DE3505444C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen revolverkopfartigen Doppenhalter zum Bearbeiten von Edelsteinen in einer Facettiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mit sogenannten Facettiermaschinen werden Edelsteine oder sonstige natürliche und künstliche Materialien, insbesondere Halbedel- und Schmucksteine geschliffen und poliert. Das Schleifen und Polieren der Facetten eines Steines wird allgemein als Facettieren bezeichnet. Zum Facettieren von Edelsteinen sind Facettiermaschinen für den sogenannten Freihandschliff vorhanden, die heute noch von Berufsschleifern aus ökonomischen Gründen, aber auch aus Tradition und künstlerischen Gesichtspunkten überwiegend verwendet werden. Ferner sind gesteuerte Maschinen zur industriellen Massenbearbeitung vorhanden.

Bei den Maschinen der ersten Art wird immer nur ein Edelstein auf einen sogenannten Doppstift aufgekittet und in einer Aufnahmespindel der Facettiermaschine eingespannt. Hierzu weisen diese Facettiermaschinen ein Einspannfutter für die Doppe auf, wobei dieses Einspannfutter mit Hilfe einer Kreisteilvorrichtung in kleinen Winkelschritten und zusätzlich mit Hilfe eines Feineinstellers noch in Zwischenstellungen eingestellt werden kann. Mit solchen Maschinen sind praktisch alle Schliffarten möglich. Der Schleifer kann den Facettierungsprozeß nach seinen Vorstellungen gestalten. Ein Beispiel für eine solche Facettiermaschine zeigt die DE 29 34 796 A1.

Aus der CH-PS 4 46 099 ist eine automatisch gesteuerte Facettiermaschine der zweiten Art bekannt, mit der automatisch mehrere Edelsteine nacheinander in Serie geschliffen und poliert werden können. Diese Facettiermaschine weist einen revolverkopfartigen Doppenhalter der im Anspruch 1 als bekannt vorausgesetzten Art mit mehreren Aufnahmespindeln auf, in die jeweils eine einen Edelstein haltende Doppe eingespannt werden kann. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Revolverkopf neun Aufnahmespindeln auf. Der Revolverkopf wird zur Einleitung des Facettierungsprozesses in Richtung auf eine Schleif- und Polierscheibe gesenkt, wonach eine Facette eines Edelsteines geschliffen und poliert wird. Nach Beendigung dieses ersten Schrittes wird der Revolverkopf von der Schleifscheibe abgehoben und in eine zweite Arbeitsstellung gedreht, in der dann eine Facette des nächsten Edelsteines geschliffen und poliert werden kann. Der Revolverkopf wird hierzu mit Hilfe eines Maltesergetriebes verdreht, wobei mit diesem Getriebe ein für alle Aufnahmespindeln gemeinsames Getriebe gekoppelt ist, durch das die Aufnahmespindeln während der Drehung des Revolverkopfes ebenfalls um einen festen Winkel um ihre Längsachse gedreht werden. Die Anzahl der Aufnahmespindeln, der Drehwinkel des Revolverkopfes und der Drehwinkel der einzelnen Aufnahmespindeln sind so aufeinander abgestimmt, daß nach einer bestimmten Anzahl von Bearbeitungsschritten sämtliche Edelsteine die gleiche Facettierung aufweisen.

Mit dieser automatischen Facettiermaschine können zwar Edelsteine wirtschaftlich facettiert werden, jedoch ist keine Möglichkeit gegeben, individuelle Facettierungsmuster herzustellen. Die mit dieser Maschine möglichen Facettenmuster sind durch die Konstruktion der Maschine und insbesondere des Revolverkopfes festgelegt und beschränkt.

Soll ein Edelstein mit individuellem Facettenmuster versehen werden, d. h. mit einer komplizierten Schliffgeometrie, die auf Brillanz und besondere Farb- oder Ornamentalwirkung ausgerichtet ist, so muß der Schleifer bislang auf die oben erwähnten Freihand-Facettiermaschinen zurückgreifen, auch wenn damit erhebliche Nachteile verbunden sind. So erfordert z. B. ein Bearbeitungswechsel, wie er in der Praxis alltäglich ist, entweder eine Zweitmaschine oder ein Ausspannen des gerade bearbeiteten Edelsteines. Letzteres zwingt zu einem provisorischen Markieren der Stellung der Doppe in der Aufnahmespindel, was jedoch ungenau, umständlich und zeitaufwendig, aber erforderlich ist, um die ursprüngliche Einspannposition bei der neuerlichen Arbeitsaufnahme wieder herstellen zu können. Da bestimmte Facetten bei nicht kreisförmigen Schliffen nur mit einer Feineinstellung ausführbar sind, die aber in der Regel bei einer Zwischenarbeit verändert werden muß, erfordert das Wiedereinspannen der Doppe ein zeitaufwendiges und mühevolles Suchen der Facettenebenen unter Benutzung aller Einstellhilfen der Edelstein-Facettiermaschine.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen revolverkopfartigen Doppenhalter der in Rede stehenden Art zu schaffen, der es gestattet, die Flexibilität und Anwendungsbreite bekannter Facettiermaschinen mit mehreren Halterungen für Edelsteine nachhaltig zu verbessern und zu erweitern, so daß auch individuelle Facettenmuster und auch unterschiedliche Facettenmuster der gehaltenen Edelsteine unkompliziert möglich sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung wird somit ein Doppenhalter zum Halten von mehreren Edelsteinen in Art eines Revolverkopfes angeboten, mit der die Lücke zwischen den Freihand-Facettiermaschinen und den Industrieautomaten geschlossen wird. Der Doppenhalter wird in das Einspannfutter einer herkömmlichen Facettiermaschine eingespannt und kann durch die vorhandene Kreisteilvorrichtung der Facettiermaschine in die einzelnen Arbeitsstellungen eingestellt werden. Der Doppenhalter gemäß der Erfindung hat demnach keinen eigenen Einstellmechanismus oder ein Getriebe zum Einstellen des Revolverkopfes in die Arbeitsstellung. Der auswechselbare Doppenhalter gemäß der Erfindung gibt jedoch dem Schleifer die Möglichkeit, den zu bearbeitenden Edelstein unabhängig von der Gesamtdrehung des Revolverkopfes in der jeweiligen Arbeitsstellung zu verdrehen, so daß jedes individuelle Facettenmuster hergestellt werden kann. Zur Bearbeitung von Edelsteinen mit individuellen Facettenmustern ist mit einem revolverkopfartigen Doppenhalter gemäß der Erfindung ein sonst bei Freihand-Facettiermaschinen notwendiger Auswechselvorgang der Edelsteinhalterungen nicht mehr notwendig.

Die Vorteile, die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielbar sind, lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

• - Der revolverkopfartige Doppenhalter ist ein separates Bauteil, demnach nicht fest mit einer Facettiermaschine verbunden, wie dieses bei den industriellen Automaten gemäß der genannten Schweizer Patentschrift der Fall ist. Der Doppenhalter wird wie ansonsten eine normale Doppe in das Aufnahme- bzw. Spannfutter einer herkömmlichen Facettiermaschine eingespannt.
• - Die Verdrehung des revolverkopfartigen Doppenhalters in die einzelnen Arbeitsstellungen wird durch die bereits vorhandene Kreisteilvorrichtung der Facettiermaschine ermöglicht. Ein eigenes Getriebe für diese Verdrehung ist in dem Doppenhalter gemäß der Erfindung nicht vorhanden.
• - Die Aufnahmespindeln für die die Edelsteine haltenden Doppen können in der jeweiligen Arbeitsstellung unabhängig von der Revolverkopfdrehung verstellt werden, wodurch individuelle Facettenmuster möglich sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines revolverkopfartigen Doppenhalters gemäß der Erfindung mit sieben Aufnahmespindeln für die Doppen;

Fig. 2 die Vorderansicht des Doppenhalters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt A-A durch den Doppenhalter gemäß Fig. 2;

Fig. 4 die Rückansicht des Doppenhalters gemäß Fig. 1 bei abgenommenem Gehäusedeckel;

Fig. 5 die Ansicht der Innenseite des Gehäusedeckels;

Fig. 6 dieselbe Seitenansicht wie Fig. 1, wobei jedoch der Doppenhalter in eine Edelstein-Facettiermaschine eingespannt ist;

Tragendes Element des in Fig. 1 dargestellten revolverkopfartigen Doppenhalters ist eine zentrale Welle 1, die auf der rückwärtigen Seite des Doppenhalters als Einspannzapfen 1′ mit Anzugsgewinde 56 und auf der gegenüberliegenden Seite als schlanker Kegel ausgebildet ist, auf den ein gehäuseartiger Träger 3 mit einer entsprechend kegeligen Mittelbohrung aufgepreßt ist. Der zylindrische Teil der Welle 1 ist zwischen Trägerseite und Absetzung zum Einspannzapfen 1′ feinstbearbeitet, z. B. geschliffen, und dient als Lager für ein Sonnenrad 17, das von der Seite des Einspannzapfens 1′ her mit seiner, gleichfalls als Gleitlager ausgebildeten Bohrung aufgeschoben und mit einem Spreizring 13 axial gesichert ist, der in einer Ringnut in der Welle 1 sitzt. Vorher wird in das Sonnenrad 17 ein Paßstift 22 in eine dafür vorgesehene Bohrung eingepreßt, sowie ein Ölkanal in die Lagerbohrung eingearbeitet. Ein eventuell vorhandenes Axialspiel des montierten Sonnenrades 17 ist mit geschliffenen Ausgleichsscheiben zu korrigieren. Zur Gewichtserleichterung ist die Welle 1 weitgehend ausgebohrt. In die Bohrung 44 der Welle 1 kann bedarfsweise eine Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden.

Der Träger 3 trägt sieben konzentrisch angeordnete, konisch ausgeführte Bohrungen, in die sieben exzentrisch gebohrte wartungsfreie, vorzugsweise gesinterte und außen ebenfalls konisch ausgeführte Lagerbüchsen 18 eingepreßt werden. Vorher wird jede einzelne Lagerbüchse 18 mit eingeschobener, ebenfalls feinstbearbeiteter Aufnahmespindel 4 für Doppen bzw. Doppstifte 6 und einem Zahnradpaar als Planetenrad 11 probeweise durch Verdrehen der Lagerbüchse 18 auf minimales Zahnspiel eingestellt und in dieser Stellung markiert. Gegebenenfalls ist ein Axialspiel zwischen Lagerbüchse 18 und Aufnahmespindel 4 durch Nacharbeit oder Ausgleichsscheiben zu beseitigen.

Die Aufnahmespindeln 4 sind auf der Spannzangenseite mit hoher Rundlaufgenauigkeit für handelsübliche Druckspannzangen 7 ausgelegt und außen mit einem Gewinde für eine Überwurfmutter 5 und einem Sechskant zum Ansetzen eines Gabelschlüssels versehen. Auf der Rückseite endet jede Aufnahmespindel 4 in einer mehrfach geschlitzten Spreizhülse 10, auf der mittels einer Spreizschraube 16 das komplett montierte Zahnradpaar festgespannt werden kann.

Träger des Zahnradpaares bzw. Planetenrads 11 ist die mit einem Flansch versehene Hülse 10, die in eines der Zahnräder so eingepreßt wird, daß der Flansch in einer entsprechenden Ausdrehung des Zahnrades liegt und mit diesem bündig abschließt. Der aus dem Zahnrad herausragende Teil der Hülse 10 dient als Lagersitz für das zweite, auf der Hülse 10 leicht drehbar sitzende Zahnrad, das axial durch einen, in einer Nut der Hülse 10 sitzenden Spreizring 12 gesichert ist.

Beide Zahnräder bilden das Zahnradpaar bzw. Planetenrad 11, das durch drei Stahlstifte 14 so gekoppelt ist, daß die Stahlstifte 14 in einem Zahnrad konzentrisch angeordnet und eingepreßt sind und mit ihren herausragenden Enden in entsprechend ausgebildete Langlöcher des zweiten Zahnrades greifen, so daß beide Zahnräder gegeneinander leicht verdrehbar sind. Nachdem die beiden Zahnräder um ein vorher bestimmtes Maß verdreht worden sind, werden die Langlöcher mit einer geeigneten, elastischen Masse 15 ausgegossen, die nach Aushärtung einen elastischen Haltekörper bildet. Sodann liegen die Zahnradpaare montagefertig vor.

Die Aufnahmespindeln 4 werden anschließend in die ihnen zugeordneten Lagerbüchsen 18 eingeführt und die Zahnradpaare 11 auf den Spreizhülsenteilen der Aufnahmespindeln 4 vorgespannt, aufgeschoben und mit der Spreizschraube 16 festgeklemmt.

In eine aufgesenkte Gehäusebohrung im Träger 3 wird eine kreuzweise geschlitzte Lagerbüchse 9 eingepreßt und gegebenenfalls so nachgearbeitet, daß ein verschiebbarer Raststift 8 darin leicht, jedoch spielfrei gleiten kann. Die Kreuzschlitzung der Lagerbüchse 9 ist verschieden tief ausgeführt und dient als Führung für einen, in den Stift 8 quer dazu eingepreßten Führungsstift 20. Die Kreuzschlitzung ist so ausgelegt, daß in einer Stellung die Spitze des Stifts 8 in Öffnungen 41 rasten kann, die längs eines Lochkreises 42 in der rückwärtigen Wand eines Handrades 2 angeordnet ist und dann das Handrad 2 in der entsprechenden Lage spielfrei festhält. In der zweiten Stellung, in die der Stift 8 gegen den Widerstand einer Druckfeder 19 zurückgezogen werden kann, und nach einer 90°-Drehung rastbar ist, kann das Handrad 2 frei durchdrehen. Die Dimensionierung der Öffnungen 41 im Gehäusedeckel 2, der Weg der Druckfeder 19, die Tiefe des Kreuzschlitzes in der Lagerbüchse 9 sowie die Lage der Querbohrung im Stift 8 müssen für die einwandfreie Rast- bzw. Freischaltfunktion genauestens aufeinander abgestimmt sein. Die Betätigung der Rasteinrichtung erfolgt über einen auf den Stift 8 aufgeschraubten Knopf 21.

Auf der Innenwand des Handrades 2 sind 64 als Einsenkungen ausgebildete Öffnungen 41, 41′ mit einem kegeligen 60°-Profil angeordnet, die mit ihren radialstrahligen Achsen mit gravierten Skalenstrichen einer Skala 43 außen am Handrad 2 deckungsgleich liegen. Der Radius des Lochkreises 42 ist gleich dem Mittenabstand zwischen der Achse der zentralen Welle 1 und dem Stift 8. Der Teilkreis von 360° erhält eine 64schrittige Teilung, wobei wegen des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes die Öffnungen 41, 41′ folgendermaßen angeordnet sind:

01. Öffnung bei 0/360 Grad, entsprechend der Indexzahl 0/64
02. Öffnung bei 5,625 Grad, entsprechend der Indexzahl 2
03. Öffnung bei 11,250 Grad, entsprechend der Indexzahl 4
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32. Öffnung bei 174,375 Grad, entsprechend der Indexzahl 62
33. Öffnung bei 182,812 Grad, entsprechend der Indexzahl 1
34. Öffnung bei 188,437 Grad, entsprechend der Indexzahl 3
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63. Öffnung bei 351,562 Grad, entsprechend der Indexzahl 61
64. Öffnung bei 357,187 Grad, entsprechend der Indexzahl 63

Die in Schleifplänen für Edelsteine angegebenen Indexzahlen entsprechen Winkelstellungen der Aufnahmespindeln 4 und damit auch der darin eingespannten Doppstifte 6.

Zur Komplettierung des Doppenhalters wird das Handrad 2 auf den Paßstift 22 des Sonnenrad 17 geschoben und mit Schrauben 23 verschraubt. Der Doppenhalter liegt sodann benutzungsfertig vor. Der Doppenhalter wird mit seinem Einspannzapfen 1′ in ein Spannfutter 51 einer herkömmlichen Facettiermaschine eingespannt und kann dort mit einem Schaltrad 52 und einer korrespondierenden Schaltklinke 53 in bestimmte Winkellagen gebracht werden; vgl. Fig. 6. Der zu bearbeitende und an einem Doppstift 6 aufgekittete Edelstein 55 kann dann durch Absenken der Facettiermaschine mit Hilfe einer rotierenden Schleifscheibe 54 facettiert und poliert werden.

Der beschriebene Doppenhalter geht konstruktiv von der konzentrischen Anordnung mehrerer Aufnahmespindeln 4 aus, die nach dem bekannten Revolverprinzip geschaltet werden. Bezogen auf die Anzahl der Aufnahmespindeln 4 sind der Ausgestaltung keine Grenzen gesetzt; an der Praxis orientiert, d. h. an der Größe der bekannten Edelstein-Facettiermaschinen und den überwiegend verwendeten Schleifscheiben, sind Bauformen bis über zehn Spindeln 4 realistisch, wobei zwei Spindeln eine Konzession an die Ökonomität und über zehn Spindeln eine Konzession an die Manövrierfähigkeit der Facettiereinrichtung und das dabei zu bewegende Gewicht bedeuten.

Da mit der Revolverschaltung des Doppenhalters das Weiterbewegen von Aufnahmespindel zu Aufnahmespindel durch das Schaltrad 52 und die Schaltklinke 53 der tragenden Edelstein-Facettiermaschine vorgenommen wird, ist es erforderlich, daß zur Ausführung der Schaltfunktion die Teilung des Schaltrades 52 durch die Anzahl der vorhandenen Aufnahmespindeln 4 für die Doppstifte 6 ohne Rest teilbar ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel mit sieben Aufnahmespindeln 4 ist z. B. ein Schaltrad 52 mit 56 Schritten erforderlich. Eine Feineinstellung kann mit Hilfe einer Verstellung der Schaltklinke 53 vorgenommen werden.

Die beschriebene Anordnung der Öffnungen 41 im Handrad 2 längs eines Lochkreises 42 ermöglicht entsprechend der obigen Tabelle 64 verschiedene Drehstellungen der Aufnahmespindeln 4. Das Übersetzungsgetriebe des Doppenhalters weist eine Übersetzung von 1 : 2 auf. Mit dieser Übersetzung wird bei der Unterteilung des Lochkreises die Tatsache genutzt, daß nach einer Halbdrehung des Handrads 2 eine Volldrehung der Aufnahmespindeln 4 bewirkt wird. Das bedeutet konstruktiv, daß die Anzahl der Teilungsschritte, z. B. 56, 64, 72, 80, 96 und 120, auf einem 180°-Bogen unterzubringen wären, was in jedem Falle beengte Verhältnisse für die Dimensionierung der entsprechenden Bauteile schafft. Mit der Überlegung, den ersten Halbkreis für geradzahlige Teilungsschritte während der ersten Umdrehung der Aufnahmespindeln 4 zu nutzen und die ungeraden Teilungsschritte in den zweiten Halbkreis zu legen, der der zweiten Umdrehung der Aufnahmespindeln 4 zugeordnet ist, ergibt sich daraus der Vorteil, daß für die fertigungstechnische Ausbindung des Lochkreises statt 180° nunmehr 360° und damit doppelt so viel Platz für die Öffnungen 41, 41′ zur Verfügung steht. In der obigen Tabelle und bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Lochkreis 42 in 64 Teilschritte unterteilt; vgl. auch Fig. 5.

Der Träger 3 des Doppenhalters kann zum Zwecke der Gewichtsersparnis mit einer Anzahl einseitig und von außen nicht sichtbarer Sacklochbohrungen versehen sein. Das Handrad 2 weist Griffmulden und/oder zusätzlich zu diesen einen radial herausragenden, an mehreren Stellen des Umfangs des Handrades 2 einschraubbaren stiftartigen Griff auf, der Drehbewegungen für Rundschliffarbeiten erleichtert. Ebenso kann das Handrad 2 neben der in jedem Falle vorhandenen Skala 43 mit zugeordneten Markierungspunkten auf dem Gehäuse 3 zusätzlich eine elektronische Vorrichtung zur Zählung der Teilschritte tragen, um die jeweilige Winkelstellung der Aufnahmespindeln 4 auf einem getrennten Anzeigeinstrument ablesen zu können. Diese Art der Ausgestaltung bietet den Vorteil, Einstellung und Ablesung bequem und unabhängig von der Arbeitsstellung des Doppenhalters durchführen zu können.

Die mit dem Doppenhalter ausgestattete Edelstein-Facettiermaschine ermöglicht verschiedene Bearbeitungsbewegungen, die jede für sich, oder kombiniert ausgeführt, unterschiedliche Bearbeitungsergebnisse bewirken: Rundschliffe - beispielsweise von Rondisten - durch Drehen des Handrades 2 bei arretierter Arbeitsspindel der tragenden Edelstein- Facettiermaschine und nichtarretierten Aufnahmespindeln 4 des Doppenhalters, Facettenschliffe durch schrittweise Weiterschaltung der Aufnahmespindeln 4 mit jeweiliger Arretierung bei ebenfalls arretierter Arbeitsspindel der tragenden Edelstein-Facettiermaschine mit nachfolgender Weiterschaltung von Aufnahmespindel zu Aufnahmespindel mittels des Schaltrades 52 und der Schaltklinke 53 der tragenden Edelstein-Facettiermaschine usw. Nichtkreisförmige Formschliffe werden durch nacheinander ausgeführte Teildrehbewegungen des gesamten Doppenhalters um die Achse der Arbeitsspindel der tragenden Facettiermaschine nach einem jeweiligen Weiterschalten der Aufnahmespindeln 4 erzielt.

Claims (3)

1. Revolverkopfartiger Doppenhalter zum Bearbeiten von Edelsteinen in einer Facettiermaschine, mit mehreren je eine Doppe aufnehmenden Spindeln, die in einem drehbaren und in verschiedenen Winkelstellungen verrastbaren Träger parallel zu einer zentralen Welle des Doppenhalters gelagert, von einem koaxial zur Welle angeordneten und auf dieser gelagerten Sonnenzahnrad über ein auf jeder Spindel angeordnetes Planetenrad antreibbar und durch Drehen des Trägers nacheinander in ihre Arbeitsstellung zu überführen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Welle (1) des Doppenhalters auf dessen Rückseite in einen koaxialen Einspannzapfen (1′) fortsetzt, das Sonnenrad (17) mittels eines an ihm befestigten, zum Träger (3) konzentrischen und den Träger (3) in Achsrichtung teilweise überdeckenden topfförmigen Handrad (2) antreibbar ist, und die Rasteinrichtung des Trägers (3) aus einem im Träger (3) verschiebbar gelagerten Stift (8) besteht, der in entsprechende Öffnungen (41) im Handrad (2) einschiebbar ist.

2. Doppenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung zwischen dem Sonnenrad (17) und den Planetenrädern (11) 1 : 2 beträgt und daß die Öffnungen (41) für den Raststift (8) auf ihrem Lochkreis (42) in gleich großen Winkelabständen angeordnet sind, wobei jedoch die Öffnungen (41) eines ersten Lochkreisabschnitts von 180° gegenüber den Öffnungen (41′) des restlichen Lochkreisabschnittes insgesamt um die Hälfte des Winkelabstandes zweier benachbarter Öffnungen (41) versetzt angeordnet sind.

3. Doppenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Handrades (2) eine Skala (43) zur Anzeige der Winkellage der Spindeln (4) vorgesehen ist.