DE2052715B2 - Verfahren zum Schleifen und Polieren von Schmucksteinen, insbesondere Diamanten, und Maschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen und Polieren von Schmueksteinen, insbesondere Diamanten, bei dem zunächst die bevorzugte .Schleifrichtung festgestellt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens mit einer Stirnschleifscheibe iind einem Gestell, das aus einer Säule, einem an der Säule befestigten Ausleger, einem am Ausleger befestigten Motor und einer senkrecht bzw. achsparallel zur Stirnschleifscheibe angeordneten, parallel zur Stirnschleifscheibe verschiebbaren, das Werkstück in einem Werkslückhalter tragenden höheneinstellbaren Spindel besteht, deren Eigengewicht kompensierbar ist.

Hinsichtlich des Verfahrens bezieht sich die Erfindung damit auf den aus der DT-PS 293 120 bekannten Stand der Technik. Dort werden, ausgehend von der Tatsache, daß Diamanten in von der Kornrichtung abweichenden Richtungen niedrigere Reibungskoeffizienten aufweisen, zur Auffindung der Kornrichtung entweder die Unterschiede in der Größe des Reibungswiderstandes direkt oder indirekt über entsprechende physikalische Begleiterscheinungen gemessen. Zu diesem Zweck wird dort der Diamant gegen die Stirnfläche einer besonderen und durch eine Torsionsschraubenfeder abgestützte, angetriebene ringförmige Reibscheibe gedrückt und die bei den verschiedenen Wmkelstellungen des Diamanten auftretenden Unterschiede der Größe des Reibungswiderstandes mit Hilfe der Lageänderung der Torsionsschraubenfeder gemessen. Ist die Kornrichtung dann ermittelt, wird der Diamant auf eine besondere Schleif- und Poliermaschine umgesetzt. Das ist jedoch nicht nur ungünstig hinsichtlich der dar aus entstehenden Nebenzeiten und Fehlerquellen, son dem bringt auch unerwünschte Temperatursprünge am Werkstück mit sich.

Hinsichtlich der Maschine zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von der in der DT-PS 313 488 beschriebenen Edelsteinpoliermaschine aus. Dort ist die Säule fest angeordnet, und der am Ausleger befestigte Motor dient dazu, das Werkstück radial zur Polierscheibe zu verschieben. Die Spindel ist bei der bekannten Ausführung höheneinstellbar, damit der Werkstückhalter durch eine auf die Spindel einwirkende Feder abgehoben werden kann. Der Feder ist ein Ausrückmechanismus zugeordnet, der unter der Steuerung eines Fühlers steht. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich diese Edelsteinpoliermaschine jedoch nicht unmittelbar, da unter anderem die Führung der Spindel nicht genügend genau und reibungsarm ist und die Maschine auch nicht über die zur Durchführung des Verfahrens zusätzlich erforderlichen mechanischen und elektrischen Hilfseinrichtungen verfügt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß unter Vermeidung von Nebenzeiten und Fehlerquellen eine volle Automatisaiion des Schleifverfahrens erreicht wird und daß eine Maschine geschaffen wird, welche die Durchführung des verbesserten Verfahrens ermöglicht.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Aufsuchen der bevorzugten Schleifrichtung am Schmuckstein sowie das Schleifen und das Polieren hintereinander in einem zusammenhängenden Arbeitsgang unter Verwendung einer einzigen Schleifscheibe erfolgt, und daß der Schmuckstein während des Poliervorganges bis zu ± 10° um die bevorzugte Schleifrichtung unter Verminderung des Schleifdrucks geschwenkt wird.

Dadurch werden sämtliche Nebeneinflüsse, die sich aus dem Umsetzen des Werkstückhalters hinsichtlich der Genauigkeit seiner Anordnung und aus Temperaturänderungen ergeben können, ausgeschlossen und durch das Umsetzen bedingte Nebenzeiten vermieden. |ede Facette kann dabei ohne Nacharbeit in einem Arbeitszug fertiggestellt werden, wobei durch das

Schwenken des Werkstückes und gleichzeitiges Vermindern des Schleifdruckes beim Polieren eine zufriedenstellende Politur ohne Schleifspuren sogar mit einer groben, sonst nur für den Schruppschliff bestimmten Schleifscheibe erzielt werden kann.

Die Maschine zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Säule höhenverstellbar ist, daß die Spindel an zwei, zusammen mit der Säule und der Spindel ein Parallelogramm bildenden Lenkern aufgehängt ist, daß an dem Ausleger ein Wegauf- _|0 nehmer zur Kontrolle des Spindelvorschubes in Achsrichtung der Spindel angeordnet ist, daß der Motor zur Einstellung der Höhenlage und/oder Kompensation des Eigengewichtes der Spindel verwendet ist, daß der Motor von einem die Temperatur an der Angriffsstelle zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe aufnehmenden Temperaturfühler gesteuert ist und daß die Spindel durch einen Motor drehantreibbar ist.

Hierdurch kann zunächst die bevorzugte Schleifrichtung bei Überwachung der Temperatur unmittelbar am Werkstück ermittelt und dann der Schleifvorgang angeschlossen werden, wobei die besonderen Mittel zur F.instellung der Höhenlage und/oder Kompensation des Eigengewichtes der Spindel nicht nur im Sinne einer die Temperatur an der Bearbeitungsstelle gleichhaltenden Weise wirksam werden, sondern auch zum Abheben des Werkstückes von der Schleifscheibe dienen, wenn eine Facette fertig geschliffen und poliert ist. Der besondere Motor zur Drehung der Spindel wird dabei zum Verschwenken des Schmucksteines während des Poliervorganges eingesetzt. Durch das Schwenken des Schmucksteines beim Polieren kann eine einwandfreie Politur auf einer gebundenen Diamant-Schrupp-Schleifscheibe erzielt werden, während das Polieren bisher auf einer feineren Schleifscheibe durchgeführt werden mußte.

Die Aufhängung der Spindel an einem Parallelogramm fO'irt zu einer sehr genauen Parallelführung der Spindel, und durch die Ausbildung der Lenker als Blattfedern wird die ganze Mechanik besonders reibungsarm und verschleißfest.

Der Motor zur Einstellung der Höhenlage und/oder Kompensation des Spindeleigengewichtes treibt vorzugsweise eine Kurvenscheibe an wodurch der von der Steigerung der Kurvenscheibe abhängige Verschiebeweg besonders feinfühlig gesteuert werden kann.

Der Temperaturfühler ist zweckmäßigerweise ein elektrischer Widerstand, der sowohl eine negative als auch eine positive Temperatuicharakteristik haben kann.

In einer besonderen Ausführungsiorm sieht die Erfindung eine Heiz- oder Kühleinrichtung vor, die die Einstellung der Höhenlage und/oder die Kompensation des Eigengewichtes der Spindel durch den Motor entbehrlich macht, wobei die Temperaturkonstanz, auf die es dabei ankommt, beispielsweise durch infrarote Bestrahlung oder Anbau einer elektrischen Heizung zu erreichen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Maschine und

F i g. 2 die Anordnung des die Temperatur am Werkstück bestimmenden Temperaturfühlers.

Die in F i g. 1 dargestellte Maschine weist eine in der Höhe auf die jeweilige Größe des zu schleifenden Werkstückes 11 einstellbare Säule I auf. welche in einem Fuß 2 mit einer Schraube 3 gehalten ist Der Fuß 2 ist fest mit einem Schlitten 5 verbunden, der mit Hilfe eines Motors 7 auf zwei Stahlträgern 6 radial und parallel zu einer Stirnschleifscheibe 4 verschoben werden kann.

Mit der Säule 1 ist über zwei als Blattfedern ausgebildete Lenker 9, 10 eine Spindel 8 verbunden, die in einem Gehäuse 13 gelagert und von einem Motor 14 drehangetrieben ist und an ihrem unteren Ende einen Werkstückhalter 12 trägt, an dem das Werkstück 11 befestigt ist. Mit dieser Anordnung kann das Werkstück 11 senkrecht zur Stirnschleifscheibe 4 zugestellt werden. Die Zustellung wird dabei von einem Wegaufnehmer gemessen, der an einem mit der Säule 1 fest verbundenen Ausleger 16 befestigt ist An dem Ausleger 16 ist ferner ein Motor 15 mit einer Kurvenscheibe 17 angebracht, die mit ihrem Umfang an dem Lenker 10 anliegt und je nach Drehrichtung das Gehäuse 13 samt der darin gelagerten Spindel 8 zu heben oder zu senken vermag. Gesteuert wird ler Motor 15 unter anderem von einem Temperaturfühler 25, der gemäß F i g. 2 in der Nähe des Werkstückes 11 angeordnet ist.

In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet die Maschine im wesentlichen nun folgendermaüen:

Zunächst wird die Kornrichtung des Werkstückes 11 bestimmt. Dazu wird das an den Lenkern 9, 10, dem Gehäuse 13 und der Spindel 8 hängende Werkstück 11 durch ein vom Motor 15 bewirktes Verdrehen der Kurvenscheibe 17 zunächst auf die rotierende Stirnschleifscheibe 4 abgesenkt. Außerdem wird das Werkstück 11 durch den Motor 14 gedreht. Ist das Werkstück 11 auf der Stirnschleifscheibe 4 aufgesetzt, wird nun mittels des Wegaufnehmers 18 und einer angeschlossenen Rechenschaltung der von dem Winkel zwischen der Schleif- und der Kornrichtung abhängige Vorschub, d. h. der Betrag, um den sich die Spindel ? infolge des Abschliffs am Werkstück 11 pro Zeiteinheit weiter absenkt, gemessen und das Maximum, das beim Winkel Null zwischen Schleif- und Kornrichtung auftritt, bestimmt. Ist dieses Maximum, das dem Auffinden der Kornrichtung entspricht, e¹. ."eicht, wird der Motor 14 abgeschaltet und der zweite Verfahrensschritt, das normale Anschleifen einer Facette, durchgeführt, deren Tiefe ebenfalls mit Hilfe des Wegaufnehmers 18 bestimmt wird.

Hierbei ist es nun von Bedeutung, daß der Abschliff unter Einhaltung bestimmter Temperaturgrenzen erfolgt. Dies wird mit Hilfe des Temperaturfühlers 25 geregelt. Er bewirkt mit Hilfe eines Soll-Istwert'.erglei i_hes über eine entsprechende Verstärkerschaltung, daß der Motor 15 und damit die Kurvenscheibe 17 den Vorschub der Spindel 8 nunmehr so begrenzt, daß die am Werkstück 11 auftretende Schleiftcmperatur innerhalb bestimmter vorgegebener Werte bleibt. (Erforderlichenfalls kan". die Temperatur aber selbstverständlich auch bereits beim Aufsuchen der Kornrichtung in der angegebenen Weise kontrolliert werden.)

Nach Erreichen der gewünschten Facettentiefe erfolgt programmgemäß der dritte Ve,fahrensschritt, das Polieren. Hierbei wird der Schleifdruck verringert, indem das Gewicht der an den Lenkern 9, 10 aufgehängten Teile durch entsprechendes Verstellen der Kurvenscheibe 17 zunehmend kompensiert wird. Dies ist möglich, weil das ganze System, an dem das Werkstück 11 hängt, nicht starr, sondern elastisch ist und es bei einem Zurückdrehen der Kurvenscheibe 17 daher nicht sofort zu einem Abheben des Werkstückes 11 von der Stirn-

schleifscheibe 4 kommen kann. Außerdem wird das Werkstück ti vom Motor 14 um etwa ± 10" zur Kornrichtung hin- und hergeschwenkt, wodurch die infolge des abnehmenden Schleifdruckes ohnehin flacher werdenden Schlcifriefen noch zusätzlich sozusagen verwischt werden und es daher nicht erforderlich ist, zum Polieren mit dem Werkstück 11 auf eine gesonderte Poliermaschine mit einer entsprechend f< Schleifscheibe überzuwechseln.

Ist der Poliervorgang beendet, was ebenfiill? den Wegaufnehmer 18 gesteuert werden kan das Werkstück 11 von der Stirnschleifscheibe > hoben und entsprechend geschwenkt, damit die Facette hergestellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schleifen und Polieren von Schmucksteinen, insbesondere Diamanten, bei dem zunächst die bevorzugte Schleifrichtung festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsuchen der bevorzugten Schleifrichtung am Schmuckstein sowie das Schleifen und das Polieren hintereinander in einem zusammenhängenden Ar- '° beitsgang unter Verwendung einer einzigen Schleifscheibe erfolgt und daß der Schmuckstein während des Poliervorganges bis zu ± 10° um die bevorzugte Schleifrichtung unter Verminderung des Schleifdrucks geschwenkt wird.

2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Stirnschleifscheibe und einem Gestell, das aus einer Säule, einem an der Säule befesi'gten Ausleger, einem am Ausleger befestigten Motor und einer senkrecht bzw. achsparal-IeI zur Stirnschleifscheibe angeordneten, parallel zur Stirnschleifscheibe verschiebbaren, das Werkstück in einem Werkstückhalter tragenden höheneinstellbaren Spindel besieht, deren Eigengewicht kompensierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ^J5 Säule (1) höhenverstellbar ist, daß die Spindel (8) an zwei, zusammen mit der Säule (t) und der Spindel (8) ein Parallelogramm bildenden Lenkern (9, 10) aufgehängt ist, daß an dem Ausleger (16) ein Wegaufnehmer (18) zur Kontrolle des Spindelvorschubes in Achsrichtung der SpiHel (8) angeordnet ist, daß der Motor (15) zur Einstellung der Höhenlage und/oder Kompensation de., Eigengewichts der Spindel (8) verwendet ist, daß der Motor (15) von einem die Temperatur an der Angriffsstelle zwisehen dem Werkstück (11) und der Stirnschleifscheibe (4) aufnehmenden Temperaturfühler (25) gesteuert ist und daß die Spindel (8) durch einen Motor (14) drehantreibbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (9, 10) als Blattfedern ausgebildet sind.

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (15) eine Kurvenscheibe (17) antreibt.

5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (25) ein Widerstand mit negativer Temperaturcharakteristik ist.

6. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (25) ein Wider- ^ stand mit positiver Temperaturcharakteristik ist.

7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heiz- oder Kühleinrichtung verwendet ist, die die Einstellung der Höhenlage und/oder die Kompensation des Eigengewichts der Spindel (8) durch den Motor (15) entbehrlich macht.