<Desc/Clms Page number 1>
Façonnage d'une pierre dure synthétique ou naturelle telle qu'une pierre gemme.
Arrière-plan de l'invention.
La présente invention concerne un appareil pour le façonnage d'une pierre ayant une dureté supérieure à environ 5 ou 6 sur l'échelle de Mohs, en utilisant un outil.
L'appareil comporte un élément de support et un élément de montage pour le montage d'un porte-pierre ou d'un porteoutil, l'élément de montage pouvant se déplacer par rapport à l'élément de support pour assurer l'avance et appliquer une force de façonnage entre la pierre et l'outil. L'élément support confinera le déplacement de l'élément de montage.
Le façonnage peut comprendre toute opération de façonnage adéquate, bien que l'invention soit particulièrement appropriée pour façonner une facette sur la pierre dans une opération d'ébauchage ou de polissage ou pour façonner des articles bruts (en enlevant la matière excédentaire d'une pierre de forme irrégulière), lorsque le déplacement relatif entre l'élément de montage et l'élément de support est habituellement à angle droit par rapport à la facette ou à la face façonnée. Cependant, l'invention est également applicable à d'autres opérations telles que le sciage ou l'entaillage.
La pierre façonnée peut être une pierre dure synthétique ou naturelle telle qu'un diamant gemme, un diamant industriel, un diamant synthétique ou d'autres pierres gemmes naturelles ou synthétiques. Le diamant a une dureté de Mohs d'environ 10, le saphir et le rubis d'environ 9, le zirconium cubique d'environ 8 ou 9 et l'émeraude d'environ 7,5 à 8.
Lors du façonnage de pierres dures, un "atterrissage doux"uniforme est souhaitable. Un atterrissage doux est une entrée en contact sous une faible force de contact initiale. Par exemple, lors du polissage d'une facette de diamant en utilisant un disque métallique rotatif, un atterrissage doux permettra l'entrée en contact
<Desc/Clms Page number 2>
d'une arête vive du diamant sans endommager le disque métallique. Cependant, qu'un atterrissage doux soit possible ou non, il est souhaitable de disposer d'un système fiable et peu coûteux pour régler la force de façonnage.
Le document BE 876 794 décrit une scieuse dans laquelle la force gravitationnelle appliquée par le poids du porte-objet est réduite par une tige filetée tournant en sens contraire qui applique une force dirigée vers le haut réglable par l'intermédiaire d'un bloc de caoutchouc. En réalité, le bloc de caoutchouc n'est pas très élastique, et, si la lame de la scie présente la moindre excentricité au début de l'entaillage, le porte-objet quitte le bloc de caoutchouc et le poids total du porte-objet est appliqué à la pierre. Ceci augmente le risque de rupture d'une pointe de la pierre, au cas où l'entaillage débute à une pointe.
Le document GB 1 600 863 décrit une scieuse dans laquelle la force gravitationnelle appliquée par le poids d'un bras de torsion est augmentée par un ressort hélicoïdal de compression monté entre le bras de torsion et un support rigide qui est déplacé en vue d'assurer l'avance. Si il y a une légère excentricité dans la lame de la scie, au début de l'entaillage, la force appliquée à la pierre correspondra au poids du bras de torsion augmenté de la sollicitation élastique du ressort, et sera considérable. le document U. S. nO 4 669 300 décrit un instrument pour déterminer le profil ou contour de la surface d'un objet. Un palpeur est déplacé sur la surface de l'objet, et la force doit rester constante à mesure que le palpeur se déplace verticalement.
Cependant, la force appliquée par le palpeur est une force de gravité à laquelle s'oppose une force de réglage appliquée électromagnétiquement, et qui est maintenue constante. Il n'y a pas de rétroaction, bien qu'un transformateur différentiel à translation soit incorporé en vue de donner une lecture de profil.
Le document BE 889 464 décrit une scieuse dans laquelle la force gravitationnelle appliquée par le poids
<Desc/Clms Page number 3>
du porte-objet est réduite au moyen d'un contrepoids qui est monté sur une tige filetée. La position du contrepoids est modifiée par rotation le long de la tige filetée, ce qui modifie la sollicitation élastique dirigée vers le haut exercée sur la pierre.
Le document GB 1 589 523 décrit une machine à polir avec un élément de montage qui peut coulisser verticalement sur une barre de torsion verticale, placée à l'extérieur du disque métallique, et peut pivoter autour de cet axe. La force de façonnage est réglée par un dispositif à ressort en C dont l'extrémité libre sollicite élastiquement l'élément de montage vers le haut et dont l'autre extrémité peut pivoter pour modifier la sollicitation élastique.
L'invention.
Différents aspects de l'invention sont décrits dans les revendications 1 à 8. Les aspects des revendications 1 à 5 peuvent être combinés selon toute combinaison appropriée.
A l'aide de l'appareil de l'invention, le ressort ou moyen de sollicitation élastique peut être actionné en vue de provoquer un rapprochement entre la pierre et l'outil et d'assurer l'atterrissage doux. Du fait que le moyen de sollicitation élastique diminue la force appliquée par le moyen d'application de force, une petite bosse sur un disque métallique ou une légère excentricité dans une lame de scie circulaire n'appliquera pas à la pierre par exemple, le poids total de l'élément de montage (et de tout article associé tel qu'un porte-objet et un dispositif de fixation).
Ceci réduit significativement le risque de rupture d'une pointe ou d'endommagement de l'outil si une pointe de la pierre entre en contact en premier avec un disque métallique (ce qui favorise la durée de vie du disque métallique et permet qu'une arête vive du diamant se pose sur le disque métallique sans l'endommager) ou avec une lame de scie, et permet également que l'approche de l'outil par la pierre
<Desc/Clms Page number 4>
soit accélérée, réduisant le temps total nécessaire à l'opération de façonnage. Une force d'atterrissage doux appropriée peut être prédéterminée, par exemple un poids de 40 g pour polir une facette. Le système peut être particulièrement sensible, et une force d'atterrissage doux d'un poids de 25 g peut être appliquée dans des conditions idéales.
La sensibilité possible (résolution) peut être sensiblement meilleure que dans le cas de l'utilisation d'un bloc de caoutchouc comme décrit dans le document BE 876 794.
Pendant le façonnage, la force de sollicitation élastique peut être modifiée, de telle sorte qu'elle augmente la force de façonnage. Par exemple, avec une tête d'ébauchage ou de polissage dont les composants qui se déplacent verticalement avec la pierre pèsent 500 g, la force de sollicitation élastique peut être modifiée depuis ure force dirigée vers le haut supérieure à 500 g en poids jusqu'à une force dirigée vers le bas de 700 g en poids, pour fournir une force de façonnage de 1200 g en poids.
D'autres avantages sont que l'appareil peut être utilisé pour la recherche du grain en réglant la force de polissage, et peut être utilisé pour mesurer la vitesse et le degré de coupe, le degré de coupe donnant une mesure précise de la profondeur à laquelle la facette a été polie, sans devoir recourir à un contact potentiométrique.
Le moyen de sollicitation élastique.
Le moyen de sollicitation élastique peut agir, en général, dans une direction diminuant la force de façonnage ou dans une direction augmentant la force de façonnage, ou peut, dans certaines formes de réalisation, être modifiable à volonté en vue d'assurer l'augmentation ou la diminution de la force de façonnage. La force de sollicitation élastique peut être modifiable pour fournir une force de façonnage réglée.
Le moyen de sollicitation élastique peut comprendre un ressort ou tout agencement non rigide. Par "non rigide", on entend le fait que le moyen de
<Desc/Clms Page number 5>
sollicitation élastique n'est pas en contact avec l'élément de montage, ou qu'un certain type de contact élastique est utilisé. si un contact élastique est utilisé, un mouvement significatif, par exemple 25 microns à 50 Hz ou 5 microns à 170 Hz, doit être permis sans une trop forte diminution de la force appliquée par le moyen de sollicitation élastique lorsqu'il agit dans une direction tendant à diminuer la force de façonnage, bien qu'une certaine diminution de la force appliquée se produira avec un mouvement de 25 microns à 50 Hz ou un mouvement de 5 microns à 170 Hz. 50 Hz correspondent grossièrement à une vitesse de disque métallique standard, à savoir de 2800 tr/min ;
170 Hz correspondent grossièrement à une vitesse de lame de scie standard, à savoir 10 000 tr/min. Une forme commode de moyen de sollicitation élastique est un système à ressort tel qu'un ressort à lame ou un ressort à tige ou un ressort de compression ou de traction bien conçu, mais en général tout moyen effectivement élastique peut être utilisé, par exemple, un moyen dans lequel un mouvement relatif dans un sens augmente la force de sollicitation élastique ; ainsi, des agencements tels qu'un coussin d'air ou une attraction ou répulsion magnétique ou électromagnétique peuvent être utilisés. Si un système à ressort est utilisé, le moyen d'actionnement peut être destiné à augmenter ou réduire la tension du système à ressort et/ou à inverser la direction de la force appliquée par le ressort.
Un système à ressort peut être agencé de façon commode pour augmenter ou diminuer la force de façonnage, à volonté, ayant un point de force nulle et pouvant opérer des deux côtés du point de force nulle, le point de force nulle étant la configuration du système à ressort dans laquelle il n'applique aucune force de sollicitation élastique. Un seul ressort à lame ou à tige est très adéquat pour agir comme un tel système, bien que deux ou plus de deux ressorts parallèles puissent être utilisés ; deux ressorts de compression ou de traction présollicités coaxiaux peuvent être utilisés, les extrémités étant reliées à l'élément de montage d'une part et au moyen
<Desc/Clms Page number 6>
d'actionnement d'autre part, ou vice versa.
Un avantage de l'utilisation de moyens efficacement élastiques est que la force d'atterrissage doux peut être fixée indépendamment de la masse de l'élément de montage et des articles qui y sont fixés tels que le porteoutil ou le dispositif de fixation de la pierre, la flexion accrue du moyen de sollicitation élastique lors d'un contact entre la pierre et l'outil indiquant la force de contact totale. L'appareil peut être agencé de telle sorte que le système à ressort ou d'autres moyens élastiques fonctionnent toujours dans un domaine de réaction linéaire ou un autre domaine de réaction qui est connu et cohérent.
Le moyen efficacement élastique peut être un système à ressort qui est plié selon un axe, par exemple un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du système à ressort si le système à ressort est allongé. L'axe de flexion peut être sensiblement à angle droit par rapport à l'axe du mouvement de rotation et/ou de translation relatif entre l'élément de montage et l'élément de support. Pour modifier la force de sollicitation élastique, une partie du système à ressort peut être déplacée linéairement ou peut être animée d'un mouvement de rotation, par exemple autour d'un axe distant du système à ressort.
Le système à ressort comporte, de préférence, un ressort allongé (de préférence, généralement ou sensiblement droit lorsqu'il n'est pas sous contrainte) s'étendant généralement à angle droit par rapport à l'axe du mouvement de translation et/ou de rotation relatif entre l'élément de montage et l'élément de support.
Il n'est pas essentiel d'avoir un type de moyen élastique, parce qu'un type de sollicitation électromagnétique peut être utilisé, par exemple, comme décrit dans le document U. S. nO 4 669 300.
Lorsque l'élément de montage peut se déplacer verticalement par rapport à l'élément de support, comme c'est normalement le cas pour une tête destinée au façonnage d'une facette telle qu'une tête d'ébauchage ou de polissage
<Desc/Clms Page number 7>
pour former la facette ou polir la facette, la force de sollicitation élastique peut être une force dirigée vers le haut agissant sur l'élément de montage.
Si l'élément de montage peut pivoter par rapport à l'élément support, le moyen de sollicitation élastique peut être agencé de manière à appliquer la force de sollicitation élastique sur l'axe du mouvement relatif.
Les moyens sensibles ou capteur.
Les moyens sensibles peuvent être incorporés, sensibles à la force de sollicitation élastique, et peuvent être associés à des moyens de réglage réagissant aux moyens sensibles, pour régler la force de façonnage, afin d'obéir à un programme prédéterminé.
Une fois qu'il y a contact entre la pierre et l'outil, un actionnement supplémentaire du moyen de sollicitation élastique modifie la force de sollicitation élastique, ce qui peut être signalé par les moyens sensibles.
A mesure que la pierre est façonnée et que le dispositif de fixation est avancé, le moyen de réglage peut être agencé de manière à actionner continuellement le moyen de sollicitation élastique, de telle sorte que la force de façonnage respecte un programme prédéterminé, l'avance étant en réalité déterminée par l'actionnement du moyen de sollicitation élastique. Par exemple, après une période initiale à une très faible force de contact pour former une très petite facette ou coupe, la force de contact peut être augmentée graduellement ou progressivement jusqu'à une valeur plus élevée constante, de manière à assurer une pression constante plus élevée à mesure que la surface de facette ou la longueur de coupe augmente. La force de contact peut être modifiée pour convenir au type et à la dimension de la pierre à façonner.
Les moyens de réglage peuvent permettre que la vitesse de polissage d'une pierre gemme soit mesurée ou détectée (par exemple, en détectant l'activation d'un moteur
<Desc/Clms Page number 8>
réglant le moyen de sollicitation élastique). Si on le souhaite, les moyens de réglage peuvent compenser l'augmentation de la longueur de la facette ou de la coupe en maintenant une vitesse d'avance constante. Si une partie de la pierre est dure ou difficile, la pression peut être augmentée en vue de maintenir l'avance.
En général, les moyens sensibles sont, de préférence, du type sans contact, par exemple, un capteur tel qu'un transformateur différentiel à translation. Les moyens sensibles peuvent être sensibles à un mouvement ou déplacement relatif de différentes parties du moyen élastique formant le moyen de sollicitation élastique. Si le moyen de sollicitation élastique fonctionne électromagnétiquement, à l'aide d'un bobinage électrique et d'une armature mobile, un entrefer entre le bobinage et l'armature peut être mesuré en détectant l'inductance de bobinage et la position d'armature ainsi détectée. Dans une variante d'agencement qui peut assurer un atterrissage doux, les moyens sensibles peuvent comporter un contact fixe qui est mis en contact lorsque la force de sollicitation élastique atteint une valeur basse prédéterminée.
Dans des agencements non sophistiqués dépourvus d'atterrissage doux, il ne pourrait y avoir qu'un moyen simple tel qu'un commutateur de fin de course pour détecter la charge maximale.
Mouvement de l'élément de montage.
La pratique normale est d'avoir l'outil dans une position sensiblement fixe (par exemple, tournant autour d'un axe fixe, bien qu'un disque métallique puisse être pourvu d'une oscillation à basse fréquence pour assurer le zooting), et la pierre qui est déplacée en vue d'assurer l'avance, auquel cas le dispositif de fixation de la pierre est monté sur l'élément de montage ; cet agencement peut être inversé, c'est-à-dire que l'outil est déplacé en vue d'assurer l'avance, auquel cas le porte-outil est monté sur l'élément de montage. De préférence, l'élément de montage
<Desc/Clms Page number 9>
peut se déplacer de manière sensiblement rectiligne par rapport à l'élément de support, et la force de sollicitation élastique doit être dirigée dans une direction sensiblement parallèle au mouvement de l'élément de montage.
Dans l'agencement préféré, le mouvement de l'élément de montage est vertical, bien qu'il puisse être horizontal dans certains agencements.
En particulier pour le façonnage de facettes, l'élément de montage peut être tourné par rapport à l'élément de support (c'est-à-dire qu'il peut être indexé par rotation) ; l'axe de pivotement relatif est, de préférence, sensiblement parallèle au mouvement de l'élément de support, mais cela ne doit pas nécessairement être ainsi ; l'axe de rotation sera perpendiculaire au disque métallique à moins qu'un façonnage en cône ne soit réalisé dans une opération spéciale. Dans une forme de réalisation préférée, pour le façonnage de facettes, la pierre est placée dans une direction spécifique avant d'amorcer l'atterrissage doux.
Cependant, l'élément de montage peut tourner par rapport à l'élément support pour permettre à l'opérateur d'enclencher un mode oscillatoire pour optimiser la direction de polissage (appelée"recherche du grain"ou"recherche du grain optimum") une fois qu'il a reconnu le grain souhaité, ou d'enclencher un mode de rotation généralement tel que décrit dans le document GB 2 212 423 A s'il ne peut pas reconnaître le grain souhaité pour la pierre ou si une direction de polissage optimale ne peut pas être déterminée à mesure que s'effectue le façonnage ; dans le mode de rotation, la pierre est mise en rotation continue autour d'un axe perpendiculaire au disque métallique.
L'élément de montage peut comprendre un élément allongé monté de manière à coulisser par rapport à l'élément de support, l'élément allongé pouvant être une broche rotative qui peut tourner par rapport à l'élément de support et un moyen d'entraînement étant prévu pour faire tourner la broche. Si l'appareil est destiné à façonner une facette sur la pierre, le mouvement relatif entre l'élément de
<Desc/Clms Page number 10>
montage et l'élément de support est, de préférence, à angle droit par rapport à la facette.
Moyens d'application de force.
Si l'élément de montage se déplace horizontalement par rapport à l'élément de support, la force de sollicitation élastique peut appliquer toute la force de façonnage. Cependant, des moyens sont, de préférence, prévus pour appliquer une force sensiblement constante en plus de ladite force de sollicitation élastique, et, si un mouvement vertical de l'élément de montage est permis, les moyens d'application de force peuvent impliquer une force de gravité, la force de sollicitation élastique étant une force dirigée vers le haut qui s'exerce sur l'élément de montage.
Moyen d'actionnement ou élément d'actionnement.
Tout moyen d'actionnement approprié peut être utilisé. Dans une forme de réalisation, le moyen d'actionnement comporte un élément d'actionnement qui peut se déplacer autour d'un premier axe, un levier suiveur qui peut se déplacer autour d'un second axe espacé dudit premier axe dans une direction à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du levier suiveur, et une biellette reliant l'élément d'actionnement et le levier suiveur en des endroits éloignés des premier et second axes, de sorte que l'élément d'actionnement et le levier suiveur forment un parallélogramme déformable, et ledit moyen sensible comporte un premier élément fixé par rapport à l'élément de montage et un second élément fixé par rapport à la biellette ;
le moyen de sollicitation élastique comporte des moyens effectivement élastiques ayant une première partie reliée à l'élément de montage pour appliquer ladite force de sollicitation élastique et une seconde partie qui peut se déplacer par rapport à ladite première partie pour modifier ladite force de sollicitation élastique et qui peut être déplacée par rapport à l'élément de support par le moyen d'actionnement, tendant ainsi à dépasser la première partie
<Desc/Clms Page number 11>
par rapport à l'élément support. La seconde partie peut être fixée par rapport à la biellette, ou peut être fixée par rapport au levier suiveur ou à l'élément d'actionnement.
Lorsque le moyen effectivement élastique est un ressort fléchissant autour d'un axe, le moyen d'actionnement peut déplacer ladite seconde partie par rapport à ladite première partie en vue d'assurer une telle flexion ; le mouvement peut être un mouvement de rotation autour d'un axe qui est espacé de l'axe du ressort.
EMI11.1
Tête de polissage.
Si l'appareil de l'invention est utilisé pour façonner une facette sur la pierre, l'élément de montage peut monter un porte-objet pour maintenir la pierre, et un moteur tel qu'un moteur pneumatique peut être incorporé pour indexer le porte-objet autour d'un axe perpendiculaire à la facette façonnée, en vue d'obtenir le grain correct.
Forme de réalisation préférée.
L'invention sera décrite davantage, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue, principalement en coupe verticale selon la ligne 1-1 sur la Fig. 3, d'une tête de polissage d'une machine ébaucheuse automatique suivant l'invention, un porte-objet et un disque métallique étant également représentés ; la Fig. 2 correspond à la Fig. 1, mais montre la tête de polissage vue de l'extérieur, en partie écorchée ; la Fig. 3 est une vue en plan de la tête de polissage, en partie écorchée ; la Fig. 4 est une vue en perspective de la partie supérieure de la tête de polissage des Fig. 1 à 3 ; la Fig. 5 est une vue en perspective à 900 par rapport à celle de la Fig. 4, mais montrant moins d'éléments ;
la Fig. 6 est une vue extérieure schématique,
<Desc/Clms Page number 12>
correspondant à la Fig. 1, montrant certains éléments en traits continus ; la Fig. 7 est une vue extérieure d'une première tête de sciage d'une scieuse automatique suivant l'invention, un montage de lame de scie étant également représenté, et la Fig. 8 est une vue extérieure d'une seconde tête de sciage d'une scieuse automatique suivant l'invention, un montage de lame de scie étant également représenté.
Fig. 1 à 6.
La Fig. 1 montre une tête de polissage 1 portant un porte-objet 2 qui porte à son tour un diamant gemme 3 qui est poli sur un disque métallique rotatif 4. Le porte-objet 2 et le disque métallique 4 sont des éléments bien connus, et ne seront pas décrits plus en détail.
La tête 1 comporte un corps ou élément de support fixe 5 ayant un boîtier 6. Dans le corps 5 est logé un palier linéaire 7 qui sert de guide ou de confinement vertical pour un tube 8 d'un élément de montage 9 qui peut donc se déplacer de manière rectiligne verticalement par rapport au corps 5. A son extrémité supérieure, le tube 8 porte un plateau inférieur 10 qui porte à son tour un plateau supérieur 11. Au plateau supérieur 11 est fixé un moteur à courant continu 12 ayant un pignon d'entraînement 13 et un quantificateur rotatif 14, de même qu'une bobine d'un moyen sensible ou capteur ayant la forme d'un transformateur différentiel à translation (LVDT) 15 ; le plateau 11 présente également deux saillies 16 décrites cidessous.
Au moyen de paliers axiaux et radiaux, avec des joints d'étanchéité appropriés, le tube 8 monte une broche rotative 17 dont l'extrémité inférieure porte une fixation rapide 18 pour le porte-objet 2 et dont l'extrémité supérieure porte une roue dentée 19 en prise avec le pignon 13.
Les saillies 16 sont reliées par un joint
<Desc/Clms Page number 13>
universel formé par deux axes de pivotement à angle droit, espacés verticalement l'un de l'autre (voir Fig. 5), à une biellette 20 de section en forme de H ; la biellette 20 est reliée par un autre joint universel (les axes croisés dans le même plan) à une pièce 21 fixée à une première partie d'extrémité d'un moyen de sollicitation élastique ayant la forme d'un ressort à lame 22 ; l'autre partie d'extrémité ou seconde partie d'extrémité du ressort à lame 22 est fixée à une biellette façonnée 23 qui relie un levier suiveur parallèle 24, pouvant pivoter autour d'un axe horizontal 25, et un élément d'actionnement en forme d'étrier ou bras d'entraînement 26, pour former un parallélogramme déformable.
Cependant, n'importe quel parallélogramme déformable peut être prévu, par exemple un parallélogramme articulé par des articulations à rotules plutôt que par des articulations à pivots. Lorsqu'il est relâché, le ressort 22 est plat et à 900 par rapport à l'axe du mouvement rotatif de la broche 17. Le ressort 22 peut être de n'importe quelle forme appropriée en plan pour assurer la constante de rappel souhaitée ; une forme possible est montrée en traits interrompus sur les Fig. 3 et 5, étant rectangulaire avec des coins coupés. La biellette 20 et les parties associées sont rigides par rapport à l'axe vertical et empêchent un mouvement rotatif du tube 8. Le bras d'entraînement 26 peut pivoter autour d'un axe horizontal 27 et est fixé à la sortie d'un réducteur 28 relié à un moteur pas à pas 29 monté dans le boîtier 6.
La biellette 23 a très grossièrement la forme d'un T renversé (voir Fig. 2), et une branche porte l'armature du LVDT 15.
Le LVDT 15 agit comme un capteur et détecte le mouvement entre les parties d'extrémité du ressort 22.
Il y a une représentation schématique d'un moyen de commande ayant la forme d'un microprocesseur 31 connecté au moteur 12, au LVDT 15 et au moteur 29. Pendant le polissage, le LVDT 15 détecte le mouvement entre les parties d'extrémité du ressort 22 et donc la force de sollicitation élastique appliquée par le ressort 22, et assure la
<Desc/Clms Page number 14>
rétroaction au microprocesseur 31, permettant au microprocesseur 31 de détecter la force de façonnage instantanée. Si la force de façonnage instantanée diffère de la force de façonnage requise, le microprocesseur 31 amène le moteur 29 à faire pivoter le bras d'entraînement 26.
Si la force de façonnage est trop faible, le bras d'entraînement 26 pivote dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre comme sur la Fig. 1, et vice versa, faisant fléchir ou redressant le ressort 22 de façon appropriée, autour d'un axe perpendiculaire à la feuille de papier sur les Fig. 1,2 et 6.
L'élément de montage 9 en entier peut être élevé ou abaissé dans une direction strictement verticale par l'action du moteur 29 agissant par l'intermédiaire du ressort 22. La broche 17 peut être tournée ou indexée au moyen du moteur 19. La pierre 3 peut être indexée autour de son axe.
L'agencement est tel que la première partie d'extrémité du ressort à lame 22 se trouve sur l'axe de rotation de la broche 17 et sur l'axe du mouvement linéaire de l'élément de montage 9. L'élément de montage 9 peut se déplacer librement dans le sens vertical par rapport au corps 5, et dans la position de non-contact, il sera suspendu en équilibre sur le ressort à lame 22. Lorsque le contact est établi entre la pierre 3 et le disque métallique 4, le ressort à lame 22 fléchit vers le haut et cette flexion est enregistrée par le LVDT 15, étant proportionnelle à la force appliquée entre la pierre 3 et le disque métallique 4.
La force de façonnage peut être augmentée jusqu'à une valeur supérieure à celle appliquée par le poids de l'élément de montage 9, en appliquant une force de sollicitation élastique dirigée vers le bas par l'intermédiaire du ressort 22.
On peut voir qu'un porte-objet 2 d'une masse différente peut être utilisé sans dérégler le fonctionnement de base du dispositif, pourvu que la flexion du ressort à lame 22 soit toujours dans son domaine de réponse linéaire
<Desc/Clms Page number 15>
et que l'armature du LVDT 15 reste dans la plage linéaire.
La tête 1 est agencée de telle sorte que le jeu soit réduit au minimum. Les paliers de pivotement de la biellette 20 et du parallélogramme déformable sont coniques avec une charge axiale positive. Le bras d'entraînement 26 est calé sur la sortie du réducteur, mais d'un côté seulement ; de l'autre côté, le bras d'entraînement 26 est monté à pivotement sur le boîtier 30 au moyen d'un palier conique 32. Un couple positif appliqué par un ressort hélicoïdal de traction 33 soumet un prolongement du bras d'entraînement 26 à un couple dans le sens des aiguilles de la montre (comme sur la Fig. 1) supérieur au couple maximum dans le sens contraire des aiguilles de la montre qui peut être appliqué par la broche 17, afin d'éviter tout jeu dans le réducteur 28. Un écrou de rattrapage du jeu est prévu pour éliminer tout jeu vertical de la tige 17.
Bien que d'autres types de porte-objets 2 puissent être utilisés, la tête de polissage 1 montrée est conçue pour une queue 2 à indexage pneumatique. Une conduite pneumatique 34 est représentée raccordée à un conduit 35 dans l'élément de montage 9, menant, avec des joints d'étanchéité rotatifs appropriés et une pièce insérée en graphite 36, via un tube 37 sollicité par ressort et une autre pièce insérée en graphite 38 à un goujon 39 sur le porte-objet 2. Le porte-objet 2 est retenu par une vis à extrémité hémisphérique 40.
La Fig. 2 montre une broche de fixation 41 qui est calée dans l'extrémité d'un bras (non représenté). Le bras lui-même peut pivoter, par exemple à l'intervention de moyens pneumatiques, vers le haut et l'extérieur, autour d'un axe situé à gauche de l'axe de la broche 41, sur la Fig. 2, et parallèle à celui-ci, c'est-à-dire dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre sur la Fig. 2. La broche de fixation 41 peut être entraînée par un train d'engrenages et un moteur (non représenté), monté sur le boîtier 6, pour faire tourner la tête 1 dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre sur la Fig. 2
<Desc/Clms Page number 16>
autour de l'axe de la broche 41. De cette façon, la tête peut pivoter vers le haut et l'extérieur pour permettre l'inspection, ou le remplacement, du diamant 3.
Le corps 5 porte trois pieds de mise à niveau 42 destinés à reposer sur une plaque (non représentée) ; les pieds 42 peuvent être ajustés individuellement, de telle sorte que l'axe de la broche 17 soit perpendiculaire au disque métallique 4.
Plusieurs têtes 1 indépendantes peuvent être associées à un seul disque métallique 4, par exemple, huit têtes 1, pour constituer une machine de polissage. Un agencement approprié d'une machine de polissage est montré dans le manuel d'exploitation de la Société Coburn Machine Co. PS1B Adjustable Planetary Skive Bench.
Exemple de tête d'ébauchage.
EMI16.1
<tb>
<tb>
Reducteur <SEP> 28 <SEP> rapport <SEP> 1250 <SEP> : <SEP> 1
<tb> Mouvement <SEP> linéaire <SEP> de <SEP> la <SEP> broche <SEP> 17 <SEP> 3 <SEP> microns <SEP> par <SEP> pas
<tb> du <SEP> moteur <SEP> 29
<tb> Rigidité <SEP> du <SEP> ressort <SEP> à <SEP> lame <SEP> 22 <SEP> 1,6 <SEP> g <SEP> par <SEP> micron
<tb> Résolution <SEP> du <SEP> LVDT <SEP> 15 <SEP> environ <SEP> 1 <SEP> micron
<tb> Porte-objet <SEP> 2 <SEP> Porte-objet <SEP> à <SEP> cliquet <SEP> à
<tb> 16 <SEP> positions <SEP> avec <SEP> moteur
<tb> d'entraînement
<tb> pneumatique <SEP> propre
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> rotation <SEP> de <SEP> la <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> tr/min
<tb> broche <SEP> 17
<tb> Parcours <SEP> vertical <SEP> total <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> par <SEP> pas <SEP> de <SEP> 3 <SEP> microns
<tb> de <SEP> l'élément <SEP> de <SEP> montage <SEP> 9
<tb>
Exemple de fonctionnement pour
l'ébauchage de auatre facettes. i) Si la pierre 3 est reconnue à quatre pointes, trois pointes ou deux pointes, choisir le mode approprié.
Si la pierre 3 ne peut pas être reconnue comme telle, choisir le mode de rotation. ii) Faire descendre rapidement le corps 5 jusqu'à une position initiale dans laquelle la pierre 3 est légèrement au-dessus du disque métallique 4. iii) Commencer l'atterrissage doux en faisant
<Desc/Clms Page number 17>
descendre l'élément de montage 9 à 760 microns par minute. iv) L'avance se poursuit après l'atterrissage jusqu'à ce qu'il y ait une force de contact initiale de 40 g en poids.
Interrompre l'avance. v) Enregistrer une position de départ. vi) Maintenir la force de contact initiale de 40 g pendant 3 à 5 secondes, typiquement, pour établir une microfacette. vii) Augmenter la force jusqu'à, typiquement, 150 g en poids en 3 à 5 secondes. viii) Maintenir la force à 150 g en poids pendant 10 à 20 secondes. ix) Augmenter la force jusqu'à 750 à 1000 g en poids en 3 à 5 secondes. x) Si le mode de grain prédéterminé est utilisé, le porte-objet 2 est mis automatiquement dans la première position donnée dans la table ci-dessous, qui indique les positions pour les types de pierre façonnées (la position à 12 heures est celle avec la culasse de la pierre dirigée vers le centre du disque métallique 4), et la broche 17 oscille pour balayer plus ou moins 180 de la position de référence, en vue d'optimiser la direction de polissage.
L'optimisation est détectée par la vitesse du mouvement pas à pas du moteur 29 en vue de maintenir la force de contact. Lorsque la direction de polissage a été optimisée avec succès, la broche 17 cesse d'osciller et la direction de polissage est maintenue.
En variante, si aucune direction de polissage optimale n'est trouvée, la broche 17 est réglée automatiquement dans la deuxième position donnée dans la table ; la procédure d'optimisation est répétée, et ainsi de suite pour toutes les positions de grain données dans la table si aucune direction de polissage optimale n'est trouvée. si aucune direction de polissage optimale ne peut être trouvée pour l'une quelconque des positions de grain, ou si, pendant le polissage, la vitesse de coupe diminue jusqu'à presque zéro, la facette suivante est essayée et
<Desc/Clms Page number 18>
cette facette ainsi que les facettes restantes sont ébauchées.
Par conséquent, s'il y a une facette pour laquelle aucune direction de polissage optimale ne peut être trouvée, le programme est tel que les facettes situées sur chaque côté de la facette seront traitées, car cela réduit la taille de la facette à polir.
Si le mode de rotation a été enclenché, la broche 17 est tournée une fois, tandis que la tête d'ébauchage oscille sur la surface du disque métallique 4, typiquement pendant 3 secondes. Lorsque la direction de polissage optimale a été trouvée, la procédure est la même que pour le mode de grain prédéterminé. Si une direction de polissage optimale n'est pas trouvée (ce qui peut se produire avec, par exemple, une pierre maclée qui présente des zones d'orientation de grain différentes), le porte-objet 2 est mis en rotation continue à une vitesse de 3 à 5 tr/min et la vitesse de coupe est constamment surveillée.
Si la vitesse de coupe augmente, une direction de polissage optimale est à nouveau recherchée et la tête d'ébauchage se bloquera dans la direction de polissage optimale. xi) Pour chaque facette, le polissage se poursuit jusqu'à ce qu'un contact potentiométrique par pression avec le disque métallique 4 soit détecté ou qu'une valeur de temporisation prédéterminée telle que 5 minutes, soit atteinte.
Le moteur 29 relève alors le porte-objet 2, ce porte-objet 2 est indexé vers la facette suivante et la broche 17 peut également être indexée, de sorte que la position de polissage est conforme avec la table ci-dessous ; la procédure est répétée, y compris l'optimisation. xii) Lorsque la dernière facette principale est terminée, toutes les facettes requises qui marquent le grain sont appliquées. xiii) Après 1 heure, la pierre 3 est relevée et le message "façonnage inachevé" est signalé.
<Desc/Clms Page number 19>
EMI19.1
<tb>
<tb>
Type <SEP> de <SEP> Positions <SEP> de <SEP> polissage <SEP> d'après <SEP> l'horloge
<tb> pierre
<tb> 1ère <SEP> 2ème <SEP> 3ème <SEP> 4ème
<tb> 4 <SEP> points <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> 9
<tb> 3 <SEP> points <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> -
<tb> 2 <SEP> points <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> -
<tb>
Fia. 7.
La tête de sciage 51 porte un manchon de sciage standard 52 qui est représenté maintenant en diamant brut 53 contre un équipage de lame de scie standard 54. En termes généraux, la tête de sciage 51 est la même que la tête de polissage 1 décrite avec référence aux Fig. 1 à 6, mais le système à paliers rotatifs/linéaires dans la tête de polissage 1, qui permet le mouvement vertical et le mouvement rotatif, est remplacé par un palier linéaire à rouleaux à axes en croix qui permet le mouvement vertical, mais empêche la rotation. Un palier linéaire à rouleaux à axes en croix est bien connu dans le domaine de l'ingénierie. Le fonctionnement et la commande de la tête de sciage 51 sont très similaires à ceux de la tête de polissage 1.
Fiq. 8.
La tête de sciage 61 est montée sur un porteobjet pivotant 62 qui, en termes généraux, est semblable à un porte-objet standard, mais ne possède pas de contrepoids.
La tête de sciage 61 porte un manchon de sciage standard 52 qui est représenté maintenant un diamant brut 53 contre un équipage de lame de scie standard 54.
La position verticale du porte-objet 62 est déterminée par un moteur 63 qui peut faire tourner une vis mère 64 dans les deux sens, la vis mère filetée 64 étant
<Desc/Clms Page number 20>
vissée dans un dispositif à écrou approprié monté sur le porte-objet 62. L'extrémité du porte-objet 62 porte un élément de montage 65 au moyen d'un parallélogramme déformable comportant deux bras parallèles 66,67. En vue d'assurer une sollicitation de ressort positive ou négative, les bras 66,67 sont représentés reliés chacun à une saillie 68 sur l'extrémité du porte-objet 62 au moyen de ressorts hélicoïdaux de traction respectifs 69,70. Dans une variante, un ressort à lame peut être fixé à l'extrémité du porte-objet 62, faisant saillie suivant l'axe du porte-objet 62, et étant en contact avec l'élément de montage 65.
L'extrémité du porte-objet 62 porte également une équerre d'attache 71 qui porte à son tour l'armature d'un LVDT 72 monté sur l'élément de montage 65.
En fonctionnement, si la force radiale instantanée entre le diamant 53 et la lame de la scie diffère de la force de façonnage requise, le microprocesseur 31 amène le moteur 63 à déplacer le porte-objet 62 vers le haut ou vers le bas. Si la force de façonnage est trop faible, le porte-objet 62 est déplacé vers le bas et, donc, son extrémité s'abaisse par rapport à l'élément de montage 65, amenant les ressorts 69,70 à appliquer une force de façonnage accrue, ce qui est détecté par le LVDT 72 ; et vice versa.
L'invention a été décrite ci-dessus purement à titre d'exemple, et des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de l'invention.