Выдачное устройство
Группа изобретений относится к способу и устройству для выдачи драгоценных камней, аппарату для их сортировки и способу их сортировки. Устройство 100 для выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности 103 содержит колесо 106, установленное с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси А, расположенной над поверхностью 103, и имеющее один или более зубьев 104, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса 106. Двигатель 116 выполнен с возможностью вращения колеса 106. Датчик 112 выполнен с возможностью идентификации того, когда один из зубьев 104 находится в заданном положении, чтобы обеспечить индикацию того, что колесо 106 находится в исходном положении. Колесо 106 установлено таким образом, что, когда колесо 106 находится в исходном положении, между поверхностью 103 и колесом 106 имеется зазор. При выходе колеса 106, в процессе его вращения, из исходного положения, один из зубьев 104 вступает в контакт с драгоценным камнем и сталкивает его с поверхности 103. Группа изобретений направлена на обеспечение скорости удаления драгоценных камней, не ограничивающей производительность устройства. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники
Изобретение относится к способу и устройству для выдачи (диспенсирования) драгоценных камней. Преимущественно, но не исключительно изобретение относится к способу и устройству для выдачи алмазов.
Уровень техники
Природные алмазы - это природные камни, состоящие исключительно из алмаза, образовавшегося в результате геологических процессов в течение длительных периодов времени. Синтетические алмазы - это искусственные камни, изготовленные посредством промышленных процессов, таких как НРНТ (high pressure high temperature - высокое давление, высокая температура) или CVD (chemical vapor deposition - химическое осаждение из паровой фазы).
Синтетические алмазы нашли широкое применение в промышленности, но все же составляют лишь небольшую долю текущей продукции промышленности драгоценных камней, причем они не рассматриваются как обладающие высокой ценностью, связанной с природными алмазами схожего цвета и качества. В неполированном состоянии синтетические алмазы можно относительно легко отличить от природных алмазов; однако, может оказаться, что после его полировки и огранки, как драгоценного камня, такой камень трудно идентифицировать как синтетический.
Чтобы определить, является камень природным или синтетическим, могут быть использованы усовершенствованные скрининговые аппараты, такие как DiamondCure™ и DiamondView™. В типичном случае такой скрининг включает измерение характеристик поглощения или испускания света индивидуальным алмазом. Часто оказывается необходимым провести скрининг больших количеств алмазов меньших размеров, включая камни, иногда именуемые, как "melee". "Melee" - это профессиональный термин, который не соответствует точно определенному интервалу размеров, но на практике может применяться к камням весом менее примерно 0,2 карата (20 соток) и обычно (но необязательно) более примерно 0,01 или 0,02 карата. В некоторых случаях даже камни весом всего 0,001 карат или даже меньше могут именоваться, как "melee". Как следствие, их малых размеров, камни melee, как правило, продаются пакетами или лотами. Поскольку один пакет может содержать сотни камней, к природным камням могут оказаться примешанными синтетические алмазы и неалмазный материал.
Камни melee могут сортироваться автоматически, в соответствии с их измеренными свойствами, посредством различных аппаратов, известных из уровня техники. Например, в WO 2012/146913 описан аппарат для ориентирования драгоценных камней, в котором драгоценные камни подаются из бункера на поворотный диск, а затем получают нужную ориентацию при прохождении между парой осциллирующих стенок, которые расположены по существу вдоль траектории перемещения драгоценных камней. После прихода в наиболее стабильную конфигурацию драгоценные камни поочередно удаляются с поворотного диска посредством манипулятора, например, содержащего вакуумный схват, установленный на поворотный кронштейн, и транспортируются к системе тестирования, измерения или дополнительного исследования. Затем манипулятор подает (диспенсирует) драгоценный камень в соответствующий накопительный контейнер, выбор которого зависит от результатов тестирования.
Из уровня техники известны и другие механизмы для удаления и выдачи, включая воздушные струи, откидные лопатки и толкатели. Однако многие из этих механизмов имеют недостатки. Например, откидным лопаткам и толкателям требуется время для возврата в исходное состояние после каждой выдачи, что существенно ограничивает степень разделения драгоценных камней или других объектов, так что драгоценные камни или другие объекты должны быть отделены друг от друга на большее расстояние, чтобы обеспечить нужное время для возврата в исходное состояние. Это ограничивает общую производительность аппарата. Воздушные струи не требуют времени для такого возврата, но характеризуются низкой точностью и сложностью регулировки, а также требуют применения заслонок (что приводит к блокированию объектов) и нуждаются в увеличенном расстоянии между объектами, если одновременное сбрасывание нескольких объектов недопустимо. Кроме того, воздушные струи требуют подачи сжатого воздуха, что может оказаться неудобным и станет неприемлемым, если аппарат должен функционировать не в лабораторных условиях. Воздушные струи могут также создавать проблемы, связанные с формированием электростатического заряда, что приводит к реальным трудностям при выдаче небольших драгоценных камней, таких как melee.
Из уровня техники известно устройство для сортировки отдельных объектов, например, шоколадных батончиков в обертке, раскрытое в источнике US 5052542, в котором используется непрерывно вращающееся колесо с лопатками (крыльчатка), сталкивающее батончики с конвейерной ленты в одну либо другую сторону.
Проблема при выборе или разработке выданного (диспенсирующего) механизма к аппарату для сортировки (сортировальному аппарату) описанного выше типа, состоит в необходимости гарантировать то, что скорость, с какой драгоценные камни или другие мелкие дискретные объекты могут быть удалены с диска или ленты, не станет фактором, ограничивающим производительность аппарата. Это особенно важно, когда диск или лента в процессе сортировки движется непрерывно.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения, предлагается выдачное устройство для выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности, содержащее: колесо, установленное с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, расположенной над поверхностью, и содержащее один или более зубьев, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса; двигатель, выполненный с возможностью вращения колеса, и датчик, выполненный с возможностью идентификации того, когда один из зубьев находится в заданном положении, чтобы обеспечить индикацию того, что колесо находится в исходном положении. Колесо установлено таким образом, что, когда колесо находится в исходном положении, между указанной поверхностью и колесом имеется зазор. Кроме того, колесо установлено таким образом, что при выходе колеса, в процессе его вращения, из исходного положения один из зубьев вступает в контакт с драгоценным камнем для сталкивания драгоценного камня с указанной поверхности.
При этом колесо может быть установлено таким образом, что при выходе колеса, в процессе его вращения, из исходного положения один из зубьев вступает в контакт с горизонтальной подвижной поверхностью и сталкивает драгоценный камень с указанной поверхности.
Горизонтальная ось может быть по существу параллельна направлению перемещения поверхности.
У колеса может иметься множество зубьев, расположенных по наружной боковой поверхности колеса на равных угловых расстояниях друг от друга. Исходное положение может быть задано как положение, в котором самый верхний зуб находится в заданном положении.
Колесо может иметь пять зубьев, расположенных на одинаковых угловых расстояниях друг от друга.
У каждого зуба могут иметься ведущая часть и задняя часть. При этом ведущая часть может отходить от центра колеса на большее расстояние, чем задняя часть.
Колесо может содержать пенопластовый материал с закрытыми порами.
Датчик может содержать световую завесу.
Выдачное устройство может быть выполнено с возможностью после запуска двигателя перемещения колеса в исходное положение.
Колесо может быть выполнено с возможностью его приведения в движение в первом направлении при выдаче драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности и в движение во втором, противоположном направлении при продвижении драгоценных камней к другой области горизонтальной подвижной поверхности.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается аппарат для сортировки драгоценных камней, содержащий: один или более пунктов измерения, каждый из которых содержит по меньшей мере одно измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения одного или более свойств драгоценного камня; горизонтальную подвижную поверхность для размещения на ней драгоценных камней и для их транспортирования к одному или более пунктам измерения; одно или более выдачных устройств, выполненных согласно рассмотренному первому аспекту и выполненных с возможностью выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности в соответствии с их измеренными свойствами.
Аппарат может содержать контроллер, выполненный с возможностью запуска двигателя каждого из одного или более выдачных устройств.
Аппарат может дополнительно содержать накопительный контейнер, ассоциированный с каждым из одного или более выдачных устройств.
Аппарат может содержать серию выдачных устройств, расположенных в таком порядке, чтобы обеспечить последовательное подведение драгоценного камня, находящегося на горизонтальной подвижной поверхности, к колесам серии выдачных устройств.
Согласно третьему аспекту изобретения предлагается способ выдачи драгоценных камней с движущейся горизонтальной поверхности. Способ включает следующие операции: обеспечивают, используя двигатель, вращение колеса, имеющего один или более зубьев, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса, вокруг горизонтальной оси, расположенной над указанной поверхностью таким образом, что, когда колесо находится в исходном положении, между колесом и указанной поверхностью имеется зазор; используют датчик для идентификации того, когда один из зубьев находится в заданном положении, чтобы выдать индикацию того, что колесо находится в исходном положении; останавливают вращение колеса в его исходном положении; когда драгоценный камень подходит к колесу, дополнительно приводят колесо во вращение, так что один из зубьев вступает в контакт с драгоценным камнем и сталкивает его с указанной поверхности.
Горизонтальная ось может быть расположена таким образом, что, когда, при повторном вращении колеса, драгоценный камень проходит мимо колеса, один из зубьев вступает в контакт с указанной поверхностью при сталкивании драгоценного камня с движущейся горизонтальной поверхности.
Согласно четвертому аспекту изобретения предлагается способ сортировки драгоценных камней, включающий следующие операции: помещают драгоценные камни на горизонтальную подвижную поверхность; используя указанную поверхность, транспортируют драгоценные камни к одному или более пунктам измерения; измеряют, в одном или более пунктах измерения, одно или более свойств драгоценного камня; осуществляют выдачу драгоценных камней, в соответствии с их измеренными свойствами, с горизонтальной подвижной поверхности, используя одно или более выдачных устройств, выполненных согласно рассмотренному первому аспекту.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует устройство для выдачи драгоценных камней.
На фиг.2а представлено, на виде сбоку, колесо аппарата по фиг.1.
На фиг.2b фрагмент фиг.2а показан в увеличенном масштабе.
Фиг. 3 и 4 иллюстрируют колесо по фиг.1 в процессе его использования.
Фиг. 5 иллюстрирует устройство по фиг.1 в составе аппарата для сортировки драгоценных камней.
На фиг.6 сортировальный аппарат по фиг.5 показан на виде спереди.
На фиг.7 сортировальный аппарат по фиг.5 показан на виде сверху.
Фиг. 8 иллюстрирует способ выдачи драгоценных камней.
Осуществление изобретения
Устройство 100 для выдачи драгоценных камней, таких как алмазы, с горизонтальной подвижной поверхности 103 будет описано далее со ссылками на фиг.1-4. Подлежащие выдаче драгоценные камни в типичном случае будут представлять собой полированные камни с бриллиантовой и фантазийной огранками. Сортировальный аппарат 101, содержащий одно или более устройств 100 для выдачи драгоценных камней, будет описан со ссылками на фиг.5-7. Однако использование рассматриваемого устройства 100 для выдачи (выдачного устройства) не ограничено этим сортировальным аппаратом 101. Выдачное устройство 100 может использоваться и с другими сортировальными, измерительными, идентификационными и другими аппаратами, из которых нужно выдавать или удалять последовательно подводимые драгоценные камни или другие дискретные мелкие объекты. Способ выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности будет описан со ссылками на фиг.8.
Выдачное устройство 100 содержит колесо 106, установленное с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси А, расположенной над горизонтальной подвижной поверхностью 103. Горизонтальная ось А по существу параллельна направлению перемещения поверхности 103. Колесо 106 находится в плоскости по существу перпендикулярной направлению перемещения поверхности 103. У колеса 106 имеются один или более зубьев 104а, 104b…, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса. Устройство 100 содержит также двигатель 116, выполненный с возможностью вращения колеса 106. Датчик 112 выполнен с возможностью идентификации момента, когда один из зубьев 104а, 104b… будет находиться в заданном положении, чтобы обеспечить индикацию того, что колесо 106 находится в исходном положении. Колесо 106 установлено таким образом, что при его нахождении в исходном положении между поверхностью 103 и колесом 106 имеется зазор, а при выходе колеса 106 из исходного положения один из зубьев 104а, 104b… вступает в контакт с драгоценным камнем для сталкивания этого камня с поверхности 103.
В примере, проиллюстрированном фиг.1-4, у колеса 106 имеются пять обращенных наружу зубьев 104а, 104b, 104с, 104d, 104е, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса 106. В других, неизображенных вариантах, можно использовать меньше или больше зубьев. Например, можно использовать один, два, три, четыре или более зубьев. Зубья 104а, 104b… могут располагаться вокруг колеса 106 на равных угловых расстояниях, как это показано для проиллюстрированного примера по фиг.1-4, у которого зубья 104а, 104b… расположены по наружной периферии колеса 106 с угловыми интервалами 72°. Альтернативно, угловое расстояние между зубьями можно варьировать.
Термин "зубья" в контексте изобретения может означать любые выступающие элементы, такие как лопасти, пластинки, консоли и т.д.
Колесо 106 в рассматриваемом примере изготовлено из пенопласта высокой плотности с закрытыми порами. В других (неизображенных) вариантах могут быть использованы пенопластовые или пластиковые материалы других типов. Пенопласт в этом примере имеет минимальные отверстия в поверхности пенопласта для выхода газа или воздуха ("blow holes"). Это устраняет риск внедрения или иного прикрепления мелких камней, например камней melee, к колесу 106 из пенопласта в процессе их выдачи.
Колесо 106 является гибким. Когда оно приводится в действие, то при его вращении по меньшей мере часть зуба 104а, 104b… колеса 106 скользит по горизонтальной подвижной поверхности 103 сортировального аппарата (например представленного сортировального аппарата 101), на которой последовательно расположены драгоценные камни. По меньшей мере часть зуба 104а, 104b… деформируется в результате контакта с поверхностью 103. Когда, при вращении колеса 106 зуб 104а, 104b… отходит от поверхности 103, материал зуба возвращается к своей первоначальной форме. Другими словами, зуб 104а, 104b… не совершает легкого щелчка ("flick") по поверхности 103, который имел бы место, например, в случае узкой тонкой пластинки. Такой щелчок увеличил бы скорость драгоценного камня при его выдаче, что является нежелательным, поскольку драгоценный камень может переместиться слишком далеко и не попасть в выдачной контейнер 105 сортировального аппарата 101 или удариться о контейнер 105 и отскочить от него.
Конфигурация, в которой при активации колеса по меньшей мере часть зуба 104а, 104b… деформируется в результате контакта с горизонтальной подвижной поверхностью 103, гарантирует отсутствие зазора между поверхностью 103 и зубом 104а, 104b… Это обеспечивает надежную выдачу или удаление с поверхности 103 даже очень мелких драгоценны камней.
В этом примере каждому из зубьев 104а, 104b… придана такая форма, что только его часть контактирует с поворотной поверхностью 103 сортировального аппарата 101 в процессе выдачи. Это уменьшает степень износа как колеса 106, так и поверхности 103. Желательно также ограничить площадь контакта между зубом 104а, 104b… и поверхностью 103 для того, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель 116, который приводит колесо 106 во вращение. Это предотвращает "опрокидывание" двигателя 116 и проблемы с его перегревом.
Таким образом, ведущая часть 104L каждого зуба отходит на большее расстояние от центра колеса 106, чем его задняя часть 104Т. Другими словами, зубья 104а, 104b… асимметричны относительно своей продольной оси В, как наиболее наглядно проиллюстрировано фиг.2b. Ведущая часть 104L каждого зуба 104а, 104b… обращена по направлению нормального перемещения колеса 106, т.е. по направлению, в котором вращается колесо 106, когда оно удаляет драгоценные камни с подвижной поверхности 103 (в данном примере это направление по часовой стрелке). В данном примере все зубья 104а, 104b… по существу идентичны, причем каждый зуб 104а, 104b… имеет общую ширину около 5,5 мм. Должно быть понятно, что описанная форма зубьев 104а, 104b… не должна рассматриваться как ограничивающая изобретение, т.е. допустимы и другие их формы и конструкции.
Поскольку целесообразно минимизировать контакт между зубьями 104а, 104b… и горизонтальной подвижной поверхностью 103, колесо может быть установлено таким образом, что при выдаче (диспенсировании) драгоценного камня зубья 104а, 104b… не касаются поверхности 103, или касаются ее только слегка. В этом случае полезно позиционировать горизонтальную ось А колеса 106 так, чтобы в процессе выдачи зуб 104а, 104b… подходил, насколько это возможно, близко к поверхности 103, без реального контакта с ней или осуществлял с ней только минимальный контакт. Минимальный контакт может означать предельно легкое касание, недостаточное для деформирования зуба.
В примере, проиллюстрированном фиг.1-4, колесо 106 прикреплено к ступице 111, содержащей выходной вал 114. Например, колесо 106 может быть приклеено к ступице 111. Ступица 111 присоединена к двигателю, такому как шаговый двигатель 116. Шаговый двигатель 116 может быть выполнен таким образом, что 1000 его шагов соответствует одному обороту колеса 106. Шаговый двигатель 116 выполнен с возможностью приведения колеса 106 в действие, т.е. для придания ему, через ступицу 111, вращения вокруг своей оси А. Ось А находится в той же плоскости, что и горизонтальная подвижная поверхность 103, на которой транспортируются драгоценные камни.
Фиг. 5-7 иллюстрируют аппарат 101 для сортировки драгоценных камней, содержащий комплект описанных выше выдачных устройств 100, выполненных с возможностью выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности 103 с учетом измеренных свойств этих камней. Сортировальный аппарат 101 содержит также один или более пунктов 110а, 110b измерения, каждый из которых содержит по меньшей мере одно измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения одного или более свойств драгоценного камня, а также горизонтальную подвижную поверхность 103 для размещения на ней драгоценных камней и для транспортирования их к одному или более пунктам 110а, 110b измерения.
В этом примере горизонтальная подвижная поверхность является поверхностью поворотного диска 103, выполненного с возможностью приема партии драгоценных камней из бункера 102. Драгоценные камни находятся на по существу плоской верхней поверхности диска 103, которая вращается со скоростью примерно 30 мм/с, и транспортируются диском 103 к перемешивателю-ориентатору 113. Перемешиватель-ориентатор 113 содержит пару противолежащих параллельных вертикальных стенок, формирующих по существу полукруглый канал (на фиг.5-7 не показан), в который драгоценные камни направляются поворотным диском 103. Стенки осциллируют, так что драгоценные камни, которые находятся на поверхности поворотного диска 103, опрокидываются, принимая наиболее стабильную конфигурацию, т.е. положение, соответствующее минимальной потенциальной энергии, обычно гранью-площадкой вниз.
По завершении их ориентирования драгоценные камни транспортируют на горизонтальной поверхности диска 103 через разделяющее устройство, содержащее серию кулачков 107, 108. Кулачки 107, 108 расположены под углом к направлению перемещения горизонтальной поверхности 103, так что драгоценные камни отодвигаются ими к наружной области диска 103, которая движется с большей линейной скоростью, чем его центральная область. В результате расстояние между камнями увеличивается.
После операции их пространственного разделения драгоценные камни проходят через датчик 109 положения, такой как лазерная завеса, который выполнен с возможностью посылки сигнала контроллеру 117 каждый раз, когда через него проходит драгоценный камень. Прохождение этого драгоценного камня через датчик коррелируется с угловым положением диска 103 в этот момент, и дальнейшее местоположение каждого драгоценного камня можно после этого отслеживать благодаря знанию текущего углового положения диска 103.
Затем, при дальнейшем вращении диска 103 пространственно разделенные драгоценные камни поочередно проходят через один или более пунктов 110а, 110b измерения, и результаты измерений свойств драгоценных камней передаются от измерительных устройств, имеющихся в одном или более пунктах 110а, 110b измерения, контроллеру 117. После этого выдачной механизм 100 подает (диспенсирует) каждый драгоценный камень, с учетом его измеренных свойств, в соответствующий накопительный контейнер 105, удаляя драгоценный камень с поверхности поворотного диска 103. Должно быть понятно, что сортировальный аппарат 101 согласно примеру по фиг.5-7 содержит комплект выдачных устройств 100, так что у каждого накопительного контейнера 105 имеется выдачное устройство 100, ассоциированное именно с ним. Поэтому количество выдачных устройств 100 может подбираться в зависимости от требуемого количества накопительных контейнеров 105. В данном примере использованы четыре выдачных устройства, так что присутствуют также четыре колеса 106 и ассоциированные с ними ступицы 111, двигатели 116 и датчики 112, причем каждый двигатель 116 связан с контроллером 117 и активируется им.
Поскольку момент, в который конкретный драгоценный камень проходит через датчик 109 положения, и скорость вращения диска 103 известны, контроллер 117 может с высокой точностью предсказать, когда конкретный драгоценный камень пройдет мимо одного или более пунктов 110а, 110b измерения. Поэтому контроллер 117, получивший результаты измерений одного или более свойств конкретного драгоценного камня, может связать их с местоположением конкретного драгоценного камня на поворотном диске 103. При этом, основываясь на полученных результатах измерений, контроллер 117 может, например, определить, является ли данный драгоценный камень природным алмазом, синтетическим алмазом или неалмазом. Когда конкретный драгоценный камень подходит к позиции, смежной с соответствующим накопительным контейнером 105, контроллер 117 активирует соответствующий двигатель 116, связанный с диспенсирующим колесом 106, ассоциированным с этим контейнером 105, чтобы подать драгоценный камень с поверхности поворотного диска 103 в правильный контейнер 105.
Когда, в процессе функционирования, требуется выполнить операцию выдачи (диспенсирования), контроллер 117 сортировального аппарата 101 активирует двигатель 116, который обеспечивает поворот колеса 106 на заданный угол. Более конкретно, колесо 106 приводится в движение двигателем 116 таким образом, что оно поворачивается на расстояние, равное расстоянию между центрами двух смежных зубьев 104а, 104b…
Важным условием является обеспечение исходного положения колеса 106, поскольку, когда выдача не производится, колесо должно быть пространственно отделено от подвижной поверхности 103. Чтобы выполнить это условие, двигатель 116 в начале каждого цикла сортировки должен установить колесо 106 в заданное (исходное) положение. Этого можно достичь различными путями, но в данном примере использован датчик 112, установленный над колесом 106. Датчик 112 может содержать, например, лазерную завесу, микропереключатель или датчик на эффекте Холла. В качестве реперной точки используется самый верхний зуб 104а, 104b…, и колесо 106 устанавливается в исходное положение с учетом детектированного датчиком 112 положения самого верхнего зуба 104а, 104b… Вращение колеса 106 при его установке в исходное положение (т.е. в начале каждого цикла сортировки) может осуществляться в первом, нормальном направлении вращения (например по часовой стрелке).
Альтернативно, вращение колеса 106 на начальной операции установки в исходное положение может осуществляться во втором, противоположном (реверсивном) направлении (т.е. против часовой стрелки). Выбор реверсивного направления гарантирует, что любые драгоценные камни, которые были оставлены на диске 103 после предыдущего цикла сортировки, не будут ошибочно поданы в накопительные контейнеры 105. В результате поворота к исходному положению в реверсивном направлении любые драгоценные камни, находящиеся на диске 103, будут смещены назад, в направлении центра диска 103 и возвращены в цикл посредством механизмов подачи, рассмотренных выше.
При использовании колеса 106 с пятью зубьями двигателю 116 в каждом цикле выдачи может задаваться 200 шагов из исходного положения (т.е. 1000 шагов на один полный оборот колеса 106). В этом примере колесо 106 устанавливается в исходное положение каждый раз при осуществлении цикла выдачи, после чего колесо 106 приводится во вращение двигателем 116 до тех пор, пока следующий зуб 104а, 104b… не запустит датчик 112. Другими словами, после запуска двигателя 116 посредством контроллера 117 сортировального аппарата 101 датчик 112 способен посылать сигнал на остановку двигателя 116 при детектировании одного из зубьев 104а, 104b… После этого двигатель 116 обеспечивает быстрое замедление колеса 106 и его остановку. Должно быть понятно, что любой из зубьев 104а, 104b… может быть использован для обеспечения возврата колеса 106 в исходное положение, т.е. колесо 106 возвращается в исходное положение, как только любой из зубьев 104а, 104b… окажется в самом верхнем положении, близком к датчику 112, и будет детектирован датчиком.
Важными факторами для обеспечения выдачи драгоценных камней при минимальных расстояниях между ними являются толщина колеса 106 (которая в этом примере составляет около 8 мм) и время, необходимое для полного цикла выдачи. В этом примере колесо 106 приводится во вращение таким образом, что одно диспенсирующее движение может быть завершено за 100 мс. Под одним диспенсирующим движением следует понимать диспенсирование (выдачу) одного драгоценного камня и вращение колеса 106 на расстояние между центрами двух смежных зубьев 104а, 104b… За это время подвижный диск 103, на котором перемещаются драгоценные камни, в типичном случае пройдет примерно 3 мм. Таким образом, выдачное устройство 100 способно диспенсировать драгоценные камни без остановки подвижного диска 103. Это драматически увеличивает производительность сортировального аппарата 101.
Как показано на фиг.3, в своем исходном положении колесо 106 расположено над горизонтальной поверхностью подвижного диска 103 настолько, чтобы между самым нижним из зубьев 104а, 104b… колеса 106 и диском 103 в зоне траектории драгоценных камней имелся явный зазор. Этот зазор позволяет драгоценным камням с размерами в заданном интервале проходить мимо колеса 106 и за него в случае, когда не требуется выдавать драгоценный камень, находящийся в представленном положении. Если же драгоценный камень подлежит выдаче, то, как показано в примере по фиг.4, колесо 106 приводится во вращение по часовой стрелке для осуществления диспенсирующего движения, и один из зубьев 104а, 104b… колеса 106 вступает в контакт с драгоценным камнем и сталкивает его с диска 103 в выдачной контейнер 105, находящийся ниже диска 103 и за его наружной кромкой, как это показано на фиг.4. Как отмечалось ранее, при контакте с диском 103 часть зуба 104а, 104b… может деформироваться.
Колесо 106 будет остановлено двигателем 116, как только любой из зубьев 104а, 104b… будет детектирован датчиком 112. Должно быть понятно, что датчик 112 может быть сконфигурирован и установлен таким образом, чтобы для индикации конца одного диспенсирующего движения он детектировал не самый верхний из зубьев 104а, 104b… Например, датчик 112 может быть выполнен с возможностью детектирования любого из зубьев 104а, 104b при любом угловом положении колеса 106. В частности, датчик 112 может быть выполнен с возможностью детектирования положения одного определенного зуба из зубьев 104а, 104b…
Альтернативно, шаговый двигатель 116 может приводиться в действие для очень быстрого выполнения заданного количества шагов, чтобы подвести, в процессе выдачи драгоценных камней, один из зубьев 104а, 104b… близко к датчику 112, но не в пределах расстояния детектирования. Небольшое количество завершающих шагов может выполняться более медленно, чтобы обеспечить возможность более точного детектирования зуба 104а, 104b… датчиком 112. Как только датчик 112 детектирует зуб 104а, 104b…, колесо 106 останавливают.
Далее, со ссылками на фиг.8 будет описан способ выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности. Способ включает: использование двигателя для вращения колеса, имеющего один или более зубьев, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса, вокруг горизонтальной оси, расположенной над поверхностью таким образом, что, когда колесо находится в исходном положении, между колесом и указанной поверхностью имеется зазор; использование датчика, чтобы идентифицировать момент прихода одного из зубьев в заданное положение для обеспечения индикации того, что колесо находится в исходном положении; остановку вращения колеса в исходном положении; когда драгоценный камень проходит колесо, повторное приведение колеса во вращение, так что один из зубьев вступает в контакт с драгоценным камнем и сталкивает его с указанной поверхности.
Способ сортировки драгоценных камней с использованием описанного выше сортировального аппарата 101 включает следующие операции: помещают драгоценные камни на горизонтальную подвижную поверхность 103; используя указанную поверхность, транспортируют драгоценные камни к одному или более пунктам 110а, 110b измерения; измеряют, в одном или более пунктах 110а, 110b измерения, одно или более свойств драгоценного камня и осуществляют выдачу драгоценных камней, в соответствии с их измеренными свойствами, с горизонтальной подвижной поверхности 103, используя одно или более выдачных устройств 100.
Если представляется желательным, чтобы по меньшей мере часть зуба 104а, 104b… деформировалась поверхностью 103, горизонтальная ось А может быть расположена таким образом, чтобы при вращении колеса 106, когда драгоценный камень проходит колесо 106, один из зубьев вступал в контакт с движущейся горизонтальной поверхностью 103, когда он сталкивает драгоценный камень с поверхности 103.
Специалисту в данной области будет понятно, что в описанный вариант могут быть внесены различные модификации, не выходящие за пределы объема изобретения. Например, толщина и форма колеса 106 могут быть адаптированы для различных приложений или к ситуации, когда требуется выдавать значительно более крупные или мелкие драгоценные камни.
В другом варианте выдачное устройство 100 может быть выполнено таким образом, что колесу 106 может селективно придаваться вращение в реверсивном направлении, т.е. в направлении, противоположном направлению, нормально используемому при выдаче драгоценных камней с поверхности диска 103 в накопительный контейнер 105. Реверсирование направления вращения колеса 106 может обеспечить продвижение драгоценных камней к внутренней части поворотного диска 103 вместо сталкивания их за наружный край диска 103. Такое выполнение может быть желательным в случаях, когда драгоценные камни поступают к месту выдачи недостаточно разделенными или когда измерения свойств драгоценных камней оказались неудачными и требуются повторные измерения.
1. Выдачное устройство для выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности, содержащее:
колесо, установленное с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, расположенной над указанной поверхностью, и имеющее один или более зубьев, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса;
двигатель, выполненный с возможностью вращения колеса; и
датчик, выполненный с возможностью идентификации того, когда один из зубьев находится в заданном положении, для обеспечения индикации того, что колесо находится в исходном положении; при этом:
колесо установлено таким образом, что, когда колесо находится в исходном положении, между указанной поверхностью и колесом имеется зазор; и
колесо установлено таким образом, что при выходе колеса, в процессе его вращения, из исходного положения один из зубьев вступает в контакт с драгоценным камнем для сталкивания драгоценного камня с указанной поверхности.
2. Устройство по п. 1, в котором колесо установлено таким образом, что при выходе колеса, в процессе его вращения, из исходного положения один из зубьев вступает в контакт с горизонтальной подвижной поверхностью и сталкивает драгоценный камень с указанной поверхности.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором указанная горизонтальная ось в целом параллельна направлению перемещения поверхности.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором колесо содержит множество зубьев, расположенных по наружной боковой поверхности колеса на равных угловых расстояниях друг от друга.
5. Устройство по п. 4, в котором за исходное положение принимается положение, в котором самый верхний зуб находится в заданном положении.
6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором колесо содержит пять зубьев, расположенных на одинаковых угловых расстояниях.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором каждый зуб содержит ведущую часть и заднюю часть, при этом ведущая часть отходит от центра колеса на большее расстояние, чем задняя часть.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором колесо содержит пенопластовый материал с закрытыми порами.
9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором датчик содержит световую завесу.
10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, которое выполнено с возможностью перемещения колеса в исходное положение после запуска двигателя.
11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором колесо выполнено с возможностью его приведения во вращение в первом направлении при выдаче драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности и приведения во вращение во втором, противоположном, направлении при продвижении драгоценных камней к другой области горизонтальной подвижной поверхности.
12. Аппарат для сортировки драгоценных камней, содержащий:
один или более пунктов измерения, каждый из которых содержит по меньшей мере одно измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения одного или более свойств драгоценного камня;
горизонтальную подвижную поверхность для размещения на ней драгоценных камней и для их транспортирования к одному или более пунктам измерения;
одно или более выдачных устройств согласно любому из пп. 1-11, выполненных с возможностью выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности в соответствии с их измеренными свойствами.
13. Аппарат по п. 12, который содержит контроллер, выполненный с возможностью запуска двигателя каждого из одного или более выдачных устройств.
14. Аппарат по п. 12 или 13, который содержит накопительный контейнер, ассоциированный с каждым из одного или более выдачных устройств.
15. Аппарат по любому из пп. 12-14, который содержит серию выдачных устройств, расположенных в таком порядке, чтобы обеспечить последовательное прохождение драгоценного камня, находящегося на горизонтальной подвижной поверхности, мимо колес серии выдачных устройств.
16. Способ выдачи драгоценных камней с движущейся горизонтальной поверхности, включающий следующие операции:
используют двигатель для вращения колеса вокруг горизонтальной оси, расположенной над указанной поверхностью, причем колесо содержит один или более зубьев, распределенных вокруг наружной боковой поверхности колеса, причем горизонтальная ось расположена таким образом, что, когда колесо находится в исходном положении, между колесом и указанной поверхностью имеется зазор;
используют датчик для идентификации того, когда один из зубьев находится в заданном положении, чтобы выдать индикацию того, что колесо находится в исходном положении;
останавливают вращение колеса в исходном положении;
когда драгоценный камень проходит мимо колеса, дополнительно приводят колесо во вращение, так что один из зубьев вступает в контакт с драгоценным камнем и сталкивает его с указанной поверхности.
17. Способ по п. 16, в котором горизонтальная ось расположена таким образом, что, когда, при повторном вращении колеса, драгоценный камень проходит мимо колеса, один из зубьев вступает в контакт с движущейся горизонтальной поверхностью при сталкивании драгоценного камня с указанной поверхности.
18. Способ по п. 16 или 17, в котором горизонтальная ось в целом параллельна направлению перемещения поверхности.
19. Способ по любому из пп. 16-18, в котором колесо содержит множество зубьев, расположенных по наружной боковой поверхности колеса на равных угловых расстояниях друг от друга.
20. Способ по любому из пп. 16-19, в котором каждый зуб содержит ведущую часть и заднюю часть, при этом ведущая часть отходит на большее расстояние от центра колеса, чем задняя часть.
21. Способ по любому из пп. 16-20, который включает перемещение колеса в исходное положение после запуска двигателя.
22. Способ по любому из пп. 16-21, который включает приведение колеса во вращение в первом направлении при осуществлении выдачи драгоценных камней с горизонтальной подвижной поверхности, и приведение колеса во вращение во втором, противоположном, направлении при продвижении драгоценных камней к другой области горизонтальной подвижной поверхности.
23. Способ сортировки драгоценных камней, включающий следующие операции:
помещают драгоценные камни на горизонтальную подвижную поверхность;
используя указанную поверхность, транспортируют драгоценные камни к одному или более пунктам измерения;
измеряют, в одном или более пунктах измерения, одно или более свойств драгоценных камней;
осуществляют выдачу драгоценных камней, в соответствии с их измеренными свойствами, с горизонтальной подвижной поверхности, используя одно или более выдачных устройств согласно любому из пп. 1-11.
24. Способ по п. 23, который включает запуск, посредством контроллера, двигателя каждого из одного или более выдачных устройств.
25. Способ по п. 23 или 24, который включает ассоциирование накопительного контейнера с каждым из одного или более выдачных устройств.
26. Способ по любому из пп. 23-25, который включает размещение серии выдачных устройств таким образом, что драгоценный камень, находящийся на горизонтальной подвижной поверхности, последовательно проходит мимо колес серии выдачных устройств.
