem Verschleiß, sodass die Schleifscheibe nach längerfristigen Gebrauch nicht mehr plan ist, was sich wiederum nachteilig auf die grundsätzlich angestrebte Ebenheit der Probe auswirken kann.

Diesen nachteiligen Effekten wird entgegengewirkt, indem die Schleifscheibe regelmäßig mit einem Schleifstein, typischerweise per Hand, abgezogen wird, was jedoch in nachteiliger weise zusätzlichen Aufwand verursacht. Überdies wird dadurch Schleifmittel verschwendet, was unnötige Kosten verursacht.

Noch problematischer sind diese Effekte bei automatischen Labor-Tellerschleifgeräten, bei welchen eine oder mehrere Proben in einem Probenhalter befestigt sind, welcher mittels eines an einem Gerätekopf rotierend befestigten Andrückstempels automatisch an die Schleifscheibe angedrückt wird. Hierbei werden die Proben typischerweise immer am selben Radius der Schleifscheibe geschliffen, was in besonderem Maße zu einer ungleichmäßigen Abnutzung des Schleifmittels auf der Schleifscheibe führt, nämlich in einem äußeren Ringbereich, in welchem die Probe bzw. die Proben vornehmlich geschliffen werden. Da die Probe, bzw. bei mehreren Proben die Gesamtheit der Proben, trotz Eigenrotation radial immer etwa im selben Radiusintervall verbleiben, kann bei längerfristiger Benutzung ein Höhenunterschied der schleifenden Oberfläche, d.h. der Schleifkörper zwischen dem radial äußeren Bereich und dem zentralen Bereich der Schleifscheibe entstehen, da im zentralen Bereich weniger bis keine Abnutzung des Schleifmittels bewirkt wird.

Wenn eine derart ungleichmäßig abgenutzte Schleifscheibe nicht regelmäßig mit einem Schleifstein abgezogen wird, kann dies sogar eine regelrechte Stufenbildung des Schleifmittels an einem bestimmten Radius bewirken, was zu einer grundsätzlich unerwünschten Abrundung der unteren Außenkante der eingebetteten Probe führen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Labor-Tellerschleifgerät, ein Verfahren, eine Ersatzschleifscheibe und eine Verwendung einer Schleifscheibe zur Verfügung zu stellen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile meiden oder zumindest mindern.

Eine weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Labor-Tellerschleifgerät, ein Verfahren, eine Ersatzschleifscheibe und eine Verwendung einer Schleifscheibe zur Verfügung zu stellen, bei welchen einerseits die Notwendigkeit des Abziehens der Schleifscheibe entfällt oder zumindest reduziert ist und bei welchen trotzdem die Unterseite der geschliffenen eingebetteten Proben ein hohes Maß an Ebenheit aufweist, wobei insbesondere Verrundungen am Rand der Probe vermieden oder zumindest gemindert werden, bei gleichzeitig hoher Standzeit der Schleifscheibe.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung betrifft ein Tellerschleifgerät im Labormaßstab mit rotierender Schleifscheibe zum Planschleifen einer Unterseite von insbesondere eingebetteten metallographischen Proben, wobei das Labor-Tellerschleifgerät auch als kombiniertes Schleif- und Poliergerät ausgebildet sein kann. Es umfasst ein Gerätegehäuse mit einem Schleifscheibenaufnahmeteller und einem Antriebsmotor, mittels welchem der Schleifscheibenaufnahmeteller in Rotation versetzt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe ist vorzugsweise regelbar und kann z.B. zwischen 30 min- ¹ und 600 min- ¹ geregelt werden. Auf dem Schleifscheibenaufnahmeteller kann eine, insbesondere dünne, Schleifscheibe angebracht, z.B. angeheftet werden, welche im Wesentlichen aus einer Trägerscheibe und einer Schleifmittelschicht in Form von auf der Trägerscheibe gebundenen Schleifkörnern oder Schleifpartikeln als Schleifmittel besteht. Die Bindung der Schleifkörner erfolgt vorzugsweise mittels einer Kunstharzbindung oder einer Metallbindung, z.B. Nickelbindung, in welcher die Schleifkörner eingebettet sind.

Die Trägerscheibe der Schleifscheibe weist eine Oberseite und eine Unterseite auf und ist mit der Unterseite auf dem Schleifscheibenaufnahmeteller lösbar befestigt, z.B. haftend, um die Schleifscheibe als Verbrauchsmaterial nach entsprechender Abnutzung oder zum Schleifen mit veränderter Körnung einfach austauschen zu können. Hierzu kann die Schleifscheibe auf den Schleifscheibenaufnahmeteller angeheftet werden, z.B. magnetisch, d.h. mittels einer magnetischen Haftung der Trägerscheibe an dem Schleifscheibenaufnahmeteller oder mittels einer Trägerscheibe mit einer adhäsiven Unterseite, z.B. mit einer gelartigen Oberflächenbeschichtung. Die Schleifscheibe ist dabei insbesondere erheblich größer als die plan zu schleifende Probe, deren Durchmesser typischerweise im Bereich von 30 mm bis 60 mm beträgt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Schleifscheibe in einen peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich und einen innerhalb des peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs angeordneten zentralen zweiten Flächenbereich unterteilt, wobei die Oberseite der Trägerscheibe lediglich in dem peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich mit den Schleifkörnern als Schleifmittel flächig belegt ist, so dass ein schleifender peripherer ringförmiger erster Flächenbereich und ein passiver, nicht-schleifender zentraler zweiter Flächenbereich gebildet werden. Mit anderen Worten weist die Schleifscheibe einen schleifenden peripheren Ringbereich auf, der mit Schleifmittel belegt ist, und eine Freistellung im Ringinnenbereich, in dem das Schleifmittel ausgespart wurde, d.h. dass die Trägerscheibe der Schleifscheibe in dem passiven, nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich zwar vorhanden, aber im Wesentlichen nicht mit Schleifkörnern als Schleifmittel belegt ist. Alternativ ist auch denkbar, zusätzlich den Schleifscheibenaufnahmeteller und die Trägerscheibe in dem nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich auszusparen und einen Abfluss für das Kühlmittel in dem Schleifscheibenaufnahmeteller vorzusehen. Die Schleifmittelschicht auf der Trägerscheibe, d.h. die aktiv schleifende Fläche der Schleifscheibe ist also als ringförmige Fläche ausgebildet und umschließt einen nackten nicht schleifenden zentralen Bereich der Trägerscheibe. Die Schleifmittelschicht ist demnach ringförmig ausgestaltet mit einer Aussparung im Zentrum um die Rotationsachse der Schleifscheibe.

Die radiale Breite des schleifenden peripheren Ringbereichs bzw. die radiale Breite der ringförmigen Schleifmittelschicht ist vorzugsweise an die Größe der Probe bzw. der Proben angepasst, derart, dass die Probe oder Proben mit Ihrem Randbereich den schleifenden peripheren Ringbereich, insbesondere permanent oder zumindest regelmäßig, radial nach innen überlaufen, so dass im zentralen Bereich der Schleifscheibe keine Flächenbereiche verbleiben, die nicht, insbesondere permanent oder zumindest regelmäßig beim Schleifen der Probe bzw. der Proben mitwirken. Mit anderen Worten schleift die vollständige Oberfläche der Schleifmittelschicht die Unterseite der Probe bzw. der Proben ohne dass Bereiche der Schleifmittelschicht vorhanden sind, die nicht von der Probe bzw. den Proben überlaufen werden. Mit anderen Worten ist der Durchmesser des nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereichs groß genug, dass die Probe bzw. die Proben permanent oder zumindest regelmäßig radial nach innen in den passiven, nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich hineinlaufen.

Somit kann in vorteilhafter Weise eine unterschiedliche Abnutzung des Schleifmittels bzw. der Schleifmittelschicht vor allem im zentralen Innenbereich der Schleifscheibe vermieden werden, da dort vorzugsweise überhaupt kein Schleifmittel vorhanden ist.

Hierdurch kann ein synergistischer Doppelnutzen erzielt werden. Einerseits kann das regelmäßige Abziehen der Schleifscheibe entfallen oder zumindest erheblich reduziert werden und es wird trotzdem ein ebenes Schleifergebnis für die Unterseite der Probe bzw. Proben gewährleistet, selbst wenn die Schleifscheibe bereits einen gewissen Abnutzungsgrad erreicht hat. Anderseits kann eine Verschwendung von Schleifmittel an Stellen, an denen die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe ohnehin zu gering ist, um ein optimales Schleifergebnis zu erzielen, vermieden oder zumindest verringert werden. Vorzugsweise kann zusätzlich auch an der radialen Außenseite der Schleifscheibe eine ungleichmäßige Abnutzung des Schleifmittels vermieden werden, indem die Probe bzw. die Proben den schleifenden peripheren Ringbereich radial auch nach außen überlaufen, d.h. radial nach außen über den schleifenden peripheren Ringbereich hinausragen bzw. hinauslaufen.

In dem schleifenden peripheren Ringbereich bzw. der ringförmigen Schleifmittelschicht sind die Schleifkörner als Schleifmittel mit bestimmter Körnung und bestimmter Streuung mittels eines Bindemittels auf der Trägerscheibe gebunden. Als Bindemittel kann z.B. Epoxydharz oder Nickel verwendet werden.. Als Schleifmittel wird z.B. industriell hergestellter Diamant in Form von Diamantpartikeln mit der gewünschten Körnung verwendet, wobei die Diamantpartikel in Kunstharz mit einer gewünschten Härte (weich, mittel, hart) gebunden sind. Vorzugsweise werden die Schleifpartikel als Pulver, z.B. ein Diamantpulver mit einem Druckverfahren mit dem Kunstharz auf die Oberfläche der Trägerscheibe gedruckt und dabei lokal gebunden. Die Schleifkörner werden demnach vorzugsweise in dem schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich mit Bindemittel in einem vordefinierten Muster aufgedruckt. Besonders geeignet hierfür ist das Siebdruckverfahren. Alternativ können die Schleifpartikel auch mittels einer Metallbindung, z.B. einer Nickelbindung auf der Trägerscheibe gebunden sein.

Dadurch wird im Querschnitt der Schleifscheibe eine Oberfläche der ringförmigen Schleifmittelschicht gebildet und zwar durch die in dem Bindemittel eingebetteten Schleifkörner, die in dem schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich eine gemeinsame ringförmige schleifende erste Oberfläche der Schleifscheibe definieren. Die Trägerscheibe der Schleifscheibe bildet in dem passiven nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich eine zentrale nicht-schleifende zweite Oberfläche der Schleifscheibe, da der zentrale zweite Flächenbereich der Trägerscheibe nicht mit Schleifkörnern belegt ist, bzw. weil dort die Schleifmittelschicht ausgespart ist. In einem frischen unabgenutzten Zustand der Schleifscheibe liegt somit die gemeinsame ringförmige schleifende erste Oberfläche der Schleifscheibe höher als die zentrale nicht-schleifende zweite Oberfläche der Schleifscheibe, so dass am Innenradius der ringförmigen Schleifmittelschicht eine Höhendifferenz bzw. eine Stufe zwischen der gemeinsamen ringförmigen schleifenden ersten Oberfläche und der zentralen nicht-schleifenden zweiten Oberfläche gebildet wird und die Probe bzw. die Proben in dem passiven nicht- schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich hineinlaufen und dort aufgrund der Höhendifferenz einen axialen Abstand zur Schleifscheibe aufweisen.

Der Höhenunterschied der Stufe zwischen der gemeinsamen ringförmigen schleifenden ersten Oberfläche bzw. der Oberfläche der ringförmigen Schleifmittelschicht und der zentralen nicht- schleifenden zweiten Oberfläche bzw. die Dicke der Schleifmittelschicht kann je nach Schleifscheibe z.B. zwischen 50 mhi und 5 mm, vorzugsweise zwischen 100 mhi und 3 mm, vorzugsweise zwischen 200 mhi und 1,5 mm betragen. Geeignete Körnungen für den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächen bereich haben Korngrößen von 3 mhi, 6 mhi, 15 mhi, 30 mhi, 60 mhi, 125 mhi oder 250 mhi bzw. Körnungen von 80, 120, 180, 240, 320, 600, 800, 1000, 1200, 2500, wobei die Korngröße 25,4mm (1 inch)/Körnung entspricht. Z.B. beträgt die Korngröße bei einer 1000er Körnung 25,4mm / 1000 = 0,025 mm oder bei einer 80er Körnung 25,4 mm/80 = 0,32 mm. Körnungen unter 80 sind bei Labor-Tellerschleifgeräten eher unüblich, so dass die größte Korngröße vorzugsweise etwa 0,32 mm oder 0,25 mm beträgt.

Die Schleifkörner sind in dem schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich mit dem Bindemittel auf der Oberseite der Trägerscheibe vorzugsweise in mehreren Schichten gebunden, vorzugsweise in 3 bis 200 Schichten, vorzugsweise in 5 bis 100 Schichten, so dass in der mehrschichtigen Schleifmittelschicht im Mittel etwa 3 bis 200, vorzugsweise etwa 5 bis 100 Schleifpartikel axial übereinander gebunden sind.

Weiter vorzugsweise ist die mehrschichtige Schleifmittelschicht selbstschärfend ausgebildet, z.B. derart dass stumpf gewordene Schleifkörner, z.B. Diamantpartikel, beim Schleifvorgang herausbrechen und dadurch frische Schleifkörner, z.B. Diamantpartikel aus einer darunter liegenden Schicht selbstständig an die Oberfläche treten.

Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Schleifscheibe in dem Labor-Tellerschleifgerät eine hohe Standzeit aufweist und eine Vielzahl von eingebetteten Proben nacheinander geschliffen werden können bevor die Schleifscheibe ausgetauscht werden muss. Andererseits sorgt insbesondere eine Kombination aus einer solchen Schleifscheibe mit einer Mehrzahl von Schichten aus übereinander gebundenen Schleifkörnern, die sukzessive abgetragen werden und der Aussparung der Schleifmittelschicht im Innenbereich der Schleifscheibe für einen synergistischen Vorteil, da ohne die vorliegende Erfindung insbesondere bei mehrschichtigen selbstschärfenden Schleifscheiben die entstehende Höhendifferenz durch die stark unterschiedliche Abnutzung besonders groß ist.

Mit anderen Worten entspricht der Höhenunterschied zwischen dem schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich und dem passiven, nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich vorzugsweise nicht der Größe der Schleifkörper, sondern ist erheblich größer als die Größe der Schleifkörner, da die Bindung, vorzugsweise eine Kunstharzbindung mit Diamantpartikeln, z.B. mittels eines Siebdruckverfahrens, in mehreren Schichten aufgetragen wird, und somit auch bei kleineren Korngrößen Höhendifferenzen von z.B. bis zu 1 mm aufgetragen werden können. Dadurch wird die Standzeit der Schleifscheibe erheblich erhöht, selbst wenn die Schleifkörner relativ schnell stumpf werden. Bei einer mehrschichtigen Bindung der Schleifkörner bricht, wie vorstehend bereits erläutert, ein Schleifkorn, wenn es stumpf ist, aufgrund der hohen Schnittkraft mit der Bettung aus, und die darunterliegenden frischen und noch scharfen Schleifkörner treten an die Oberfläche und entfalten ihre Schleifwirkung. Dadurch kann eine hohe Lebensdauer erzielt werden.

Die Schleifscheibe ist vorzugsweise (kreis-)rund und/oder weist einen Außendurchmesser zwischen 100 mm und 500 mm, vorzugsweise zwischen 150 mm und 400 mm, vorzugsweise von 300 mm +/- 50 mm auf.

Der schleifende periphere ringförmige erste Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht weist vorzugsweise einen Innendurchmesser D_i und einen Außendurchmesser D_a auf, wobei die Hälfte der Differenz zwischen dem Innendurchmesser D_i und dem Außendurchmesser D_a, die radiale Breite B_r der ringförmigen Schleifmittelschicht definiert und zwischen 240 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 180 mm und 25 mm, vorzugsweise 30 mm +/- 10 mm oder 125 mm +/- 50 mm beträgt. Zum Schleifen einer einzelnen Probe kann die radiale Breite B_r der ringförmigen Schleifmittelschicht 30 mm +/- 10 mm betragen bzw. zwischen 5% und 50% schmaler sein als der Durchmesser der eingebetteten Probe und bei einem Probenhalter mit mehreren Proben kann die radiale Breite B_r der ringförmigen Schleifmittelschicht 125 mm +/- 50 mm bzw. zwischen 150% und 400% des Durchmessers einer einzelnen eingebetteten Probe betragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der schleifende periphere ringförmige erste Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht einen Innendurchmesser D_i und einen Außendurchmesser D_a auf, wobei der Innendurchmesser D_i dem Außendurchmesser des passiven nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereichs entspricht und der Innendurchmesser D_i vorzugsweise zwischen 20 mm und 450 mm, vorzugsweise zwischen 30 mm und 300 mm, vorzugsweise 50 mm +/- 30 mm für einen Probenhalter mit mehreren Proben oder 250 mm +/- 50 mm für eine einzelne Probe beträgt und/oder der Außendurchmesser D_a vorzugsweise zwischen 100 mm und 500 mm, vorzugsweise zwischen 150 mm und 400 mm, vorzugsweise im Bereich von 300 mm +/- 50 mm beträgt.

Die Trägerscheibe ist bevorzugt als ein insbesondere steifes Blech ausgebildet. Eine hinreichende Steifigkeit der Trägerscheibe ist bei den in einem Labor-Tellerschleifgerät relevanten Schleifparametern von Vorteil. Das Blech ist vorzugsweise ein Metallblech, es kann allerdings auch ein Kunststoffblech sein. Bevorzugt beträgt die Dicke des Bleches zwischen 0,1 mm und 3 mm. Z.B. ist ein Metallblech mit einer Dicke von 0,5 mm geeignet. Besonders geeignet sind magnetisierbare Metallbleche, z.B. magnetisierbare Stahlbleche, da diese direkt magnetisch an dem Schleifscheibenaufnahmeteller angeheftet werden können, wenn der Schleifscheibenaufnahmeteller Magnete enthält.

Die Schleifkörner sind bevorzugt Diamantpartikel, was sich wiederum positiv auf die Standzeit der Schleifscheibe auswirkt.

Die Schleifkörner sind vorzugsweise mittels einer Kunstharzbindung auf der Trägerscheibe gebunden. Alternativ kommt eine Nickelbindung in Betracht. Die Schleifkörner sind dabei in dem Bindemittel eingebettet. Die Bindung erfolgt z.B. mit einem Siebdruckverfahren.

Die Schleifkörner bzw. Diamantpartikel können mit dem Bindemittel sogar direkt auf dem Blech gebunden sein. Alternativ kann die Schleifscheibe eine textile Zwischenlage umfassen, auf welcher die Schleifkörner bzw. Diamantpartikel mit dem Bindemittel gebunden sind. Letzteres kann produktionstechnische Vorteile haben. In diesem Fall bildet die textile Unterlage mit der Schleifmittelschicht ein flexibles Schleifpad, das dann wiederum auf das Blech aufgeklebt wird, so dass das Blech zusammen mit der textilen Zwischenschicht die Trägerscheibe bildet, um eine steife Schleifscheibe zu erhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schleifscheibe Haftmittel auf, mit welcher die Schleifscheibe mit der Unterseite auf dem Schleifscheibenaufnahmeteller abziehbar haftend befestigt wird. Die Haftung kann z.B. mittels Magnetkraft oder einer gelartigen Adhäsionsschicht erzielt werden. Dadurch kann die Schleifscheibe vom Benutzer einfach und komfortabel ausgewechselt werden, z.B. zum Wechseln der Körnung oder wenn die Schleifscheibe das Ende Ihrer Lebensdauer erreicht hat.

Vorzugsweise rotiert der Schleifscheibenaufnahmeteller und damit die Schleifscheibe in einer Auffangwanne, die den Schleifabrieb und ggf. Kühlflüssigkeit auffängt. Dadurch kann die Schleifscheibe mit Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser gekühlt und der Schleifabrieb weggespült werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Labor-Tellerschleifgerät einen vorzugsweise austauschbaren Probenhalter auf, der z.B. als Platte zum Einsetzen mehrerer Proben oder als Greifer für eine einzelne Probe ausgebildet sein kann, wobei die Probe oder die Proben in den Probenhalter eingesetzt sind, und mittels des Probenhalters per Einzelanpressdruck oder per Zentralanpressdruck jeweils an die Schleifscheibe angedrückt werden. Bei Einzelanpressdruck ist die Probe oder sind die Proben lediglich in den Probenhalter eingelegt und bei Zentralanpressdruck ist oder sind sie fest eingespannt. Ferner rotiert zusätzlich zu der Rotation der Schleifscheibe der Probenhalter mit der eingesetzten Probe bzw. mit den eingesetzten Proben während des Schleifvorgangs und während der entgegengesetzten oder gleichgerichteten doppelten Rotation der Schleifscheibe und des Probenhalters läuft ein Randbereich der Probe bzw. der Proben innen und ggf. zusätzlich außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial hinaus und läuft innen radial in den passiven, nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich hinein. Dadurch wird sichergestellt, dass im zentralen Innenbereich der Schleifscheibe kein Schleifmittel vorhanden ist, das nicht von der Probe bzw. den Proben gleichmäßig abgenutzt wird. Mit anderen Worten definiert i) im Falle einer einzelnen Probe, die Probe einen Außendurchmesser und die Probe ragt während des Schleifvorgangs mit ihrem Außendurchmesser nach innen und ggf. nach außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial hinaus, und ii) im Falle eines Probenhalters mit mehreren eingesetzten Proben, definiert die Gesamtheit der Proben bezogen auf die Rotation des Probenhalters einen Gesamtaußendurchmesser und der Gesamtaußendurchmesser ragt während des Schleifvorgangs innen und ggf. außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial hinaus und in den passiven nicht-schleifenden zentralen zweiten Flächenbereich hinein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Labor-Tellerschleifgerät als ein automatisches Labor-Tellerschleifgerät ausgebildet und weist einen Gerätekopf mit einem Andrückstempel zum Befestigen eines Probenhalters auf. Der Andrückstempel an dessen unterem Ende der Probenhalter zum Einsetzen der Probe bzw. der Proben befestigt ist, wird von einem Rotationsantrieb angetrieben und mittels eines Linearantriebs, z.B. eines Spindelantriebs senkrecht an die Schleifscheibe angestellt. Der Andrückstempel drückt die in den Probenhalter eingesetzten Proben mit einer vordefinierten Andruckkraft automatisch gegen die Schleifscheibe, um so den Schleifvorgang mit einer definierten Andruckkraft zu bewirken, wobei Einzelanpressdruck oder Zentralanpressdruck zum Einsatz kommen können. Beim Einzelanpressdruck, wird jede Probe einzeln mittels eines einzelnen Anpressstift gegen die Schleifscheibe gedrückt und ist nicht fix im Probenhalter eingespannt, sondern wird mitgenommen, ist aber in dem Probenhalter axial beweglich. Beim Zentralanpressdruck werden die Proben fix in den Halter eingespannt, z.B. mittels einer radialen Klemmschraube. Die Rotation des Andrückstempels und/oder die Andruckkraft gegen die Schleifscheibe können vom Benutzer mittels eines Benutzer-Interfaces vorgewählt werden und die Rotation und/oder die durch den Andrückstempel bewirkte Andruckkraft wird danach von einer Steuereinrichtung automatisch gesteuert. Dabei wird unter doppelter Rotation, nämlich Rotation der Schleifscheibe und Rotation des Probenhalters, gegenläufig oder gleichgerichtet geschliffen, was ein besonders gleichmäßiges Schleifergebnis ermöglicht. Der Probenhalter kann z.B. als scheibenförmige Halterung ausgebildet sein, in welche mehrere Proben nebeneinander eingesetzt sind, er kann allerdings auch als ein Greifer ausgebildet sein, welcher insbesondere eine einzelne Probe greift und festhält. Ein solcher Greifer als Probenhalterung kann z.B. als Drei-Finger-Greifer ausgebildet sein.

Das Labor-Tellerschleifgerät weist vorzugsweise zumindest eine Kühlflüssigkeitsdüse zum Aufspritzen von Kühlflüssigkeit auf die Schleifscheibe auf. Die Kühlflüssigkeit wird dann typischerweise in der Auffangwanne gesammelt und kann über einen Ablauf zusammen mit dem Schleifabrieb abgeleitet werden. Insbesondere wenn das Labor-Tellerschleifgerät als ein kombiniertes Schleif- und Poliergerät ausgebildet ist, können mehrere Düsen vorgesehen sein, um zusätzlich beim Polieren auch Diamantsuspensionen verschiedener Körnungen oder polykristalline bzw. monokristalline Körnungen aufbringen zu können. Ferner kann das Labor- Tellerschleifgerät sowohl in der manuellen als auch in der automatischen Version einspindelig oder mehrspindelig ausgebildet sein, d.h. eine oder mehrere nebeneinander angeordnete Schleifstationen mit jeweils einem Schleifscheibenaufnahmeteller umfassen.

Der schleifende periphere ringförmige erste Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht weist einen Innendurchmesser D_i und einen Außendurchmesser D_a auf, wobei die Hälfte der Differenz zwischen Innendurchmesser D_i und Außendurchmesser D_a die radiale Breite B_r des schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs bzw. der ringförmigen Schleifmittelschicht definiert. Diese radiale Breite B_r ist vorzugsweise i) bei einer einzelnen Probe an den Durchmesser der Probe bzw. ii) bei mehreren nebeneinander angeordneten Proben an den Durchmesser der Gesamtheit der Proben angepasst. Dabei wird bevorzugt i) im Falle einer einzelnen Probe, die radiale Breite B_r des schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs so gewählt, dass der Durchmesser der Probe nach innen über den Innendurchmesser D_i und/oder nach außen über den Außendurchmesser D_a hinausragt und zwar dauerhaft oder temporär durch radiale Verschiebung oder Oszillation der rotierenden Probe während des Schleifvorgangs, und ii) im Falle eines Probenhalters mit mehreren nebeneinander eingesetzten Proben, definiert die Gesamtheit der Proben bezogen auf die Rotation des Probenhalters einen Gesamtaußendurchmesser D_g (kreisförmige Einhüllende) und die radiale Breite B_r des schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs bzw. der ringförmigen Schleifmittelschicht wird so gewählt, dass der Gesamtaußendurchmesser D_g (kreisförmige Einhüllende) nach innen über den Innendurchmesser D_i und/oder nach außen über den Außendurchmesser D_a hinausragt und zwar dauerhaft oder temporär durch radiale Verschiebung oder Oszillation der rotierenden Probe während des Schleifvorgangs. So können in beiden Fällen die Probe bzw. die Proben radial innen und/oder radial außen den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht überlaufen, wodurch Schleifmittelbereiche ohne Abnutzung vermieden werden. Mit anderen Worten weist die Schleifscheibe keine Stellen auf, die einerseits mit Schleifmittel belegt sind, aber andererseits nicht von der Probe bzw. den Proben überlaufen werden, so dass keine mit Schleifmittel belegten Stellen auf der Oberfläche der Schleifscheibe existieren, an denen das Schleifmittel nicht durch das Schleifen der Probe bzw. Proben abtragen wird.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Planschleifen der Unterseite von insbesondere eingebetteten Proben mit der rotierenden Schleifscheibe, insbesondere mit dem vorstehend beschriebenen Labor-Tellerschleifgerät. Dabei weist die Schleifscheibe eine Trägerscheibe und auf der Trägerscheibe mit einem Bindemittel gebundene Schleifkörner auf, bzw. besteht hieraus, ggf. mit einer z.B. textilen Zwischenlage, und ist erheblich größer als eine plan zu schleifende Probe. Die Schleifscheibe ist ferner in einen peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich und einen innerhalb des peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs angeordneten zentralen zweiten Flächenbereich unterteilt, wobei die Oberseite der Trägerscheibe lediglich in dem peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich mit den Schleifkörnern als Schleifmittel belegt ist, so dass ein schleifender peripherer ringförmiger erster Flächenbereich bzw. eine ringförmige Schleifmittelschicht und ein passiver, nicht schleifender zentraler zweiter Flächenbereich gebildet werden. Die eine oder die mehreren Proben sind in einen Probenhalter, der auch als Probengreifer ausgebildet sein kann, eingesetzt und werden ggf. maschinell an die Schleifscheibe angedrückt. Zusätzlich zur Rotation der Schleifscheibe rotiert fortlaufend der Probenhalter mit der Probe bzw. mit den Proben während des Schleifvorgangs und dabei läuft ein Randbereich der Probe bzw. der Proben innen und ggf. außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial hinaus in einen Bereich ohne Schleifmittel, insbesondere dauerhaft oder durch radiale Oszillation des Probenhalters bzw. der Probe. Mit anderen Worten definiert i) im Falle einer einzelnen Probe, die Probe einen Außendurchmesser und die Probe rotiert während des Schleifvorgangs und hängt mit ihrem Außendurchmesser innen und ggf. außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial über und ii) im Falle eines Probenhalters mit mehreren eingesetzten Proben rotiert der Probenhalter und die Gesamtheit der Proben definiert bezogen auf die Rotation des Probenhalters einen Gesamtaußendurchmesser und während des Schleifvorgangs hängt der Gesamtaußendurchmesser innen und ggf. außen über den schleifenden peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich bzw. die ringförmige Schleifmittelschicht radial über, um langfristig eine gleichmäßige Abnutzung des Schleifmittels über die gesamte mit Schleifmittel belegte Oberfläche der Schleifscheibe zu gewährleisten.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft auch die Schleifscheibe als Ersatz-Schleifscheibe bestehend aus einer Trägerscheibe und auf der Trägerscheibe mit einem Bindemittel gebundenen Schleifkörnern als Schleifmittel, für das Labor-Tellerschleifgerät zum Planschleifen einer Unterseite von insbesondere eingebetteten Proben wie vorstehend beschrieben, wobei die Schleifscheibe erheblich größer ist als die plan zu schleifende Probe, wobei die Trägerscheibe der Schleifscheibe eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, und wobei die Schleifscheibe mit der Unterseite auf dem Schleifscheibenaufnahmeteller lösbar anhaftbar ist, wobei die Schleifscheibe in einen peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich und einen innerhalb des peripheren ringförmigen ersten Flächenbereichs angeordneten zentralen zweiten Flächenbereich unterteilt ist, wobei die Oberseite der Trägerscheibe lediglich in dem peripheren ringförmigen ersten Flächenbereich mit den Schleifkörnern als Schleifmittel flächig belegt ist, so dass ein schleifender peripherer ringförmiger erster Flächenbereichs bzw. eine ringförmige Schleifmittelschicht auf der Trägerscheibe und ein passiver, nicht-schleifender zentraler zweiter Flächenbereich der Trägerscheibe gebildet wird.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft auch die Verwendung der beschriebenen Ersatz-Schleifscheibe in dem genannten Labor-Tellerschleifgerät.

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.

Kurzbeschreibunq der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform des Labor-

Tellerschleifgeräts,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Schleifscheibe sowie des Probenhalters aus

Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine eingebettete Probe,

Fig. 4 eine Draufsicht von oben auf die Schleifscheibe mit dem Probenhalter aus Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs A aus Fig. 5,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des Labor-Tellerschleifgeräts,

Fig. 8 eine schematische Querschnittsdarstellung durch den Probenhalter und die

Schleifscheibe aus Fig. 7,

Fig. 9 eine dreidimensionale Darstellung durch den Gerätekopf aus Fig. 7 ohne

Gerätekopfgehäuse,

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch den Gerätekopf aus Fig. 9,

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung der ungleichmäßigen Abnutzung einer herkömmlichen Schleifscheibe.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezugnehmend auf die Fig. 1 weist das Labor-Tellerschleifgerät 10 ein Gerätegehäuse 12 auf, im vorliegenden Beispiel ein Standgehäuse zum Aufstellen auf einen Labortisch. Oberhalb des Gerätegehäuses 12 befindet sich ein Gerätekopf 14, im vorliegenden Beispiel ausgebildet als Kragarm, welcher sich bis über die Schleifscheibe 16 erstreckt. Die Schleifscheibe 16 rotiert in einer Auffangwanne 18 in dem Gerätegehäuse 12. Von dem Gerätekopf 14 erstreckt sich ein rotierender Andrückstempel 20 nach unten und am unteren Ende 22 des Andrückstempels 20 ist ein Probenhalter 24, im vorliegenden Beispiel in Tellerform, mit einem Anschlusszapfen 26 (Fig. 2) befestigt. In dem Probenhalter 24 oder der Probenaufnahme sind im vorliegenden Beispiel sechs eingebettete metallographische Proben 30 eingesetzt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet mit Zentralanpressdruck. Alternativ kann auch mit Einzelanpressdruck gearbeitet werden, wobei die Proben 30 mit je einem eigenen Druckstempel gegen die Schleifscheibe gedrückt werden und axial nicht fix in den Probenhalter 24 eingespannt werden (nicht dargestellt).

Der Probenhalter 24 und die sechs darin eingesetzten eingebetteten Proben 30 rotieren um die Rotationsachse AK des Andrückstempels 20 bzw. des Anschlusszapfens 26. Dadurch beschreiben die sechs eingebetteten Proben 30 eine Kreisbewegung um die Achse AK und definieren dabei einen äußeren Gesamtumfang 31 mit einem Gesamtaußendurchmesser D_g von im vorliegenden Beispiel etwa 130 mm (Fig. 4).

Zum Schleifen der Proben 30 rotiert nun einerseits die Schleifscheibe 16 um die Schleifscheibenachse AS und andererseits der Probenhalter 24 um die Achse AK des Andrückstempels 20, wobei die Achse AK der Rotation des Probenhalters seitlich parallelversetzt zur Achse AS der Rotation der Schleifscheibe verläuft (Fig. 4, 5). Insbesondere liegt der Gesamtumfang 31 außerhalb der Schleifscheibenachse AS, was vorteilhaft ist, da die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe an ihrer eigenen Rotationsachse AS gleich Null ist.

In dem beispielhaften Gerätekopf 14 mit Zentralanpressdruck befindet sich ein Andrückmechanismus, z.B. mit einer Linearführung 78 (Fig. 9, 10), welche den Probenhalter 24 mit den eingebetteten Proben 30 mit einer vordefinierten Andruckkraft F während der gegenläufigen oder gleichgerichteten Rotation der Schleifscheibe 16 und des Probenhalters 24 gegen die Schleifscheibe 16 andrückt, um den Schleifprozess der Unterseiten 30a der Proben durch Abrasion mittels der auf der Oberseite 16b der Schleifscheibe befindlichen Schleifmittelschicht aus Schleif- bzw. Abrasivkörnern zu bewirken.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist die Probe 30 eine eingebettete Probe, welche aus dem zu untersuchenden eigentlichen Probenmaterial 32, z.B. ein Stück eines metallischen Prüfobjekts, z.B. zur späteren Durchführung einer Härteprüfmessung oder von Gefügeanalysen mit einem Mikroskop, und einem zylindrischen Block aus Kunststoff-Einbettmaterial besteht, in welchen das Probenmaterial 32 eingebettet ist. Das Probenmaterial 32 ist insbesondere in den Kunststoffblock 34 eingebettet, um besser handhabbar zu sein. Im vorliegenden Beispiel besteht der Kunststoffblock aus zwei verschiedenen Kunststoffen 34a, 34b zur Kostenoptimierung. Als Einbettmittel werden z.B. Bakelit, Epoxidharze, Duroplaste, Thermoplaste oder Acrylharze für transparente Einbettungen verwendet.

Bezugnehmend auf die Fig. 4 ist die Schleifscheibe 16 in einen peripheren Ringbereich 42 und einen in dem peripheren Ringbereich angeordneten zentralen Bereich 44 unterteilt. Die Belegung der Schleifscheibe mit Schleifmittel erfolgt lediglich in dem peripheren Ringbereich 44, im vorliegenden Beispiel in hexagonaler Schleifkornbelegung. In dem zentralen Innenbereich ist das Schleifmittel 46 ausgespart, so dass eine ringförmige Trennlinie 48 den peripheren, mit Schleifmittel belegten Ringbereich 42 von dem zentralen, nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44 trennt. Mit anderen Worten ist die Schleifmittelschicht 47 ringförmig ausgebildet mit einem ausgesparten zentralen Innenbereich 44. Der Abstand der Rotationsachsen AK und AS ist nun so gewählt, dass sich die Gesamtumfangslinie 31 der eingebetteten Proben 30 mit der Trennlinie 48 zwischen dem peripheren Ringbereich 42 und dem zentralen Innenbereich 44, also mit dem Innendurchmesser D_i der ringförmigen Schleifmittelschicht 47 schneidet. Mit anderen Worten laufen die eingebetteten Proben 30 bei der Rotation der Schleifscheibe 16 und des Probenhalters 24 über den mit Schleifmittel belegten peripheren Ringbereich 42 nach innen hinaus bis hinein in den nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44. Dies hat zur Folge, dass keine mit Schleifmittel belegte Stelle der Schleifscheibe 16 nicht von den eingebetteten Proben 30 überfahren wird, wodurch eine gleichmäßige Abnutzung des Schleifmittels gewährleistet ist.

Gleiches gilt auch am äußeren Rand 16c der Schleifscheibe 16, da der radiale Versatz zwischen den Achsen AK und AS so gewählt ist, dass die Proben 30 auch über den äußeren Rand 16c der Schleifscheibe 16 nach außen hinauslaufen.

Im vorliegenden Beispiel ist die Schleifscheibe 16 in einem hexagonalen Muster mit Schleifmittel 46 belegt, was jedoch nicht zwingend ist. Andere Belegungsmuster sind ebenfalls möglich. Sowohl das Belegungsmuster als auch die Ringform der Schleifmittelschicht lassen sich mittels Siebdruck in einem Arbeitsschritt hersteilen. Mittels des Siebdruckverfahrens werden das Bindemittel mit den Schleifkörnern als Pulver auf die Oberfläche der Schleifscheibe 16, im vorliegenden Beispiel direkt auf ein Metallblech, welches die steife Trägerscheibe 62 bildet, gedruckt, so dass die Schleifkörner wo gewünscht lokal in dem Bindemittel eingebettet auf der Schleifscheibe 16 gebunden sind. Die Trägerscheibe 62 kann jedoch auch noch eine textile Zwischenschicht umfassen (nicht dargestellt), auf welcher die Schleifkörner gebunden sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6 ist noch genauer zu erkennen, wie die momentan innenliegende Probe 30 über den mit Schleifmittel belegten peripheren Ringbereich 42 bzw. über die Trennlinie 48 nach innen in den nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44 der Schleifscheibe 16 hinausläuft. Dadurch, dass der Probenhalter 24 zusätzlich zur Schleifscheibe 16 rotiert, wird dennoch sichergestellt, dass alle Proben 30 auch an deren Umfang 30c plangeschliffen werden, nur eben nicht gerade in dem Moment, in dem sie in den Innenbereich 44 bzw. die kreisförmige Schleifmittelaussparung im Inneren der ringförmigen Schleifmittelschicht 47 eintauchen.

Mit anderen Worten ist die Schleifscheibe 16 nicht vollständig über ihre gesamte Fläche mit dem Schleifmittel 46 belegt, sondern lediglich außen ringförmig. Dadurch, dass die Proben 30 während der doppelten Rotation beim Schleifvorgang immer einen Mindestabstand von der Achse AS der Schleifscheibe 16 einhalten, bleibt eine Mindestumfangsgeschwindigkeit des Schleifmittels relativ zu den Proben 30 in jeder Dreh-Stellung erhalten. Dadurch, dass die zu schleifenden Proben 30 innen über den peripheren mit Schleifmittel belegten Ringbereich 42 hinauslaufen, werden sowohl das Schleifmittel 46 in dem peripheren Ringbereich 42 als auch die Unterseite 30a der Probe 30 plan abgetragen, so dass ein Abziehen der Schleifscheibe 16 nicht mehr notwendig ist. Dies erspart dem Benutzer zunächst die Zeit für das Abziehen der Probe. Als Zusatznutzen können allerdings noch die Kosten für das Schleifmittel 46 gesenkt werden, da weniger Schleifmittel 46 für die Schleifscheibe 16 benötigt wird.

Würde auch der Innenbereich 44 mit Schleifmittel belegt sein, wie dies im Stand der Technik typischerweise gegeben ist, würde in dem Bereich um die Rotationsachse AS der Schleifscheibe 16 kein Materialabtrag des Schleifmittels erfolgen, was ein nicht-planares Abnutzungsverhalten der Schleifscheibe zur Folge hatte. Daher musste die Schleifscheibe von Zeit zu Zeit abgezogen werden, damit diese wieder plan ist. Anderenfalls entstand bei ungleichmäßiger Abnutzung ein gewisser Übergang bei einem Radius r_s der Schleifscheibe, an dem der Gesamtumfang 31 innen endet, was dazu geführt hat, dass die Proben 30 im Randbereich 30c beim Schleifen zum Verrunden neigten und nicht plan waren. Fig. 11 zeigt diese Problematik der Verrundung 33, wie sie bei früheren Schleifgeräten bzw. Schleifscheiben aufgetreten ist.

Wieder zurück zu dem in Fig. 1-6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung, weist der schleifende periphere Ringbereich 42 einen Außendurchmesser D_a und einen Innendurchmesser D_i auf, wobei in diesem Beispiel der Außendurchmesser D_a = 300 mm beträgt und der Innendurchmesser DJ = 50 mm. Diese Maße sind angepasst an den in Fig. 4 dargestellten Probenhalter 24 in Form eines Probenaufnahmetellers, welcher sechs eingebettete Proben 30 in ringförmiger Anordnung um die Achse AK einspannt und selbst einen Durchmesser von 140 mm aufweist. Im vorliegenden Beispiel weisen die Proben 30 einen Durchmesser von 40 mm auf und der Gesamtaußendurchmesser D_g des Gesamtumfangs 31 beträgt etwa D_g = 130 mm. Der Überschneidungsbereich bzw. Überlaufbereich 43 der Proben 30 in den passiven Innenbereich 44 beträgt in diesem Beispiel demnach einige Millimeter.

Das Prinzip der ringförmigen Ausgestaltung des aktiv schleifenden Flächenbereichs 42 der Schleifscheibe 16 ist allerdings nicht beschränkt auf Probenhalter 24 mit mehreren Proben 30, sondern kann auch beim Schleifen einer einzelnen Probe 30 zum Einsatz kommen. Diesbezüglich wird auf die Fig. 7 bis 10 Bezug genommen, die ein Labor-Tellerschleifgerät 10‘ zeigen, welches einen Gerätekopf 14 aufweist, der mehrere Schleifstationen 15 jeweils mit eigener Schleifscheibe 16 bedient. In diesem Beispiel ist der Gerätekopf 14 entlang der Richtung 52 verschiebbar am Gehäuse 12 befestigt, um wechselweise mehrere Schleifstationen 15 bedienen zu können. Hierbei rotiert jede Schleifscheibe 16 in ihrer eigenen Auffangwanne 18. Das Labor-Tellerschleifgerät 10‘ weist ferner noch zwei separate Polierstationen 54 auf.

Bezugnehmend auf die Fig. 8 weist jede Schleifstation 15 einen Schleifscheibenaufnahmeteller 58 auf, welcher z.B. als stabiler Metallteller ausgebildet sein kann. Der Schleifscheibenaufnahmeteller 58 wird von einem Schleifscheibenantrieb 60 um die Achse AS rotiert. Auf dem Schleifscheibenaufnahmeteller 58 ist die Schleifscheibe 16 lösbar angehaftet, z.B. mittels einer Magnethalterung, wobei aber auch andere Techniken zur Anhaftung möglich sind. Die Schleifscheibe 16 wiederum besteht aus einer steifen Trägerscheibe 62 und dem auf der Trägerscheibe 62 gebundenen Schleifmittel 46 in Form von Schleifkörnern einer bestimmten Körnung, die in das Bindemittel eingebettet sind, wodurch die Schleifmittelschicht 47 gebildet wird. Die Schleifkörner werden dabei in mehreren Schichten auf der Trägerscheibe aufgebracht, um eine selbstschärfende Schleifscheibe 16 zu bilden. Hierfür werden die Schleifkörner als Pulver z.B. mittels eines Siebdruckverfahrens mit Kunstharzbindemittel auf die Schleifscheibe 16, in diesem Beispiel direkt auf die Oberseite 62b der Trägerscheibe 62 aufgedruckt. Je nach Körnung bedeutet das, dass etwa 3 bis 100 Schichten an Schleifkörnern auf der Trägerscheibe 62 in dem Bindemittel gebunden sein können. Die Dicke der so erzeugten Schleifmittelschicht 47 beträgt je nach Schleifscheibe 16 etwa 0,2 mm bis 1 mm. Mittels des Siebdruckverfahrens kann einerseits ein gewünschtes Schleifmuster, z.B. hexagonal wie in Fig. 2 dargestellt, als auch die Unterteilung in den mit Schleifmittel belegten peripheren Ringbereich 42 und den nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44 in einem Arbeitsschritt erzeugt werden. Durch die Unterteilung in den mit Schleifmittel belegten peripheren Ringbereich 42 und den nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44 entsteht an der ringförmigen Trennlinie 48 zwischen dem mit Schleifmittel belegten peripheren Ringbereich 42 und dem nicht mit Schleifmittel belegten Innenbereich 44 eine Stufe 64, deren Höhe der Dicke der Schleifmittelschicht 47 entspricht, also beispielsweise etwa 0,2 mm bis 1 mm beträgt. Die Stufe 64, die von dem peripheren Ringbereich 42 in den Innenbereich 44 nach unten führt, gewährleistet, dass auch bei signifikanter Abnutzung des Schleifmittels 46 in dem peripheren Ringbereich 42 die Probe 30 noch einen hinreichenden axialen Abstand von der Oberseite 62b der Trägerscheibe 62 aufweist und insbesondere vom peripheren Ringbereich 42 in den Innenbereich 44 keine unerwünschte Stufe nach oben entstehen kann, wie dies bei herkömmlichen Schleifscheiben der Fall ist, wenn das Schleifmittel im zentralen Bereich der Schleifscheibe nicht von der Probe bzw. den Proben abgenutzt wird. Daher kann auf ein regelmäßiges Abziehen zum Planen der Schleifscheibe verzichtet werden.

Die Trägerscheibe 62 ist mit ihrer Unterseite 62a an die Oberseite 58b des Schleifscheibenaufnahmetellers 58 angehaftet.

In dem in Fig. 7 bis 10 dargestellten Beispiel ist der Probenhalter 24 als Probengreifer 72 ausgebildet. Der Probengreifer 72 weist drei Greifarme 74 auf, welche automatisch eine einzelne Probe greifen können, um diese automatisch zu schleifen. Mittels mehrerer Düsen 76 kann z.B. automatisch Wasser als Kühlmittel und/oder zum Spülen oder Diamantsuspensionen in verschiedenen Körnungen auf die Schleifscheibe 16 gespritzt werden.

Bezugnehmend auf die Fig. 9 und 10 weist der Gerätekopf 14 eine lineare Antriebsmechanik 78 auf, mittels welcher der Probenhalter 24 und damit die Probe 30 bzw. die Proben 30 mit definierter Kraft F gegen die Schleifscheibe 16 angestellt werden, wobei der Andrückstempel 20 gleichzeitig rotiert.

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. Alle Merkmale die in Zusammenhang mit dem Labor-Tellerschleifgerät, dem Verfahren, der Ersatzschleifscheibe und der Verwendung offenbart sind, gelten selbstverständlich auch für die Gegenstände der jeweils anderen Kategorien als offenbart und die Merkmale eines Ausführungsbeispiels gelten auch für ein anderes Ausführungsbeispiel offenbart. Vorliegend gilt dies insbesondere für die beiden Ausführungsbeispiele in Fig. 1-6 einerseits und Fig. 7-10 andererseits.