Brevet FR2890323A1 — publié le 20070309

La présente invention concerne une installation de peinture en ligne, notamment de composants de véhicules automobiles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La peinture de composants de carrosseries de véhicules automobiles s'effectue depuis de nombreuses an-nées en ligne. Chaque composant traverse successivement plusieurs cabines de préparation, d'application, de séchage... Les principales préoccupations des opérateurs dans le domaine de la peinture tiennent d'une part, à la réduction de la consommation d'énergie en fonctionnement et d'autre part, à la flexibilité de la ligne. Un facteur important de la dépense d'énergie tient à la création et à l'entretien d'un balayage vertical par de l'air des postes d'application de la peinture afin de limiter le plus possible la contamination des éléments de la ligne par les particules de peinture en suspension dans l'air qui n'ont pas été déposées sur l'objet à peindre. Ces particules sont entraînées vers le bas par un flux d'air vertical balayant la totalité du volume du poste de peinture, le courant d'air aboutissant dans un caisson inférieur où il subit un traitement permettant d'une part de séparer la peinture de l'air et d'autre part de régler son degré hygrométrique afin qu'il puisse, notamment, être avantageusement recyclé. La dépense d'énergie en soufflage est une dépense de fonctionnement qu'il est intéressant de minimiser. Pour ce qui concerne la flexibilité, les utilisa- teurs recherchent la plus grande diversité possible des produits à peindre pouvant passer dans une même ligne. En d'autres termes, la ligne de peinture sera avantageuse si par de simples opérations de modification de programma-tion des robots de peinture et des convoyeurs supports de pièces, on peut accepter des pièces d'un autre type. Les lignes actuelles peuvent être classées en deux catégories principales: - celles dans lesquelles un convoyeur continu as-sure la circulation des pièces dans des différents postes successifs; dans ce cas le mouvement est continu et la vitesse de circulation est celle imposée par le poste ayant le temps de cycle le plus long, les robots étant fixes ou accompagnant au moins en partie le convoyeur dans chaque poste; - celles dans lesquelles le convoyage des pièces est assuré de manière discontinue, les pièces étant traitées dans les postes successifs alors qu'elles sont arrê- tées et les robots de traitement mobiles autour des pièces fixes; l'ensemble des pièces est ensuite transféré au poste suivant. Aucune de ces deux catégories ne présente un avantage décisif en terme de flexibilité. OBJET DE L'INVENTION La présente invention répond mieux aux attentes des utilisateurs que les installations existantes tant du point de vue de l'économie que de celui de la flexibilité tout en présentant une souplesse de fonctionnement per- mettant de réduire au mieux les temps de cycle. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Ainsi, l'invention a donc pour objet une installation de peinture comportant au moins une cabine de peinture traversée par chacune des pièces à peindre, cette cabine étant située entre un répartiteur supérieur de soufflage d'air et des moyens inférieurs de collecte, récupération et traitement de l'air chargé de particules de peinture, cette cabine étant en outre équipée d'au moins un applicateur de peinture sur la pièce, doté de plusieurs degrés de liberté et d'un convoyeur motorisé de la pièce, doté d'un nombre de degrés de liberté inférieur à ceux de l'applicateur. Selon l'invention, pendant le temps de séjour de la pièce dans la cabine, la position de la pièce dans le repère de la cabine est commandée par la position de l'applicateur dans ce repère au moyen d'un asservissement du moteur du convoyeur à l'applicateur. L'un des résultats de cette liaison asservie du convoyeur et de l'applicateur (qui peut être réalisée point par point: à chaque point de l'applicateur correspond une position du convoyeur) est de pouvoir confiner les mouvements relatifs de la pièce et de l'applicateur dans un espace dont le volume est le plus petit possible. Par conséquent, les extensions du bras de robot appartenant à l'applicateur peuvent être minimisées au point qu'il peut être possible de limiter les mouvements de l'applicateur dans un secteur de l'espace d'angle plus étroit que celui nécessaire auparavant. Ainsi l'applica- teur peut être logé dans l'angle d'une cabine, ce qui permet de réduire l'emprise au sol de celle-ci et donc la section du volume balayé par le courant d'air. Il s'en-suit, toutes choses égales par ailleurs, une économie d'énergie. Les parois verticales qui délimitent une telle cabine peuvent être alors divergentes à partir de l'entrée de la cabine et convergentes vers sa sortie, l'applicateur étant logé au voisinage de l'une de ces parois obliques. Il faut noter qu'on obtient un confinement maxi-mum lorsque l'applicateur de peinture est fixe et que tous les degrés de libertés relatifs de la pièce à peindre par rapport à l'applicateur sont portés par le con-voyeur de la pièce. Il s'agit là cependant d'une condi- tion théorique qui ne peut pas correspondre à la réalité d'une ligne de peinture. En effet, un tel convoyeur se-rait constitué par un robot avec au moins six axes. Cette solution serait d'un coût totalement prohibitif. De plus, il n'est pas envisageable de prévoir des robots pour la manipulation d'une carrosserie entière alors que l'invention s'y prête. Enfin, un tel robot convoyeur serait nécessairement exposé à la contamination et le coût de son entretien serait également très élevé. L'invention en réalité, prend en compte le fait que le convoyeur de chaque cellule est un convoyeur auto-nome et rustique formé par exemple par une table à rouleaux. Les degrés de liberté de la pièce dans la cabine sont ceux du convoyeur, permettant l'avance, l'arrêt et le recul de ce convoyeur. Dans une version plus élaborée, on peut y ajouter un ou deux sens de rotation de la pièce autour d'un pivot vertical perpendiculaire aux sens de déplacement du convoyeur de base. En tout état de cause, il convient de conserver au convoyeur de la pièce dans la cabine la plus grande simplicité pour en faciliter l'entretien. L'asservissement du moteur du convoyeur à la position de l'applicateur présente par ailleurs l'avantage de traiter des pièces de géométries différentes dans une même cabine de peinture. En effet, la trajectoire de l'applicateur est apprise ou programmée et à partir de cette nouvelle trajectoire pour une nouvelle pièce, il suffit de modifier les paramètres d'asservissement du fonctionnement du convoyeur à cette nouvelle trajectoire pour obtenir le résultat voulu. De plus, grâce à l'invention, on peut gagner au moins partiellement du temps nécessaire soit au transfert d'une pièce d'un poste à l'autre, soit au changement de teinte d'une pièce à l'autre. De manière préférée, chaque cabine comporte deux convoyeurs indépendants pilotés par l'applicateur, ce qui permet d'optimiser les temps de cycles. Enfin, l'installation de peinture selon l'inven- tion se prête à une modularisation avantageuse. En effet, les besoins en air de balayage sont suffisamment réduits pour que l'installation de retraitement de cet air comprenant sa séparation - relargage - d'avec la peinture, puisse être contenus dans un soubassement de la cabine de dimensions inscriptibles dans celles horizontales de la cabine de sorte que la cabine et son soubassement constituent une unité autonome inscrite dans un bâti sensible-ment parallélépipédique dans lequel peuvent également être incluses les gaines de transfert de l'air recyclé entre le soubassement et le répartiteur supérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description des exemples de réalisation donnés ci-après à titre purement indicatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma en coupe horizontale d'une cabine de l'état de la technique, - la figure 2 est un schéma d'une cabine en coupe horizontale conforme à l'installation selon l'invention, - la figure 3 est un schéma en coupe verticale d'une cabine conforme à l'installation de l'invention, - la figure 4 est un schéma en coupe horizontale de deux cabines adjacentes conformes à l'installation se- lon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION A la figure 1 on a représenté une cabine de peinture 1 limitée par les cloisons verticales 2 avec une entrée 3 et une sortie 4. A l'intérieur de cette cabine, se 2890323 6 trouve un robot de peinture 5 qui dispose de cinq ou six degrés de liberté et porte à son extrémité un applicateur non représenté tel qu'un pistolet ou un bol rotatif de pulvérisation de la peinture. Cette pulvérisation se fait généralement dans un champ électrostatique de manière à créer un premier confinement du jet, les gouttelettes tendant à suivre les lignes de champ s'instaurant entre l'applicateur qui est à une tension positive et l'objet à peindre qui est à la masse. L'objet à peindre est quant à lui porté par un support 6 qui a été introduit dans la cabine par l'entrée 3 et qui est solidaire d'un convoyeur 7 interne à la ca-bine, permettant de déplacer ce support 6 à l'intérieur de la cabine dans le sens A de circulation des objets dans la ligne. Le robot 5 de l'applicateur est logé dans une niche 8 et son angle de débattement est représenté par l'angle D sur la figure 1. Il s'agit de l'angle nécessaire à ce robot pour que l'applicateur puisse effectuer la totalité du travail qui lui est demandé depuis que la pièce à peindre entre dans la cabine jusqu'à ce qu'elle en sorte. Cet angle de débattement auquel s'ajoutent bien entendu toutes les extensions nécessaires du bras du robot pour réaliser l'application de la peinture, définissent une zone de l'espace contaminé par la pein- ture qui n'est pas appliquée sur l'objet à peindre. L'étendue de cette zone définit l'emplacement des cloisons verticales 2 de la cabine à l'intérieur desquelles on organise un flux vertical d'air pour justement collecter les particules de peinture contaminantes. On s'est rendu compte qu'en organisant le mouvement relatif de l'applicateur et de la pièce d'une manière différente de ce qui existe à l'heure actuelle et en particulier en utilisant les degrés de liberté du con-voyeur porteur de la pièce mieux qu'ils ne sont utilisés à l'heure actuelle (marche, arrêt ou défilement continu), on parvient à réduire l'emprise de cette zone de contamination et par la même occasion à réduire la taille des cabines donc le flux d'air de balayage nécessaire à leur bon fonctionnement. La figure 2 illustre une cabine 10 de peinture réalisée conformément à l'invention. En asservissant le mouvement du convoyeur 7 à la position de l'applicateur de peinture, on comprend qu'il est possible de réduire l'amplitude de l'angle D. Cet asservissement peut par exemple consister à faire correspondre à chaque point de la trajectoire de l'applicateur dans le repère dans la cabine un point de la trajectoire du convoyeur de ce repère. On parvient ainsi à réduire la longueur utile d'une cabine et donc à en diminuer la section horizontale. On peut également profiter de la réduction de l'amplitude de cet angle D pour modifier la position du robot applicateur 5 en le plaçant notamment dans un angle de la cabine comme illustré à la figure 2, ce qui permet de trouver un compromis entre l'obtention d'une réduction de la longueur de la cabine dans le sens de déplacement A du con-voyeur et de la largeur de cette cabine puisqu'il est possible de supprimer la niche 8 de la figure 1. En d'autres termes l'angle D' représenté à la figure 2 n'est pas celui minimal que l'on pourrait atteindre en appliquant les moyens de l'invention, mais constitue un compromis entre cette valeur minimale et la valeur D de l'état de la technique grâce auquel on a pu également réduire la largeur de la cabine. A la figure 2 on a représenté des parois verticales 2a et 2b qui forment des troncatures des angles de la cabine convergentes et divergentes. Ces parois 2a et 2b peuvent comporter des ouvrants pour ménager des ouvertures d'accès à l'intérieur de la cabine où à la tête d'ap- plication du robot Des vitres 2c peuvent être prévues sur les autres parties des parois 2. A la figure 2 on a aussi représenté le support 6 d'un objet à peindre 9 et les moyens d'asservissement U du fonctionnement d'un moteur 11 d'entraînement du con-voyeur 7 à la position dans l'espace du robot applicateur 5. Dans un mode préféré de réalisation, le convoyeur 7 est en réalité formé de deux convoyeurs motorisés 7a et 7b avec deux moteurs 11 et 12, le support 6 étant solidaire du convoyeur 7a tandis qu'un support 13 succédant au support 6 est solidaire du convoyeur 7b. Le moteur 12 du convoyeur 7b est également asservi en fonctionnement par l'unité programmable 10 à la position du robot appli- cateur 5. Par cette disposition, on peut donc gérer au mieux la position relative de deux supports consécutifs 6 et 13 afin d'optimiser les temps de travail en préparant en temps masqué la venue d'un objet solidaire du support 13 pendant que l'objet 9 du support 6 est traité en pein- ture. La commande asservie des moteurs 11 et 12 permet d'obtenir des vitesse variables dans un sens B ou dans l'autre C de chacun des convoyeurs 7a, 7b, ainsi que des temps d'arrêt. A la figure 3 on a représenté en coupe verticale une cabine 10 conforme à la figure 2. On constate que cette cabine limitée par les parois 2 possède en partie supérieure un répartiteur 14 d'air de soufflage et en partie inférieure, une unité 15 de lavage de cet air de soufflage pour le débarrasser des particules de peinture dont il est porteur, cette unité 15 étant connectée d'une part à des cuves 16 de récupération de la peinture et des agents qui la portent et d'autre part d'une installation 17a, 17b de traitement et recyclage de l'air de soufflage qui peut être reconduit en direction du répartiteur 14 supérieur. On notera qu'un seul convoyeur 7 est représenté sur cette figure et que celui-ci comporte un moyen 18 permettant une variation de l'orientation du support 6 de l'objet à peindre autour d'un axe vertical 19. Sur la figure 4 enfin, on retrouve certains des éléments déjà décrits avec les mêmes références. On a ici représenté deux cabines successives 21 et 31 qui chacune possède deux robots applicateurs tels que 25a et 25b pour la cabine 21 et 35a et 35b pour la cabine 31 disposés en miroir l'un de l'autre par rapport à un plan de symétrie longitudinal parallèle à la direction de cheminement des pièces 9. Avec ces robots doublés, on peut traiter dans une cabine deux fois plus de pièces dans un même temps de cycle tout en optimisant la section horizontale de la cabine. Si des objets 9 de la cabine 31 sont solidaires d'un support 6 lui-même attelé au convoyeur 37a de cette cabine, les objets 9 traités dans la cabine 21 sont portés par un support 13 attelé au convoyeur 27b de la cabine 21 de sorte que lorsque ces pièces parviendront à la cabine 31, le support 13 sera pris en charge par le convoyeur 37b distinct du convoyeur 37a afin de pouvoir ajuster au mieux les positions relatives des pièces entrantes et des pièces en traitement dans la cabine 31. On aperçoit sur cette figure 4 les montants verticaux 40 d'une structure de bâti parallélépipédique, chaque montant 40 étant assemblable à un mon-tant correspondant d'un module adjacent, chaque module comprenant comme illustré à la figure 3, une cabine, un répartiteur de soufflage supérieur, une unité de traite- ment de l'air soufflé chargé de peinture avec séparateur (relargage) de la peinture et recyclage de l'air, cette unité de traitement formant le soubassement de la cabine et le module comportant également des conduites 41 de recyclage de l'air traité dans le soubassement en direction du répartiteur supérieur. Grâce à cette structure modulaire, il est tout à fait possible de transformer une ligne existante qui comprend par exemple les deux cabines adjacentes 21 et 31 de la figure 4 en extrayant de la ligne le module qui porte la cabine 31 pour le remplacer par exemple par un module d'aiguillage (un carrousel) offrant une sortie pour la cabine 21 et trois entrées pour trois lignes de traite-ment parallèles ou secondaires afin de pouvoir répondre à une évolution de l'installation requise par l'utilisateur. REVENDICATIONS 1. Installation de peinture comportant au moins une cabine (10) de peinture traversée par chacune des pièces (9) à peindre, cette cabine étant limitée par des parois latérales (2) entre un distributeur (14) supérieur de soufflage d'air et des moyens (15, 16, 17a, 17b) inférieurs de récupération et de traitement de l'air chargé de particules de peinture, cette cabine étant en outre équipée d'au moins un applicateur (5) de peinture sur la pièce (9), doté de plusieurs degrés de liberté et d'un convoyeur (7) de la pièce (9) doté d'un nombre de degrés de liberté inférieur à ceux de l'applicateur (5), caractérisée en ce que, pendant le temps de séjour de la pièce dans la cabine, la position de la pièce (9) dans le re-père de la cabine est commandée par la position de l'applicateur (5) dans ce repère au moyen d'un asservissement programmable du moteur (11) du convoyeur à l'applicateur. 2. Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'applicateur (5) est disposé dans un angle des parois latérales de la cabine. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les parois latérales (2) de la cabine de peinture comportent dans le sens de circulation (A) des pièces, une partie divergente (2a) à l'entrée (3) de la cabine et une partie convergente (2b) à la sortie (4) de la cabine, l'applicateur (5) étant adjacent à l'une de ses parties inclinées. 4. Installation selon la revendication 3, carac- térisée en ce que certaines des parties convergentes (2b) et/ou divergentes (2a) des parois de la cabine comportent des ouvertures d'accès à l'intérieur de la cabine ou à la tête active de l'applicateur (5). 5. Installation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les autres parties de cabine sont pourvues de baies vitrées. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cabine comporte deux convoyeurs (7a, 7b) asservis à l'applicateur (5). 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cabine appartient à un module autonome comportant en soubasse- ment les moyens de traitement de l'air et de son recyclage (15, 16, 17a, 17b), en sommet les moyens de répartition (14) du soufflage d'air ainsi que les gaines (41) de transfert de l'air recyclé entre le soubassement et le répartiteur (14) supérieur.