Brevet FR2589369A1 — publié le 19870507

Récemment, l'utilisation des robots s'est étendue de façon rapide dans l'industrie. En particu- lier, l'utilisation de robots pour la pulvérisation de peinture et pour d'autres opérations de finition a offert une possibilité importante d'augmenter les rendements. Traditionnellement, on utilisait des pisto- lets classiques de pulvérisation ou des versions modi- fiées de ces pistolets en les montant simplement sur l'extrémité d'un bras de robot. Ces modifications consis- tent généralement à retirer la poignée-pistolet équipant la plupart des pistolets de pulvérisation; cependant, hormis ce démontage, on ne procède à aucune autre adapta- tion importante du pistolet pour qu'il convienne à une utilisation sur un robot. Pour atteindre des angles fermés, le pistolet est souvent monté sur un actionneur qui le réoriente sur plus ou moins 90 par rapport à son point de montage, permettant ainsi au bras et au pistolet d'avoir une portée atteignant l'intérieur d'an- gles fermés. Etant donné que la charge utile, en général, des bras de robots est relativement limitée et que les pistolets de pulvérisation sont souvent d'un poids impor- tant, le mécanisme basculeur peut être fortement solli- cité. Il est donc souhaité de disposer d'un pistolet de pulvérisation dont seules les parties nécessaires, plutôt que l'ensemble du pistolet, pivotent. Les pistolets de pulvérisation électrostati- que sont en général bien connus. Traditionnellement, ces pistolets nécessitent de tendre un câble à haute tension entre une source d'alimentation en énergie et le pistolet. Plus récemment, on a utilisé des pistolets à dispositif de génération d'énergie incorporé, faisant appel à de l'air comprimé pour actionner un petit turbo- alternateur constituant une 'source dont la tension de sortie est ensuite multipliée pour atteindre une valeur convenant à des applications électrostatiques de peinture. De telles réalisations sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 462 061 et N 4 497 447. De tels dispositifs sont également produits par la firme Graco Inc. sous la désignation commerciale "PRO-4000". L'invention a pour objet de proposer un ensem- ble à tête pivotante de pulvérisation qui est monté sur un corps principal. L'ensemble à tête de pulvérisa- tion est monté sur un axe pivotant qui, lui-même, pivote dans le corps principal. La valve à fluide, actionnée par air, est montée dans l'axe pivotant. L'alimentation en énergie est montée dans le corps principal et com- porte une connexion à contact rotatif située à l'extré- mité de l'axe opposée au raccordement de fluide et à la valve. Le groupe turbo-alternateur, avec ses circuits associés de multiplication de tension et de commande, est également logé dans le corps principal. En résumé, presque tous les mécanismes du pistolet de pulvérisation, qui ont un poids et une inertie quelconques importants, sont disposés dans la partie principale du pistolet, seule, en fait, la buse de pulvérisation étant située à l'extrémité de l'ensemble à tête pivotante de pulvéri- sation. Ceci permet au mécanisme pivotant d'être de faible poids et sensible. La tête pivotante permet égale- ment au pistolet de pulvérisation d'atteindre des zones étroites et elle peut servir à simplifier la programma- tion du robot, tout en augmentant simultanément la flexi- bilité et la souplesse du robot. Le mécanisme de positionnement utilise deux pistons qui peuvent être actionnés dans diverses direc- tions et combinaisons pour donner trois positions diffé- rentes à la tête de pulvérisation. L'actionnement du piston principal dans un premier sens produit une course jusqu'à une première extrémité, tandis que l'actionnement dans l'autre sens produit une course jusqu'à l'extrémité opposée. L'actionnement du piston d'arrêt établit un arrêt pour le secteur denté entraîné par le piston prin- cipal afin que, lorsque le piston principal est actionné dans le premier sens et que le piston d'arrêt est action- né, la buse soit orientée dans la position droit devant. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un robot de pulvérisation de finition, montrant l'invention montée sur l'extrémité de ce robot; la figure 2 est une vue en perspective écla- tée du pistolet de pulvérisation selon l'invention; la figure 3 est une coupe partielle du dispo- sitif assemblé, montré sur la figure 2, tourné de 180 autour de l'axe central horizontal; - la figure 4 est une vue simplifiée montrant le mécanisme de positionnement selon l'invention dans la position orientée droit devant; la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, montrant la tête de pulvérisation dans une position extrême; et la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 4, montrant la tête de pulvérisation dans la position extrême opposée. Le pistolet 10 de pulvérisation selon l'inven- tion est représenté schématiquement sur la figure 1, monté sur un robot 12. Ce dernier est équipé d'un bras 14 et d'un poignet 16 à son extrémité, poignet sur lequel est monté le pistolet 10 de pulvérisation. Comme montré sur la figure 2, le pistolet 10 comprend deux ensembles principaux, le premier étant le corps 18 et le second l'ensemble 20 à tête rotative. L'ensemble 20 est formé d'une tête 22 de pulvérisation qui est fixdeapproximative- ment au milieu d'un axe 24 entre des première et seconde extrémités 26 et 28. Une couronne dentée 30 est montée à proximité immédiate de la seconde extrémité 28 de l'axe 24. La tête 22 de pulvérisation est avantageusement moulée en matière plastique, celle-ci étant en général légère et résistante à l'action corrosive des divers fluides. Le corps principal 18 est formé de première et seconde parties 32 et 34, respectivement. Ces parties 32 et 34 du corps sont avantageusement réalisées, aussi, en matière plastique moulée, cette matière étant légère, non conductrice et résistante à la corrosion. Ainsi qu'on peut le voir globalement sur la figure 2, la pre- mière partie 32 du corps contient le mécanisme de posi- tionnement, tandis que la seconde partie 34 du corps contient la source d'alimentation en énergie électrosta- tique. La première partie 32 du corps présente un alésage 36 destiné à recevoir la seconde extrémité 28 de l'axe 24 de la tête de pulvérisation. Une chambre 38 à engre- nage est adjacente et parallèle à l'alésage 36 de l'axe. Un alésage 40 de piston d'arrêt et un alésage 42 de piston principal sont ménagés parallèlement l'un à l'au- tre et perpendiculairement à l'axe de la chambre 38. Les deux alésages 40 et 42 de piston communiquent avec l'intérieur de la chambre à engrenage 38. Cette dernière communique également avec l'alésage 36 de l'axe, comme décrit ci-après. Un secteur denté 44, comportant des dents 46 d'axe sur un premier côté et des dents 48 de piston sur un autre côté, est disposé dans la chambre 38 à engrenage. Le secteur denté 44 est monté de façon à pouvoir tourner sur un axe 50 qui est lui-même fixé dans le fond de la chambre à engrenage 38. Un couvercle 52 est utilisé pour fermer hermétiquement et isoler la chambre 38 à engrenage de la partie restante du dispo- sitif, une bague torique 54 aidant à assurer l'étanchéité. Les dents 46 d'axe engrènent avec la couronne dentée de l'axe 24 de la tête 22 de pulvérisation en passant dans une ouverture 39 que l'on peut voir sur la figure 3. Un piston 56 d'arrêt est disposé dans l'alé- sage associé 40 et porte, à son extrémité, un axe 58 d'arrêt, tandis qu'un joint 60 d'étanchéité est fixé à la périphérie du piston 56. De façon similaire, un piston principal 62 présente une première face 64 et une seconde face 66, et comporte également un axe 68 et une partie extrême filetée 70. Une bague torique 72 d'étanchéité est uti- lisée pour assurer l'étanchéité à la périphérie du piston 62. L'axe 68 peut coulisser à travers un piston 74 d'obtu- ration qui comporte une bague annulaire intérieure 76 d'étanchéité et une bague annulaire extérieure 78 d'étan- chéité. Un tronçon 80 de crémaillère est monté sur l'ex- trémité de l'axe 68 auquel il est fixé par un écrou 82 qui est vissé sur le tronçon fileté 70. Le piston 74 d'obturation se loge et assure l'étanchéité contre l'extrémité intérieure de l'alésage 42 du piston princi- pal et permet au piston 62 et à l'axe 68 de se déplacer vers l'intérieur et vers l'extérieur dans l'alésage, permettant ainsi au tronçon 80 de crémaillère de se déplacer tout en isolant, en même temps, la seconde face 66 du piston 62 afin que la chambre qui s'y trouve puisse être mise sous pression comme décrit plus complè- tement ci-après. Le tronçon 80 de crémaillère engrène avec les dents 48 de piston, ainsi qu'on peut le voir globalement sur les figures 4 à 6. On appréciera que d'autres mécanismes de positionnement peuvent être uti- lisés, par exemple un agencement à crémaillère et pignon. Une cavité 84, montrée sur la figure 2, est ménagée dans la seconde partie 34 du corps afin de recevoir d'une façon générale l'alimentation en énergie du pistolet 10. L'alimentation 86 en énergie est consti- tuée en général, d'un groupe turbo-alternateur 88 simi- laire à celui utilisé dans le pistolet Graco "PR0-4000" précité, ainsi qu'un multiplicateur 90 de tension et une plaquette à circuit associée 92. Ces éléments sont fixés à une plaque de base 94 qui est elle-même fixée dans l'extrémité de la seconde partie 34 du corps. Un ressort 96 de contact est disposé dans l'extrémité du multiplicateur 90. Un second alésage 98 est ménagé dans la partie 34 du corps afin de recevoir la première extré- mité 26 de l'axe 24 de la tête 22 de pulvérisation. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 3, le res- sort 96 est en liaison électrique avec un fil 102 de connexion disposé dans un goujon 100 qui s'élève du fond de l'alésage 98. Comme on peut le voir sur la figure 2, un second ressort 104 de contact assure un contact entre le fil 102 et une plaque 106 de contact qui, elle- même, est en contact électrique avec un fil 107 condui- sant vers l'extérieur, à travers la tête 22 de pulvéri- sation, comme décrit plus complètement ci-après. Des joints 108 d'étanchéité sont disposés autour du goujon et servent à maintenir l'étanchéité autour de ce dernier. Ainsi qu'on peut le voir en particulier sur les figures 2 et 3, une combinaison et un agencement relativement complexes de bagues de positionnement sont utilisés pour effectuer une séparation et assurer l'étan- chéité entre les diverses chambres et les divers passages. En particulier, une bague élastique 110 est utilisée pour positionner un joint d'étanchéité 112. Une bague élastique fendue 114 sépare le joint 112 d'un joint d'étanchéité 116, tandis qu'une autre bague élastique 118 sépare les joints 116 et 120. Une autre bague élas- tique fendue 122 sépare les joints 120 et 124. La figure 3 montre un passage 123 pour l'air d'atomisation, venu de moulage dans la partie 34 du corps et aboutissant en communiquant avec un espace annulaire 127 situé entre les joints 112 et 116. L'ouver- ture de la bague annulaire fendue 114 est disposée de façon à communiquer avec un passage intérieur 128 qui traverse la tête 20 de pulvérisation pour communiquer avec l'ensemble à buse de pulvérisation. De façon simi- laire, un passage 130 d'air de mise en forme traverse la partie 34 du corps pour communiquer avec un espace annulaire 132 formé entre les joints d'étanchéité 120 et 124. De façon similaire, l'ouverture de la bague élastique fendue 132 est alignée avec un passage inté- rieur 134 d'air de mise en forme également ménagé dans la tête 20 de pulvérisation. Similairement, la seconde extrémité 28 de l'axe 24 porte un autre agencement d'étanchéité concer- nant, cette fois, la partie parcourue par le fluide et l'actionnement de la valve associée, comme montré sur la figure 2. Un joint 136 d'étanchéité est placé à proximité immédiate de la base de l'extrémité 28 et est maintenu en place par une bague élastique fendue 138 qui sépare également le joint 136 d'un autre joint d'étanchéité. Ce dernier est lui-même maintenu égale- ment en place par une bague fendue 142 qui est elle- même soutenue par un second joint 144 d'étanchéité et une autre bague élastique 146. Le joint 144 d'étanchéité est lui-même maintenu en place par la bague fendue 146. Une bague fendue 148 maintient en place un joint d'étanchéité qui est lui-même séparé d'un joint 154 par une bague élastique fendue 152. Le joint 154 est en outre également positionné par une bague élasti- que 156. La figure 3 montre un passage 158 qui provient également de la base du pistolet et qui vient de moulage à l'intérieur de la premiere partie 32 du corps. Le passage 158 de la valve d'actionnement à fluide sert à transporter de l'air lorsque ce dernier est introduit dans le passage pour ouvrir la valve à fluide, comme décrit plus en détail ci-après. Le passage 158 communique avec un espace annulaire 160 entre les joints d'étanchéité 150 et 154. De façon similaire, l'ouverture de la bague élastique fendue 152 est alignée avec un passage intérieur 162 qui communique avec l'intérieur des ensembles à valves ou soupapes qui seront décrits plus complètement ci- après- __ - 0....- --De faTon similaire, un passage 164 à fluide est également ménagé dans la partie 32 du corps et con- duit un fluide jusque dans un espace annulaire 166 situé entre les joints d'étanchéité 136 et 140. Comme précé- demment, une bague élastique fendue 138 sert à séparer les joints 136 et 140, l'ouverture de cette bague étant alignée sur un passage intérieur 168 qui communique avec l'intérieur de l'extrémité 28 de l'axe. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 2, un bouchon 170 d'axe est vissé dans la seconde extré- mité 28 de l'axe 24 et est destiné à y enfermer herméti- quement l'ensemble à valves ou soupapes. Un ressort 172 rappelle la soupape en position fermée. Un piston 174 de soupape ou valve est entouré extérieurement d'un joint 178 d'étanchéité, tandis qu'un joint plus petit 180 assure également l'étanchéité du piston 174. Ce dernier est monté sur une tige 182 comportant une pointe 184 d'obturation. Des organes d'obturation étanches 186, 188, 190 et 192 sont disposés autour du pointeau 182 et servent à assurer son étanchéité par rapport à un bouchon 194 qui est également vissé dans l'extrémité 28 de l'axe. Un autre joint 196 participe à l'étanchéité entre le bouchon 194 et l'extrémité 28 de l'axe. Le siège 198 de valve ou de soupape est placé dans le fond d'une chambre à fluide 200. Un passage à fluide 202 conduit le fluide du siège 198 vers l'ensemble à buse à fluide. A partir du point représenté sur la figure 3 et vers l'extérieur, en direction de la partie 32 à tête et buse de pulvérisation de fluide, la réalisation est relativement classique. En particulier, un goujon à fluide 204 est monté dans la tête 22 de pulvérisation et une bague torique 206 d'étanchéité s'oppose au passage des fluides, et ce goujon est maintenu en position par une ou plusieurs vis 208 de blocage. Un point de contact à la base du goujon 204 est en contact avec le fil 107. Une buse à fluide 212 est vissée sur le goujon à fluide 204 et est bloquée en position par un mécanisme de blo- cage 214 dont les détails sont décrits dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 737 823, déposée le 23 Mai 1985. Un capuchon à air 216 s'emboîte sur la buse à fluide 212 et est maintenu en position par une bague 218 de retenue. Le fonctionnement du dispositif est très simple à comprendre. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3, l'air d'atomisation et l'air de mise en forme arrivent par les passages 123 et 130 à partir desquels ils sont dirigés vers la tête 22 de pulvérisation en passant dans d'autres passages 128 et 134. Lorsqu'une pulvérisation est souhaitée, de l'air est dirigé vers le passage 158 duquel il arrive dans la chambre à air 176, en passant par l'espace annulaire 160 et le passage 162, poussant ainsi le piston 174 et le pointeau 182 à l'écart du siège 198 de valve. Un fluide est amené dans la chambre à fluide 200 en empruntant le passage 164, l'espace annulaire 166 et le passage 168, et il peut ensuite s'écouler par le passage à fluide 202 vers la tête de pulvérisation relativement classique 22. Il convient de noter que ces divers agencements à fluide et air permettent une communication quelle que soit la position du mécanisme de la tête de pulvérisation, de sorte qu'une pulvérisation continue peut être main- tenue quelle que soit l'orientation angulaire de la tête 20. En se référant de nouveau à la figure 2, on voit que le positionnement de la tête 20 de pulvérisa- tion s'effectue très simplement. Lorsque l'on souhaite placer la tête 20 de pulvérisation dans la première position telle que montrée sur la figure 5, de l'air est appliqué à la première face 64 du piston principal 62, provo- quant ainsi un déplacement de ce piston '62 et du tronçon 80 de crémaillère dans la direction de la tête 20 de pulvérisation et de l'extrémité du pistolet 10. Ce mouve- ment est transmis par le tronçon de crémaillère 80 et les dents 48 de piston de façon à faire tourner le sec- teur denté 44 et ses dents 46 d'axe qui, elles-mêmes, sont en prise avec la couronne dentée 30 de l'axe pour faire tourner la tête 20 de pulvérisation jusque dans la position montrée sur la figure 5. De façon similaire, pour placer la tête de pulvérisation dans la position montrée sur la figure 6, de l'air est appliqué à la seconde face 66 du piston principal 62 pour éloigner ce dernier de l'axe 24 et placer ainsi la tête de pulvérisation dans une position correspondante. Pour placer la tête 20 de pulvérisation dans une position intermédiaire ou troisième position orientée droit devant, de l'air est appliqué à la pre- mière face 64 du piston 62 ainsi qu'au piston 56 d'arrêt, afin que sa tige 58 porte contre le secteur denté 44 pour arrêter la tête 20 de pulvérisation dans la posi- tion montrée sur la figure 4. L'alimentation 86 en énergie fonctionne de la même manière que dans les pistolets de pulvérisa- tion précités Graco PRO-4000. Etant donné que le fonction- nement général de l'alimentation 86 en énergie et la manière dont la peinture reçoit une charge électrostati- 1l1 que sont bien connus, il semble inutile de les décrire plus en détail. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au pistolet de pulvérisation décrit et représenté sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Pistolet de pulvérisation à monter sur un robot, caractérisé en ce qu'il comporte un corps principal (18) et une tête (22) de pulvérisation montée de façon pivotante sur le corps principal de façon à pouvoir pivoter entre au moins des première et seconde positions. 2?.Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la tête de pulvérisa- tion comprend un axe (24) présentant des première et seconde extrémités (26, 28), et un ensemble à buse (212) fixé à l'axe, entre les extrémités, l'axe pivotant dans le corps principal. 3. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (164) destinés à transférer un fluide du corps vers la tête de pulvérisation en passant par la seconde extrémité de l'axe. 4. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (158) destinés à transférer de l'air comprimé du corps vers la tête de pulvérisation en passant par la première extrémité de l'axe. 5. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que le corps principal comprend une source (86) d'alimentation en énergie élec- trostatique, le pistolet de pulvérisation comprenant en outre des moyens (96, 102, 104, 106, 107) destinés à transférer le potentiel électrostatique de la source d'alimentation à la tête de pulvérisation en passant par la première extrémité de l'axe. 6. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens à valve (174, 182, 198) disposés dans la seconde extrémité de l'axe afin de commander l'écoulement du fluide. 7. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 6, caractérisé en ce que les moyens à valve sont actionnés par un signal pneumatique provenant du corps principal. 8. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à positionner en rotation la tête de pulvérisation par rapport au corps principal. 9. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 8, caractérisé en ce que les moyens de position- nement comprennent une couronne dentée (30) montée sur l'axe et un secteur denté (44) monté de façon à pouvoir tourner sur le corps principal et en prise avec la cou- ronne dentée de l'axe. 10. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 9, caractérisé en ce que les moyens de position- nement comprennent en outre un piston principal (62) pouvant être actionné dans des premier et second sens et relié en prise avec le secteur denté afin que, lorsque ce piston principal est actionné dans le premier sens, la tête de pulvérisation soit tournée dans ladite pre- mière position et que, lorsque le piston principal est actionné dans le second sens, la tête de pulvérisa- tion soit tournée dans la seconde position. 11. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un piston d'arrêt (56) qui, lorsqu'il est actionné, entre en contact avec le secteur denté quand le piston principal est actionné dans le premier sens et limite la course de la tête de pulvérisation à une troisième position située entre les première et deuxième positions. 12. Pistolet de pulvérisation à monter sur un bras de robot, caractérisé en ce qu'il comporte un corps principal (18) comprenant des moyens (86) destinés à générer un potentiel électrostatique d'un niveau con- venant à l'application d'un fluide de revêtement, les moyens de génération étant logés entièrement dans le corps principal, une tête (22) de pulvérisation montée de façon pivotante sur le corps principal, et des moyens (96, 102, 104, 106, 107) destinés à transférer le poten- tiel généré par les moyens de génération à la tête de pulvérisation. 13. Pistolet de pulvérisation selon la reven- dication 12, caractérisé en ce que les moyens de généra- tion fonctionnent en utilisant l'énergie provenant de l'air comprimé alimentant le pistolet, aucune énergie électrique extérieure n'étant fournie à ce pistolet. q