Brevet FR2930638A3 — publié le 20091030

FR 2930638 A3 20091030 FR 0952108 A 20090402 1 Dispositif de dosage Domaine technique La présente invention concerne un dispositif automatique de dosage permettant de fournir des volumes précisément dosés d'une substance fluide ou en pâte, par exemple une graisse ou une huile ou toute autre composition lubrifiante. La présente invention se prête également au dosage et à la distribution d'adhésifs, résines, médicaments, pâtes pour soudure, compositions alimentaires, et de toute autre substance de consistance fluide, visqueuse ou pâteuse. Etat de la technique Les brevets EP0656528 et CH695708, du même demandeur, décrivent des doseurs volumétriques permettant de distribuer de façon automatique des doses très précises. Dans ces dispositifs le volume d'une dose est défini par le déplacement d'un piston qui pousse la substance à doser vers une buse de sortie en contact avec la pièce traitée, ou très près d'elle. Ces doseurs de type classique doivent être approchés et retirés de la surface à traiter, avant et après la distribution de chaque dose. Il est clair que ces mouvements d'approche et d'éloignement limitent la rapidité du dosage. De plus le placement exact de la buse de sortie peut être malaisé, particulièrement si la pièce à traiter présente une surface complexe, ou si la dose doit être déposée au fond d'une cavité. 2 On connaît également des dispositifs de dosage dans lesquels la substance dosée est projetée de la buse en forme de goutte ou de jet, sans aucun contact avec la surface sur laquelle la dose doit être déposée. Ces dispositifs réduisent les déplacements du doseur et sont spécialement appréciés dans les systèmes automatiques qui doivent traiter un grand volume de pièces avec une cadence élevée. Le document DE202004002167 décrit un distributeur à projection incluant une valve piézoélectrique rapide ouvrant et fermant le passage vers une aguille de sortie. Le volume éjecté est contrôlé seulement de façon indirecte, par le temps d'ouverture de la valve et la pression d'alimentation. Le volume de chaque dose peut donc varier suite à des variations de conditions externes, par exemple des changements de la température ou de la viscosité de la substance distribuée. Les distributeurs du type décrit par DE202004002167 requièrent une alimentation à très haute pression de la graisse ou de la substance à doser. Ce niveau de pression élevé comporte des lignes de distribution plus rigides et coûteuses. Certaines graisses et émulsions peuvent se séparer lorsqu'elles sont soumises à des pressions très élevées, ce qui limite l'applicabilité de ces dispositifs. Le document US6450416 divulgue un dispositif de dosage pour des pâtes de soudure dans lequel la substance à doser est amenée par une pompe à vis vers une chambre à piston. L'action du piston éjecte une goutte de la substance à doser de la buse de sortie. Le volume de la dose dépend du déplacement du piston, mais aussi du niveau de remplissage de la chambre de dosage, donc de la vitesse d'alimentation 3 de la pompe à vis. La chambre à piston de ces dispositifs comporte un volume mort relativement important, qui nuit à la précision de dosage. Ce doseur comporte en outre une pompe à vis miniaturisée, de construction complexe et coûteuse. Il existe donc une exigence d'un dispositif de dosage capable de distribuer des doses d'un volume rigoureusement constant sans contact avec la pièce qui reçoit la dose. Beaucoup d'applications industrielles requièrent l'application de plusieurs doses à divers endroits d'une pièce, par exemple lorsqu'il s'agit de graisser tous les paliers d'un dispositif dans une ligne de montage automatisée. Un autre inconvénient des doseurs connus est qu'ils ne peuvent, en général, distribuer qu'une dose de produit à la fois. Il y a donc un besoin d'un dispositif de dosage à projection pouvant distribuer plusieurs doses de produit à la fois. Bref résumé de l'invention Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de dosage exempt des limitations des 20 dispositifs de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de dosage à projection plus précis des dispositifs connus. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de dosage qui ne requiert pas une pression 25 d'alimentation élevée, et présentant une structure plus simple que les dispositifs connus. 4 Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un dispositif de dosage ayant les caractéristique de la revendication 1, et en particulier par un dispositif de dosage comprenant: au moins un bloc d'alimentation comportant au moins une chambre de dosage; des moyens d'actionnement agissant sur ledit bloc d'alimentation de manière à déplacer ladite chambre de dosage entre une position de remplissage et une position de projection ; au moins un canal d'admission pour remplir ladite chambre de dosage de la substance à doser lorsqu'elle se trouve dans ladite position de remplissage ; au moins un piston déplaçable par un actuateur, pouvant être actionné de manière à traverser ladite chambre de dosage lorsqu'elle se trouve dans ladite position de projection et accélérer la substance à doser vers une buse de sortie, de manière à propulser un volume prédéterminé de la substance à doser de ladite buse de sortie. Cette solution présente notamment l'avantage par rapport à l'art antérieur de consentir un dosage rigoureusement volumétrique de la substance, une construction simple avec un minimum de volume mort dans la chambre de dosage. De plus, selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de dosage peut comporter diverses buses de sortie et plusieurs pistons, pour fournir une pluralité de doses en même temps. Brève description des figures Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles: La coupe de la figure 1 illustre, de manière simplifiée, un distributeur de dosage selon l'invention. Les figure 2 et 2a montrent un détail du principe de fonctionnement du dispositif de la figure 1. 5 La figure 3 illustre, en coupe, un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention. La figure 4 montre le dispositif de la figure 3 en perspective, avec l'omission de certains éléments pour consentir la visibilité de l'intérieur. La figure 5 est une autre vue du dispositif de la figure 3. La figure 6 illustre, de manière simplifiée, un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention. Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention La figure 1 illustre le principe de fonctionnement du distributeur selon l'invention. Entre les deux éléments fixes 40 et 50 est interposé un disque d'alimentation 20 avec deux surfaces planes et parallèles. Le disque 20 peut tourner autour de l'axe 21, sous l'action d'un actuateur non représenté. Une pluralité de chambres de dosage 24, dont deux sont visibles sur la figure 1, traversent de part à part le disque d'alimentation. Le nombre exact de chambres de dosage n'est pas essentiel. Dans le cas limite d'une réalisation extrêmement miniaturisée, le dispositif pourrait comporter une seule chambre de dosage 24. D'autre 6 part un nombre de chambres 24 très élevé pourrait être avantageux, dans certain cas, pour augmenter la vitesse de répétition du doseur. Lors de la rotation du disque 20, les faces planes du disque appuient sur les surfaces correspondantes de la première et deuxième plaque fixe. Les chambres de dosage 24 sont fermées, de manière étanche, par les éléments fixes 40 et 50. Les chambres de dosage sont disposées le long d'une circonférence coaxiale avec l'axe 21, préférablement avec un écartement angulaire constant entre elles. En tournant le disque d'alimentation 20 on peut déplacer les chambres de dosage 24 à la position de remplissage, en correspondance du conduit d'alimentation 62, ou à la 15 position de projection, alignée avec le piston 30. Le conduit d'alimentation 62 est en communication, par le connecteur 61, avec un réservoir non représenté de la substance à doser. Lorsque l'une des chambres de dosage 24 se trouve dans la position de remplissage, elle est remplie 20 de la substance à doser. Préférablement la chambre de dosage 24 communique aussi avec le conduit de purge 65, lequel permet l'évacuation de l'air et assure un remplissage complet. Les conduits d'alimentation et de purge sont réalisés, dans ces exemples, dans le premier 25 élément fixe 50 et dans le deuxième élément fixe 40 respectivement, mais leur position n'est pas critique et peut varier selon les circonstances. Pour remplir la chambre de dosage 24 on peut utiliser n'importe quelle méthode connue, par exemple on peut 30 utiliser un réservoir sous pression, une pompe, une 7 aspiration par le conduit de purge 65, ou bien une combinaison de méthodes. Afin d'éviter une trop grande perte de substance dans le conduit de purge, on peut également insérer dans le conduit d'alimentation une valve d'admission, (non représentée) qui est ouverte seulement pour le temps nécessaire à assurer un remplissage complet des chambres de dosage 24. La matière évacuée par le conduit de purge peut être récoltée et réutilisée, si nécessaire. Le piston 30 qui est fixé sur l'élément fixe supérieur 50 marque la position d'éjection. Lorsque le piston 30 est en position levée, comme représenté sur la figure 1, il est entièrement contenu dans le guide 56 de l'élément fixe supérieur 50, et il n'obstacle pas la rotation du disque d'alimentation 20. L'opération de projection d'une dose de substance est représentée sur les figures 2 et 2a. Le piston 30 est baissé rapidement, par exemple par un vérin pneumatique, ou par un actuateur approprié, traverse la chambre de dosage 24 et s'enfile dans le cylindre vide 86 de la buse de sortie 83, laquelle est fixée sur l'élément fixe inférieur 40 sur le même axe du cylindre 30. Le mouvement du piston 30 accélère le contenu de la chambre de dosage 24 vers l'orifice de sortie, de manière à propulser dudit orifice une goutte 90 de volume déterminé de la substance à doser. L'orifice d'éjection 81, plus facilement visible sur le détail agrandi de la figure 2a présente une restriction de diamètre par rapport au diamètre du cylindre 86. Les dimensions dépendent largement du volume de la dose désirée et des caractéristiques de la substance à doser. Pour fixer les idées, et prenant le cas d'une graisse 8 lubrifiante avec des caractéristiques de viscosité et densité typiques, on peut imaginer que le piston 30 ait un diamètre de 1 mm, lorsque l'orifice de sortie présente un diamètre de 0.30 mm et une longueur de 1 mm. On a constaté que les meilleurs résultats, en terme de précision de dosage et de direction d'éjection, sont obtenus lorsque le piston descend presque au fond du cylindre 86, sans toutefois buter contre le fond. On a également constaté que le bon fonctionnement du doseur ne requiert pas un ajustement exact entre le piston 30 et les éléments en contact, tels que le guide 56, la chambre de dosage 24 et le cylindre 86. Le jeu entre ces éléments pouvant être relativement important, le doseur de l'invention est compatible avec les pâtes à souder ou autres suspensions métalliques ayant des caractéristiques abrasives. Le volume de la dose déposée est déterminé simplement par la surface du piston 30 et l'épaisseur du disque 20, et il est indépendant de toute variation des diamètres du guide 56, de la chambre de dosage 24 et du cylindre 86. Un mode de réalisation préféré du doseur de l'invention est maintenant décrit avec référence aux figures de 3 à 5. Le disque d'alimentation 20 est interposé entre l'élément fixe supérieur 50 et l'élément fixe inférieur 40, et peut tourner librement autour de l'axe 21. Un moteur électrique 35, préférablement un moteur pas à pas, fait tourner le disque 20 par la transmission comprenant les roues dentées 36 et 25, visibles sur la figure 4, dans laquelle l'élément fixe 40 a été omis. Dans l'exemple illustré, le disque d'alimentation 20 comporte 12 chambres de dosage 24, disposée sur une 9 circonférence avec un écart angulaire constant de 30°, la station de remplissage et la station d'éjection se trouvant sur la même circonférence, avec un écart entre-elles de 120°. Le moteur 35 est arrangé pour tourner le disque d'alimentation par paliers de 30°, de manière à présenter en même temps: une chambre de dosage vide en position de remplissage, et une chambre de dosage pleine en position d'éjection. Beaucoup d'autres configurations sont toutefois possibles pour ces éléments. Le vérin pneumatique 32, solidaire de l'élément fixe 50 par le support 45, assure le mouvement du piston 30, par l'axe de transmission 33 et le raccord 37, dans lequel la tête 39 du piston est logée. Préférablement le vérin ne comporte pas de joints d'étanchéité en élastomère (O-rings), pour une plus grande rapidité d'action. Les vis 52 permettent de démonter facilement l'élément fixe inférieur 40, et de changer le disque d'alimentation 20 avec un autre disque d'épaisseur différente, de manière à changer le volume de la dose déposée. La buse de sortie 83 est maintenue en position par la fourchette 87, dont les brins s'engagent dans la gorge 88, et son changement est aussi très simple. Plusieurs matériaux peuvent être adoptés pour la réalisation du doseur de l'invention. On peut utiliser par exemple l'acier pour le disque d'alimentation et les éléments fixes 40 et 50, et l'acier ou le carbure de Tungstène pour le piston 30 et la buse 83. Certains matériaux, comme par exemple des résines adhésives ou colles cyanoacryliques ne sont pas compatibles avec la plupart des métaux, et on pourra utiliser en ce cas une construction en PTFE (polytétrafluoroéthylène) , PEEK 10 (polyethyletherketone) céramique, ou tout autre matériau compatible. Plusieurs variantes d'exécution sont également envisageables pour l'actionnement du disque 20 et du piston 30. La transmission à roues pourrait être remplacée par une transmission à courroie, par friction, directe, ou par toute autre transmission. Le vérin pneumatique pourrait être remplacé par tout autre actuateur imprimant au piston une vitesse suffisante à projeter la substance à doser de la buse d'éjection 83. La figure 6 illustre un autre mode de réalisation du doseur de l'invention permettant la déposition en même temps de doses multiples. Cette variante est spécialement adaptée pour des lignes de production automatisées, ou l'on doive par exemple graisser plusieurs exemplaires d'un même produit, présentant chacun une pluralité de paliers à des positions bien définies. La fonction du disque 20 est assurée en cette variante par le tiroir d'alimentation 200 qui est mobile selon un mouvement linéaire alternatif entre les deux éléments fixes 50 et 40. Le tiroir 200 comporte plusieurs chambres de dosage, dont la disposition correspond exactement aux positions de dosage souhaitées. Les chambres de dosage n'ont pas forcement la même dimension, car les doses à déposer ne sont pas nécessairement identiques. Les connecteurs 610, 611, 612 peuvent être connecté à un réservoir commun, ou à des réservoirs différents, selon que le produit à doser soit partout le même, ou bien qu'il s'agit de produit différents. Comme dans les modes de réalisation précédentes, un ou plusieurs conduits de purge 65 assure le remplissage correct des chambres de dosage. 11 Après le remplissage, le tiroir est poussé dans la position de projection, à droite dans la figure 6, de manière à ce que les chambres de dosage se trouvent sous les pistons 310, 311, 312. Préférablement le plateau 35 et les guides 351, 352 permettent d'actionner l'ensemble des pistons par un seul vérin commun (non représenté). Certaines caractéristiques des modes de réalisation des figures 3 et 6 pourraient aussi être combinées, selon les circonstances. On pourrait par exemple remplacer le tiroir d'alimentation 200 avec un disque, obtenant ainsi un doseur pouvant déposer des doses multiples avec une cadence élevée. Numéros de référence 20 Disque d'alimentation, Bloc d'alimentation 21 Axe 24 Chambre de dosage 25 Roue menée 30 Piston 32 Vérin 33 Axe du vérin 35 Moteur 36 Roue menante 37 Raccord 39 Tête du piston 40 Deuxième élément fixe 45 Support du vérin 50 Premier élément fixe 52 Vis 56 Guide du piston 61 Connecteur d'alimentation 62 Conduit d'admission 65 Conduit de purge 81 Orifice d'éjection 83 Buse de sortie 86 Cylindre 87 Fourchette 88 Gorge 90 Goutte 100 Dispositif de dosage 200 Tiroir d'alimentation 310 Piston 311 Piston 312 Piston 350 Plateau 351 Guide 352 Guide 610 Connecteur d'alimentation 611 Connecteur d'alimentation 612 Connecteur d'alimentation 830 Buse de sortie 831 Buse de sortie 832 Buse de sortie Revendications1. Dispositif de dosage, pour fournir des doses de volume prédéterminé d'une substance à doser pouvant être en pâte, fluide ou visqueuse, comprenant: au moins un bloc d'alimentation (20, 200) comportant au moins une chambre de dosage (24); des moyens d'actionnement (35) agissant sur ledit bloc d'alimentation (20, 200) de manière à déplacer ladite chambre de dosage (24) entre une position de remplissage et une position de projection ; au moins un conduit d'admission (62) pour remplir ladite chambre de dosage (24) de la substance à doser lorsqu'elle se trouve dans ladite position de remplissage ; au moins un piston (30) déplaçable par un actuateur, pouvant être actionné de manière à traverser ladite chambre de dosage (24) lorsqu'elle se trouve dans ladite position de projection et accélérer la substance à doser vers une buse de sortie (83) , de manière à propulser un volume prédéterminé de la substance à doser de ladite buse de sortie (83). 2. Dispositif de dosage selon la revendication précédente, dans lequel ledit bloc d'alimentation (20) comprend un disque tournant autour d'un axe de rotation (21). 3. Dispositif de dosage selon la revendication 1, dans 25 lequel ledit bloc d'alimentation comporte un tiroir (200) mobile selon un mouvement linéaire alternatif. 4. Dispositif de dosage selon l'une des revendications précédentes, comprenant plusieurs pistons (310, 311, 312) et plusieurs buses de sortie (830, 831, 832). 15 5. Dispositif de dosage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit bloc d'alimentation (20) est interposé de façon mobile entre un premier élément fixe (50) et un deuxième élément fixe (40), le surfaces de contact entre le bloc d'alimentation, le premier élément fixe et le deuxième élément fixe réalisant une fermeture étanche de ladite chambre de dosage (24). 6. Dispositif de dosage selon la revendication 5, dans lequel lesdites surfaces de contact entre le bloc d'alimentation (20), le premier élément fixe (50) et le deuxième élément fixe (40) sont planes et parallèles. 7. Dispositif de dosage selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un conduit de purge (65), pour évacuer l'air et un excès de substance à doser de la chambre de dosage (24) lorsqu'elle se trouve dans ladite position de remplissage. 8. Dispositif de dosage selon la revendication 5, dans lequel ledit conduit d'admission (62) et ledit conduit de purge (65) sont réalisés dans ledit premier élément fixe (50) et/ou dans ledit deuxième élément fixe (40), et dans lequel ledit piston (30) et ladite buse de sortie (83) sont fixés audit premier élément fixe (50) et/ou audit deuxième élément fixe (40).