Machine à polir les diamants et les pierres précieuses, avec système de commande adaptative
Domaine de l'invention
L'invention concerne des machines utilisées dans le procédé de fabrication de diamants, plus particulièrement des machines pour les opérations de polissage et de finissage de diamants et de pierres précieuses.
Arrière-plan de l'invention
On connaît des machines à polir les diamants et les pierres précieuses, qui ne polissent que les pierres précieuses ayant un grain régulier. L'opérateur détermine le grain avant de mettre la pierre dans la machine et, cela fait, la machine polit la pierre à l'encontre du grain, facette après facette, à la manière d'un robot. Un exemple de ce type de machine est celui connu comme machine à polir les diamants Piermatic � disponible dans le commerce auprès de la société Bonas Machine Co., et décrite
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de machine est connu comme la Mark I ou la Mark IIa-b, qui ont commencé à être utilisées au début des années
1960 et qui ont eu un grand succès, si bien qu'une base de clientèle importante existe aujourd'hui pour ces-machines. Une description de ces machines se trouve aussi dans l'ouvrage de Eric Bruton, intitulé
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(1978), pages 261-263.
Dans une partie de leur fonctionnement, ces machines utilisent un préhenseur de diamant, connu comme étant un pot ou un anneau partant d'un bras polisseur animé d'un mouvement alternatif,qui déplace la pierre au-dessus de la meule, le bras descendant à mesure que le polissage se poursuit. Un point de référence est établi lorsqu'il y a un contact électrique entre le métal du pot ou de l'anneau et la meule tournante.Ceci indique que le polissage de la facette est achevé. La machine utilise cette indication pour avancer automatiquement jusqu'à la facette suivante du diamant, pour répéter l'opération de polissage.
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lise une colonne de mercure qui agit comme un contrepoids sur le bras de polissage, pour augmenter ou diminuer la pression de la pierre contre la meule. Une autre catégorie de machines est la Mark III qui n'utilise pas de colonne de mercure mais qui fait
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Mark IIa-b. Le panneau de commande est plus compliqué, utilisant une technologie développée à la fin des années 1970, et cette machine ne polit pas non plus des pierres à grain irrégulier.
Avec ces machines, l'opérateur n'essayerait même pas de polir une pierre "naat" (analogue à
un noeud dans le bois) parce qu'il sait que le polissage n'aurait pas lieu régulièrement, si bien que l'on n'utilisait que des pierres à grain régulier.
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polies à la main dans divers endroits du monde, suivant le facteur de prix du travail.
Le brevet des E.U.A. No. 3.886.695 décrit une machine à polir les pierres précieuses, capable de rechercher le grain en mesurant ou en contrôlant la température de la pierre pendant le polissage, bien que ceci représentât un procédé prolongé, avec un résultat incertain, et demandât des arrangements mécaniques imprécis pour déplacer la pierre.
Aux environs de 1981, la société Bonas' Machine Co. a développé la machine à polir chercheuse de grain GS 3000, telle que décrite dans le brevet israélien
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''intelligente*' polit des pierres ayant un grain régulier et des pierres ayant un grain irrégulier, puisqu'elle est capable de chercher le grain. Ceci signifie qu'une fois que la pierre est posée sur la meule, la machine cherchera l'endroit où la pierre
se prête au polissage. Elle le fera en considérant différentes régions de chaque facette, en faisant tourner un moteur pour le grain, ayant pour effet de faire tourner continuellement la pierre autour d'ellemême. Lorsqu'un processeur du système de commande re-
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avancement indiquant l'endroit où la résistance opposée au bras de polissage est la plus grande, l'arbre du moteur pour le grain est bloqué sur cet angle.
Le système GS 3000 utilise aussi un transducteur de force de polissage qui fonctionne avec le processeur en s'efforçant de maintenir un niveau de force de polissage désiré en observant le transducteur de résistance à l'avancement. La nature mécanique complexe de ces deux transducteurs et les circuits de commande associés influent sur le coût général de cette machine, augmentant le coût et la complexité de l'entretien aussi bien.
La réalisation de l'opération de polissage sur une facette donne à l'opérateur une occasion de contrOler visiblement les résultats, avec la possibilité qu'un travail supplémentaire de polissage soit néces-saire pour obtenir le fini désiré. Comme mentionné ci-dessus, le point de référence du contact électrique entre le pot ou l'anneau et la meule fait normalement avancer l'opération de manière automatique. Comme 1' opérateur ne peut intervenir dans ce processus automatique, il est limité dans l'obtention d'un polissage fin par commande à la main.
Il serait souhaitable d'utiliser l'information de polissage d'une facette achevée par rapport aux autres facettes de la pierre pour obtenir l'uniformité du polissage, mais on ne dispose pas couramment de machines ayant cette capacité.
Il serait souhaitable aussi d'améliorer la commande des opérations de polissage de diamants en élevant la qualification des machines de polissage largement utilisées, pour exploiter complètement leurs capacités.
Résumé de l'invention
C'est donc un but principal de la présente invention que de procurer une machine à polir les diamants et les pierres précieuses, qui jouisse de la capacité de recherche du grain et qui assure la régularité du polissage sur toutes les facettes de la pierre. L'invention convient particulièrement pour être appliquée à d'anciens modèles de machines, de sorte qu'on puisse les conserver et élever la qualité de leur fonctionnement pour exploiter toutes leurs capacités.
Suivant l'invention, on procure une machine pour polir les diamants et les pierres précieuses, ayant un bras de polissage pour maintenir une pierre contre une meule dans une opération de polissage, avec un système de commande adaptative de recherche du grain, comprenant :
- des moyens associés au bras pour percevoir la vitesse de descente de celui-ci pendant que la pierre se polit sur la meule ;
- des moyens pour surveiller la vitesse de descente et pour en indiquer la valeur ;
- des moyens pour emmagasiner la valeur de la vitesse de descente et pour la comparer à la valeur de la vitesse de descente prédéterminée, prévue par un opérateur, les moyens de comparaison pouvant être mis en oeuvre pour fournir un signal de sortie pour déterminer le fonctionnement de la machine dans de premier et second modes, les premier et second modes correspondant respectivement à la poursuite de l'opération de polissage et à l'ajustement de l'orientation de la pierre ; et
- des moyens disposés sur le bras de polissage et répondant audit signal de sortie pour déterminer le fonctionnement de la machine dans l'un et l'autre des premier et second modes.
Dans une forme de réalisation préférée, le système de commande adaptative de recherche du grain est présenté comme un dispositif à adapter après coup sur une machine de polissage de diamants existante. Le système comprend un panneau de commande et un dispositif percepteur de la vitesse de descente du bras de polissage, qui fonctionnent ensemble pour déterminer le fonctionnement de la machine. Dans les machines
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rière-plan de l'invention, le dispositif sensible comprend la colonne de mercure existante avec, plongé en elle, un fil de grande résistance. De cette façon, la colonne de mercure joue un double rôle, servant à la fois de contrepoids pour le bras de polissage et de point de référence pour déterminer si le polissage se poursuit en indiquant une vitesse de descente. Si la vitesse de descente correspond à celle qui a été éta-blie précédemment par l'opérateur, la machine continue à polir la facette jusqu'à achèvement. Sinon, il faut un ajustement pour établir l'orientation appropriée du grain dans cette facette.
Le panneau de commande est conçu pour offrir une capacité de recherche du grain, basée sur des moyens électroniques qui agissent suivant l'information fournie par le dispositif sensible à la vitesse de descente. Le panneau de commande fonctionne avec un système d'ajustement mécanique de l'orientation,
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ajustement se présente sous la forme d'un moteur à came pour élever et abaisser le bras, ainsi qu'une paire de moteurs, l'un pour choisir la facette à polir et l'autre pour faire tourner le diamant autour de lui-même dans le plan de cette facette, de façon à choisir l'orientation avec laquelle le polissage contre le grain sera obtenu.
L'emploi de la colonne de mercure comme dispositif sensible à la vitesse de descente dans la machine existante lui permet de déterminer s'il y a une certaine vitesse de descente et si le polissage se poursuit. Si c'est le cas, la machine ne cherchera pas davantage l'orientation appropriée du grain et elle continuera à polir. A la fin de l'opération de polissage de la facette, le système existant détectera le contact électrique entre le support et la meule et la facette suivante sera mise en place. A nouveau, la vitesse de descente sera surveillée et le fonctionnement continuera ou non suivant la vitesse de descente.
Une particularité de l'invention réside dans la possibilité de se substituer à l'avancement automatique de la facette, basé sur le contact électrique décrit ci-dessus. Ceci donne à l'opérateur l'occasion de contrôler visuellement les résultats entre les facettes, en sorte que si un degré supplémentaire de polissage est nécessaire pour obtenir le fini désiré, un avancement automatique n'aura pas lieu. Comme les informations concernant la vitesse de descente et le mouvement total de descente par rapport à une facette sont emmagasinées, ces informations sont utilisées pour obtenir l'uniformité en achevant l'opération de polissage des autres facettes.
Une autre particularité de l'invention consiste en ce qu'on a prévu une lecture digitale du panneau de commande qui affiche l'information courante concernant la vitesse de descente mesurée et qui permet ainsi à l'opérateur de surveiller, par la vue, le progrès du polissage d'une facette quelconque.
Dans une forme de réalisation en variante, le dispositif sensible à colonne de mercure peut être remplacé par un dispositif sensible à la résistance, monté sur le bras de polissage pour permettre la mesure de la vitesse de descente.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la considération des dessins et à la lecture de la description donnée ci-après. Brève description des dessins
Pour une meilleure compréhension de l'invention, en considérant ses formes de réalisation, on se reportera aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'une machine à polir les diamants et les pierres précieuses, ayant un bras de polissage qui fonctionne avec une forme de réalisation préférée de la présente invention ;
- la figure 2 est un schéma de circuit d'un dispositif de surveillance de la vitesse de descente du bras de polissage suivant la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma de circuit d'un panneau de commande à utiliser avec la machine de la figure 1 ;
- la figure 4 est un schéma de circuit d'un système de commande de moteur à utiliser avec le bras de polissage de la figure 1 ;
- la figure 5 est un schéma de circuit d'un microprocesseur pouvant fonctionner avec le circuit des figures 2-4 ;
et
- la figure 6 est un organigramme des opérations de commande exécutées par le microprocesseur de la figure 5.
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férée
En se reportant à présent à la figure 1, on
y voit une vue générale en perspective d'une machine
10 à polir les diamants et les pierres précieuses, comprenant le système de commande adaptative de recherche du grain suivant la présente invention. Dans une forme de réalisation préférée, la machine à polir
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comme celle qui est fabriquée et susceptible d'être livrée par la société Bonas Machine Co. La machine de polissage 10 comprend une enveloppe 12 ayant une base
14, avec un bras de polissage 16 partant de l'enveloppe 12 et surplombant une meule 18 (montrée partiellement). Une pierre précieuse ou un diamant 20
(non visible à la figure 1) qui doit être polie, est maintenue à l'extrémité du bras 16 par un préhenseur mécanique ou pot 22 et le bras 16 est agencé pour être porté par l'enveloppe 12 de manière à pouvoir pivoter. Une colonne 24 de mercure liquide (dont la partie supérieure est visible à la figure 1)est incorporée à l'intérieur des parois de l'enveloppe 12 de façon à créer un contrepoids pour le bras 16 lorsque le diamant 20 est abaissé contre la meule 18 sous l'action de la force créée par un moteur à came (non montré) situé dans l'enveloppe 12.
Un panneau de commande 25 est montré de façon générale comme étant monté à la partie supérieure de l'enveloppe 12. On voit.également à la figure 1, à l'extrémité libre du bras 16, une paire de moteurs
26 et 28. Le moteur 26 est connu comme moteur pour
la facette,qui donne son mouvement au pot 22, de façon à placer une facette donnée du diamant 20 dans une position où elle fait face à la meule 18. Un second moteur 28 est connu comme moteur pour le grain et il est propre, mécaniquement, à mettre le diamant 20 dans l'une de diverses orientations d'une facette, de façon à ajuster le grain de la facette par rapport à la meule 18. Les agencements mécaniques pour réaliser le mouvement de montée et de descente du bras 16 et les mouvements des moteurs 26 et 28 pour la facette et pour le grain, sont bien connus des spécialistes, comme cela est mis en évidence par les opérations connues des machines qui ont été énumérées plus haut.
Comme connu dans le fonctionnement de la machine à polir 10, une fois que le diamant 20 à polir a été introduit dans le pot 22 et que le bras est placé au-dessus de la meule 18, le bras 16 a un mouvement alternatif au-dessus de la meule et descendra nécessairement tandis que l'opération de polissage se poursuit. Suivant les principes de l'invention, un dispositif 30 sensible à la vitesse est prévu pour percevoir électriquement la vitesse de descente du bras de polissage 16 pendant l'opération de polissage.
Dans la forme de réalisation préférée, le dispositif 30 sensible à la vitesse est conçu pour fonctionner avec la colonne de mercure utilisée comme
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et Mark IIa-b, comme décrit ci-dessus. Ceci peut être obtenu en utilisant un fil de nichrome ou un autre fil de grande résistance, dont une partie est immergée dans la colonne de mercure, en sorte que le mouvement du bras 16 déplace le mercure en sens opposé et ajuste le degré de résistance présenté à un circuit de surveillance de résistance, comme décrit encore à propos de la figure 2. Une solution en variante prévoirait un potentiomètre monté convenablement, à cette fin, sur le bras 16, comme pour une machine Mark III.
En se référant maintenant aux figures 2 à 5, on y voit plusieurs schémas de circuits d'une forme de réalisation préférée de la présente invention, constituant des circuits électroniques pour obtenir les fonctions de commande désirées, suivant l'habileté des pratiques de la technique électronique.
A la figure 2, on montre un schéma de circuit d'un dispositif de surveillance ou moniteur de la vitesse de descente, 29, pour être utilisé avec le bras de polissage 16 de la figure 1. De façon générale, le dispositif de surveillance 29 se compose d'un dispositif 30 sensible à la vitesse de descente, d'un amplificateur 32 qui alimente un convertisseur analogique/numérique 34, de plusieurs opto-isolateurs 36 qui alimentent un registre enregistreur 38 ,avec des données numériques fournies finalement à un microprocesseur 40 qui peut être du type Intel 8031, suivant les adresses choisies par une puce de décodage
3 à 8 ,42, qui peut être du type Texas Instrument
74LS138. Comme décrit encore ci-après, le fonctionnement du dispositif 29 de surveillance de vitesse de descente consiste à alimenter le microprocesseur 40 en informations concernant les mouvements du bras 16, à des fins de contrôle.
En fonctionnement, le dispositif 30 sensible à la vitesse traduit le niveau instantané du bras 16
en un changement de la résistance, qui est présenté
à un circuit de surveillance de la résistance pour donner lieu à un signal de tension qui est fourni à l'amplificateur opérationnel 32, lequel peut être un National Semiconductor du type 741. Sur la base de l'ajustement de gain 44, l'amplificateur opérationnel
32 émet une sortie vers un convertisseur analogique/ numérique à 8 bits, tel qu'un Intersil du type ADC0801 qui fonctionne dans un mode de marche libre par des approximations successives. Le convertisseur A/D 34 fournit une conversion rapide de l'ordre de 100 microsecondes qui met le microprocesseur 40 en état de suivre étroitement des changements dans l'information du dispositif 30 sensible à la vitesse , en donnant ainsi un grand degré de précision.
Chaque bit de la sortie à 8 bits du convertisseur A/D 34 est fourni individuellement en parallèle à un opto-isolateur 36 tel qu'un Motorola du type
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bruit et donner un signal de sortie renforcé. La sortie de chacun des opto-isolateurs 36 est fournie à un registre à trois états 38, tel qu'un Texas Instruments du type 74LS245 et ces sorties sont finalement passées à la barre de données 46 lorsqu'un signal 48 de sélection de puce est engendré par la puce de décodage 3 à 8, 42. Le signal 48 de sélection de puce est engendré en accord avec l'adresse fournie à la puce de décodage 3 à 8, 42, par le microprocesseur 40 au passage P1, lorsqu'il doit lire et emmagasiner l'information du dispositif 30 sensible à la vitesse.
En se reportant maintenant à la figure 3, on
y voit un schéma de circuit du panneau de commande à utiliser avec la machine de polissage 10 de la figure
1. Des boutons poussoirs pour diverses fonctions, 52-68 (indiqués de façon générale par 51 à la figure
1), sont prévus pour assurer la commande voulue pendant l'opération de polissage. Les boutons poussoirs jouent le rôle d'interfaces avec le microprocesseur
40 en passant par un arrangement d'entrée à matrice
72 qui identifie le bouton poussoir pour le microprocesseur 40, en sorte que la fonction de commande appropriée puisse être mise en oeuvre. Un dispositif de lecture numérique 74 est prévu pour la recherche des troubles lorsqu'une faute se présente, pour indiquer où la faute a lieu dans le circuit. Egalement, le dispositif de lecture 74 fournira un affichage visuel de la vitesse de descente du bras de polissage
16 en décomptant numériquement à partir d'une valeur prédéterminée.
Seize LEDs sont prévues en deux groupes de huit indiqués comme groupes 76 et 78. Chacune de ces LEDs montre quelle facette du diamant 20 est en cours de polissage. Les LEDs et le dispositif de lecture 74 sont commandés par un arrangement de logique programmable (PAL), la puce 80, qui peut être une série du
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PAL 80 reçoit l'information à afficher du microprocesseur 40 en passant par la barre de données 46. L'information à afficher est envoyée par la puce PAL
80 au dispositif de lecture 74 et aux groupes de LEDs
76 et 78 en passant par la barre d'affichage.82. La paire de signaux de mise en état, 84 et 86, correspond au dispositif de lecture 74 et la paire de signaux de mise en état 88 et 90 correspond aux groupes de LEDs respectifs 76 et 78 en déterminant ainsi où l'information à afficher doit apparaître suivant le fonctionnement de la puce PAL 80.
Les opérations de commande obtenues par le panneau de commande 25 sont à présent discutées briè-vement. Le bouton poussoir "test" 52 fournit une suite d'opérations pour voir si le moteur 26 pour la facette et le moteur 28 pour le grain fonctionnent convenablement. Le bouton "maintien" 54 fournit une interruption entre les opérations de polissage de différentes facettes, en sorte que, après achèvement de la première facette, la machine ne passe pas à la suivante, ce qui permet que la facette polie soit contrôlée visuellement par l'opérateur pour voir si le polissage a été fait de manière correcte. Ceci évite la possibilité de répéter la même erreur sur toutes les facettes si le polissage n'a pas été effectué convenablement pour la première. Une LED 55 sur ce bouton avertit l'opérateur de l'interruption.
Le bouton ''ajustement'* 56 est utile dans le cas où l'on a observé qu'une certaine facette, après que la pierre ait été finie, n'avait pas été polie convenablement. Normalement, le retour à une facette finie fera que le pot 22 touche la meule 18, ce qui indique l'achèvement et appelle au mouvement vers une autre facette. Le bouton * ajustement ' 56 permet un dépassement de cette particularité de commande , de façon à poursuivre le polissage de cette facette et de lui donner ainsi un léger poli pour l'achever de manière convenable.
Le bouton ''dégagement'' 58 vide la mémoire du microprocesseur 40 qui contient,.pour cette pierre spécifique, l'indication du fait qu'il faut polir ou non chaque facette. C'est-à-dire que la mémoire emmagasine l'information de position relative aux différents endroits où cette pierre spécifique a été polie sur ses seize facettes, et quand la pierre a été polie sur toutes les seize facettes, la machine de polissage
10 passera sur elle à nouveau pour donner le dernier fini aux facettes. Ceci constitue une mémoire d'in-formation de position quant aux endroits où cette pierre pourrait être polie. Lorsque le bouton ''dégagement" 58 est pressé, une nouvelle pierre est introduite dans le pot 22 et l'information de position dans la mémoire est effacée.
Le bouton "facette" 60 commande le moteur 26 pour la facette, qui est situé sur le bras 16 de la machine à polir 10. Le bouton ''grain'* 62 commande le moteur 28 pour le grain, situé en haut du bras 16 et qui sert à faire tourner la pierre de 360 degrés. Le bouton "montée" 64 fait commencer l'opération de polissage en actionnant le moteur à came pour faire que le bras 16 descende et permet aussi l'interruption du fonctionnement en inversant le mouvement du moteur à came pour faire que le bras 16 soulève le diamant
20 de la meule 18. Le bouton "temps" 66 possède deux LEDs 65 et 67, l'une indiquant une recherche de
4 secondes et l'autre indiquant une recherche de 8 secondes, ce qui est le temps pendant lequel la vitesse de descente doit être détectée pendant l'opération
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machine doit polir huit facettes ou seize facettes pour une pierre quelconque.
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automatique ou manuel de fonctionnement correspondant au polissage continu sur chaque facette les unes après les autres, ou pour que l'opérateur choisisse la facette et l'orientation du grain par l'emploi des boutons "facette" et "grain" 60 et 62.
En se reportant à présent à la figure 4, on
y voit un circuit de commande de moteur dans lequel le microprocesseur 40 est agencé pour avoir quatre options de commande de moteur, deux options (montée et descente du bras 16) pour le moteur à came et une option pour chacun des deux moteurs 26 et 28. Ces op-tions de commande sont données aux circuits de commande de moteurs 92,par la voie de la barre de données
46, au registre 94 qui peut être un Texas Instruments du type 74LS6073 ,et ensuite à un ensemble d'optoisolateurs 36, un pour chacune des quatre options de commande.
En fonctionnement, chacun des moteurs,26 pour la facette et 28 pour le grain,est actionné comme un moteur pas à pas réalisant une fraction de rotation prédéterminée. Dans le cas du moteur 26 pour la facette, ce mouvement correspond au mouvement du diamant
20 pour venir en place pour le polissage de la facette suivante. Dans le cas du moteur 28 pour le grain, ce mouvement correspond à l'ajustement de l'orientation du grain dans la facette choisie, par rapport à la meule 18.
Lorsque le microprocesseur 40 détermine laquelle des options de commande doit être mise en oeuvre, il envoie l'information d'adresse pour le moteur approprié, en passant par la puce de décodage 3 à 8,
42, au registre d'emmagasinement (verrou) 94, les données étant envoyées par la barre de données 46 de façon que la section correspondante des circuits de commande 92 soit alimentée par des impulsions de signal numérique et que le mouvement du moteur soit obtenu.
Le moteur à came et les moteurs 26 et 28 fournissent chacun des impulsions de réaction au microprocesseur 40 en passant par les circuits de retour 98 qui comprennent les opto-isolateurs 36. Lorsque le moteur approprié a exécuté le mouvement désiré, une impulsion est reçue du moteur et, suivant l'information d'adresse fournie au registre à trois états 96 par
la puce de décodage 42, cette impulsion est retransférée à la barre de données 46 pour signifier la fin du mouvement du moteur, ordonnée par le microprocesseur
40. Un arrangement connu est fourni au moteur à came et aux moteurs 26 et 28 pour déterminer une grandeur voulue de mouvement et pour fournir les impulsions de retour en utilisant des masqués de positionnement de l'arbre du moteur en même temps qu'une paire de phototransistors LED. Une fois que l'impulsion de
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données 46 fournit un signal de désexcitation au registre 94 qui interrompt le mouvement du moteur.
En se reportant à présent à la figure 5, on y montre un schéma de circuit du microprocesseur 40 et des circuits qui y sont relatifs pour obtenir la fonction de commande déjà décrite à propos des figures 2
à 4. On y voit un oscillateur 99 pour déterminer le cycle temporel du microprocesseur 40, une puce de décodage 42 et un registre d'adresse 100 qui peut être un Intel du type 8212 et une mémoire EPROM 102 qui peut être une puce Intel du type 2716. Le moniteur 29 et le registre 38 apparaissent à la figure 2 et les circuits de retour 98 et de commande 92 avec leurs registres respectifs 96 et 94 sont visibles à la figure 4.
Le microprocesseur 40 exécute le programme emmagasiné dans la mémoire 102 qui a une capacité d' emmagasinement de 2K x 8. L'information d'adresse pour le programme est un signal à 10 bits, les données étant fournies comme signal à 8 bits. Les huit premiers bits de l'adresse du programme sont fournis par le microprocesseur 40 sur la base des données 46 dans un arrangement multiplex déterminé par Po qui commande
le registre d'adresse 100 pour retenir cette information. Les deux derniers bits d'adresse du programme sont: fournis par une connexion à partir de P2 à la mémoire 102. Une fois que le registre d'adresse 100 a bloqué l'information d'adresse, il la fournit à la mémoire 102 par la barre d'adresses 104.
Après réception de l'information d'adresse du programme, la mémoire 102 fournit les données d'instructions du programme sur la barre des données 46, pour être utilisées par le microprocesseur 40 qui lit ces données par le signal de lecture 106. Lorsque l'instruction du programme doit être exécutée, par exemple une option de commande de l'un des moteurs 26 ou 28, le microprocesseur 40 établit l'adresse en P1 qui est fournie à la puce de décodage 42 en sorte que le registre 94 soit choisi en permettant ainsi le passage de l'information sur la barre de données 46 aux circuits de commande 92. Les circuits de commande
92 et de retour 98 font alors fonctionner le moteur approprié, comme décrit plus haut à propos de la figure 4. '
De méme, le microprocesseur 40 fonctionne avec la barre des données 46 pour permettre la lecture et l'emmagasinement de l'information du moniteur 29, à la figure 2, et pour envoyer l'information à afficher au PAL 80 à la figure 3.
En se reportant à présent à la figure 6, on y voit un organigramme des opérations de commande exécutées par le microprocesseur 40 dans le mode de fonctionnement automatique du système de commande adaptative de la présente invention. Suivant le programme
de commande emmagasiné dans la mémoire 102, le microprocesseur 40 commence à explorer les entrées du système dans le bloc 110 pour déterminer leur valeur initiale. Lorsque le mode automatique est choisi dans le
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mande 25 (figure 3), le microprocesseur 40 se réfère
à une valeur prédéterminée dans la mémoire 102,qui représente la vitesse de descente du bras de polissage
16, laquelle sera déterminante pour l'opération de polissage , ainsi qu'on le décrira maintenant.
Dans le bloc 114, le microprocesseur 40 commande les moteurs 26 et 28 pour obtenir une 'position initiale du diamant 20 en sorte qu'il puisse être poli sur sa première facette, après quoi le bras 16 est abaissé vers la meule 18 dans le bloc 116 pour commencer l'opération de polissage. Le bloc de décision 118 vérifie si le polissage s'exécute sur la première facette et, s'il en est ainsi, la position du moteur pour le grain est lue dans le bloc 120 dans le but d'établir le point de démarrage dans le mode de recherche du grain.
A nouveau, la capacité de recherche du grain est le processus qui consiste à choisir différentes manières de positionner la pierre par rapport à la meule 18 pour réaliser le polissage de la même facette, la même région de la pierre. C'est là une question d'orientation puisque la pierre doit être orientée dans la position optimale pour obtenir la vitesse maximale de descente ou vitesse de polissage par rapport à la position de la meule 18. Pour le polissage des diamants, il y a plusieurs places par rapport à
la meule dans lesquelles une pierre sera polie.
En d'autres termes, dans le mode automatique, il est établi un seuil du temps dans lequel doit être prise la décision de continuer à polir; par exemple, dans l'intervalle de 4 à 8 secondes, un certain degré de changement ou de descente du bras 16 doit être mesuré par l'organe sensible exprimant les changements de résistance, etc.
Le bloc de décision 122 contrôle si la vitesse de descente répond à la vitesse prédéterminée emmagasinée dans la mémoire 102 pour indiquer que le polissage se produit. Comme dit plus haut, à moins que la vitesse de descente ne soit satisfaite, l'orientation du grain n'est pas l'orientation optimale pour que le polissage ait lieu. Par conséquent, dans le cas où la vitesse de descente n'est pas respectée,
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orientation du grain en remettant en position le moteur 28 pour le grain dans le bloc 124, après quoi
sa position est à nouveau lue dans le bloc 120 pour confirmer le mouvement.
Si, au contraire, la vitesse de descente est celle que l'on a désirée ou est meilleure, les données concernant la vitesse de descente effective sont enregistrées dans le bloc.126 et cette information est utilisée dans la poursuite de l'opération de polissage, comme on le verra. En outre, puisque le dispositif sensible à la vitesse fournit une mesure de résistance, le changement total de résistance entre le commencement et la fin de l'opération de polissage fournit une information précieuse quant au mouvement total du bras de polissage 16 et ceci est également emmagasiné.
Le bloc de décision 128 vise à voir s'il s'agit de la dernière facette, ce qui mettrait fin à l'opération de polissage. Si ce n'était pas la dernière facette, le moteur 26 pour la facette serait actionné pour déplacer la facette suivante dans le bloc 130, après quoi l'opération de polissage recommence dans le bloc 116. Pour cette dernière facette, le bloc de décision 118 indique que les données emmagasinées dans le bloc 126 doivent être lues dans le bloc 132, en sorte que l'information quant au mouvement total du bras et quant à la vitesse de descente à partir de la première facette peut être utilisée pour commander l'opération de polissage. Ainsi, la comparaison des vitesses de descente dans le bloc 122 est faite en
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tive.
L'information provenant du bloc 126, concernant le mouvement total du bras 16 dans une opération de polissage passée,est utilisée pour déterminer quand la facette est achevée, en assurant ainsi l'uniformité du polissage. Cette information peut être utilisée en même temps que le choix du bouton ajustement' 56
(figure 3) pour dépasser l'avancement automatique du fonctionnement, qui dépendait du contact électrique du pot et de la meule dans les anciennes machines. Les facettes subséquentes à polir peuvent être mises chacune en position dans des passes répétées par le bloc
130 du programme de commande.
Ainsi que les spécialistes le comprendront,
un avantage important du système de commande adaptative de la présente invention est qu'il est applicable aux machines à polir les diamants existantes qui peuvent être un équipement en surplus puisqu'elles
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elles sont très répandues. Basé sur l'emploi d'un unique dispositif sensible à la vitesse de descente, le coût total de ce système est réduit. En outre, l'emploi de la colonne de mercure comme dispositif sensible à la vitesse de descente procure une précision accrue de la mesure et une réaction rapide pour les mouvements du bras 16.
L'avantage général est la commande plus étendue offerte à l'opérateur s'il désire soulever le bras 16 en lui permettant de réaliser un poli plus fin. Il en est ainsi parce que l'opérateur dispose d'un retour continu sur la progression du procédé de polissage. Comme l'opérateur peut effectivement voir la vitesse de descente sur le dispositif de lecture 74, il est au courant de la vitesse de polissage, chose qui est impossible avec les systèmes existants puisqu'il n'y
a pas de retour permettant de connaître la progression de l'opération de polissage.
Egalement, dans la présente invention, le bouton "temps" 66 du panneau de commande 25 (figure 3) permet'une sélection de 4 secondes et de 8 secondes, ce qui détermine le temps pendant lequel la vitesse de descente doit être détectée. Comme l'invention permet à l'opérateur de spécifier cela, la longueur du processus de recherche du grain est plus souple.
Après cette description de l'invention sur certaines de ses formes de réalisation spécifiques, on doit comprendre que ladite description n'est pas limitative puisque d'autres modifications peuvent maintenant se présenter d'elles-mêmes aux spécialistes , et l'on veut couvrir ces modifications pour autant qu'elles tombent dans la portée des revendications qui suivent.
LEGENDE DES FIGURES
<EMI ID=22.1>
ME signifie mise en état
D signifie données (là et ailleurs) AN signifie affichage numérique
A la figure 4:
MS signifie moteurs
MC signifie moteur à came
A la figure 5:
AD signifie adresse
A la figure 6:
DM signifie démarrage
AR signifie arrêt
N signifie non
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REVENDICATIONS
1. Dans une machine à polir les diamants et les pierres précieuses, ayant un bras de polissage pour maintenir une pierre contre une meule dans une opération de polissage, un système de commande adaptative de recherche du grain, comprenant :
- des moyens associés au bras pour en percevoir la vitesse de descente tandis que la pierre est en cours de polissage contre la meule ;
- des moyens pour surveiller la vitesse de descente perçue et pour en représenter la valeur ;
- des moyens pour emmagasiner la valeur de la vitesse de descente et pour la comparer avec une valeur de vitesse de descente prédéterminée, fixée par un opérateur, ces moyens de comparaison fournissant un signal de sortie pour déterminer le fonctionnement de la machine dans l'un de deux modes, les premier et second modes correspondant respectivement à la poursuite de l'opération de polissage et à l'ajustement de l'orientation de la pierre ; et
- des moyens disposas sur le bras de polissage et répondant audit signal de sortie pour déterminer le fonctionnement de la machine dans le premier mode ou dans le second mode.
2. Système de commande adaptative pour la re-
Diamond and gemstone polishing machine with adaptive control system
Field of the invention
The invention relates to machines used in the diamond manufacturing process, more particularly machines for polishing and finishing operations of diamonds and precious stones.
Invention background
There are known machines for polishing diamonds and precious stones, which only polish precious stones having a regular grain. The operator determines the grain before putting the stone in the machine and, this done, the machine polishes the stone against the grain, facet after facet, like a robot. An example of this type of machine is the one known as the Piermatic diamond polishing machine. commercially available from Bonas Machine Co., and described
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machine is known as the Mark I or the Mark IIa-b, which started to be used in the early years
1960 and which were very successful, so that a large customer base exists today for these machines. A description of these machines can also be found in Eric Bruton's work, entitled
<EMI ID = 2.1>
(1978), pages 261-263.
In part of their operation, these machines use a diamond gripper, known as a pot or a ring starting from a polishing arm animated in an alternating movement, which moves the stone above the grinding wheel, the arm descending as the polishing continues. A reference point is established when there is electrical contact between the metal of the pot or ring and the spinning wheel. This indicates that the polishing of the veneer is complete. The machine uses this indication to automatically advance to the next facet of the diamond, to repeat the polishing operation.
<EMI ID = 3.1>
read a column of mercury which acts as a counterweight on the polishing arm, to increase or decrease the pressure of the stone against the grinding wheel. Another category of machines is the Mark III which does not use a column of mercury but which makes
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Mark IIa-b. The control panel is more complicated, using technology developed in the late 1970s, and this machine also does not polish irregular grain stones.
With these machines, the operator would not even try to polish a "naat" stone (analogous to
a knot in the wood) because he knows that polishing would not take place regularly, so that only stones with regular grain were used.
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hand polished in various places of the world, according to the labor price factor.
The U.S. Patent No. 3.886.695 describes a gemstone polishing machine capable of searching for grain by measuring or controlling the temperature of the stone during polishing, although this was a lengthy process, with questionable results, and required arrangements imprecise mechanics for moving the stone.
Around 1981, the company Bonas' Machine Co. developed the GS 3000 grain finder polishing machine, as described in the Israeli patent.
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'' intelligent * 'polishes stones having a regular grain and stones having an irregular grain, since it is able to seek the grain. This means that once the stone is placed on the wheel, the machine will look for the place where the stone
suitable for polishing. It will do this by considering different regions of each facet, by turning a motor for the grain, having the effect of continuously rotating the stone around itself. When a processor in the control system
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advancement indicating where the resistance against the polishing arm is greatest, the motor shaft for the grain is blocked at this angle.
The GS 3000 system also uses a polishing force transducer which works with the processor in an effort to maintain a desired level of polishing force by observing the advancing resistance transducer. The complex mechanical nature of these two transducers and the associated control circuits influence the general cost of this machine, increasing the cost and complexity of maintenance as well.
Carrying out the polishing operation on one facet gives the operator an opportunity to visibly check the results, with the possibility that additional polishing work is necessary to obtain the desired finish. As mentioned above, the reference point of the electrical contact between the pot or the ring and the grinding wheel normally advances the operation automatically. Since the operator cannot intervene in this automatic process, it is limited in obtaining a fine polishing by hand control.
It would be desirable to use the polishing information of a completed facet relative to the other facets of the stone to achieve uniformity of polishing, but machines with this capability are not commonly available.
It would also be desirable to improve the control of diamond polishing operations by raising the qualification of widely used polishing machines, to fully exploit their capacities.
Summary of the invention
It is therefore a main object of the present invention to provide a machine for polishing diamonds and precious stones, which has the ability to search for grain and which ensures regular polishing on all facets of the stone. The invention is particularly suitable for being applied to old models of machines, so that they can be preserved and the quality of their operation can be raised to exploit all their capacities.
According to the invention, a machine for polishing diamonds and precious stones is provided, having a polishing arm for holding a stone against a grinding wheel in a polishing operation, with an adaptive grain search control system, comprising:
- means associated with the arm to perceive the speed of descent thereof while the stone polishes on the grinding wheel;
- means for monitoring the descent speed and for indicating the value thereof;
means for storing the value of the descent speed and for comparing it with the value of the predetermined descent speed, provided by an operator, the comparison means being able to be used to provide an output signal to determine the operation of the machine in first and second modes, the first and second modes corresponding respectively to the continuation of the polishing operation and to the adjustment of the orientation of the stone; and
- Means arranged on the polishing arm and responding to said output signal to determine the operation of the machine in both of the first and second modes.
In a preferred embodiment, the adaptive grain search control system is presented as a device to be retrofitted on an existing diamond polishing machine. The system includes a control panel and a device for detecting the rate of descent of the polishing arm, which work together to determine the operation of the machine. In the machines
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In the background of the invention, the sensitive device comprises the existing column of mercury with, immersed in it, a wire of great resistance. In this way, the mercury column plays a dual role, serving both as a counterweight for the polishing arm and as a reference point for determining whether polishing continues by indicating a rate of descent. If the descent speed corresponds to that previously established by the operator, the machine continues to polish the veneer until completion. Otherwise, an adjustment is needed to establish the proper grain orientation in this facet.
The control panel is designed to offer a grain search capacity, based on electronic means which act on the information supplied by the device sensitive to the speed of descent. The control panel works with a mechanical orientation adjustment system,
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adjustment comes in the form of a cam motor to raise and lower the arm, as well as a pair of motors, one to choose the facet to be polished and the other to rotate the diamond around itself in the plane of this facet, so as to choose the orientation with which the polishing against the grain will be obtained.
The use of the mercury column as a device sensitive to the speed of descent in the existing machine allows him to determine if there is a certain speed of descent and if the polishing continues. If this is the case, the machine will not further seek the proper grain orientation and will continue to polish. At the end of the facet polishing operation, the existing system will detect the electrical contact between the support and the grinding wheel and the next facet will be put in place. Again, the descent speed will be monitored and operation will continue or not depending on the descent speed.
A special feature of the invention lies in the possibility of replacing the automatic advancement of the facet, based on the electrical contact described above. This gives the operator the opportunity to visually check the results between the facets, so that if an additional degree of polishing is required to achieve the desired finish, automatic advancement will not occur. Since the information regarding the descent speed and the total descent movement with respect to a facet is stored, this information is used to obtain uniformity by completing the polishing operation of the other facets.
Another feature of the invention is that a digital reading of the control panel is provided which displays the current information concerning the measured descent speed and which thus allows the operator to monitor, by sight, the progress of polishing of any facet.
In an alternative embodiment, the sensitive device with mercury column can be replaced by a device sensitive to resistance, mounted on the polishing arm to allow the measurement of the rate of descent.
Other features and advantages of the invention will become apparent on consideration of the drawings and on reading the description given below. Brief description of the drawings
For a better understanding of the invention, considering its embodiments, reference will be made to the drawings attached to this memo, in which:
- Figure 1 is an overall perspective view of a machine for polishing diamonds and precious stones, having a polishing arm which operates with a preferred embodiment of the present invention;
- Figure 2 is a circuit diagram of a device for monitoring the speed of descent of the polishing arm according to Figure 1; - Figure 3 is a circuit diagram of a control panel for use with the machine of Figure 1;
- Figure 4 is a circuit diagram of an engine control system for use with the polishing arm of Figure 1;
- Figure 5 is a circuit diagram of a microprocessor capable of operating with the circuit of Figures 2-4;
and
FIG. 6 is a flow diagram of the control operations executed by the microprocessor of FIG. 5.
<EMI ID = 10.1>
fairy
Referring now to Figure 1, we
sees a general perspective view of a machine
10 for polishing diamonds and precious stones, comprising the adaptive grain search control system according to the present invention. In a preferred embodiment, the polishing machine
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like that which is manufactured and capable of being delivered by the company Bonas Machine Co. The polishing machine 10 comprises a casing 12 having a base
14, with a polishing arm 16 starting from the casing 12 and overhanging a grinding wheel 18 (partially shown). A precious stone or a diamond 20
(not visible in Figure 1) which must be polished, is held at the end of the arm 16 by a mechanical gripper or pot 22 and the arm 16 is arranged to be carried by the casing 12 so as to be able to pivot. A column 24 of liquid mercury (the upper part of which is visible in FIG. 1) is incorporated inside the walls of the casing 12 so as to create a counterweight for the arm 16 when the diamond 20 is lowered against the grinding wheel 18 under the action of the force created by a cam motor (not shown) located in the casing 12.
A control panel 25 is generally shown as being mounted at the upper part of the casing 12. We also see in FIG. 1, at the free end of the arm 16, a pair of motors
26 and 28. Motor 26 is known as a motor for
the facet, which gives its movement to the pot 22, so as to place a given facet of the diamond 20 in a position where it faces the grinding wheel 18. A second motor 28 is known as a motor for the grain and it is clean, mechanically , to put the diamond 20 in one of various orientations of a facet, so as to adjust the grain of the facet relative to the grinding wheel 18. The mechanical arrangements for carrying out the upward and downward movement of the arm 16 and the movements of the motors 26 and 28 for the facet and for the grain are well known to specialists, as is demonstrated by the known operations of the machines which have been listed above.
As known in the operation of the polishing machine 10, once the diamond 20 to be polished has been introduced into the pot 22 and the arm is placed above the grinding wheel 18, the arm 16 has a reciprocating movement above the grinding wheel and will necessarily descend while the polishing operation continues. According to the principles of the invention, a speed-sensitive device 30 is provided for electrically perceiving the speed of descent of the polishing arm 16 during the polishing operation.
In the preferred embodiment, the speed sensitive device 30 is designed to operate with the mercury column used as
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and Mark IIa-b, as described above. This can be achieved by using a nichrome wire or another high resistance wire, part of which is immersed in the mercury column, so that the movement of the arm 16 moves the mercury in the opposite direction and adjusts the degree of resistance presented to a resistance monitoring circuit, as further described with reference to FIG. 2. An alternative solution would provide a potentiometer suitably mounted, for this purpose, on the arm 16, as for a Mark III machine.
Referring now to Figures 2 to 5, there are shown several circuit diagrams of a preferred embodiment of the present invention, constituting electronic circuits for obtaining the desired control functions, depending on the skill of the art. electronic.
In FIG. 2, there is shown a circuit diagram of a device for monitoring or monitoring the rate of descent, 29, for use with the polishing arm 16 of FIG. 1. In general, the monitoring device 29 consists of a device 30 sensitive to the rate of descent, an amplifier 32 which supplies an analog / digital converter 34, several opto-isolators 36 which supply a register register 38, with digital data finally supplied to a microprocessor 40 which can be of the Intel 8031 type, according to the addresses chosen by a decoding chip
3 to 8, 42, which can be of the Texas Instrument type
74LS138. As further described below, the operation of the descent speed monitoring device 29 consists in supplying the microprocessor 40 with information concerning the movements of the arm 16, for control purposes.
In operation, the speed-sensitive device 30 translates the instantaneous level of the arm 16
into a change in resistance, which is presented
to a resistance monitoring circuit to give rise to a voltage signal which is supplied to the operational amplifier 32, which can be a National Semiconductor of the type 741. Based on the gain adjustment 44, the amplifier operational
32 emits an output to an 8-bit analog / digital converter, such as an Intersil of the ADC0801 type which operates in a free running mode by successive approximations. The A / D converter 34 provides rapid conversion on the order of 100 microseconds which puts the microprocessor 40 in a position to closely monitor changes in the information of the speed sensitive device 30, thereby giving a high degree of accuracy.
Each bit of the 8-bit output of the A / D converter 34 is supplied individually in parallel to an opto-isolator 36 such as a Motorola of the type
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noise and give a reinforced output signal. The output of each of the optoisolators 36 is supplied to a three-state register 38, such as a Texas Instruments of the type 74LS245 and these outputs are finally passed to the data bar 46 when a chip selection signal 48 is generated by the decoding chip 3 to 8, 42. The chip selection signal 48 is generated in accordance with the address supplied to the decoding chip 3 to 8, 42, by the microprocessor 40 at the passage P1, when it must read and store information from speed sensitive device 30.
Referring now to Figure 3, we
see a circuit diagram of the control panel to be used with the polishing machine 10 of the figure
1. Push buttons for various functions, 52-68 (indicated generally by 51 in the figure
1), are provided to provide the desired control during the polishing operation. The push buttons act as interfaces with the microprocessor
40 through a matrix input arrangement
72 which identifies the push button for the microprocessor 40, so that the appropriate control function can be implemented. A digital reading device 74 is provided for searching for troubles when a fault occurs, to indicate where the fault takes place in the circuit. Also, the reading device 74 will provide a visual display of the speed of descent of the polishing arm.
16 by numerically counting down from a predetermined value.
Sixteen LEDs are provided in two groups of eight indicated as groups 76 and 78. Each of these LEDs shows which facet of diamond 20 is being polished. The LEDs and the reading device 74 are controlled by a programmable logic arrangement (PAL), the chip 80, which can be a series of the
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PAL 80 receives the information to be displayed from the microprocessor 40 via the data bar 46. The information to be displayed is sent by the PAL chip
80 to the reading device 74 and to the groups of LEDs
76 and 78 via the display bar. 82. The pair of status signals, 84 and 86, corresponds to the reading device 74 and the pair of status signals 88 and 90 correspond to the respective LED groups 76 and 78 thereby determining where the information to be displayed should appear depending on the operation of the PAL 80 chip.
The control operations obtained by the control panel 25 are now briefly discussed. The push button "test" 52 provides a series of operations to see if the motor 26 for the facet and the motor 28 for the grain are working properly. The "hold" button 54 provides an interruption between the polishing operations of different facets, so that, after completion of the first facet, the machine does not pass to the next, which allows the polished facet to be visually controlled by the operator to see if polishing has been done correctly. This avoids the possibility of repeating the same error on all facets if the polishing was not carried out properly for the first. An LED 55 on this button alerts the operator of the interruption.
The button "adjustment" * 56 is useful in the case where it has been observed that a certain facet, after the stone has been finished, has not been polished properly. Normally, returning to a finished facet will cause the pot 22 to touch the grinding wheel 18, which indicates completion and calls for movement to another facet. The button * adjustment '56 allows a passing of this particularity of order, so as to continue the polishing of this facet and thus to give it a light polish to finish it in a suitable way.
The “release” button 58 empties the memory of the microprocessor 40 which contains, for this specific stone, the indication of the fact that each facet must be polished or not. That is to say that the memory stores the position information relating to the different places where this specific stone has been polished on its sixteen facets, and when the stone has been polished on all sixteen facets, the polishing machine
10 will pass over it again to give the last finish to the facets. This constitutes a position information memory as to where this stone could be polished. When the "release" button 58 is pressed, a new stone is introduced into the pot 22 and the position information in the memory is erased.
The "facet" button 60 controls the motor 26 for the facet, which is located on the arm 16 of the polishing machine 10. The "grain" button * 62 controls the motor 28 for the grain, located at the top of the arm 16 and which is used to rotate the stone 360 degrees. The "up" button 64 starts the polishing operation by actuating the cam motor to cause the arm 16 to descend and also allows the interruption of operation by reversing the movement of the cam motor to cause the arm 16 to raise the diamond
20 of the wheel 18. The "time" button 66 has two LEDs 65 and 67, one indicating a search for
4 seconds and the other indicating a search of 8 seconds, which is the time during which the descent speed must be detected during the operation
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machine must polish eight facets or sixteen facets for any stone.
<EMI ID = 16.1>
automatic or manual operation corresponding to continuous polishing on each facet one after the other, or for the operator to choose the facet and the grain orientation by using the "facet" and "grain" buttons 60 and 62.
Referring now to Figure 4, we
sees a motor control circuit in which the microprocessor 40 is arranged to have four motor control options, two options (raising and lowering of the arm 16) for the cam motor and an option for each of the two motors 26 and 28 These control options are given to the motor control circuits 92, via the data bar.
46, to register 94 which can be a Texas Instruments of type 74LS6073, and then to a set of optoisolators 36, one for each of the four control options.
In operation, each of the motors, 26 for the facet and 28 for the grain, is actuated as a stepping motor carrying out a predetermined fraction of rotation. In the case of the motor 26 for the facet, this movement corresponds to the movement of the diamond
20 to come in place for polishing the next facet. In the case of the motor 28 for the grain, this movement corresponds to the adjustment of the orientation of the grain in the chosen facet, relative to the grinding wheel 18.
When the microprocessor 40 determines which of the control options should be implemented, it sends the address information for the appropriate engine, via the decoding chip 3 to 8,
42, to the storage register (lock) 94, the data being sent by the data bar 46 so that the corresponding section of the control circuits 92 is supplied by digital signal pulses and that the movement of the motor is obtained.
The cam motor and the motors 26 and 28 each supply feedback pulses to the microprocessor 40 through the feedback circuits 98 which include the optoisolators 36. When the appropriate motor has performed the desired movement, a pulse is received from the engine and, according to the address information provided to the tri-state register 96 by
the decoding chip 42, this pulse is transferred back to the data bar 46 to signify the end of the movement of the motor, ordered by the microprocessor
40. A known arrangement is provided to the cam motor and to motors 26 and 28 to determine a desired magnitude of movement and to provide the return pulses using masked positioning of the motor shaft together with a pair. LED phototransistors. Once the pulse of
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data 46 provides a de-energizing signal to register 94 which interrupts the movement of the motor.
Referring now to Figure 5, there is shown a circuit diagram of the microprocessor 40 and the circuits related thereto to obtain the control function already described in connection with Figures 2
to 4. We see an oscillator 99 to determine the time cycle of the microprocessor 40, a decoding chip 42 and an address register 100 which can be an Intel of the type 8212 and an EPROM memory 102 which can be an Intel chip of the type 2716. The monitor 29 and the register 38 appear in FIG. 2 and the return 98 and control 92 circuits with their respective registers 96 and 94 are visible in FIG. 4.
The microprocessor 40 executes the program stored in memory 102 which has a storage capacity of 2K x 8. The address information for the program is a 10 bit signal, the data being supplied as an 8 bit signal. The first eight bits of the program address are provided by the microprocessor 40 based on the data 46 in a multiplex arrangement determined by Po which controls
the address register 100 to retain this information. The last two address bits of the program are: supplied by a connection from P2 to memory 102. Once the address register 100 has blocked the address information, it supplies it to memory 102 by the address bar 104.
After receiving the program address information, the memory 102 supplies the program instruction data on the data bar 46, to be used by the microprocessor 40 which reads this data by the read signal 106. When the the program instruction must be executed, for example a command option from one of the motors 26 or 28, the microprocessor 40 establishes the address at P1 which is supplied to the decoding chip 42 so that the register 94 is chosen thus allowing the passage of information on the data bar 46 to the control circuits 92. The control circuits
92 and back 98 then operate the appropriate motor, as described above with reference to FIG. 4. '
Likewise, the microprocessor 40 operates with the data bar 46 to allow the reading and storage of the information of the monitor 29, in FIG. 2, and to send the information to be displayed to the PAL 80 in FIG. 3.
Referring now to Figure 6, there is shown a flow diagram of the control operations performed by the microprocessor 40 in the automatic operating mode of the adaptive control system of the present invention. According to the program
control stored in memory 102, the microprocessor 40 begins to explore the inputs of the system in block 110 to determine their initial value. When automatic mode is selected in the
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request 25 (Figure 3), microprocessor 40 refers
at a predetermined value in memory 102, which represents the speed of descent of the polishing arm
16, which will be decisive for the polishing operation, as will now be described.
In block 114, the microprocessor 40 controls the motors 26 and 28 to obtain an initial position of the diamond 20 so that it can be polished on its first facet, after which the arm 16 is lowered towards the grinding wheel 18 in the block 116 to start the polishing operation. The decision block 118 checks whether the polishing is carried out on the first facet and, if this is the case, the position of the motor for the grain is read in block 120 in order to establish the starting point in the grain search mode.
Again, the grain finder is the process of choosing different ways of positioning the stone relative to the grinding wheel 18 to polish the same facet, the same region of the stone. This is a question of orientation since the stone must be oriented in the optimal position to obtain the maximum speed of descent or speed of polishing compared to the position of the grinding wheel 18. For the polishing of diamonds, there are several places compared to
the wheel in which a stone will be polished.
In other words, in the automatic mode, a threshold is established for the time in which the decision to continue polishing must be made; for example, in the interval of 4 to 8 seconds, a certain degree of change or descent of the arm 16 must be measured by the sensitive organ expressing the changes in resistance, etc.
Decision block 122 controls whether the descent speed responds to the predetermined speed stored in memory 102 to indicate that polishing is occurring. As said above, unless the descent speed is satisfied, the grain orientation is not the optimal orientation for the polishing to take place. Therefore, in case the descent speed is not respected,
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grain orientation by repositioning the motor 28 for the grain in the block 124, after which
its position is again read in block 120 to confirm the movement.
If, on the contrary, the descent speed is that which is desired or is better, the data concerning the effective descent speed are recorded in the block. 126 and this information is used in the continuation of the polishing operation , As will be seen. Furthermore, since the speed-sensitive device provides a resistance measurement, the total change in resistance between the beginning and the end of the polishing operation provides valuable information as to the total movement of the polishing arm 16 and this is also stored.
Decision block 128 aims to see if this is the last facet, which would end the polishing operation. If it were not the last facet, the motor 26 for the facet would be actuated to move the next facet in block 130, after which the polishing operation begins again in block 116. For this last facet, the decision block 118 indicates that the data stored in block 126 must be read in block 132, so that information as to the total movement of the arm and as to the speed of descent from the first facet can be used to control the polishing operation. Thus, the comparison of the descent speeds in the block 122 is made in
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tive.
The information from block 126, regarding the total movement of the arm 16 in a past polishing operation, is used to determine when the veneer is completed, thereby ensuring uniformity in polishing. This information can be used at the same time as choosing the adjustment button '56
(Figure 3) to overcome the automatic advance of the operation, which depended on the electrical contact of the pot and the grinding wheel in the old machines. The subsequent facets to be polished can each be placed in position in repeated passes by the block
130 of the control program.
As specialists will understand,
an important advantage of the adaptive control system of the present invention is that it is applicable to existing diamond polishing machines which may be surplus equipment since they
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they are very widespread. Based on the use of a single device sensitive to the descent speed, the total cost of this system is reduced. In addition, the use of the mercury column as a device sensitive to the rate of descent provides increased accuracy of the measurement and a rapid reaction for the movements of the arm 16.
The general advantage is the more extensive control offered to the operator if he wishes to raise the arm 16 allowing him to achieve a finer polish. This is so because the operator has continuous feedback on the progress of the polishing process. Since the operator can effectively see the speed of descent on the reading device 74, he is aware of the polishing speed, something which is impossible with existing systems since there is no
has no feedback to know the progress of the polishing operation.
Also, in the present invention, the "time" button 66 of the control panel 25 (FIG. 3) allows a selection of 4 seconds and 8 seconds, which determines the time during which the rate of descent must be detected. As the invention allows the operator to specify this, the length of the grain search process is more flexible.
After this description of the invention on some of its specific embodiments, it should be understood that said description is not limiting since other modifications can now present themselves to specialists, and we want to cover these modifications insofar as they fall within the scope of the claims which follow.
LEGEND OF FIGURES
<EMI ID = 22.1>
ME stands for
D means data (there and elsewhere) AN means digital display
In Figure 4:
MS means motors
MC stands for cam motor
In Figure 5:
AD means address
In Figure 6:
DM means start
AR means stop
N means no
<EMI ID = 23.1>
CLAIMS
1. In a diamond and gemstone polishing machine, having a polishing arm for holding a stone against a grinding wheel in a polishing operation, an adaptive grain search control system, comprising:
- means associated with the arm to perceive the speed of descent while the stone is being polished against the grinding wheel;
- means for monitoring the perceived descent speed and for representing the value thereof;
- means for storing the value of the descent speed and for comparing it with a predetermined descent speed value, fixed by an operator, these comparison means providing an output signal to determine the operation of the machine in one two modes, the first and second modes corresponding respectively to the continuation of the polishing operation and to the adjustment of the orientation of the stone; and
- Means arranged on the polishing arm and responding to said output signal to determine the operation of the machine in the first mode or in the second mode.
2. Adaptive control system for re-