Brevet FR3024377A1 — publié le 20160205

Dispositif de dosage de produits multi-composants. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication de dispositifs de dosage de produits. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de dosage de 5 produits composés de plusieurs composants, notamment de résines bicomposants. Les résines multi-composants sont généralement proposées par les fabricants sous la forme de composants fournis séparément et destinés à être mélangés. Pour appliquer une résine, il faut donc 10 mélanger ces composants, préalablement à l'application, en suivant le rapport de mélange en masse entre les différents composants de la résine. Classiquement, les machines de dosage de produits multicomposants, notamment de résines, fonctionnent grâce à des systèmes 15 de pompage volumique. L'utilisation de tels systèmes amène à mélanger de façon précise des volumes de composants. En effet, les différents volumes de composants doivent ainsi être mélangés en respectant le rapport de mélange en masse préconisé par le fabricant. 20 Cependant, les différents composants d'une résine peuvent avoir des densités différentes et même, dans certains cas, avoir des densités variables entre plusieurs lots d'une même résine. Les machines de dosage doivent ainsi être réglées pour s'assurer du respect du rapport de mélange en masse dans le produit multi25 composants final. Pour régler les machines de dosage, il faut procéder à plusieurs étapes manuelles successives : - prélèvement d'un premier volume de composants A et B ; - pesées des deux premiers volumes ; 30 - en fonction du rapport de mélange mesuré, modification des réglages de la machine ; - prélèvement d'un second volume de composants A et B ; - pesées des seconds volumes de composants A et B ; - modification des réglages ; - ainsi de suite jusqu'à ce que le rapport de mélange soit dans la tolérance souhaitée, en général de 2 à 3 % de masse d'écart avec la valeur théorique. Une fois le réglage initial réalisé, il faut s'assurer du maintien de l'étalonnage dans le temps, ceci soit, par des mesures manuelles régulières (quotidiennes à hebdomadaire), soit pour les machines plus évoluées, par la vérification des mesures des débits de produits A et B qui sont mesurés en permanence. Dans le cas vu précédemment dans lequel plusieurs lots d'une même résine ont des densités variables, il faut noter que pour certaines applications, cette variation doit être compensée pour être toujours au bon rapport de mélange massique. Une fois le rapport de mélange ajusté, il faut équiper la sortie avec son système de mélange et étalonner la machine pour que la dose distribuée corresponde à la consigne entrée dans la machine. Ce réglage est réalisé de la manière suivante : - coulée d'une première dose souhaitée au réglage théorique ; - pesée de la dose ; - s'il y a un écart, modification d'un paramètre machine (densité du mélange par exemple) ; - nouvelle coulée ; - nouvelle pesée ; - ainsi de suite jusqu'à ce que la dose distribuée soit dans la tolérance recherchée, moins de 3 % de masse d'écart avec la valeur théorique. Ces procédures de réglage manuel, notamment de pesée, 30 présentent de nombreux inconvénients : - elles sont fastidieuses ; - elles sont relativement longues (plusieurs dizaines de minutes sont généralement nécessaires) ; - elles peuvent être entachées d'erreurs humaines de mesures ou de calculs ; - en cas de réglage de la machine, il faut ajouter le temps de ce réglage. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un 10 dispositif de dosage de produits multi-composants dont le réglage par l'opérateur est simplifié. L'invention a aussi pour objectif de proposer un tel dispositif de dosage dont l'opération de réglage est rapide à réaliser et moins sujette à des erreurs. 15 Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un dispositif de dosage de produits multi-composants, en particulier de résines bi-composants, comprenant au moins deux pompes volumiques et un système de pesage, le produit multi-composants étant défini par un rapport de 20 mélange en masse entre ses différents composants, caractérisé en ce que les pompes volumiques et le système de pesage sont associés à : - des moyens d'étalonnage aptes à exécuter pour chaque pompe volumique un calcul de la relation entre un déplacement de la pompe volumique et une mesure de la 25 masse du volume de composant distribué par la pompe volumique ; - des moyens de distribution destinés à piloter, selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage, un déplacement programmé des pompes volumiques pour 30 distribuer du produit multi-composants respectant le rapport de mélange entre les composants. Par « déplacement de la pompe volumique », on entend notamment la rotation d'une pompe en degrés ou encore le déplacement d'un piston dans une pompe à piston. Ainsi, un déplacement identique à la même vitesse d'une des pompes volumiques permet toujours d'obtenir le même volume de composant. Un tel dispositif permet d'accélérer et de simplifier l'obtention de produit par un opérateur. En effet, le dispositif selon l'invention accélère le calibrage d'une machine de dosage pour un produit particulier et augmente ainsi son 10 rendement en lui permettant d'être plus rapidement opérationnel. Le dispositif selon l'invention permet aussi de diminuer les quantités de composants utilisées pour calibrer une machine de dosage. En effet, à la différence de l'art antérieur, l'invention permet d'utiliser des volumes de composants pour calibrer un dispositif de 15 dosage pour différentes masses de doses de produit, et non pour une seule masse. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'étalonnage et les moyens de distribution sont commandés par une carte électronique incluant un microprocesseur programmé. 20 Cette caractéristique permet d'éviter des interventions intermédiaires de l'opérateur évitant ainsi des biais non-intentionnels. Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif de dosage comprend un système de saisie permettant de régler : - le rapport de mélange en masse entre les composants ; 25 - une dose D de produit multi-composants à distribuer. Ainsi, le dispositif peut être aisément utilisé et reprogrammé pour différentes résines et pour obtenir des doses D de quantité variable. De plus, l'obtention des relations entre le déplacement des pompes volumiques et la mesure des masses des volumes de composants 30 permet une programmation adaptée du déplacement des pompes volumiques. Cette programmation est particulièrement importante dans le sens où, à la différence de l'art antérieur, elle correspond à un calibrage de la distribution même de doses. L'invention permet ainsi, après calibrage, des distributions de 5 différentes quantités d'un produit multi-composants en assurant : - la masse exacte de produit multi-composants désirée, et - la même qualité de produit issue du respect du rapport de mélange des composants. Selon une autre caractéristique avantageuse, le système de saisie 10 permet de régler le débit Q de produit multi-composants à distribuer. De cette manière, l'opérateur peut aussi adapter à sa guise le débit du dispositif de dosage et ainsi le laps de temps nécessaire à la distribution de la dose D. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse par 15 exemple pour l'application de résines multi-composants dont le temps de polymérisation est court. Selon ce mode de réalisation, l'opérateur peut aussi ne pas préciser de dose D de produit et bénéficier ainsi d'une distribution libre et continue de produit. 20 Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de dosage comprend un système mélangeur. Le système mélangeur peut être un mélangeur statique ou un mélangeur dynamique. Il est positionné en sortie de machine et permet de disposer directement d'un mélange de résine prêt à application. 25 L'intégration d'un tel système au dispositif est particulièrement avantageuse car elle permet de vérifier et de régler, au moyen du système de pesage et des moyens d'étalonnage, la masse de la dose de produit mélangé effectivement distribuée à la sortie du dispositif. En effet, les systèmes mélangeurs peuvent exercer une 30 contrepression à l'encontre de l'alimentation en composants et peuvent de cette manière provoquer une différence entre la masse désirée de produit et la masse de produit effectivement obtenue. L'invention a aussi pour objet un procédé de dosage de produits multi-composants mettant en oeuvre un dispositif de dosage tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape d'étalonnage comportant : - le calcul par les moyens d'étalonnage, pour chaque pompe volumique, de la relation entre un déplacement de la pompe volumique et la masse du volume de composant distribué par la pompe volumique ; - la programmation du déplacement de chaque pompe volumique selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage ; - une étape de distribution de composants, selon les déplacements programmés des pompes volumiques, pour distribuer du produit multi-composants respectant le rapport de mélange entre les composants. Un tel procédé de dosage de produit multi-composants offre l'avantage de permettre un réglage et une distribution aisée de produit multi-composants à partir de composants dont la densité est variable, de pompes volumiques et d'un rapport de mélange en masse précis. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de dosage comprend une étape de saisie comportant le réglage : - du rapport de mélange en masse entre les composants ; - de la dose D de produit multi-composants à distribuer. Le procédé ainsi conçu peut être adapté et réutilisé pour différents 25 types de produits multi-composants. La saisie d'une dose particulière à distribuer permet de compléter la programmation du déplacement de chaque pompe volumique et de répondre au besoin potentiel d'un opérateur. Selon l'invention, le seul changement de la dose D ne nécessite 30 pas d'étalonner de nouveau le dispositif mis en oeuvre par le procédé et de changer la programmation du déplacement des pompes. Selon un autre mode de réalisation, l'étape de saisie comporte le réglage du débit Q de produit multi-composants à distribuer. Le procédé permet ainsi à un opérateur de régler rapidement un débit et d'étalonner son dispositif à ce débit. Les systèmes de pompage volumique présentant des rendements différents en fonction de leur vitesse d'exécution, cette saisie d'un débit permet un étalonnage et la programmation du déplacement et de la vitesse des pompes adaptés à une application particulière. Selon une caractéristique avantageuse, le procédé de dosage 10 comporte une étape de mélange des composants du produit multicomposants. Selon une caractéristique plus avantageuse, le procédé de dosage comporte une étape de calibrage de la masse de la dose D de produit multi-composants distribuée suite à l'étape de mélange. 15 Cette étape permet de préciser la programmation du déplacement des pompes volumiques pour distribuer, après mélange, une dose de produit qui correspond effectivement à la masse d'une dose D désirée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de 20 réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et du dessin annexé suivant : - la figure 1 est une représentation schématique du principe du dispositif et du procédé mettant en oeuvre ce dispositif. Pour la figure 1, la nomenclature est la suivante : 25 - A et B désignent des composants ; - PA et PB désignent des pompes volumiques dédiées à chaque composants ; - VA et VB désignent des volumes de composants pompés respectivement par PA et PB ; 30 - IHM désigne une interface homme-machine (le système de saisie) , - W désigne un système de pesage ; - VM désigne une valeur mesurée ; - O désigne un automate ; - M désigne un système mélangeur ; - D désigne une dose de produit multi-composants. Tel que cela apparaît sur la figure 1, le dispositif de dosage 1 de produits multi-composants comprend deux pompes volumiques 10, 11, un système de pesage 2, des moyens d'étalonnage 3, des moyens de distribution 4, une carte électronique 5 incluant un microprocesseur programmé, un système de saisie 6 et un système mélangeur 7. Les composants A, B composent le produit multi-composants, notamment bi-composants. Un rapport de mélange en masse entre ces différents composants doit être respecté. Les pompes volumiques et le système de pesage sont associés aux moyens d'étalonnage pour exécuter pour chaque pompe volumique un calcul de la relation entre un déplacement de la pompe volumique et une mesure de la masse du volume de composant distribué par la pompe volumique. Les pompes volumiques et le système de pesage sont aussi associés aux moyens de distribution pour piloter, selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage, un déplacement programmé des pompes volumiques pour distribuer du produit multi-composants en respectant le rapport de mélange entre les composants. Les moyens d'étalonnage 3 et les moyens de distribution 4 sont commandés par la carte électronique 5. Les pompes volumiques ont un rendement en fonction de leur vitesse de fonctionnement. Ainsi pour le même déplacement de la pompe volumique et pour deux vitesses différentes, on peut obtenir deux volumes différents de composants. Les moyens d'étalonnage permettent ainsi d'exécuter une mesure 30 de la masse du volume de composant distribué par la pompe volumique à une vitesse particulière. Le système de saisie 6 est une interface homme-machine (IHM) qui permet de régler le rapport de mélange en masse entre les composants, une dose D et le débit Q de produit multi-composants à distribuer. En saisissant un débit particulier, on peut faire fonctionner les pompes volumiques à des vitesses différentes et distribuer du produit multi-composants selon un débit personnalisé tout en conservant un rapport de mélange en masse qui respecte les préconisations du fabricant. En effet, en étalonnant le dispositif pour un débit particulier, on peut ainsi prendre en compte le fait que le rendement des pompes varie en fonction du type de pompe et de la vitesse de la pompe. Sans saisie de débit particulier, le dispositif selon l'invention fonctionne à un débit Q par défaut qui est identique pour l'étalonnage et la distribution de doses. Ainsi, la distribution de produit n'est pas impactée par les différences de rendement en fonction des vitesses de fonctionnement des pompes volumiques. Le procédé de dosage de produits multi-composants peut être illustré par la figure 1. Un opérateur rentre dans le système de saisie 6, lors de l'étape de 20 saisie, le rapport de mélange de masse de deux composants A et B, une dose D et le débit Q du produit à distribuer. Ensuite, une étape d'étalonnage est réalisée par l'automate. Cette étape consiste en : - la mesure du poids VM par le système de pesage de 25 plusieurs volumes de composant A issus de déplacements imposés à la pompe PA (rotation en degrés de la pompe) ; - le calcul par les moyens d'étalonnage de la relation entre un déplacement de la pompe volumique PA et la masse du volume de composant A distribué par la pompe volumique ; 30 - la mesure du poids VM par le système de pesage de plusieurs volumes de composant B issus de déplacements imposés à la pompe PB (rotation en degrés de la pompe) ; - le calcul par les moyens d'étalonnage de la relation entre un déplacement de la pompe volumique PB et la masse du volume de composant B distribué par la pompe volumique ; - la programmation du déplacement respectif de chaque pompe volumique selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage. Suivant le déplacement programmé des pompes volumiques, des volumes de composants A et B sont pompés (VA et VB). Les volumes de composants A et B sont ensuite mélangés lors 10 d'une étape de mélange pour former la dose D de produit multicomposants respectant le rapport de mélange en masse du produit. Ensuite, lors d'une étape de calibrage, la dose D de produit est pesée pour vérifier qu'elle est bien à la masse désirée et, le cas échéant, modifier la programmation des déplacements des pompes volumiques 15 pour respecter la masse de la dose. Finalement, pour l'étape de distribution, les déplacements programmés des pompes volumiques permettent de distribuer des volumes de composants A et B (VA et VB) qui seront ensuite mélangés pour distribuer une dose D de produit multi-composants à un débit Q, tout 20 en respectant le rapport de mélange en masse du produit. Le principe de mesure et de calcul, mis en oeuvre par les moyens d'étalonnage commandés par une carte électronique incluant un microprocesseur programmé, conduisant à l'étalonnage peut notamment être le suivant. 25 Les moyens d'étalonnage réalisent les mesures : - de trois déplacements de la pompe PA et des trois masses des volumes de composant A distribués, et - de trois déplacements de la pompe PB et des trois masses des volumes de composant B distribués. 30 Plus précisément, pour chaque pompe volumique, on obtient trois points de mesure, par exemple dans une plage paramétrée à plus ou moins 20 %, définie autour du point théorique de la dose de composant souhaitée. Ainsi par exemple, pour une dose y souhaitée (avec y étant la dose de composant en grammes) de 10 g, des mesures à trois 5 déplacements théoriques x d'une pompe pour 8 g, 10 g et 12 g théoriques sont effectuées (avec x étant la rotation de la pompe en degrés). Après mesures des doses de composant effectivement distribuées, les valeurs suivantes sont obtenues : (xi,Y1) ; (x2,y2) ; (x3,y3). Ensuite, les calculs suivants sont mis en oeuvre, pour chaque 10 pompe volumique, pour déterminer au moyen d'une régression linéaire la loi liant la dose en masse de composant au déplacement de la pompe volumique : VAR (x) 15 b = 7 - a . .7 .7c = (x 1 +x2+x3)/3 7 = (y1+y2+y3)/3 COV (x,y) = ((x1.y1+x2-y2+x3-y3)/3) - (x . 7 ) VAR (x) = COV(x,x) = ((x12+x22+x32)/3) - 7 20 Les valeurs a et b sont déterminées, ce qui permet de calculer le déplacement de la pompe volumique (x, rotation en degrés) qui correspond effectivement à une dose de composant souhaitée. En suivant la dose de produit D et le rapport de mélange en masse saisis dans le dispositif, les moyens de distribution peuvent ainsi piloter 25 un déplacement programmé de chaque pompe volumique pour distribuer des volumes de composants dont les masses respecteront le rapport de mélange souhaité. Droite de régression y = a. x + b ; avec : COV (x,y) - a - REVENDICATIONS1. Dispositif de dosage (1) de produits multi-composants, en particulier de résines bi-composants, comprenant au moins deux pompes volumiques (10), (11), et un système de pesage (2), le produit multicomposants étant défini par un rapport de mélange en masse entre ses différents composants (A), (B), caractérisé en ce que les pompes volumiques et le système de pesage sont associés à : - des moyens d'étalonnage (3) aptes à exécuter pour chaque pompe volumique un calcul de la relation entre un déplacement de la pompe volumique et une mesure de la masse du volume de composant distribué par la pompe volumique ; - des moyens de distribution (4) destinés à piloter, selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage, un déplacement programmé des pompes volumiques pour distribuer du produit multi-composants respectant le rapport de mélange entre les composants. 2. Dispositif de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'étalonnage et les moyens de distribution sont commandés par une carte électronique (5) incluant un microprocesseur programmé. 3. Dispositif de dosage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de saisie (6) permettant de régler : - le rapport de mélange en masse entre les composants ; - une dose D de produit multi-composants à distribuer. 4. Dispositif de dosage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de saisie permet de régler le débit Q de produit multicomposants à distribuer. 5. Dispositif de dosage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système mélangeur (7). 6. Procédé de dosage de produits multi-composants mettant en oeuvre un dispositif de dosage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape d'étalonnage comportant : - le calcul par les moyens d'étalonnage, pour chaque pompe volumique, de la relation entre un déplacement de la pompe volumique et la masse du volume de composant distribué par la pompe volumique ; - la programmation du déplacement de chaque pompe volumique selon les calculs exécutés par les moyens d'étalonnage ; - une étape de distribution de composants, selon les déplacements programmés des pompes volumiques, pour distribuer du produit multi-composants respectant le rapport de mélange entre les composants. 7. Procédé de dosage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de saisie comportant le réglage : - du rapport de mélange en masse entre les composants ; - de la dose D de produit multi-composants à distribuer. 8. Procédé de dosage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de saisie comporte le réglage du débit Q de produit multicomposants à distribuer. 9. Procédé de dosage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mélange des composants du produit multi-composants. 10. Procédé de dosage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape d'étalonnage comporte une étape de calibrage de la masse de la dose D de produit multi-composants distribuée suite à l'étape de mélange. 10