Procédé de peinture électrostatique de petites pièces allongées, portées par un transporteur en oméga, avec un projecteur à bol tournant sur l'axe de la boucle d'oméga

Abstract

 Le projecteur (1) est placé sensiblement sur l'axe de la boucle (20) avec son axe de rotation orienté en sorte que la zone d'intersection de la lame de peinture pulvérisée (14) et du tronçon de cylindre décrit par les axes des pièces soit contenue entre les cercles limites (22a, 22b) mais atteigne ces limites. Une buse annulaire (13) est connectée à une source de gaz sous pression et disposée en arrière du bol en sorte qu'un jet annulaire de gaz affecte l'origine de la lame mince de peinture pulvérisée.
On module périodiquement la pression d'alimentation de cette buse en sorte que la zone d'intersection atteigne périodiquement et alternativement l'un et l'autre desdits cercles limites (22a, 22b).

Description

[0001] L'invention se rapporte à un procédé de peinture électrostatique de pièces de faibles dimensions étendues suivant un axe principal, où l'on fait passer les pièces, en rotation autour de leur axe sur un transporteur avec une boucle presque fermée, un projecteur à bol tournant étant situé sensiblement sur l'axe de la boucle pour distribuer la peinture sur les pièces.

[0002] Les projecteurs électrostatiques dits à bols tournants émettent, à partir d'une arête d'un organe tournant à grande vitesse, sur la surface duquel de la peinture est déposée, une lame mince de peinture pulvérisée, comprise entre deux cônes d'angle au sommet très voisins. La distance qui sépare le projecteur des pièces à peindre est de l'ordre de quelques décimètres.

[0003] Lorsqu'il s'agit de revêtir de peinture des pièces de petites dimensions, c'est-à-dire de dimensions inférieures à la distance des pièces au projecteur, il est clair que la rentabilité de l'opération suppose que les pièces soient présentées en défilant en sorte d'intercepter une fraction substantielle de la lame de peinture pulvérisée. Par ailleurs il est préférable, si les pièces sont étendues suivant un axe principal, de faire tourner les pièces autour de cet axe pour obtenir une épaisseur régulière sur la périphérie, et de présenter cet axe principal sensiblement perpendiculairement à la lame de peinture pour dégager les organes de préhension des pièces. La solution retenue généralement consiste à utiliser un transporteur qui décrit une boucle presque fermée d'axe horizontal, et sur lequel les pièces sont montées, avec leur axe principal parallèle à celui de la boucle et de façon à décrire plusieurs tours sur elles-mêmes, tandis qu'elles parcourent la boucle. Le projecteur est disposé avec son bol sur l'axe de la boucle, afin que la distance aux pièces soit constante. Finalement les pièces décrivent autour du projecteur la périphérie d'un tronçon de cylindre, limité par deux cercles coaxiaux à la boucle, décrits par les deux extrémités des axes principaux des pièces. Mais l'axe de rotation du bol de projecteur fait un angle avec l'axe de la boucle, tel que la zone d'intersection du cylindre décrit par l'axe des pièces et de la lame de peinture pulvérisée vienne tangenter les deux cercles limites du tronçon décrit par les pièces. Ainsi, au cours de leur passage sur la boucle les pièces peuvent être enduites de peinture sur toute leur longueur. La rotation des pièces autour de leur axe, et conjointement les forces électrostatiques résultant de l'action sur lesparticules de peinture électriquement chargées du champ électrostatique créé par la différence de potentiel entre bol tournant et pièces viennent assurer une régularité du dépôt de peinture suivant la périphérie des pièces (vue de l'axe). Par contre la disposition inclinée de l'axe de rotation du bol se traduit par des surépaisseurs aux extrémités des pièces, étant donné que la vitesse avec laquelle la zone d'intersection défile le long de la pièce s'annule aux extrémités, là où la zone tangente le cercle limite, et est maximale au centre.

[0004] Ceci n'est.pratiquement pas modifié lorsque le projecteur est équipé d'une buse annulaire en arrière du bol, alimentée en gaz sous pression et dirigée de telle sorte que les jets de gaz viennent affecter la lame de peinture à son origine. La lame prend alors une forme générale conique, et s'épaissit quelque peu sous l'effet de turbulences. Cette disposition, dite "douche" parfois, permet de reculer le projecteur par rapport au centre du tronçon de cylindre. Mais les inégalités d'épaisseur de peinture en répartition longitudinale ne sont pas diminuées pour autant, car outre des surépaisseurs aux extrémités vient s'ajouter une dissymétrie par rapport au centre de la pièce.

[0005] Par ailleurs certaines pièces peuvent avoir des formes telles qu'une variation de quantité de peinture déposée suivant la longueur de la pièce peut être souhaitable, mais il est malheureusement rare que la variation souhaitée corresponde à la variation effectivement créée par l'obliquité de l'axe de rotation.

[0006] D'autre part, en raison des petites dimensions des pièces, la durée d'enduction est limitée. Si l'on voulait moduler les quantités de peinture émise par déplacement asservi du projecteur, comme cela est pratiqué pour l'enduction de certaines pièces de grande dimension, il serait nécessaire que la période de déplacement soit petite devant la durée d'enduction, pour affecter uniformément toutes les pièces. Les commandes correspondantes seraient complexes, lourdes et difficiles à régler.

[0007] L'invention a pour objet un procédé de peinture électrostatique de pièces de petites dimensions où la répartition longitudinale de peinture est égalisée.

[0008] L'invention a également pour objet un procédé de peinture électrostatique de pièces de petites dimensions où la répartition longitudinale de peinture peut être modulée de façon relativement simple.

[0009] A ces effets l'invention propose un procédé de peinture électrostatique de pièces, étendues suivant un axe principal et de faibles dimensions, suivant lequel les pièces sont disposées sur des supports individuels rotatifs d'un transporteur comportant une boucle circulaire presque fermée d'axe parallèle aux axes de rotation de support en sorte que les pièces, tout en tournant autour de leur axe décrivent la surface latérale d'un tronçon de cylindre limité par deux cercles coaxiaux à la boucle, et un projecteur de peinture à bol tournant à grande vitesse et portée à une haute tension par rapport au transporteur émet une lame mince de peinture pulvérisée, lame sensiblement de révolution autour de l'axe de rotation du bol, ce bol étant placé sensiblement sur l'axe de la boucle avec son axe de rotation orienté en sorte que la zone d'intersection de la lame de peinture pulvérisée et du cylindre décrit par les axes des pièces soit contenue entre les cercles limites du tronçon de cylindre mais atteigne ces limites, procédé où le projecteur est muni d'une buse annulaire connectée à une source de gaz sous pression et disposée en arrière du bol en sorte qu'un jet annulaire de gaz affecte l'origine de la lame mince de peinture pulvérisée, caractérisé en ce qu'on module périodiquement la pression d'alimentation en sorte que la zone d'intersection atteigne périodiquement et alternativement l'un et l'autre des dits cercles limites.

[0010] La modulation de pression d'alimentation se traduit par une modulation du cône au sommet de la lame de peinture, qui réagit avec une inertie réduite. Tout se passe, sur la périphérie du tronçon de cylindre, comme si le projecteur était animé d'un mouvement alternatif axial. On remarquera qu'outre le déplacement de la zone d'intersection du tronçon de cylindre par la lame de peinture pulvérisée, l'action du jet d'air soufflé par la buse sur la lame de peinture crée des turbulences qui élargissent la lame.

[0011] De préférence on module la pression d'alimentation en connectant périodiquement la buse à une source de pression. On obtient une modulation par tout ou rien, de façon remarquablement simple.

[0012] En variante la buse est connectée en permanence à une source de pression, et périodiquement à une source de pression supérieure. On obtient alors une modulation par tout ou peu, ce qui, d'une part autorise de reculer le projecteur, et d'autre part donne à tout moment une lame depeinture élargie par turbulence.

[0013] Il est également possible de diviser la buse en fractions sectorielles, et d'alimenter ces fractions à des pressions distinctes. Chaque fraction sectorielle définit une zone d'intersection fractionnaire où le régime de balayage est indépendant du régime des autres zones. Ceci permet notamment de recouvrir de façon préférentielle certaines parties des pièces.

[0014] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est un schéma en perspective d'une disposition utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention ;

la figure 2 est un schéma en bout d'un transporteur à boucle en oméga ;

la figure 3 est une vue plus détaillée d'un projecteur à bol tournant ;

la figure 4 est un schéma en vue latérale d'utilisation selon l'état de la technique de la disposition de la figure 1 ;

la figure 5 est un schéma en vue latérale d'utilisation selon l'invention de la disposition de la figure 1 ;

la figure 6 est un schéma de disposition pour l'alimentation en gaz sous pression d'une buse de projecteur, en modulation tout ou peu ;

la figure 7 est un diagramme de répartition de peinture sur une pièce, avec une pression de soufflage en tout ou peu ;

la figure 8 est un diagramme analogue à celui de la figure 7, mais qui correspond à une buse à deux secteurs.

[0015] Selon les dispositions de l'état de la technique représentées sur les figures 1 à 4, un projecteur électrostatique 1 dans son ensemble, à bol tournant 12, est disposé sensiblement sur l'axe d'une boucle 20 d'un transporteur 2 dans son ensemble. Le projecteur 1 est porté à un potentiel élevé par rapport à la masse du transporteur 2, par un générateur de haute tension 11, et comporte une turbine enfermée dans le corps 10 pour mettre en rotation rapide le bol 12 (jusqu'à 60 000 tourspar minute). De la peinture injectée sur la surface interne du bol 12, sensiblement tronconique est entraînée vers l'arête 12a du bol, d'où elle est projetée tangentiellement sous forme d'une lame de peinture pulvérisée 14. A la base du bol 12, entre celui-ci et le corps de turbine 10, est disposée une buse annulaire 13, alimentée en air sous pression, et comportant des orifices de sortie qui dirigent des jets d'air sur la surface externe du bol 12. Ces jets d'air, prévus à l'origine surtout pour éviter des retours de peinture pulvérisée vers le corps de projecteur 10, provoquent une déformation de la lame 14 de peinture pulvérisée, qui passe d'une forme plane à une forme de cône à angle au sommet très ouvert. Sur la figure 4, on a représenté la lame 14, vue par la tranche, en forme plane.

[0016] Le transporteur 2 comporte une boucle circulaire 20 presque fermée, et qui affecte la forme d'un oméga majuscule. Des galets 21 et 21' assurent le renvoi du transporteur d'une trajectoire horizontale à la boucle 20, et définissent ainsi les extrémités d'entrée et de sortie de la boucle 20. Le transporteur comporte des supports de pièces, montés en porte-à-faux parallèle à l'axe de la boucle 20. Ces supports de pièces, comme représenté figure 2, présentent à l'arrière des molettes 25 qui viennent prendre appui sur un rail 26 concentrique à la boucle 20, en sorte que les pièces, dans leur trajet le long de la boucle, soient animées d'un mouvement de rotation autour de l'axe de support. La disposition représentée s'utilise pour la mise en peinture de pièces de faibles dimensions par rapport à la distance normale à laquelle sont disposées les pièces du bol 12, cette distance correspondant pratiquement au rayon de la boucle 20 ; en outre les pièces sont étendues suivant un axe principal, qui coïncidera avec l'axe des supports, cet axe principal étant entendu comme la direction de la plus grande dimension de la pièce, tandis que les dimensions suivant des directions orthogonales entre elles et avec l'axe principal sont nettement plus faibles que la grande dimension.

[0017] Les axes du support définissent donc un cylindre coaxial à la boucle 20, qui en constitue directrice, et les axes principaux des pièces décriront un tronçon 22 de ce cylindre, limité par deux cercles 22a et 22b coaxiaux à la boucle 20.

[0018] Dans ces conditions les pièces recevront la peinture pulvérisée essentiellement dans la zone 15 constituée par l'intersection du tronçon de cylindre 22 par la lame 14. Comme le représentent la figure 1 et surtout la figure 4, la zone 15 vient tangenter d'un côté le cercle limite 22a et de l'autre le cercle limite 22b, afin que les pièces reçoivent de la peinture sur toute leur longueur, tandis que leur rotation autour de l'axe principal assure le recouvrement périphérique.

[0019] Pour obtenir que la zone 15 soit tangente aux cercles limites 22a et 22b, l'axe de rotation du bol 12 est incliné sur l'axe de la boucle 20, comme le montre clairement la figure 4. On précise que, en développé, la zone 15 a une forme sinusoïdale avec des amplitudes tangentes aux droites développées des cercles limites 22a et 22b. Par ailleurs la forme de la zone 15 sera peu affectée par une déformation en cône ouvert de la lame 14 sous l'effet d'un soufflage d'air par la buse 13, dans la mesure où, bien entendu, le bol 12 aura été reculé sur l'axe de la boucle 20 pour maintenir la zone 15 entre les cercles limites 22a et 22b.

[0020] Etant donné que le transporteur défile à vitesse constante, le développé géométrique de la zone 15 correspond au diagramme temporel de balayage de chacune des pièces par la lame de peinture pulvérisée, la bngueur de développé correspondant au temps total d'exposition de la pièce à la peinture. Comme la forme de développé est sinusoïdale, au moins approximativement, la vitesse de balayage s'annulera aux extrémités de la pièce, pour être maximale au centre. Malgré les corrections apportées tant par l'épaisseur de la lame 14, que par les retours dus au champ électrostatique, la peinture déposée sur les pièces présente des surépaisseurs aux extrémités.

[0021] La figure 5 illustre le processus suivant lequel l'invention pallie le défaut précédent. Sur cette figure 5 on retrouve, schématisés, le corps de projecteur 10, le bol tournant 12 et la buse annulaire 13, la boucle 20 de transporteur et le tronçon de cylindre 22, décrit par les axes principaux des pièces, et compris entre les cercles limites 22a et 22b. Toutefois on a diminué l'angle que font les axes de boucle 20 et de bol tournant 12 en sorte que la zone d'intersection de la lame de peinture et du tronçon de cylindre 22 n'occupe qu'à peu près la demi-longueur de tronçon de cylindre suivant l'axe. En outre on a déterminé une première pression de soufflage à la buse 13, telle que la zone 15 d'intersection de la lame 14 avec le tronçon de cylindre 22 soit tangente au cercle limite 22a, puis une seconde pression de soufflage à la buse 13, telle que la zone d'intersection 17 de la lame 16 avec le tronçon 22 soit tangente au cercle limite 22b. Bien entendu la seconde pression est inférieure à la première, en sorte que l'angle au sommet de la lame conique 16 est plus faible que celui de la lame conique 14.

[0022] Pour revêtir de peinture les pièces, on alimente la buse 13 en pression alternativement égale à la première et à la seconde pressionsdéterminées comme il a été expliqué ci-dessus, la période de succession étant courte devant la durée de passage d'une pièce sur la boucle 20. Le diagramme de pression est représenté figure 7 à la ligne 40, les niveaux 41 et 42 représentant respectivement les valeurs de première et seconde pressions. La bande 122 représente le développé du tronçon 22, les lignes 122a et 122b étant les développés respectifs des cercles limites 22a et 22b. La zone 115 est le développé de la zone d'intersection, alternativement 15 et 17, telle qu'elle est vue par une pièce défilant sur la boucle 20. La zone 115 résulte de la superposition de deux mouvements harmoniques, l'un à la périodicité de défilement d'une pièce, et l'autre à la périodicité de succession alternée des première et seconde pressions. On voit clairement, même sans analyse approfondie de la répartition, que les surépaisseurs d'extrémités sont atténuées, et que la répartition suivant la longueur de la pièce est sensiblement régulière.

[0023] Pour préciser des ordres de grandeur, le diamètre de la boucle 20 est d'environ 0,5 m et la vitesse linéaire du convoyeur 2 est de 10 mètres par minute, de sorte qu'une pièce décrit la boucle en 9 secondes environ ; en outre la pièce subit neuf à dix rotations lors de son passage sur la boucle, soit 1 tour par seconde. Le diamètre du bol 12 est d'environ 70 mm, et la haute tension fournie par le générateur 11 avoisine 90 kV.

[0024] La première pression de soufflage est d'environ 3 bars, et la seconde de 1 bar, les impulsions de première pression durant 0,25 seconde et se succédant toutes les demi-secondes.

[0025] Pour obtenir des successions de pression telles que représentées sur le diagramme 40 de la figure 7, on peut utiliser le montage représenté figure 6. Une source d'air sous pression est reliée à la canalisation d'entrée 30. Un premier réservoir 31 est alimenté à partir de la canalisation 30, à travers un premier détendeur 31a (réglé à la première pression). A partir du réservoir 31, un second réservoir analogue 32 est alimenté à travers un second détendeur 32a (réglé à la seconde pression). Le second réservoir 32 est relié à une canalisation de sortie 36, à laquelle sera connectée la buse 13, à travers une valve anti-retour 35. Le premier réservoir 31 est relié à la canalisation de sortie 36 à travers une électrovanne 33, dont le bobinage de commande 33a reçoit un signal approprié par une ligne 34. On précise tout de suite que la vanne 33 peut également être à commande pneumatique. On aura compris que, lorsque la vanne 33 est fermée, la canalisation 36 est à la pression du réservoir 32, tandis que lorsque la vanne 33 est ouverte, la pression dans la canalisation 36 est celle du réservoir 31 ; alors la valve 35 s'oppose à ce que l'air sous la première pression pénètre dans le réservoir 32.

[0026] On remarquera que l'on obtiendrait un résultat sensiblement équivalent si la seconde pression était la pression atmosphérique, autrement dit si l'on envoyait à la buse 13 une succession d'impulsions de pression séparées par des intervalles où la pression relative est nulle, à condition bien entendu d'avancer le projecteur à bol tournant 12. Toutefois la partie arrière de zone d'intersection serait moins large.

[0027] Le processus que l'on vient de décrire et de commenter permet de régulariser la répartition de peinture suivant l'axe principal des pièces. Dans certains cas, certaines régions de la pièce doivent recevoir une quantité supérieure de peinture, par exemple une région où le diamètre moyen de la pièce est plus important. Pour résoudre ce problème, on peut appliquer des impulsions de pression à niveaux différents avec des successions choisies. On peut également, d'une façon qui facilite les réglages, utiliser une buse divisée en secteurs couvrant un certain angle autour de l'axe du bol 12, et appliquer à chaque secteur une modulation de pression distincte. Les diagrammes de la figure 8 se rapportent à une buse à deux secteurs 113a et 113b, disposés de part et d'autre d'un plan vertical passant par l'axe du bol tournant. Sur le secteur 113a sont appliquées des impulsions de pression évoluant entre les niveaux 52 et 53, tandis que sur le secteur 113b les impulsions évoluent entre les niveaux 51 et 53.

[0028] Le développé de la zone d'intersection, dans la bande 222 entre les développés 222a et 222b des cercles limites, tel qu'il apparaît pour une pièce qui défile, se présente comme la superposition, à un déplacement harmonique à périodicité correspondant au défilement le long de la boucle, de deux déplacements harmoniques, à périodicité d'impulsions, successifs et d'amplitudes distinctes. Selon la représentation la quantité de peinture déposée dans la région voisine de la limite 222a est sensiblement inférieure à la quantité de peinture distribuée sur le reste de la pièce.

[0029] On conçoit que, tout en conservant des formes d'impulsions rectangulaires, correspondant à des commandes de pression à "tout ou peu" ou "tout ou rien", l'on peut faire varier les niveaux de pression et les cycles de travail des impulsions, afin d'adapter la répartition de peinture le long des pièces à la configuration de ces pièces. Conjointement l'obliquité de l'axe de rotation du bol par rapport à l'axe de boucle fournit un paramètre de réglage supplémentaire. On conçoit aisément que l'expérience et des essais de routine permettront de mettre en oeuvre au mieux les processus de l'invention.

[0030] Un avantage industriel important du procédé demeure l'économie de tout moyen mécanique de balayage.

Revendications

1. Procédé de peinture électrostatique de pièces, étendues suivant un axe principal et de faibles dimensions, suivant lequel les pièces sont disposées sur des supports individuels rotatifs d'un transporteur comportant une boucle (20) circulaire presque fermée d'axe parallèle aux axes de rotation de support en sorte que les pièces, tout en tournant autour de leur axe décrivent la surface latérale d'un tronçon de cylindre limité par deux cercles (22a,22b) coaxiaux à la boucle, et un projecteur (1) de peinture à bol tournant (12) à grande vitesse et porté à une haute tension par rapport au transporteur émet une lame mince (14) de peinture pulvérisée, lame sensiblement de révolution autour de l'axe de rotation du bol (12), ce bol étant placé sensiblement sur l'axe de la boucle (20) avec son axe de rotation orienté en sorte que la zone d'intersection (15) de la lame de peinture pulvérisée et du cylindre décrit par les axes des pièces soit contenue entre les cercles limites (22a,22b) du tronçon de cylindre mais atteigne ces limites, procédé où le projecteur (1) est muni d'une buse annulaire (13) connectée à une source de gaz sous pression et disposée en arrière du bol en sorte qu'un jet annulaire de gaz affecte l'origine de la lame mince (14) de peinture pulvérisée, caractérisé en ce qu'on module périodiquement la pression d'alimentation en sorte que la zone d'intersection (15) atteigne périodiquement et alternativement l'un et l'autre desdits cercles limites (22a,22b).

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on connecte périodiquement la buse annulaire (13) à une source de gaz sous pression.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on connecte périodiquement la buse annulaire à une première source (31) de gaz sous pression, la buse étant en outre connectée en permanence à une seconde source (32) de gaz sous pression, la pression de la seconde source étant inférieure à celle de la première.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la buse étant divisée en fractions sectorielles (113a,ll3b), ces fractions sont alimentées à des pressions modulées (52,53) distinctes.

Dessins