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Vorrichtung zur Feststellung der Kornrichtung von Diamanten.
Es ist bekannt, dass das Polieren einer Facette an einem Diamanten am schnellsten vor sich geht, wenn die Bewegung der Polierscheibe an dem Diamanten in der Richtung des Kornes des Diamanten verläuft. Bisher war die Einstellung des Diamanten auf der Polierscheibe von der Geschicklichkeit des Arbeiters im Herausfinden der Kornrichtung des Diamanten abhängig, und selbst bei grösster Übung des Arbeiters waren oft mehrere zeitraubende Probeeinstellungen nöti.
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Es ist bereits der Vorschlag gemacht worden, das Feststellen der Kornrichtung von der Geschicklichkeit des Arbeiters dadurch unabhängig zu machen, dass der Diamant gegen die rotierende Polierscheibe um eine zur Berührungsfläche senkrechte Achse gedreht und das bei den verschiedenen Winkelstellungen infolge des Abschliffes verschieden schnelle Nachrücken des Steinhalters gegen die Polierscheibe an einer Anzeigevorrichtung beobachtet wird. Dies ist deshalb nicht vorteilhaft, weil das verschieden schnelle Nachrücken des Steinhalters erst eine Folgeerscheinung des Wechsels in der Lage der Kornrichtung zur Schleifrichtung ist und deshalb eine gewisse Phasenverschiebung zwischen der tatsächlichen Kornrichtung und der durch die Anzeigevorrichtung festgestellten Richtung unausbleiblich ist.
Vor allem aber ist der Unterschied des Abschliffes bei den verschiedenen Winkelstellungen der Kornrichtung innerhalb einer kurzen Messzeit ein so ausserordentlich geringer, dass eine zuverlässige Bestimmung des Kornes auf diesem Wege kaum möglich ist.
Nach der Erfindung ist nun eine sehr zuverlässige Bestimmung der Kornrichtung des Steines dadurch ermöglicht, dass statt der eben erläuterten Folgeerscheinung, also statt der Unterschiede des Abschliffes, die bei den verschiedenen Winkelstellungen sich ergebenden weit beträchtlicheren Unterschiede in der Grösse des Reibungswiderstandes selbst oder der physikalischen Begleiterscheinungen mittels einer auf solche Unterschiede ansprechenden Anzeige-oder Aufzeichnungsvorrichtung gemessen werden. Von den Begleiterscheinungen des Reibungswiderstandes kommen beispielsweise die Wärmeentwicklung, der Licht-oder Funkeneffekt, der Klang oder die Stärke der beim Schleifen erzeugten Reibungselektrizität in Betracht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird zu Messung der Schwankungen des Reibungswiderstandes eine mit ihren Antriebsmitteln nachgiebig gekuppelte Reibfläche benutzt.
Mit besonderem Vorteil werden die der Messung zugrunde gelegten Effektschwankungen in Schwankungen der Stärke eines elektrischen Stromes übersetzt, welche eine besonders empfindliche und genaue Messung gestatten.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. Fig. i ist eine Seitenansicht,
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Stromkreises. Fig. 3 ist ein Grundriss des Kornrichtungsfinders. Fig. 4 ist ein wagrechter Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. i, von oben gesehen. Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Kornrichtungsfinders.
Bei dem durch Fig. i bis 4 veranschaulichten Kornrichtungsfinder ist eine kleine Polierscheibe 1 vorgesehen, die dazu dient, eine kleine Facette am Diamanten anzubringen, bevor die Kornrichtung festgestellt wird ; d. h. es wird zunächst eine kleine Fläche oder Facette an der Oberfläche des aus dem rohen vorgearbeiteten Diamanten angebracht. Diese kleine Fläche besitzt lediglich genügende Grösse, um zu bestimmen, in welcher Richtung das Korn des Diamanten in dieser kleinen vorläufigen Facette verläuft. Nachdem die Richtung des Kornes festgestellt
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worden ist, wird diese Kenntnis ausgenutzt bei der Einstellung des Diamanten auf der Polierscheibe, so dass die endgültige Facettierung in wirksamster Weise erfolgt.
Die kleine Polierscheibe 1 ist auf einer Welle 2 befestigt, die beispielsweise durch den Elektromotor 3 unmittelbar gedreht werden kann, dessen Welle in der Verlängerung der Welle 2 steht. Der Motor 3 ist im Gestell des Kornfinders gelagert.
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fläche eines Kornfindungsreibungsgliedes 4 angeordnet, das durch die Welle 2 mittels einer elastisch nachgiebigen Verbindung, beispielsweise durch eine Torsionsschraubenfeder 5, gedreht wird, welche an ihrem oberen Ende mit dem Reibungsglied 4, am unteren Ende aber mit einer an der Welle 2 befestigten Drehscheibe 6 verbunden ist. Um die Empfindlichkeit der nachgiebigen Verbindung zwischen Welle 2 und Reibungsglied 4 zu erhöhen, sind Kugellager benutzt, wie dies Fig. i veranschaulicht.
Die Torsionsfeder 5 misst den Reibungswiderstand zwischen der Reihungsfläche des Reibungsgliedes 4 und dem Werkstück. Irgendeine Änderung dieses Widerstandes äussert sich in entsprechenden Schwankungen des Winkels der Verdrehung des Reibungs- gliedes-gegenüber der Stellung, bei der die Spannung der Torsionsfeder gleich Null ist. also der Nullstellung, die an irgendeinem festen Teil als Ausgangspunkt für eine Gradeinteilung markiert werden kann.
Die gleitende Reibung einer Reibungsfläche gegen einen Diamanten ist nämlich in der sogenannten Richtung des Kornes des Diamanten grösser als in anderen Richtungen. Wenn daher der Diamant langsam um eine zur Reibungsfläche senkrechte Achse gedreht wird, so wird der Reibungswiderstand zwischen Diamant und Reibungsfläche jedesmal dann wachsen, wenn
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des Kornes des Diamanten zusammenfällt.
Aus dem eben Gesagten ergibt sich, dass, wenn ein Diamant, mit der ebenen, ringförmigen Reibungsfläche des Reibungsgliedes J in Berührung gehalten, unter Änderung des von ihm dargebotenen Reibungswiderstandes um eine senkrecht zu dieser Reibungsfläche stehende Achse gedreht wird, das von der Welle 2 mitgenommene umlaufende Reibungsglied a je nach dem Reibungswiderstand den Winkel, um den es bei seiner Drehung hinter der mitnehmenden Welle 2 zurückbleibt, d. h. seine Torsionseinstellung gegenüber der Welle 2, verändern wird, und dass dieser Winkel am grössten sein wird, wenn der Reibungswiderstand der grösste ist, also beim Zusammenfallen der Kornrichtung mit der Schleifrichtung.
Zwecks Ausführung der Erfindung müssen einerseits Mittel vorgesehen sein, um einen Diamanten in der vorgeschriebenen Art zu halten und zu drehen, und andrerseits Mittel, um die Änderungen in dem vom Reibungswiderstand abhängigen Torsionswinkel zwischen Welle 2 und Ring 4 anzugeben oder aufzuzeichnen. Bei der gezeichneten Maschine wird zum Herausfinden der Kornrichtung des Diamanten natürlich derselbe Halterkopf benutzt, um den Diamanten auf der vorläufigen Polierscheibe 1 und auf dem Reibungsgliede 4 zu halten.
Der Halter für den Diamanten besteht aus einer senkrechten Spindel 7, die drehbar und
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Der Lagerbock 8 wird auf dem Arm 9 durch sein Eigengewicht und eine seitliche Klemmschiene 10 in seiner Stellung gehalten, die in ihrer Führung mittels einer Flügelmutter 11 festgestellt wird.
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und ermöglicht die Einstellung des Diamanten um seine geometrische Achse zwecks Herstellung der Facetten in verschiedenen konzentrischen Reihen auf der einen Seite der Gürtellinie. Eine Hülse 13 wird durch ein Ende des Bogenarmes 12 getragen und trägt ihrerseits einen Halter, der einen Kopf 14 und einen Schaft 15 besitzt. Der Halter ist um seinen Schaft 16 dreh-und feststellbar zwecks Einstellung des Werkstückes nach der Faettenteilung.
Der vorgearbeitete Diamant 16 wird durch den Haltekopf 14 in axialer Flucht mit der Stützwelle 7 gehalten. Der Diamant 16 kann an der in den Halterkopf 14 eingesteckten üblichen Doppe gehalten sein, und
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Diamanten, wird die Flügelmutter 11 gelöst und der Lagerblock 8 längs des Stützarmes 9 in die richtige Lage verschoben, worauf die Mutter 11 wieder angezogen wird. Die senkrechte Welle 7 und die von dieser getragenen Teile einschliesslich des Diamanten 16 werden mittels eines Schneckenrades 19 gedreht, das auf der Welle 7 befestigt ist und mit einer Schnecke 20 auf der im Maschinenrahmen gelagerten Welle 21 in Eingriff steht. Es ist zu beachten, dass die Schnecke 20 von ge-
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haltekopfes in Eingriff mit dem Schraubenrade 19 zu bleiben.
Die Gegenwelle 21 wird durch einen Elektromotor 22 gedreht, der mit der Welle 21 durch ein Schneckengetriebe 23,24 verbunden ist. Vermöge der Geschwindigkeitsverminderung durch die beiden hintereinander geschalteten Schneckengetriebe wird der senkrechten Welle 7, welche unmittelbar den Diamanten 16 dreht, eine verhältnismässig langsame Drehbewegung erteilt.
Nunmehr sollen die Mittel zum Angeben oder Aufzeichnen der Winkelstellungen des Reibungsgliedes 4 bei den verschiedenen Reibungswiderständen gegenüber der mitnehmenden Welle 2 beschrieben werden. Die Scheibe 6, welche auf der Welle 2 unverdrehbar befestigt ist, ist mit dem unteren Ende der Torsionsfeder 5 verbunden ; sie besteht aus Isoliermaterial und trägt einen geschlitzten, zur Leitung eines elektrischen Stromes bestimmten Widerstandsring 25 aus Graphit.
Eine Kontaktbürste 26, die vom unteren Ende eines Hülsenteiles des Reibungsgliedes 4 getragen wird, steht in Berührung mit diesem Widerstandsring 25. Diesen Hülsenteil umgibt die Torsionsfeder 5. Ein Anschlagstift 27 (Fig. 4) ist an der Scheibe 6 vorgesehen, an den die Torsionsfeder 5 das Reibungsglied 4 mit dem als Anschlag dienenden Bürstenarm 26 andrückt. Der Anschlagstift 27 ist so auf der Scheibe 6 und zum Ring 25 angeordnet, dass die Bürste 26 dicht neben dem Schlitz oder der Teilfuge des Widerstandsringes 25 diesen berührt. Bietet sich dem Reibungsglied 4 ein Widerstand, dann wird es infolge dieses Widerstandes gegenüber der mitnehmenden Welle 2 zurückbleiben und die Feder 5 wird durch diese auf das Reibungsglied 4 ausgeübte rückdrehende Kraft gespannt.
Dabei wandert der entsprechend ausschlagende Bürstenarm 26 auf dem Widerstandsring 25, wobei die Kontaktstelle seiner Bürste sich von dem Schlitz oder der Teilfuge mehr oder weniger entfernt. Ein Ende des Widerstandsringes 25 ist durch einen Leiter 28 mit dem einen Kontaktring 29 auf der umlaufenden Motorwelle verbunden. Dieser ist von der Welle 2 durch eine Isolierhülse 30 (Fig. 2) isoliert. Eine Bürste 31 wirkt mit diesem Kontaktring 29 zusammen und ein Leiter 32 verbindet diese Bürste mit einer Batterie 33.
Der elektrische Stromkreis geht weiter von der Batterie 33 aus durch einen Draht 34, durch die Spule eines elektrischen Messinstrumentes 35, einen Draht 36, einen Schalter 37, einen Draht 38, eine Bürste 39 und einen geschliffenen Kontaktring 40, der auch von der Welle 2 getragen wird und mit ihr in elektrischer Verbindung steht. Von der Welle 2 geht der Strom in das Reibungsglied 4 und die Kontaktbürste 26 und von da durch ein je nach der Verdrehung der Teile 4 und 2 grösseres oder kleineres Segment des Widerstandsringes 25 zurück in den Draht 28.
Aus der vorhergehenden Erläuterung der Vorrichtung geht hervor, dass irgendeine Bewegung des Reibungsgliedes 4 gegenüber der Welle 2 eine Wanderung der Kontaktbürste 26 über den Widerstandsring 25 veranlasst und so den in den elektrischen Stromkreis eingeschalteten Widerstand verändert. Mithin muss sich die drehbare Armaturspule des Messinstrumentes drehen.
Die Spule ist durch eine Kurbel 41 und einen Lenker 42 mit einem Zeichenstift 43 mechanisch verbunden. Dieser Stift wirkt mit einer Scheibe 44 zusammen, die vom oberen Ende der senkrechten Welle 7 des Diamanthaltekopfes getragen ist.
Bei der Benutzung der Kornfindemaschine wird der Diamant zunächst gegen die rasch umlaufende vorläufige Polierscheibe gehalten, wie in Fig. i dargestellt, und in schon oben erläuterter Weise mittels des elektrischen Motors 22 langsam um eine zur Polierscheibe 1 senkrecht stehende Achse gedreht. Der Diamant wird hierbei gegen die Schleiffläche der Polierscheibe durch das Gewicht des Diamanthaltekopfes gedrückt. Wenn so eine kleine vorläufige Fassette ausgebildet ist, wird der Diamanthaltekopf längs des Stützarmes 9 verstellt, um den Diamanten mit der Reibfläche des Reibungsgliedes 4 in Berührung zu bringen. Auf diese Reibfläche wird der Diamant mit gleichmässiger Pressung niedergedrückt. Die Einstellung des Diamanthaltekopfes bringt auch die Scheibe 44 in solche Stellung, dass sie mit dem Markierstift 43 zusammenwirken kann.
Der Diamanthaltekopf wird nunmehr mitsamt den in Berührung mit der rasch umlaufenden ringförmigen Reibfläche des Gliedes 4 stehenden Diamanten langsam um die Achse der Spindel gedreht. Die das Zurückbleiben des Reibungsgliedes 4 gegenüber der Welle 2 und dem Anschlagstift 27 bewirkende und durch die Grösse des Ausschlagwinkels beim Zurückbleiben in ihrer Grösse sich anzeigende Drehkraft wird also durch die Torsionsfeder 5 gemessen und der Markierstift 43 macht auf der Scheibe 44 eine entsprechende Aufzeichnung. Da die Scheibe 44 in fester Verbindung mit dem Diamanten rotiert, so zeigt. die Aufzeichnung auf der Scheibe unmittelbar die Richtung des Kornes des Diamanten an und kann ohne weiteres dazu benutzt werden, die richtige Stellung des Diamanten auf der Polierscheibe zu bestimmen.
Wenn das Korn für irgendeine besondere Facette bestimmt worden ist, kann der ganze Diamanthaltekopf einschliesslich des abnehmbaren Lagerbockes 8 von der Kornfindemaschine entfernt und auf eine geeignete Diamantpoliermaschine übertragen werden, in der jetzt der Diamant in der genau richtigen Stellung mit seinem Korn zur Polierscheibe gehalten wird, um die'vollständige Facette wirksam herzustellen. Diese Arbeitsweise wird für jede Facette wiederholt. Die Reibungsfläche des Reibungsgliedes 4 kann aus Eisen bestehen, das ähnlich der Fläche einer Polierscheibe mit Diamantstaub bedeckt ist.
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Fig. 5 stellt eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung dar. Hierbei wird eine kleine Polierscheibe 45 durch einen kleinen Hauptstromelektromotor 46 gedreht, der gegen Belastungsschwankungen sehr empfindlich ist. Der Stromkreis dieses Motors umfasst einen Strommesser 47, der in Serie in den Stromkreis eingeschaltet ist. Wenn nun, wie in oben beschriebenem Falle, ein Diamant bei seiner Berührung mit der rasch umlaufenden Scheibe 45 langsam um eine senkrechte Scheibe gedreht wird, wie dies durch das Schraubenrad 48 angedeutet wird, so werden die Belastungsschwankungen des Motors 46, die durch die verschiedenen Winkel des Kornes des Diamanten zur Schleifbewegung hervorgerufen werden, durch das Messinstrument 47 sichtbar gemacht.
Die Angaben des Strommessers in den verschiedenen Dreheinstellungen des Diamanten zeigen die Lage des Kornes und ermöglichen es, den Diamanthaltekopf, wie oben erläutert, von der Kornfindemaschine auf eine Poliermaschine in der richtigen Weise zu übertragen.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Vorrichtung zur Feststellung der Kornrichtung eines Diamanten durch Anpressen desselben gegen eine umlaufende Reibungsfläche und Drehen der Facettenfläche des Diamanten um eine zur Reibungsfläche senkrechte Achse, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den verschiedenen Winkelstellungen des Diamanthalters sich ergebenden Unterschiede in der Grösse des Reibungswiderstandes oder dessen physikalischen Begleiterscheinungen auf auf solche Unterschiede ansprechende Anzeige-oder Aufzeichnungsvorrichtung übertragen werden.