EP4292717A1 - Installation d'application de produit de revêtement et procédé de commande d'une telle installation - Google Patents

Installation d'application de produit de revêtement et procédé de commande d'une telle installation Download PDF

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EP4292717A1
EP4292717A1 EP23178827.4A EP23178827A EP4292717A1 EP 4292717 A1 EP4292717 A1 EP 4292717A1 EP 23178827 A EP23178827 A EP 23178827A EP 4292717 A1 EP4292717 A1 EP 4292717A1
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EP
European Patent Office
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coating product
print head
flow rate
chamber
pressure
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EP23178827.4A
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EP4292717C0 (fr
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Cédric LE-STRA
Ilhan Tel
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Exel Industries SA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a coating product application installation which comprises a print head equipped with several nozzles and powered by a source of coating product.
  • each nozzle defines a coating product discharge orifice with a small diameter, of the order of 100 to 300 micrometers ( ⁇ m).
  • Each nozzle is controlled by a valve, itself supplied by the source of coating product.
  • the operation of a print head requires great precision in controlling the pressure of the coating product supplied to the print head. This is all the more true as the product is viscous, for example with a dynamic viscosity of between 50 and 300 milliPascal.seconds (mPa.s).
  • the potentially viscous coating material In a coating material application installation with a print head, the potentially viscous coating material must be supplied to the individual nozzles with a given supply pressure, for example, equal to 2 bar.
  • a given supply pressure for example, equal to 2 bar.
  • this pressure is greater than 2.1 bars, there is a risk of creating a cloud of parasitic paint, called “overspray”.
  • the supply pressure is less than 1.9 bar, the instantaneous flow of coating product in one or more nozzles may not allow the formation of a continuous or almost continuous stream at the nozzle outlet. .
  • the precision sought in the supply pressure of coating product, at the inlet of a print head is of the order of 100 millibars (mbar).
  • this supply pressure depends on the instantaneous flow of coating product in the print head.
  • the instantaneous flow of coating product through the different orifices of the print head nozzles results from the opening/closing of the valves which control these different nozzles and which have a response time of the order of 1 millisecond (ms ).
  • a source of coating material is used to feed a print head.
  • This source of coating product may consist of a pressure coating product tank or a piston tank controlled by an electric motor or other equipment. In all cases, the response time of such hardware is around 500 ms.
  • the supply of a printing head with coating product, from a source of coating product takes place through a pipe which can have a length of several meters, for example if the The print head is placed at the end of the arm of a multi-axis robot, while the print source is placed at the foot of this robot.
  • This pipe induces regular pressure losses, due to its length and its diameter, as well as singular pressure losses, due to the valves, filters and/or elbows placed along the length of this pipe.
  • the pressure at the inlet of a print head is relatively difficult to manage based solely on means for controlling the source of coating product.
  • a known solution in the field of ink application consists of constantly circulating a relatively large flow rate of coating product and taking a flow rate of the order of 10% of this relatively large flow rate to supply nozzles. a print head.
  • This induces a continuous circulation of the ink which cannot be transposed to the application of a paint-type coating product because the shear due to the repeated circulation of the coating product could risk damaging the paint.
  • a significant flow rate of coating product should be fed to the print head, for example equal to 2 liters per minute (l/min) so that 10% of this flow rate represents approximately 200 ml/min. Bringing 2 l/min of coating product to the end of a robot's arm proves, in practice, very complicated.
  • EP-A-2574471 discloses an ink application installation in which a print head is fed from a reservoir, through a pump and a sub-tank equipped with a flexible wall. The operation of the pump is adjusted according to a pressure in a passage provided between the sub-tank and the head printing, which does not take into account the flow of ink actually ejected by the print head.
  • the invention more particularly intends to remedy by proposing a new installation for applying a coating product in which a pressure supplying a print head with a coating product can be controlled in a manner precise, taking into account the respective response times of the valves of the print head and the control elements of a source of coating product.
  • the invention relates to an installation for applying a coating product comprising a print head equipped with several nozzles and supplied by a source of coating product, each nozzle being controlled by a valve supplied by the source of product coating.
  • the installation comprises a coating product accumulator installed on a circulation circuit of the coating product, which passes through the print head, this accumulator comprising a deformable or movable wall delimiting at least in part a first chamber of variable volume supplied with coating product and a second chamber of variable volume supplied with gas under a predetermined pressure.
  • the predetermined supply pressure of the second chamber of variable volume is equal to a nominal operating pressure of the print head.
  • the first chamber of variable volume is supplied or purged with coating product due to a difference between an instantaneous flow rate of ejection of coating product by the print head and a supply flow rate of the print head at from the coating product source.
  • the installation includes means for detecting a difference between the instantaneous ejection flow rate and the feed flow rate.
  • the installation further comprises a control unit configured to adjust an operating setpoint value of the source of coating product as a function of the difference between the instantaneous ejection flow rate and the supply flow rate, in one direction. reduction of this difference between the flow rates.
  • the accumulator can be sized so that the deformation or movement of its wall makes it possible to store a volume of coating product sufficient to compensate for a variation in pressure of the coating product at the inlet of the coating head. printing, during the response time of the coating product source.
  • the invention also makes it possible to take into account possible variations in pressure losses in a supply pipe connecting the source of coating product to the print head.
  • the second chamber of variable volume is supplied with a pressure equal to the nominal operating pressure of the print head and taking into account the deformable or mobile nature of the wall, we can make the assumption that the pressure in the first chamber of variable volume is equal to the nominal operating pressure of the print head.
  • control unit can control the source of coating product according to the difference between the instantaneous ejection flow rate and the feed flow rate in an optimized manner, reducing this difference, which automatically adapts the flow rate of coating product delivered by the source to the flow rate actually ejected by the print head.
  • the operating instruction is a control pressure of a pressure tank, a speed of movement of a piston of a piston tank or a rotation speed of a volume pump.
  • thick solid lines are used to represent coating product circulation lines
  • thick dotted lines are used to represent solvent or cleaning product circulation lines
  • thin solid lines are used to represent circulation lines of air
  • thick centerlines are used to represent electrical conductors for the flow of electrical signals.
  • Installation I shown in figures 1 And 2 is intended for the application of paint on objects O which, in the example of the figures, are motor vehicle bodies. More precisely, in this example, the installation I aims to allow the creation of a band B of contrasting color, for example black, on the roof of a bodywork.
  • the objects to be coated may be parts of the bodywork of a motor vehicle, for example bumpers or, more generally, any object that can be coated, for example a part of an aircraft cabin or a body of a household appliance, these examples are not limiting.
  • the coating product applied with the installation I of the invention does not necessarily constitute a band of contrasting color.
  • This coating product can be a paint, a primer or a varnish or a water-soluble or solvent base, a two-component coating.
  • its dynamic viscosity can be between 50 and 300 mPa.s.
  • the installation I comprises a conveyor 2 designed to move the objects O along a conveyor axis X2 perpendicular to the plane of the figure 1 .
  • the installation I also includes a print head 10 mounted at the end of the arm 22 of a multi-axis robot 20 placed in the vicinity of the conveyor 2.
  • the print head 10 is supplied with coating product to be applied from a supply module 30 which comprises a source of coating product to be applied formed here by a pressure tank 32.
  • the module 30 is connected to the print head 10 by a supply line 40 which circulates inside the multi-axis robot 20, in particular inside its arm 22.
  • the module 30 comprises a pilot-controlled solenoid valve 34 connected, on the upstream side, to a source of pressurized air which delivers air with a pressure equal to 6 bars.
  • the solenoid valve 34 On the downstream side, the solenoid valve 34 is connected to the interior volume V32 of the pressure tank 32.
  • a pressure gauge 38 makes it possible to know the air pressure delivered by the solenoid valve 34.
  • An upstream end 42 of the supply line 40 plunges into the pressure tank.
  • a first cut-off valve 43 and a first filter 44 are arranged on the pipe 40, in its upstream part, inside the power module 30.
  • a downstream end of the supply line 40 is connected to the print head 10 which is therefore supplied with coating product from the source of coating product, through line 40.
  • the pressure of the coating product in entry of the print head depends on the pressure of the coating product supplied by the pressure tank and the pressure losses in the supply line, which can vary depending on the position of the arm 22.
  • a control module 50 is arranged near the print head 10, for example in the arm 22 of the multi-axis robot 20.
  • near is meant that the power module is located less than a meter, preferably less than 50 cm, more preferably less than 20 cm, from the print head.
  • the supply line 40 passes through the control module 50.
  • the line 40 is equipped with a second cut-off valve 45 and a second filter 47.
  • the first filter 44 can be configured to retain elements whose maximum dimension is greater than 40 ⁇ m, while the second filter 47 is configured to retain elements whose maximum dimension is greater than 20 ⁇ m.
  • a second pipe 60 supplying the print head 10 with solvent or cleaning product, is connected to the pipe 40, downstream of the second cut-off valve 45.
  • This pipe 60 is itself equipped with a third cut-off valve 62 and connected to a source of solvent not shown, which can be a tank or a closed loop circulation circuit, sometimes called "circulating".
  • the print head 10 is equipped with several nozzles 12, each of which is configured to deliver a jet J12 of coating product to be applied to an object O.
  • Each nozzle 12 defines a coating product discharge orifice, not shown, whose diameter is of the order of 100 to 300 ⁇ m.
  • Each nozzle 12 is controlled by a valve 14 which is itself supplied with coating product via line 40.
  • the valves 14 can be of the known type of EP-A-2442983 or US-B-9638350 the technical teaching of which is incorporated herein by reference.
  • valves 14 are controlled electrically or pneumatically, in a manner known per se.
  • a third evacuation pipe 70 connects the print head 10 to a purge 80.
  • the upstream end 72 of the pipe 70 is connected to the print head 10, while its downstream end 76 opens onto the purge 80.
  • a fourth cut-off valve 74 is mounted on line 70.
  • a fourth pipe 90 connects a source 96 of pressurized air to the print head 10 while being controlled by a solenoid valve 94 equipped with a pressure gauge 98.
  • a pressure sensor 92 is placed on the pipe 90 and makes it possible to control the supply pressure to the print head 10 with pressurized air, with a predetermined pressure, for example equal to 2 bars. This pressurized air is used to power the nozzle opening actuators.
  • An accumulator 100 is placed on the pipe 70, that is to say downstream of the print head 10 in the direction of circulation of the coating product between the source of coating product 32 and the purge 80. accumulator 100 is therefore installed on circuit C.
  • This accumulator 100 comprises a deformable wall 102 and a rigid envelope 104 which surrounds the deformable wall.
  • the deformable wall 102 defines an internal chamber C102 supplied with coating product leaving the print head 10. Given the deformable nature of the wall 102, the internal chamber C102 is of variable volume.
  • the flow rate Q'10 can be positive or negative. If the flow rate Q10 is strictly lower than the flow rate Q32, the flow rate Q'10 is positive and the variable volume chamber C102 is progressively supplied with coating product. If the flow rate Q10 is strictly greater than the flow rate Q32, the flow rate Q'10 is negative and the variable volume chamber C102 is gradually purged of the coating product it contains.
  • a peripheral chamber C104 is defined around the deformable wall 102, inside the rigid envelope 104. Given the deformable nature of the wall 102, the peripheral chamber C104 is also of variable volume.
  • deformable we mean that the wall 102 is elastically deformable, under the effect of a difference in fluid pressure between the chambers of variable volume C102 and C104, under normal conditions of use of the installation I, in particular in terms of temperature and pressure of the coating product.
  • the deformable wall 102 is in the form of a sleeve and extends between a first orifice 106 for entering the coating product coming from the print head 10 into the internal chamber C102, that is to say into the accumulator 100, and a second orifice 108 for evacuating the coating product from the accumulator 100, towards the purge 80.
  • a pressure sensor 78 makes it possible to detect the pressure of the coating product in the portion of the pipe 70 connecting the print head 10 and the accumulator 100.
  • the peripheral chamber C104 is supplied with pressurized air through a fifth pipe 110 equipped with a controlled solenoid valve 114, the upstream side of which is connected to a source 116 of pressurized air and which is associated with a pressure gauge 118.
  • P104 the supply pressure of the chamber C104 with pressurized air, which is determined by elements 110 to 118.
  • the supply pressure P104 is equal to the nominal operating pressure of the print head 10, namely the pressure that the coating product must have at the inlet of the print head.
  • the air supply pressure P104 to the peripheral chamber C104 is equal to the nominal supply pressure of the valves 14 with coating product.
  • the peripheral chamber C104 comprises an outlet opening putting the peripheral chamber C104 into fluid communication with an exhaust, or directly with the environment of the print head, so as to establish a permanent flow of air in the chamber C104 between the pipe 110 and this outlet opening.
  • This makes it possible to ensure a pressure in the external chamber C104 at a constant value P104, even during variations in the volume of the internal chamber C102.
  • This makes it possible to overcome the constraints of regulating the pressure supply to the external chamber C104, which would cause the accumulator 100 to lose response time and performance. Thanks to this permanent circulation at a set pressure, pressure in the room C104 device is constant without response time, and the nozzle pressure regulation performance is greatly improved.
  • a sensor 120 is connected to the accumulator 100 and configured to detect a deformation of the deformable wall 102.
  • a deformation of the wall 102 corresponds to a situation where the flow rates Q10 and Q32 are different.
  • the sensor 120 is a means of detecting a difference between these flow rates.
  • the senor 120 may be an inductive sensor which comprises an inductive cell 122 capable of detecting the position of a metallic element 124 mounted on a portion of the deformable wall 102.
  • the inductive sensor 120 emits an oscillating electromagnetic field which allows the metallic element to induce eddy currents in response which are detected by the sensor.
  • the sensor 120 is a position sensor of the portion of the deformable wall 102 which carries the element 124.
  • the metal element 124 also belongs to the means for detecting a difference between the flow rates Q10 and Q32 .
  • the senor 120 is an optical sensor, for example a laser sensor which measures the distance between the deformable wall 102 and the sensor 120, which makes it possible to deduce the variations in volume of the internal chamber C102.
  • the outer wall 104 can be transparent if the sensor is placed outside the outer wall.
  • the sensor 120 is another type of optical sensor, for example a camera which measures the deformation of the wall by image analysis, which makes it possible to deduce the variations in volume of the internal chamber C102.
  • the senor 120 is a capacitive sensor which has the advantage of not requiring a metal mass on the deformable wall 102.
  • the senor 120 is a feeler which comprises a rod bearing against the deformable wall.
  • This type of sensor does not require a metal mass on the deformable wall 102.
  • the probe rod is advantageously coupled to a linear potentiometer.
  • the electrical output signal S120 from the sensor 120 is supplied, via a first electrical conductor 126, directly or indirectly to an electronic control unit 130 which itself controls, directly or indirectly thanks to an electrical signal S130, the solenoid valve 34.
  • the electronic control unit 130 is preferably integrated into the power supply module.
  • the control signal S130 is supplied, via a second electrical conductor 136, to the solenoid valve 34 and includes a pressure setpoint value for the pressure tank 32, in other words a setpoint value for the pressure of the product of coating at the outlet of the pressure tank.
  • the value of the air supply pressure setpoint of the pressure tank 32 is adjusted by the electronic control unit 130 as a function, in particular, of the output signal S120 of the sensor 120 which constitutes a member for determining the difference between the instantaneous ejection flow rate Q10 and the feed flow rate Q32.
  • the position of the accumulator 100, closest to the print head 10, makes it possible to issue a command to correct the pressure of the pressure tank 32 which depends less on the state parameters of the system, such as temperature, the viscosity of the coating product, the pressure losses in the supply line as if this accumulator were far from the print head. Indeed, during a variation in pressure in the print head, the internal chamber C102 changes volume to reach a state of equilibrium as a function of the supply pressure of the peripheral chamber C104. The sensor 120 then measures the deformation of the internal chamber C102.
  • the electronic control unit 130 emits a pressure correction signal, by increasing or reducing the supply pressure of the pipe 40, depending on the volume of the deformable chamber C102, while the pressure in the head printing is always the same, regardless of system status settings.
  • This makes it possible in particular to limit the need to use numerous system status sensors, and numerous calculation steps in order to adapt the supply pressure setpoint value according to these different state parameters.
  • the structure of the system is greatly simplified, the energy consumption is also reduced, and this increases the reliability of the performance of the control loop.
  • the cell 122 of the sensor 120 By measuring the position of the metal element 124, the cell 122 of the sensor 120 detects a deformation of the deformable wall 102 of the accumulator 100.
  • the detected position of the metal element 124 makes it possible to know or estimate the volume of the chamber C102.
  • the sensor 120 makes it possible, in particular, to know the direction of movement of the metal element 124, that is to say to detect when it moves away from or when it approaches the cell 122, in a direction of translation of the metallic element124.
  • a variation of this position of the metal element according to the direction of translation corresponds to a deformation of the deformable wall 102.
  • the metal element 124 is brought closer to the cell 122, this means that the volume of the internal chamber C102 increases, that is to say that the coating product tends to accumulate in this chamber C102. On the contrary, if the metallic element 124 moves away from the cell 122, this means that the volume of the chamber C102 decreases and the coating product tends to circulate from the internal chamber C102 towards the valves 14 of the print head 10.
  • the pressure of the coating product leaving the print head 10, as detected by the pressure sensor 78, does not vary. It is the variations in volume of the internal chamber C102 which accommodate the variations in the flow of coating product in the print head, following the sequential openings and closings of the valves 14.
  • the pressure of coating product in the internal chamber C102 is equal to the air pressure in the peripheral chamber C104, since the deformable wall ensures a pressure balance between the chambers C102 and C104. In the example of the figures, if the supply pressure of the peripheral chamber is 2 bars, the pressure of the coating product in the internal chamber is also 2 bars.
  • the pressure sensor 78 can be used to detect a pressure drift in the first variable volume chamber C102 and signal such a drift to the control unit 130, via a connection not shown. For example, if a large quantity of coating product reaches the first chamber of variable volume C102, to the point that the deformable wall 102 abuts the rigid wall 104, it is no longer possible for the first chamber of variable volume C102 to absorb more coating product and the pressure detected by the sensor 78 tends to increase and diverge from the desired nominal value, P104. This can be considered a defect. Conversely, if the pressure detected by the sensor 78 decreases compared to the desired nominal value P104, a fault is also identified.
  • the sensor 120 has a relatively low response time, compared to the response time of the power module 30, more particularly of the pressure tank 32.
  • the response time of the sensor 120 can be of the order of a microsecond, for example between 1 and 100 ⁇ s, while the response time of the power module 30, therefore of the source of coating product formed by the pressure tank 32, is l of the order of 500 ms.
  • the interior volume of the internal chamber C102 varies depending on the selective opening/closing of the valves 14, with a period of the order of 1 millisecond for a valve.
  • the print head has several valves, for example between 40 and 100, and the pressure variations due to the opening and closing of each of these valves appear at periods independent of each other, and can cause variations in pressure at a frequency of up to 60 kHz.
  • the opening of a valve 14 has the effect of circulating the coating product through the nozzle 12 associated with this valve, including reducing the pressure of the coating product upstream of this nozzle.
  • a synergy effect is observed thanks to the simultaneous presence of nozzle actuators 14 pneumatically supplied by the third source 96 and the regulation of product supply pressure by means of an accumulator 100 according to the invention.
  • the pressure regulation performance of the accumulator 100 makes it possible to correct the response time defects of the paint supply, which makes it possible to avoid too great a pressure imbalance between the coating product in the nozzles. and the supply pressure of the nozzle opening and closing actuators. This excessive imbalance would hinder the closing of the nozzles and could lead to leaks, poor cutting of the deposited drops, and greatly degrade printing performance. It would then be necessary to control the regulation of the air supply pressure of the nozzle actuators, which would introduce an additional response time, and which would make the operation of the print head much more difficult.
  • the invention makes it possible, in particular, to avoid these problems.
  • the movements of the robot tend to vary the pressure losses in the supply pipe 40.
  • These different pressure variations result in movements of the metal element 124 towards/away from the cell 122, which is integrated into the signal S120 and processed by a microprocessor 132 of the electronic control unit 130 to be integrated into the signal S130.
  • the microcontroller 132 of the control unit 130 of the output signal S120 of the sensor 120 does not disturb the control of the module 30 by unit 130.
  • the accumulator 100 is advantageously configured so that the maximum deformation of its deformable wall 102 is compatible with a variation in the volume of the internal chamber C102 equal to the sum of the maximum flow rates of the nozzles 12 of the print head 10 multiplied by the response time of the pressure tank 32.
  • the internal chamber C102 of the accumulator 100 makes it possible to accommodate variations in the flow rate of coating product applied by the print head 10, depending on the selective opening of the valves 14, without significant variation in the pressure P102 in the internal chamber C102, this pressure remaining equal to the pressure P104 in the peripheral chamber C104, which is set at a predetermined value by the elements 110 to 118, as explained above.
  • the values of the pressures P102 and P104 are constant and equal.
  • the accumulator 100 makes it possible to transiently accommodate the coating product, when the first chamber of variable volume C102 is supplied with coating product, or to expel a certain quantity of coating product, when the first variable volume chamber is purged of coating product, during the phases of adaptation of a set pressure value of the pressure tank 32, while this internal chamber C102 remains at a constant pressure P102, which makes it possible to maintain the pressure supply of nozzles 14 to this value.
  • the pressure at the outlet of the print head 10 at the upstream end 72 of the pipe 70 is kept equal at pressure P102.
  • This pressure at the outlet of the print head is equal to the pressure in a supply channel for the valves 14 provided within the print head 10.
  • the valves 14 are therefore supplied with a pressure which can be considered as constant and equal to pressure P102 or P104.
  • the electronic control unit 130 is integrated into a controller which controls the solenoid valve 34.
  • the electronic control unit then does not increase the cost of installation I.
  • the source of coating product is a tank 32 comprising a piston 33 whose movement is controlled by an electric motor 34 controlled by an electronic control unit 130, by means of a control signal S130.
  • the motor 34 comprises a control card 35, most often called a "variator”, which receives instructions or operating instructions from the electronic control unit 130, these instructions including in particular a speed value of displacement of piston 33 or a value of rotation speed of the motor 34, which is unequivocally linked to the flow rate Q32 of coating product delivered by the tank 32 to the pipe 40, which is the flow rate for supplying the print head 10 with coating product.
  • a supply line 40 connects a supply module 30, which includes the piston reservoir 32, to a print head 10 equipped with nozzles 12 and valves 14.
  • the line 40 extends between a connected upstream end 42 to the piston reservoir 32 and a downstream end 46 connected to the print head 10.
  • a first cut-off valve 43, a first filter 44, a second filter 47 and a second cut-off valve 45 are mounted in series on the pipe 40 .
  • Solvent or cleaning product is supplied to the print head 10 by means of a second line 60 controlled by a third cut-off valve 62.
  • a third pipe 70 connects the print head 10 to a purge 80 and is equipped with a fourth cut-off valve 74.
  • An accumulator 100 is mounted on the pipe 40, upstream of its second end 46 and comprises, as in the first embodiment, a deformable wall 102 and a rigid envelope 104.
  • the accumulator is mounted upstream of the head printing in the circuit C which connects the source of coating product 32 to the purge 80.
  • An internal chamber C102 and a peripheral chamber C104, both of variable volume, are defined in the accumulator 100, as in the first mode of realization.
  • a sensor 120 makes it possible to detect a deformation of the deformable wall 102 and delivers to the electronic control unit 130 a signal S120 representative of the detected deformation, therefore of a possible difference between the flow rates Q10 and Q32.
  • a pressure sensor 78 makes it possible to know the pressure in the pipe 40, upstream of the accumulator 100.
  • the pressure sensor 78 is installed on the line connecting the accumulator 100 to the print head 10 and allows to know the pressure in line 40, downstream of accumulator 100.
  • a fourth pipe 90 supplies the valves 14 with pressurized air, from a source 96, being controlled by a solenoid valve 94 associated with a pressure gauge 98.
  • a pressure sensor 92 makes it possible to know the pressure in the pipe 90.
  • the pressure supply to the valves 14 via line 90 is considered here as constant and equal to 2 bars, for example.
  • a fifth pipe 110 connects a source 116 of pressurized air to the peripheral chamber C104, through a solenoid valve 114 associated with a pressure gauge 118.
  • the supply pressure of the valves 14 via pipe 90 is also considered here as constant and equal at 2 bars, for example.
  • the pressure supply pressure of the peripheral chamber C104 with pressurized air is equal to the nominal supply pressure of the print head 10 with coating product.
  • First and second electrical conductors 126 and 136 are used to carry signals S120 and S130, as in the first embodiment.
  • the operation of the installation I according to this second embodiment is comparable to that of the first embodiment.
  • the electrical output signal from the sensor 120 is processed by a microprocessor 132 of the electronic control unit 130 to adjust the electrical signal S130 for controlling the electric motor 34 taking into account a possible deformation of the deformable wall 102 corresponding to an increase or decrease in the quantity of coating product present in the internal chamber C102.
  • the sensor 120 of this second embodiment may be of the same type or of a different type from that of the first embodiment.
  • the senor can be an inductive sensor, as explained with reference to the first embodiment.
  • it may be a capacitive sensor, an optical sensor or a feeler.
  • Other types of sensor are possible.
  • the functions of the internal C102 and peripheral C104 chambers can be reversed compared to the example in the figures.
  • the peripheral chamber C104 can be connected to the print head and supplied with coating product, while the internal chamber is supplied with pressurized air.
  • the invention is not limited to the case where the deformable wall 102 forms a sleeve which completely surrounds the internal chamber C102.
  • the deformable wall 102 may only partially delimit the internal chamber C102, the latter being also defined by a rigid wall, as is the case for the peripheral chamber C104 in the examples.
  • the accumulator 100 has a substantially spherical or cylindrical outer wall 104 defining an internal volume, and the deformable wall 102 is positioned so as to divide the volume defined by the outer wall 104 into a first chamber C102 and a second chamber C104, one being in fluid communication with the print head, the other being supplied with pilot air by the source 116 of pressurized air.
  • the deformable wall 102 deforms, and the sensor 120 measures this deformation.
  • the deformable wall 102 can be replaced by a piston, which is a rigid part.
  • the wall which separates the variable volume chambers C102 and C104 is a piston, which makes it possible to improve the precision of the measurement carried out using the sensor 120 because the variation in volume and the movement of the piston are linear.
  • Such an approach requires establishing a seal between the two chambers of variable volume C102, C104, which is not necessary with a deformable wall.
  • the translation movements of the piston make it possible to balance the pressures P102 and P104 prevailing respectively in the two chambers C102 and C104.
  • the wall 102 When the wall 102 is deformable, it can be made of elastomer, for example FKM (fluorocarbons) or FFKM (perfluoroelastomers) or any other elastically deformable material such as rubber, possibly with a tetrafluoroethylene coating to ensure the chemical resistance of the rubber facing coating products.
  • elastomer for example FKM (fluorocarbons) or FFKM (perfluoroelastomers) or any other elastically deformable material such as rubber, possibly with a tetrafluoroethylene coating to ensure the chemical resistance of the rubber facing coating products.
  • variable volume chambers C102 and C104 are separated by a wall 102 which deforms, in the event of a transient pressure difference between these chambers, which has the effect that the pressures P102 in the chamber C102, P104 in the chamber C104 s balance as soon as an imbalance occurs.
  • the position of the wall 102 is not detected by a sensor of the type of sensor 120.
  • the instantaneous flow rate Q10 of ejection of coating product by the print head is determined. This can be done by assuming that the size and/or mass of the droplets of coating product emerging from the nozzles 12 are known, by measurement or after calibration.
  • a control unit 121 integrated into the print head 10 can be used to determine the numbers of openings/closings of the valves 14 over a given period of time. By assuming that each opening/closing releases a droplet, the number of droplets ejected over the period, therefore the flow rate Q10, is known.
  • the control unit does not have to count the number of openings/closings because it is known from the control signal received by the control unit 121. This number is transmitted to the electronic control unit 130 within an output signal S121 from the control unit 121, which passes through an electrical conductor 126.
  • the microprocessor 132 is then able to calculate the instantaneous flow rate Q10.
  • the instantaneous flow rate Q10 is calculated in the control unit and transmitted to the electronic control unit within the signal S121.
  • control unit 121 can be replaced by another member for determining the instantaneous flow rate Q10, by direct or indirect measurement.
  • the output flow rate Q32 from the reservoir 32 which is the theoretical flow rate for supplying the print head 10 with coating product, is calculated by the control card 35, as a function of the movement speed. of the piston 33, which is uniquely linked to the rotational speed of the motor 34.
  • the electronic control unit 130 receives a signal S35 from the electronic card 35 of the electric motor 34 which includes the flow rate Q32.
  • the electronic units 35, 121 or equivalent make it possible to detect when the flow rates Q10 and Q32 are different. They therefore constitute means of detecting the difference between the instantaneous ejection flow rate Q10 and the supply flow rate Q32.
  • the microprocessor 132 can compare the flow rates Q10 and Q32 and to regulate the flow rate Q32 to adjust it to the flow rate Q10. In other words, the microprocessor 132 can calculate a difference between the flow rates Q10 and Q32. If the flow rate Q10 is strictly greater than the flow rate Q32, the electronic control unit 130 controls the motor 34 by increasing the set value of the flow rate Q32. If the flow rate Q10 is strictly lower than the flow rate Q32, the electronic control unit 130 controls the motor 34 by reducing the set value of the flow rate Q32.
  • the accumulator 100 is used only to absorb, in other words compensate, the transient variations in flow and pressure, while the regulation is carried out by the control unit 130, on the basis of the deviations in cumulative volume of ejection Q10 and supply Q32.
  • This third embodiment requires knowing the size and/or mass of the droplets to determine the instantaneous volume Q10, therefore the difference between the flow rates Q10 and Q32 to be compensated by the accumulator 100. Knowing the size of the drops is more complicated than measure a displacement as in the first and second embodiments but remains feasible because this size or this mass can be determined optically, using a device which allows the drops to be measured before application, or by measuring the total quantity with each coating product.
  • the pressure sensor 78 operates as in the first embodiment, which is all the more important since the deformations of the deformable wall are not detected, in the absence of a sensor 120 .
  • the flow rate Q32 is calculated in the control unit 130.
  • the maximum stroke of the piston is compatible with a variation in the volume of the first chamber of variable volume C102 equal to the sum of the maximum flow rates of the nozzles 12 of the print head 10 multiplied by the response time of the source 32 of coating product.
  • the electronic control unit 130 and the control card 35 are combined into a single electronic device, advantageously integrated into the motor 34.
  • the signal S120 or S121 is provided directly to the motor and the motor operating setpoint value is generated within this electronic device.
  • the source of coating product may be different from the examples shown in the figures with the reference 32. It may for example be a gear pump, a regulator pressure supplied at a pressure greater than the supply pressure of the print head, which regulates the supply pressure of line 40.
  • control pressure P104 can for example be of the order of 2 bars, and can be adjusted according to the viscoelastic properties of the coating product, the temperature, and the state parameters of the system.
  • pressurized air sources 36, 96 and 116 can be grouped into a single common pressurized air source.
  • At least one of the signals S120, S121 and S130 is transmitted by a non-wired channel.
  • circuit C is a closed loop for circulation of the coating product, with return of the coating product from the outlet 108 of the first chamber of variable volume C102 to the reservoir 32.
  • the coating product reservoir 32 is included in the print head 10 or disposed in the immediate vicinity of this head, downstream of the second filter 47. In this case, the influence of load losses in the arm 22 of the robot 20 is minimized.
  • the source of coating product is a positive displacement pump.
  • the operating setpoint value delivered by the electronic control unit is a rotation speed value of this pump.
  • the second chamber of variable volume C104 can be supplied with a pressurized gas other than air, for example nitrogen.

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Abstract

Cette installation (I) d'application de produit de revêtement comprend une tête d'impression (10) équipée de plusieurs buses (12) commandées chacune par une vanne (14) alimentée par une source (32) de produit. Un accumulateur de produit (100), installé sur un circuit (C) de circulation du produit, comprend une paroi (102) déformable ou mobile délimitant au moins en partie une première chambre de volume variable (C102) alimentée en produit de revêtement et une deuxième chambre de volume variable (C104) alimentée en gaz, sous une pression prédéterminée égale à une pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression (10). La première chambre de volume variable (C102) est alimentée ou purgée en produit de revêtement du fait d'une différence entre un débit instantané d'éjection (Q10) de produit de revêtement par la tête d'impression (10) et un débit d'alimentation (Q32) de la tête d'impression à partir de la source (32). Une unité de commande (130) ajuste une valeur (S130) de consigne de fonctionnement de la source (32) en fonction de la différence entre le débit instantané d'éjection et le débit d'alimentation, dans un sens de réduction de cette différence.

Description

  • La présente invention concerne une installation d'application de produit de revêtement qui comprend une tête d'impression équipée de plusieurs buses et alimentée par une source de produit de revêtement.
  • Dans ce genre de matériel, chaque buse définit un orifice de décharge de produit de revêtement avec un petit diamètre, de l'ordre de 100 à 300 micromètres (µm). Chaque buse est commandée par une vanne, elle-même alimentée par la source de produit de revêtement. Le fonctionnement d'une tête d'impression exige une grande précision du pilotage de la pression du produit de revêtement fourni à la tête d'impression. Ceci est d'autant plus vrai que le produit est visqueux, par exemple avec une viscosité dynamique comprise entre 50 et 300 milliPascal.secondes (mPa.s).
  • Dans une installation d'application de produit de revêtement avec une tête d'impression, le produit de revêtement potentiellement visqueux doit être fourni aux différentes buses avec une pression d'alimentation donnée, par exemple, égale à 2 bars. En pratique, dans le cas où la pression nominale d'alimentation en produit de revêtement de la tête d'impression est égale à 2 bars, si cette pression est supérieure à 2,1 bars, il existe un risque de création d'un nuage de peinture parasite, dit « overspray ». À l'inverse, si la pression d'alimentation est inférieure à 1,9 bar, le débit instantané de produit de revêtement dans une ou plusieurs buses risque de ne pas permettre la formation d'un filet continu ou quasi continu en sortie de buse. C'est pourquoi, la précision recherchée dans la pression d'alimentation en produit de revêtement, en entrée d'une tête d'impression, est de l'ordre de 100 millibars (mbar). Or, cette pression d'alimentation dépend du débit instantané de produit de revêtement dans la tête d'impression.
  • Le débit instantané de produit de revêtement à travers les différents orifices des buses de la tête d'impression résulte de l'ouverture/fermeture des vannes qui commandent ces différentes buses et qui ont un temps de réponse de l'ordre de 1 milliseconde (ms). Dans une installation d'application de produit de revêtement, une source de produit de revêtement est utilisée pour alimenter une tête d'impression. Cette source de produit de revêtement peut être constituée par un réservoir de produit de revêtement sous pression ou par un réservoir à piston commandé par un moteur électrique ou par un autre matériel. Dans tous les cas, le temps de réponse d'un tel matériel est de l'ordre de 500 ms.
  • D'autre part, l'alimentation d'une tête d'impression en produit de revêtement, à partir d'une source de produit de revêtement, a lieu à travers une conduite qui peut avoir une longueur de plusieurs mètres, par exemple si la tête d'impression est disposée à l'extrémité du bras d'un robot multiaxe, alors que la source d'impression est disposée au pied de ce robot. Cette conduite induit des pertes de charge régulières, dues à sa longueur et à son diamètre, ainsi que des pertes de charge singulières, dues aux vannes, filtres et/ou coudes disposés sur la longueur de cette conduite.
  • Pour toutes ces raisons, la pression en entrée d'une tête d'impression est relativement difficile à gérer en se basant uniquement sur des moyens de commande de la source de produit de revêtement.
  • Une solution connue dans le domaine de l'application d'encre consiste à faire circuler en permanence un débit relativement important de produit de revêtement et de prélever un débit de l'ordre de 10% de ce débit relativement important pour alimenter des buses d'une tête d'impression. Ceci induit une circulation continue de l'encre qui n'est pas transposable à l'application d'un produit de revêtement de type peinture car le cisaillement dû à la circulation répétée du produit de revêtement risquerait de détériorer la peinture. En outre, un débit significatif de produit de revêtement devrait être amené jusqu'à la tête d'impression, par exemple égal à 2 litres par minute (l/mn) pour que 10% de ce débit représente environ 200 ml/mn. Amener 2 l/mn de produit de revêtement au bout du bras d'un robot s'avère, en pratique, très compliqué.
  • Une autre solution qui paraît évidente mais pose des difficultés d'intégration car volumineuse, consiste à intégrer un réservoir de produit sous pression ou un réservoir motorisé à proximité immédiate de la tête d'impression, voire même intégré à la tête.
  • Il est par ailleurs connu de US-A-2019/0337001 de prévoir une régulation de produit de revêtement avec deux têtes d'impression, à savoir une tête d'impression utilisée pour appliquer un produit de revêtement et une tête d'impression disposée sur une conduite d'échappement. Il est prévu de fermer une des buses d'impression de la tête d'impression d'échappement quand on ouvre une buse d'impression de la tête d'impression utilisée pour appliquer le produit de revêtement, et inversement, ce qui permet d'utiliser un débit quasi-constant de produit de revêtement. Ceci induit une forte consommation de produit de revêtement, avec des conséquences non négligeables en termes de retraitement et de coût.
  • D'autre part, EP-A-2574471 divulgue un installation d'application d'encre dans laquelle une tête d'impression est alimentée à partir d'un réservoir, à travers une pompe et un sous-réservoir équipé d'une paroi flexible. Le fonctionnement de la pompe est ajusté en fonction d'une pression dans un passage ménagé entre le sous-réservoir et la tête d'impression, ce qui ne permet pas de tenir compte du débit d'encre effectivement éjecté par la tête d'impression.
  • C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle installation d'application de produit de revêtement dans laquelle une pression d'alimentation d'une tête d'impression en produit de revêtement peut être contrôlée de façon précise, en tenant compte des temps de réponse respectifs des vannes de la tête d'impression et des organes de commande d'une source de produit de revêtement.
  • À cet effet, l'invention concerne une installation d'application de produit de revêtement comprenant une tête d'impression équipée de plusieurs buses et alimentée par une source de produit de revêtement, chaque buse étant commandée par une vanne alimentée par la source de produit de revêtement. Conformément à l'invention, l'installation comprend un accumulateur de produit de revêtement installé sur un circuit de circulation du produit de revêtement, qui passe par la tête d'impression, cet accumulateur comprenant une paroi déformable ou mobile délimitant au moins en partie une première chambre de volume variable alimentée en produit de revêtement et une deuxième chambre de volume variable alimentée en gaz sous une pression prédéterminée. La pression prédéterminée d'alimentation de la deuxième chambre de volume variable est égale à une pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression. La première chambre de volume variable est alimentée ou purgée en produit de revêtement du fait d'une différence entre un débit instantané d'éjection de produit de revêtement par la tête d'impression et un débit d'alimentation de la tête d'impression à partir de la source de produit de revêtement. L'installation comprend des moyens de détection d'une différence entre le débit instantané d'éjection et le débit d'alimentation. L'installation comprend, en outre, une unité de commande configurée pour ajuster une valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement en fonction de la différence entre le débit instantané d'éjection et le débit d'alimentation, dans un sens de réduction de cette différence entre les débits.
  • Grâce à l'invention, l'accumulateur peut être dimensionné pour que la déformation ou le déplacement de sa paroi permette d'emmagasiner un volume de produit de revêtement suffisant pour compenser une variation de pression du produit de revêtement en entrée de la tête d'impression, pendant le temps de réponse de la source de produit de revêtement. L'invention permet également de tenir compte d'éventuelles variations des pertes de charges dans une conduite d'alimentation reliant la source de produit de revêtement à la tête d'impression. Comme la deuxième chambre de volume variable est alimentée avec une pression égale à la pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression et compte tenu du caractère déformable ou mobile de la paroi, on peut faire l'hypothèse que la pression dans la première chambre de volume variable est égale à la pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression. De plus, l'unité de commande peut piloter la source de produit de revêtement en fonction de la différence entre le débit instantané d'éjection et le le débit d'alimentation d'une façon optimisée, en réduisant cette différence, ce qui adapte automatiquement le débit de produit de revêtement délivré par la source au débit effectivement éjecté par la tête d'impression.
  • Selon les aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle installation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prise(s) selon toutes combinaisons techniquement admissibles :
    • Les moyens de détection de la différence entre le débit instantané d'éjection et le débit d'alimentation comprennent un capteur, configuré pour détecter une déformation ou un déplacement de la paroi de l'accumulateur, alors que l'unité de commande est configurée pour ajuster la valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement, en fonction d'un signal de sortie du capteur.
    • Le capteur de position est de type inductif, capacitif, optique ou constitué par un palpeur.
    • Les moyens de détection de la différence entre le débit instantané d'éjection et le débit d'alimentation comprennent une première unité de détermination du débit instantané d'éjection, une deuxième unité de détermination du débit d'alimentation et l'une unité de pilotage est configurée pour ajuster la valeur de consigne de fonctionnement en fonction d'une différence entre le débit instantané d'éjection déterminé par la première unité et le débit d'alimentation déterminé par la deuxième unité.
    • La paroi est élastiquement déformable dans les conditions normales de fonctionnement de l'installation alors que, de préférence, la paroi porte un élément dont la position est détectable par le capteur.
    • La paroi déformable de l'accumulateur est logée dans une enveloppe rigide, alors que la première chambre de volume variable est définie à l'intérieur de la paroi déformable, alors que la deuxième chambre de volume variable est définie entre la paroi déformable et l'enveloppe rigide, ou inversement.
    • La paroi déformable est en forme de manchon et s'étend entre un premier orifice d'entrée de produit de revêtement dans l'accumulateur et un deuxième orifice d'évacuation de produit de revêtement à partir de l'accumulateur.
    • La paroi est un piston mobile qui sépare les deux chambres de volume variable.
    • La déformation maximum de la paroi déformable ou la course de déplacement du piston mobile est compatible avec une variation du volume de la première chambre de volume variable égale à la somme des débits maximaux des buses de la tête d'impression multipliée par le temps de réponse de la source de produit de revêtement.
    • La deuxième chambre de volume variable est pourvue d'une ouverture de sortie et la deuxième chambre de volume variable est alimentée avec une circulation permanente de gaz, entre une conduite d'alimentation et son ouverture de sortie.
    • L'accumulateur est installé, dans le circuit, en aval de la tête d'impression.
    • L'accumulateur est installé, dans le circuit, en amont de la tête d'impression.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un premier procédé de commande d'une installation telle que mentionnée ci-dessus, ce procédé comprenant au moins des étapes consistant à :
    1. a) déduire d'une déformation ou d'un déplacement de la paroi une information sur le sens d'évolution de la taille d'un volume intérieur de la première chambre de volume variable de l'accumulateur ;
    2. b) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une augmentation du volume intérieur, ajuster à la baisse la valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement ; et
    3. c) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une diminution du volume intérieur, ajuster à la hausse la valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement.
  • Avantageusement, la consigne de fonctionnement est une pression de commande d'un réservoir sous pression, une vitesse de déplacement d'un piston d'un réservoir à piston ou une vitesse de rotation d'une pompe volumique.
  • Selon un encore autre aspect, l'invention concerne un deuxième procédé de commande d'une installation telle que mentionnée ci-dessus, ce procédé comprenant au moins des étapes consistant à :
    • a') calculer une différence entre le débit instantané de produit de revêtement par la tête d'impression et le débit d'alimentation de la tête d'impression en produit de revêtement ;
    • b') si la différence calculée à l'étape a') est positive, ajuster à la hausse une valeur de consigne de débit d'alimentation de la tête d'impression en produit de revêtement; et
    • c') si la différence calculée à l'étape a') est négative, ajuster à la baisse une valeur de consigne de débit d'alimentation de la tête d'impression en produit de revêtement.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de trois modes de réalisation d'une installation et d'un procédé conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • [Fig.1] La figure 1 est une représentation schématique de principe d'une installation d'application de produit de revêtement conforme à l'invention ;
    • [Fig.2] La figure 2 est un schéma fluide et électrique de l'installation de la figure 1 ;
    • [Fig.3] La figure 3 est un schéma analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
    • [Fig.4] La figure 4 est un schéma analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention.
  • Sur les figures 2 et 3, des traits continus épais sont utilisés pour représenter des conduites de circulation de produit de revêtement, des traits pointillés épais sont utilisés pour représenter des conduites de circulation de solvant ou de produit de nettoyage, des traits continus fins sont utilisés pour représenter des conduites de circulation d'air et des traits d'axe épais sont utilisés pour représenter des conducteurs électriques de circulation de signaux électriques.
  • L'installation I représentée aux figures 1 et 2 est prévue pour l'application de peinture sur des objets O qui, dans l'exemple des figures, sont des carrosseries de véhicule automobile. Plus précisément, dans cet exemple, l'installation I vise à permettre la création d'une bande B de couleur contrastée, par exemple noire, sur le toit d'une carrosserie.
  • En variante, les objets à revêtir peuvent être des parties de carrosserie de véhicule automobile, par exemple des parechocs ou, plus généralement, tout objet pouvant être revêtu, par exemple une partie de carlingue d'aéronef ou une caisse d'appareil électroménager, ces exemples n'étant pas limitatifs.
  • En outre, le produit de revêtement appliqué avec l'installation I de l'invention ne constitue pas forcément une bande de couleur contrastée.
  • Ce produit de revêtement peut être une peinture, un apprêt ou un vernis ou une base hydrosoluble ou solvantée, un revêtement bi-composant. En particulier, sa viscosité dynamique peut être comprise entre 50 et 300 mPa.s.
  • L'installation I comprend un convoyeur 2 prévu pour déplacer les objets O le long d'un axe de convoyage X2 perpendiculaire au plan de la figure 1.
  • L'installation I comprend également une tête d'impression 10 montée à l'extrémité du bras 22 d'un robot multiaxe 20 disposé au voisinage du convoyeur 2. La tête d'impression 10 est alimentée en produit de revêtement à appliquer à partir d'un module d'alimentation 30 qui comprend une source de produit de revêtement à appliquer formée ici par un réservoir sous pression 32.
  • Le module 30 est relié à la tête d'impression 10 par une conduite d'alimentation 40 qui circule à l'intérieur du robot multiaxe 20, en particulier à l'intérieur de son bras 22.
  • Le module 30 comprend une électrovanne pilotée 34 raccordée, côté amont, à une source d'air sous pression qui délivre de l'air avec une pression égale à 6 bars. Côté aval, l'électrovanne 34 est raccordée au volume intérieur V32 du réservoir sous pression 32. Un manomètre 38 permet de connaître la pression de l'air délivrée par l'électrovanne 34.
  • Une extrémité amont 42 de la conduite d'alimentation 40 plonge dans le réservoir sous pression. Une première vanne de coupure 43 et un premier filtre 44 sont disposés sur la conduite 40, dans sa partie amont, à l'intérieur du module d'alimentation 30.
  • Une extrémité aval de la conduite d'alimentation 40 est raccordée sur la tête d'impression 10 qui est donc alimentée en produit de revêtement à partir de la source de produit de revêtement, à travers la conduite 40. La pression du produit de revêtement en entrée de la tête d'impression dépend de la pression du produit de revêtement fourni par le réservoir sous pression et des pertes de charge dans la conduite d'alimentation, qui peuvent varier en fonction de la position du bras 22.
  • Un module de pilotage 50 est disposé à proximité de la tête d'impression 10, par exemple dans le bras 22 du robot multiaxe 20. Par « à proximité de », on entend que le module d'alimentation est situé à moins d'un mètre, de préférence à moins de 50 cm, de préférence encore à moins de 20 cm, de la tête d'impression. La conduite d'alimentation 40 traverse le module de pilotage 50. Au niveau de ce module 50, la conduite 40 est équipée d'une deuxième vanne de coupure 45 et d'un deuxième filtre 47.
  • Par exemple, le premier filtre 44 peut être configuré pour retenir des éléments dont la dimension maximale est supérieure à 40 µm, alors que le deuxième filtre 47 est configuré pour retenir des éléments dont la dimension maximale est supérieure à 20 µm.
  • Une deuxième conduite 60, d'alimentation de la tête d'impression 10 en solvant ou en produit de nettoyage, est raccordée sur la conduite 40, en aval de la deuxième vanne de coupure 45. Cette conduite 60 est elle-même équipée d'une troisième vanne de coupure 62 et raccordée à une source de solvant non représentée, qui peut être un réservoir ou un circuit de circulation en boucle fermée, parfois dénommé « circulating ».
  • La tête d'impression 10 est équipée de plusieurs buses 12 dont chacune est configurée pour délivrer un jet J12 de produit de revêtement à appliquer sur un objet O.
  • Chaque buse 12 définit un orifice de décharge de produit de revêtement, non représenté, dont le diamètre est de l'ordre de 100 à 300 µm. Chaque buse 12 est commandée par une vanne 14 qui est elle-même alimentée en produit de revêtement par la conduite 40. Les vannes 14 peuvent être du type connu de EP-A-2442983 ou de US-B-9638350 dont l'enseignement technique est incorporé dans la présente demande, par référence.
  • Les vannes 14 sont pilotées électriquement ou pneumatiquement, de façon connue en soi.
  • Une troisième conduite 70, d'évacuation, relie la tête d'impression 10 à une purge 80. L'extrémité amont 72 de la conduite 70 est raccordée sur la tête d'impression 10, alors que son extrémité aval 76 débouche sur la purge 80. Une quatrième vanne de coupure 74 est montée sur la conduite 70.
  • Les conduites 40 et 70 constituent ensemble un circuit C qui relie la source de produit de revêtement 32 à la purge 80 et qui passe par la tête d'impression 10.
  • Une quatrième conduite 90 relie une source 96 d'air sous pression à la tête d'impression 10 en étant contrôlée par une électrovanne 94 équipée d'un manomètre 98. Un capteur de pression 92 est disposé sur la conduite 90 et permet de contrôler la pression d'alimentation de la tête d'impression 10 en air sous pression, avec une pression prédéterminée, par exemple égale à 2 bars. Cet air sous pression permet d'alimenter les actionneurs d'ouverture des buses.
  • Un accumulateur 100 est disposé sur la conduite 70, c'est-à-dire en aval de la tête d'impression 10 dans le sens de circulation du produit de revêtement entre la source de produit de revêtement 32 et la purge 80. L'accumulateur 100 est donc installé sur le circuit C.
  • Cet accumulateur 100 comprend une paroi déformable 102 et une enveloppe rigide 104 qui entoure la paroi déformable.
  • D'une part, la paroi déformable 102 définit une chambre interne C102 alimentée en produit de revêtement sortant de la tête d'impression 10. Compte tenu du caractère déformable de la paroi 102, la chambre interne C102 est de volume variable.
  • On note respectivement Q10 le débit instantané d'éjection de produit de revêtement par la tête d'impression 12, Q32 le débit d'alimentation de la tête d'impression par le réservoir sous pression 32 et Q'10 le débit d'alimentation de l'accumulateur 100 par la tête d'impression.
  • On a la relation : Q 32 = Q 10 + Q ′ 10
    Figure imgb0001
  • Ceci peut s'exprimer de la façon suivante : Q ′ 10 = Q 32 − Q 10
    Figure imgb0002
  • Il ressort de l'équation 2 que le débit Q'10 peut être positif ou négatif. Si le débit Q10 est strictement inférieur au débit Q32, le débit Q'10 est positif et la chambre de volume variable C102 est progressivement alimentée en produit de revêtement. Si le débit Q10 est strictement supérieur au débit Q32, le débit Q'10 est négatif et la chambre de volume variable C102 est progressivement purgée du produit de revêtement qu'elle contient.
  • D'autre part, une chambre périphérique C104 est définie autour de la paroi déformable 102, à l'intérieur de l'enveloppe rigide 104. Compte tenu du caractère déformable de la paroi 102, la chambre périphérique C104 est également de volume variable.
  • Par déformable, on entend que la paroi 102 est élastiquement déformable, sous l'effet d'une différence de pression de fluide entre les chambres de volume variable C102 et C104, dans les conditions normales d'utilisation de l'installation I, notamment en termes de température et de pression du produit de revêtement.
  • Ici, la paroi déformable 102 est en forme de manchon et s'étend entre un premier orifice 106 d'entrée du produit de revêtement provenant de la tête d'impression 10 dans la chambre interne C102, c'est-à-dire dans l'accumulateur 100, et un deuxième orifice 108 d'évacuation du produit de revêtement à partir de l'accumulateur 100, en direction de la purge 80.
  • Un capteur de pression 78 permet de détecter la pression du produit de revêtement dans la portion de la conduite 70 reliant la tête d'impression 10 et l'accumulateur 100.
  • La chambre périphérique C104 est alimentée en air sous pression à travers une cinquième conduite 110 équipée d'une électrovanne pilotée 114, dont le côté amont est raccordé à une source 116 d'air sous pression et qui est associé à un manomètre 118. On note P104 la pression d'alimentation de la chambre C104 en air sous pression, qui est déterminée par les éléments 110 à 118. La pression d'alimentation P104 est égale à la pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression 10, à savoir la pression que doit avoir le produit de revêtement en entrée de la tête d'impression. En particulier, la pression d'alimentation P104 de la chambre périphérique C104 en air est égale à la pression nominale d'alimentation des vannes 14 en produit de revêtement.
  • Avantageusement, et selon un aspect non représenté de l'invention, la chambre périphérique C104 comporte une ouverture de sortie mettant en communication fluidique la chambre périphérique C104 avec un échappement, ou directement avec l'environnement de la tête d'impression, de sorte à établir une circulation de flux permanente d'air dans la chambre C104 entre la conduite 110 et cette ouverture de sortie. Cela permet d'assurer dans la chambre externe C104 une pression à une valeur constante P104, même lors des variations de volume de la chambre interne C102. Cela permet de s'affranchir des contraintes d'une régulation de l'alimentation en pression de la chambre externe C104, ce qui ferait perdre en temps de réponse et en performances l'accumulateur 100. Grâce à cette circulation permanente à une pression réglée, la pression dans la chambre périphérique C104 est constante sans temps de réponse, et les performances de régulation de pression aux buses sont grandement améliorées.
  • Un capteur 120 est branché sur l'accumulateur 100 et configuré pour détecter une déformation de la paroi déformable 102. Une déformation de la paroi 102 correspond à une situation où les débits Q10 et Q32 sont différents. Ainsi, le capteur 120 est un moyen de détection d'une différence entre ces débits.
  • Par exemple, le capteur 120 peut être un capteur inductif qui comprend une cellule inductive 122 capable de détecter la position d'un élément 124 métallique monté sur une portion de la paroi déformable 102. Le capteur inductif 120 émet un champ électromagnétique oscillant qui permet à l'élément métallique d'induire en réponse des courants de Foucault qui sont détectés par le capteur. Ainsi, le capteur 120 est un capteur de position de la portion de la paroi déformable 102 qui porte l'élément 124. Dans ce cas, l'élément métallique 124 appartient également aux moyens de détection d'une différence entre les débits Q10 et Q32.
  • En variante, le capteur 120 est un capteur optique, par exemple un capteur laser qui mesure la distance entre la paroi déformable 102 et le capteur 120, ce qui permet d'en déduire les variations de volume de la chambre interne C102. Dans cette variante, la paroi externe 104 peut être transparente si le capteur est placé à l'extérieur de la paroi externe. En variante, le capteur 120 est un autre type de capteur optique, par exemple caméra qui mesure par analyse d'image la déformation de la paroi, ce qui permet d'en déduire les variations de volume de la chambre interne C102.
  • Selon une autre variante, le capteur 120 est un capteur capacitif qui présente l'avantage de ne pas nécessiter de masse métallique sur la paroi déformable 102.
  • Selon encore une autre variante, le capteur 120 est un palpeur qui comprend une tige en appui contre la paroi déformable. Ce type de capteur ne nécessite pas de masse métallique sur la paroi déformable 102. La tige du palpeur est avantageusement couplée à un potentiomètre linéaire.
  • Le signal électrique de sortie S120 du capteur 120 est fourni, via un premier conducteur électrique 126, directement ou indirectement à une unité électronique de commande 130 qui pilote elle-même, directement ou indirectement grâce à un signal électrique S130, l'électrovanne 34. L'unité électronique de commande 130 est, de préférence, intégrée au module d'alimentation. Le signal de commande S130 est fourni, via un deuxième conducteur électrique 136, à l'électrovanne 34 et inclut une valeur de consigne de pression pour le réservoir sous pression 32, en d'autres termes une valeur de consigne de la pression du produit de revêtement en sortie du réservoir sous pression.
  • Ainsi, la valeur de la consigne de pression d'alimentation en air du réservoir sous pression 32 est ajustée par l'unité électronique de commande 130 en fonction, notamment, du signal de sortie S120 du capteur 120 qui constitue un organe de détermination de la différence entre le débit instantané d'éjection Q10 et le débit d'alimentation Q32.
  • La position de l'accumulateur 100, au plus proche de la tête d'impression 10, permet d'émettre une commande de correction de la pression du réservoir sous pression 32 qui dépend moins des paramètres d'état du système, comme la température, la viscosité du produit de revêtement, les pertes de charge dans la conduite d'alimentation que si cet accumulateur était éloigné de la tête d'impression. En effet, lors d'une variation de pression dans la tête d'impression, la chambre interne C102 change de volume pour atteindre un état d'équilibre en fonction de la pression d'alimentation de la chambre périphérique C104. Le capteur 120 mesure alors la déformation de la chambre interne C102.
  • En réponse, l'unité électronique de commande 130 émet un signal de correction de pression, par augmentation ou réduction de la pression d'alimentation de la conduite 40, en fonction du volume de la chambre déformable C102, alors que la pression dans la tête d'impression est toujours la même, quels que soient les paramètres d'état du système. Cela permet notamment de limiter le besoin de recourir à de nombreux capteurs d'état du système, et à de nombreuses étapes de calcul afin d'adapter la valeur de consigne de pression d'alimentation en fonction de ces différents paramètres d'état. La structure du système est largement simplifiée, la consommation énergétique est également réduite, et cela augmente la fiabilité des performances de la boucle de régulation.
  • En mesurant la position de l'élément métallique124, la cellule 122 du capteur 120 détecte une déformation de la paroi déformable 102 de l'accumulateur 100.
  • Après un éventuel étalonnage, la position détectée de l'élément métallique124 permet de connaître ou d'estimer le volume de la chambre C102.
  • Le capteur 120 permet, en particulier, de connaître le sens de déplacement de l'élément métallique124, c'est-à-dire de détecter lorsqu'il s'éloigne ou lorsqu'il se rapproche de la cellule 122, selon une direction de translation de l'élément métallique124. Une variation de cette position de l'élément métallique selon la direction de translation correspond à une déformation de la paroi déformable 102.
  • On fait l'hypothèse que la vanne de coupure 74 est fermée.
  • En cas de rapprochement de l'élément métallique124 par rapport à la cellule 122, cela signifie que le volume de la chambre interne C102 augmente, c'est-à-dire que du produit de revêtement tend à s'accumuler dans cette chambre C102. Au contraire, en cas d'éloignement de l'élément métallique 124 par rapport à la cellule 122, cela signifie que le volume de la chambre C102 diminue et que le produit de revêtement tend à circuler de la chambre interne C102 vers les vannes 14 de la tête d'impression 10.
  • Normalement, la pression du produit de revêtement en sortie de la tête d'impression 10, telle que détectée par le capteur de pression 78 ne varie pas. Ce sont les variations de volume de la chambre interne C102 qui accommodent les variations de débit de produit de revêtement dans la tête d'impression, suite aux ouvertures et fermetures séquentielles des vannes 14. La pression de produit de revêtement dans la chambre interne C102 est égale à la pression d'air dans la chambre périphérique C104, puisque la paroi déformable assure un équilibre de pression entre les chambres C102 et C104. Dans l'exemple des figures, si la pression d'alimentation de la chambre périphérique est de 2 bars, la pression du produit de revêtement dans la chambre interne est également de 2 bars. Si du produit de revêtement en provenance de la tête d'impression s'accumule dans la chambre interne C102, ceci a tendance à rapprocher l'élément métallique124 de la cellule 122, ce qui est détecté par le capteur 120 et transmis à l'unité électronique de commande 130 au sein du signal S120. Dans le cas contraire, si du produit de revêtement s'écoule de la chambre interne C102 vers la tête d'impression, cela induit un déplacement de l'élément métallique124 à l'opposé de la cellule 122, ce qui est détecté par le capteur 120 et transmis à l'unité électronique de commande 130 au sein du signal S120.
  • Le capteur de pression 78 peut être utilisé pour détecter une dérive de la pression dans la première chambre de volume variable C102 et signaler une telle dérive à l'unité de commande 130, par une liaison non représentée. Par exemple, si une quantité importante de produit de revêtement parvient dans la première chambre de volume variable C102, au point que la paroi déformable 102 vient en butée la paroi rigide 104, il n'est plus possible à la première chambre de volume variable C102 d'absorber plus de produit de revêtement et la pression détectée par le capteur 78 tend à augmenter et à diverger par rapport à la valeur nominale souhaitée, P104. Ceci peut être considéré comme un défaut. Inversement, si la pression détectée par le capteur 78 diminue par rapport à la valeur nominale souhaitée P104, un défaut est également identifié.
  • Le capteur 120 présente un temps de réponse relativement faible, devant le temps de réponse du module d'alimentation 30, plus particulièrement du réservoir sous pression 32. Par exemple, dans le cas d'un capteur inductif, le temps de réponse du capteur 120 peut être de l'ordre de la microseconde, par exemple entre 1 et 100 µs, alors que le temps de réponse du module d'alimentation 30, donc de la source de produit de revêtement formée par le réservoir sous pression 32, est de l'ordre de 500 ms.
  • Le volume intérieur de la chambre interne C102 varie en fonction des ouvertures/fermetures sélectives des vannes 14, avec une période de l'ordre de 1 milliseconde pour une vanne. En pratique, la tête d'impression comporte plusieurs vannes, par exemple entre 40 et 100, et les variations de pression dues aux ouvertures et fermetures de chacune de ces vannes apparaissent à des périodes indépendantes les unes des autres, et peuvent entraîner des variations de pression à une fréquence pouvant atteindre 60 kHz. En effet, l'ouverture d'une vanne 14 a pour effet de faire circuler le produit de revêtement à travers la buse 12 associée à cette vanne, dont de diminuer la pression de produit de revêtement en amont de cette buse.
  • En outre, un effet de synergie est observé grâce à la présence simultanée d'actionneurs de buses 14 alimentés pneumatiquement par la troisième source 96 et la régulation de pression d'alimentation en produit au moyen d'un accumulateur 100 selon l'invention. En effet, les performances de régulation de pression de l'accumulateur 100 permettent de corriger les défauts de temps de réponse de l'alimentation en peinture, ce qui permet d'éviter un trop grand déséquilibre de pression entre le produit de revêtement dans les buses et la pression d'alimentation des actionneurs d'ouverture et fermeture de buses. Ce trop grand déséquilibre gênerait la fermeture des buses et pourrait entraîner des fuites, un mauvais découpage des gouttes déposées, et dégrader grandement les performances d'impression. Il serait alors nécessaire de piloter la régulation de pression d'alimentation en air des actionneurs de buses, ce qui introduirait un temps de réponse supplémentaire, et qui rendrait beaucoup plus délicat le fonctionnement de la tête d'impression. L'invention permet, notamment, d'éviter ces problèmes.
  • En outre, les mouvements du robot ont tendance à faire varier les pertes de charge dans la conduite d'alimentation 40. Ces différentes variations de pression résultent dans des déplacements de l'élément métallique124 en rapprochement/éloignement de la cellule 122, ce qui est intégré au signal S120 et traité par un microprocesseur 132 de l'unité électronique de commande 130 pour être intégré au signal S130. Compte tenu des temps de réponse respectifs du capteur 120 et du module d'alimentation 30, la prise en compte par le microcontrôleur 132 de l'unité de commande 130 du signal de sortie S120 du capteur 120 ne perturbe pas le pilotage du module 30 par l'unité 130.
  • D'autre part, l'accumulateur 100 est avantageusement configuré pour que la déformation maximum de sa paroi déformable 102 soit compatible avec une variation du volume de la chambre interne C102 égale à la somme des débits maximaux des buses 12 de la tête d'impression 10 multipliée par le temps de réponse du réservoir sous pression 32. Ainsi, la chambre interne C102 de l'accumulateur 100 permet d'accommoder des variations du débit de produit de revêtement appliqué par la tête d'impression 10, en fonction de l'ouverture sélective des vannes 14, sans variation significative de la pression P102 dans la chambre interne C102, cette pression demeurant égale à la pression P104 dans la chambre périphérique C104, qui est fixée à une valeur prédéterminée par les éléments 110 à 118, comme expliqué ci-dessus. En d'autres termes, en faisant l'hypothèse que l'hystérésis est négligeable, les valeurs des pressions P102 et P104 sont constantes et égales.
  • Dans ces conditions, l'accumulateur 100 permet d'accueillir de façon transitoire du produit de revêtement, lorsque la première chambre de volume variable C102 est alimentée en produit de revêtement, ou d'expulser une certaine quantité de produit de revêtement, lorsque la première chambre de volume variable est purgée en produit de revêtement, pendant les phases d'adaptation d'une valeur consigne de pression du réservoir sous pression 32, alors que cette chambre interne C102 reste à une pression constante P102, ce qui permet de maintenir la pression d'alimentation des buses 14 à cette valeur. En effet, en négligeant les pertes de charge dans le tronçon de conduite 70 située entre les éléments 10 et 100, la pression en sortie de la tête d'impression 10 au niveau de l'extrémité amont 72 de la conduite 70, est maintenue égale à la pression P102. Cette pression en sortie de la tête d'impression est égale à la pression dans un canal d'alimentation des vannes 14 ménagé au sein de la tête d'impression 10. Les vannes 14 sont donc alimentées avec une pression que l'on peut considérer comme constante et égale à la pression P102 ou P104.
  • En variante non représentée du premier mode de réalisation, l'unité électronique de commande 130 est intégrée dans un automate qui pilote l'électrovanne 34. L'unité électronique de commande ne renchérit alors pas le coût de l'installation I.
  • Dans les deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention représentés aux figures 3 et 4, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Si un élément est représenté sur ces figures sans être mentionné dans la description, il s'agit de l'élément portant la même référence dans le premier mode de réalisation. Si un élément est mentionné dans la description avec un numéro de référence, sans être identifié par ce numéro sur ces figures, il correspond à l'élément portant la même référence dans le premier mode de réalisation.
  • On décrit ci-après principalement ce qui distingue ces deuxième et troisième modes de réalisation du premier mode de réalisation.
  • Dans le deuxième mode de réalisation, la source de produit de revêtement est un réservoir 32 comprenant un piston 33 dont le déplacement est commandé par un moteur électrique 34 piloté par une unité électronique de commande 130, au moyen d'un signal de commande S130. Plus précisément, le moteur 34 comprend une carte de commande 35, le plus souvent dénommée « variateur », qui reçoit des instructions ou consignes de fonctionnement de la part de l'unité électronique de commande 130, ces consignes intégrant notamment une valeur de vitesse de déplacement du piston 33 ou une valeur de vitesse de rotation du moteur 34, qui est reliée de façon univoque au débit Q32 de produit de revêtement délivré par le réservoir 32 à la conduite 40, qui est le débit d'alimentation de la tête d'impression 10 en produit de revêtement.
  • Une conduite d'alimentation 40 relie un module d'alimentation 30, qui inclut le réservoir à piston 32, à une tête d'impression 10 équipée de buses 12 et de vannes 14. La conduite 40 s'étend entre une extrémité amont 42 raccordée au réservoir à piston 32 et une extrémité aval 46 raccordée à la tête d'impression 10. Une première vanne de coupure 43, un premier filtre 44, un deuxième filtre 47 et une deuxième vanne de coupure 45 sont montés en série sur la conduite 40.
  • Du solvant ou un produit de nettoyage est fourni à la tête d'impression 10 au moyen d'une deuxième conduite 60 commandée par une troisième vanne de coupure 62.
  • Une troisième conduite 70 relie la tête d'impression 10 à une purge 80 et est équipée d'une quatrième vanne de coupure 74.
  • Un accumulateur 100 est monté sur la conduite 40, en amont de sa deuxième extrémité 46 et comprend, comme dans le premier mode de réalisation, une paroi déformable 102 et une enveloppe rigide 104. Ainsi l'accumulateur est monté en amont de la tête d'impression dans le circuit C qui relie la source de produit de revêtement 32 à la purge 80. Une chambre interne C102 et une chambre périphérique C104, toutes deux de volume variable, sont définies dans l'accumulateur 100, comme dans le premier mode de réalisation. Un capteur 120 permet de détecter une déformation de la paroi déformable 102 et délivre à l'unité électronique de commande 130 un signal S120 représentatif de la déformation détectée, donc d'une éventuelle différence entre les débits Q10 et Q32.
  • Un capteur de pression 78 permet de connaître la pression dans la conduite 40, en amont de l'accumulateur 100. En variante, le capteur de pression 78 est installé sur la ligne reliant l'accumulateur 100 à la tête d'impression 10 et permet de connaître la pression dans la conduite 40, en aval de l'accumulateur 100.
  • Une quatrième conduite 90 alimente les vannes 14 en air sous pression, à partir d'une source 96 en étant pilotée par une électrovanne 94 associée à un manomètre 98. Un capteur de pression 92 permet de connaître la pression dans la conduite 90. La pression d'alimentation des vannes 14 par la conduite 90 est considérée ici comme constante et égale à 2 bars, par exemple.
  • Une cinquième conduite 110 relie une source 116 d'air sous pression à la chambre périphérique C104, à travers une électrovanne 114 associée à un manomètre 118. La pression d'alimentation des vannes 14 par la conduite 90 est également considérée ici comme constante et égale à 2 bars, par exemple. Avantageusement, la pression d'alimentation de la chambre périphérique C104 en air sous pression est égale à la pression nominale d'alimentation de la tête d'impression 10 en produit de revêtement.
  • Des premier et deuxième conducteurs électriques 126 et 136 sont utilisés pour acheminer les signaux S120 et S130, comme dans le premier mode de réalisation.
  • Le fonctionnement de l'installation I conforme à ce deuxième mode de réalisation est comparable à celui du premier mode de réalisation. En particulier, le signal électrique de sortie du capteur 120 est traité par un microprocesseur 132 de l'unité électronique de commande 130 pour ajuster le signal électrique S130 de commande du moteur électrique 34 en tenant compte d'une éventuelle déformation de la paroi déformable 102 correspondant à une augmentation ou à une diminution de la quantité de produit de revêtement présent dans la chambre interne C102.
  • Le capteur 120 de ce deuxième mode de réalisation peut être du même type ou d'un type différent de celui du premier mode de réalisation.
  • Que soit dans le premier ou dans le deuxième mode de réalisation, un procédé de commande de l'installation I peut comprendre les étapes suivantes :
    1. a) déduire d'une déformation ou d'un déplacement de la paroi 102 une information sur le sens d'évolution de la taille du volume intérieur de la chambre de volume variable C102 ;
    2. b) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une augmentation du volume intérieur, ajuster à la baisse la valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement 32, qui fait partie du signal électrique de commande S130 ; et
    3. c) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une diminution du volume intérieur, ajuster à la hausse la valeur de consigne de fonctionnement de la source de produit de revêtement 32.
  • Quel que soit le mode de réalisation, le capteur peut être un capteur inductif, comme expliqué en référence au premier mode de réalisation. En variante, il peut s'agir d'un capteur capacitif, d'un capteur optique ou d'un palpeur. D'autres types de capteur sont envisageables.
  • Quel que soit le mode de réalisation, les fonctions des chambres interne C102 et périphérique C104 peuvent être inversées par rapport à l'exemple des figures. En d'autre termes, la chambre périphérique C104 peut être raccordée à la tête d'impression et alimentée en produit de revêtement, alors que la chambre interne est alimentée en air sous pression.
  • L'invention n'est pas limitée au cas où la paroi déformable 102 forme un manchon qui entoure complètement la chambre interne C102. En particulier, la paroi déformable 102 peut ne délimiter qu'en partie la chambre interne C102, celle-ci étant par ailleurs définie par une paroi rigide, comme c'est le cas pour la chambre périphérique C104 dans les exemples.
  • Dans une variante représentée en figure 4, compatible avec tous les modes de réalisation de l'invention, l'accumulateur 100 présente une paroi externe 104 sensiblement sphérique ou cylindrique définissant un volume interne, et la paroi déformable 102 est positionnée de manière à diviser le volume défini par la paroi externe 104 en une première chambre C102 et une deuxième chambre C104, l'une étant en communication fluidique avec la tête d'impression, l'autre étant alimentée en air de pilotage par la source 116 d'air sous pression. Lors d'un équilibrage de pression, la paroi déformable 102 se déforme, et le capteur 120 mesure cette déformation.
  • Selon une autre variante non représentée des premiers et deuxièmes modes de réalisation, la paroi déformable 102 peut être remplacée par un piston, qui est une pièce rigide. En d'autres termes, la paroi qui sépare les chambres de volume variable C102 et C104 est un piston, ce qui permet d'améliorer la précision de la mesure effectuée grâce au capteur 120 car la variation de volume et le déplacement du piston sont linéaires. Une telle approche nécessite d'établir une étanchéité entre les deux chambres de volume variables C102, C104, ce qui n'est pas nécessaire avec une paroi déformable. Dans ce cas, les mouvements de translation du piston permettent d'équilibrer les pressions P102 et P104 régnant respectivement dans les deux chambres C102 et C104.
  • Lorsque la paroi 102 est déformable, elle peut être en élastomère, par exemple en FKM (fluorocarbones) ou FFKM (perfluoroélastomères) ou dans toute autre matériau élastiquement déformable tel qu'un caoutchouc, éventuellement avec un revêtement en tétrafluoroéthylène pour assurer la résistance chimique du caoutchouc face aux produits de revêtement.
  • Dans le troisième mode de réalisation représenté à la figure 4, les chambres de volume variable C102 et C104 sont séparées par une paroi 102 qui se déforme, en cas de différence de pression transitoire entre ces chambres, ce qui a pour effet que les pressions P102 dans la chambre C102, P104 dans la chambre C104 s'équilibrent dès qu'un déséquilibre survient. A la différence des premier et deuxième modes de réalisation et de la variante avec piston mentionnée ci-dessus, la position de la paroi 102 n'est pas détectée par un capteur du type du capteur 120.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, on détermine le débit instantané Q10 d'éjection de produit de revêtement par la tête d'impression. Ceci peut être effectué en faisant l'hypothèse que la taille et/ou la masse des gouttelettes de produit de revêtement sortant des buses 12 sont connues, par mesure ou après un étalonnage. A titre d'exemple non limitatif, une unité de pilotage 121 intégrée à la tête d'impression 10 peut être utilisée pour déterminer les nombres d'ouvertures/fermetures des vannes 14 sur une période de temps donnée. En faisant l'hypothèse que chaque ouverture/fermeture libère une gouttelette, le nombre de gouttelettes éjectées sur la période, donc le débit Q10, est connu. L'unité de pilotage n'a pas à compter le nombre d'ouvertures/fermetures car il est connu du signal de commande reçu par l'unité de pilotage 121. Ce nombre est transmis à l'unité électronique de commande 130 au sein d'un signal de sortie S121 de l'unité de pilotage 121, qui transite par un conducteur électrique 126. Le microprocesseur 132 est alors en mesure de calculer le débit instantané Q10.
  • En variante, le débit instantané Q10 est calculé dans l'unité de pilotage et transmis à l'unité électronique de commande au sein du signal S121.
  • En variante, l'unité de pilotage 121 peut être remplacée par un autre organe de détermination du débit instantané Q10, par mesure directe ou indirecte.
  • D'autre part, le débit Q32 de sortie du réservoir 32, qui est le débit théorique d'alimentation de la tête d'impression 10 en produit de revêtement, est calculé par la carte de commande 35, en fonction de la vitesse de déplacement du piston 33, qui est liée de façon univoque à la vitesse de rotation du moteur 34.
  • D'autre part, l'unité électronique de commande 130 reçoit un signal S35 de la carte électronique 35 du moteur électrique 34 qui inclut le débit Q32.
  • Les unités électroniques 35, 121 ou équivalents permettent de détecter lorsque les débits Q10 et Q32 sont différents. Elles constituent donc des moyens de détection de la différence entre le débit instantané d'éjection Q10 et le débit d'alimentation Q32.
  • Il est alors possible au microprocesseur 132 de comparer les débits Q10 et Q32 et de réguler le débit Q32 pour l'ajuster sur le débit Q10. En d'autres termes, le microprocesseur 132 peut calculer une différence entre les débit Q10 et Q32. Si le débit Q10 est strictement supérieur au débit Q32, l'unité électronique de commande 130 pilote le moteur 34 en augmentant la valeur de consigne du débit Q32. Si le débit Q10 est strictement inférieur au débit Q32, l'unité électronique de commande 130 pilote le moteur 34 en diminuant la valeur de consigne du débit Q32.
  • Ainsi, notamment dans le cas d'un module d'alimentation 30 avec moteur/piston ou une pompe à engrenage, c'est-à-dire en cas de dosage volumique, il est possible de réguler le débit d'alimentation Q32 en fonction du débit instantané Q10 de la tête d'impression qui fonctionne à pression constante.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, l'accumulateur 100 est utilisé uniquement pour absorber, autrement dit compenser, les variations transitoires de débit et de pression, alors que la régulation est effectuée par l'unité de commande 130, sur la base des écarts de volume cumulés d'éjection Q10 et d'alimentation Q32.
  • Ce troisième mode de réalisation nécessite de connaître la taille et/ou la masse des gouttelettes pour déterminer le volume instantané Q10, donc la différence entre les débits Q10 et Q32 à compenser par l'accumulateur 100. Connaître la taille des gouttes est plus compliqué que mesurer un déplacement comme dans les premiers et deuxième modes de réalisation mais demeure faisable car cette taille ou cette masse peut être déterminée de manière optique, grâce à un dispositif qui permet de mesurer les gouttes avant l'application, ou par mesure de quantité totale avec chaque produit de revêtement.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, le capteur de pression 78 fonctionne comme dans le premier mode de réalisation, ce qui est d'autant plus important que les déformations de la paroi déformable ne sont pas détectées, en l'absence d'un capteur 120.
  • En variante de ce troisième mode de réalisation, le débit Q32 est calculé dans l'unité de commande 130.
  • Dans la variante des premier et deuxième modes de réalisation où la paroi 102 est remplacée par un piston et/ou dans le troisième mode de réalisation, on prévoit avantageusement que la course maximum du piston est compatible avec une variation du volume de la première chambre de volume variable C102 égale à la somme des débits maximaux des buses 12 de la tête d'impression 10 multipliée par le temps de réponse de la source 32 de produit de revêtement.
  • En variante, dans les deuxième et troisième modes de réalisation, l'unité électronique de commande 130 et la carte de commande 35 sont confondues en un seul dispositif électronique, avantageusement intégré au moteur 34. Dans ce cas, le signal S120 ou S121 est fourni directement au moteur et la valeur de consigne de fonctionnement du moteur est générée au sein de ce dispositif électronique.
  • En variante, et quel que soit le mode de réalisation, la source de produit de revêtement peut être différente des exemples représentés sur les figures avec la référence 32. Il peut par exemple s'agir d'une pompe à engrenage, d'un régulateur de pression alimenté à une pression supérieure à la pression d'alimentation de la tête d'impression, qui régule la pression d'alimentation de la ligne 40.
  • La valeur de de la pression de pilotage P104 peut être par exemple de l'ordre de 2 bars, et peut être réglée en fonction des propriétés viscoélastiques du produit de revêtement, de la température, et des paramètres d'état du système.
  • En variante, les sources d'air sous pression 36, 96 et 116 peuvent être regroupées en une unique source d'air sous pression commune.
  • En variante, l'un au moins des signaux S120, S121 et S130 est transmis par une voie non filaire.
  • Selon une autre variante également non représentée de l'invention, le circuit C est une boucle fermée de circulation du produit de revêtement, avec retour du produit de revêtement de l'orifice de sortie 108 de la première chambre de volume variable C102 vers le réservoir 32.
  • Selon une autre variante également non représentée de l'invention, le réservoir de produit de revêtement 32 est inclus dans la tête d'impression 10 ou disposé à proximité immédiate de cette tête, en aval du deuxième filtre 47. Dans ce cas, l'influence des pertes de charge dans le bras 22 du robot 20 est minimisée.
  • Selon une autre variante non représentée de l'invention, la source de produit de revêtement est une pompe volumétrique. Dans ce cas, la valeur de consigne de fonctionnement délivrée par l'unité électronique de commande est une valeur de vitesse de rotation de cette pompe.
  • Selon une variante applicable à tous les modes de réalisation, la deuxième chambre de volume variable C104 peut être alimentée avec un gaz sous pression autre que de l'air, par exemple de l'azote.
  • Les modes de réalisation et variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés entre eux dans le cadre des revendications ci-annexées.

Claims (15)

  1. Installation (I) d'application de produit de revêtement comprenant une tête d'impression (10) équipée de plusieurs buses (12) et alimentée par une source (32) de produit de revêtement, chaque buse étant commandée par une vanne (14) alimentée par la source de produit de revêtement, caractérisée en ce que
    - l'installation comprend un accumulateur de produit de revêtement (100) installé sur un circuit (C) de circulation du produit de revêtement, qui passe par la tête d'impression (10) ;
    - l'accumulateur comprend une paroi déformable ou mobile (102) délimitant au moins en partie une première chambre de volume variable (C102) alimentée en produit de revêtement et une deuxième chambre de volume variable (C104) alimentée en gaz, sous une pression prédéterminée (P104) ;
    - la pression prédéterminée (P104) d'alimentation de la deuxième chambre de volume variable (C104) est égale à une pression nominale de fonctionnement de la tête d'impression (10) ;
    - la première chambre de volume variable (C102) est alimentée ou purgée en produit de revêtement du fait d'une différence entre un débit instantané d'éjection (Q10) de produit de revêtement par la tête d'impression (10) et un débit d'alimentation (Q32) de la tête d'impression à partir de la source (32) de produit de revêtement ;
    - l'installation comprend des moyens (120, 124; 121, 35) de détection d'une différence entre le débit instantané d'éjection (Q10) et le débit d'alimentation (Q32) ; et
    - l'installation comprend une unité de commande (130) configurée pour ajuster une valeur (S130) de consigne de fonctionnement de la source (32) de produit de revêtement en fonction de la différence entre le débit instantané d'éjection (Q10) et le débit d'alimentation (Q32), dans un sens de réduction de cette différence entre les débits.
  2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détection de la différence entre le débit instantané d'éjection (Q10) et le débit d'alimentation (Q32) comprennent un capteur (120), configuré pour détecter une déformation ou un déplacement de la paroi de l'accumulateur, et en ce que l'unité de commande (130) est configurée pour ajuster la valeur de consigne (S130) de fonctionnement de la source (32) de produit de revêtement, en fonction d'un signal de sortie (S120) du capteur.
  3. Installation selon la revendications 2, caractérisée en ce que le capteur (120) est de type inductif, capacitif, optique ou constitué par un palpeur.
  4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détection de la différence entre le débit instantané d'éjection (Q10) et le débit d'alimentation (Q32) comprennent une première unité (121) de détermination du débit instantané d'éjection (Q10) et une deuxième unité (35) de détermination du débit d'alimentation (Q32) et en ce que l'unité de pilotage (130) est configurée pour ajuster la valeur de consigne de fonctionnement en fonction d'une différence entre le débit instantané (Q10) d'éjection déterminé par la première unité et le débit d'alimentation (Q32) déterminé par la deuxième unité.
  5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi (102) est élastiquement déformable dans les conditions normales de fonctionnement de l'installation (I) et en ce que, de préférence, la paroi porte un élément (124) dont la position est détectable par le capteur (120).
  6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la paroi déformable (102) de l'accumulateur (100) est logée dans une enveloppe rigide (104), en ce que la première chambre de volume variable (C102) est définie à l'intérieur de la paroi déformable, en ce que la deuxième chambre de volume variable (C104) est définie entre la paroi déformable et l'enveloppe rigide, ou inversement.
  7. Installation selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la paroi déformable (102) est en forme de manchon et s'étend entre un premier orifice (104) d'entrée de produit de revêtement dans l'accumulateur (100) et un deuxième orifice (108) d'évacuation de produit de revêtement à partir de l'accumulateur.
  8. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la paroi est un piston mobile qui sépare les deux chambres de volume variable (C102, C104).
  9. Installation selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la déformation maximum de la paroi déformable (102) ou la course de déplacement du piston mobile est compatible avec une variation du volume de la première chambre de volume variable (C102) égale à la somme des débits maximaux des buses (12) de la tête d'impression (10) multipliée par le temps de réponse de la source (32) de produit de revêtement.
  10. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième chambre de volume variable (C104) est pourvue d'une ouverture de sortie et en ce que la deuxième chambre de volume variable est alimentée avec une circulation permanente de gaz, entre une conduite d'alimentation (110) et son ouverture de sortie.
  11. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'accumulateur (100) est installé, dans le circuit (C), en aval de la tête d'impression (10).
  12. Installation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'accumulateur (100) est installé, dans le circuit (C), en amont de la tête d'impression (10).
  13. Procédé de commande d'une installation (I) d'application de produit de revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des étapes consistant à :
    a) déduire d'une déformation ou d'un déplacement de la paroi (102) une information sur le sens d'évolution de la taille d'un volume intérieur de la première chambre de volume variable (C102) de l'accumulateur (100) ;
    b) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une augmentation du volume intérieur, ajuster à la baisse la valeur de la consigne de fonctionnement (S130) de la source (32) de produit de revêtement ; et
    c) si l'information déduite à l'étape a) correspond à une diminution du volume intérieur, ajuster à la hausse la valeur de la consigne de fonctionnement (S130) de la source de produit de revêtement.
  14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la consigne de fonctionnement est une pression de commande d'un réservoir sous pression (32), une vitesse de déplacement d'un piston (33) d'un réservoir à piston ou une vitesse de rotation d'une pompe volumique.
  15. Procédé de commande d'une installation (I) d'application de produit de revêtement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des étapes consistant à :
    a') calculer une différence entre le débit instantané (Q10) de produit de revêtement par la tête d'impression (10) et le débit (Q32) d'alimentation de la tête d'impression en produit de revêtement ;
    b') si la différence calculée à l'étape a') est positive, ajuster à la hausse une consigne de débit d'alimentation (Q32) de la tête d'impression en produit de revêtement; et
    c') si la différence calculée à l'étape a') est négative, ajuster à la baisse une consigne de débit d'alimentation (Q32) de la tête d'impression en produit de revêtement.
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