Brevet FR2708489A1 — publié le 19950210

La présente invention concerne un procédé pour le triage automatique de pierres précieuses, ou de petites pièces analogues, ainsi que la machine permettant d'effectuer cette opération. Avant leur sertissage sur des montures moulées les pierres précieuses doivent en effet être triées afin que leurs cotes correspondent sensiblement au logement destiné à les recevoir. Traditionnellement ce tri se fait au palmer à cadran. Cela nécessite une manipulation et un positionnement manuel avec des pinces brucelles. La précision demandée est de plus ou moins 0,1 mm à plus ou moins 0,2 mm, selon les fabricants, et cette précision permet de ne pas avoir à retoucher le logement et les griffes de sertissage des montures. Dans un domaine similaire, le document FR 2.079.715 décrit un procédé et une machine permettant de trier les pierres & briquet ou autres menus objets du même genre. Selon ce procédé, les pierres sont amenées par une goulotte d'alimentation constituée par un tube incliné et vibrant entre deux jeux de trois galets chacun destiné à faire rouler et avancer les pierres, ces deux jeux de galets étant séparés par un espace libre à travers lequel les pierres de longueur insuffisante peuvent tomber. Le brevet révèle bien une alimentation "à la file" des pierres a briquet alignées, mais il ne fait que séparer les pierres trop courtes et les déchets des pierres de longueur acceptable grâce à une mesure mécanique peu précise de la longueur des pierres. Dans ce procédé connu on ne fait aucune mesure dimensionnelle précise des pierres par comparaison avec un étalon. L'objet de la présente invention est de proposer un procédé pour automatiser la manipulation, le positionnement, la mesure de longueur et de largeur, et le tri des pierres précieuses par rapport à un étalon de référence et un affichage de la tolérance, ainsi qu'une machine pour la mise en oeuvre dudit procédé. Selon ia présente invention, ce but est atteint en ce que le procédé proposé consiste à effectuer la ou les mesures des pierres précieuses mises en position convenable et séparées unitairement les unes des autres dans un tube transparent ou dans une goulotte animée d'un mouvement vibratoire pour le faire défiler entre l'émetteur et le récepteur d'au moins un dispositif de mesure du type laser qui communique les résultats de la mesure à un automate programmable qui les compare à ceux d'un étalon et qui actionne un dispositif mécanique de triage automatique des pierres selon le résultat. La machine pour la mise en oeuvre de ce procéde est remarquable en ce qu'elle assure les opérations suivantes: - approvisionnement "à la file" par bol vibrant, - sélection du sens des pierres par des pièges appropriés, - mise à l'unité des pierres, - positionnement des pierres dans un tube de verre, - avance de pierres par vibration mécanique du tube de verre, - mesure longueur/largeur par deux ensembles émetteur/récepteur de laser micrométrique - tri après la mesure par automate programmable et déclenchement d'un nouveau cycle. D'autres caractéristiques remarquables de la présente invention font l'objet des revendications suivantes. Elles ressortent de la description ci-dessous d'un mode de réalisation d'un type de machine selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins joints o: - la figure 1 représente une vue d'ensemble en élévation de la machine de tri des pierres précieuses. - la figure 2a représente un schéma de pierrage de la sélectrice. - la figure 2b représente un schéma de pierrage de la mise à l'unité. - la figure 2c représente un schéma de pierrage du positionnement. - la figure 3 représente un détail du vibreur, support du tube d'avance. - la figure 4 représente un schéma synoptique d'ensemble de la marque électrique et électronique. - la figure 5 représente un schéma synoptique du programme de l'automate. - la figure 6 représente un principe d'une sélection multiple. Le procédé selon la présente invention se lit sur la figure I qui est une représentation schématique d'ensemble de la machine destinée à sa mise en oeuvre. Une platine surmontant le caisson 1 qui contient les éléments électriques et électroniques de commande et de réglage et dont la face avant porte les cadrans de mesure et d'affichage ainsi que les boutons, interrupteurs et autres voyants de commande, supporte l'ensemble des dispositifs formant la machine de tri. Ainsi à l'entrée de la machine est disposé un bol vibrant 2 d'un type bien connu qui contient le lot de pierres précieuses à trier et qui a pour fonction de faire défiler ces pierres dans une position bien définie dans un couloir 3. La sélection du sens des pierres se fait grâce à des pièges réalisés par des rainures 24 telles que représentées sur la figure 2a. Les pierres passant sur la table 25 ne s'accrochent pas dans les rainures alors que celles ne passant pas sur la table 25 s'accrochent aux rainures 24 par le fil 26 ou la pointe 27 de la culasse 28 et retombent dans le bol 2. La "mise à l'unité" des pierres qui défilent dans le couloir 3 est assurée par un petit dispositif mécanique 4 constitué par un couteau 40 ou, de préférence, par une petite brosse 41, et commandé par un électro- aimant 42. Les pierres sont ainsi admises à pénétrer l'une après l'autre et unitairement dans le dispositif de mesure et de tri qui suit (schéma de principe sur la figure 2b). Ainsi la pierre à mesurer pénètre dans un petit tube en verre 5 de section circulaire dans lequel elle circule le long de la génératrice inférieure dans le sens de la flèche F, son avance étant assurée selon une méthode bien connue par la vibration asymétrique du tube 5 engendrée par un dispositif vibrant 6 qui supporte le tube de verre 5 et dont l'amplitude de vibration est ajustable. Remarquons que les pierres précieuses de forme autres que circulaire (ovales, rectangulaires, poires, navettes, etc...) se positionnent en long dans ce tube comme cela est illustré par la figure 2c. La figure 3 représente en détail le montage du tube de verre 5 sur le vibreur 6. Ce tube est supporté par une pièce en forme 7, de préférence en matière plastique marlée, elle-même solidaire de l'armature mobile 8 de l'électro-aimant 29, l'ensemble étant monté sur deux lames ressorts 9 solidaires par leur extrémité inférieure de l'armature fixe 10 de l'électro-aimant 29. En circulation dans ce tube de verre 5 dans le sens de la flèche F, la pierre passe entre deux ensembles de mesure micrométrique par laser Il et 12 dont l'un, Il est destiné à mesurer la longueur de la pierre et l'autre, 12, sa largeur selon les axes respectivement XX' et YY' portés sur la figure 2b. Le principe, bien connu de l'homme de l'art, de la mesure avec un laser micrométrique consiste A mesurer la quantité d'ombre générée par la pierre à mesurer passant dans un faisceau de rayons optiques très parallèles, et ne sera pas décrit plus en détail ici. Un tel dispositif est, par exemple, constitué par une cellule micrométrique laser Kayence LX2-12 suivi par un amplificateur Kayence LX2- raccordé a un moniteur, comparateur, calculateur Kayence RV2-52. Le tube de verre 5 doit être très fin afin que la réfraction affecte le moins possible la mesure. L'erreur due à cette réfraction éventuelle est corrigée par l'amplificateur traitant le signal du récepteur laser. Les valeurs maximum des mesures sont mémorisées et comparées aux mesures d'une pierre étalon. La tolérance du comparateur est ajustable et un signal "hors cote" est généré par ce comparateur. Lorsque la pierre arrive à l'extrémité du tube de verre 5, elle passe devant une cellule 13 formant barrage infra-rouge qui a pour effets: validation des mémoires de mesure par la comparaison, - lecture des signaux "hors cote" éventuels, - aiguillages en "bon" ou "mauvais" en sortie du tube 5 par action sur une goulotte 14 mue par un électro- aimant O30 pour diriger la pierre dans le bac récepteur correspondant, initialisation des mémoires de mesures, - admission d'une nouvelle pierre dans le tube 5 par excitation du solénoïde 42 de mise à l'unité. La figure 4 est un schéma synoptique d'ensemble de la partie électrique et électronique de la machine, contenu dans le caisson I qui porte sur sa face avant les éléments de contrôle et de commande de la machine. A côté de l'interrupteur général de mise en marche 31 et de son voyant de contrôle 32, on trouve ainsi deux boutons 15 et 16 de réglage des intensités de vibration respectivement du bol 2 et du tube de verre 5 selon un principe classique. Un automate programmable 17 reçoit en entrée les signaux de la cellule infra-rouge de passage 13 et des deux ensembles micromètres laser 11 et 12 et est raccordé en sortie au compteur totalisateur 18 et au compteur de pierres "bonnes" 19, ainsi qu'aux solénoïdes de mise à l'unité 42 et d'aiguillage 30 et à un relais de validation de la mesure 20. Uni bouton poussoir 22 "étalon" permet de décaler le zéro du comparateur Kayence des micromètres Il et 12, après passage préalable d'une pierre étalon dans le système. La figure 5 représente schématiquement le programme de l'automate 17. Le fonctionnement de la machine ci-dessus est alors le suivant. On met d'abord une pierre étalon dans le bol 2 et on règle sa vibration pour que la pierre monte normalement dans le colimaçon. Lorsque la pierre est prise dans le système de mise a l'unité 4, on appuie sur le bouton "départ cycle" 21 et on règle la vibration du tube 5 pour que la vitesse de la pierre soit comprise entre sensiblement 0,5 à 1 cm/sec., sans sursaut, surtout dans la partie mesure. Lorsque ce réglage est correct, on repasse la pierre. Après la mesure et la validation (passage devant la cellule infra-rouge 13) on appuie sur le bouton "étalon' 22. On repasse alors l'étalon pour faire un contrôle: les afficheurs de longueur 11 et de largeur 12 ne doivent indiquer que quelques centièmes de mm. On règle alors par un bouton 23 la tolérance du tri désiré. La machine est alors prête pour fonctionner en série. On met le lot à trier dans le bol 2 et, quand les premières pierres sont présentées devant le système de mise à l'unité 4, on appuie sur le bouton "départ cycle" 21. Le tri se fera alors automatiquement pour tout le lot contenu dans le bol 2. La machine de tri ci-dessus décrite peut faire l'objet de nombreuse variantes de réalisation, sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi il est bien connu de l'homme de l'art que la sélection du sens des pierres à la sortie du bol vibrant 2 de la forme de pièges de sélection peut être réalisée de différentes façons et dépend de la forme générale des pierres. De la même façon, les outillages de "mise à l'unité", interchangeable selon la forme et le calibre des pierres à traiter, peuvent être conçues de différentes manières, interchangeables ou universels. Le tube de verre 5 peut être remplacé par une pièce transparente de forme et de nature convenable permettant d'effectuer les mesures avec les micromètres laser dans de bonnes conditions. Par ailleurs il est également possible d'utiliser la machine selon l'invention pour effectuer des sélections multiples. Il est ainsi possible de former un lot de pierres non pré-triées et sélectionner une série de lots de sortie correspondant à certains critères dimensionnels. Un micro-ordinateur pourra gérer l'ensemble des données et, comme on peut le voir sur la figure 6, commandera en sortie du tube vibrant 5 une série de tiroirs 33 en cascade triant les pierres en de multiples catégories, selon de critères dimensionnels par exemple. Il est également possible d'adjoindre à la machine une détection chromatique afin de trier les pierres selon leur couleur ou la densité de leur teinte. On peut aussi installer un micromètre laser "diagonal" qui permettrait de différencier les pierres selon leur forme, par exemple distinguer une pierre ronde d'une pierre carrée. La machine ainsi décrite n'est pas limitée au tri des pierres précieuses, mais peut servir au tri d'autres menus objets similaires, sans sortir du cadre de la présente invention. a REVENDICATIONS 1) Procédé de tri automatique de pierres précieuses, ou autres objets similaires, selon des critères dimensionnels, caractérisé en ce que la ou les pierres, mises en position convenable et séparées les unes des autres par des dispositifs appropriés (3, 4), sont introduites dans un tube transparent (5), animé d'un mouvement vibratoire pour les faire défiler entre l'émetteur et le récepteur d'au moins un dispositif de mesure micrométrique laser (11, 12) qui communique les résultats de la mesure à un automate programmable (17) qui les compare à ceux d'un étalon et qui actionne un dispositif mécanique (14) de triage automatique des pierres selon le résultat et qui initialise a nouveau le cycle de mesure. 2) Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication i ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle assure les operations successives suivantes: - approvisionnement "à la file" par un bol vibrant (2) sélection du sens des pierres par pièges appropriés (24) - mise à l'unité des pierres - positionnement des pierres dans un tube de verre (5), ou une goulotte transparente - avance des pierres par vibration mécanique du tube de verre (5) - mesure de la longueur et de largeur par deux ensembles émetteur-récepteur de laser micrométriques (11, 12) - tri après la mesure par automate programmable (17) et déclenchement d'un nouveau cycle par cellule infra-rouge (13) 3) Machine selon la revendication 2 ci-dessus, caractérisée en ce que le tube transparent (5) est un tube en verre mince de section circulaire. 4> Machine selon la revendication 2 ci-dessus, caractérisée en ce que le positionnement des pierres en vue de la mesure se fait dans une goulotte transparente de forme appropriée. ) Machine selon la revendication 2 ci-dessus, caractérisée en ce qu'un micro- ordinateur effectue en sortie du tube de verre (5) une sélection multiple selon des critères dimensionnels définis. 6) Machine selon la revendication 2 ci-dessus, caractérisée en ce qu'un détecteur chromatique permet en outre une sélection des pierres selon la couleur ou l'intensité de coloration.