Brevet FR2522284A1 — publié le 19830902

Installation automatique pour peindre les intérieurs de véhi- cules automobiles. L'invention concerne la peinture de la surface intérieure des carrosseries de véhicules automobiles ou de toute enceinte similaire telle cabine, conteneur ou wagon. La peinture des extérieurs de véhicule à l'aide de têtes de pulvérisation électrostatiques à atomisation centrifuge est courante Ce procédé présente l'avantage d'un excellent rende- ment dans l'application de la peinture (quantité de peinture déposée par rapport au débit du pistolet), Cependant les surfaces intérieures ne sont pas couvertes par la peinture projetée par un pulvérisateur électrostatique placé à l'exté- rieur en raison du phénomène de cage de Faraday qui protège l'espace intérieur contre la pénétration du champ électrique. Pour cette raison la peinture des intérieurs de véhicule est habituellement réalisée par des pulvérisateurs non élec- trostatiques qui doivent être déplacés selon un mouvement relativement complexe Ce mouvement est effectué manuellement, dans des conditions pénibles et non salubres En outre, une part non négligeable de la peinture pulvérisée se trouve gachée et se dépose alentour. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précédents en réalisant la peinture des intérieurs d'une manière simple, efficace et économique L'invention consiste à utiliser au moins une tête de pulvérisation électrostatique à atomisation centrifuge que l'on déplace d'un mouvement simple à l'intérieur de la carrosserie ou de l'enceinte réunie à la masse Il en résulte un phénomène de confinement du champ électrique à l'intérieur de la carrosserie selon un phénomène de cage de Faraday fonctionnant en sens inverse du sens habi- tuel, de sorte que les particules de peinture ne peuvent pratiquement pas s'échapper de la carrosserie, et que la faible proportion de ces particules qui pourrait éventuelle- ment s'échapper par les larges ouvertures, loin d'être perdue se précipite par les effets électrostatiques sur les feuil- lures du détourage de ces parties ajourées qui sont habituel- lement mal commodes à peindre. Le rendement en peinture est donc encore meilleur que dans le cas des peintures d'extérieur habituelles et les déplacements nécessaires pour le ou les têtes de pulvérisation électrostatiques à atomisation centrifuge à grande vitesse sont considérablement simplifiés. Ainsi, selon un premier exemple de'dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, plus particulièrement destiné à des véhicules industriels de dimensions importantes, l'instal- lation utilise un mécanisme à trois degrés de liberté portant deux pulvérisateurs électrostatiques et permettant de modifier respectivement leur écartement, leur distance à l'axe du véhicule, et leur orientation d'ensemble autour de cet axe avec une manutention de travail déplaçant le véhicule dans le sens de son axe d'un mouvement aller et retour. 1.5 Dans un deuxième exemple de dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, plus particulièreent destiné à des carrosseries de tourisme, ces carrosserie défilent d'un mou- vement uniforme sur une chaîne tandis qu'un bol rotatif élec- trostatique unique est disposé à l'intérieur et à l'avant du véhicule en une position fixe, en prévoyant seulement un mécanisme à deux degrés de liberté pour assurer l'escamotage lat&-ral du pulvérisateur et du bras qui le porte, puis sur recul pour le placer dans l'intervalle suivant et son avan- -cement à travers l'ouverture arrière du véhicule jusqu'à la position avant. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation correspondants aux deux exemples ci-dessus et représentés sur le dessin annexé, sur lequel la fig 1 est une vue schématique de dessus de l'ins- tallation selon le premier mode de réalisation; la fig 2 est une coupe verticale partielle de la partie essentielle de ce mécanisme; la fig 3 est une vue de dessus de ce même mécanisme; la fig 4 est une vue en élévation de l'installation selon le deuxième exemple de réalisation; la fig 5 est une vue de dessus de cette même installa- tion; et la fig 6 est une vue en bout de la chaîne montrant le mouvement de basculement. Le procédé selon l'invention consistant à déplacer d'un mouvement simple relativement à la carrosserie à peindre au moins un bol électrostatique rotatif à grande vitesse, plu- sieurs solutions sont possibles pour assurer ce déplacement relatif. Dans le premier exemple de réalisation, correspondant aux fig 1 à 3, le mécanisme essentiel est représenté en détail sur les fig 2 et 3 On voit que ce mécanisme comporte un support fixe 2 solidement ancré dans le sol 3 et supportant lui-même un berceau 4 mobile en rotation par rapport à un axe horizontal 5 qui est l'axe principal de l'installation. Ce berceau 4 se compose essentiellement d'une cage 5 terminée à l'extrémité arrière par un arbre 6 tourillant dans un palier 7 solidaire du support 2, et à l'avant par une couronne 8 reposant sur des galets 9 qui tourillonnent eux- mêmes autour d'axes fixes portés par le support 2 L'ensemble du berceau 4 peut être entraîné d'un mouvement de rotation lente-sur au moins 3/4 de tour à l'aide d'un servo-moteur 10, de préférence hydraulique, avec un dispositif de repérage angulaire 11 constitué par un plateau ou un tambour solidaire de l'extrémité de l'arbre 6 et se déplaçant devant un ou plu- sieurs capteurs permettant de déterminer à tout instant la position angulaire du berceau 4. Dans ce berceau est montée une poutre 12 en porte-à-faux, de préférence une poutre en caisson à profil évolutif, dont l'extrémité d'encastrement est articulée autour d'un axe 13, perpendiculaire à l'axe 5 et tourillonnant dans le berceau 4 à proximité immédiate de la couronne 8 La poutre 12 est ainsi susceptible de venir se placer avec son propre axe coïncidant avec l'axe horizontal 5 précédent, ou de s'écarter angulaire- ment de cet axe Le mouvement correspondant est provoqué par un autre servo-moteur 14, également de préférence hydraulique, qui est articulé en 15 sur la cage 5 et qui agit sur une articulation 16 portée par l'extrémité de la poutre 12 située à l'intérieur de la cage 4 Ce servo-moteur 14 est naturel- lement susceptible de déplacer angulairement la poutre 12 pour l'écarter de l'axe 5 ou la ramener dans cet axe, pour toutes les positions angulaires du berceau 4, cette poutre pouvant en particulier être à droite ou à gauche ou en dessus ou encore en dessous de cet axe pour quatre orientation priviligiées du berceau 4. A l'extrémité libre 17 de la poutre 12 est fixée une traverse perpendiculaire 18 dont la direction générale est parallèle à l'axe d'articulation 13 Chacune des extrémités de cette traverse 18 comporte une articulation 19 sur laquelle s'articule un bras 20, les deux axes d'articulation 19 portés par la traverse 18 étant par ailleurs parallèles de telle manière que les deux bras 20 sont constamment dans un même plan. Chacun des bras 20 porte à son extrémité libre un pulvé- risateur électrostatique rotatif à grande vitesse 21 de type connu qui est monté en 22 sur le bras 20 d'une manière angu- lairement réglable dans les deux sens En outre, chaque pulvé- risateur 21 comporte ses moyens habituels de réglage du jet ainsi naturellement que l'alimentation en peinture, en éner- gie, et en potentiel électrostatique. Le mouvement d'angulation de chaque bras 20 avec la traverse 18 est obtenu séparément au moyen d'un vérin ou d'un servo-moteur particulier 23 situé dans la cage 5 et agissant à distance au moyen d'une tringle ou bielle 24, passant de préférence à l'intérieur de la poutre 12 et articulée en 25 sur la tige du servo-moteur 23 correspondant et en 26 à l'ex- trémité d'un bras de levier 27 sensiblement perpendiculaire au bras 20 correspondant Cette action à distance permet en particulier d'alléger l'extrémité libre de la poutre pour réduire le couple de basculement du support 2 et d'éviter tout actionneur hydraulique (susceptible de fuites d'huile> dans l'enceinte à peindre. On prévoit de préférence en outre une autre bielle 28 articulée en 29 sur la couronne 8 et en 30 sur un prolongement inférieur 31 de la traverse 18, cette dernière étant en outre montée dans son ensemble mobile en rotation autour de son propre axe, de telle manière que l'ensemble de la poutre 12 et de la bielle 28 constituent en parallélogramme articulé afin de maintenir le plan précité des deux bras 20 constamment parallèle à l'axe 5 Ceci évite des variations d'incidence de l'angle de pulvérisation par rapport aux diverses parois On voit en particulier en trait mixte sur la fig 3 la position extrême que peut prendre la poutre, les bras et l'ensemble des pulvérisateurs lorsque l'ensemble du berceau est orienté vers la paroi intérieure droite du véhicule. A l'arrière du berceau 4, entre la cage 5 et le palier 7, il est prévu un tambour 32 sur lequel s'enroule l'ensemble des câbles et canalisations souples d'alimentation des divers organes actifs portés par le berceau 4 pendant la rotation de celui-ci Il résulte de la description qui précède, que les deux pulvérisateurs 21 peuvent être déplacés de manière à faire varier leur écartement, d'une manière symétrique ou dissymé- trique par rapport à la poutre 12 par action séparée sur les vérins 23, ainsi également que leur distance à l'axe 5 en faisant agir l'angulation de la poutre 12 par rapport à cet axe 5 au moyen du servo-moteur 14, et enfin de manière à faire varier l'orientation de tout l'ensemble du berceau par rota- -tion autour de cet axe 5 pour orienter les jets successivement en direction des quatre parois principales du véhicule. En plus de ces trois mouvements principaux, il est prévu selon l'invention un quatrième mouvement qui consiste à dépla- cer le véhicule selon son propre axe Pour cela chaque carros- serie de véhicule 33 est disposée sur un chassis support de manutention 34 qui l'accompagne sur une grande partie du processus de fabrication, et ce chassis 34 peut être déplacé sur une manutention de travail 35 consistant en un convoyeur à vitesse lente et réglable avec dispositif d'information incré- mental de la position du châssis permettant de connaître à tout moment la position du véhicule et de repositionner les pulvérisateurs ou changer les paramètres de peinture en cours de passe en fonction de ces informations Il est nécessaire en effet comme on le verra par la suite que ce châssis effectue deux mouvements aller et deux mouvements retour successifs pour peindre les quatre parois intérieures de la carrosserie. Naturellement, en plus de ce convoyeur de manutention de travail qui fait partie intégrante de l'ensemble de peinture, l'installation comporte également des convoyeurs de desserte usuels destinés à amener les carrosserie à peindre et à éva- cuer les carrosseries peintes, ces convoyeurs devant toutefois être adaptés au fait que l'amenée et l'évacuation doivent se faire du même côté, puisque la carrosserie ne peut pas fran- chir l'obstacle constitué par le support 2 En particulier, on peut prévoir un convoyeur d'amenée transversal représenté schématiquement la flèche 36 sur la fig i et un convoyeur d'évacuation en ligne 37, avec un tronçon commun d'aller et retour 38, mais il est également possible naturellement de prévoir une amenée en ligne et une évacuation transversale. Outre, ces dispositifs de manutention 35, 36, 37 et 38 et le mécanisme essentiel l qui vient d'être décrit, l'ensemble de l'installation représenté sur la fig i comporte une cabine de peinture 39, qui ne comporte donc qu'une seule ouverture du côté du convoyeur 38 et qui est attenante à un local de com- -mande 40, lequel comporte un automate programmable 41, un pupitre 42 d'enregistrement informatique des divers paramètres de peinture et de positionnement permettant d'introduire les divers types de carrosserie que l'on doit traiter sur l'ins- tallation, et pour chacun des types les divers paramètres de position des pulvérisateurs et les paramètres de peinture tels que débit et largeur de jet Un écran vidéo 43 permet de lire en mode automatique le synoptique de fonctionnement de la machine et en mode d'enregistrement ou lecture de visualiser les tables, c'est-à-dire la succession des ordres en clair dans le temps ou en fonction de la position des véhicules sur la manutention de travail 35 pour chacun des types pré-enre- gistrés Enfin, un pupitre 44 permet de sélectionner en clair sous forme d'arbre de décision, compte tenu du nombre très important de variantes possibles, le type de carrosserie et la couleur désirée pour provoquer automatiquement tous les mouve- ments et réglage des paramètres de peinture nécessaires à l'exécution de la peinture, y compris la purge et le nettoyage des pulvérisateurs en cas de changement de couleur Les réfé- rences 45 et 46 désignent respectivement l'armoire pneumatique et le groupe hydraulique pour l'alimentation de l'installation. Cet ensemble automatique produit donc le déplacement du châssis 34 et du véhicule 33 porté par celui-ci, dont l'ouver- ture arrière se présente naturellement en premier pour l'enga- gement de la poutre 12, et assure, dans une première passe de recul, la peinture de la face intérieure droite, par exemple, en modifiant constamment si nécessaire en cours de déplacement l'écartement des pulvérisateurs 21, ainsi que leur distance à l'axe 5 par angulation de la poutre et de manière par exemple à contourner le passage des roues Après que la paroi inté- rieure avant du véhicule soit venue au voisinage des pulvé- risateurs 21, le dispositif inverse automatiquement le sens de mouvement pour déplacer le véhicule vers l'avant en même temps que le berceau 4 tourne d'un quart de tour pour orienter les pulvérisateurs vers le pavillon, tous les autres réglages étant revus en conséquence et modifiés en permanence s'il y a lieu pendant la deuxième course d'avancée du véhicule On opére-de même la peinture de la face latérale gauche après un deuxième quart de tour du berceau 4 et à la faveur d'un nou- 2.5 veau mouvement de recul, puis la peinture du plancher dans un dernier mouvement d'avancée, à la suite de quoi le châssis 34 est évacué, Pour des carrosseries de véhicules de petites dimensions, notamment pour les voitures légères usuelles, un seul bol rotatif projetant vers l'avant, placé selon l'axe du véhicule et se déplaçant d'un mouvement relatif le long de cet axe peut suffire pour peindre toutes les surfaces intérieures Dans ce cas, on peut supprimer non seulement les mouvements d'écarte- ment mais également tous les mouvements de rotation et d'in- clinaison de la poutre, c'est-à-dire se contenter d'une poutre fixe en déplaçant la carrosserie d'un mouvement de va-et-vient comme précédemment Toutefois, pour mieux s'adapter à la haute productivité que requièrent généralement ces véhicules légers, il est préférable d'utiliser l'installation selon le deuxième exemple de réalisation, correspondant aux fig 4 à 6. Dans cet exemple, les carrosseries 51 sont peintes au défilé en étant manutentionnées par un convoyeur au sol ou aérien, non représenté, à vitesse de défilement constante. Toutefois, il est nécessaire de ménager entre deux carros- series successives un espace suffisant, de l'ordre de 1 m 50 en moyenne, mais pouvant varier selon la dimension de la carrosserie. Le bol de peinture 52, du même type que les bols 21 précédents mais cette fois unique, projète la peinture vers l'avant avec un grand angle de diffusion et il se trouve disposé horizontalement selon l'axe du véhicule en étant porté par une poutre coudée 53 qui comporte successivement: Une partie inférieure 54, parallèle à l'axe de la chaîne et située sur le côté de celle-ci comme représenté sur la fig 6; Vers l'extrémité arrière de cette partie 54, part dans une direction sensiblement perpendiculaire, une partie 55, qui est à peu près verticale en position d'utilisation; A cette dernière fait suite une partie 56, sensiblement horizontale et transversale à la chaîne en position d'utilisation pour passer au-dessus du capot du véhicule suivant l'intervalle; 2-5 A cette partie 56 fait suite une partie rectiligne longitu- dinale 57 constituant la partie essentielle de la poutre, à l'extrémité avant de laquelle une partie 58 doublement coudée supporte le bol 52. Naturellement, toutes ces parties 54 à 58, rigidement :)O solidaires entre elles, contiennent les alimentations élec- triques et en peinture. Par ailleurs, la partie de base 54 est susceptible d'un double mouvement, à savoir un coulissement dans le sens de son axe d'une quantité sensiblement égale à l'intervalle entre deux véhicules, et d'autre part un mouvement de rotation autour de cet axe pour faire passer l'ensemble de la position indiquée, o le bol 52 est dans l'axe du véhicule, à une position latérale représentée en traits mixtes sur la partie droite de la fig 6 et o aucune partie de la poutre 53 ni du bol 52 ne constitue d'obstacle pour le passage des carrosse- ries 51. En variante, le mouvement de basculement autour de 54 pourrait être remplacé par un mouvement de translation hori- zontal perpendiculaire à la chaîne. Si l'on part par exemple de la position o le bol se trouve en 52 a en position dégagée et reculée, lorsqu'un détec- teur 59 détecte l'arrivée du véhicule, son information dé- clenche le mouvement de basculement qui provoque l'engagement du pulvérisateur entre les deux véhicules successifs, ce pulvérisateur passant par conséquent de la position 52 a à la position 52, dans l'axe du véhicule La fin de course de ce mouvement déclenche un mouvement de translation longitudinal dans le sens de la flèche 60 de la partie 54 qui fait passer le bol de la position 52 à la position 52 c, position dans laquelle le pulvérisateur se trouve toujours dans l'axe du véhicule mais à l'intérieur de celui-ci et à la distance voulue près de la paroi avant Cette course 60 est limitée par une butée de translation non représentée qui est réglée de telle-manière que, même si la chaîne s'arrête dès le début du premier mouvement, le pulvérisateur n'arrive pas en collision avec le tableau de bord du véhicule à la fin du deuxième mou- vement. Un détecteur 61 détecte l'arrivée du véhicule dans une position telle que la distance voulue entre le bol de pulvé- risation 52 c et la paroi intérieure avant du véhicule soit atteinte Ce détecteur 61 déclenche alors l'opération de pulvérisation, qui se poursuit en fonction des informations incrémentales d'avance de chaîne Toutefois, en cas d'arrêt de la chaîne la pulvérisation s'interrompt automatiquement pour reprendre au redémarrage. La position relative du pulvérisateur par rapport au véhicule est connue à tout moment grâce à une détection incré- mentale d'avance de la chaîne, ce qui permet de faire varier les paramètres de peinture (débit, diamètre du jet) en fonc- tion de la position relative du pulvérisateur par rapport au véhicule. Un détecteur non représenté déclenche le mouvement de basculement latéral qui fait passer le bol de pulvérisation de la position 52 c à la position 52 d sur les figures, cette position et ce mouvement étant tel qu'il ne risque pas de rencontrer les parties de la carrosserie du véhicule, aussi bien que de son hayon arrière 62 La fin de course de ce dernier mouvement déclenche alors le mouvement de translation longitudinale dans le sens opposé à la flèche 60 qui replace le bol en 52 a en attente du signal du détecteur 59 pour recom- mencer un nouveau cycle pour le véhicule suivant. Naturellement, les divers détecteurs de position du véhicule qui viennent d'être décrits pourraient être remplacés 1.5 par un dispositif équivalent, par exemple par comptage d'in- créments à partir d'un détecteur unique. Chaque mouvement, exécuté en tout ou rien, doit être achevé avant l'achèvement d'une durée maximum déterminée, faute de quoi des dispositifs de sécurité supplémentaires déclenchent l'arrêt d'urgence afin d'éviter toute collision. En outre, on peut naturellement prévoir un dispositif de purge -du pulvérisateur entrant en action dans le cas de changement de teinte. Grâce à la grande distance qui règne entre l'extrémité de pulvérisation du bol 52 et les diverses parois longitudinales et transversales du véhicule, le positionnement et le repé- rage, aussi bien longitudinal que transversal de la carrosse- rie n'a pas besoin d'être effectué avec une précision extrême, puisque de larges tolérances en valeur absolue correspondent à de faibles variations relatives de cette distance C'est ce qui permet d'utiliser des commande par tout ou rien sans nécessiter d'asservissement précis L'ensemble allie ainsi une grande simplicité à une grande productivité, avec toujours la qualité et le haut rendement lié au procédé lui-même. 1 l REVENDICATIONS 1 Procédé de peinture des intérieurs de carrosseries automobiles, ou enceintes similaires, caractérisé par le fait que l'on utilise au moins une tête de pulvérisation électro- statique à atomisation centrifuge ( 21; 52) que l'on déplace d'un mouvement relatif simple par rapport à la carrosserie ( 33; 51) et & l'intérieur de celle-ci, et que la carrosserie est réunie à la masse de telle manière que le champ électrique soit confiné à l'intérieur de cette carrosserie (phénomène de cage de Faraday fonctionnant en sens inverse du sens habituel)- 2 Installation automatique pour peindre les intérieurs de carrosserie de véhicule comportant une large ouverture arrière, en particulier de véhicules industriels, par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en combinaison un mécanisme ( 1) portant deux pulvérisateurs de peinture électro- statiques ( 21) et agencé pour déplacer chacun d'eux selon trois mouvements de manière à modifier respectivement leur écartement, leur distance à l'axe ( 5) et leur orientation générale par rapport à l'axe, avec en outre un moyen de manu- tention de travail ( 35) assurant un quatrième mouvement qui consi ste en un déplacement commandé de la carrosserie dans le sens de l'axe à l'aller et au retour. 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte en combinaison: un berceau ( 4) mobile en rotation autour d'un axe principal horizontal ( 5) dans un support fixe ( 2), avec un servomoteur ( 10) d'orientation; une poutre longitudinale ( 12) en porte-àfaux articulée sur le berceau ( 4) autour d'un axe ( 13) transversal à l'axe principal ( 5), avec un servo-moteur ( 14) de commande d'inclinaison de l'axe de la poutre par rapport à l'axe principal, ladite poutre comportant à son extrémité libre une traverse ( 18) parallèle à l'axe transversal ( 13); deux bras ( 20) articulés sur la traverse ( 18) autour d'axes ( 19) parallèles de manière que les bras ( 20) soient sensible- ment dans un même plan, avec un servo-moteur ( 23) pour chacun des bras ( 20) de manière à modifier la position de ce bras dans ce plan, chacun des bras portant à son extrémité libre un pulvérisateur à peinture électrostatique ( 21) par l'intermé- diaire d'un dispositif de réglage d'orientation ( 22); enfin, un dispositif de manutention de travail ( 35) déplaçant la carrosserie ( 33), et éventuellement le châssis ( 34) qui la supporte, parallèlement à l'axe principal ( 5) d'un mouvement à vitesse asservie et selon plusieurs allers et retours. 4 Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ladite traverse ( 18) est montée rotative autour de son propre axe et associée à un parallélogramme articulé ( 12, 28) permettant de maintenir le plan commun des deux bras ( 20) constamment parallèle à l'axe principal ( 5). Installation selon une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que l'ensemble est groupé dans une cabine de peinture ( 39) comportant une ouverture unique, opposée au support ( 2) de la poutre, et par laquelle se fait l'entrée et la sortie des carrosserie au moyen de convoyeurs de transport appropriés ( 36, 37, 38), et qu'elle comporte en outre des moyens de commande électriques, hydrauliques, pneu- matiques et informatiques pour assurer le fonctionnement manuel ou automatique de l'ensemble et l'adaptation manuelle =-ou automatique des divers paramètres aux divers types, dimen- sions et couleur des carrosseries à peindre, 6 Installation automatique pour peindre les intérieurs de carrosserie de véhicules comportant une large ouverture arrière, en-particulier de véhicules légers, par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, et opérant sur des carrosseries transportées d'un mouvement de défilement continu par un convoyeur, :)O caractérisée par le fait qu'un pulvérisateur unique ( 52) est monté à l'extrémité d'une poutre ( 53) de forme contournée pour éviter les obstacles, et demeure en position fixe à l'inté- rieur et dans l'axe de la carrosserie pendant l'opération de peinture, cette poutre comportant des moyens pour assurer son déplacement transversal de dégagement, puis son déplacement axial dans le sens opposé au sens de déplacement de la chaîne, son mouvement de réengagement dans l'axe de la file de carros- series puis son mouvement d'avance longitudinale jusqu'à la position initiale dans la carrosserie suivante, un espace convenable étant ménagé entre deux carrosseries successives sur la chatne afin de permettre ces mouvements. 7 Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le mouvement de dégagement latéral et de réengagement de la poutre ( 53) et du bol ( 52) qu'elle porte est un mouvement de basculement autour de l'axe longitudinal ( 54) le long duquel se fait la translation, de simples détec- teurs de position ou un dispositif équivalent assurant la succession des quatre déplacements liés à ces deux mouvements en synchronisme avec l'avance des carrosseries.