Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung eines Edelsteins mit einem Halter Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung eines Edelsteins mit einem Halter, insbesondere mit dem Schaft einer Wiedergabenadel für Plattenspieler.
Die Spitze der Nadel eines Plattenspielers soll aus möglichst hartem Material bestehen. Wenn sich die Form der Spitze durch Abnutzung verändert, besteht die Gefahr, dass die Spitze in die verhältnismässig weiche Platte einschneidet und die Modulation der Schallrillen verzerrt. Darüber hinaus ist eine solche Spitze nicht imstande, den Schallrillen genau zu fol gen, woraus sich eine Verzerrung der Wiedergabe ergibt.
Man hat bereits vorgeschlagen, als Spitze der Nadel einen harten Edelstein zu verwenden, bei spielsweise Saphir oder Diamant. Bei der Herstellung der Nadel wird ein kleiner Diamantkristall mit einem metallenen Nadelschaft durch ein Bindemittel ver bunden. Der Diamant wird alsdann zur Form einer eckigen konischen Spitze geschliffen.
Obwohl der Diamant eine erhebliche Härte be sitzt, weisen gewisse Ebenen des Diamantkristalls eine grössere Härte auf als andere; um eine möglichst geringe Abnutzung zu erzielen, müssen die harten Ebenen möglichst nahe der in die Rille eingreifenden Punkte der Spitze angeordnet sein. Es ist aber nicht nur erforderlich, dass die harten Ebenen möglichst nahe der Spitze angeordnet sind, sondern es ist dar über hinaus auch wichtig, dass diese Ebenen eine ganz bestimmte Lage zur Spitze haben. Wenn nämlich die Spaltebenen des Kristalls quer zur konischen Spitze verlaufen, besteht die Gefahr, dass ein Teil der Spitze bei Auftreten von seitlichen Stössen abbricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung eines Edelsteins mit einem Halter zu schaffen, welche es ermöglichen, diese Verbindung leicht, schnell und sicher mit geringen Kosten herzustellen.
Das Wesen des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass man den unteren Teil des Edel steins in eine Ausnehmung einsetzt, die sich am Boden einer in einer Form vorgesehenen Höhlung befindet, dass man der Reihe nach ein Flussmittel, eine vorherbestimmte Menge von Lot und den Halter in die Höhlung einbringt, und dass man dann die Form derart erhitzt, dass das Lot schmilzt und min destens teilweise um den Edelstein herumfliesst, wo bei der Halter durch sein Gewicht in der Höhlung herabsinkt und durch das Lot in einer durch die Ge stalt der Höhlung bedingten Stellung mit dem Edel stein verbunden wird.
Vorzugsweise wird der Edel stein in der Ausnehmung durch ein Bindemittel fixiert, welches gleichzeitig das Ankleben des Lotes an den mit Bindemittel benetzten Stellen des Kristalls verhindert. Die Erhitzung der Form erfolgt vorzugs weise in der Atmosphäre eines trägen Gases oder unter Vakuum.
Das Wesen der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, dass die Form aus zwei durch Führungen relativ zueinander ausgerich teten Hälften besteht, von denen die untere Form hälfte Ausnehmungen aufweist, deren Form dem unteren Teil eines einzusetzenden Edelsteins ent spricht, während die obere Formhälfte durchgehende Bohrungen enthält, die derart angeordnet sind, dass sie sich bei zusammengesetzter Form koaxial über den Ausnehmungen befinden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels des Erfindungsgegenstandes hervor.
Fig. <B>1</B> ist eine perspektivische Teflansicht der beiden Formhälften. Fig. 2 ist eine vergrösserte Aufsicht auf eine der Ausnehmungen der unteren Formhälfte.
Fig. <B>3</B> ist eine Seitenansicht einer nach dem er findungsgemässen Verfahren hergestellten Nadel für Plattenspieler.
Fig. 4 ist ein vergrösserter Teilschnitt durch die untere Formhälfte mit eingesetztem Edelstein.
Fig. <B>5</B> ist ein vergrösserter Querschnitt durch die zusammengesetzte Form mit Edelstein, Lot und Na delschaft vor dem Erhitzen.
Fig. <B>6</B> zeigt im gleichen Querschnitt wie Fig. <B>5</B> die Stellung der Teile nach dem Erhitzen.
Fig. <B>3</B> zeigt eine mit dem Bezugszeichen<B>10</B> be zeichnete Nadel für Plattenspieler, die gemäss dem Verfahren nach der Erfindung und mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung hergestellt ist. Die Nadel enthält einen geraden, zylindrischen Schaft 12, mit dem eine Edelsteinspitze 14 durch ein Lot<B>16</B> verbunden ist. Die zur Herstellung der Nadel<B>10</B> ver wendete Vorrichtung ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen<B>18</B> bezeichnete Form, die aus den bei den in Fig. <B>1</B> dargestellten Formhälften besteht, näm lich der unteren Formhälfte 20 und der oberen Form hälfte 22.
Die obere Fläche der unteren Formhälfte 20 hat Ausnehmungen oder Vertiefungen 24 (am besten aus Fig. 2 und 4 zu ersehen), deren Form dem unteren Teil eines einzusetzenden Diamantkristalls <B>25</B> (Fig. 4) entspricht, welcher die Spitze 14 der Nadel bildet. Die obere Formhälfte 22 hat durch gehende Löcher oder Bohrungen<B>26;</B> der Durch messer dieser Bohrungen ist gleich dem Durchmesser des Schaftes 12 oder etwas grösser als dieser, so dass der Schaft sich mit Gleitsitz in der Bohrung bewegen kann.
Zur gleichzeitigen Herstellung einer Mehrzahl von Nadeln<B>10</B> wird in jede der Ausnehmungen 24 ein Edelstein<B>25</B> derart eingesetzt, dass die Aussenflächen und Spaltebenen des Kristalles <B>25</B> eine vorherbestimmte Lage haben.
Die herausragenden oberen Flächen des Kristalls<B>25</B> werden dann mit einem geeigneten Flussmittel überzogen; darauf wird die obere Form hälfte 22 derart auf die untere Formhälfte 20 auf gesetzt, dass die Bohrungen<B>26</B> sich koaxial über den Ausnehmungen 24 befinden, so dass jeder der Kri stalle<B>25</B> in der Mitte der zugehörigen Bohrung<B>26</B> angeordnet ist (Fig. <B>5).</B> Ein abgemessenes Stück Lot <B>28</B> wird danach in jede der Bohrungen<B>26</B> gegeben, so dass die untere Fläche des Lotstückes <B>28</B> auf dem höchsten Punkt des Kristalls<B>25</B> aufliegt.
Danach wird in jede der Bohrungen<B>26</B> ein Nadelschaft 12 ein gesetzt, so dass dessen untere Fläche sich gegen das obere Ende des Lotstückes <B>28</B> legt und es in Ein griff mit dem Kristall<B>25</B> drückt.
Die zusammengesetzte Form<B>18</B> wird dann in einen Ofen mit einer Atmosphäre eines trägen Gases oder mit einem Vakuum gebracht und erhitzt. Durch diese Erhitzung schmilzt das Lot<B>28</B> und fliesst um die aus der unteren Formhälfte herausragenden Teile des Kristalls<B>25</B> herum. Beim Schmelzen des Lotes<B>28</B> sinkt der Schaft 12 nach unten, bis er etwa in der in Fig. <B>6</B> dargestellten Weise die obere Spitze des Kristalls<B>25</B> berührt. Der durch den Schaft 12 aus geübte Druck trägt mit dazu bei, dass das Fluss- mittel und das Lot eine gute Verbindung zwischen dem Schaft 12 und dem Kristall<B>25</B> bewirkt.
Die Form <B>18</B> wird dann aus dem Ofen genommen, worauf man sie abkühlen lässt; danach werden die aus dem Schaft 12 und der damit verbundenen Kristallspitze 14 be stehenden Nadeln herausgenommen. Soweit erwünscht und erforderlich, werden die seitlichen Teile des Lotes<B>16</B> abgeschliffen und der Kristall<B>25</B> nach geschliffen.
Der Schaft der Nadel<B>10</B> besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht ausschliesslich auf die Verbindung einer Diamantspitze mit einem Nadelschaft, sondern ganz allgemein auf die Verbindung eines Edelsteins mit einem Halter; der Schaft oder Halter 12 kann daher auch eine andere Form haben, was insbesondere für Diamantwerkzeuge gilt. Die mit den Rillen der Schallplatte in Eingriff kommende Spitze 14, die vorzugsweise die Form einer Pyramide hat, kann an dem Diamanten<B>25</B> ent weder vor oder nach der Verbindung mit dem Schaft 12 gebildet werden.
Die für die Nadeln von Platten spielern verwendeten Diamantkristalle <B>25</B> können eine Grösse von nur 112000 eines Karats haben; ihre Form kann die eines der klassischen geometrischen Körper sein, beispielsweise die Form eines Oktaeders oder eines Dodekaeders oder auch eine Kombination oder Verzerrung (Abänderung) dieser Formen. Als Dia- mantkristalle <B>25</B> können auch Diamantsplitter ver wendet werden.
Obwohl Diamantkristalle <B>25</B> der ver schiedensten Formen verwendet werden können, wird ein Diamant<B>25</B> in Form eines der klassischen geo metrischen Körper vorgezogen, da bei ihm die ver schiedenen Ebenen durch blosse Anschauung be stimmt werden können.
Der in der Zeichnung dargestellte Diamantkristall <B>25</B> hat die Form eines Oktaeders (Achtflächners); man kann ihn sich aus zwei Pyramiden gebildet denken, die mit der Grundfläche aneinanderstossen. Da die härteste Ebene eines Diamanten die 111 - Ebene oder die Oktaederebene ist, ist es erwünscht, den Kristall<B>25</B> in einer solchen Stellung mit dem Schaft 12 zu verbinden, dass die Oktaederebenen des die Nadelspitze 14 bildenden Kristalls<B>25</B> in un mittelbarer Nachbarschaft der in der Rille geführten Punkte der Spitze liegen.
Die Spaltebenen eines Dia manten, die verhältnismässig wenig widerstandsfähig sind, liegen jedoch parallel zur<B> 111 -</B> oder Oktaeder- ebene. Die mit der Rille der Schallplatte in Eingriff kommende Spitze 14 kann daher bei Auftreten seit licher Ablenkkräfte leicht beschädigt werden, wenn der Kristall<B>25</B> in einer solchen Lage mit dem Schaft verbunden wird, dass die Spaltebenen sich im wesent lichen quer zur Längsachse des Schaftes 12 erstrek- ken. Die Gefahr der Beschädigung der Spitze 14 wird jedoch ausgeschaltet, wenn man die Stellung des Kri stalls<B>25</B> derart wählt,
dass die Spaltebenen im wesent lichen parallel zu einer der Seitenflächen der die Spitze 14 bildenden Pyramide liegen. Die Stellung des Kri stalls<B>25</B> relativ zum Schaft 12 muss daher sorgfältig gewählt werden, und es muss dafür Sorge getragen werden, dass diese Stellung bei Verbindung des Kri stalls mit dem Schaft erhalten bleibt, um ein gleichmässiges Erzeugnis mit optimalen Eigenschaften zu erhalten.
Um dies zu ermöglichen, ist die Form<B>18</B> mit Mitteln versehen, die es gestatten, sowohl die Nadel schäfte 12 als auch die Diamantkristalle <B>25</B> während des Verbindungsvorganges in einer genau vorher bestimmten relativen Stellung zu halten. Die obere Fläche der unteren Formhälfte 20, die aus einem wärmebeständigen Material, beispielsweise aus Gra phit, besteht, hat Vertiefungen oder Ausnehmungen 24, deren Form dem unteren Teil des Diamanten<B>25</B> entspricht. Bei Verwendung von Kristallen<B>25</B> in Form der in der Zeichnung dargestellten Oktaeder haben die Vertiefungen 24 daher eine solche Form, dass sie den unteren, pyramidenförmigen Teil des Kristalls<B>25</B> aufnehmen.
Verwendet man Kristalle einer anderen Form, so muss natürlich die Vertiefung 24 eine andere, dem unteren Teil des Kristalls ent sprechende Form haben.
Die Ausnehmungen 24 können mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs direkt in der oberen Fläche der Graphitplatte 20 angebracht werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Aus führungsform ist die untere Formhälfte 20 jedoch mit nicht durchgehenden Bohrungen<B>30</B> versehen, in denen auswechselbare Näpfe<B>32</B> aus keramischer Masse angeordnet sind. Die oberen Flächen der zylindrischen, keramischen Näpfe<B>32</B> sind mit den hohlpyramidenförmig ausgebildeten Ausnehmungen 24 versehen. Durch die Verwendung auswechselbarer keramischer Näpfe<B>32,</B> in denen die der Halterung des Kristalls dienenden Ausnehmungen 24 vorgesehen sind, wird die Lebensdauer der Form<B>18</B> ver längert.
Dies ist deswegen der Fall, weil die ganze untere Formhälfte 20, sofern die Ausnehmungen in ihr direkt angeordnet sind, ausgewechselt werden müsste, sobald nur eine oder wenige der Ausneh- mungen beschädigt sind. Sind die Ausnehmungen 24 dagegen in den auswechselbaren Näpfen<B>32</B> an geordnet, so brauchen nur diejenigen Näpfe aus gewechselt zu werden, deren Ausnehmungen be schädigt sind.
Die obere Formhälfte 22, die ebenfalls aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise aus Gra phit, besteht, hat die erwähnten Bohrungen<B>26.</B> Wenn die obere Formhälfte 22 auf die untere Form hälfte 20 aufgesetzt ist, befinden sich die Bohrungen <B>26</B> über den Ausnehmungen 24, so dass die Nadel schäfte 12 in die Bohrungen<B>26</B> eingesetzt werden können, wobei die Schäfte 12 in einer solchen Stel lung gehalten werden, dass ihre Längsachse durch die obere und untere Spitze des Kristalls<B>25</B> hindurch geht.
Um eine genaue gegenseitige Lage der Boh rungen<B>26</B> der oberen Forinhälfte, gegenüber den Ausnehmungen 24 der unteren Formhälfte zu sichern, hat die obere Formhälfte 22 Bohrungen 34 (Fig. <B>1),</B> deren jede einen mit der unteren Formhälfte 20 ver bundenen Führungsstift<B>36</B> aufnimmt.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Er findung geschieht folgendermassen. In jede der Aus- nehmungen 24 der unteren Formhälfte 20 wird ein Diamantkristall <B>25</B> von Hand derart eingesetzt, dass die Spaltebenen der Kristalle die gewünschte Stellung haben, die für die Lebensdauer der Spitze 14 einer Abtastnadel am günstigsten ist. Gewünschtenfalls kann ein Tropfen Klebstoff, beispielsweise Nitro- zelluloseklebstoff, in jede der Ausnehmungen 24 ge geben werden, um die Kristalle<B>25</B> gegenüber der unteren Formhälfte 20 zu fixieren.
Wenn die Form der Diamanten nicht genau der Form der Aussparun gen 24 entspricht, werden die Diamanten zunächst von Hand in die Aussparungen eingelegt und ihre Stellung dann von Hand korrigiert, bis die beschrie benen Ebenen die gewünschte Stellung haben; sie wer den in dieser Stellung durch den Klebstoff gehalten. Die Verwendung des genannten Klebstoffes hat den weiteren Vorteil, dass dadurch verhindert wird, dass das Lot an den vom Klebstoff benetzten Flächen des Kristalls<B>25</B> haftet.
Der Klebstoff kann daher von Hand auf bestimmte Flächen eines geschliffenen und polierten Diamanten<B>25</B> aufgebracht werden, um das Anhaften von Lot an diesen Flächen zu verhin- dem; ebenso kann der Klebstoff auf bestimmte Flä chen eines Diamanten<B>25</B> aufgebracht werden, der später geschliffen wird; hierdurch wird vermieden, dass das Lot an diesen Flächen anhaftet und die Poren der Schleifscheibe verstopft.
Um eine haltbare Verbindung zwischen den Flä chen des oberen Teils des Kristalls<B>25</B> und dem Schaft 12 bei Verwendung der Lotstücke <B>28</B> zu sichern, werden die oberen Pyramidenflächen der Kristalle<B>25</B> mit einem Überzug<B>38</B> eines geeigneten Flussmittels versehen. Als Flussmittel kommen vor zugsweise Zirkonhydrid, Titanhydrid oder andere geeignete Hydride oder Mischungen derselben zur Anwendung.
Das Flussmittel kann leicht auf die jenigen Teile des Kristalles <B>25</B> aufgebracht werden, die aus dem keramischen Napf herausragen, indem das Flussmittel in einen Behälter aus Amylazetat ge bracht und von Hand mittels eines kleinen Pin sels auf die freiliegenden Flächen des Kristalls<B>25</B> aufgebracht wird.
Die obere Formhälfte 22 wird dann auf die untere Formhälfte 20 aufgesetzt, wobei die Füh rungsstifte<B>36</B> in die Bohrungen 34 eingreifen, so dass alle Bohrungen<B>26</B> die richtige Lage gegenüber den keramischen Näpfen<B>32</B> haben. Falls gewünscht, kann das Flussmittel auch erst jetzt in die Bohrungen<B>26</B> eingebracht werden. Darauf wird ein Stück Lot<B>28</B> in jede der Bohrungen<B>26</B> eingesetzt. Die Lotstücke <B>28,</B> die aus einer Legierung von Silber und Kupfer bestehen können, enthalten eine solche Menge an Lot<B>16,</B> dass das untere Ende der Bohrung<B>26</B> im wesentlichen bis zur oberen Spitze des Kristalls<B>25</B> ausgefüllt wird.
Danach wird in jede der Bohrungen <B>26</B> ein Nadelschaft 12 eingesetzt, so dass dessen unteres Ende auf dem Lotstück <B>28</B> aufruht.
Die in dieser Weise beschickte Form<B>18</B> wird dann in einen Ofen gebracht, der eine Atmosphäre eines trägen Gases oder ein Vakuum hat; dieser Ofen wird alsdann bis zu einer geeigneten Tempera tur erhitzt. Während der Erhitzung schmelzen die Lotstücke <B>28,</B> die Hydride des Flussmittels zersetzen sich, und das Lot geht in Lösung mit dem Metall des Flussmittels. Das Lot benetzt den Schaft 12 und erzeugt eine feste Verbindung zwischen dem Kristall <B>25</B> und dem Schaft 12.
Wenn das Lotstück <B>28</B> schmilzt, drückt der eiserne Nadelschaft 12 durch sein Eigengewicht das geschmolzene Lot nach unten, so dass es um die aus den keramischen Näpfen her ausragenden Flächen des Kristalls<B>25</B> herumfliesst, bis die obere Spitze des Kristalls<B>25</B> mit dem unteren Ende des Schaftes 12 in Eingriff kommt. Gewünsch- tenfalls können die Nadelschäfte zusätzlich durch kleine Gewichte beschwert werden. Dadurch, dass das geschmolzene Lot unter einen gewissen Druck ge setzt wird, wird die Haltbarkeit der Verbindung zwischen dem Schaft 12 und dem Kristall<B>25</B> wesent lich erhöht.
Obwohl der Schaft 12 sich während des Erhitzens gegenüber dem Kristall<B>25</B> verschiebt, wird er durch die Bohrung<B>26</B> derart geführt, dass eine genaue und vorherbestimmte Ausrichtung zwischen dem Schaft und dem Kristall erzielt wird.
Nach Beendigung des Erhitzens wird die Form <B>18</B> aus dem Ofen herausgenommen, worauf man sie abkühlen lässt. Danach werden die Nadelschäfte 12, die mit je einemDiamantkristall <B>25</B> verbunden sind, aus der Form<B>18</B> herausgenommen und in eine geeignete Schleifvorrichtung gesetzt, in welcher die freien Flächen des Kristalls<B>25</B> geschliffen werden, bis die Spitze 14 die gewünschte Form hat. Sofern bereits fertiggeschliffene Diamanten in die keramischen Näpfe eingesetzt wurden, ist ein nachträgliches Schlei fen natürlich entbehrlich.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dar gestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel, son dern umfasst auch Abänderungen, die ira Rahmen des dargelegten Erfindungsgedankens liegen.