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EP3612321A1 - Dispositif comprenant une pompe à pistons axiaux pour l'application d'un produit fluide sur un substrat - Google Patents

Dispositif comprenant une pompe à pistons axiaux pour l'application d'un produit fluide sur un substrat

Info

Publication number
EP3612321A1
EP3612321A1 EP18717932.0A EP18717932A EP3612321A1 EP 3612321 A1 EP3612321 A1 EP 3612321A1 EP 18717932 A EP18717932 A EP 18717932A EP 3612321 A1 EP3612321 A1 EP 3612321A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid product
pump
metering pump
application device
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18717932.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Romain Gaillet
Philippe De Talhouet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exel Industries SA
Original Assignee
Exel Industries SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exel Industries SA filed Critical Exel Industries SA
Publication of EP3612321A1 publication Critical patent/EP3612321A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0208—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles
    • B05C5/0212—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles
    • B05C5/0216—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles by relative movement of article and outlet according to a predetermined path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F04B5/02—Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area

Definitions

  • Device comprising an axial piston pump for applying a fluid product to a substrate
  • the present invention relates to a device for applying a fluid product to a substrate, the application device being of the type comprising an applicator member, for shaping the or each fluid product for application on the substrate, the applicator member having an outlet orifice for the product (s) fluid (s) out of the application device, the application device also comprising, for at least one fluid product, a pump for dosing for supplying the applicator member with said fluid product and a device for supplying the fluid product to the dosing pump.
  • fluid product is understood here and hereinafter a product which has a viscosity of between 1 centipoise (CPs) and 2 million centipoise, this viscosity being for example measured using a Brookfield Plan Cone viscometer in normal conditions of temperature and pressure.
  • CPs centipoise
  • This term thus encompasses the products in the liquid state, perfectly deformable and low viscosity, but also the products generally called “pasty", more viscous than liquids and having an intermediate state between the liquid state and the solid state .
  • the invention also relates to an applicator robot comprising such an application device, and a method for applying a fluid product to a substrate by means of such an application device.
  • dosers In the context of the application of fluid products to surfaces, for example in order to deposit adhesive beads on said surfaces or to coat said surfaces with paint, it is sometimes necessary to precisely control the flow rate of the fluid product.
  • output of the application device we speak of "dosage”.
  • dosers it is most often used as a feed pump single-effect pumps, called dosers (or "shotmeters" in English).
  • dosers comprise a chamber, a displaceable piston inside the chamber, a suction valve and a discharge valve.
  • the piston moves in a first direction inside the chamber, it causes a vacuum that opens the suction valve and filling the chamber with the fluid.
  • a double-acting pump that is to say a pump which, at the same time as it expels the fluid contained in a first half of the chamber, sucks the Fluid product in the second half of the chamber, and vice versa.
  • a pump allows a quasi-continuous power supply so that, by controlling the flow rates up and down the piston, we get to have a feed rate of the application member almost constant.
  • the invention thus aims to propose an economical solution to the problem of maintaining a constant rate of application of a product on a substrate.
  • Other objects of the invention are to provide a compact and suitable solution for fluid products with high viscosity.
  • the subject of the invention is an application device of the aforementioned type, in which the metering pump consists of an axial piston pump.
  • the application device also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any combination (s) technically possible (s): the supply device is adapted to supply the fluid product to the metering pump at a pressure greater than the pressure of the fluid product at the outlet of the metering pump;
  • the supply device comprises a booster pump and a booster line fluidly connecting an outlet of the booster pump to an inlet of the metering pump;
  • the booster pump consists of a double-acting pump
  • the supply device comprises a vessel containing the fluid, an inlet of the booster pump being fluidly connected to said vessel;
  • the supply device is adapted to supply the fluid product to the metering pump at a pressure lower than the pressure of the fluid product at the outlet of the metering pump;
  • the fluid product has a viscosity of between 1 centipoise and 2 million centipoise, advantageously between 15 to 250 centipoise or between 3000 and 300000 centipoise;
  • the application device comprises a valve fluidly interposed between the metering pump and the applicator member;
  • the application device comprises an electric motor for rotating the axial piston pump
  • the metering pump and the application member together form a one-piece assembly.
  • the invention also relates to an installation for applying a fluid product to a substrate, the installation comprising an articulated arm formed of a plurality of segments articulated to each other, a wrist mounted at one end of the arm articulated, and an application device as defined above whose application member is attached to the wrist.
  • the installation also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any combination (s) technically possible (s):
  • the dosing pump is attached to one of the segments of the articulated arm and preferably to the segment closest to the wrist;
  • the dosing pump is arranged at the wrist;
  • the dosing pump is disposed at a distance from the applicator member less than 1 m and preferably less than 50 cm.
  • the invention further relates to a method for applying a product to a substrate, comprising the following steps:
  • FIG. 1 is a perspective view of an installation according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of an application device of the installation of Figure 1.
  • the installation 2 shown in Figure 1 is intended for the application of a fluid product on a substrate. It comprises, in known manner, a multiaxis robot 4, a control cabinet 6 for controlling the robot 4, and an application device 8 for applying the fluid product to the substrate
  • the multi-axis robot 4 comprises, in known manner, an articulated arm 10 formed of a plurality of segments 12 articulated to each other, and a wrist 14 mounted at one end of the articulated arm 10.
  • the applicator device 8 comprises an applicator member 20 and a system 22 for supplying the applicator member 20 with a fluid product.
  • the applicator member 20 is intended for shaping the fluid product for application to the substrate.
  • the applicator member 20 comprises an outlet orifice 23 for the outlet of the fluid product from the application device 8, this outlet orifice 23 typically being constituted by a nozzle.
  • the application member 20 may have different shapes.
  • the application member 20 is constituted by an automatic pistol; the shape of the outlet orifice 23 then determines the method of depositing the fluid product on the substrate, which can be deposited: in the form of a spiral, in the form of a broad band, in the form of a bead, or in spray form.
  • the applicator member is formed by a manual gun, or a rotating bowl sprayer.
  • the applicator member 20 is attached to the wrist 14 of the robot 4.
  • the supply system 22 comprises a metering pump 24 for supplying the applicator device 20 with a fluid product with a predetermined flow rate, a supply line 26 fluidly connecting a output 28 of the metering pump 24 at an inlet 30 of the applicator member 20, a valve 31, and a device 32 for supplying the fluid product to the metering pump 24.
  • the metering pump 24 is constituted by an axial piston pump.
  • Such axial piston pumps are widely available on the market and are particularly compact and economical. Therefore, the use of such an axial piston pump for the dosing pump 24 does not have a significant additional cost.
  • the axial piston pump is composed of 5 chambers (not shown) each having an individual volume substantially equal to 1 cm 3 , for a total volume of the pump substantially equal to 5 cm 3 ; such a pump is well suited for the dosing of product at low flow rates.
  • the volume of the axial piston pump is greater than 5 cm 3 , in particular greater than 10 cm 3 , and is for example substantially equal to 20 cm 3 . This increase in the total volume is achieved by increasing the individual volume of each room and / or increasing the number of rooms.
  • the application device 8 comprises an electric motor (not shown) for rotating the axial piston pump, which makes it possible to have a pump assembly 24 plus motor more compact and with a better efficiency than if the pump 24 had a pneumatic training.
  • the electric motor provides effective control of the drive of the axial piston pump and therefore a better control of the output flow of the pump 24.
  • the metering pump 24 is disposed as close as possible to the applicator member 20, that is to say at a distance from the applicator member of less than 1 m and from preferably less than 50 cm.
  • the metering pump 24 is attached to one of the segments 12 of the articulated arm 10, in particular to the last segment 12 before the wrist 14, as shown in FIG. 1, or directly to the wrist 14.
  • Such positioning of the metering pump 24 is partly made possible by its compactness. This positioning allows an excellent reactivity during the phases of starting, end of application and / or change of instructions.
  • the valve 31 is intended to selectively close and open the supply of the outlet orifice 23 fluid product.
  • valve 31 is placed on the supply line 26, or directly integrated with the applicator member 20, so as to be interposed between the metering pump 24 and the outlet orifice 23.
  • This valve 31 is also movable between a closed position, in which it closes the supply line 26, thus preventing feeding of the applicator member 20 with a fluid product, and an open position, in which the valve 31 releases the supply line 26, thus enabling the supply member 20 to be supplied with product fluid.
  • the valve 31 is typically constituted by a plug, a needle, or a distributor.
  • the supply device 32 comprises a vessel 34 containing the fluid product, referenced 35 in FIG. 2, and a fluid transfer system 36 for transferring the fluid 35 contained in the tank 34 to an inlet 38 of the metering pump 24.
  • the fluid product 35 is typically constituted by a product with a high viscosity, that is to say a viscosity of greater than 3000 centipoise.
  • high viscosity products are typically elastomeric or epoxy sealants or adhesives.
  • the fluid product 35 has a viscosity of between 3000 and 300000 centipoises (cPs).
  • the fluid transfer system 36 is then adapted to supply the fluid product to the metering pump 24 at a pressure greater than a plateau value of between 1.1 times and 100 times the pressure of the fluid product at the outlet of the metering pump 24. and in particular substantially equal to 1, 6 times the pressure of the fluid product at the outlet of the metering pump 24.
  • a pressure value has in fact been discovered as necessary to obtain a constant output flow rate when the product Fluid 35 is a high viscosity product.
  • the fluid transfer system 36 comprises a booster pump 40 for pumping the fluid 35 into the tank 34, and a booster line 42 fluidly connecting an outlet 44 of the booster pump 40 to the inlet 38 of the dosing pump 24.
  • the booster pump 40 comprises an inlet 46 fluidly connected to the tank 34.
  • the booster pump 40 is adapted to maintain a pressure of fluid product in the booster line 42 greater than the bearing value for more than 90% of the time during the application of the fluid product. This proportion is calculated as being the ratio of the time during which the pressure of fluid product in the booster line 42 is kept higher than the bearing value while the coating product is applied by means of the application device 8 over the total duration during which coating material is applied by means of the application device 8.
  • the booster pump 40 is typically constituted by a double-acting pump adapted to discharge the fluid product 35 at a pressure at least equal to the bearing value.
  • the only periods during which the pressure of the fluid product 35 at the inlet of the metering pump 24 is likely to fall below the plateau value. are the phases of reversal of the direction of movement of the piston of the pump, which reversal phases represent less than 10% of the operating time of the double-acting pump. .
  • the feed pipe 42 is adapted to withstand an internal pressure of 500 bar. It typically comprises an upstream section (not shown), connected to the output 44 of the booster pump 40, formed of a pipe of diameter substantially equal to 1.90 cm and 1.5 m length, a downstream section (not shown), connected to the inlet 38 of the metering pump 24, formed of a pipe of diameter substantially equal to 0.95 cm and 1.5 m length, and an intermediate section (not shown), interposed fluidically between the upstream and downstream sections and formed of a pipe of diameter substantially equal to 1.27 cm and 10 m length.
  • the application device 8 also comprises a system for controlling the operation of said application device 8.
  • This control system comprises a first pressure sensor 50 for measuring the pressure in the booster line 42 and a second pressure sensor 52 for measuring the pressure in the supply pipe 26.
  • the second pressure sensor 52 is in particular arranged upstream of the valve 31.
  • the facility 2 is provided.
  • the booster pump 40 is then activated. The latter then begins to pump the product 35 into the tank 34 and to push it back into the booster line 42.
  • the pressure at the inlet of the metering pump 24 is monitored by means of the first pressure sensor 50. Once a target pressure greater than the plateau value, for example equal to 25 bars, has been reached, the metering pump 24 is put into operation. route, and the valve 31 is open. The application of the fluid product 35 to a substrate can then begin.
  • the flow rate of the fluid product 35 at the outlet orifice 23 remains substantially constant. This allows, in the case where the fluid product is deposited in the form of a bead, to obtain a bead of regular appearance. In particular, the reversal phases of the double-effect pump 40 are not visible on the cord obtained.
  • valve 31 When it is desired to change the substrate on which to apply the product 35, the valve 31 is closed. Thus, the supply of the applicator member 20 is interrupted, which makes it possible to remove the substrate on which the product has already been applied and to place a new one, virgin, without waste of fluid product. The valve 31 is then reopened, so as to allow the application of the fluid product on the new substrate.
  • the inlet means the pressure at the inlet of the metering pump 24 measured by the first pressure sensor 50.
  • V p0 mpe denotes the rotational speed of the metering pump 24
  • P sor1i e denotes the pressure in the supply line 26, measured by the second pressure sensor 52
  • flow rate refers to the fluid flow rate at the outlet orifice 23.
  • the output flow rate is an affine function of the speed of rotation of the metering pump 24 and is independent of the pressure upstream of the metering pump 24, which makes the adjustment of this output flow rate particularly easy.
  • the adjustment of the booster pressure makes it possible, at a constant output flow rate, to modify the pressure in the feed pipe 26. It is thus possible to adapt the supply pressure of the applicator member 20. depending on the desired use, which is particularly interesting when the fluid product is applied in spray form.
  • the invention it is thus possible, for a low cost, to apply a fluid product to a substrate by controlling the application rate without interruption over long periods, and with minimal pressure variations.
  • the application rate can be easily adjusted, and the supply pressure of the applicator member can, at a constant rate, be easily modified.
  • the application device 8 is suitable for applying a single fluid product at a time.
  • the application device 8 is adapted for the application of several fluids simultaneously.
  • the application device 8 comprises, in addition to the supply system 22, at least one other supply system, one per fluid product other than the fluid product 35, for supplying the applicator member 20 with each of these fluid products.
  • at least one of these other feed systems then comprises a metering pump such as the metering pump 24 described above.
  • the fluid product used is a high viscosity product.
  • the fluid product 35 consists of a low viscosity product, typically a paint with a viscosity typically between 15 and 250 centipoises.
  • the fluid transfer system 36 is then adapted to supply the fluid product to the metering pump 24 at a pressure between one tenth and nine tenths of the pressure of the fluid product 35 at the outlet of the metering pump 24.
  • the metering pump 24 and the supply member 20 are described as forming elements that are independent of one another and connected to each other by the control duct. 26.
  • the metering pump 24 and the applicator member 20 together form a one-piece assembly in which the metering pump 24 and the applicator member 20 are integral with each other. on the other, without a supply line interposed between the metering pump 24 and the applicator member 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Coating Apparatus (AREA)
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Ce dispositif d'application (8), destiné à l'application d'au moins un produit fluide (35) sur un substrat, comprend un organe d'application (20) pour la mise en forme du ou de chaque produit fluide (35) en vue de son application sur le substrat, l'organe d'application (20) présentant un orifice (23) de sortie du ou des produit(s) fluide(s) (35) hors du dispositif d'application (8). Le dispositif d'application (8) comprend également, pour au moins un produit fluide (35), une pompe de dosage (24) pour l'alimentation de l'organe d'application (20) avec ledit produit fluide (35) et un dispositif (32) de fourniture du produit fluide (35) à la pompe de dosage (24). Cette pompe de dosage (24) consiste en une pompe à pistons axiaux.

Description

Dispositif comprenant une pompe à pistons axiaux pour l'application d'un produit fluide sur un substrat
La présente invention concerne un dispositif d'application d'un produit fluide sur un substrat, le dispositif d'application étant du type comprenant un organe d'application, pour la mise en forme du ou de chaque produit fluide en vue de son application sur le substrat, l'organe d'application présentant un orifice de sortie du ou des produit(s) fluide(s) hors du dispositif d'application, le dispositif d'application comprenant également, pour au moins un produit fluide, une pompe de dosage pour l'alimentation de l'organe d'application avec ledit produit fluide et un dispositif de fourniture du produit fluide à la pompe de dosage.
Par « produit fluide », on comprend ici et dans la suite un produit qui a une viscosité comprise entre 1 centipoise (CPs) et 2 millions de centipoises, cette viscosité étant par exemple mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield Plan Cone dans des conditions normales de température et de pression. Cette expression regroupe ainsi les produits à l'état liquide, parfaitement déformables et à faible viscosité, mais également les produits généralement qualifiés de « pâteux », plus visqueux que les liquides et présentant un état intermédiaire entre l'état liquide et l'état solide.
L'invention concerne également un robot applicateur comprenant un tel dispositif d'application, et un procédé d'application d'un produit fluide sur un substrat au moyen d'un tel dispositif d'application.
Dans le cadre de l'application de produits fluides sur des surfaces, par exemple en vue de déposer des cordons de colle sur lesdites surfaces ou de revêtir lesdites surfaces au moyen de peinture, il est parfois nécessaire de maîtriser précisément le débit du produit fluide en sortie du dispositif d'application ; on parle dans ce cas de « dosage ». Pour ce faire, on utilise le plus souvent comme pompe d'alimentation des pompes à simple effet, appelées doseurs (ou « shotmeters » en anglais). Ces pompes comprennent une chambre, un piston déplaçable à l'intérieur de la chambre, un clapet d'aspiration et un clapet de refoulement. Lorsque le piston se déplace dans un premier sens à l'intérieur de la chambre, il provoque une dépression qui ouvre le clapet d'aspiration et le remplissage de la chambre avec le produit fluide. Lorsque le piston se déplace en sens inverse, il provoque une surpression qui ouvre le clapet de refoulement et provoque l'expulsion du produit fluide hors de la chambre, le produit fluide ainsi expulsé alimentant l'organe d'application. Le calibrage précis de la chambre permet de contrôler le volume de produit fluide dispensé à chaque aller-retour du piston à l'intérieur de la chambre. L'avantage de ces doseurs réside dans leur simplicité et le contrôle du volume dispensé. Un problème survient toutefois lorsque l'on souhaite appliquer un volume de produit supérieur au volume de la chambre : dans ce cas, le doseur doit remplir sa chambre au cours de l'application ; or, lors de cette phase le transitoire, l'organe de dosage n'est plus alimenté, ce qui provoque une interruption de l'application du produit fluide et une importante perturbation du débit de sortie.
Pour pallier ce problème, il a été proposé d'installer deux doseurs en parallèle, la loi de commande de ces doseurs étant adaptée pour que, lorsqu'un premier des doseurs est en phase de remplissage, le deuxième doseur compense la perte de débit liée à l'interruption de l'alimentation par le premier doseur ; ainsi, l'organe d'application voit un débit d'alimentation constant. Toutefois, l'installation d'un deuxième doseur implique un coût supplémentaire important, les doseurs étant en effet des systèmes très coûteux. En outre, il est très compliqué d'établir une loi de commande adaptée pour que le débit d'alimentation de l'organe d'application soit constant.
Une autre solution connue consiste à utiliser comme pompe d'alimentation une pompe à double effet, c'est-à-dire une pompe qui, en même temps qu'elle expulse le produit fluide contenu dans une première moitié de la chambre, aspire du produit fluide dans la deuxième moitié de la chambre, et vice-versa. Une telle pompe permet en effet une alimentation quasi-continue de sorte que, en maîtrisant les débits en montée et en descente de piston, on arrive à avoir un débit d'alimentation de l'organe d'application quasiment constant.
Un problème survient toutefois lors de l'inversion du déplacement du piston. En effet, à cette étape, la vitesse du piston s'annule, ce qui provoque une interruption, certes brève mais néanmoins existante, du débit de sortie.
L'invention vise ainsi à proposer une solution économique au problème du maintien d'un débit d'application constant d'un produit sur un substrat. D'autres objectifs de l'invention consistent à proposer une solution compacte et adaptée pour des produits fluides à haute viscosité.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'application du type précité, dans lequel la pompe de dosage consiste en une pompe à pistons axiaux.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le dispositif d'application présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - le dispositif de fourniture est adapté pour fournir le produit fluide à la pompe de dosage à une pression supérieure à la pression du produit fluide en sortie de la pompe de dosage ;
- le dispositif de fourniture comprend une pompe de gavage et une conduite de gavage reliant fluidiquement une sortie de la pompe de gavage à une entrée de la pompe de dosage ;
- la pompe de gavage consiste en une pompe double effet ;
- le dispositif de fourniture comprend une cuve contenant le produit fluide, une entrée de la pompe de gavage étant raccordée fluidiquement à ladite cuve ;
- le dispositif de fourniture est adapté pour fournir le produit fluide à la pompe de dosage à une pression inférieure à la pression du produit fluide en sortie de la pompe de dosage ;
- le produit fluide a une viscosité comprise entre 1 centipoise et 2 millions de centipoises, avantageusement entre 15 à 250 centipoises ou entre 3000 et 300000 centipoises ;
- le dispositif d'application comprend une vanne fluidiquement interposée entre la pompe de dosage et l'organe d'application ;
- le dispositif d'application comprend un moteur électrique pour la mise en rotation de la pompe à pistons axiaux ;
- la pompe de dosage et l'organe d'application forment ensemble un ensemble monobloc.
L'invention a également pour objet une installation pour l'application d'un produit fluide sur un substrat, l'installation comprenant un bras articulé formé d'une pluralité de segments articulés les uns aux autres, un poignet monté à une extrémité du bras articulé, et un dispositif d'application tel que défini ci-dessus dont l'organe d'application est attaché sur le poignet.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, l'installation présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- la pompe de dosage est attachée à l'un des segments du bras articulé et de préférence au segment le plus proche du poignet ;
- la pompe de dosage est disposée au niveau du poignet ;
- la pompe de dosage est disposée à une distance de l'organe d'application inférieure à 1 m et de préférence inférieure à 50 cm. L'invention a encore pour objet un procédé d'application d'un produit sur un substrat, comprenant les étapes suivantes :
fourniture d'un dispositif d'application tel que défini ci-dessus, et
alimentation de la pompe de dosage en produit fluide.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue en perspective d'une installation selon l'invention, et - la Figure 2 est un schéma synoptique d'un dispositif d'application de l'installation de la Figure 1 .
L'installation 2 représentée sur la Figure 1 est destinée à l'application d'un produit fluide sur un substrat. Elle comprend, de façon connue, un robot multiaxe 4, une armoire de commande 6 pour la commande du robot 4, et un dispositif d'application 8 pour l'application du produit fluide sur le substrat
Le robot multiaxe 4 comprend, de manière connue, un bras articulé 10 formé d'une pluralité de segments 12 articulés les uns aux autres, et un poignet 14 monté à une extrémité du bras articulé 10.
Le dispositif d'application 8 comprend quant à lui un organe d'application 20, et un système 22 d'alimentation de l'organe d'application 20 en produit fluide.
L'organe d'application 20 est destiné à la mise en forme du produit fluide en vue de son application sur le substrat. A cet effet, l'organe d'application 20 comprend un orifice de sortie 23 pour la sortie du produit fluide hors du dispositif d'application 8, cet orifice de sortie 23 étant typiquement constitué par une buse.
Selon l'application envisagée, l'organe d'application 20 peut présenter différentes formes. Ainsi, dans l'exemple représenté, l'organe d'application 20 est constitué par un pistolet automatique ; la forme de l'orifice de sortie 23 détermine alors le mode de dépose du produit fluide sur le substrat, lequel peut être déposé : sous forme de spirale, sous forme de large bande, sous forme de cordon, ou encore sous forme pulvérisée. En variante, l'organe d'application est formé par un pistolet manuel, ou par un pulvérisateur à bol rotatif.
L'organe d'application 20 est attaché sur le poignet 14 du robot 4.
En référence à la Figure 2, le système d'alimentation 22 comprend quant à lui une pompe de dosage 24 pour l'alimentation du dispositif d'application 20 en produit fluide avec un débit prédéterminé, une conduite d'alimentation 26 reliant fluidiquement une sortie 28 de la pompe de dosage 24 à une entrée 30 de l'organe d'application 20, une vanne 31 , et un dispositif 32 de fourniture du produit fluide à la pompe de dosage 24.
Selon l'invention, la pompe de dosage 24 est constituée par une pompe à pistons axiaux. De telles pompes à pistons axiaux sont couramment répandues sur le marché et sont particulièrement compactes et économiques. Par conséquent, le recours à une telle pompe à pistons axiaux pour la pompe de dosage 24 ne présente pas un surcoût important.
Par exemple, la pompe à pistons axiaux est composée de 5 chambres (non représentées) ayant chacune un volume individuel sensiblement égal à 1 cm3, pour un volume total de la pompe sensiblement égal à 5 cm3 ; une telle pompe est bien adaptée pour le dosage de produit à des faibles débits. En variante, pour le dosage de produit à des débits plus importants, le volume de la pompe à pistons axiaux est supérieur à 5 cm3, en particulier supérieur à 10 cm3, et est par exemple sensiblement égal à 20 cm3. Cette augmentation du volume total est réalisée en augmentant le volume individuel de chaque chambre et/ou en augmentant le nombre de chambres.
Avantageusement, le dispositif d'application 8 comprend un moteur électrique (non représenté) pour la mise rotation de la pompe à pistons axiaux, ce qui permet d'avoir un ensemble pompe 24 plus moteur plus compact et avec un meilleur rendement que si la pompe 24 avait eu un entraînement pneumatique. En outre, le moteur électrique permet un contrôle efficace de l'entraînement de la pompe à pistons axiaux et donc un meilleur contrôle du débit en sortie de la pompe 24.
Comme visible sur la Figure 1 , la pompe de dosage 24 est disposée au plus proche de l'organe d'application 20, c'est-à-dire à une distance de l'organe d'application 20 inférieure à 1 m et de préférence inférieure à 50 cm. A cet effet, la pompe de dosage 24 est attachée à l'un des segments 12 du bras articulé 10, en particulier au dernier segment 12 avant le poignet 14, comme représenté sur la Figure 1 , ou directement au poignet 14. Un tel positionnement de la pompe de dosage 24 est en partie rendu possible par sa compacité. Ce positionnement permet une excellente réactivité lors des phases de démarrage, de fin d'application et/ou de changement de consignes.
La vanne 31 est destinée à sélectivement fermer et ouvrir l'alimentation de l'orifice de sortie 23 en produit fluide.
A cet effet, la vanne 31 est placée sur la conduite d'alimentation 26, ou directement intégrée à l'organe d'application 20, de manière à être interposée entre la pompe de dosage 24 et l'orifice de sortie 23. Cette vanne 31 est par ailleurs déplaçable entre une position fermée, dans laquelle elle obture la conduite d'alimentation 26, empêchant ainsi l'alimentation de l'organe d'application 20 en produit fluide, et une position ouverte, dans laquelle la vanne 31 libère la conduite d'alimentation 26, permettant ainsi l'alimentation de l'organe d'application 20 en produit fluide.
La vanne 31 est typiquement constituée par un boisseau, un pointeau, ou un distributeur.
Le dispositif de fourniture 32 comprend une cuve 34 contenant le produit fluide, référencé 35 sur la Figure 2, et un système de transfert fluidique 36 pour transférer le produit fluide 35 contenu dans la cuve 34 à une entrée 38 de la pompe de dosage 24.
Le produit fluide 35 est typiquement constitué par un produit à haute viscosité, c'est-à-dire dont la viscosité est supérieure à 3000 centipoises. Des exemples de tels produits à haute viscosité sont typiquement des mastics ou des colles élastomères ou epoxy. Avantageusement, le produit fluide 35 a une viscosité comprise entre 3000 et 300000 centipoises (cPs).
Le système de transfert fluidique 36 est alors adapté pour fournir le produit fluide à la pompe de dosage 24 à une pression supérieure à une valeur palier comprise entre 1 ,1 fois et 100 fois la pression du produit fluide en sortie de la pompe de dosage 24 et en particulier sensiblement égale à 1 ,6 fois la pression du produit fluide en sortie de la pompe de dosage 24. Une telle valeur de pression a en effet été découverte comme nécessaire à l'obtention d'un débit de sortie constant lorsque le produit fluide 35 est un produit à haute viscosité.
A cet effet, le système de transfert fluidique 36 comprend une pompe de gavage 40 pour pomper le produit fluide 35 dans la cuve 34, et une conduite de gavage 42 reliant fluidiquement une sortie 44 de la pompe de gavage 40 à l'entrée 38 de la pompe de dosage 24.
La pompe de gavage 40 comprend une entrée 46 raccordée fluidiquement à la cuve 34.
La pompe de gavage 40 est adaptée pour maintenir une pression de produit fluide dans la conduite de gavage 42 supérieure à la valeur palier pendant plus de 90% du temps lors de l'application du produit fluide. Cette proportion est calculée comme étant le rapport du temps pendant lequel la pression de produit fluide dans la conduite de gavage 42 est maintenue supérieure à la valeur palier alors que du produit de revêtement est appliqué au moyen du dispositif d'application 8 sur la durée totale pendant laquelle du produit de revêtement est appliqué au moyen du dispositif d'application 8.
A cet effet, la pompe de gavage 40 est typiquement constituée par une pompe à double effet adaptée pour refouler le produit fluide 35 à une pression au moins égale à la valeur palier. Ainsi, lorsque du produit fluide est appliqué au moyen du dispositif d'application 8, les seules périodes au cours desquelles la pression du produit fluide 35 à l'entrée de la pompe de dosage 24 est susceptible de descendre en-dessous de la valeur palier sont les phases d'inversion du sens de déplacement du piston de la pompe, lesquelles phases d'inversion représentent moins de 10% de la durée de fonctionnement de la pompe à double effet. .
La conduite de gavage 42 est adaptée pour résister à une pression interne de 500 bars. Elle comprend typiquement un tronçon amont (non représenté), branché à la sortie 44 de la pompe de gavage 40, formé d'une conduite de diamètre sensiblement égal à 1 ,90 cm et de 1 ,5 m longueur, un tronçon aval (non représenté), branché à l'entrée 38 de la pompe de dosage 24, formé d'une conduite de diamètre sensiblement égal à 0,95 cm et de 1 ,5 m longueur, et un tronçon intermédiaire (non représenté), interposé fluidiquement entre les tronçons amont et aval et formé d'une conduite de diamètre sensiblement égal à 1 ,27 cm et de 10 m longueur.
Le dispositif d'application 8 comprend également un système de contrôle du fonctionnement dudit dispositif d'application 8. Ce système de contrôle comprend un premier capteur de pression 50 pour mesurer la pression dans la conduite de gavage 42 et un deuxième capteur de pression 52 pour mesurer la pression dans la conduite d'alimentation 26. Le deuxième capteur de pression 52 est en particulier disposé en amont de la vanne 31 .
Un procédé d'application du produit fluide 35 au moyen de l'installation 2 va maintenant être décrit.
Tout d'abord, au cours d'une première étape, l'installation 2 est fournie.
La pompe de gavage 40 est ensuite activée. Celle-ci se met alors à pomper le produit 35 dans la cuve 34 et à le refouler dans la conduite de gavage 42.
La pression à l'entrée de la pompe de dosage 24 est surveillée au moyen du premier capteur de pression 50. Une fois atteinte une pression cible supérieure à la valeur palier, par exemple égale à 25 bars, la pompe de dosage 24 est mise en route, et la vanne 31 est ouverte. L'application du produit fluide 35 sur un substrat peut alors débuter.
Pendant toute la durée d'application du produit fluide 35, le débit du produit fluide 35 au niveau de l'orifice de sortie 23 reste sensiblement constant. Cela permet, dans le cas où le produit fluide est déposé sous forme de cordon, d'obtenir un cordon d'aspect régulier. En particulier, les phases d'inversion de la pompe à double effet 40 ne sont pas visibles sur le cordon obtenu. Eventuellement, il est possible de modifier le débit au niveau de l'orifice de sortie 23, en cours d'application en modifiant la vitesse de rotation de la pompe à pistons axiaux 24.
Lorsque l'on souhaite changer de substrat sur lequel appliquer le produit 35, la vanne 31 est fermée. Ainsi, l'alimentation de l'organe d'application 20 est interrompue, ce qui permet de retirer le substrat sur lequel le produit 35 a déjà été appliqué et d'en placer un nouveau, vierge, sans gaspillage de produit fluide. La vanne 31 est ensuite rouverte, de manière à permettre l'application du produit fluide sur le nouveau substrat.
Lorsque la cuve 34 est vide, elle est remplacée par une nouvelle cuve 34 pleine. Le procédé a ainsi été mis en œuvre pour différentes pressions de gavage et différentes vitesse de rotation de la pompe à pistons axiaux 24. Les résultats sont donnés ci-dessous :
Pentrée désigne la pression à l'entrée de la pompe de dosage 24 mesurée par le premier capteur de pression 50, Vp0mpe désigne la vitesse de rotation de la pompe de dosage 24, Psor1ie désigne la pression dans la conduite d'alimentation 26, mesurée par le deuxième capteur de pression 52, et Débit désigne le débit de produit fluide au niveau de l'orifice de sortie 23.
Comme on peut le constater, le débit de sortie est une fonction affine de la vitesse de rotation de la pompe de dosage 24 et est indépendant de la pression en amont de la pompe de dosage 24, ce qui rend le réglage de ce débit de sortie particulièrement aisé.
Par ailleurs, le réglage de la pression de gavage permet, à débit de sortie constant, de modifier la pression dans la conduite d'alimentation 26. Il est ainsi possible d'adapter la pression d'alimentation de l'organe d'application 20 en fonction de l'utilisation souhaitée, ce qui est particulièrement intéressant lorsque le produit fluide est appliqué sous forme pulvérisée.
Grâce à l'invention, il est ainsi possible, pour un coût peu élevé, d'appliquer un produit fluide sur un substrat en maîtrisant le débit d'application sans interruption sur de longues périodes, et avec des variations de pression minimes. De plus, le débit d'application peut être réglé facilement, et la pression d'alimentation de l'organe d'application peut, à débit constant, être facilement modifiée.
Dans l'exemple décrit ci-dessus, le dispositif d'application 8 est adapté pour l'application d'un seul produit fluide à la fois. En variante (non représentée), le dispositif d'application 8 est adapté pour l'application de plusieurs produits fluides simultanément. Dans ce cas, le dispositif d'application 8 comprend, outre le système d'alimentation 22, au moins un autre système d'alimentation, un par produit fluide autre que le produit fluide 35, pour alimenter l'organe d'application 20 avec chacun de ces produits fluides. Avantageusement, au moins un de ces autres systèmes d'alimentation comprend alors une pompe de dosage telle que la pompe de dosage 24 décrite plus haut.
Par ailleurs, dans l'exemple décrit ci-dessus, le produit fluide 35 utilisé est un produit à haute viscosité. En variante (non représentée), le produit fluide 35 est constitué par un produit peu visqueux, typiquement une peinture avec une viscosité typiquement comprise entre 15 et 250 centipoises. Le système de transfert fluidique 36 est alors adapté pour fournir le produit fluide à la pompe de dosage 24 à une pression comprise entre un dixième et neuf dixièmes de la pression du produit fluide 35 en sortie de la pompe de dosage 24.
Dans l'exemple décrit ci-dessus toujours, la pompe de dosage 24 et l'organe d'alimentation 20 sont décrits comme formant des éléments indépendants l'un de l'autre et reliés l'un à l'autre par la conduite d'alimentation 26. En variante (non représentée), la pompe de dosage 24 et l'organe d'application 20 forment ensemble un ensemble monobloc au sein duquel la pompe de dosage 24 et l'organe d'application 20 sont solidaires l'un de l'autre, sans conduite d'alimentation interposée entre la pompe de dosage 24 et l'organe d'application 20.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif (8) d'application d'au moins un produit fluide (35) sur un substrat, le dispositif d'application (8) comprenant un organe d'application (20), pour la mise en forme du ou de chaque produit fluide (35) en vue de son application sur le substrat, l'organe d'application (20) présentant un orifice (23) de sortie du ou des produit(s) fluide(s) (35) hors du dispositif d'application (8), le dispositif d'application (8) comprenant également, pour au moins un produit fluide (35), une pompe de dosage (24) pour l'alimentation de l'organe d'application (20) avec ledit produit fluide (35) et un dispositif (32) de fourniture du produit fluide (35) à la pompe de dosage (24), caractérisé en ce que la pompe de dosage (24) consiste en une pompe à pistons axiaux.
2. - Dispositif d'application (8) selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de fourniture (32) est adapté pour fournir le produit fluide (35) à la pompe de dosage (24) à une pression supérieure à la pression du produit fluide (35) en sortie de la pompe de dosage (24).
3. - Dispositif d'application (8) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de fourniture (32) comprend une pompe de gavage (40) et une conduite de gavage (42) reliant fluidiquement une sortie (44) de la pompe de gavage (40) à une entrée (38) de la pompe de dosage (24).
4.- Dispositif d'application (8) selon la revendication 3, dans lequel la pompe de gavage (40) consiste en une pompe double effet.
5.- Dispositif d'application (8) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le dispositif de fourniture (32) comprend une cuve (34) contenant le produit fluide (35), une entrée (46) de la pompe de gavage (40) étant raccordée fluidiquement à ladite cuve (34).
6.- Dispositif d'application (8) selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de fourniture (32) est adapté pour fournir le produit fluide (35) à la pompe de dosage (24) à une pression inférieure à la pression du produit fluide (35) en sortie de la pompe de dosage (24).
7. - Dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le produit fluide (35) a une viscosité comprise entre 1 centipoise et 2 millions de centipoises, avantageusement entre 15 à 250 centipoises ou entre 3000 et 300000 centipoises.
8. - Dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une vanne (31 ) fluidiquement interposée entre la pompe de dosage (24) et l'organe d'application (20).
9. - Dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moteur électrique pour la mise en rotation de la pompe à pistons axiaux.
10. - Dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pompe de dosage (24) et l'organe d'application (20) forment ensemble un ensemble monobloc.
1 1 . - Installation (2) pour l'application d'un produit fluide (35) sur un substrat, l'installation (2) comprenant un bras articulé (10) formé d'une pluralité de segments (12) articulés les uns aux autres, un poignet (14) monté à une extrémité du bras articulé (10), et un dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes dont l'organe d'application (20) est attaché sur le poignet (14).
12. - Installation (2) selon la revendication 1 1 , dans lequel la pompe de dosage (24) est attachée à l'un des segments (12) du bras articulé (10) et de préférence au segment (12) le plus proche du poignet (14).
13. - Installation (2) selon la revendication 12, dans lequel la pompe de dosage (24) est disposée au niveau du poignet (14).
14. - Installation (2) selon la revendication 12, dans lequel la pompe de dosage (24) est disposée à une distance de l'organe d'application (20) inférieure à 1 m et de préférence inférieure à 50 cm.
15. - Procédé d'application d'un produit fluide (35) sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
fourniture d'un dispositif d'application (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, et
alimentation de la pompe de dosage (24) en produit fluide (35).
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