Brevet FR3059918A1 — publié le 20180615

L'invention concerne le domaine des applicateurs de peinture, plus particulièrement des applicateurs de peinture de type bol. Les pièces de carrosseries automobiles sont peintes dans des cabines conçues à cet effet. Généralement, le procédé de peinture consiste en l'application successive de trois 5 revêtements différents sur la pièce. Un premier revêtement, appelé primaire, a pour fonction de favoriser l'accroche sur la pièce du second revêtement. Un second revêtement, appelé base, a pour fonction de donner la couleur à la pièce. Enfin, un troisième revêtement, appelé vernis, a une fonction de tenue et de protection de la base. Les pièces à peindre circulent dans la cabine de peinture devant différents postes de 10 peinture, comme par exemple des « robots peintres », pour recevoir le primaire, puis la base et enfin le vernis. Il peut également s'agir de postes de pulvérisation fixes, la pièce étant déplacée devant le pulvérisateur. Dans la suite de la description, le terme peinture correspond à au moins l'un de ces trois revêtements. 15 Les pièces de carrosseries comportent des portions ayant des surfaces plus ou moins larges. Par exemple, un pare-chocs peut avoir des portions pleines pour lesquelles la surface à peindre est donc importante, et des grilles pour lesquelles la surface à peindre est relativement faible. Afin de ne pas gaspiller de la peinture, il convient de mettre en place un dispositif et/ou 20 un procédé permettant d'obtenir un bon coefficient de transfert de la peinture sur la pièce. Le coefficient de transfert correspond à la quantité de peinture déposée sur la pièce par rapport à la quantité de peinture pulvérisée à partir d'un pulvérisateur. En d'autres termes, il faut faire en sorte de déposer sur la pièce le maximum de peinture pulvérisée. Une solution actuelle consiste à équiper la cabine de peinture avec plusieurs 25 pulvérisateurs, souvent au nombre de deux par couches de revêtement (primaire, base et vernis). Il peut s'agir de pulvérisateurs montés sur des bras robotisés et articulés, bras programmés pour suivre une trajectoire précise à une vitesse donnée en fonction des pièces et des zones à peindre. Il peut également s'agir de pulvérisateurs montés sur une station de pulvérisation fixe, la pièce étant déplacée devant le pulvérisateur. 30 Ces pulvérisateurs comprennent à leur extrémité un applicateur en forme de bol. Chaque bol comprend à son extrémité libre une coupelle de pulvérisation de peinture. La coupelle est mise en rotation et de la peinture est injectée à la base de cette dernière. La peinture est plaquée sur la paroi de la coupelle du fait de la force centrifuge et est fractionnée en gouttelettes grâce à la forme de la coupelle et à sa rotation. Les 35 gouttelettes sont alors projetées jusqu'à la pièce à peindre depuis la coupelle. Le spray de peinture peut être focalisé par des jets d'air projetés autour de la coupelle. Ces jets d'air prennent la forme d'une jupe entourant la coupelle et sont appelés « airs de jupe ». 3059918 2 Ces jets d'air sont projetés depuis l'extrémité de l'applicateur tout autour de la coupelle afin de conformer le spray de peinture et atomiser la peinture. Chaque pulvérisateur comprend une coupelle de diamètre différent et est destiné à peindre des surfaces différentes. Les surfaces larges sont peintes par un pulvérisateur équipé d'une coupelle de diamètre important et les surfaces plus fines sont peintes par un pulvérisateur équipé d'une coupelle de petit diamètre afin de limiter les pertes de peinture. Cependant, et compte-tenu des cadences industrielles devant être respectées, une pièce ne peut pas rester trop longtemps devant un pulvérisateur. Afin de pouvoir respecter ces cadences, il est fréquent qu'une zone soit peinte par un pulvérisateur équipé d'une coupelle non adaptée pour cette zone. C'est le cas des zones de faibles surfaces peintes par un pulvérisateur équipé d'une coupelle de grand diamètre. Cette pratique se traduit par un coefficient de transfert bas, reflétant une perte de peinture importante. Parfois, une pièce doit être peinte par un seul robot alors qu'elle présente des surfaces de tailles variées ce qui conduit également à une perte de peinture importante. Un but de l'invention est de supprimer, ou tout au moins de limiter notablement, tout ou partie des inconvénients précités, en proposant un dispositif de peinture permettant d'obtenir un coefficient de transfert important tout en conservant une cadence de peinture 20 optimale. Dans ce but, l'invention a pour objet un applicateur de peinture de type bol comprenant plusieurs coupelles de pulvérisation présentant chacune un diamètre différent des autres coupelles. Ainsi, un pulvérisateur, par exemple un bras robotisé ou un poste de pulvérisation fixe, 25 équipé d'un tel applicateur va pouvoir, pendant le temps durant lequel une pièce est devant lui, alterner d'une coupelle à une autre afin de peindre chaque zone d'une pièce de carrosserie avec la coupelle adaptée dans le temps qui lui est imparti. Cela permet d'améliorer le coefficient de transfert tout en conservant une cadence de peinture élevée. De plus, dans le cas d'un robot peintre, ce dernier va pouvoir adopter une trajectoire 30 spécifique en fonction de la coupelle en action et donc de la zone à peindre. Dans le cas d'un poste de pulvérisation fixe, ce dernier va pouvoir va alterner entre différentes coupelles en fonction de la zone de la pièce lui faisant face. On a alors un coefficient de transfert supérieur à un pulvérisateur n'ayant qu'une seule coupelle et peignant des zones de fine et large surfaces avec la même coupelle. Il est également possible de 35 réduire le nombre de pulvérisateurs par cabine du fait qu'un même pulvérisateur puisse peindre des surfaces larges et fines, ce qui a pour conséquence un gain de temps (du fait de la diminution voire de la disparition des temps de transfert entre deux postes de 3059918 3 peinture) et de maintenance (moins de pulvérisateurs). L'utilisation de tels applicateurs pourrait aussi permettre d'élaborer une séquence de peinture permettant un gain de temps et ainsi une accélération de cadence de peinture. L'applicateur selon l'invention peut optionnellement comprendre une ou plusieurs des 5 caractéristiques suivantes : les coupelles sont imbriquées les unes dans les autres de manière concentrique ; l'applicateur comprend trois coupelles, une première coupelle ayant un diamètre choisi parmi des valeurs comprises entre 25 et 35 mm, une deuxième coupelle ayant un diamètre choisi parmi des valeurs comprises entre 45 et 55 mm et une troisième 10 coupelle ayant un diamètre choisi parmi des valeurs comprises entre 65 et 75 mm ; chaque coupelle est reliée à un tuyau apte à alimenter la coupelle en peinture, chaque tuyau étant équipé d'une vanne apte à permettre le contrôle de l'apport en peinture à la coupelle ; l'applicateur comprend au moins un canal de diffusion d'airs de jupe ; 15 l'applicateur comprend plusieurs canaux de diffusion d'airs de jupe, chacun des canaux est adapté pour orienter la peinture pulvérisée par seulement une partie des coupelles, et ; l'air de jupe est chargé négativement. On prévoit également selon l'invention un dispositif de pulvérisation de peinture, de 20 préférence un bras robotisé, comprenant un applicateur selon l'invention. On prévoit également selon l'invention un procédé de pulvérisation de peinture à l'aide d'un applicateur selon l'invention. Le procédé de pulvérisation de peinture à l'aide d'un applicateur selon l'invention peut optionnellement comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 25 on pulvérise successivement de la peinture sur une pièce à l'aide de différentes coupelles de l'applicateur ; on peint une première surface d'une pièce à l'aide d'une première coupelle et une deuxième surface d'une largeur différente de la première surface à l'aide d'une deuxième coupelle d'un diamètre différent de celui de la première coupelle ; 30 - une trajectoire d'un bras robotisé portant l'applicateur est adaptée en fonction d'une surface à peindre par au moins une coupelle de l'applicateur, et ; lequel toutes les coupelles pulvérisent de la peinture en même temps. Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l'invention à l'appui des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : 35 - la figure 1 est une vue en perspective d'un applicateur de peinture selon l'invention ; 3059918 4 - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe partielle d'un applicateur de peinture selon l'invention. On se réfère maintenant à la figure 1 qui représente un exemple d'applicateur de peinture 2 de type bol, comprenant plusieurs coupelles de pulvérisation présentant 5 chacune un diamètre différent des autres coupelles. Un tel applicateur est destiné à être monté sur un pulvérisateur (non représenté). Selon l'exemple de la figure 1, l'applicateur de peinture 2 comprend un corps principal 4 et trois coupelles 6, 8 et 10 de diamètres différents. Les coupelles sont naturellement disposées à l'extrémité du bol opposée au bras robotisé ou au poste de pulvérisation et 10 sont fixées les unes aux autres. La coupelle 6 est de petit diamètre et sera désignée par le terme « petite coupelle », la coupelle 8 est d'un diamètre moyen et sera désignée par le terme « coupelle moyenne » et la coupelle 10 est de grand diamètre et sera désignée par le terme « grande coupelle ». Les coupelles sont au nombre de trois ici mais leur nombre pourrait être inférieur ou supérieur. 15 Les trois coupelles son imbriquées les unes dans les autres de manière concentrique, elles partagent par conséquent un même axe de rotation A. Dans cet exemple, la petite coupelle 6 a un diamètre D1 de 30 mm, la coupelle moyenne 8 a un diamètre D2 de 50 mm et la grande coupelle 10 à un diamètre D3 de 70 mm. Les trois coupelles présentent un évasement différent. Chaque coupelle peut avoir une forme apte à permettre la fragmentation de la peinture injectée en gouttelettes. Chaque coupelle peut comprendre sur le contour de son ouverture un ensemble de filaments (non représentés) sur lesquels les gouttelettes vont circuler avant d'être libérées sous forme de spray en direction de la pièce à peindre. L'applicateur comprend à son extrémité sur laquelle les coupelles sont montées, c'est- à-dire à la base des coupelles, une surface plane 12 comprenant un ensemble d'orifices 13. Cet ensemble est apte à créer un flux d'air permettant de focaliser le spray de peinture pulvérisé depuis les coupelles. Ces orifices ont des orientations différentes permettant de plus ou moins focaliser le spray de peinture, comme cela sera montré ultérieurement. Il peut également s'agir de buses orientées pour focaliser le spray de peinture. La surface 12 est plane mais peut adopter toute autre forme permettant d'améliorer la focalisation du spray de peinture. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe partielles de l'applicateur permettant de mieux appréhender sa structure interne. Les coupelles 6, 8 et 10 sont respectivement alimentées en peinture par des tuyaux 14, 16 et 18 traversant l'applicateur. Le tuyau 14 alimente la petite coupelle 6 en peinture, le tuyau 16 alimente la coupelle moyenne 8 en peinture et le tuyau 18 alimente la grande coupelle 10 en peinture. Ces trois tuyaux sont mis en place dans un bloc d'injection produit 20 toujours immobile situé en position 3059918 5 centrale dans l'applicateur et à la base des coupelles. Chaque tuyau peut être équipé d'une vanne (non représentée) permettant de contrôler le passage de peinture au travers des tuyaux. Les tuyaux peuvent avoir pour source de peinture un seul réservoir ou plusieurs réservoirs différents. Dans le cas d'un réservoir unique, il est possible qu'un 5 seul tuyau soit relié au réservoir, le tuyau se subdivisant en autant de branches qu'il y a de coupelles une fois le tuyau arrivé à l'extrémité de l'applicateur à proximité des coupelles. Le mécanisme d'acheminement en peinture est identique à celui utilisé dans l'art antérieur et ne sera pas détaillé ici. Un bloc turbine 22 est situé autour du bloc d'injection de produit. Ce bloc turbine 10 comprend un rotor et est apte à mettre en rotation les coupelles. La mise en rotation des coupelles est identique à celle utilisée dans l'art antérieur et ne sera pas détaillée ici. L'ensemble d'orifices 13, apte à créer un flux d'air permettant de focaliser le spray de peinture pulvérisé depuis les coupelles, est connecté à des canaux de diffusion d'airs 24 et 26. Ces canaux 24 et 26 sont compris dans un bloc d'alimentation en air 28. Ce bloc 15 d'alimentation porte la surface plane 12 de l'applicateur. Les canaux 24 et 26, en alimentant en air l'ensemble d'orifices 13, permettent la projection d'airs à partir de la partie plane 12 de l'applicateur, afin de focaliser le spray de peinture pulvérisé depuis les coupelles. Ces canaux débouchent sur la surface plane 12, au niveau des orifices 13. Dans le cas de la figure 2, le premier canal d'air 24 permet la projection d'un premier flux 20 d'air 32 adapté à la petite coupelle 6 et à la coupelle moyenne 8 (c'est-à-dire apte à focaliser un spray de peinture émis depuis ces coupelles), et le second canal 26 permet la projection d'un second flux d'air 34 adapté à la grande coupelle 10. En d'autres termes, ces canaux 24 et 26 vont déboucher sur des orifices 13 orientés différemment afin de créer des jupes d'air de diamètres différents et adaptés aux différentes coupelles. Dans 25 l'exemple illustré, le nombre de canaux de diffusion d'airs de jupe et de coupelles est différent. Il peut cependant être identique. Il est également envisageable que le ou les flux d'air soit chargés négativement. La peinture étant elle aussi chargée négativement en sortie de la ou des coupelles, l'interaction entre l'air et la peinture permet de mieux focaliser le spray de peinture. De plus, on maintient la charge négative de la peinture 30 jusqu'à la pièce à peindre, qui est quant à elle neutre. On augmente ainsi le coefficient de transfert de la peinture sur la pièce. Le bloc d'alimentation 28 en air de jupe comprend également au niveau de son interface avec la coupelle de grand diamètre un canal d'air 30 qui est important pour la rotation et qui peut servir aussi pour apporter une antidépression. 35 Le mécanisme de projection d'airs de jupe est identique à celui utilisé dans l'art antérieur et ne sera pas détaillé ici. Cependant, il est intéressant de noter que l'utilisation de plusieurs coupelles de 3059918 6 diamètres différents permet de créer plusieurs sprays de peintures de diamètres différents sans avoir à utiliser des airs de jupes trop importants qui peuvent parfois diminuer le coefficient de transfert du fait des effets de rebond de la peinture sur les volumes d'air importants créés à proximité de la pièce. 5 En fonctionnement, une pièce à peindre est acheminée devant un pulvérisateur. Le bloc turbine 22 met en rotation les coupelles autour de l'axe A. On alimente alors une première coupelle adaptée à la surface à peindre, par l'intermédiaire du tuyau reliant cette coupelle à une source de peinture. Cet acheminement peut être permis par l'ouverture d'une vanne au niveau du tuyau raccordant la coupelle à une source de 10 peinture. La peinture entrant dans la coupelle en rotation est plaquée sur la paroi de cette dernière du fait de la force centrifuge conséquente à la mise en rotation de la coupelle par le bloc turbine. La peinture s'étale sur toute la surface de la coupelle pendant son trajet jusqu'à l'extrémité distale de la coupelle. Les gouttelettes de peinture arrivées à 15 l'extrémité de la coupelle circulent le long des filaments disposés sur le contour de l'extrémité distale de la coupelle et sont libérées pour former un spray de peinture. Ce spray est focalisé par l'intermédiaire d'un air de jupe adapté à la coupelle et suit une direction générale parallèle à l'axe de rotation A. Dans le cas d'un bras robotisé, ce dernier va suivre une trajectoire programmée afin 20 de peindre la surface de la pièce pour laquelle la coupelle est adaptée. Une fois la première surface peinte, l'alimentation en peinture de la première coupelle est stoppée par fermeture de la vanne contrôlant l'apport de peinture par le tuyau d'alimentation de la coupelle. On répète alors le même mécanisme d'activation pour peindre une seconde surface différente de la première, par exemple plus fine que cette 25 dernière. On active alors une autre coupelle adaptée à cette seconde surface. Le mécanisme d'activation et de fonctionnement est le même que pour la première coupelle. La trajectoire alors suivie par le bras robotisé est adaptée à la surface à peindre par la seconde coupelle afin d'améliorer encore plus le coefficient de transfert. Cette séquence de fonctionnement se limite à l'activation successive de deux 30 coupelles, une coupelle à la fois. Cependant, il est par exemple possible : - d'activer une troisième coupelle après la seconde ; - d'activer la seconde coupelle sans pour autant avoir stoppé l'alimentation de la première ; - d'activer plusieurs coupelles ensemble ; ou 35 - d'activer toutes les coupelles ensemble, dans le cas d'une surface pour laquelle une coupelle grand diamètre est adaptée, et ce, afin d'augmenter le rendement de peinture. 3059918 7 Il est également envisageable d'alterner entre les coupelles autant de fois que nécessaire pour peindre une pièce afin d'optimiser le procédé de peinture. Dans le cas d'une pièce comprenant deux extrémités comportant de larges surfaces à peindre et une portion centrale comprenant une surface à peindre plus fine. Il est alors possible de 5 peindre une première extrémité avec une première coupelle adaptée à la surface à peindre, puis de peindre la portion centrale avec une seconde coupelle de diamètre inférieur à la première coupelle et enfin, de réutiliser la première coupelle afin de peindre la seconde extrémité. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de 10 réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. 3059918 8 Nomenclature 2 : applicateur 4 : corps principal de l'applicateur 5 6 : petite coupelle D1 : diamètre de la petite coupelle 8 : coupelle moyenne D2 : diamètre de la coupelle moyenne 10 : grande coupelle 10 D3 : diamètre de la grande coupelle 12 : surface plane 13 : orifices 14 : tuyau d'alimentation de la petite coupelle 16 : tuyau d'alimentation de la coupelle moyenne 15 18 : tuyau d'alimentation de la grande coupelle 20 : bloc d'injection produit 22 : bloc turbine 24 : premier canal de projection d'airs de jupe 26 : second canal de projection d'airs de jupe 20 28 : bloc d'alimentation en airs de jupe 30 : canal d'air anti-dépression 32 : premier flux d'air 34 : second flux d'air REVENDICATIONS1. Applicateur (2) de peinture de type bol, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs 5 coupelles (6, 8, 10) de pulvérisation présentant chacune un diamètre différent des autres coupelles. 2. Applicateur (2) selon la revendication 1, dans lequel les coupelles (6, 8, 10) sont imbriquées les unes dans les autres de manière concentrique. 3. Applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant 10 trois coupelles (6, 8, 10), une première coupelle (6) ayant un diamètre (D1) choisi parmi des valeurs comprises entre 25 et 35 mm, une deuxième coupelle (8) ayant un diamètre (D2) choisi parmi des valeurs comprises entre 45 et 55 mm et une troisième coupelle (10) ayant un diamètre (D3) choisi parmi des valeurs comprises entre 65 et 75 mm. 4. Applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 15 chaque coupelle (6, 8, 10) est reliée à un tuyau (14, 16, 18) apte à alimenter la coupelle (6, 8, 10) en peinture, chaque tuyau (14, 16, 18) étant équipé d'une vanne apte à permettre le contrôle de l'apport en peinture à la coupelle (6, 8, 10). 5. Applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins un canal (24, 26) de diffusion d'airs de jupe (32, 34). 20 6. Applicateur (2) selon la revendication 5 comprenant plusieurs canaux (24, 26) de diffusion d'airs de jupe (32, 34), chacun des canaux (24, 26) est adapté pour orienter la peinture pulvérisée par seulement une partie des coupelles (6, 8, 10). 7. Applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel l'air de jupe (32, 34) est chargé négativement. 25 8. Dispositif de pulvérisation de peinture, de préférence un bras robotisé, comprenant un applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé de pulvérisation de peinture à l'aide d'un applicateur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel on pulvérise successivement de la 30 peinture sur une pièce à l'aide de différentes coupelles (6, 8, 10) de l'applicateur. 11. Procédé de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel on peint une première surface d'une pièce à l'aide d'une première coupelle (6, 8, 10) et une deuxième surface d'une largeur différente de la première surface à l'aide d'une deuxième coupelle (6, 8, 10) d'un diamètre différent de celui de la première coupelle. 35 12. Procédé de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel une trajectoire d'un bras robotisé portant l'applicateur (2) est adaptée en fonction d'une surface à peindre par au moins une coupelle (6, 8, 10) de l'applicateur. 3059918 10 13. Procédé de pulvérisation selon la revendication 9, dans lequel toutes les coupelles (6, 8, 10) pulvérisent de la peinture en même temps.