CN105615165B - 自动化镶石系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动化镶石系统，包括用于对爪部进行定位的定位机、用于对爪部内边进行切削的锣坑机、以及将爪部进行收爪的收爪机。所述定位机包括定型模具；所述锣坑机包括两套电动传动装置、磨头以及定位模具；所述收爪机包括两个垂直的气缸、两个收爪冲头和一个水平的气缸。本发明提供的自动化镶石系统可以使宝石镶嵌工艺自动化，减少用于镶嵌工序的时间以提高镶嵌类首饰的生产效率。本发明利用人手制造的各个模具和辅助设备制造，能够快速完成宝石镶嵌工序艺，整个过程只需约八分钟，比传统人手镶嵌工艺节省高达90%的工作时间。

Description

自动化镶石系统

技术领域

本发明设计一种自动化镶石系统，具体为针对爪镶的自动化镶石系统。

背景技术

珠宝镶嵌是指将宝石（包括各种天然的、人工合成的宝石、半宝石）用各种适当的方法固定在托架用来镶宝石的吊坠、耳饰和链类等首饰的一种工艺。镶嵌工艺适用于多种珠宝材料，包括：K金、白金、足金，当中尤其以K金首饰最为普遍。珠宝镶嵌讲究的除了设计质感还有技术的精湛性，需要突出珠宝的材质特色也必须确保镶嵌的稳定性。

镶嵌工艺可分成多种，例如：爪镶、钉镶、包镶、逼镶／卡镶和槽镶／轨道镶，其中一种最常被使用的便是爪镶。爪镶是以金属爪紧紧扣住宝石，使之能稳妥地固定在工件上，一般可分为四爪镶、六爪镶、八爪镶，其优点在于金属爪位很少遮挡宝石，减少因光线被阻挡而使宝石光芒被减弱的可能性，保持对象整体吸引力。爪镶要求爪的大小一致，距离平均，宝石应当位于镶座的中央，宝石平面（即台面）水平、不倾斜。

纵然镶嵌工艺早已处于非常成熟阶段，大部分珠宝制造商均已能有效地掌握这类工艺，但是，技术方面则一直只停留于人手镶嵌阶段，镶嵌工序的时间掌握成了整体流程中其中一个关键过程。随着珠宝市场日益庞大，碍于有限的人力资源和成本，镶嵌类首饰的技术正积极改良和寻求突破以配合市场发展、提升生产效率，亟需将工艺进行自动化设计以节省人力和加速生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动化镶石系统，可以使宝石镶嵌工艺自动化，减少用于镶嵌工序的时间以提高镶嵌类首饰的生产效率。

本发明提供一种自动化镶石系统，包括用于对爪部进行定位的定位机、用于对爪部的内边进行切削的锣坑机、以及将爪部进行收爪的收爪机。

所述定位机包括定型模具，所述定型模具设置于模具板上方，且所述模具板的侧面固定有承梁；所述定型模具的中间位置具有对应欲镶嵌饰品的空间位，对应所述空间位的上方设置有定位冲头，所述定位冲头固定于冲头固定板下方；所述定位冲头和定型模具之间还设置有定位块，所述定位块与所述承梁之间固定连接，所述定位块于对应定位冲头的位置形成中空部分，使定位冲头能够上下穿行通过该定位块；所述冲头固定板能够上下滑动于承梁的侧面，且承梁的底部通过滑动块连接有手柄，所述手柄对应处于冲头固定板的上方。

所述冲头固定板和定位块之间具有导销，所述导销的内部装配有能够使定位冲头弹回原位的弹簧，且所述冲头固定板和手柄之间还具有上底板，所述上底板也滑动设置于承梁的侧面；所述定型模具和模具板的底部固定于下底板的上方。

所述锣坑机包括机体，所述机体内部水平设置有工作平台，所述工作平台上方安装有定位模具，所述定位模具的上方设置有磨头；所述工作平台上方还设置有磨头电动传动装置和模具电动传动装置，所述磨头电动传动装置垂直配置并连接所述磨头，所述定位模具电动传动装置水平配置并连接所述定位模具。

所述定位模具的斜上方还设置有电子放大镜头，所述机体的外侧设置有触控显示屏、位移控制器以及连接电子放大镜头的镜头屏幕，所述位移控制器连接所述磨头电动传动装置和模具电动传动装置，且所述位移控制器连接所述触控显示屏并受所述触控显示屏的触摸控制。

所述工作平台的下方连接有吸尘器；所述机体的下方设置有能够调节高度的支撑脚和活动轮。

所述收爪机包括机架，所述机架的内部设置有垂直设置的气缸A、垂直设置的气缸B以及水平设置的气缸C；所述气缸A的下方连接收爪冲头A、所述气缸B的下方连接收爪冲头B，所述气缸C水平连接并推动水平导轨滑块，所述水平导轨滑块的位于水平导轨上，且所述水平导轨滑块的上方设置有收爪模具。

所述机架的内部还设置通过金属支架设置有镜头，所述镜头屏幕设置于机架的外部，且所述镜头连接镜头屏幕；所述气缸A和气缸B对应处于所述水平导轨的上方。

本发明具有的优点在于：

本发明提供一种自动化镶石系统，可以使宝石镶嵌工艺自动化，减少用于镶嵌工序的时间以提高镶嵌类首饰的生产效率。本发明利用人手制造模具和辅助设备制造，能够快速完成宝石镶嵌工序艺，整个过程只需约八分钟，比传统人手镶嵌工艺节省高达90%时间。

附图说明

图1A、图1B和图1C是本发明中定位机的结构示意图；

图2是本发明中定位机的定位冲头作用于定位模具的结构示意图；

图3A、图3B和图3C是本发明中利用定位机及进行定位后的戒指的结构示意图；

图4A、图4B和图4C是本发明中锣坑机的结构示意图；

图5是本发明中锣坑机的气动磨头作用于戒指爪的内边的结构示意图；

图6是本发明中利用锣坑机切削完成后的戒指立体示意图；

图7A、图7B、图7C和图7D是本发明中收爪机的结构示意图；

图8是本发明中利用收爪机收爪前后的戒指的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种自动化镶石系统，包括定位机、锣坑机和收爪机，以上三个主要组件分别有其独特的操作系统和用途，三者在镶嵌过程中相互结合实用以使镶嵌工艺更完美。本发明针对的宝石主要以钻石为主要应用对象，且本发明提供的自动化镶石系统主要适用于四爪、六爪、八爪的钻石的爪镶镶嵌，尤其适用于四爪戒指的镶嵌。以下实施例将以四爪戒指的镶嵌进行展开加以说明。

戒指于生产过程中经由多个工序完成，在铸造和打磨时经常产生变形、戒子爪位置及方位的变形、变向特别明显。由于本发明提供的自动化镶石系统应用到力学原理，需确保每只戒指的戒指爪所受的力度平均，戒指的整体形态需保持平衡对称，因此需首先采用定位机来进行定形，以配合其后工序。

本发明中定位机的结构如图1A、图1B和图1C所示，主要包括定位冲头1、冲头固定板2、定位块3、定型模具4、上底板6、手柄7、承梁8、滑动块及导销等，以上所有部件均可由铁及钢所制造。因需要改变戒子爪的方向，同时需要考虑材料稳定及坚硬，所述定型模具4及定位冲头1均优选由不锈钢所造成。

如图1A、图1B和图1C所示，所述定型模具4固定于模具板5上方，其中间打磨出一个仅可容纳每次放置一只的戒指的空间位，所述定型模具4的形状要求配合戒指的外型及戒指的爪托，可紧扣戒指，作用是以免戒指于过程中移位。所述定位冲头1是圆柱型的，其下方正对定型模具4的空间位，其上方固定于冲头固定板2，且在定位冲头1与定型模具4之间还具有定位块3，所述定位块3对应定位冲头1的部位形成中空部分，以便使定位冲头1能够上下穿行通过定位块3。所述冲头固定板2的上方具有上底板6，所述手柄7通过滑动块活动连接于承梁8的顶部，且手柄7对应处于上底板6的上方，所述定位冲头1、定位块3、冲头固定板2、定型模具4等均设置于承梁8的一侧，所述定位块3和模具板5的侧面固定连接承梁8的该侧。所述模具板5和承梁8的底部与下底板9的上表面固定。使用时，当拉下手柄7时可使冲头固定板2受压进而带动定位冲头1向下运动，进而使定位冲头1向下运动并穿过定位块3的中空位置而作用于定型模具4。所述冲头固定板2和定位块3之间具有导销10，所述导销10的内部装配有弹簧，当松开手柄7时可以通过弹簧的张力使冲头固定板2带动定位冲头1弹回原位。

本发明中定位机使用方式具体为：将已打磨的戒指由上而下放入定型模具4中，并将戒指向下按下扣紧，然后拉下手柄7，定位冲头1会向下压进戒指爪中的空间，如图2所示，戒指爪因受力后于定型模具4内被同心向外均匀地压开，而戒指的四只爪的位置亦随之变得对称及平衡，压实数秒后完成定型。通过定位及进行定形后的戒指如图3A、图3B和图3C所示，每个戒指爪所受的力度平均，戒指的整体形态需保持平衡对称。

欲将要把宝石于戒指中定位，宝石与戒指之间的位置必须互相配合，其接触面位置应尽量紧贴以免宝石定位不稳。可是，宝石（例如钻石）的外形很难被呈圆形的戒指爪紧贴包住，因此，需要对戒指爪的爪部内边进行切削，形成内平面，即锣坑，这样戒指爪便能够紧贴宝石。另外，因戒指爪的厚度和相互距离问题形成不对称，戒指于切削前并不能把对应应用份数的宝石放置其中，必须把四爪内边切削以作配合，因此，锣坑工艺成为了整个镶嵌过程的关键技术。

本发明中采用锣坑机完成锣坑工艺，所述锣坑机包括机体，如图4A、图4B和图4 C所示，所述机体内部水平设置有工作平台15，所述工作平台15上方安装有定位模具14，所述定位模具14的上方正对设置有气动磨头13，所述气动磨头13通过补强板16设置于工作平台15上，所述补强板16还通过连接板17连接有一电子放大镜头18，该电子放大镜头18的斜下方朝向定位模具14，通过放大镜头18可以用于观察具体的锣坑工序过程，所述机体的外侧设置有镜头屏幕19，所述镜头屏幕19连接放大镜头18，所述机体的外侧还设有触控显示屏20。所述工作平台15的下方通过吸管连接有吸尘器23，所述机体的下方设置有支撑脚21和活动轮22。所述机体为一个装裱上透明胶身的长方柱体金属外框。

工作平台上还设置安装两套滚珠螺旋式推动的电动传动装置 (ElectricActuator, slider type, ball screw drive)，其精准度最少要求为+0.02mm～-0.02mm。其中一套垂直配置可上下移动，为磨头电动传动装置11，并装配连接上方的气动磨头13（包括锣咀），作为戒指爪锣坑之用；另外一套水平配置可横向移动，为模具电动传动装置12，并装配连接定位模具14及旋转马达(200rpm, 转动时精准度+0.02mm～-0.02mm)。定位模具14内的戒指中心点必须要和旋转马达的轴心同轴，以通过旋转马达实现驱动。通过两套电动传动装置上部件的互动可自动完成锣坑工作。

本发明中锣坑机根据操作方便及人体工学的需要设计，为独立操作设备，无需连接其它辅助设备。机体的下方设有活动轮22及可调节高度的支撑座21，可随意移动到适合的地方，配合生产活动安排。所述锣坑机需单相供电，只要接驳一般供电插座，便能提供足够电力，无需额外接驳工业供电。其电压只需要220伏特，电流为单相13安培电，而压缩气则需求量为大于0.5兆帕。

所述锣坑机还可以连接位移控制器以控制其位置和变化，并将所述位移控制器设置于机体的外部，且所述位移控制器连接触控显示屏20，以便于直接通过触控显示屏20的触摸实现对位移控制器的显示控制，从而实现控制两套电动传动装置，方便运作。该触摸控制屏20为人机界面的系统，可具有自动模式和手动模式两种控制模式，可以根据实际工作需要进行灵活选择。

与定位机一样，锣坑机也配有手制的定位模具14，任何形式的模具均可根据需要制定。所述定位模具14分为两部分，中间打磨出一个可容纳每次一只的戒指空间位，可由上而下放下戒指及定位，用拉扣或锁加以紧扣戒指指环后可开始加工。

要进行锣坑，首先在开始位置，把已完成指爪定位后的戒指放到锣坑机的定位模具14内，然后锁紧。锣坑机设置有放大镜头19和触控显示屏20，进而方便协助调较位置和观察戒指水平情况。

通过触控显示屏20设定位移控制器的位移控制数据，设定需要切削深度与宽度，根据系统指示选择已设定配方，选择自动／手动切削，其后按开始启动切削程序。

模具电动传动装置12首先会移送定位模具14及旋转马达到工作位置，旋转马达开动并转动定位模具14，其后气动磨头13电动传动装置11会移动气动磨头13、锣咀至指定位置开始进行切削，气动磨头13磨削戒指的戒指爪的内边，如图5所示。

切削完毕后，模具电动传动装置11会移送定位模具14及旋转马达到原来的开始位置。松开定位模具14取出戒指，已完成锣坑工艺的戒指的四个爪部的内边的立体图如图6所示，戒指的四只戒指爪的内边已被加工成为平面。

因戒指一般会使用贵金属制造，例如：金，银及白金等。所以，在锣坑时吸尘器会被开启，以便将贵金属粉末由吸管回收。

在完成锣坑工艺后，本发明的自动化镶石系统需要采用收爪机进行最后一个工序处理即收爪。所述收爪机的结构如图7A、图7B、图7C和图7D所示，包括机架，所述机架可以为金属支架，所述机架内部安装有两套垂直的气缸A23、气缸B24及收爪冲头A25、收爪冲头B26、一套水平设置的气缸C27推动的水平导轨滑块30及装置于其上的收爪模具28、镜头31等。其中镜头31朝下设置，朝向收爪冲头A25、收爪冲头B26以及收爪模具28的方向，所述镜头屏幕32设置于金属支架的顶部，即机架的外部，用于显示和控制。所述水平导轨滑块30滑动于水平导轨29上方。三套气缸已连上气压泵，并于启后可用作加压和辅助组件移动。于本发明中，将应用到9bar的气压力来进口收爪工序。

本发明中收爪机与定位机的原理相类似，也是通过压力完成整个过程。收爪冲头A25、收爪冲头B26是内部掏空的，收爪冲头A25的中间打磨出一个刚好比宝石及指爪的空间大一点的空间，收爪冲头B26的中间打磨出一个刚好可容纳宝石及指爪的空间。当冲头落下，戒指的四只爪因承受着压力而被夹具臂阻挡和向内屈服，包着宝石。

要操作收爪机首先于开始位置(设定第一套垂直的气缸A23及收爪冲头A25下, 即是Z轴1 号)，将已切削的戒指放入手制收爪模具28内并扣紧，使戒指能稳妥地被固定。然后把宝石放到戒指内先作初步对位，再在显示屏内观看宝石位置是否合适，如宝石并未置中、水平及宝石瓣的位置是否正确，如需要可调较宝石到合适位置。完成以上定位工作后，开启Z轴1 号气缸A，气缸A23将收爪冲头A25将往下移动，此阶段为初部收爪工作，完成后戒指爪位已初部锁好宝石.。

经过以上工序后，将Z轴1号气缸A23升高，回到原来位置，其后开启 X 轴气缸C27,将X轴气缸C27由原先的位置转至另一收爪冲头B26下，开启 Z轴2号气缸B24，气缸B24将收爪冲头B26往下移，此步骤的目的是为把戒指爪全收紧。

这时，整个镶嵌工序已大致完成，随后将Z 轴2号气缸B24升高至原来位置，将X轴气缸C27由现有位置返回最初位置，松开收爪模具28取出已加工完毕的戒指，整个镶嵌工序先完成。为得到最好的收爪效果，收爪机所使用的力度和时必须足够。于这发明中，收爪的过程中所有加压均为期约30秒。冲压切面图可见于图8。

戒指镶嵌模拟图可见于图8所示。本发明适用于需要镶嵌宝石的戒指，镶嵌过程一样，但不同的宝石需要不同的模具以去固定及实现镶嵌。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种自动化镶石系统，其特征在于，包括用于对爪部进行定位的定位机、用于对爪部的内边进行切削的锣坑机、以及将爪部进行收爪的收爪机；

其中，所述定位机包括定型模具，所述定型模具设置于模具板上方，且所述模具板的侧面固定有承梁；所述定型模具的中间位置具有对应欲镶嵌饰品的空间位，对应所述空间位的上方设置有定位冲头，所述定位冲头固定于冲头固定板下方；所述定位冲头和定型模具之间还设置有定位块，所述定位块与所述承梁之间固定连接，所述定位块于对应定位冲头的位置形成中空部分，使定位冲头能够上下穿行通过该定位块；所述冲头固定板能够上下滑动于承梁的侧面，且承梁的底部通过滑动块连接有手柄，所述手柄对应处于冲头固定板的上方。

2.根据权利要求1所述的自动化镶石系统，其特征在于，所述冲头固定板和定位块之间具有导销，所述导销的内部装配有能够使定位冲头弹回原位的弹簧，且所述冲头固定板和手柄之间还具有上底板，所述上底板也滑动设置于承梁的侧面；所述定型模具和模具板的底部固定于下底板的上方；所述锣坑机包括机体，所述机体内部水平设置有工作平台，所述工作平台上方安装有定位模具，所述定位模具的上方设置有磨头；所述工作平台上方还设置有磨头电动传动装置和模具电动传动装置，所述磨头电动传动装置垂直配置并连接所述磨头，所述定位模具电动传动装置水平配置并连接所述定位模具。

3.根据权利要求2所述的自动化镶石系统，其特征在于，所述定位模具的斜上方还设置有电子放大镜头，所述机体的外侧设置有触控显示屏、位移控制器以及连接电子放大镜头的镜头屏幕，所述位移控制器连接所述磨头电动传动装置和模具电动传动装置，且所述位移控制器连接所述触控显示屏并受所述触控显示屏的触摸控制。

4.根据权利要求3所述的自动化镶石系统，其特征在于，所述工作平台的下方连接有吸尘器；所述机体的下方设置有能够调节高度的支撑脚和活动轮。

5.根据权利要求 4所述的自动化镶石系统，其特征在于，所述收爪机包括机架，所述机架的内部设置有垂直设置的气缸A、垂直设置的气缸B以及水平设置的气缸C；所述气缸A的下方连接收爪冲头A、所述气缸B的下方连接收爪冲头B，所述气缸C水平连接并推动水平导轨滑块，所述水平导轨滑块的位于水平导轨上，且所述水平导轨滑块的上方设置有收爪模具。

6.根据权利要求5所述的自动化镶石系统，其特征在于，所述机架的内部还设置通过金属支架设置有镜头，所述镜头屏幕设置于机架的外部，且所述镜头连接镜头屏幕；所述气缸A和气缸B对应处于所述水平导轨的上方。