Brevet FR2504033A1 — publié le 19821022

L'invention se rapporte à un procédé de peinture électrostatique de pièces de faibles dimensions étendues suivant un axe principal, o l'on fait passer les pièces, en rotation autour de leur axe sur un transporteur avec une boucle presque fermée, un projecteur à bol tournant étant situé sensiblement sur l'axe de la boucle pour distribuer la peinture sur les pièces. Les projecteurs électrostatiques dits à bols tournants émettent, à partir d'une arête d'un organe tournant à gran- de vitesse, sur la surface duquel de la peinture est dépo- sée, une lame mince de peinture pulvérisée, comprise entre deux cônes d'angle au sommet très voisins La distance qui sépare le projecteur des pièces à peindre est de l'ordre de quelques décimètres. Lorsqu'il s'agit de revêtir de peinture des pièces de petites dimensions, c'est-à-dire de dimensions inférieures à la distance des pièces au projecteur, il est clair que la rentabilité de l'opération suppose que les pièces soient présentées en défilant en sorte d'intercepter une fraction substantielle de la lame de peinture pulvérisée Par ail- leurs il est préférable, si les pièces sont étendues suivant un axe principal, de faire tourner les pièces autour de cet axe pour obtenir une épaisseur régulière sur la périphérie, et de présenter cet axe principal sensiblement perpendicu- lairement à la lame de peinture pour dégager les organes de préhension des pièces La solution retenue généralement consiste à utiliser un transporteur qui décrit une boucle presque fermée d'axe horizontal, et sur lequel les pièces sont montées, avec leur axe principal parallèle à celui de la boucle et de façon a décrire plusieurs tours sur elles- mêmes, tandis qu'elles parcourent la boucle Le projecteur est disposé avec son bol sur l'axe de la boucle, afin que la distance aux pièces soit constante Finalement les pièces décrivent autour du projecteur la périphérie d'un tronçon de cylindre, limité par deux cercles coaxiaux à la boucle, décrits par les deux extrémités des axes principaux des pièces Mais l'axe de rotation du bol de projecteur fait un angle avec l'axe de la boucle, tel que la zone d'intersec- tion du cylindre décrit par l'axe des pièces et de la lame de peinture pulvérisée vienne tangenter les deux cercles limites du tronçon décrit par les pièces Ainsi, au cours de leur passage sur la boucle les pièces peuvent être endui- tes de peinture sur toute leur longueur La rotation des pièces autour de leur axe, et conjointement les forces élec- trostatiques résultant de l'action sur les particules de peinture électriquement chargées du champ électrostatique créé par la différence de potentiel entre bol tournant et pièces viennent assurer une régularité du dép 8 t de peinture suivant la périphérie des pièces (vue de l'axe) Par contre la disposition inclinée de l'axe de rotation du bol se tra- duit par des surépaisseurs aux extrémités des pièces, étant donné que la vitesse avec laquelle la zone d'intersection défile le long de la pièce s'annule aux extrémités, là o la zone tangente le cercle limite, et est maximale au centre. Ceci n'est pratiquement pas modifié lorsque le projec- teur est équipé d'une buse annulaire en arrière du bol, ali- mentée en gaz sous pression et dirigée de telle sorte que les jets de gaz viennent affecter la lame de peinture à soâ origine La lame prend alors une forme générale conique, et s'épaissit quelque peu sous l'effet de turbulences Cette disposition, dite "douche" parfois, permet de reculer le projecteur par rapport au centre du tronçon de cylindre. Mais les inégalités d'épaisseur de peinture en répartition longitudinale ne sont pas diminuées pour autant, car outre des surépaisseurs aux extrémités vient s'ajouter une dissy- métrie par rapport au centre de la pièce, Par ailleurs certaines pièces peuvent avoir des formes telles qu'une variation de quantité de peinture déposée sui- vant la longueur de la pièce peut être souhaitable, mais il est malheureusement rare que la variation souhaitée corres- ponde à la variation effectivement créée par l'obliquité de l'axe de rotation, D'autre part, en raison des petites dimensions des piè- ces, la durée d'enduction est limitée Si l'on voulait modu- ler les quantités de peinture émise par déplacement asservi du projecteur, comme cela est pratiqué pour l'enduction de Z 504033 certaines pièces de grande dimension, il serait nécessaire que la période de déplacement soit petite devant la durée d'enduction, pour affecter uniformément toutes les pièces. Les commandes correspondantes seraient complexes, lourdes et difficiles à régler. L'invention a pour objet un procédé de peinture électro- statique de pièces de petites dimensions o la répartition longitudinale de peinture est égalisée, L'invention a également pour objet un procédé de pein- ture électrostatique de pièces de petites dimensions o la répartition longitudinale de peinture peut être modulée de façon relativement simple* A ces effets l'invention propose un procédé de peinture électrostatique de pièces, étendues suivant un axe principal et de faibles dimensions, suivant lequel les pièces sont disposées sur des supports individuels rotatifs d'un trans- porteur comportant une boucle circulaire presque fermée d'axe parallèle aux axes de rotation de support en sorte que les pièces, tout en tournant autour de leur axe décrivent la surface latérale d'un tronçon de cylindre limité par deux cercles coaxiaux à la boucle, et un projecteur de peinture à bol tournant à grande vitesse et porté à une haute tension par rapport au transporteur émet une lame mince de peinture pulvérisée, lame sensiblement de révolution autour de l'axe de rotation du bol, ce bol étant placé sensiblement sur l'axe de la boucle avec son axe de rotation orienté en sorte que la zone d'intersection de la lame de peinture pulvérisée et du cylindre décrit par les axes des pièces soit contenu en- tre les cercles limites du tronçon de cylindre mais atteigne ces limites, procédé o le projecteur est muni d'une buse annulaire connectée à une source de gaz sous pression et disposée en arrière du bol en sorte qu'un jet annulaire de gaz affecte l'origine de la lame mince de peinture pulvéri- sée, caractérisé en ce qu'on module périodiquement la pres- sion d'alimentation en sorte que la zone d'intersection at- teigne périodiquement et alternativement l'un et l'autre des dits cercles limites. La modulation de pression d'alimentation se traduit par ?SO 4033 une modulation du cône au sommet de la lame de peinture, qui réagit avec une inertie réduite Tout se passe, sur la périphérie du tronçon de cylindre, comme si le projecteur était animé d'un mouvement alternatif axial On remarquera qu'outre le déplacement de la zone d'intersection du tron- çon de cylindre par la lame de peinture pulvérisée, l'action du jet d'air soufflé par la buse sur la lame de peinture crée des turbulences qui élargissent la lame. De préférence on module la pression d'alimentation en connectant périodiquement la buse à une source de pression. On obtient une modulation par tout ou rien, de façon remar- quablement simple. En variante la buse est connectée en permanence à une source de pression, et périodiquement à une source de pres- sion supérieure On obtient alors une modulation par tout ou peu, ce qui, d'une part autorise de reculer le projecteur, et d'autre part donne à tout moment une lame de peinture élargie par turbulence. Il est également possible de diviser la buse en frac- tions sectorielles, et d'alimenter ces fractions à des pres- sions distinctes Chaque fraction sectorielle définit une zone d'intersection fractionnaire o le régime de balayage est indépendant du régime des autres zones Ceci permet no- tamment de recouvrir de façon préférentielle certaines par- ties des pièces. Les caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels s la figure 1 est un schéma en perspective d'une disposi- tion utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention; la figure 2 est un schéma en bout d'un transporteur à boucle en oméga; la figure 3 est une vue plus détaillée d'un projecteur à bol tournant; la figure 4 est un schéma en vue latérale d'utilisation selon l'état de la technique de la disposition de la figure 1; la figure 5 est un schéma en vue latérale d'utilisation 2 EO 4 033 selon l'invention de la disposition de la figure 1 la figure 6 est un schéma de disposition pour l'alimen- tation en gaz sous pression d'une buse de projecteur, en modulation tout ou peu; la figure 7 est un diagramme de répartition de peinture sur une pièce, avec une pression de soufflage en tout ou peu; la figure 8 est un diagramme analogue à celui de la fi- gure 7, mais qui correspond à une buse à deux secteurs. Selon les dispositions de l'état de la technique repré- sentées sur les figures 1 à 4, un projecteur électrostatique 1 dans son ensemble, à bol tournant 12, est disposé sensi- blement sur l'axe d'une boucle 20 d'un transporteur 2 dans son ensemble Le projecteur 1 est porté à un potentiel élevé par rapport à la masse du transporteur 2, par un générateur de haute tension 11, et comporte une turbine enfermée dans le corps 10 pour mettre en rotation rapide le bol 12 (jus- qu'à 60 000 tours par minute) De la peinture injectée sur la surface interne du bol 12, sensiblement tronconique est entraînée vers l'arête 12 a du bol, d'o elle est projetée tangentiellement sous forme d'une lame de peinture pulvéri- sée 14 A la base du bol 12, entre celui-ci et le corps de turbine 10, est disposée une buse annulaire 13, alimentée en air sous pression, et comportant des orifices de sortie qui dirigent des jets d'air sur la surface externe du bol 12. Ces jets d'air, prévus à l'origine surtout pour éviter des retours de peinture pulvérisée vers le corps de projecteur , provoquent une déformation de la lame 14 de peinture pulvérisée, qui passe d'une forme plane a une forme de c 8 ne à angle au sommet très ouvert Sur la figure 4, on a repré- senté la lame 14, vue par la tranche, en forme plane. Le transporteur 2 comporte une boucle circulaire 20 presque fermée, et qui affecte la forme d'un oméga majuscule. Des galets 21 et 21 ' assurent le renvoi du transporteur d'une trajectoire horizontale à la boucle 20, et définissent ainsi les extrémités d'entrée et de sortie de la boucle 20 Le transporteur comporte des supports de pièces, montés en porte-à-faux parallèle à l'axe de la boucle 20 Ces supports de pièces, comme représenté figure 2, présentent à l'arrière des molettes 25 qui viennent prendre appui sur un rail 26 concentrique à la boucle 20, en sorte que les pièces, dans leur trajet le long de la boucle, soient animées d'un mouve- ment de rotation autour de l'axe de support La disposition représentée s'utilise pour la mise en peinture de pièces de faibles dimensions par rapport à la distance normale à la- quelle sont disposées les pièces du bol 12, cette distance correspondant pratiquement au rayon de la boucle 20; en outre les pièces sont étendues suivant un axe principal, qui coïncidera avec l'axe des supports, cet axe principal étant entendu comme la direction de la plus grande dimension de la pièce, tandis que les dimensions suivant des directions orthogonales entre elles et avec l'axe principal sont nette- ment plus faibles que la grande dimension. Les axes de support définissent donc un cylindre coa- xial à la boucle 20, qui en constitue directrice, et les axes principaux des pièces décriront un tronçon 22 de ce cy- lindre, limité par deux cercles 22 a et 22 b coaxiaux à la boucle 20. Dans ces conditions les pièces recevront la peinture pulvérisée essentiellement dans la zone 15 constituée par l'intersection du tronçon de cylindre 22 par la lame 14. Comme le représentent la figure 1 et surtout la figure 4, la zone 15 vient tangenter d'un côté le cercle limite 22 a et de l'autre le cercle limite 22 b, afin que les pièces re- çoivent de la peinture sur toute leur longueur, tandis que leur rotation autour de l'axe principal assure le recouvre- ment périphérique, Pour obtenir que la zone 15 soit tangente aux cercles limites 22 a et 22 b, l'axe de rotation du bol 12 est incliné sur l'axe de la boucle 20, comme le montre clairement la figure 4 On précise que, en développé, la zone 15 a une forme sinusoïdale avec des amplitudes tangentes aux droites développées des cercles limites 22 a et 22 b Par ailleurs la forme de la zone 15 sera peu affectée par une déformation en cône ouvert de la lame 14 sous l'effet d'un soufflage d'air par la buse 13, dans la mesure o, bien entendu, le bol 12 ? 504033 aura été reculé sur l'axe de la boucle 20 pour maintenir la zone 15 entre les cercles limites 22 a et 22 b. Etant donné que le transporteur défile à vitesse cons- tante, le développé géométrique de la zone 15 correspond au diagramme temporel de balayage de chacune des pièces par la -lame de peinture pulvérisée, la longueur de développé cor- respondant au temps total d'exposition de la pièce à la peinture Comme la forme de développé est sinusoïdale, au moins approximativement, la vitesse de balayage s'annulera aux extrémités de la pièce, pour être maximale au centre. Malgré les corrections apportées tant par l'épaisseur de la lame 14, que par les retours dus au champ électrostatique, la peinture déposée sur les pièces présente des surépais- seurs aux extrémités, La figure 5 illustre le processus suivant lequel l'in- vention pallie le défaut précédent Sur cette figure 5 on retrouve, schématisés, le corps de projecteur 10, le bol tournant 12 et la buse annulaire 13, la boucle 20 de trans- porteur et le tronçon de cylindre 22, décrit par les axes principaux des pièces, et compris entre les cercles limites 22 a et 22 b Toutefois on a diminué l'angle que font les axes de boucle 20 et de bol tournant 12 en sorte que la zone d'intersection de la lame de peinture et du tronçon de cy- lindre 22 n'occupe qu'à peu près la demi-longueur de tronçon de cylindre suivant l'axe En outre on a déterminé une pre- mière pression de soufflage à la buse 13, telle que la zone d'intersection de la lame 14 avec le tronçon de cylindre 22 soit tangente au cercle limite 22 a, puis une seconde pres- sion de soufflage à la buse 13, telle que la zone d'inter- section 17 de la lame 16 avec le tronçon 22 soit tangente au cercle limite 22 b Bien entendu la seconde pression est in- férieure à la première, en sorte que l'angle au sommet de la lame conique 16 est plus faible que celui de la lame conique 14. Pour revêtir de peinture les pièces, on alimente la buse 13 en pression alternativement égale à la première et à la seconde pression déterminées comme il a été expliqué ci-dessus, la période de succession étant courte devant la C O t O 033 durée de passage d'une pièce sur la boucle 20 Le diagramme de pression est représenté figure 7 à la ligne 40, les ni- veaux 41 et 42 représentant respectivement les valeurs de première et seconde pression La bande 122 représente le développé du tronçon 22, les lignes 122 a et 122 b étant les développés respectifs des cercles limites 22 a et 22 b La zone 115 est le développé de la zone d'intersection, alter- nativement 15 et 17, telle qu'elle est vue par une pièce défilant sur la boucle 20 La zone 115 résulte de la super- position de deux mouvements harmoniques, l'un a la périodi- cité de défilement d'une pièce, et l'autre à la périodicité de succession alternée des première et seconde pression On voit clairement, meme sans analyse approfondie de la répar- tition, que les surépaisseurs d'extrémités sont atténuées, et que la répartition suivant la longueur de la pièce est sensiblement régulière. Pour préciser des ordres de grandeur, le diamètre de la boucle 20 est d'environ 0,5 m et la vitesse linéaire du con- voyeur 2 est de 10 mètres par minute, de sorte qu'une pièce décrit la boucle en 9 secondes environ; en outre la pièce subit neuf à dix rotations lors de son passage sur la bou- cle, soit 1 tour par seconde Le diamètre du bol 12 est d'en- viron 70 ma, et la haute tension fournie par le générateur il avoisine 90 k V* La première pression de soufflage est d'environ 5 bars, et la seconde de 1 bar, les impulsions de première pression durant 0,25 seconde et se succédant toutes les demi-secondes. Pour obtenir des successions de pression telles que re- présentées sur le diagramme 40 de la figure 7, on peut uti- liser le montage représenté figure 6 Une source d'air sous pression est reliée à la canalisation d'entrée 30 Un pre- mier réservoir 51 est alimenté à partir de la canalisation , à travers un premier détendeur 3 la (réglé à la première pression) A partir du réservoir 31, un second réservoir analogue 32 est alimenté à travers un second détendeur 32 a (réglé à la seconde pression) Le second réservoir 32 est relié à une canalisation de sortie 36, à laquelle sera con- nectée la buse 13, à travers une valve anti-retour 55 Le O E 40-73 premier réservoir 31 est relié à la canalisation de sortie 36 à travers une électrovanne 33, dont le bobinage de com- mande 33 a reçoit un signal approprié par une ligne 34 On précise tout de suite que la vanne 33 peut également étre à commande pneumatique On aura compris que, lorsque la vanne 33 est fermée, la canalisation 36 est à la pression du ré- servoir 32, tandis que lorsque la vanne 33 est ouverte, la pression dans la canalisation 36 est celle du réservoir 31; alors la valve 35 s'oppose à ce que l'air sous la première pression pénètre dans le réservoir 32. on remarquera que l'on obtiendrait un résultat sensi- blement équivalent si la seconde pression était la pression atmosphérique, autrement dit si l'on envoyait à la buse 13 une succession d'impulsions de pression séparées par des intervalles o la pression relative est nulle, à condition bien entendu d'avancer le projecteur à bol tournant 12 Tou- tefois la partie arrière de zone d'intersection serait moins large. Le processus que l'on vient de décrire et de commenter permet de régulariser la répartition de peinture suivant l'axe principal des pièces Dans certains cas, certaines ré- gions de la pièce doivent recevoir une quantité supérieure de peinture, par exemple une région o le diamètre moyen de la pièce est plus important Pour résoudre ce problème, on peut appliquer des impulsions de pression à niveaux diffé- rents avec des successions choisies On peut également, d'une façon qui facilite les réglages, utiliser une buse divisée en secteurs couvrant un certain angle autour de l'axe du bol 12, et appliquer à chaque secteur une modulation de pression distincte Les diagrammes de la figure 8 se rapportent à une buse à deux secteurs 113 a et 113 b, disposés de part et d'au- tre d'un plan vertical passant par l'axe du bol tournant. Sur le secteur 113 a sont appliquées des impulsions de pres- sion évoluant entre les niveaux 52 et 53, tandis que sur le secteur 113 b les impulsions évoluent entre les niveaux 51 et Le développé de la zone d'intersection, dans la bande 222 entre les développés 222 a et 222 b des cercles limites, ? 504033 tel qu'il apparalt pour une pièce qui défile, se présente comme la superposition, à un déplacement harmonique à pério- dicité correspondant au défilement le long de la boucle, de deux déplacements harmoniques, à périodicité d'impulsions, successifs et d'amplitudes distinctes Selon la représenta- tion la quantité de peinture déposée dans la région voisine de la limite 222 a est sensiblement inférieure à la quantité de peinture distribuée sur le reste de la pièce, On conçoit que, tout en conservant des formes d'impul- sions rectangulaires, correspondant à des commandes de pres- sion à "tout ou peu' ou "tout ou rien", l'on peut faire va- rier les niveaux de pression et les cycles de travail des impulsions, afin d'adapter la répartition de peinture le long des pièces à la configuration de ces pièces Conjointe- ment l'obliquité de l'axe de rotation du bol par rapport à l'axe de boucle fournit un paramètre de réglage supplémen- taire On conçoit aisément que l'expérience et des essais de routine permettront de mettre en oeuvre au mieux les proces- sus de l'invention. Un avantage industriel important du procédé demeure l'économie de tout moyen mécanique de balayage. ll REVENDICATIONS 1 Procédé de peinture électrostatique de pièces, éten- dues suivant un axe principal et de faibles dimensions, s Ui- vant lequel les pièces sont disposées sur des supports indi- viduels rotatifs d'un transporteur comportant une boucle circulaire presque fermée d'axe parallèle aux axes de rota- tion de support en sorte que les pièces, tout en tournant autour de leur axe décrivent la surface latérale d'un tron- çon de cylindre limité par deux cercles coaxiaux à la bou- cle, et un projecteur de peinture à bol tournant à grande vitesse et porté à une haute tension par rapport au trans- porteur émet une lame mince de peinture pulvérisée, lame sensiblement de révolution autour de l'axe de rotation du bol, ce bol étant placé sensiblement sur l'axe de la boucle avec son axe de rotation orienté en sorte que la zone d'in- tersection de la lame de peinture pulvérisée et du cylindre décrit par les axes des pièces soit contenue entre les cer- cles limites du tronçon de cylindre mais atteigne ces limi- tes, procédé o le projecteur est muni d'une buse annulaire connectée à une source de gaz sous pression et disposée en arrière du bol en sorte qu'un jet annulaire de gaz affecte l'origine de la lame mince de peinture pulvérisée, caracté- risé en ce qu'on module périodiquement la pression d'alimen- tation en sorte que la zone d'intersection atteigne périodi- quement et alternativement l'un et l'autre desdits cercles limites* 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on connecte périodiquement la buse annulaire à une source de gaz sous pression. 350 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on connecte périodiquement la buse annulaire à une première source de gaz sous pression, la buse étant en outre connectée en permanence à une seconde source de gaz sous pression, la pression de la seconde source étant inférieure à celle de la première, 4 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la buse étant divisée en fractions sectorielles, ces fractions sont alimentées à des pressions modulées distinctes.