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Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Edelsteinen, insbesondere
Diamanten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen
von Edelsteinen, insbesondere von Diamanten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Schleifen von Edelsteinen, und zwar insbesondere von Diamanten, zu schaffen, mit
der die einzelnen Facetten unter äußerster Präzision der Facettenwinkel bei einem
nur äußerst geringen Verlust an Material des Steines in verhältnismäßig kurzer Zeit
zu schleifen sind.
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Gemaß der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß
zum Aufsuchen der idealen Schleifrichtung der einzelne Edelstein unter Messung der
Temperatur am Stein mittels einer Vorrichtung auf der Schleifscheibe gedreht und
nach Ermittlung der idealen Schleifrichtung aus der Temperatur unter Beibehaltung
dieser Richtung weitergeschliffen wird. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis
aus, daß der beim Schleifen auftretende mögliche stärkste Abtrag des Steines nur
unter
Einhaltung einer bestimmten Schleifrichtung erzielt wird,
die sich aus der Größe der Temperatur in Abhängigkeit von dem Schleifdruck ermitteln
läßt. Da von diesen Einflußgrößen auch der Abtrag des Steines beim Schleifen abhängt,
ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Abtrag mittels eines wegauf nehmers
beim Drehen des Steines und danach gemessen wird,und danach auch der Druck gesteuert
wird. Es besteht dadurch die Möglichkeit, die Temperatur am Stein durch Veränderung
des Druckes konstant zu halten. Diese Messungen sollen gemaß der Erfindung elektronisch
durchgeführt werden. Es läßt sich dafür ein an sich bekannter Wegaufnehmer verwenden,
mit des elektronisch ein oder mehrere Stellmotore gesteuert werden, durch deren
Bewegung der Druck und/oder die Temperatur am Stein zu verändern ist.
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Es wurde weiterhin für vorteilhaft erkannt, wenn die einzelnen geschliffenen
Facetten unmittelbar nach dem Schliffnoch poliert werden. Dies erfolgt gemäß der
Erfindung dadurch, daß der Stein nach dem Schleifen um bis zu 100 hin und her gedreht
wird, wobei vorzugsweise der Druck auf dem Stein durch geringfügiges Anheben des
Halters vermindert wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in an sich bekannter
Weise mit einem drehbar gelagerten und motorisch verstellbaren Halter für den Stein
versehen. Gemäß der Erfindung weist eine solche Vorrichtung zusätzlich einen Wegaufnehmer
fUr die Ermittlung des Abtrages auf sowie einen von diesem
gesteuerten
Stellmotor für die Einstellung des Druckes. Darüberhinaus wurde es aufgrund der
vor sehenden Erwägungen fr zweckmässig befunden, wenn die Vorrichtung außerdem mit
einem Temperaturfühler versehen ist, mit dem die Temperatur am Stein zu messen ist.
Mittels eines solchen Temperaturfühlers und einer elektronischen Steuerung, zu welcher
der Wegaufnehmer und mindestens ein Stellmotor gehört, läßt sich die Temperatur
beim Schleifen konstant halten und außerdem durch Drehen des Steines und fortlaufende
Messung des Druckes und der Temperatur sowie gegebenenfalls des Abtrages mittels
des Wegaufnehmers die ideale Schleifrichtung zu Beginn eines Schleifvorganges ermitteln.
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Voraussetzung für die präzise Einhaltung bestimmter Winkel zwischen
den einzelnen Facetten eines Facettenringes sowie den Facetten4jDssrdes einen Facettenringes
mit denen eines anderen Facettenringes ist es, daß der Halter des Diamanten mit
äußerster Genauigkeit zuzustellen ist und praktisch kein Spiel zwischen den Mitteln
der Vorrichtung vorhanden ist, die den Halter tragen.
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Gemäß der Erfindung wird diess Aufgabe in einem vollkommenen Maße
dadurch Rechnung getragen, daß die Vorrichtung ein Federparallelogramm ist mit einer
feststehenden Säule und einer senkrecht zu der Schleifscheibe stehenden, höhenverstellbaren
Säule, die den Steinhalter trägt und durch Federn mit der feststehenden Säule verbunden
ist. Ist bei dieser Anordnung der Wegaufnehmer mit dem ortsfesten Bestandteil der
Vorrichtung bzw. der feststehenden Säule fest verbunden, so läßt sich mit ihm die
Relativbewegung der höhenverstellbaren Säule und damit die Abnahme des Steines beim
Schleifen und/oder der Schleifdruck abtasten und auswerten.
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Für eine solche Auswertung sind gemäß der Erfindung zwei Stellmotore
vorgesehen, von denen mittels des einen Stellmotors der Halter des Edel steines
um eine senkrecht zur Schleifscheibe stehende Achse zu drehen ist und mittels des
anderen Motors der Halter in der Höhe, d.h. in Richtung dieser Achse, zu verstellen
ist. Als Vorteil hat es sich gezeigt, wenn außerdem noch ein Stellmotor vorgesehen
ist zum Verstellen des Halters radial zur Schleifscheibe während des Schleifens,
denn durch eine derartige Bewegung läßt sich eine gleichmäßige Abnutzung der Schleifscheibe
erzielen, die notwendig ist, um einwandfreie Schleifergebnisse zu gewinnen.
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Um den Halter des Edel steines nach dem Schliff der Facetten eines
Facettenringes nicht von Hand umsetzen zu müssen für den Schliff der Facetten eines
weiteren Facettenringes, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Halter
stufenweise um eine horizontale Achse in einem Winkelbereich von bis zu 800 selbsttätig
verstellbar angeordnet ist. Da ein hierfür erforderlicher Mechanismus zweckmäßigerweise
unmittelbar über dem Halter des Steines, d.h. an einer Stelle angeordnet sein muß,
an der die räumlichen Verhältnisse sehr beengt sind, wurde es für nützlich erkannt,
wenn für die Verstellung eine aufziehbare Uhrfeder vorgesehen ist, die in dem Träger
angeordnet wird, in dem auch der Halter des Steines drehbar gelagert ist. Innerhalb
dieses Trägers wird der Halter des Steines und damit der Stein selber vorzugsweise
stufenweise drehbar angeordnet auch um diejenige Achse, die selber stufenweise verstellbar
ist für eine Umschaltung von einem Facettenring auf einen nächsten, so daß durch
ein stufenweises
Drehen des Halters um die erste Achse die einzelnen
Facetten eines Facettenringes hergestellt werden können und danach durch eine stufenweise
Umstellung bzw. durch ein Kippen der Achse eine Umschaltung auf den nächsten zu
schleifenden Facettenring.
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Für die Umschaltung auf die einzinen Facetten eines Facettenringes
sind vorzugsweise- auswechselbare Klinkenräder vorgesehen.
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Durch Anordnung beispielsweise eines Klinkenrades mit achtzehn Klinken
können demzufolge während eines Umlaufes an einem Facettenring achtzehn Facetten
angeschliffen werden und durch Austausch dieser Klinkenräder gegen entç rechende
andere jede beliebige andere Anzahl von Facetten eines Facettenringes. Diese Mittel
führen zu einer so raumsparenden Bauweise, daß es möglich ist, an einer Schleifscheibe
mehrere Vorrichtungen, vorzugsweise vier bis acht Vorrichtungen anzuordnen. Dies
hat den Vorteil, daß die Schleifscheibe von verschiedenen Seiten her gleichmäßig
belastet wird, so daß die Gefahr vermindert wird, daß die Schleifscheibe ihre horizontale
Ausrichtung verliert. Zur Beibehaltung dieser horizontalen Ausrichtung trägt es
weiterhin bei, wenn die Scfleifscheibe mit einer hydraulischen Lagerung versehen
ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß mittels der herkömmlichen mechanischen Lager,
wie Kugellager, die notwendige äußerste Präzision im Schliff nicht einzuhalten ist.
In der gleichen Richtung wirkt die erfindungsgemäße Maßnahme, die Schleifscheibe
mit Zug- und Druckschrauben zu versehen, durch deren Betätigung eine einwandfreie
Justierung ermöglicht wird.
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Um Vorsorge dagegen zu treffen, daß bei Anwendung der Vorrichtung
zu viel von der Rohform des Edel steines brirra SchLiff ibgetragen
wird,ist
es notwendig, den Halter des Steines derart auszubilden, daß ein Optimum an Material
beim Schliff erhalten bieibt. Die Erfindung sieht dafür vor, daß für die Fassung
des Steines ein vorläufiger Halter vorgesehen wird, an dem der Stein unter Verwendung
einer Projektionslampe ausgerichtet wird, bevor er auf einen endgültigen Halter
übertragen wird. Mittels einer solchen Projektionslampe läßt sich das Schattenbild
des Steines auf eine Skala werfen. Durch Drehen des Steines im oder auf dem vorläufigen
Halter kann dann die ideale Ausrichtung für den Schliff anhand des Bildes auf der
Skala ermittelt werden.
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Anschließend läßt sich der in dieser Stellung vorläufig festgehaltene
Stein auf einen endgültigen Halter übertragen, in dem er vorzugsweise durch ein
erhitztes metallisches Bindemittel festgehalten wird.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung
erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schleifen in der
Seitenansicht, Fig. 2 ein Diagramm von der Abhängigkeit der TemperatuF des Steines
zu den Schleifdruck und der Schleifrichtung, Fig. 3 ein Diagramm mit der Darstellung
der Rauhtiefe eines geschliffenen Diamanten vor und nach einem Polieren, Fig. 4
einen Temperaturfühler am Halter des Diamanten, Fig. 5' einen vorläufigen Halter
des Diamanten mit demselben, Fig. 6 einen, endgültigen Halter für den fl,iamanten
wkd Fig. 7 den verstellbaren Träger eines Diamanten mit dem Verstellmechanisums.
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In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Schleffen von Edelsteinen,
insbesondere von Diamenten, geseigt, die eine feststehende
Säule
1 aufweist, welche in einem Fuß 2 mittels einer Mikrometerschraube 3 höhenverstellbar
gehalten ist. Die Hülse 2 ist zusammen mit der Säule 1 radial zu einer Schleifscheibe
4 aus gebundenem Material verfahrbar. Dafür ist eine Führung vorgesehen, die aus
einer genuteten Nessingplatte 5 und zwei zueinander parallel liegenden Stahlholmen
6 mit einer Oberflächenvergütung besteht, sowie ein Motor 7 für die radiale Verstellung.
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Mit der feststehenden bzw. nicht drehbaren ersten Säule 1 ist eine
zweite Säule 8 durch zwei Federpakete 9 und 10 verbunden.
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Diese zweite Säule 8 steht senkrecht zu der Schleifscheibe 4 und umschließt
eine drehbare Welle mit welcher der zu schleifende Diamant 11 verbunden ist. Dieser
Diamant ist in einem Träger 12 auf eine noch nachstehend beschriebene Weise gehalten.
FUr die Drehbewegung um die senkrecht zu der Schleifscheibe 4 stehende Hochachse
13 ist ein erster Stellmotor 14 vorgesehen. Mittels eines zweiten Stellmotors 15,
der an einem Träger 16 befestigt ist, welcher mit der Säule 1 fest verbunden ist,
läßt sich der Diamant 11 von der Schleifscheibe 4 anheben oder auf diese absenken
und damit der Schleifdruck bzw. die davon abhängige Temperatur am Stein verändern.
Dafür ist der Motor 15 mit einer Nockenscheibe 17 versehen, durch deren Umdrehung
das Federpaket 9 und 10 und damit die Säule 8 abzusenken oder anzuheben ist. Mit
dem Träger 16 ist weiterhin ein Wegaufnehmer 18 fest verbunden, mit dem der Abtrag
am Diamanten 11 beim Schleifen zu ermitteln ist. Dies beruht darauf, daß während
des Absenkens der Säule 8 infolge des Abtrages am Stein 11
durch
das Schleifen eine Verstellung des oberen Endes 19 vom Federpaket 10 erfolgt, an
dem der Wegaufnehmer 18 mit einem Tastarm anliegt. Mittels dieser gemessenen Verstellung
bzw.
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durch die Differenzierung dieser Abtragsgröße zur Bestimmung der Abtragsgeschwindigkeit,
läßt sich die ideale Schleifrichtung.
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auffinden, wenn während des Abtastens eine Drehung des Steines um
die Hochachse 13 mittels des Stellmotors 14 erfolgt. Nach dem Ergebnis dieser Messung
läßt sich sowohl der Stellmotor 14 steuern, d.h. nach Auffindung der idealen Schleifrichtung
in Stillstand versetzen, als auch der Motor 15 steuern, durchden der Schleifdruck
beeinflußt wird, um die Schleiftemperatur möglichst konstant zu halten. Mit anderen
Worten läßt sich durch den Wegaufnehmer die ideale Schleifrichtung für den Stein
nach dem erzielten Abtrag einstellen durch Steuerung des Stellmotors 14, während
der zweite Motor 15 für die Temperaturregelung durch den Schleifdruck sorgt. Mittels
dieses zweiten Motors i5 läßt sich auch der Stein bei nachlassendem Schleifdruck
langsam von der Schleifscheibe wieder abheben, um nach dem Schleifen einer Facette
noch poliert zu werden. Dieses Polieren erfolgt durh ein Hin- und Herdrehen der
Welle in der Säule 8 und zwar in einem Winkel von etwa bis zu 100 hin und her zu
der idealen Schleifrichtung. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle innerhalb der
Säule 8 kann etwa eine Umdrehung pro Minute betragen.
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Auf diese Weise ist es möglich, die ideale Schleifrichtung verhältnismäßig
schnell aufzufinden. Es braucht sich hierbei nicht um eine kontinuierliche Drehung
des Steines um die Hochachse 13 zu handeln. Möglich ist es auch, als Motor 14 einen
schrittmotor zu benutzen.
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Es ist verständlich, daß bei der notwendigen hohen Präzision im Schliff
und bei so kleinen Abtragswerten des Diamanten von etwa nur 3,6 mm/h die Schleifscheibe
nur einen außerordentlich geringen Höhenschlag aufweisen darf. Dieser Höhenschlag
ist im wesentlichen abhängig von der Lagerung der Spindel 20 der Schleifscheibe
und von der Ebenheit der Schleifscheibe 4. Bei dem dargestellten Ausführung sbei
spiel ist deshalb die Schleifscheibe 4 mit Zugschrauben 21 und Druckschrauben 22
versehen, durch die eine genaue Justierung vorgenommen werden kann.
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Außerdem ist die Spindel in einem hydraulischen Lager 23 gelagert,
das im wesentlichen aus einer die Spindel 20 mit Dichtungen umgebenden Hülse besteht,
wobei im Zwischenraum eine Flüssigkeit unter einem sehr hohen Druck vorhanden ist,
die Schwingungen der Spindel bzw. der Schleifscheibe 4 weitstgehend verhindert.
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Zum Beginn des Schleifens einer Facette wird das Federparallelogramm
über den Mikrometerantrieb 3 an der feststehenden Säule 1 so eingestellt, daß der
zu schleifende Diamant ll etwa zwei kp Schleifdruck aufweist, der durch den Exzenter
bzw. die Nockenscheibe 17 am Motor 15 über die starre Halterung 16 an der feststehenden
Säule 1 teilweise aufgehoben werden kann. Dieses Maß wird von der Temperatur am
Stein 11 bestimmt, indem ein Temperaturfühler 25 gemäß Fig. 4 benutzt wird. Bei
einer zu niedrigen Schleiftemperatur wird der Motor 15 so verstellt, daß die Nockenscheibe
17 den Schleifdruck über das Federparallelogramm erhöht, bei zu hohler Temperatur
hingegen aufhebt. Um dabei eine hohe Präzision zu erzielen, erfolgt die Temperaturregelung
vorzugsweise
durch Werwendung eines MTC-oder PTC-Widerstandes an sich Bekannter Benart, wobei
außerdem die Fassung des Steines in einem Material sitzt, das die Temperatur relativ
schlecht leitt, wie z.B. V2A-Stahl.
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Aus Fig. 2 sind die Verhältmisse zwischen dem Schleifdruck, der Schleiftemperatur
und der Schleifrichtung zu entnehmen. Das links stehende Diagramm zeigt die Verhältnisse,
wenn für den Stein die: richtige Schleifrichtung gefunden ist, während die rechte
Seite dieser Figur ein Diagramm von den Zustand zeigt,. in dem sich der zu schleifende
Diamant in der falschen Ausrichtung befindet.
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Befindet sich danach der Diamant in der falschen Schleifrichtung,
unter einem Schleifidruck von 1,7 kp, so wächst der Stein durch Erwärmung auf 75°
innerhalb von etwa zehn Sekunden, während sich innerhalb der nachfolgenden fünfzehn;
Sekunden noch eine Temperaturerhöhung auf 10,00 ergibt. Befindet sich hingegen der
Stein in der richtigen Schleifrichtung und; unter dein gleichen Schleifdruck, so
steigt die Temperatur bereits innerhalb von 2 1/2 Sekunden auf 750 und wabrend der
nachfolgenden zwÖlf Sekunden auf etwa 140°, um dann annähernd konstant zu bleiben.
Wenn daher für die Auffindung der idealen Schleifrichtung ein Wegaufnehmer benutzt
wird, so deshalb, um nicht nur den absoluten Abtrag festzustellen sondern dies in
Abhängigkeit von der Zeit. Die elektronische Meßeinrichtung mit dem Wegaufnehmer
18 prüft diemzufolge fortlaufend, ob der Stein mit seinem Halter wächst oder abgetragen
wird. Dieses Kriterium wird' durch. eine an sich bekannte Elektronik in eine Spannung
an dem Stellmotor 14 umgewandelt, der den Diamanten durch die Drchung in die ideale
Schleifrichtung
bringt. Für die Ausbildung einer solchen Elektronik
bieten sich verschiedene bekannte Möglichkeiten, die allerdings relativ empfindlich
sein müssen. Diese Einrichtungen können optisch arbeiten (z. B. ein Photo-Silicium-Element)
oder elektrisch (z. B. durch Kapazitätsänderung, Induktivitätsänderung oder durch
Dehnungsmeßstreifen) oder auch mechanisch (z. B. durch die Verwendung von Mikrotatoren).
Allen gemeinsam ist aber, daß der Abtrag am Stein in der Zeiteinheit, also als Geschwindigkeit,
ausgewertet wird. Am einfachsten läßt sich das erreichen mit dem bereits erwähnten
Wegaufnehmer 18. Der andere Lösungsweg des Problems, die richtige Schleifrichtung
einzustellen, kann durch die Schleiftemperaturmessung des zu schleifenden Steines
gefunden werden. Nach Fig. 2 wird nämlich in einem kleinen Meßabstand von der zu
schleifenden Facette in der richtigen Schleifrichtung eine Temperatur von annähernd
1500 C erreicht bei einem Druck von 1,7 kp, während in der falschen Schleifrichtung
beim selben Druck nur annäherned 1000 C auftreten.
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Eine weitere Möglichkeit, die richtige Schleifrichtung an dem zu schleifenden
Stein einzustellen, kann durch die Verwendung eines Programmes erzielt werden, in-dem
für jede einzelne Facette die Schleifrichtung mittelt wird und auf einem Programmträger
gespeichert wird, nachdem für alle nachfolgend zu schleifenden Steine nach deren
Vororientierung die ideale Schleifrichtung automatisch eingestellt wird. Es muß
demzufolge als Voraussetzung erfüllt sein, daß die nächst nachfolgenden Steine dem
ersten Stein entsprechend eingesetzt werden.
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Eine weitere Möglichkeit für die Ausnutzung einer idealen Schleifrichtung
liegt darin, den Stein 11 über die senkrecht stehende Welle und den Motor 14 dauernd
in Umdrehung zu versetzen. Ein Nachteil dieses an sich besonders einfachen Verfahrens
ist aber darin zu sehen, daß erheblich mehr Zeit um Schleifen notwendig ist, weil
der Stein nur vorübergehend durch die richtige Schleifrichtung hindurchgeführt wird.
Außerdem besitzt ein solcher Schliff nicht die gewünschte hohe Qualität, wie sie
die übrigen erfindungsgemäßen Verfahren hervorbringen.
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Die Fig. 3 zeigt die Verhältnisse der Rauhtiefe eines geschliffenen
Diamanten vor und nach einem Polieren. Es ist bereits eingangs dargetan worden,
daß es zweckmäßig ist, nach dem Schleifen einer Facette vor einer Umschaltung des
Seines auf die nächste Facette einen Poliergang einzuschalten, bei dem der Stein
auf der Schleifscheibe unter geringerem Schleifdruck stehend, geringfügig hin und
her gedreht wird. Dies beruht auf folgendem: Bei unbewegtem Stein hat die Schleifscheibe
deshalb tiefe Riefen in den Stein eingegraben, weil bestimmte Körner in der gebundenen
Scheibe dem zu schleifenden Diamanten die harte, Schleifrichtung präsentieren. Durch
eine geringfügige Drehung, des Steines verlieren diese Korner ihre ursprüngllche
Wirkung während andere in einer anderen Position in der Schleifscheibé diese Wirkung
erhalten. Da der Stein aber gedreht ist, müssen zunächst seine Berge in der OberfläO
e angegriffen und abgetragen werden, ehe die Schleitschèibe die Täler der Riefen
erfassen kann. Es ist daher einzusehen, daß die große Rau;h:ti:e
schnell
zu verringern ist, der Stein also poliert wird, wenn er hin und her gedreht wird.
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Die Temperatur am Stein und in der Halterung hat auch die Wirkung,
daß bei hohen Temperaturwechseln der Stein gelockert werden kann, da der Ausdehnungskoeffizient
vom Diamanten sehr klein im Verhältnis zum Metall der Fassung ist und sich der Halter
des Steines erheblich ausdehnen kann. Vorteilhaft ist es deshalb, wenn die Temperatur
am Stein möglichst konstant gehalten wird. Dafür kann eine in der Zeichnung nicht
näher dargestellte Kühl- oder Heizeinrichtung vorgesehen werden, mit der mehr oder
weniger unabhängig vom Schleifdruck die Temperatur zu steuern ist. Infrage kommen
hierbei Infrarotheizungen oder beispielsweise elektrische Heizungen.
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Da die Automatik der Vorrichtung nur rentabel funktionieren kann,
solange die gebundene Diamantschleifscheibe 4 über längere Zeiträume konstant bleibt,
ist vorgesehen, daß gleichzeitig zwei oder mehrere Vorrichtungen der vorbeschriebenen
Art an der Schleifscheibe im Betrieb sind und für deren gleichmäßige Abnutzung beitragen
und weiterhin jede Schleifvorrichtung nach einer Einstellung der idealen Schleifrichtung
durch den Motor 7 radial zu der Schleifscheibe hin und her bewegt wird. Dadurch
läßt sich der Schleifbelag der Schleifacheibe 4 gleichmäßig beanspruchen und abnutzen.
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Für die Fassung des zu schleifenden Diamanten kann an sich eine bekannte
Halterung benutzt werden. Vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn gemaßen'Figü?e
5 und 6 der zu schleifende
Diamant 11 an einem vorläufigen Halter
30 angeordnet wird, und nach einer Ausrichtung in einem enkdgültigen Halter 31 befestigt
wird. Bekannte Fassungen in Zangenform setzen nämlich voraus, daß der Diamant bereits
rondiert ist. Das Rondieren oder Reiben eines Diamanten mit einem zweiten Diamanten
verursacht aber einen zusätzlichen Arbeitsgang, der nur von einem Fachmann zu erledigen
ist und hat zur Folge, daß im geriebenen Stein Haarrisse auftreten, die sichtbar
bestehen bleiben, wenn der Stein fertiggestellt ist. Gemäß den Figuren 5 und 6 wird
deshalb der Diamant in seiner rohen, unbearbeiteten Form unter einen Profilprojektor
an einem Stift 32 mittels eines Klebers beweglich'angeheftet, von Hand gedreht,
während ein Gegenlager 33 die Lage fixiert. Über Kreisen einer Sichtscheibe des
Profilprojektors 34 läßt sich dabei das Schattenbild des Diamanten so verschieben,
daß der größte einbeschriebene Kreis vom Diamantschatten abgedeckt ist. Anschließend
läßt sich der Halter 30 mit einem zuvor eingebrachten Klebemittel wie Zement so
auf den Diamanten 11 drücken, daß der Stein in der als optimal gefundenen Position
fixiert wird. Der Abstand gemäß dem Pfeil 36, der auf dem Projektorbild gemessen
werden kann, stellt dabei ein direktes Maß für den unzugänglichen Mittelpunkt des
Steines dar. Der Radius des größten einbeschriebenen Kreises bzw. der größten einbeschriebenen
Kugel läßt sich anschließend durch eine Mikrometermessung kontrollieren. Daraufhin
wird der Stift 32 ausXdem Halter 30 entfernt. Nachdem Erhärten des temperaturfesten
Zements ist es möglich, den Stein 11 in dem Halter 30 zu schleifen, denn er afüllt
die Bedingung, daß er mit seinem Mittelpunkt zentriert ist und damit den kleinsten
Schleifverlust aufweist. Dieses Vorgehen
genügt für Steine mit
einem Schleifwinkel von bis zu 450, also beispielsweise für die Hervorbringung eines
Brillantschliffes. Zwar hat der Diamant auf eine solche Weise ein Bett erhalten.
Vielfach genügt aber nicht eine solche Befestigung, weil es noch keine ausreichenden
Klebemittel für Diamanten gibt, insbesondere mit geschliffenen Flächen. Außerdem
sollen gelagentlich Steine mit Winkeln bis zu 80° geschliffen werden, wobei anstelle
einer Rondierung Facetten unter 800 angeschliffen sein sollen. Bei Schliffen mit
derartig steilen Winkeln ist der Stein entweder durch einen zusätzlichen Haltearm
auf der Tafel oder den oberen Facetten zu sichern oder in eine Fassung einzusetzen,
die aus einem Metall besteht, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Stahl. Eine
entsprechende Halterung zeigt Fig. 6, aus der ersichtlich ist, wie sich ein in Zement
gehaltener Diamant in einen vorbereiteten endgültigen metallischen Halter überführen
läßt. Zweckmäfgerweise wird dafür das den Diamanten haltende Metall auf ein.2 Temperatur
von 3500 bis 6000 C erhitzt, bevor die Einheit, nämlich der Diamant 11 und der vorläufige
Halter 30 mit dem Zement 35 in den metallischen Halter 31 gedrückt wird.
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Zur Führung kann dabei ein Rohr 37 benutzt werden. Wegen einer Verklemmung
infolge Wärmeausdehnung ist es außerdem zweckmäßig, den aufgeheizten Halter 38 öffnen
zu können, um die Fassung bzw.
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den Halter 31 mit dem Diamanten 11 entnehmen zu können Eine automatisch
arbeitende Schleifvorrichtung setzt voraus, daß die Winkel zwischen den einzelnen
Facetten, die zuvor errechnet worden sind, auf wenige Winkelminuten beim Schliff
einzuhalten sind. Dadurch läßt sich auch in erhöhtem Maße die wertvolle Substanz
eines
zu schleifenden Diamanten erhalten. Hälit man die Schleifwinkel innerhalb einer
Toleranz von wenigen Minuten exakt ein, so läßt sich mit der Vorrichtung ein Schmuckstein
herstellen, der auch aufgrund seiner Präzision das gewünschte Feuer aufweist. Um
eine dementsprechende Positionierung der Facetten beim Schliff zu erhalten, ist
eine Mechanik vorgesehen, wie sie Fig. 7 zeigt. Zu dieser Mechanik läßt sich zu
nächst allgemein feststellen, daß ihre Ausführung es erlaubt, alle erforderlichen
Stellungen für den Schliff von in be-stimmten Winkeln zueinander stehenden Facetten
durch Rasten zu sichern und die Bewegungen elektrisch zu steuern. Dabei ist insbesondere
zu unterscheiden zwischen zwei verschiedenen Arten von Winkeln, nämlich einmal von
dem Winkel zwischen einer Facette und der nächstfolgenden Facette des @@@@@@ Facettenringes
und von dem Winkel zwischen einem Facettenring zu dem nächstfolgenden Facettenring.
Für die Umschaltung in beiden Richtungen sind bei der Ausführung nach Fig. 7 Rasten
vorgesehen, wie nachstehend im einzelnen beschrieben.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung sitzt der zu schleifende
Diamant 11 mit seinem Mittelpunkt in dem Schnittpunkt der horizontalen Achse durch
den Punkt 40 mit der vertikalen Achse 13, die auch in Fig. 1 als Drehachse innerhalb
der Säule 8 liegend wiedergegeben ist. Diese Drehachse 13,%um die sich der Träger
41 drehen kann, steht senkrecht zu der Schleifscheibe. Der Träger 41 ist etwa zylinderförmig
ausgebildet.
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Seine Zylinderwandung umschließt den Halter 31 für den Diamanten ll.
Der Halter 31 ist drehbar um seine Längsachse gelagert.
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Auf seiner Oberseite ist er mit zwei Klinkenrädern 42 bzw. 42' versehen.
Auf der über die Klinkenräder 42 nach oben hinausgehenden Welle sitzt eine Spule
43, von der ein straff gespanntes Seil über Führungsrollen 44 und 45 nach einer
spannbaren Uhrfeder 46 führt, durch die das Seil 47 gespannt gehalten wird. Weiterhin
ist eine elektromagnetische Spule 48 vorgesehen mit einem Schaltstift 49, der zwischen
die Klinken der Räder 42 und 42' zu greifen vermag, um eine Umschaltung zu erwirken.
Die Spule 48 und damit auch der Schaltstift 49 werden durch ein elektrisches Signal
betätigt, wenn eine Facette fertig geschliffen und poliert ist. In diesem Zustand
befindet sich der Träger 41 geringfügig angehoben. Durch eine Entriegelung @@@@
der Klinkenräder 42 und 42' erfolgt eine Drehbewegung des Halters 31 um seine Achse
50, bis die nächste Raste eines der beiden Klinkenräder einrastet. Der Umfang dieser
Drehbewegung der entspricht dem Ausmaß, um das/zu schleifende Diamant zu drehen
ist, um von einer geschliffenen Facette zu der nächsten zu schleifenden Facette
desselbenFacettenringes zu kommen. Durch die Wahl von Klinkenrädern mit geeigneter
Anzahl von Rasten gleichmäßig über den Umfang verteilt, lassen sich dadurch Facettenringe
von einer bestimmten Anzahl von Facetten im vor hinein programmieren.
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Um von einem Facettenriilg auf den nächsten automatisch @@@@@ ten
zu können, ist der Ralter 31 mit den klinkenräße@ 42' und der Spule 48 sowie; chaltstift
40 40 um i- ß 1' tale Achse 40 durch den Mitt'1pnt des Diamanten in i, @@@@@ des
Doppelpfeiles 51, das @@@@ imsgesamt um einen Berelen von
etwa
80° schwenkbar. Die gezeichnete Stellung zeigt die Einrastung in der außersten linken
Stellung, d.h. bei Null Grad.
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Es ist erkennbar, daß darüber hinaus sechs weitere Rasten 52 vorgesehen
sind, in welche die Halterung eingeschwenkt werden kann. Der Abstand dieser Rasten
52 zueinander bestimmt die Größe des Winkels @@@@@ @@@ @@@@ der einzelnen Facettenringe
zueinander. Die Umschaltung erfolgt auch hier mittels eines Elektromagneten 53,
der mit einem Raster 54 zum Einrasten in die Rasten 52 versehen ist. Eine Bewegung
des Halters in Richtung auf eine nächste Raste kann ebenfalls eingeleitet werden
durch die Zugspannung im Seil 47 bei stillstehenden Klinkenrädern 42. Diese Umschaltung
erfolgt so schnell, und zwar sowohl von eine Facette auf die nächste, als auch von
einem Facettenring auf den nächsten Facettenring, daß keine nennenswerte Abkühlung
des Stenes zu befürchten ist.
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Mittels des Wegnaufnehmers 18 lassen sich nicht nur beim Schleifen
die Motoren 14 und 15 zum Drehen des Steines und zur Beeinflussung des Schleifdruckes
steuern. Mittels des Wegaufnehmers 18 läßt sich vielmehr in Verbindung mit einer
weiteren Elektronik prüfen, ob ein einzelner geschliffener Facettenring tatsächlich
alle' Facetten echalten hat. Der Wegaufnehmer 18 stellt also den Stellmotor 14 auf
die richtige Schleifrichtung ein gibt später, d.hj. 5,um vor Beendigung eines Facettenschliffes
an dem gleichen Motor ein Signal, daß er um einen bestimmten Winkel den Stein drehen
soll zwecks Polierung desselben und gibt schließlich das Signal zur Beendigung des
Schliffes der Facette an den Motor 15, der den Exzenter bzw. die Nockenscheibe
17
in die höchste Stellung dreht. In dieser Stellung erfolgt eine Einschaltung der
neuen Raststellung, und zwar entweder durch Drehung um die Achse durch einen Facettenring
oder durch Umschaltung auf einen neuen Facettenring. Anschließend wird unverzüglich
das Federparallelogramm wieder abgesenkt, so daß der Diamant ohne wesentlichen Temperaturverlust
erneut die Schleifscheibe unter dem geeigneten Schleifdruck berührt. Diesen Schleifdruck
stellt der Motor 15 über den Exzenter 17 in Abhängigkeit von der mit einem NTC-Widerstand
adzf chleifenden Diamant gemessenen Temperatur ein. Nachdem die geeignete Schleifrichtung
und die gewünschte Temperatur für die betrachtete Facette vorliegen, wird der Motor
7 in Betrieb gesetzt, um die gesamte Vorrichtung über den vollen Schleifbereich
der Scheibe radial hin und her zu verfahren.
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Zur Vervollständigung kann die Elektronik noch mit einem Notabschalter
versehen werden, der ebenfalls auf den Motor 15 einwirkt und den Diamanten im Eilgang
von der Schleifscheibe abhebt, wenn sich etwas derartiges als zweckmäßig zeigen
sollte.
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- Ansprüche -