Brevet FR2462199A1 — publié le 19810213

1. La présente invention se rapporte à un disposif pulvé- risateur actionné par l'air destiné à diviser finement de la peinture et dans lequel l'air de pulvérisation ( atoimisation) commande la position d'une aiguille obturatrice du disposi- tif afin d'assurer que la peinture ne s'écoule que lorsqu'il existe une pression d'air suffisante pour atomiser la pein- ture de façon appropriée.- On connait déjà par le brevet des E.U.A. ng 3 053 461 un dispositif pulvérisateur actionné par l'air dans lequel l'air comprimé fourni pour pulvériser la peinture à pulvé- riser est utilisé pour ouvrir un gicleur fermé par une ai- guille de manière que la peinture puisse parvenir à l'ori- fice du gicleur pour la projection du jet. Un problème posé par les dispositifs de pulvérisation actionnés par l'air réside dans la difficulté de commander l'aiguille de façon appropriée pour assurer que la peinture ne s'écoule pas tant qu'on ne dispose pas d'une pression d'air suffisante pour assurer une pulvérisation ou atomisa- tion appropriée de la peinture à projeter. Le dispositif pulvérisateur actionné par l'air suivant l'invention com- prend un corps muni d'un gicleur à une première extrémité; ce gicleur présentant un orifice et il est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de pression formée dans l'autre extrémité du corps, un premier passage pour l'écoulement du liquide à pulvériser prévu dans le corps et menant à l'ori- fice du gicleur, une soupape à aiguille obturatrice mobile dans la direction axiale et logée dans ce passage, une ex- trémité de cette aiguille étant adaptée pour ouvrir et fermer l'orifice, l'autre extrémité de l'aiguille étant engagée dans ladite chambre de pression et étant reliée à un support, un ressort logé dans ladite chambre de pression, et en contact avec ledit support et tendant à placer l'aiguille dans une po- sition de fermeture, ledit corps présentant un deuxième pas- sage qui peut être relié à une source d'air sous pression pour transmettre l'air sous pression simultanément à la cham- bre de pression et au gicleur pour pulvériser le liquide lors- 2. que ce dernier traverse l'orifice et un élément flexible logé dans ladite chambre de pression et qui coopère avec ledit support pour laisser l'air comprimé s'écouler dudit deuxième passage dans ladite chambre de pression et, de cette façon, ajouter son action à la force du ressort de manière à mainte- nir sur ladite aiguille une force de fermeture qui est à peu près égale mais légèrement inférieure à la force néces- saire pour ouvrir la soupape à aiguille, de sorte que cette soupape ne s'ouvre pas pour laisser le liquide à pulvériser parvenir à l'orifice du gicleur tant que l'air sous pression ne se trouve pas à une pression suffisan.te pour pulvériser le liquide. L'invention apporte une solution au problème de la com- mande correcte de la soupape à aiguille. L'invention fournit un pistolet pulvérisateur actionné par l'air qui maintient au- tomatiquement sur l'aiguille une force de fermeture à peu près égale à la force qui est nécessaire pour ouvrir la soupape à aiguille de manière à assurer que la peinture ne parvienne- pas à l'orifice du gicleur tant que la pression de l'air n'est pas suffisante pour pulvériser la peinture. Ceci assure éga- lement la rapidité de l'ouverture et de la fermeture de la soupape à aiguille. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un robot à axes multiples équipé de deux pistolets de pulvérisation identiques, dont chacun est réalisé conformément à l'inven- tion 3C - la Fig. 2 est une vue en coupe à plus grande échelle, - suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 et qui montre l'un des pis- tolets de pulvérisation en détail, ce pistolet étant tourné de 90 de manière à être représenté dans une attitude hori- zontale. - la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig. 2 mais qui montre la soupape à aiguille du pistolet de pulvérisation 3. dans sa position d'ouverture totale; - la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2; - la Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3; - la Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig. 2. 1 En se référant à la Fig. 1, on a représenté un robot à axes multiples adapté pour décrire des mouvements sous com- mande programmée pour prendre des positions de travail uni- verselles relativement à des objets tels que des véhicules automobiles (non représentés). Le robot 10 comprend une flè- che ou un bras porteur allongé 12 dont l'extrémité arrière est montée sur une embase 16 ou socle qui est engagé dans un carter 16. Le carter 16 comprend les moyens de commande habituels servant à astreindre l'extrémité travaillante du robot à se déplacer automatiquement dans plusieurs direction sous la commande d'un programme. Dans le cas considéré, l'extrémité travaillante du robot est munie d'un ensemble 18 de projec- tion de peinture qui comprend deux pistolets de pulvérisa- tion identiques 19 dont chacun est réalisé conformément à l'invention. Le bras de support 12 du robot 10 comprend un élément tubulaire allongé 20 qui se termine à son extrémité extéri- eure par un ensemble 22 formant poignet lequel, à son tour, supporte l'ensemble de pulvérisation de peinture 18. Cet en- semble 18 comprend un collecteur 24 dans lequel sont formés des passages appropriés pour débiter de l'air comprimé et de la peinture aux pistolets 19. Dans l'ensemble considéré, quatre tuyaux souples 26, 28, 30 et 32 servent de conduits pour transmettre la peinture et l'air comprimé au collecteur 24 en provenance de sources (non représentées). L'ensemble 22 de poignet comprend un ensemble d'engrenages qui sert à faire tourner l'ensemble 18 suivant une première trajectoire circulaire 34.et suivant une deuxième trajectoire circulaire 4. 36. En outre, l'extrémité arrière du bras porteur 12 est articulée sur le socle 14 de manière à pouvoir faire pivo- ter l'ensemble du bras autour d'un axe horizontal, suivant un trajet circulaire 38. Le socle 14 est également monté pour tourner autour d'un axe vertical suivant un trajet circulaire 40, de sorte que l'ensemble du bras porteur 12 peut osciller en décrivant des mouvements curvilignes et positionner l'ensemble de pulvérisation de peinture 18 en différents points. Il ressort donc de façon évidente de la description ci-dessus que le robot a quatre degrés de li- berté qui permettent à la machine d'effectuer une opéra- tion de pulvérisation de peinture en différents points. Chaque pistolet 19 comprend un corps principal 42 un gicleur 44 et une partie de commande 46 (Fig. 2 et 3). Le corps 42 présente quatre orifices 48, 50, 52, 54 qui sont re- liés par l'intermédiaire du collecteur 24 aux quatre tuyaux 26, 28, 30 et 32passant dans le bras porteur 12 du robot 10. A ce propos, il convient de remarquer que le tuyau 26 ache- mine la peinture à pulvériser et qu'il est relié à l'orifice 48 de chacun des pistolets 19. Les tuyaux 28 et 30 achemi- nent l'air comprimé et sont respectivement reliées aux ori- fices 50 et 52 des pistolets tandis que le tuyau 32 comporte une soupape de décharge et est relié à l'orifice 54 du corps principal 42 du pistolet 19. Ainsi qu'il est classique dans les ensembles de peinture7 des véhicules, le tuyau 32 DJoue le rôle de tuyau de retour pour le solvant pendant l'opéra- tion de nettoyage des pistolets que l'on exécute avant cha- que changement de cpuleur de la peinture. Comme ont le voit sur la Fig. 2, le corps principal 42 présente un alésage central longitudinal échelonné dont la partie terminale avant *56 est filetée et reçoit l'extrémité arrière d'un gicleur tubulaire 58 à liquide munie d'un ori- fice 60. L'alésage échelonné du corps principal 42 coincide avec un perçage longitudinal 62 formé dans-le gicleur à li- quide 58 et qui est relié à l'orifice 60. En outre, le per- çage 62 est relié à un passage 64 qui conduit à l'orifice 48 5. qui distribue la peinture liquide à pulvériser au pistolet 19. On remarquera que la partie arrière de l'alésage éche- lonné du corps principal 42 comprend un bossage annulaire 66 qui s'étend radialement vers l'intérieur et qui, en com- binaison avec une douille filetée 68, sert de moyen de gui- dage pour assurer La précision du mouvement axial de l'ai- guille 70, dont l'extrémité avant pointue 72 sert à ouvrir et fermer l'orifice 60. Des garnitures d'étanchéité 74 et 76 sont prévues aux extrémités opposées de la douille 68 pour délimiter à l'intérieur du pistolet 19 des zones iso- lées les unes des autres à joint étanche. Le gicleur 44 du pistolet 19 comprend également un gi- cleur d'air 78 qui est ajusté sur des parties du gicleur de liquide 58 qui convergent vers l'avant et qui est serré à joint étanche contre ce gicleur de liquide par une bague de serrage 80 vissée sur l'extrémité avant du corps principal 42. La partie centrale du gicleur d'air 78 présente des ori- fices longitudinaux dont deux sont représentés sur la Pig.2 et désignés par la référence 82. Les orifices 82 sont égale- ment espacés de l'orifice de liquide 60 et l'entourent et ces orifices communiquent avec une chambre annulaire 84 qui, à son tour, communique avec un passage longitudinal 86 formé dans le gicleur de liquide 58. Le passage 86 communique à son tour avec un passage radial 88 qui se termine à l'ori- fice 50. De cette façon, lorsque de l'air comprimé est trans- mis à l'orifice 50, il atteint la chambre 84 par les passa- ges 88 et 86 et sort par les orifices 82 pour pulvériser la peinture qui traverse l'orifice 60. Comme dans la technique classique, le corps du gicleur d'air 78 est muni de deux ai- les 90 et 92 dont chacune présente intérieurement un passage 94 qui est relié aux ouvertures 96 et 98 pour agir sur le cône de peinture pulvérisée lorsque cette dernière sort du pistolet 19. Chacun des passages 94 communique avec une chambre annulaire 100, qui, à son tour, est en communication avec un passage 1C2 du gicleur de liquide 58 qui conduit à une chambre annulaire 1C4. A son tou., la chambre annulaire 6. 104 reçoit de l'air d'un passage longitudinal 106 formé dans la partie principale 42 du corps, comme on le voit sur la Fig. 6. Le perçage 106 est relié à l'orifice 52 par un perçage radial 108. La partie de commande 46 du pistolet 19 comprend un mé- canisme d'actionnement qui sert à commander la position de l'aiguille 70. Ce mécanisme est logé dans une chambre de pression qui est délimitée par un chapeau d'extrémité 110 et par la partie arrière de la partie principale 42 du corps. Le chapeau 110 est serré sur une collerette radiale 112 ve- nue de matière avec le corps principal 42 par une bague de serrage filetée 114. Un dispositif à membrane 117 constitue une partie du dispositif d'actionnement et comprend une mem- brane 116 ainsi que deux organes de retenue 118 et 120. La partie périphérique de la membrane circulaire 116 est serrée entre le chapeau 110 et la collerette 112 tandis que son ex- trémité intérieure est fixée à joint étanche entre les orga- nes de retenue 118 et 120, qui sont assemblés par un filetage, le dernier 120 comportant une ouverture centrale circulaire 121. Comme on le voit sur les Fig. 2, 3 et 5, l'organe de re- tenue 120 présente, dans la région de sa périphérie extérieure, un bossage annulaire 122 qui est de section uniforme et est adapté pour attaquer normalement un disque 124 fait d'une matière élastique telle que le néoprène ou le caoutchouc. Le disque 124 est maintenu en position contre un support annu- laire 126 qui est à son tour fixé à l'extrémité arrière fi- letée de l'aiguille 70 par deux écrous 128 et 130. Il con- vient de remarquer que l'ouverture 121 ménagée dans le dis- positif 117 sert à faire communiquer la région adjacente à la douille 68 avec la surface externe du disque 124, qui est définie par le bossage annulaire 122. Unnressort hélicoïdal 132 est logé dans la chambre de pression et est en appui par une première extrémité sur le chapeau 110 tandis que son au- tre extrémité prend appui sur le support 126 de manière à maintenir sur l'aiguille 70 une force de sollicitation dans le sens de la fermeture. De cette façon, comme on le voit 7. sur la Pig. 2, le ressort 132, en agissant sur le support 126, sert à forcer l'extrémité pointue conique de l'ai- guille 70 dans l'orifice 60 de manière à fermer ce dernier et à empêcher le liquide de le traverser. On remarquera éga- lement que la chambre de pression de la partie de commande 46 du pistolet 19 est continuellement en communication avec l'orifice 50 qui fournir l'air comprimé pour la pulvérisa- tion du liquide. En effet, la chambre de pression de la par- tie de commande 46 est reliée à un passage longitudinal 134 formé dans le corps principal 42. Le passage 134 à son tour conduit à une chambre annulaire 136 qui entoure l'extrémité arrière du gicleur de liquide et est en communication avec l'orifice 50. Le fonctionnement du pistolet suivant l'invention est le suivant: Dans la position représentée sur la Fig. 2, les diver- ses parties du pistolet 19 sont dans leur position normale qu' elles occupent avant le fonctionnement. Initialement, on ouvre un robinet qui commande le passage de la peinture dans le conduit 26 pour diriger la peinture liquide à pul- vériser vers l'orifice 48. Ensuite, on ouvre un robinet de commande intercalé dans le conduit 28 pour transmettre 1'- air comprimé à l'orifice 50. L'air comprimé qui pénètre par l'orifice 50 atteint par les passages 88 et 86, les orifi- ces 82 formés dans le gicleur d'air 78. En même temps, l'air comprimé passe dans la chambre 136 et le passage 134 pour atteindre la chambre de pression. Lorsque l'aiguille 70 se trouve dans sa position de fermeture représentée sur la Fig. 2, il ne se produit rien à ce moment. Toutefois, on remarquera que, étant donné que le bossage 122 du disposi- tif 117 est en appui contre le disque 124, la chambre de pression est divisée en une chambre arrière et une chambre avant, la chambre arrière, dans laquelle est logé le res- sort 132, étant isolée de la chambre avant dans laquelle se trouve l'extrémité de tête de la douille 68. Par conséquent, pendant l'accroissement de la pression de l'air comprimé, 8. cet air agit sur la surface de droite du dispositif 117 et sur la surface externe du disque 124. Suivant la valeur de la pression qui agit sur ces deux éléments et suivant la force du ressort 132, l'aiguille 70 conserve sa position re- présentée sur la Fig. 2 ou commence à se déplacer vers la gauche pour ouvrir l'orifice 60. En d'autres termes, lorsque la pression de l'air commence à s'accroître et à devenir su- périeure à la force du ressort 1532, le dispositif 117 en même temps que le support 126 et que le disque 124, se dé- placent progressivement comme un seul bloc vers la gauche. On remarquera que, lorsque le dispositif 117 et l'ensemble support-disque passe de la position représentée sur la Fig.2 à celle représentée sur la Fig. 3, le dispositif 117 ne pour- suit son mouvement vers la gauche que jusqu'au moment o il entre en contact avec un épaulement annulaire 138 venu de matière avec le chapeau 110. A ce stade, l'aiguille 70 se trouve dans sa position d'ouverture totale. Si la pression de l'air continue à s'accroître, elle agit sur la surface externe de droite du disque 124, qui est définie par le bos- sage annulaire 122 du dispositif 117 et, si la force qui agit sur cette surface devient supérieure à la force du res- sort 132, l'ensemble support-disque se déplace vers la gau- che par rapport au dispositif 117. A ce stade, l'air sous pression pénètre dans la chambre arrière qui contient le ressort 132 et, bien entendu, agit sur la surface externe de gauche du support 126, en obligeant le disque 124 à se dé- placer vers la droite pour venir de nouveau en appui sur le bossage 122 du dispositif 117. lorsque l'air comprimé s'est stabilisé à une pression fixe qui sera la pression de l'air qui assure la finesse de pulvérisation désirée, le dispôsi- tif d'actionnement conserve la position de la Fig. 3, qui permet à la peinture de traverser le gicleur 60 et pulvérise en même temps, la peinture au moyen de l'air comprimé qui passe par les orifices 82. Comme dans la technique classique, on règle le cône de peinture pulvérisée projeté par le pisto- let en réglant la pression de l'air qui passe dans le con- duit 30 qui est en communication avec l'orifice 52 et est relié aux ouvertures 96 et 98 des ailes du gicleur d'air de la façon décrite plus haut. Il ressort de la description donnée ci-dessus que, étant donné que la force du ressort 132 est augmentée par l'ac- tion de l'air comprimé pénètrant dans la chambre arrière, ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, on obtient un délicat équilibre qui maintient le dispositif 117 dans la position de la Fig. 3. Par conséquent, toute légère chute de pres- sion de l'air comprimé contenu dans la chambre avant obli- ge le support 126, sous l'action du ressort 132 et de l'air comprimé contenu dans la chambre arrière, à décaler rapide- ment l'aiguille 70 vers la droite pour fermer l'orifice 60. Etant donné que la chambre arrière est isolée de la chambre avant lorsque le disque 124 est en appui sur le bossage 122, l'air comprimé qui pénètre dans la chambre arrière reste dans cette chambre lorsque l'aiguille 70 est en po- sition de fermeture. De cette façon, la chambre arrière con- tient une pression résiduelle qui s'ajoute à la force du ressort 132 et qui doit être surmontée pour que l'aiguille puisse à nouveau prendre sa position d'ouverture. En d'au- tres termes lorsque de l'air comprimé est à nouveau intro- duit dans la chambre avant, sa pression doit s'élever à un niveau suffisant pour surmonter la force résultant de la pres- sion d'air résiduellescontenue dans la chambre arrière et également la force du ressort 132, avant que l'aiguille 70 ne s'écarte de son siège. Le résultat net de cette séquence d'actions est que l'ouverture de l'orifice 60 est retardée jusqu'à ce que l'air comprimé ait atteint sa pression de pulvérisation et également que l'orifice 60 se ferme en ré- ponse à une légère chute de la pression de pulvérisation. Ceci signifie que la peinture ne peut s'écouler qu'en pré- sence d'une pression d'air suffisante pour pulvériser la peinture et que l'orifice se ferme rapidement de sorte que on évite la formation de gouttes de peinture à la sortie de l'orifice du gicleur du pistolet. 10. Le pistolet suivant l'invention a été expérimenté avec succès en utilisant un gicleur d'air 78 et un gicleur de liquide 58 fabriqués par la firme des E.U.A. Binks Manufac- turing Company de Franklin Park, Illinois, E.U.A. et dési- gnés respectivement par les références de pièces n963PR et 63C. L'aiguille 70 utilisée était également fabriquée par Binks Manufacturing Company et était désignée par la réfé- rence de pièce n2363A.L'aiguille 70 a été légèrement modi- fiée de sorte qu'elle avait une longueur de 100 mm et un diamètre de 0, 140 mm, l'extrémité arrière de l'aiguille étant filetée comme on l'a représenté sur le dessin. Le disposi- tif 117 comprenait une membrane 116 en néoprène, ayant un diamètre extérieur de 58mm, une ouverture intérieure de 21 mm de diamètre et une épaisseur de 0,8 mm. Le ressort 132 contenu dans la partie de commande du pistolet 19 était fabriqué par le firme des E.U.A. Associated Spring Company de Bristol, Connecticut, E.U.A. et désigné par la référence de la pièce n9C0720-064-1250. Ce ressort avait un diamètre extérieur de 18,29 mm etune longueur détendue de 31,75 mm et il avait un taux d'électricité de 435,7kg/m. 11. - REVENDICATICNS - 1 - Dispositif de pulvérisation comprenant en combinai- son un corps ayant un gicleur à une première extrémité, ce gicleur présente un orifice, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de pression (46) formée dans l'autre extrémité du corps (42), un premier passage (62) pour l'écoulement du liquide à pulvériser prévu dans le corps et menant à l'orifice (60) du gicleur (58, 78) une - aiguille (70) mobile axialement logée dans ledit passage (62), une extrémité (72) de l'aiguille étant adaptée pour ouvrir et fermer ledit orifice, l'autre extrémité de l'ai- guille (70) étant engagée dans ladite chambre de pres- sion (46) et étant reliée à un support (126) un ressort (132) logé dans ladite chambre de pression, qui est en con- tact avec ledit support (126) et force ladite aiguille (70) en position de fermeture, ledit corps (42) présentant un deuxième passage (88),(124) qui peut être relié à une source d'air sous pression pour transmettre simultanément l'air sous pression à ladite chambre de pression et audit gi- cleur (58, 78) pour pulvériser le liquide lorsque ce der- nier traverse l'orifice (60) et un élément souple (107) logé dans ladite chambre de pression et qui coopère avec ledit support (126) pour permettre à de l'air comprimé de passer du deuxième passage (88, 134) à la chambre de pression (46) et augmenter ainsi la force du ressort '132 de manière à maintenir sur ladite aiguille (7C) une force de fermeture qui est à peu près égale mais légèrement inférieure à la force nécessaire pour ouvrir cette aiguille (70) de sorte que cette aiguille (70) ne s'ouvre pas pour laisser le li- quide à pulvériser parvenir à l'orifice (60) du gicleur tant que l'air sous pression ne se trouve pas à une pression suffisante pour pulvériser le liquide. 2 - Dispositif de pulvérisation suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit élément souple (116) logé dans la chambre de pression est une membrane annulaire 12. élastique qui est serrée, le long de sa périphérie inté- rieure, entre deux organes de retenue (118, 120),l'un de ces organes de retenue (120) comportant un bossage annu- laire (122) qui prend appui contre un disque (124) lui- même en appui sur le support (126), le disque et le sup- port étant montés sur ladite autre extrémité de l'aiguille (70).