NL8101965A - Werkwijze en inrichting voor het bewerken van een edelsteen. - Google Patents

Description

* * N/30.228-dV/cs

Werkwijze en inrichting voor het bewerken van een edelsteen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een edelsteen met behulp van een machine, die de steen roteert, in het bijzonder op het rondslijpen, dat wil zeggen het slijpen van de rondist van een ruwe edel-5 steen, voordat de steen wordt gepolijst. Gewoonlijk wordt de steen geroteerd en afgeslepen door een stationair gereedschap (dat voor vele edelstenen gewoonlijk een andere edelsteen zal zijn) of door een andere roterende edelsteen. Het is van belang, dat het rondslijpen op het juiste moment wordt gestaakt, 10 teneinde waardevol materiaal te besparen. De standaardmethode om te bepalen, wanneer het rondslijpen is voltooid, is het met het oog onderzoeken van de rondist - wanneer het rondslijpen bijna is voltooid, zal het grootste gedeelte van de rondist mat zijn, doch kleine zones van het oorspronkelijke 15 glanzende oppervlak blijven glanzend, welke zones met nijven worden aangeduid, waarbij men gewoonlijk doorgaat met rondslijpen totdat de nijven nagenoeg, doch niet geheel zijn verdwenen. Bij de moderne met hoge snelheid werkende machines, zoals bijvoorbeeld de machine volgens het Britse octrooi-20 schrift 2.018.173, kost het betrekkelijk veel tijd om de machine te stoppen en de steen te onderzoeken, doch dit is niettemin van belang om te ver rondslijpen te vermijden. Een andere overeenkomstige bewerking is het conisch slijpen.

De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting van 25 de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee op eenvoudige wijze kan worden bepaald, wanneer dè bewerking is voltooid.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat een beeld of schaduw van tenminste één zijde van 30 de roterende steen op een sensor wordt geprojecteerd in een richting, die een althans nagenoeg rechte hoek insluit met de rotatieas, welke sensor een positieverandering van de rand van het beeld of de schaduw tijdens het roteren van de steen detecteert en een signaal levert, dat overeenkomt met de -35 straal of de diameter van de steen.

Op deze wijze wordt een eenvoudige methode verkregen om te bepalen wanneer de bewerking is voltooid, welke 8101965 ' * - 2 - methode ook op andere terreinen kan worden toegepast, waarbij een werkstuk wordt bewerkt terwijl het met een hoge snelheid roteert.

Volgens de uitvinding wordt de inrichting voor het 5 toepassen van de werkwijze gekenmerkt door middelen voor het projecteren van een beeld of schaduw van tenminste één zijde van een edelsteen, die door een bewerkingsmachine wordt geroteerd, in een richting, die een althans nagenoeg rechte hoek insluit met de rotatieas van de edelsteen, door een 10 sensor, waarop het beeld of de schaduw wordt geprojecteerd, welke sensor een positieverandering van de rand van het beeld of de schaduw tijdens het roteren van de,steen detecteert, en door middelen, die een signaal leveren, dat overeenkomt met de straal of de diameter van de edelsteen.

15 De werkwijze volgens de uitvinding kan op verschil lende manieren worden toegepast, waarvan als voorbeeld kunnen worden genoemd: a) het meten van de rondheid van een edelsteen door een signaal te verschaffen, dat overeenkomt met het verschil 20 tussen de maximale en de minimale straal of diameter, bijvoorbeeld door een uitlezing van het absolute verschil te leveren of een signaal te leveren, als het verschil aan een voorafbepaalde waarde voldoet; ' b) het meten van de maximumstraal of -diameter, bij-25 voorbeeld door een uitlezing van de absolute waarde te verschaffen of een signaal te leveren, als het maximum aan een voorafbepaalde waarde voldoet; c) gebruik als lijnbewaking, teneinde de bewerking te stoppen als de steen van .de dop of houder valt of breekt 30 of op de dop of houder verschuift; d) gebruik als kwaliteitscontrole voor de rondheid van bijvoorbeeld met de hand rondgeslepen stenen of zelfs afgewerkte of gepolijste stenen.

De inrichting volgens de uitvinding kan een uitle-35 zing van de absolute waarde van de te meten parameter leveren, doch bij voorkeur stopt de inrichting automatisch de bewerking of levert de inrichting een hoorbaar of zichtbaar signaal aan een bedieningsman, zodat deze de machine kan stoppen. In het laatste geval kan een nauwkeurige bewerking 40 worden gerealiseerd tot voorafbepaalde parameters, bijvoor- 8101965 * - 3 - beeld tot een straal- of diametermeting, welke nauwkeurig is op + 3 ju. De inrichting kan bijvoorbeeld zodanig worden geprogrammeerd of ingesteld, dat het rondslijpen wordt gestopt op een waarde tussen 1% en 41% niet-rondheid (verschil tus-5 sen maximale en minimale straal of diameter als percentage van de minimale straal of diameter), bijvoorbeeld 1% of 5%.

De inrichting kan worden opgenomen in een volledig systeem, waarbij de geslepen straal of diameter of het verschil vooraf wordt bepaald door een eerste onderzoek van de steen, 1Ö welke waarde in de inrichting wordt ingevoerd.

In het algemeen verdient het de voorkeur, dat het beeld of de schaduw van beide zijden van.de steen op de sensor wordt geprojecteerd en dat een aan de sensor toegevoegde schakeling de gelijke bewegingen van de beide zijden 15 van het beeld of de schaduw elimineert. Op deze wijze worden trillingen van de machine geëlimineerd.

Het beeld of de schaduw kan van elk gewenst type zijn, doch bij voorkeur wordt een helder-veldbeeld toegepast. Een dergelijk beeld wordt verkregen door een lichtbron achter 20 de steen op te stellen en een focusseersysteem te gebruiken, waarbij een brede lichtbron kan worden toegepast. Het is gebleken, dat een brede lichtbron beter voldoet dan een puntbron, aangezien betere randwaarden worden verkregen. Een schaduwprojectie kan worden verkregen door het toepassen van 25 een puntbron en geen beeldvormende optiek te gebruiken. De lichtbron kan coherent of niet-coherent zijn, waarbij voor de eenvoud een niet-coherente lichtbron kan worden gebruikt, bijvoorbeeld een gloeilamp met wolfraamdraad.

.Als de sensor vierkant is, bijvoorbeeld bestaat uit 30 een vierkante reeks van fotodioden, kan de inrichting volgens de uitvinding worden benut voor het besturen van de slag bij de.slijpmachine volgens het bovengenoemde Britse octrooi-schrift; als de stenen niet met elkaar in aanraking zijn, is een spleet aanwezig, via welke licht kan passeren, welke 35 spleet kan worden gedetecteerd zodat de slag automatisch kan worden bestuurd. Er kan bijvoorbeeld een reeks van' 400 x 300 fotodioden worden gebruikt (in het voorgaande wordt met vierkant tevens rechthoekig bedoeld).

Wanneer een helder-veldverlichting wordt toegepast 40 en ook in het algemeen wordt bij voorkeur het beeld of de 8101965 - 4 - schaduw omhoog geprojecteerd. De aanwezigheid van edelsteen-stof levert hierbij een probleem op, doch het is gemakkelijker om het stof bijvoorbeeld doorlopend van de projectie-apparatuur te blazen, dan van de meer kwetsbare sensor en 5 bijvoorbeeld de scherpsteloptiek.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

In de tekening is een diamant 1 weergegeven, die met 10 een hoge snelheid wordt geroteerd en waarvan de rondist 2 wordt rondgeslepen, waarbij de diamant 1 is gemonteerd op een dop 3. Onder de diamant 1 bevinden zich een brede lichtbron 4 en een condensor 5. Boven de diamant 1 bevinden zich een af-beeldingslens 6 en een lineaire fotodiode-reeks 7, die is 15 verbonden met een drager 8 met elektronische schakeling, welke niet stijf is verbonden met de reeks 7, welke schakeling op zijn beurt is verbonden met een relais 9 voor het stoppen van de slijpmachine (bruting machine), die in de tekening niet is weergegeven.

20 De fotodiode-reeks 7 staat loodrecht op het vlak van de tekening. Een geschikte reéks bestaat bijvoorbeeld uit 1728 afzonderlijke fotodioden, die elk een afmeting van 13 Ju x 13 bezitten. Er is een tweede serie donkere fotodioden aanwezig voor de compensatie, alsmede schuifregisters 25 met serieuitgang voor beide fotodioden-reeksen.

De condensor 5 vormt een scherp beeld van de lichtbron 4 in het centrum van de afbeeldingslens 6, waardoor een verlichting met het meeste rendement en een kleine restco-herentie wordt verkregen. De afbeeldingslens 6 verschaft een 30 scherp helder-veldbeeld van de diamant 1 op de reeks 7. De optische as van het systeem sluit een rechte hoek in met de rotatieas van de diamant 1.

Bij voorkeur heeft de afbeeldingslens 6 een brandpuntsafstand van 75 mm, waarbij de in de tekening aangeduide 35 afstanden a, b en c respectievelijk 300 mm, 100 mm en 100 mm bedragen. Hierdoor wordt een vergroting van 3x van de diamant 1 op de reeks 7 verkregen, zodat met een afstand van 13yu tussen de dioden een resolutie van 4,2^u kan worden bereikt. Met behulp van deze uitvoeringsvorm kunnen stenen met een 40 diameter tot 5 mm (hetgeen de meest gebruikelijke diamanten 8101965 .-5- zijn) worden onderzocht. Als de stenen groter zijn, kan meer dan één reeks met elkaar worden verbonden op een bundel-splits-orgaan (dat een verlengde lijndetector vormt), om bijvoorbeeld elke rand van de steen te detecteren. Het optische 5 systeem kan op geschikte wijze worden gevarieerd in overeenstemming met de beschikbare afstand, waarbij bijvoorbeeld een samengesteld lensstelsel kan worden toegepast met een extra lens tussen de afbeeldingslens 6 en de reeks 7 om een vergroting van bijvoorbeeld lOx tot 20x te verkrijgen.

10 De informatie, die door elke diode wordt geleverd, bestaat uit een stroompuls, die evenredig is met de op de diode invallende hoeveelheid licht. Deze'stroompuls wordt verwerkt door een speciaal ontworpen schakeling op de drager 8, waardoor een spanningsuitgangssignaal wordt verkregen, 15 dat evenredig is met de ontvangen hoeveelheid licht. Deze schakeling verschaft de voor de reeks 7 benodigde klok-, aftast- en voedingsgolfvormen. Een video-processorelement is aanwezig voor het omzetten van de stroom-uitgangspulsen in een spanning en tevens voor het verwijderen van de door-20 komende kloksignalen.

Voorts is op de drager 8 een met hoge snelheid werkende comparator met hysterese aangebracht, om een gegevens-reductie en digitaliseren te realiseren door de video-golf-vorm om te zetten in een met TTL-schakelingen verenigbaar 25 signaal. Dit signaal en andere klok- en synchronisatiesig-nalen worden toegevoerd aan een paar teller- en geheugennet-werken, welke het mogelijk maken om informatie omtrent de bireedte en de relatieve positie van het beeld van de diamant 1 af te leiden. De op deze wijze afgeleide informatie 30 vormt een gegevenswoord van 12 bits en wordt via een bevesti-gingsregeling (handshake control) toegevoerd aan een micro-processorsysteem van Motorola. De processor wordt zodanig gebruikt, dat zoveel mogelijk diameter-metingen in één gesynchroniseerde omwenteling van de machinespil worden uitgevoerd. 35 Bij bijvoorbeeld een rotatiesnelheid van 3000 toeren per minuut en een klokfrequentie van 7-10 MHz kunnen elke omwenteling 36 metingen worden uitgevoerd, dat wil zeggen één meting over elke 10 graden, hetgeen toereikend is voor een regeling van het rondslijpen. Wanneer alle metingen zijn uit-40 gevoerd, maakt de processor een statistische analyse van de 8101965 ' 4 ~ - 6 - breedte, dat wil zeggen de gemiddelde diameter, standaardafwijking, maximumwaarde en minimumwaarde en totaal aantal metingen.

Het uitgangssignaal kan een absolute waarde zijn, 5 doch bij voorkeur wordt de uitgang aangesloten op een relais 9, dat automatisch de slijpmachine stopt, als het verschil tussen de maximum- en minimumdiameter aan een voorafbepaalde waarde voldoet. De slijpmachine zelf kan zodanig zijn uitgevoerd, dat de heen en weer gaande beweging wordt gestopt als 10 de diamanten niet met elkaar in aanraking zijn en ze afzonderlijk een aanzet verschaffen.

Als de slijpmachine volgens het bovengenoemde Britse octrooischrift wordt toegepast, zal een andere diamant aanwezig zijn achter de in de tekening weergegeven diamant 1, 15 welke andere diamant heen en weer beweegt tijdens de rotatie. Er zal derhalve enige interferentie met de projectie van het beeld optreden, welke op verschillende manierem kan worden behandeld. Het beeld kan bijvoorbeeld alleen worden gedetecteerd, wanneer de andere diamant zich in de uiterste stand 20 van zijn* slag bevindt; als alternatief kan de diameter van beide stenen worden gedetecteerd, wanneer voor beiden gebruik wordt gemaakt van bovengenoemde verlengde lijndetector, en vervolgens kan de diameter van de steen 1 worden gedetecteerd, als de andere steen zich heeft verwijderd; als derde 25 mogelijkheid kan de diameter van beide stenen continu worden gemeten alsmede de afstand tussen de assen met behulp van een lineaire transducer, bijvoorbeeld een eenvoudige capaci-tieve transducer met voldoende nauwkeurigheid, welke meting wordt toegevoerd aan de elektronische schakeling op de dra-3 0 ger 8.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm, is de reeks 7 als een vierkante reeks uitgevoerd, waarbij analoge optische middelen en elektronica kan worden toegepast.

8101965

Claims (15)

1. Werkwijze voor het bewerken van een edelsteen met behulp van een machine, die de steen roteert, met het kenmerk, dat een beeld of schaduw van tenminste één zijde van de roterende steen op een sensor wordt gepro-5 jecteerd in een richting, die een althans nagenoeg rechte hoek insluit met de rotatieas, welke sensor een positiever-andering van de rand van het beeld of de schaduw tijdens het roteren van de steen detecteert en een signaal levert, dat overeenkomt, met de. straal of de diameter van de steen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de sensor een signaal'levert, dat overeenkomt met het verschil tussen de maximum- en minimumstraal of tussen de maximum- en minimumdiameter van de steen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het 15 kenmerk, dat de sensor een signaal levert, wanneer een voorafbepaalde parameter is bereikt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het signaal automatisch de machine de bewerking van de steen laat beëindigen.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de sensor een signaal levert, dat een meting is van een absolute afmeting.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een beeld of schaduw van 25 beide zijden van de steen op de sensor wordt geprojecteerd, waarbij gelijke bewegingen van beide zijden van het beeld of de schaduw in dezelfde richting worden geëlimineerd.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een helder-veldbeeld wordt 30 geprojecteerd.

8. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, bestemd voor een machine voor het bewerken van een edelsteen, welke machine de steen roteert, gekenmerkt door middelen voor 35 het projecteren van een beeld of schaduw van tenminste één zijde van een edelsteen, die door de machine wordt geroteerd, in een richting, die een althans nagenoeg rechte hoek insluit met de rotatieas van de edelsteen, door een sensor, waarop het beeld of de schaduw wordt geprojecteerd, welke 8101965 . V' t - 8 - sensor een positieverandering van de rand van het beeld of de schaduw tijdens het roteren van de steen detecteert, en door middelen, die een signaal leveren, dat overeenkomt met de straal of de diameter van de edelsteen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de projectiemiddelen een helder-veldbeeld projecteren.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de sensor is voorzien van een foto- 10 diode-reeks, waarbij de projectiemiddelen een beeld of scha·' duw van de steen op deze fotodiode-reeks projecteren.

11. Inrichting volgens conclusie ·8, 9 of 10, met het kenmerk, dat het beeld of de schaduw in bovenwaartse richting op de sensor wordt geprojecteerd.

12. Inrichting volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat de middelen voor het leveren van een signaal een orgaan omvatten, dat een absolute waarde van de straal of de diameter van de edelsteen aangeeft.

13. Inrichting volgens conclusie 8, 9 of 10, met 20 het kenmerk, dat de middelen voor het leveren van een signaal zijn voorzien van een orgaan, dat aangeeft wanneer het verschil tussen de maximum- en minimum-straal of -diameter van de edelsteen aan een voorafbepaalde waarde voldoet.

14. Inrichting volgens conclusie 13, geken merkt door middelen, die in responsie op het genoemde orgaan de machine stoppen, als het verschil tussen de maximum-en minimum-straal of -diameter aan de voorafbepaalde waarde voldoet.

15. Machine voor het bewerken van een edelsteen, voorzien van middelen voor het roteren van de steen, gekenmerkt door een inrichting volgens een der conclusies 8-14. 8101965