<Desc/Clms Page number 1>
"Dispositif de débrutage de gemmes, en particulier de diamants".
L'invention se rapporte à un dispositif de débrutage de diamants. Il se rapporte plus spécifiquement à un dispositif per- fectionne, dans lequel des moyens sont prévus pour effectuer la plupart des étapes du procédé de manière automatisée, avec pour résultat une économie d'étapes, de main-d'oeuvre et également une utilisation hors tout améliorée de la pierre brute et une qualité de gemme améliorée. Le dispositif comprend trois éléments principaux, des moyens destinés à préparer la gemme pour le débrutage comprenant la détermination de tous les paramètres nécessaires du procédé et de la pierre, des moyens d'ordinateur pour mettre en mémoire l'information acquise et une machine de débrutage automatique, qui est actionnée par l'ordinateur et qui est capable de débruter une série de plusieurs gemmes l'une après l'autre.
Pendant le processus de débrutage il est donné la forme de base requise pour le polissage ultérieur à un diamant.
Ceci comprend le fait de lui donner une forme circulaire parallèle à sa table et le pourtour général pour le traitement ultérieur. Le débrutage est effectué par la mise en contact de deux diamants l'un avec l'autre, dont au moins l'un est collé à ou pressé dans un pot.
Celui-ci est tourné par des moyens appropriés, un tel mouvement étant généralement excentrique. Un tranchant est utilisé par un travailleur pour mettre en contact la pierre en débrutage et un tel contact résulte dans le façonnage de la pierre brute jusqu'à ce qu'il lui soit donné la forme désirée, le travailleur étant le juge de tout le processus quant au rayon, à la pression appliquée et à la fin du procédé. La pierre finie présente la ceinture requise, qui est verticale par rapport à la table. Pendant le procédé, l'excentricité de la rotation de l'arbre peut être modifiée.
Il y a des machines de débrutage semi-automatiques dans lesquelles deux pierres sont maintenues par des arbres rotatifs
<Desc/Clms Page number 2>
situés dans différents plans, lesdites pierres étant en contact l'une avec l'autre avec arondissement des deux pierres. Les axes des arbre rotatifs forment soit un angle de 90 degrés l'un avec l'autre soit ils sont mutuellement parallèles, des moyens étant prévus pour déplacer au moins l'un des arbres rotatifs vers l'avant et vers l'arrière le long de son axe pendant le débrutage.
Un autre développement se rapporte à un appareil semi-automatique pourvu de moyens d'inspection stroboscopiques procurant au travailleur une"image arrêtée"pendant le débrutage, ceci constituant donc une aide considérable dans la décision sur le procédé de débrutage proprement dit.
Un nombre de problèmes existe toujours dans les machines de débrutage actuelles et on peut mentionner le centrage manuel de la pierre après le chargement dans la machine : le déchargement de celle-ci, l'inspection visuelle et la décision conséquente par l'opérateur du moment à terminer le débrutage.
La présente invention fournit des perfectionnements considérables dans l'automation des mesures et du traitement ; les coûts de mise en oeuvre sont réduits, l'utilisation de la pierre brute est accrue et le procédé est optimalisé.
L'invention se rapporte à un dispositif de débrutage de diamants (qui peut également être utilisé pour donner une forme à d'autres gemmes), qui comprend principalement une station de travail dans laquelle la pierre brute est centrée pendant ou après avoir été collée à un pot maintenu dans un dop suivant l'invention, où ses paramètres sont mesurés, évalués et transférés à des moyens d'ordinateur pourvus de moyens de mise en mémoire de données, établissant ainsi le rayon final optimal, la hauteur et d'autres paramètres de la pierre.
Il est également établi d'autres paramètres, tels que taux de rotation pendant les différents stades du débrutement, la pression entre les deux pierres, etc. L'ordinateur est pourvu de moyens de mémorisation et d'une sortie pour gérer la machine de débrutage conformément à chaque pierre étant travaillée et pour enregistrer les données et paramètres de chaque gemme. La machine de débrutage est pourvue d'un mécanisme d'amenée automatique pour chacun des deux plateaux
<Desc/Clms Page number 3>
qui maintiennent plusieurs pierres à débruter et après débrutage respectivement.
Des pierres d'un plateau sont automatiquement chargées sur et déchargées de l'un des arbres rotatifs de la machine, une sonde pour mesurer à intervalles requis les dimensions des pierres en débrutage et pour mettre en corrélation cette information avec les paramètres du procédé de débrutage, et cela jusqu'à ce que le rayon final et la hauteur de ceinture de chaque pierre soient atteints.
Conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu un dop perfectionné pourvu de moyens destinés au centrage précis de la pierre, permettant d'atteindre un rayon maximal pour chaque pierre en débrutage. Un tel dop permet un mouvement latéral suivant les directions des axes X et Y, perpendiculaires à l'axe de rotation, des moyens étant prévus pour positionner la pierre de manière à atteindre une position prédéterminée le long de l'axe de rotation de l'arbre sur lequel le dop est ensuite monté. Le domaine de mouvement suivant les axes X et Y est généralement compris dans le domaine de +/-3 mm.
La première station de travail comprend comme l'un de ses éléments principaux un écran de projection (affichage d'ordinateur ou analogues), sur lequel les contours de la pierre brute sont projetés tandis que celle-ci est déjà collée à un pot et maintenue dans un dop suivant l'invention. L'opérateur est capable de déplacer la pierre par rapport aux axes X et Y, établissant ainsi le rayon maximal possible après débrutage. D'autres paramètres mesurés sont la saillie maximale existante au-delà dudit rayon, ainsi que la hauteur de la section débrutée de la pierre après débrutage (adjacente au rayon de la ceinture). Il est établi la hauteur de la ceinture et la distance de celle-ci par rapport à un point de référence.
Conformément à ces données, tous les paramètres du procédé de débrutage proprement dit sont établis.
Les données de chaque pierre sont amenées à la mémoire de l'ordinateur attachée aux moyens de projection et cela est utilisé pour le procédé de débrutage assisté par ordinateur.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'in- vention, deux pierres qui sont débrutées sont maintenues par un dop, chacune dans un organe de retenue d'un arbre rotatif, lesdits arbres
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
e étant décalés par leurs axes à une distance prédéterminée l'un de l'autre.
La station de travail actuelle comprend deux plateaux, qui sont capables de tourner pas-à-pas, qui sont pourvus de plusieurs trous à proximité de leur pourtour destinés à retenir des pots présentant les pierres brutes pointant vers le haut et auxquels chaque pierre est également retournée après la fin du débrutage. Chaque plateau est positionné de manière adjacente aux moyens de chargement et de déchargement automatiques, qui sont adaptés pour saisir un pot avec une pierre attachée, amène celle-ci à l'axe du dispositif de débrutement, de manière à ce qu'à chaque instant il peut être fourni deux arbres rotatifs, qui portent des pierres devant être débrutées et qui tournent à un taux de rotation différent, des moyens étant prévus pour une oscillation prédéterminée le long de l'axe de rotation.
Un taux d'oscillation de 1 par seconde s'est avéré satisfaisant mais cela n'est pas critique. Lorsque les pierres sont tournées l'une par rapport à l'autre avec leurs axes mutuellement perpendiculaires, les plans de rotation étant situés à une certaine distance l'un de l'autre, la mise en contact des pierres l'une avec l'autre a pour résultat le débrutage progressif des deux pierres. Il est clair que ce débrutement sera achevé pour chaque pierre à un moment différent. L'appareil est pourvu de moyens pour mesurer les paramètres critiques de chacune des deux pierres. Le débrutage est interrompu au moment désiré et la sonde mesure le rayon à différents endroits sur le pourtour de la pierre.
Il est utile d'effectuer cela pas-à-pas en tournant la pierre d'une étape de mesure à une autre sur un angle déterminé (20 à 4-5 degrés), ces données étant amenées à l'ordinateur et comparées avec les paramètres désirés et préétablis pour chaque pierre individuelle. Les intervalles entre ces étapes d'inspection peuvent être variés conformément à la proximité de la fin du débrutage de l'une de ces deux pierres. Si nécessaire le procédé est arrêté automatiquement, la pierre est déchargée et retournée au plateau et une nouvelle pierre de ce plateau est amenée à la machine jusqu'à ce que toutes les pierres du plateau soient travaillées.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'in- vention, une rotation pas-à-pas de 36 degrés par pas a été appliquée
<Desc/Clms Page number 5>
et à donné des résultats satisfaisants. La sonde détermine également si la pierre n'est pas tombée et dans ce cas elle arrête la machine. Elle détermine également les paramètres du débrutement proprement dit, ajustant éventuellement les paramètres prédéterminés. Il est prévu des algorithmes appropriés pour le fonctionnement de tout le dispositif et ceux-ci peuvent être fournis par tout expert en logiciels. L'algorithme pourvoit également à l'ajustement de la pression entre les pierres pendant le procédé de débrutement et le taux de progrès du débrutement.
Bien que l'invention soit décrite avec référence à un appareil dans lequel les pierres sont maintenues le long d'axes rotatifs présentant 90 degrés l'un par rapport à l'autre, un agencement d'axes parallèles est réalisable et également un agencement présentant d'autres angles.
La première étape est la fixation au pot de la pierre brute par une colle. Ce pot est vissé sur un dop, de préférence un dop de construction particulière suivant la présente invention, comprenant des moyens destinés à centrer de manière précise l'axe de la pierre. Le dop est ramené à l'organe de centrage, où la projection de la pierre sur un écran est utilisée afin d'établir son excentricité par rapport à l'axe du dop et où il est décidé du rayon maximal réalisable. Ceci est fourni à l'ordinateur conjointement avec le rayon maximal existant de la pierre brute et avec la hauteur de la zone débrutée depuis un point prédéterminé, qui définit ensuite la ceinture de la pierre.
Lorsque la mesure au moyen de la sonde indique que le débrutement de l'une des pierres est achevé et que la forme désirée de la ceinture a été atteinte, la pierre est enlevée avec le dop la maintenant, et remplacée dans le plateau à partir duquel le dop suivant est automatiquement amené aux moyens de débrutage.
Lorsque le débrutage de toutes les pierres de l'un des plateaux est terminé, l'ordinateur indique cet événement a l'opérateur, qui fournit un autre plateau présentant des pierres brutes. Il est préférable de fournir une sortie d'imprimante des paramètres de chacun des diamants et de difficultés éventuelles rencontrées pendant le débrutage de
<Desc/Clms Page number 6>
ceux-ci.
Pendant le procédé de débrutage, l'opération est interrompue de temps en temps et le capteur est utilise pour mesurer le progrès du débrutage. Si l'une des pierres tombe du pot auquel elle est collée, ceci est détecté et la situation est rétablie. Pendant le procédé, l'ordinateur gère le taux de progrès et décide également de l'optimum. Le taux d'approche des pierres l'une par rapport à l'autre est de préférence diminué à mesure que le débrutage progresse. Le taux de rotation des arbres portant les dops est ajustée à la taille de la pierre, le taux de rotation étant plus faible pour des pierres plus grandes. L'amplitude d'oscillation est proportionnelle à la taille du diamant.
L'ordinateur est pourvu du logiciel et des algorithmes requis de manière à gérer le bon fonctionnement de la station de centrage et de mesure d'une part et de l'appareil de débrutage d'autre part. L'automation du procédé à l'exception de l'inspection initiale et du centrage par un opérateur, et de temps en temps l'inspection, économise de la main-d'oeuvre et a pour effet une utilisation améliorée des pierres brutes avec optimalisation de la taille et de la forme des diamants débrutés.
Après la fixation du diamant brut collé au pot et maintenu par le dop, les dops sont introduits l'un après l'autre dans un comparateur pourvus de moyens destinés à projeter l'image du diamant sur un écran. L'opérateur inspecte la pierre présentant son axe parallèlement à celui du pot, des moyens étant prévus pour une rotation pas-à-pas de la pierre de manière à permettre à l'opérateur de l'inspecter à partir de tous les côtés. En déplaçant la plaque qui supporte le pot et en changeant la position de la plaque supérieure fixée à la plaque inférieure par rapport à l'organe de retenue, il est possible de centrer la pierre et de disposer son axe de manière quelconque.
A titre d'exemple pour une pierre spécifique, le rayon maximal était de 4, 5 mm, le rayon final de consigne de 3,7 mm et la distance de 15 mm. Des paramètres sont amenés à l'ordinateur
<Desc/Clms Page number 7>
qui gère ensuite le fonctionnement de la machine de débrutage pour chaque pierre individuelle conformément à ses paramètres.
Le procédé de débrutage commence par une remise à zéro des trois axes X, Y et Z de l'appareil de débrutage. Un dop de référence est chargé sur l'un des axes, ledit dop présentant un diamètre connu. Le dispositif de mesure est calibré en mesurant un nombre de points le long du pourtour du dop-type, remettant ainsi à zéro les moyens de mesure et de centrage après quoi le dop de référence est déchargé.
Les plateaux portant les dops chargés des diamants bruts sont mis en place et des moyens de détection sont utilisés afin de déterminer le point zéro.
A ce stade, le mécanisme de chargement automatique est actionné et le premier dop est attaché à l'axe rotatif respectif et verrouillé en place par le verrouillage des bagues. Le débrutage est lancé et des petites parties des deux pierres sont enlevées. Ceci est poursuivi jusqu'à ce que le débrutage de l'une des pierres soit achevé. La rotation des deux axes est arrêtée de temps en temps et un capteur est utilisé pour déterminer les paramètres des pierres, amener des données sur le progrès du débrutage à l'ordinateur qui décide sur la suite du procédé de débrutage, y compris le taux de rotation optimal et l'évolution des axes des deux pierres l'un par rapport à l'autre.
Il est généralement préféré de diminuer le taux d'approche à mesure que le procédé de débrutage progresse, en particulier vers la fin du procédé de débrutage.
Comme illustré sur la figure 1, le dispositif comprend principalement un écran d'affichage Il sur lequel le pourtour de la pierre brute est projeté et conformément auquel l'opérateur ajuste la position de l'axe désiré de la pierre avec celui du pot et du dop.
Des données se rapportant à toutes les mesures de la pierre sont transmises à l'ordinateur 12 et mises en mémoire dans celui-ci, lequel est utilisé pour le fonctionnement de la machine de débrutage semi-automatique assitée par ordinateur 13.
Comme illustré sur la figure 2, l'une des positions préférées des axes des deux arbres de rotation 21 et 22 portant à
<Desc/Clms Page number 8>
leurs extrémités des pierres 23 et respectivement 24 collées aux pots est une position perpendiculaire, les plans des axes étant situés à une distance prédéterminée l'un de l'autre. Une sonde 25 est actionnée par un mécanisme 26 qui la déplace vers le haut et vers le bas et qui est utilisée pour mesurer les dimensions des deux pierres 23 et 24 pendant le procédé de débrutage. De telles mesures sont effectuées pendant des intervalles du procédé de débrutage et les pierres sont tournées autour des axes des arbres 21 et 22 sur un certain pas (généralement de l'ordre de 10 mesures autour du pourtour de la pierre).
La figure 3 illustre un détail du dispositif de débrutage, illustrant comment le mécanisme 31 finissant en un arbre de rotation 32, qui porte à son extrémité le pot avec la pierre 33, est progressivement levé au moyen de deux plans inclinés 34 et 35 de manière à ce que lorsque l'élément 34 est déplacé vers la gauche, il élève le niveau de 31, diminuant la distance entre l'arbre 32 et l'autre arbre non représenté, qui est situé dans un plan situé au-dessus de cet arbre.
Le mécanisme de centrage illustré sur la figure 4 représente la situation à l'achèvement du processus de débrutage.
Un dop suivant l'invention est illustré avec référence à la figure 4 (a et b), le dop désigné par la référence 41 étant pourvu d'un évidement 42 à hauteur de sa partie supérieure définissant un rebord 43, qui définit la surface supérieure du dop. Il est prévu une plaque supérieure 44, qui est attachée au moyen de vis 45 et 46 à la plaque inférieure 47 de manière à ce que les plaques 44 et 47 saisissent le rebord 43 lorsque les vis 45 et 46 sont serrées, la plaque supérieure 44 maintient en position verticale le pot auquel est collé à l'extrémité supérieure 49 un diamant 50, qui doit être débruté.
Les dimensions des plaques 44 et 47 et la largeur du rebord 43 sont telles qu'il est possible de varier la position de l'axe du pot par rapport à l'axe central du dop entraînant un centrage exact de l'axe de rotation du pot par rapport à l'axe du dop.