Область техники, к которой относится изобретение
Устройство и инструмент относятся к области обработки драгоценных камней.
Предпосылки к созданию изобретения
Шлифовка и полировка являются наиболее обычными операциями по обработке (огранке) драгоценных камней. Драгоценные камни могут подвергаться обработке различными путями. Наиболее обычной является полировка или обработка драгоценных камней на быстро вращающемся металлическом рабочем элементе, или планшайбе. Планшайба является тяжелым, отлитым из чугуна, горизонтально вращающимся кругом. Рабочая поверхность планшайбы шаржирована маслом и алмазным порошком. Термин «обработка» в контексте настоящего изобретения включает полировку и шлифовку драгоценных и полудрагоценных камней.
В целях обработки драгоценных камней драгоценный камень устанавливают в цанговом зажиме и опускают относительно рабочего элемента. Процедура опускания драгоценного камня предусматривает получение граней под нужным углом и нужных размеров. Термин «драгоценный камень» включает в себя алмазы и другие драгоценные и полудрагоценные камни. По мере возрастания количества алмазов, отполированных на одной и той же планшайбе, шаржированная алмазом поверхность планшайбы изнашивается, и планшайбу требуется обновить. Обновление планшайбы ведет к изменению размеров планшайбы. После обновления планшайбу требуется повторно сбалансировать при повторном выравнивании драгоценного камня.
Израильская патентная заявка №162502, поданная этим же заявителем, предлагает способ обработки драгоценных камней, допускающий быструю замену элемента для обработки драгоценных камней и продолжение процедуры обработки драгоценного камня без необходимости выравнивать драгоценный камень или рабочий элемент. Эксплуатация рабочего элемента может создавать некоторые трудности, связанные с установкой и заменой рабочего элемента. Настоящее устройство и сменный доводочный инструмент решают эту проблему.
Сущность изобретения
В соответствии с заявленным изобретением предложено устройство для обработки драгоценных камней, содержащее доводочный инструмент и вращающуюся опору для удержания и вращения доводочного инструмента, которое снабжено балансировочным механизмом, облегчающим балансировку доводочного инструмента и вращающейся опоры путем перемещения доводочного инструмента по поверхности вращающейся опоры, и механизмом съема доводочного инструмента для съема доводочного инструмента с вращающейся опоры, при этом балансировочный механизм выполнен с возможностью балансировки доводочного инструмента и вращающейся опоры без добавления балансировочных масс.
Предпочтительно, доводочный инструмент удерживается на вращающейся опоре магнитными силами, электромагнитными силами или силами атмосферного давления.
Предпочтительно, балансировочный механизм установлен на указанном устройстве с возможностью съема.
В другом предпочтительном варианте, балансировочный механизм постоянно установлен на указанном устройстве.
Предпочтительно, механизм съема доводочного инструмента выполнен с возможностью съема доводочного инструмента с вращающейся опоры.
Предпочтительно, доводочный инструмент имеет покрытую алмазом рабочую поверхность.
Предпочтительно, вращающаяся опора выполнена с направляющим элементом, а доводочный инструмент выполнен с установочным каналом, диаметр которого по существу больше диаметра указанного направляющего элемента для обеспечения перемещения инструмента по поверхности вращающейся опоры.
В другом предпочтительном варианте, доводочный инструмент выполнен без установочного канала.
В соответствии с заявленным изобретением также предложен дисковидный доводочный инструмент для обработки драгоценных камней, содержащий две плоские параллельные поверхности, одна из которых покрыта алмазным порошком, и установочный канал, выполненный с возможностью установки на направляющем элементе вращающейся опоры, в котором диаметр установочного канала значительно больше диаметра соответствующего направляющего элемента для обеспечения перемещения инструмента по поверхности вращающейся опоры.
Предпочтительно, инструмент лежит на поверхности и выполнен с диаметром, большим диаметра указанной поверхности.
Предпочтительно, алмазный порошок состоит из порошка одного вида.
В другом предпочтительном варианте, алмазный порошок состоит из порошков разных видов.
В соответствии с заявленным изобретением также предложен способ балансировки рабочего элемента для обработки драгоценных камней в виде вращающейся опоры и доводочного инструмента, в котором балансировку осуществляют путем изменения положения доводочного инструмента на вращающейся опоре без применения дополнительных балансировочных масс.
В соответствии с заявленным изобретением также предложено устройство для обработки драгоценных камней, содержащее доводочный инструмент и вращающуюся опору с удерживающими силами, которое снабжено балансировочным механизмом, облегчающим балансировку доводочного инструмента и вращающейся опоры путем перемещения доводочного инструмента по поверхности вращающейся опоры, и механизмом съема доводочного инструмента для съема доводочного инструмента с вращающейся опоры.
В соответствии с заявленным изобретением также предложен способ установки и замены доводочного инструмента на вращающейся опоре устройства обработки драгоценных камней, включающий установку доводочного инструмента на вращающейся опоре, балансировку доводочного инструмента путем его перемещения в положение на указанной опоре, полирование по меньшей мере на одной грани драгоценного камня и замену доводочного инструмента.
В соответствии с заявленным изобретением предложен механизм балансировки рабочего элемента для обработки драгоценных камней, выполненного в виде доводочного инструмента и вращающейся опоры с возможностью изменения положения доводочного инструмента относительно вращающейся опоры.
В соответствии с заявленным изобретением также предложено устройство для обработки драгоценных камней, содержащее доводочный инструмент и вращающуюся опору с направляющим элементом для направления и удерживания доводочного инструмента, которое снабжено балансировочным механизмом, облегчающим балансировку доводочного инструмента и вращающейся опоры, а доводочный инструмент выполнен с установочным каналом, диаметр которого значительно больше диаметра направляющего элемента для обеспечения перемещения доводочного инструмента по поверхности вращающейся опоры.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества устройства и инструмента, связанные с их использованием, станут более очевидными из более подробного описания. Типовые примеры реализации изобретения проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые числовые позиции относятся к одинаковым деталям на различных фигурах. Чертежи необязательно выполнены в масштабе. Главное внимание уделено иллюстрации принципов устройства.
На фиг.1 проиллюстрированы некоторые элементы типового варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней;
на фиг.2 показан увеличенный вид некоторых элементов типового варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней;
на фиг.3 показана схематическая иллюстрация типового варианта реализации вращающейся опоры устройства, показанного на фиг.2;
на фиг.4А и 4В показаны схематические иллюстрации типовых вариантов реализации доводочного инструмента устройства, показанного на фиг.2;
на фиг.5А и 5В показаны увеличенные виды, иллюстрирующие работу балансировочного механизма устройства, показанного на фиг.2;
на фиг.6 показан увеличенный вид, иллюстрирующий работу балансировочного механизма устройства, показанного на фиг.2, для балансирования инструмента без установочного отверстия;
на фиг.7А и 7В показаны увеличенные виды, иллюстрирующие работу механизма съема доводочного инструмента устройства, показанного на фиг.2;
на фиг.8 показана схематическая иллюстрация другого варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней, иллюстрирующая работу балансировочного механизма и механизма съема доводочного инструмента; и
на фиг.9 проиллюстрированы некоторые элементы типового варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней, применяемые на существующем станке для обработки драгоценных камней.
Подробное описание типовых вариантов реализации
На фиг.1 проиллюстрированы некоторые элементы типового варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней. Устройство 100 для обработки драгоценных камней включает в себя вращающуюся опору 104, съемный и одноразовый доводочный инструмент 108 для драгоценных камней, балансировочный механизм 101 и механизм 112 для съема доводочного инструмента. Электрический или пневматический двигатель 114 вращает опору 104 с установленным на ней доводочным инструментом 108. Двигатель 114 и опора постоянно установлены на раме 116 стола, имеющей плоскую верхнюю рабочую поверхность 120. Вращающаяся опора 104 имеет несущую поверхность 130, на которую своей нижней поверхностью 154 ложится съемный и одноразовый доводочный инструмент 108. Направляющий элемент 162 облегчает установку инструмента 108. Стрелки 134 обозначают направление установки доводочного инструмента 108 на опору 104. Вращающаяся опора 104 обладает силами удержания, которые удерживают инструмент 108 во время вращения опоры 104. Балансировочный механизм 110 установлен как съемный или закреплен на рабочей поверхности 120. Для инструмента 108 на рабочей поверхности 120 может быть установлен механизм 112 для съема доводочного инструмента. В другом случае приспособление 112 размещается в кожухе внутри рамы 116 или в легко доступном месте снаружи рамы 116. Кроме того, на фиг.1 показан драгоценный камень 124 и средство удерживания и выравнивания драгоценного камня, такое как зажим 126, который может удерживаться цангой (не показана). Драгоценный камень 124 должен быть обработан на устройстве 100.
На фиг.2 показан увеличенный вид некоторых элементов типового варианта реализации устройства для обработки драгоценных камней. Эти элементы и их возможное взаимное расположение показаны только в целях иллюстрации.
На фиг.3 показана типовая вращающаяся опора 104, имеющая вкладыши из постоянных магнитов или электромагнитные вкладыши 144. Между вкладышами из постоянных магнитов 144 и любой из поверхностей доводочного инструмента 108 отсутствует прямой контакт. Магнитные вкладыши создают силу удержания доводочного инструмента 108 (фиг.1) на опоре 104. Вкладыши 144 вставлены в углубления, выполненные в теле 150 вращающейся опоры 104. Между магнитными вкладышами 144 и нижней поверхностью 154 (фиг.1) доводочного инструмента 108 имеется слой материала. Этот способ вкладывания постоянных магнитов создает единую структуру материала до поверхности 130, которая может быть изготовлена таким образом с более высокой точностью и меньшими издержками. Поверхность 130 вращающейся опоры 104, которая находится в контакте с нижней поверхностью 154 доводочного инструмента 108, имеет наружный диаметр, который меньше остального тела опоры 104 и меньше диаметра инструментов 108 и 180 (фиг.4). В общем, опора 104 может быть реализована как цилиндрическое или имеющее иную форму тело с меньшим, чем у инструмента 108, диаметром. Не вся нижняя поверхность доводочного инструмента находится в контакте с соответствующей поверхностью вращающейся опоры. Вращающаяся опора 104 имеет направляющий элемент 162, что облегчает установку доводочного инструмента 108 на вращающуюся опору 104. Канал 166 облегчает соединение опоры 104 с двигателем 114, к которому она может быть прикреплена винтом 128 или другим подходящим крепежным средством.
Применение постоянных магнитов и электромагнитов делает необходимым использование для доводочного инструмента ферромагнитного материала. В случае других видов механизмов удерживания, таких как вакуум, доводочный инструмент может быть изготовлен из немагнитного материала. Вакуумные каналы могут быть вставлены или просверлены во вращающейся опоре, а вакуумный насос может создавать вакуум через вращающееся соединение. В этом случае доводочный инструмент будет удерживаться на вращающейся опоре атмосферным давлением.
Доводочные инструменты (фиг.4) могут иметь различную форму, хотя самой простой формой доводочного инструмента является дисковидная форма. Поверхность 154 является плоской поверхностью (фиг.4А). Доводочный инструмент ложится своей плоской поверхностью 130 (фиг.3) на вращающуюся опору 104. Доводочный инструмент имеет плоскую рабочую поверхность 184, покрытую алмазным порошком. Поверхность 154 и поверхность 184 являются параллельными друг другу. Алмазный порошок может быть одного вида. С другой стороны, отдельные участки доводочного инструмента могут быть покрыты различными видами алмазного порошка. Различные доводочные инструменты могут быть покрыты алмазным порошком различных видов.
Доводочный инструмент 108 должен иметь толщину меньше толщины вращающейся опоры 104. Вращающаяся опора 104 обеспечивает необходимую устойчивость сохранения плоскостности рабочей поверхности 184 в процессе обработки драгоценного камня. Все съемные инструменты обладают по существу одинаковой толщиной. Их замена не ведет к изменению положения рабочей плоскости. Соответственно замена доводочного инструмента не ведет к необходимости выравнивания обрабатываемого драгоценного камня или рабочего элемента.
Доводочный инструмент 108 (фиг.4А) имеет установочный канал 186, который облегчает установку на вращающейся опоре 104 (фиг.3). Для установки инструмент 108 надевают каналом 186 на направляющий элемент 162 вращающейся опоры 104. Сочетание с плотно посаженным направляющим элементом помогает расположить инструмент 108 таким образом, что оси вращения инструмента 108 и вращающейся опоры 104 совпадают или располагаются близко друг к другу. После этого в обычных станках вращающаяся опора с доводочным инструментом балансируют путем добавления к узлу балансирующих масс/весов. Силы удержания, создаваемые электромагнитами или вакуумом, могут быть включены и выключены, облегчая установку инструмента 108 с направляющим элементом 162 вращающейся опоры, вне зависимости от зазора между соответствующими поверхностями. Постоянные магниты, которые являются простейшим удерживающим средством, не могут быть включены или выключены, и постоянные силы, которые они развивают, делают установку инструмента 108 с направляющим элементом 162 вращающейся опоры более затруднительной.
В одном варианте реализации (фиг.4А) доводочный инструмент 108 имеет диаметр установочного канала 186, который значительно больше диаметра направляющего элемента 162 вращающейся опоры 104. В другом варианте реализации (фиг.4В) доводочный инструмент 180 совсем не имеет установочного канала. Это плоский круглый диск.
На фиг.5А и 5В иллюстрируется работа балансировочного механизма. Механизм 110 (фиг.1) включает в себя стойку 188 и регулировочный винт 190. Стойка 188 может быть съемной или же постоянно прикрепленной к рабочей поверхности 120 любым подходящим механизмом. Регулировочный винт 190 располагается таким образом, что может прикладывать давление к доводочному инструменту 108. Инструмент 108 имеет диаметр установочного канала 186, который значительно больше диаметра направляющего элемента 162 опоры 104. Опора 104 может быть теперь приведена во вращение, и винт 190 продвигают до тех пор, пока он не коснется инструмента 108 в наиболее выдвинутой точке на его диаметре (фиг.5В). Продвижение винта 190 прикладывает давление к инструменту 108 и смещает его на поверхности 130 опоры 104. Это смещение возможно благодаря тому, что установочный канал 186 имеет диаметр, который значительно больше диаметра направляющего элемента 162. Инструмент 108 фактически скользит или движется по направлению к центру вращения опоры 104. Операция продолжается до тех пор, пока опора 104 с установленным на ней инструментом 108 не окажется сбалансированной. Балансирование выполняется без добавления ко вращающейся массе компенсирующих несбалансированность масс. Инструмент 108 скользит по поверхности 130 до тех пор, пока его центр масс не перейдет в положение, которое балансирует объединенные вращающиеся массы вращающейся опоры 104 и инструмента 108. Шаг резьбы винта 190 можно подобрать таким образом, чтобы обеспечить нужную точность балансирования. Точность балансирования можно контролировать любым имеющимся прибором контроля балансировки. Кончик 194 винта 190 может быть приспособлен таким образом, чтобы иметь минимальное трение с наружной поверхностью инструмента 108. На фиг.5В показано конечное сбалансированное положение инструмента 108. После этого винт 190 отводят назад, выравнивают драгоценный камень, когда можно начинать операцию обработки драгоценного камня.
На фиг.6 показана процедура балансирования инструмента 180, не имеющего установочного канала. Соответственно вращающаяся опора 196 не имеет направляющего элемента, хотя она и может иметь нечто вроде предохранительного замка, предназначенного для того, чтобы удерживать инструмент в случае аварийной ситуации.
Как указано выше, доводочный инструмент заменяют, когда он становится не пригодным к использованию. Замена инструмента 108 или 180 может осуществляться путем его съема с опоры 104 или 196. Когда в качестве удерживающего механизма используют электромагниты или вакуум, их можно просто выключить. Съем инструмента 108 или 180 с поверхности опоры 104 (196), имеющей вкладыши из постоянных магнитов, может потребовать усилия, значительно превышающего того, что требуется для скольжения инструмента 108 или 180 по поверхности опоры 104 или 196, и может оказаться не подходящим для выполнения вручную. На фиг.7А и 7В иллюстрируется работа механизма съема доводочного инструмента устройства. Механизм 112 включает в себя стойку 200 с резьбой и захватной втулкой 204, имеющей внутреннюю резьбу. Механизм 112 включает также в себя эксцентричную вращающуюся втулку 206, цилиндрическую втулку 208 и плоский элемент 210. Вставка 216 имеет резьбу, сходную с резьбой стойки 200, и может быть вставлена в верхнюю рабочую поверхность 120 рамы 160. С другой стороны, резьба может быть выполнена в верхней рабочей поверхности рамы 160.
Для удаления инструментов 108 или 180 стойка 200 взаимодействует со вставкой 216, так что эксцентричная вращающаяся втулка 206 может поворачиваться для ввода в паз, образуемый секцией опоры 104, имеющей меньший диаметр, чем остальная опора 104, и расположенной ниже поверхности инструмента 108 (180). Цилиндрическая втулка 208 имеет толщину, примерно равную толщине инструмента 108 (180), и перекрывает втулку 206. Плоский элемент 210 размещается поверх нее. Плоский элемент 210 поворачивают таким образом, что его более длинная часть располагается поверх инструмента 104 или 180. Сборка перечисленных деталей скрепляется вместе гайкой 214 или любым другим крепежным средством. Резьбовую стойку поворачивают таким образом, что она разделяет резьбовую вставку 216 или верхнюю рабочую поверхность 120 (фиг.8). Разделяющее перемещение стойки 200 (фиг.7В) сдвигает втулки 206, 208 и плоский элемент 210 как показано на фиг.7В и снимает инструмент 108 (180) с опоры 104.
Существуют разнообразные конструкции устройств для обработки драгоценных камней. Устройство 100 (фиг.2) имеет рабочую поверхность 184 доводочного инструмента (фиг.4), расположенную выше уровня верхней рабочей поверхности 120 (фиг.2), на которой зажим удерживают на месте с помощью перемещения цанги. На фиг.8 показано устройство для обработки драгоценного камня, где рабочая поверхность 184 доводочного инструмента находится на уровне верхней рабочей поверхности 120. Балансировочный механизм 110 и механизм 112 съема доводочного инструмента, как показано на фиг.8, приспособлены к этой структуре. Регулировочный винт 190 толкает или тянет штифт, который входит в паз 224 и соприкасается с инструментом 108. Механизм 112 съема доводочного инструмента имеет закрепленный винт 228, который взаимодействует с инструментом 108 и стягивает его с опоры 104 способом, подобным описанному выше. На фиг.8 показана опора цилиндрической формы, наружный диаметр которой меньше, чем у инструмента 108.
Элементы устройства и способ замены доводочного инструмента могут быть приспособлены для использования на существующих обычных станках для обработки драгоценных камней. На фиг.9 проиллюстрирован обычный станок 240 для обработки драгоценных камней с установленными на нем балансировочным механизмом 110 и механизмом съема доводочного инструмента 112. На фиг.9 показана дополнительная примерная форма вращающейся опоры 244, имеющая вид, сходный с существующими рабочими элементами (планшайбой), с установленным на ней съемным доводочным инструментом 108. Опора 244 имеет вкладыши из постоянного магнита, создающие удерживающую инструмент силу. Примерный вид вращающейся опоры 244, подобный обычному рабочему элементу, был выбран исключительно для демонстрационных целей. Как показано, возможны другие виды и формы вращающейся опоры.
По мере возрастания количества драгоценных камней, обработанных на одной и той же рабочей поверхности доводочного инструмента, покрытая алмазом поверхность инструмента изнашивается и становится непригодной к использованию. С использованием настоящего устройства и способа замены инструмента можно при необходимости легко снять инструмент и установить новый доводочный инструмент. С помощью балансировочного механизма можно легко сбалансировать новый доводочный инструмент.
Хотя устройство и инструмент описаны подробно, следует понимать, что в них могут быть внесены различные изменения, замены и модификации без отклонения от существа и объема технических условий, описанных в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение относится к области обработки драгоценных камней. Устройство для обработки драгоценных камней содержит доводочный инструмент, вращающуюся опору для удержания и вращения доводочного инструмента, балансировочный механизм и механизм съема для съема доводочного инструмента с вращающейся опоры. Балансировочный механизм облегчает балансировку доводочного инструмента и вращающейся опоры путем перемещения доводочного инструмента по поверхности вращающейся опоры. При этом балансировочный механизм выполнен с возможностью балансировки доводочного инструмента и вращающейся опоры без добавления балансировочных масс. Кроме того, в описании изобретения приведены различные варианты выполнения устройства для обработки драгоценных камней, доводочного инструмента и механизма балансировки рабочего элемента, а также способ балансировки рабочего элемента и способ установки и замены доводочного инструмента. В результате обеспечивается простота установки и замены доводочного инструмента, а также облегчается его балансировка. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
| Устройство для статической балансировки тел вращения | 1975 |
|
SU575526A1 |
| Картотека | 1928 |
|
SU11743A1 |
| US 6676495 B1, 30.08.2000 | |||
| US 5503592 A, 02.04.1996 | |||
| DE 19529414 A1, 28.03.1996 | |||
| US 4754578 A, 05.07.1988 | |||
| RU 94036714 A1, 20.07.1996 | |||
| ЕПИФАНОВ В.И | |||
| и др | |||
| Технология обработки алмазов в бриллианты | |||
| - М.: Высшая школа, 1982, с.228-232. | |||
