专利名称：全自动宝石研磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及各种宝石的研磨设备,具体涉及ー种全自动宝石研磨机。
背景技术：
“玉不琢，不成器”，人类几千年来靠手工制作各种珠宝首饰，随着电子技木、电机技术、控制技术的发展，手工工作逐渐可以被机器设备替代，由手工研磨走向自动化研磨。宝石研磨机，是天然钻石、红宝石、蓝宝石、人造宝石的加工设备，利用该设备可以将不规则的宝石加工成璀璨夺目的珠宝饰品。众所周知，为了获得璀璨夺目、具有很高艺术价值的宝石，往往采用手工研磨或者是半手工并自动化的研磨方式，通常认为，完全自动化的研磨将会给宝石带来ー些不可预料的缺陷或者精度不够，然而，如果不将宝石研磨完全自动化，宝石价格将一直居高不下，限制了宝石行业的整体发展。
实用新型内容有鉴于此，提供ー种全自动宝石研磨机，而且大大提高了设备可维护性，还简化了操作，降低成本。ー种全自动宝石研磨机，包括用于研磨的机械装置，所述机械装置包括用于夹持宝石的机械手臂和用于研磨宝石的研磨转盘，还包括用于显示操作信息的显示屏，所述显示屏配置有按键；通过通信接ロ与显示屏及按键连接并接收来自于按键的信号和由显示屏显示其内部操作信息，用于运动控制的四轴运动控制器；四个连接至四轴运动控制器并分别接收来自于四轴运动控制器的运动控制指令、用于从四个运动方向上进行驱动的驱动器；与机械手臂电气连接并对应接收四个驱动器的四个运动方向上的驱动指令，用于控制所述机械手臂在四个运动方向上进行运动以调整宝石待研磨部位并运动到让研磨转盘研磨的位置的四个步进电机。进ー步地，所述四个驱动器为控制机械手臂角度的角度驱动器、控制机械手臂旋转的旋转驱动器、控制机械手臂左右摆动的横向驱动器以及控制机械手臂上升与下降的纵向驱动器，所述四个步进电机为控制机械手臂角度的角度电机、控制机械手臂旋转的旋转步进电机、控制机械手臂左右摆动的横向步进电机以及控制机械手臂上升和下降的纵向步进电机。进ー步地，还包括与四轴运动控制器连接并用于给四轴运动控制器反馈所述机械手臂的运动的原点位置信号、极限位置信号的传感器。进ー步地，所述四轴运动控制器采用ARM核32位控制器。进ー步地，每个驱动器是支持最大500KHZ位置脉冲输入和方向脉冲输入，具有旋转位置控制精度达0. 028度的步进电机驱动器。进ー步地，所述通信接ロ为RS485总线接ロ、RS232总线接ロ或USB接ロ。[0014]进ー步地，所述机械装置还包括用于支撑机械手臂的研磨机支架、支撑机械手臂上下运动的纵向圆形导轨、用于带动机械手臂左右运动的凸轮结构、用于带动机械手臂角度调整的同步带轮、用于机械手臂左右运动的轴承。进ー步地，所述按键具有用于输入加工參数的键盘。进ー步地，所述研磨机具有电源，所述电源与四轴运动控制器和驱动器连接以分别对应供以24V直流电和36V直流电。进ー步地,所述宝石包括人造宝石或天然宝石。上述全自动宝石研磨机至少具有以下优点I.通过运动控制器以及各个步进电机及其驱动器实现全自动化研磨，能做到非常精密的控制，简化了操作，提高了生产效率和品质；2.研磨机通过采用上述模块化的架构设计，使研磨机可靠性大大提高，大大提高了设备可维护性，降低成本；3.通过显示屏和按键，用户可以编辑加工エ艺和加工类型，设定各种加工參数，简化了操作，降低成本；4.多功能运动控制器是基于高性价比的ARM核32位控制器，不仅满足高速运算的需要,而且满足高速数字输入输出功能。
以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中图I是本实用新型实施例提供的全自动宝石研磨机框架图。图2是本实用新型实施例提供的全自动宝石研磨机中机械装置侧视结构示意图。图3是图2中的机械装置俯视结构示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本实用新型的具体实施例进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实例，并不用于限定本实用新型的保护范围。本实用新型主要通过运动控制器、驱动器以及各个电机一同操作控制，通过这些来控制机械装置，实现全自动化研磨宝石，大大提高设备可维护性，简化了操作，降低成本。另外，还进ー步采用传感器采样，引入高性价比的ARM控制器，以及采用高速总线通信接ロ，提升研磨精度、品质和效率，通过采用光电位置传感器能提高位置反馈速度和精度。在本实施例中，全自动指利用先进的计算机控制技术和运动控制技术，将几千年以来由人工手工研磨エ艺用自动化方法实现，研磨的操作完全实现全自动化。而且本实施例的研磨机是万能型，是指以复杂的数控算法为基础，将不同形状、不同材质、不同エ艺要求的宝石加工方法集成在了一台机器上，并且给用户提供了丰富的加工形状编辑接ロ，通过显示器和按键，用户可通过这些人机交互接ロ自由设计并加工出任意复杂的宝石。请參阅
图1、2和3，显示本实用新型实施例的全自动宝石研磨机的组成框架和示意性结构，先參阅
图1，全自动宝石研磨机包括用于研磨的机械装置60、显示屏和按键12、四轴运动控制器10、四个驱动器、四个步进电机。机械装置60包括用于夹持宝石的机械手臂62 (參阅图2和3)和用于研磨宝石的研磨转盘(图未示)。[0031]显示屏和按键12包括用于显示操作信息的显示屏以及配置的按键；按键具有用于输入加工參数的键盘。研磨转盘优选是高速旋转的金刚石转盘。四轴运动控制器10通过通信接ロ与显示屏及按键组件12连接并接收来自于按键的信号和由显示屏显示其内部操作信息，用于运动控制，即控制驱动器。具体地，四轴运动控制器10优选采用ARM核32位控制器，ARM器件具有体积小、低功耗、低成本、高性能等优点，不仅能满足脉冲发生功能、高速运算功能，而且满足高速数字输入输出功能和高速总线接ロ(例如本实施例中作为通信接ロ的RS485总线接ロ、RS232总线接ロ或USB接ロ)的信号接收和发送功能。进ー步地，该信号传输全部采用光电隔离器件，以提高信号完整性。如前所述，四轴运动控制器10的主要功能是通过通信接ロ接收显示器及按键(如电脑)信号数据及命令，然后将信号数据及命令等信息解析成运动控制指令，这些指令以脉冲等数字量信号传送到步进电机驱动器中，以完成相应的动作。四个驱动器分别与四轴运动控制器连接并分别接收来自于四轴运动控制器10的运动控制指令、用于从四个运动方向上进行驱动。本实施例中，四个驱动器是为控制机械手臂62角度的驱动器21、控制机械手臂62旋转的旋转驱动器22、控制机械手臂62左右摆动·的横向驱动器23以及控制机械手臂62上升与下降的纵向驱动器24。具体地，每个驱动器21、22、23、24都是支持最大500KHz位置脉冲输入和方向脉冲输入，具有旋转位置控制精度达0. 028度的步进电机驱动器。每个步进电机驱动器可以是通用步进电机驱动器，控制核心是四轴运动控制器10，控制器10接收由按键输入的加工參数，然后控制驱动器21、22、23、24驱动步进电机。四个步进电机与机械手臂62电气连接并对应接收四个驱动器21、22、23、24的四个运动方向上的驱动指令，用于控制机械手臂62在四个运动方向上进行运动，以调整宝石待研磨部位并运动到让研磨转盘(图未示)研磨的位置。如图2和3所示，四个步进电机为控制机械手臂62角度的角度步进电机31、控制机械手臂62旋转的旋转步进电机32、控制机械手臂62左右摆动的横向步进电机33以及控制机械手臂62上升和下降的纵向步进电机34。通过这四个运动方向的控制，可任意调整宝石想要加工的部位，例如宝石要加工某个面、角边等甚至微小的部位，将宝石的待研磨部位运动到可以接受研磨的位置，例如靠近转盘，对于任何部位，其相对转盘都有ー个角度、一个相对位置，因此，宝石与转盘的相对角度、相对位置等都通过四个步进电机即能够完全调整到位，例如，请參阅图2和3，包括控制机械手臂62角度的步进电机31、控制机械手臂62旋转的步进电机32，通过旋转控制，可以方便进行轴対称的研磨，通过角度控制，可以调整宝石与转盘的相对角度，而宝石与转盘相对位置可以通过步进电机32、33、34来实现，这样可实现全自动化研磨操作。所述机械装置60还包括用于支撑机械手臂62的研磨机支架61、支撑机械手臂64上下运动的纵向圆形导轨63、用于带动机械手臂62左右运动的凸轮结构、用于带动机械手臂62角度调整的同步带轮66、用于机械手臂62左右运动的轴承67。其中，凸轮结构包括凸轮65以及连接在凸轮65和电机33之间的连杆(图未示)。机械装置60还具有一个用于安装前述驱动器和控制器的安装箱68。优选地，通信接ロ优选为RS485总线接ロ、RS232总线接ロ或USB接ロ。这些接ロ具有速度快，传输量大等特点，从而使得显示器及按键与四轴运动控制器10之间的连接传输更快捷、运算速度更快，便于利用显示器及按键对电机实施即时监控，提高步进电机的效率。具体研磨吋，四轴运动控制器10通过按键和显示器接收操作者信号、显示操作数据，步进电机驱动器连接到四轴运动控制器以接收运动控制指令，步进电机驱动器还分别对应与步进电机连接以发送所述运动控制指令给电机并控制相应的电机动カ输出，机械手臂与步进电机连接并根据电机动カ输出进行研磨。进ー步，研磨机还包括传感器14，例如可以为光电对射式位置传感器，用于检测位置，当机械装置60到达指定位置时将光电传感器发射光遮挡，接收端将检测不到发射光信号，从而输出ー个电平信号，遮挡后输出高电平还是低电平是可以配置的，具体依据实际需要配置。传感器14与四轴运动控制器10连接并用于给四轴运动控制器10反馈机械装置60的机械运动的原点位置信号、极限位置信号。通过传感器14，优选采用光电位置传感器能提高位置反馈速度和精度，提升研磨精度和效率。 另外，本实施例的全自动宝石研磨机还具有电源80，电源80与四轴运动控制器10和驱动器连接以分别对应供以24V直流电和36V直流电。电源80的输入为220V交流电，通过ー DC/DC单元82进行转换，可以恒压输出，具体输出为24V直流电和36V直流电。其中24V直流电用于供给四轴运动控制器10，36V直流电用于供给步进电机驱动器。本实施例的全自动宝石研磨机可用于制作各种宝石，例如天然钻石、红宝石、蓝宝石、人造宝石等等。本实施例的全自动宝石研磨机至少具有以下优点I.通过运动控制器以及各个步进电机及其驱动器实现全自动化研磨，能做到非常精密的控制，简化了操作，提高了生产效率和品质；2.研磨机通过采用上述模块化的架构设计，使研磨机可靠性大大提高，大大提高了设备可维护性，降低成本；3.通过显示屏和按键，用户可以编辑加工エ艺和加工类型，设定各种加工參数，简化了操作，降低成本；4.多功能运动控制器是基于高性价比的ARM核32位控制器，不仅满足高速运算的需要，而且满足高速数字输入输出功能。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.ー种全自动宝石研磨机，包括用于研磨宝石的机械装置，所述机械装置包括用于夹持宝石的机械手臂和用于研磨宝石的研磨转盘，其特征在于，还包括 用于显示操作信息的显示屏，所述显示屏配置有按键； 通过通信接ロ与显示屏及按键连接并接收来自于按键的信号和由显示屏显示其内部操作信息，用于运动控制的四轴运动控制器； 四个连接至四轴运动控制器并分别接收来自于四轴运动控制器的运动控制指令、用于从四个运动方向上进行驱动的驱动器； 与机械手臂电气连接并对应接收四个驱动器的四个运动方向上的驱动指令，用于控制所述机械手臂在四个运动方向上进行运动以调整宝石待研磨部位并运动到让研磨转盘研磨的位置的四个步进电机。
2.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述四个驱动器为控制机械手臂角度的角度驱动器、控制机械手臂旋转的旋转驱动器、控制机械手臂左右摆动的横向驱动器以及控制机械手臂上升与下降的纵向驱动器，所述四个步进电机为控制机械手臂角度的角度步进电机、控制机械手臂旋转的旋转步进电机、控制机械手臂左右摆动的横向步进电机以及控制机械手臂上升和下降的纵向步进电机。
3.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，还包括与四轴运动控制器连接并用于给四轴运动控制器反馈所述机械手臂的运动的原点位置信号、极限位置信号的传感器。
4.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述四轴运动控制器采用ARM核32位控制器。
5.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在干，每个驱动器是支持最大500KHz位置脉冲输入和方向脉冲输入，具有旋转位置控制精度达0. 028度的步进电机驱动器。
6.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述通信接ロ为RS485总线接ロ、RS232总线接ロ或USB接ロ。
7.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述机械装置还包括用干支撑机械手臂的研磨机支架、支撑机械手臂上下运动的纵向圆形导轨、用于带动机械手臂左右运动的凸轮结构、用于带动机械手臂角度调整的同步带轮、用于机械手臂左右运动的轴承。
8.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述按键具有用于输入加工參数的键盘。
9.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述研磨机具有电源，所述电源与四轴运动控制器和驱动器连接以分别对应供以24V直流电和36V直流电。
10.如权利要求I所述的全自动宝石研磨机，其特征在于，所述宝石包括人造宝石或天然宝石。
专利摘要本实用新型涉及一种全自动宝石研磨机，包括用于研磨的机械装置，该机械装置包括用于夹持宝石的机械手臂和用于研磨宝石的研磨转盘，研磨机还包括用于显示操作信息的显示屏，显示屏配置有按键；通过通信接口与显示屏及按键连接并接收来自于按键的信号和由显示屏显示其内部操作信息、用于运动控制的四轴运动控制器；四个连接至四轴运动控制器并分别接收来自于四轴运动控制器的运动控制指令、用于从四个运动方向上进行驱动的驱动器；与机械手臂电气连接并对应接收四个驱动器的四个运动方向上的驱动指令、用于控制机械手臂在四个运动方向上进行运动以调整宝石待研磨部位并运动到让研磨转盘研磨的位置的四个步进电机。该研磨机可维护性高，操作简便，成本低。
文档编号B24B9/16GK202592160SQ20112056652
公开日2012年12月12日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者李鹏, 梅建彬, 欧文学, 高超京, 聂均, 王龙, 王瑞龙, 柴国鸿 申请人:深圳市方远微测控科技有限公司