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Nach einem Kreisbogen schwingbarer Doppenhalter für Dlaschinen zum
Polieren von Edelsteinen. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein nach einem Kreisbogen
schwingbarer Doppenhalter für Maschinen zum Polieren von Edelsteinen mit achsial
verstellbarer Doppenwelle.
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Von den bekannten ähnlichen Doppenhaltern unterscheidet sich der neue
in erster Linie dadurch, daß in dem die Doppenwelle verstellbar tragenden Kopf parallel
zu dieser und achsial fein einstellbar und feststellbar eine Welle gelagert ist,
welche eine Einstellvorrichtung bildend, in ihrem unteren Kopf einen Zeiger aufweist,
der radial zur Doppenwelle ein- und feststellbar zum Einstellen des Werkstückes
gegenüber dem Zentrum der Bogenführung des Doppenhalters dient unter Benutzung einer
Anzeigeskala.
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Hierdurch wird es möglich, mehrere Facetten auf einem möglichst schmalen
Streifen von Schleiffläche zu schleifen und dadurch die größtmögliche Genauigkeit
beim Polierv organge zu gewährleisten, indem der Stein mit einem Mindestmaß von
Schleiffläche mit einem entsprechenden Mindestmaß von Unebenheiten zusammenwirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Abb. i ist eine Gesamtseitenansicht der Diamantschleifmaschine, Abb.
2 eine Vorderansicht der Abb. i, Abb. 3 ein senkrechter Schnitt durch den Doppenhalter
nach Linie A-A der Abb. 2, Abb. 4 -ein Schnitt nach Linie B-B der Abb. 3,
Abb. 5- ein Grundriß der in Abb. 4 dargestellten Teile bei abgenommener oberer Flügelmutter.
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Abb. 6 und 7 veranschaulichen das Verfahren zur- Einstellung des Diamanten
oder sonstigen zu schleifenden oder zu polierenden Körpers mittels der neuen Einrichtung.
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Abb. 8 bis i9 zeigen drei verschiedene Arten der Einstellung des Diamanten
oder sonstigen zu schleifenden oder zu polierenden Körpers in der Maschine.
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Gemäß Abb. i und z ist der Steinhälter über der umlaufenden ebenen
Polierscheibe i der Maschine angeordnet. Der Steinhalter und die damit verbundenen
Teile werden durch die Steinhaltespindel 46 getragen, welche in einem Getriebekasten
47 gelagert ist und oben eine Einstellmutter 55 trägt. Ein Teil derselben ist mit
einer Skala 56 versehen. Die Anordnung des Getriebes ist derartig, daß durch Drehung
der Mutter 55 zwecks Einstellung der Spindel 46 der Vorschub der den Stein tragenden
Teile und des Steines selbst auf das gewünschte Maß eingeregelt werden kann. Dies
kann durch geeignete Steinvorschubmechanismen geschehen, zu denen das Gewicht 79
an dem Gelenkarm 78 gehört, sowie durch eine Anschlagsvorrichtung zur Entfernung
des Steines von der Polierscheibe, wie sie bereits anderweitig vorgeschlagen und
in der hier dargestellten
Ausführung in dem Kasten 4.7 untergebracht
sind.
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Die ' umlaufende Polierscheibe i, deren Oberfläche als Schleif- oder
Polierfläche zum Schleifen oder Polieren des Steines oder sonstigen Werkstückes
dient, wird durch die Spindel 2 angetrieben. Der Diamant 3 (siehe auch Abb. 3 und
4) ist in den im Bogen 2o einstellbaren Doppenhalter, und zwar an einer konischen
Welle 4 (Doppe), durch Ankitten oder in sonstiger Weise befestigt. Die Welle 4,
ist in einer hohlen Spindel, der Doppenspindel 5, mittels einer Klemmschraube 6
festgehalten. Ein Stift 7 geht durch die Welle 4 hindurch und ragt in einen exzentrisch
liegenden Schlitz 8 in der Sohle der Spindel 5 hinein, damit die Welle in der Spindel
stets in der richtigen Winkelstellung zu dem nachstehend beschriebenen Anzeigeflansch
i i gehalten dTird. Die Spindel 5 ruht in einer Hülse 9 und wird darin durch eine
federnde Unter lagscheibe io abgestützt, die sich an einen Anzeigeflansch i i am
oberen Spindelende anlehnt. Die Hülse 9 ist mit einem Bund 12 versehen, der mit
einer zweiteiligen Flanschenmutter 1 3 in Eingriff steht. Diese ist auf eine Büchse
14 aufgeschraubt, welche in dem einen Lager eines zwei Lagerbohrungen enthaltenden
Tragkopfes 15 sitzt. Eine Stellschraube 16 mit abgeschrägtem Ende ist in den Tragkopf
15 zwischen den Bohrungen eingeschraubt. Wird sie einwärts geschraubt, so wirkt
ihr konisches Ende auf ein Druckglied 17 ein, um die Doppenspindelhülse 9 sicher
in dem Tragkopf 15 (siehe auch Abb, 5) festzuhalten. Eine Schraube 18 verhindert
die Drehung der Hülse 14. Nach Lösen der Stellschraube 16 kann durch Bewegung der
Flanschendoppelmutter 13 die Dop ,penspindelhülse 9 nebst der Welle 4 und dem davon
getragenen Stein 3 gegenüber dem Tragkopf 15 nach Wunsch gehoben und gesenkt werden.
Der Kopf 15 besitzt einen Ansatz 1g, der in der Bogenführung 2o gleitet. Ein am
Kopf 15 befestigter Bolzen 21 geht durch die Bogenführung hindurch und besitzt eine
Griffmutter 22 zwecks Sperrung des Kopfes 15 in jedweder seiner verschiedenen Stellungen
zur Bogenführung 2o (siehe auch Abb. 4). Damit der Anzeigeflansch i i der Doppenspindel
5 in seinen verschiedenen Stellungen gesperrt werden kann, ist er bei 23 ' an seiner
unteren Außenkante verzahnt, und ein Sperrhebel 24, der gegenüber der Doppenspindelhülse
9 an dem Ansatz 25 eines Klemmbundes 28 angelenkt ist, vermag mit seinem äußeren
Ende in die Verzahnung bei 23 einzugreifen, wodurch der Anzeigeflansch i i in der
eingestellten Lage gesperrt wird. Der Sperrhebel24 wird durch einen Kolben 26 aufwärts
bewegt, der von einer Feder 2; beeinflußt wird. Diese Vorrichtung wird von dem Klemmbund
28 auf der Doppenspindelhülse 9 getragen. Ein Riegelhebel 29, der ebenfalls an dem
Bund 28 gelenkig befestigt ist, besitzt ein Glied 30, mittels dessen der Riegel
24 aus der Verzahnung 23 herausgezogen undd der Anzeigeflansch i i entriegelt !
werden kann. Der Sperrhebe124 und das Glied 30 sind so gestaltet, daß, wenn
der Riegelhebel 29 in die äußerste Lage nach unten gezogen wird, der Sperrhebel24
in seiner herausgezogenen Stellung verriegelt wird.
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j Die Büchse 14 ist mit zwei aufwärts ragenden Ansätzen i4' (Abb.
4 und 5) versehen, zwischen denen der Ansatz 25 frei gleiten kann, die Drehbewegungen
der Hülse 9 gegenüber der Büchse 14 aber verhindert.
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Der Tragkopf 15 trägt in seiner zweiten Bohrung eine Büchse 31, in
deren oberes Ende eine mit Gewinde versehene Einstellflanschenhülse 32 eingeschraubt
ist, die am Umfang mit einer Einstellskala 33 versehen ist. Die Büchse 31 und die
Flanschenhülse 32 nehmen eine Spindel 34 auf, welche unterhalb der Flanschenhülse
32 einen verbreiterten Teil 35 aufweist und oberhalb derselben befestigt
einen Kopf 36 trägt. Eine federnde Scheibe 37 ist zwischen der Hülse 32 und dem
Kopf 36 eingeschaltet, um alle Abnutzungen zwischen den Teilen auszugleichen. Der
verstärkte Teil 35 besitzt eine Federnut, um seine Drehung gegenüber der
Büchse 31 verhindern zu können, dabei aber seine senkrechte Verschiebung bei Bewegung
der Flanschenhülse 32 zu gestatten. Eine Schraube 38 im Tragkopf 15, die durch die
Büchse 31 hindurchgeht, betätigt den Keil, der die Drehung der Spindel 34 verhindert.
Das untere Ende der Spindel 34 trägt einen Kopf 39, in welchem ein Einstellzeiger
4o wagerecht verschiebbar gelagert ist. Diese Verschiebung erfolgt mittels eines
Zahnrades 4.1, das in eine Zahnstange 42 am Zeiger 40 eingreift. Das Zahnrad 41
wird mittels eines Knaufes 43 (Abb. 6 und 7) gedreht. Es ist mit einer Abflachung
versehen, wie in Abb. 3 dargestellt. Diese Abflachung steht in Zu- j sammenwirken
mit einem unter Federdruck stehenden Kolben 44, so daß der Zeiger 40, wenn er vom
Stein weggezogen ist, in dieser Stellung festgehalten wird. Der Zeiger 4o dient
dazu, den Mittelpunkt des von der Bogenführung 20 gebildeten Kreisbogens, des Führungsbogens,
für den Doppenhalter anzugeben bzw. auf ihn hinzuweisen, was bei Einstellung der
Skala 33 auf Null hinsichtlich seiner Höhenlage über der Schleiffläche der Fall
ist. Die Verstellung des Einstellanzeigers4o durch Drehung des Knaufs43
ändert
an der Höhenlage nichts; sie dient nur dazu, die Spitze des Anzeigers 46 in und
außer Bereich der Doppe zu bringen. Die Bogenführung 2o sitzt am unteren Ende der
Spindel 46, wie oben erwähnt.
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Die allgemeine Wirkungsweise der Maschine ist die folgende: Wenn der
zu schleifende Stein in seiner Rundiste einen Durchmesser von nicht mehr als ungefähr
3 mm (1/g Zoll) besitzt, so wird die Einstellskala 33 mittels der Flanschenhülse
32 auf Null gestellt. Hierdurch wird . bewirkt, daß der Einstellanzeiger 4o die
Höhenlage des Zentrums des Doppenführungsbogens, der Bogenführung 2o, angibt bzw.
auf den Punkt der Doppenachse hinweist, in den dieses Zentrum fällt. Die Steinhaltewelle
4 wird dann in die Doppenspindel5 eingesetzt und durch Anziehen der Schraube 6 befestigt.
Der Stein wird dann in solche Stellung gebracht, daß seine Rundiste in einer Höhe
mit dem Einstellzeiger 4o steht, während die Einstellskala in der vorerwähnten Nullstellung
ist. Dies wird wie folgt bewirkt: Der Einstellzeiger 40 wird mittels des Knaufes
4.3 in solche Stellung gebracht, daß seine Spitze sich in der Nähe des Steines befindet,
ihn aber nicht berührt. Die Doppenspindel 5 wird durch Herabdrücken des Sperrhebels
29 entriegelt, und die Doppenspindelhülse 9 wird mittels der Schraube 16 von der
Klemmung befreit. Die Steinhaltew eile 4 wird :mittels der geflanschten Doppelmutter
13 in der Längsrichtung eingestellt, bis die Rundiste des Steines in einer Höhe
mit dem Einstellzeiger 4o steht. Die Doppenspindel 5 wird dann mittels ihres Einstellflansches
i i gedreht, während der Einstellzeiger 40 mittels des Knaufes 43 ganz nahe an die
Rundiste des Steines herangebracht wird. Dann zeigt sich, ob fernere Höheneinstellung
der Doppenspindel 5 nötig , ist. Nach vollständiger Einstellung in die- i ser Hinsicht
wird die Doppenspindelhülse 9 mittels der Schraube 16 wieder festgeklemmt. Der Einstellzeiger
4o wird mittels des Knaufes 43 aus dem Bereich der Doppe und des Steines in seine
ursprüngliche Lage zurückgebracht. Der Riegelhebel 29 wird in die Ursprungslage
gebracht, und der Anzeigeflansch i i wird gedreht, bis der Sperrhebel 2.#E in die
gewünschte Lücke seiner Verzahnung 23 einschnappt. Die Doppe ist dann in der richtigen
Stellung im Tragkopf 15. Soll eine Mittelfläche geschliffen werden, so wird der
Doppenhalter mit dem Tragkopf 15 iri der Bogenführung 2o auf den Winkel Null eingestellt;
dann befindet sich die Achse der Doppenspindel 5 in einer Linie mit der Achse der
Haupthülse 46. Soll aber eine Facette geschliffen werden, dann erfolgt die Einstellung
entsprechend dem betreffenden Facettenwinkel. Die Verstellung des Doppenhalters
mit der Doppe 5 an dem Bogen 2o wird durch das nach geringfügigem Lösen der geflanschten
Mutter 22 erfolgende Verschieben desselben in die gewünschte Lage nach -der Skala
und Wiederanziehen der Mutter 22 erreicht. Die Arbeitsskala 56 wird dann mittels
des Flansches 55 in Übereinstimmung mit ausgerechneten Tabellen eingestellt, welche
den richtigen Abstand für das Schleifen von Facetten in der gewünschten- Zahl und
unter dem gewünschten Winkel anzeigen oder für das Schleifen einer Mittelfläche
in dem erforderlichen Abstand von der Rundiste. Der Getriebekasten 47 wird dann
in die Schleiflage geschwenkt, wodurch der Stein über die Vorschleifzone der Schleiffläche
gebracht wird. Das Fortschreiten des Schleifvorganges wird durch eine Schleifskala
107 angezeigt, deren Zeiger roh sich allmählich der Null nähert, die das Ende des
Schleifvorganges bezeichnet. Bei Beendigung des Schleifens kommt eine automatische
Anschlagsvorrichtung zur Wirkung, die den Stein von der Schleiffläche entfernt.
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Wenn aber der zu schleifende Stein einen größeren Durchmesser als
etwa 3 mm Zoll) in der Rundiste besitzt, dann erfolgt die Einstellung der Einstellskala
33 nicht auf Null, sondern nach einer Einstelltabelle, welche die Einstellung für
einen bestimmten Rundistendurchmesser in Übereinstimmung mit der gewünschten Zahl
und dem entsprechenden Winkel der Facetten angibt. Die Verstellung der Einstellskala
33 bewirkt die Einstellung der Arbeitsskala 56. Wenn daher die Einstellskala 33
nicht auf Null ist, so wird eine andere Einstellung an der Arbeitsskala 56 erforderlich.
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Die erwähnten ausgerechneten Tabellen können im voraus angefertigt
werden, so daß die Einstellskala 33 und die Arbeitsskala 56 unmittelbar nach ihren
Angaben eingestellt werden können. Diese Tabellen geben die Einstellungen für alle
vorkommenden Zahlen und Winkel von Facetten für die verschiedenen Rundistendurchmesser
innerhalb des Arbeitsbereiches der Maschine an.
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Im folgenden sei der Grund dafür erläutert, daß Steine von mehr als
ungefähr 3 mm (1/q Zoll) Rundistendurchinesser in einer abweichenden Höhenstellung
zur Mitte des Doppenbogens angebracht werden. Ebenso sei die Berechnung der erwähnten
.Tabellen erläutert. Was nun die drei Diagrammsätze (Abb. B bis i i, Abb. 12 bis
15 und Abb. 16 bis i9) anbetrifft, so stellt jedes Diagramm einen zu schleifenden
Stein dar, :bei welchem zwei gegenüberliegende Facetten mit a, c und b, d bezeichnet
sind. f ist die Achse der
Steinhaltewelle, die Achse der
Doppenspindel 5 und die Achse der Doppenspindelhülse g. g, o stellt die Achse dar,
um welche die Doppe 15 gedreht wird, um das Korn des Werkstückes (Diamanten) an
der Facettenfläche in die richtige Lage zur Bewegungsrichtung der Schleiffläche
h, e zu bringen. Der Doppenbogen g; e hat den Mittelpunkt o.
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In jedem der Diagrainmsätze ist die Achse f der Steinhaltewelle ¢
in den verschiedenen Stellungen zur Schleiffläche h, e
und zur Achse g, o
dargestellt, die für (las Schleifen der Facetten von Diamanten meist üblich sind.
In jeder der Abb.8 bis 1i ist offenbar die Größe zweimal o, b, d. i. also ic, die
geringste Breite für einen Streifen oder eine Zone der Schleiffläche zum Schleifen
der Facetten a, c und b, d ohne Verschiebung der Stellung der Achse
g, o. Dieser Streifen von der Breite it muß, wenn er der Fertigschleifstreifen der
Schleiffläche ist, nicht bloß eine glatte, genaue Ebene darstellen, sondern muß
auch genau rechtwinklig zur Achse g, o stehen. Eine Ungenauigkeit in der Größe auch
nur eines geringen Bruchteiles eines Tausendstel Zolls würde auffallende Fehler
in den anzuschleifenden Facetten hervorrufen. Es ist außerordentlich schwierig bzw.
gewissermaßen praktisch undurchführbar, einen Fertigschleifstreifen von der notwendigen
Breite it zu erzielen und in brauchbarer Verfassung zu erhalten, um die Facetten
von mäßig großen Diamanten in der Anordnung nach Abb. 8 bis i i einschließlich zu
schleifen, wohl aber ist es praktisch angängig, einen genauen Schleifstreifen u
für kleinere Steine von nicht mehr als ungefähr 3 mm (1j8 Zoll) Rundistendurchmesser
herzustellen und genau zu halten, wenn diese Steine in die Lage nach Abb. 12 bis
15 gebracht werden.
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Gemäß Abb. 12 bis 15 fällt die Rundistenebene des Steines mit dem
Mittelpunkte o des Doppenbogens zusammen. Wenn daher der Stein gedreht wird, um
sein Korn gegenüber der Polierfläche einzustellen, dann ist die Flächenbreite des
Streifens u, über welchen der Stein in Eingriff mit der- Polierfläche hinstreicht,
beträchtlich geringer als gemäß Abb. 8 bis i i.
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Aus Abb. 16 bis 1g aber ergibt sich, daß, wenn der Stein noch tiefer
auf der Linie f, o gestellt wird, die Breite des erforderlichen Schleifstreifens
nur gleich der Breite der Facette ist, gleichviel in welche Stellung der Stein gedreht
wird, um sein Korn richtig zur Schleiffläche zu stellen. Dies bringt den Mittelpunkt
der Facette in die Linie g, o, so daß, wenn der Stein um diese Querachse seiner
Welle gedreht wird, der Bedarf an Streifenbreite ic auf der Schleiffläche auf ein
Geringstes beschränkt wird. Aus den Diagrammen ergibt sich, daß die Einstellung
des Steines eine Längseinstellung in der Achse f gegenüber der Mitte des Doppenbogens
g, e sein muß, und daß eine bloße Längseinstellung auf der Achse g, o nicht ausreichen
würde. Auch würde ein Mittel zur Einstellung auf der Achse f unbrauchbar sein, wenn
es nicht mit einer Ein-! stellnadel o. dgl. verbunden wäre, um Steine I gemäß .Abo.
12 bis 15 anzubringen oder aber mit einer Einstellskala in Verbindung mit einer
Einstellnadel für die Anbringung der Steine nach Abb.16 bis ig einschließlich. Die
Streifenbreite nach Abb. 12 bis 15 genügt für kleine Steine, sie würfle aber bei
der j Anordnung nach Abb. 8 bis i i nur für sehr kleine Steine ausreichen.
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Nunmehr seien noch die berechneten Talellen für die Einstellung der
Einstellskala erörtert, mittels deren der Stein längs der Achse f, o eingestellt
wird, und ferner die Tabelle zur Einstellung der Arbeitsskala 56; mittels deren
der Stein längs der Achse g, o eingestellt wird. Für eine bestimmte Facettenzahl
besitzt der Innendurchmesser der Facetten in der Rundistenebene eine feste Beziehung
zum Durchmesser der Rundiste. Mit andern Worten: das Verhältnis des Durchmessers
des eingeschriebenen Kreises zum Durchmesser des unbeschriebenen Kreises hängt von
der Anzahl der Polygonseiten ab. So ist für eine bestimmte Anzahl von Facetten und
einen bestimmten Winkel derselben der Abstand y dein Durchmesser der Rundiste proportional.
Daher können Tabellen ausgerechnet werden, welche y angeben, zwecks Einstellung
der Arbeitsskala, wenn Steine entsprechend Abb. 12 bis 1 5 angebracht werden. Da
ein Höchstverhältnis der Facette b, d zum inneren Durchmesser der Rundiste a,
b und daher ein festes Verhältnis von b, d zu u, b besteht, so ist,
wenn b, d auf der Achse f, o so angeordnet ist, daß b, d durch die
Achse g, o halbiert wird, für eine bestimmte Zahl und einen bestimmten Winkel der
Facetten der Abstand x in den Diagrammen der Abb. 16 bis 1g einschließlich genau-
proportional den Rundistendurchmessern. Daher können Tabellen vorbereitet werden,
welche den Ab-
stand x für die Einstellung der Einstellskala 33 bei Anbringung
von Steinen nach Abb. 16 bis 1g einschließlich angeben. Da der Wert von x und der
Facettenwinkel die Werte y' und y' + y - w bestimmt, können Tabellen
ausgerechnet werden, Urelche den Abstand iv für die Einstellung der Arbeitsskala
56 zum Schleifen von Steinen in der Lage nach Abb. 16 bis. 1g einschließlich angeben.
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Die Notwendigkeit zu äußerst genauer Einstellung der Mitte o zur Oberfläche
des
Fertigschleifstreifens der Schleiffläche ist augenscheinlich.
Diese Oberfläche kann nicht für eine einigermaßen beträchtliche Zeit in äußerst
genauer relativer Einstellung bleiben, da sich die Fläche ja ständig abnutzt, während
andererseits die selbsttätige Arischlagsvorrichtung den Stein stets bei Erreichung
der Nullstellung an der Schleifskala io7 von der Schleiffläche entfernt. Daher ist
es zur Erzielung bester Ergebnisse ratsam, alle Facetten jeweils zunächst bis auf
einen Bruchteil eines Tausendstel Zolls fertig zu machen und sie dann eine nach
der andern vollständig fertig zu schleifen. Dies kann geschehen, indem man die Arbeitsskala
56 um einen geringen Betrag ungenau einstellt und nach Vorschleifen aller Facetten
bis auf dieses Maß unter jedesmaliger Einwirkung der selbsttätigen Anschlagsvorrichtung
dann die genaue Einstellung vornimmt und die Facetten alle nacheinander fertigschleift.
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Für die Einstellung von Steinen gemäß Abb. 16 bis i9 kann das Ausrechnen
von Tabellen, falls gewünscht, vermieden werden, indem man Diagramme des gewünschten
Vorganges in vergrößertem Maßstabe entwirft und die Entfernungen y, x und a., unmittelbar
daraus abmißt. Dieses Verfahren kann auch als Vorsichtsmaßnahme beim Ausrechnen
von Tabellen und als Kontrollmittel für frühere Berechnungen benutzt werden. Ferner
können Tabellen vorbereitet werden. indem die Facetten geschliffen werden und der
Schleifvorgang genau .überwacht wird, sowie die Ablesungen an den Skalen notiert
werden, welche für die Fertigstellung der Facetten erforderlich sind. In solchem
Falle aber sollte beim erstmaligen Schleifen die Einstellung etwas weniger als das
genaue Maß betragen, damit der Stein von der Schleifscheibe entfernt wird, bevor
er zu weit weggeschliffen ist. Alsdann kann die Einstellung um sehr kleine Beträge
Schritt vor Schritt berichtigt werden, _bis sich durch Prüfung des Steines ihre
Richtigkeit herausgestellt hat. Diese Einstellung ist dann die richtige für die
übrigen Facetten und kann für spätere Benutzung bei Steinen des gleichen Rundistendurchmessers
für die gleiche Arbeit aufgezeichnet werden.
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Abb. 6 zeigt den Einstellzeiger 40 in seiner Einstellung für einen
kleinen Stein. In Abb. 7 ist ein größerer Stein dargestellt, und der Einstellzeiger
40 ist durch Drehung der geflanschten Hülse 32 in eine tiefere Lage gesenkt, so
daß die Mitte der Rundistenebene abwärts unter den Mittelpunkt der Bogenführung
kommt, wie dies die Abb. 16 bis i9 einschließlich zeigen.
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Die Erfindung ist nicht bloß für Edelsteine, sondern auch für das
Schleifen und Polieren beliebiger anderer harter Körper in ähnlicher oder äquivalenter
Art geeignet. Auch sind im Rahmen der Erfindung mannigfache Abweichungen möglich.