ES2834001T3 - Cabezal de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir y sistema de aplicación que comprende este cabezal de aplicación - Google Patents

Abstract

Cabezal de aplicación (6', 6", 6"') de un producto de recubrimiento sobre una superficie (S) a recubrir, comprendiendo este cabezal de aplicación al menos dos boquillas para pulverizar (60) el producto de recubrimiento, cada una adecuada para proyectar el producto de recubrimiento en forma de chorro de aerosol (61), creando simultáneamente varias gotas cuyo diámetro es menor que el diámetro (D) del orificio de salida de la boquilla de pulverización (60), este cabezal de aplicación (6', 6", 6"') está caracterizado porque comprende además una o más boquillas de pulverización adicionales (64), a diferencia de las boquillas de pulverización (60), las boquillas de pulverización adicionales (64) están adaptadas para generar un chorro (65) de goteo de producto de recubrimiento.

Description

DESCRIPCIÓN

Cabezal de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir y sistema de aplicación que comprende este cabezal de aplicación

[0001] La presente invención se refiere a un cabezal de aplicación de un producto de recubrimiento a una superficie a recubrir. La invención también se refiere a un sistema de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir que comprende este cabezal de aplicación.

[0002] En el campo de la pintura industrial, se conocen sistemas de aplicación para depositar un producto de recubrimiento, como una pintura, sobre una superficie a recubrir, por ejemplo, sobre una pieza mecánica.

[0003] Se conoce, por ejemplo, proyectar pintura pulverizada en un chorro de gotitas en forma de un gran chorro de aerosol, o aerosol, por medio de un pulverizador de cubeta giratoria o también de una pistola neumática. Estas técnicas permiten recubrir superficies con una gran superficie y con una alta velocidad de aplicación, para que sean compatibles con los ritmos de producción en las líneas de producción industriales, por ejemplo, en la industria del automóvil.

[0004] Sin embargo, estas técnicas conocidas no son del todo satisfactorias para determinadas aplicaciones, en las que se requiere una buena precisión en la aplicación de pintura. En particular, es necesario que la pintura se aplique en el lugar correcto de la superficie a recubrir.

[0005] En particular, estas tecnologías no permiten tener un buen control del lugar en el que se depositan las gotas de pintura. La aplicación del producto de recubrimiento a una zona objetivo de la superficie a recubrir va acompañada de un desbordamiento no deseado fuera de esta zona objetivo, llamado overspray en inglés. Se estima que la tasa de transferencia, o eficiencia de deposición, obtenida mediante estas técnicas, definida como la relación entre la cantidad de pintura que se deposita en el área objetivo y la cantidad de pintura rociada, es como máximo del 80%. Esto significa que hasta un 20% de la pintura se deposita fuera de las áreas donde se desea depositar.

[0006] El documento US2009/0020621 A1 describe un dispositivo para rociar pintura usando una lata de aerosol.

[0007] Son estos inconvenientes los que la invención pretende subsanar más particularmente proponiendo un cabezal de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir, permitiendo aplicar el producto con una precisión de aplicación superior a las tecnologías existentes, alta calidad de aplicación y alto rendimiento de deposición, proyectando el producto de recubrimiento sobre una gran superficie.

[0008] A tal efecto, la invención se refiere a un cabezal de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir, comprendiendo este cabezal de aplicación al menos dos boquillas para pulverizar el producto de recubrimiento, cada una adecuada para proyectar el producto de recubrimiento en forma de chorro de aerosol, creando simultáneamente varias gotas cuyo diámetro es menor que el diámetro del orificio de salida de la boquilla de pulverización, este cabezal de aplicación comprende además una o más boquillas de pulverización adicionales, a diferencia de las boquillas de pulverización, las boquillas de pulverización adicionales están adaptadas para generar un chorro de goteo de producto de recubrimiento.

[0009] Gracias a la invención, mediante la combinación de varias boquillas de pulverización, cada una de las cuales crea un chorro de aerosol de producto de recubrimiento, el cabezal de aplicación puede así depositar una banda de producto de recubrimiento sobre la superficie a recubrir que es suficientemente ancha. Además, al crear varios chorros de aerosol pequeños en lugar de un solo chorro de aerosol grande, también se reduce el área fuera del área objetivo donde el material de recubrimiento se deposita accidentalmente. A medida que se combinan los chorros de aerosol, las gotitas incontroladas de cada uno de los chorros se recombinan con las gotitas del chorro adyacente. Por tanto, el rendimiento de la aplicación aumenta considerablemente.

[0010] Según unos aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, dicho cabezal de aplicación puede incorporar una o más de las siguientes características, tomadas aisladamente o en cualquier combinación técnicamente permisible:

- las boquillas de pulverización están espaciadas de dos en dos a una distancia de entre 0,1 cm y 2 cm, de modo que los chorros de aerosol estén en contacto entre sí al nivel de la superficie a recubrir.

- las boquillas de pulverización están dispuestas de manera que se superpongan los chorros de aerosol producidos por estas boquillas al nivel de la superficie a recubrir, preferiblemente con un grado de superposición entre los chorros de aerosol producidos por dos boquillas de pulverización inmediatamente adyacentes entre sí es mayor o igual al 5%, o sustancialmente igual al 50%, o sustancialmente igual al 66%.

- el diámetro del orificio de salida de cada boquilla de pulverización es superior o igual a 100 pm.

- las boquillas de pulverización están dispuestas de modo que los chorros de aerosol producidos se superpongan al menos parcialmente en pares para formar un chorro de aerosol compuesto con una anchura superior a 20 mm al nivel de la superficie a recubrir.

- las boquillas de pulverización adicionales están dispuestas en al menos un borde lateral del cabezal de aplicación o junto a las boquillas de pulverización.

- las boquillas de pulverización adicionales presentan un diámetro de salida menor que el diámetro de salida de las boquillas de pulverización.

- las boquillas de pulverización adicionales son alimentadas por un circuito de suministro secundario separado del circuito de suministro de las boquillas de pulverización, para pulverizar un producto de recubrimiento adicional distinto del producto de recubrimiento pulverizado por las boquillas de pulverización.

- las boquillas de pulverización están alineadas entre sí a lo largo de líneas o filas.

- el cabezal de aplicación comprende un dispositivo de aplicación de un flujo de aire de guía del producto de recubrimiento proyectado, que comprende orificios de expulsión de aire adaptados para proyectar un flujo de aire de guía adyacente a al menos parte de los chorros de aerosol.

- el cabezal de aplicación tiene una máscara extraíble o retráctil, para recortar lateralmente el chorro de aerosol emitido por al menos parte de las boquillas de pulverización.

- el cabezal de aplicación comprende al menos un electrodo apto para aplicar un campo eléctrico a los chorros de aerosol emitidos por las boquillas de pulverización, estando la superficie a recubrir conectada a una toma de tierra eléctrica del sistema.

- la máscara está hecha de un material conductor de electricidad y está adaptada para ser conectada a un circuito de polarización eléctrica para polarizar eléctricamente esta máscara, el producto de recubrimiento está polarizado eléctricamente de antemano con una polaridad opuesta.

[0011] Según otro aspecto, la invención se refiere a un sistema de aplicación de un producto de recubrimiento sobre una superficie a recubrir, que comprende un robot industrial multieje provisto de un brazo articulado y un cabezal de aplicación del producto de recubrimiento fijado en el brazo articulado, siendo el cabezal de aplicación según la invención.

[0012] En definitiva, según unos aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, dicho sistema de aplicación puede incorporar una o varias de las características siguientes, tomadas en cualquier combinación técnicamente admisible:

- el sistema está adaptado para que la distancia entre el cabezal de aplicación y la superficie a recubrir sea inferior a 200 mm, preferiblemente entre 5 mm y 50 mm, más preferiblemente entre 10 mm y 30 mm.

- el cabezal de aplicación se fija al brazo articulado de forma extraíble mediante un dispositivo de fijación magnético.

[0013] La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de la misma aparecerán más claramente a la luz de la siguiente descripción, de una realización de dicha aplicación y de un sistema de aplicación dado solo a modo de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una representación esquemática de un sistema de aplicación de un producto de recubrimiento a una superficie a recubrir, que comprende un cabezal de aplicación que no forma parte de la invención;

- la figura 2 es una vista en representación simplificada del cabezal de aplicación de la figura 1, en una sección transversal orientada en perpendicular a una dirección de movimiento del cabezal de aplicación;

- la figura 3 es una representación esquemática de la parte inferior del cabezal de aplicación que muestra la disposición de las boquillas de pulverización del producto;

- la figura 4 es una representación esquemática del cabezal de aplicación de la figura 2 en el que una de las boquillas de pulverización está en un estado cerrado;

- la figura 5 es una cara inferior esquemática de una realización de un cabezal de aplicación según la invención, que muestra la disposición de las boquillas de pulverización y las boquillas de pulverización adicionales;

- la figura 6 es una representación esquemática transversal del cabezal de aplicación de la figura 5;

- la figura 7 es una representación esquemática, en una vista lateral, de otra realización de un cabezal de aplicación según la invención, que comprende una máscara de guía;

- la figura 8 es una representación esquemática, en sección, de otra realización de un cabezal de aplicación según la invención, que comprende un dispositivo de guía por aire del producto de recubrimiento;

- la figura 9 es una representación esquemática de otra realización de un cabezal de aplicación según la invención, en la que el sistema comprende un sistema de guía electrostática del producto de recubrimiento.

[0014] La figura 1 representa un sistema 1 de aplicación de un producto de recubrimiento, por ejemplo, en forma líquida. El sistema 1 comprende un robot industrial 2 multieje provisto de una unidad de control electrónico 20, un brazo articulado 4 y un cabezal de aplicación 6 del producto de recubrimiento fijado a un extremo del brazo 4.

[0015] El sistema 1 está destinado a aplicar, mediante el cabezal 6, un producto de recubrimiento sobre una superficie S a recubrir. En este ejemplo, la superficie S es una cara exterior de una pieza mecánica 8 montada sobre un soporte 10. Por ejemplo, el soporte 10 es una cinta transportadora.

[0016] En esta descripción, las piezas 8 son piezas de automóvil, por ejemplo, elementos de carrocería metálicos. El producto de recubrimiento es una pintura industrial líquida, por ejemplo, una capa base, destinada a aplicarse a las piezas 8.

[0017] Alternativamente, el producto de recubrimiento puede ser diferente. A modo de ilustración, puede ser un barniz, un adhesivo o una masilla. Asimismo, el sistema 1 se puede utilizar para aplicaciones distintas de la industria del automóvil, por ejemplo, para la industria aeronáutica o para el recubrimiento de piezas de plástico.

[0018] El sistema 1 está configurado en particular para mover el cabezal de aplicación 6 con respecto a la superficie S, por medio del brazo 4, y siguiendo una trayectoria predefinida. Por ejemplo, el brazo 4 está provisto de motores, no mostrados, que son accionados por la unidad de control 20 en función de un programa de desplazamiento.

[0019] Ventajosamente, el cabezal de aplicación 6 está asegurado de forma desmontable por medio de un dispositivo de fijación magnético 40 que puede ser controlado por la unidad de control 20. Por ejemplo, el brazo 4 está provisto de un electroimán que puede ser controlado por la unidad de control 20. El cabezal de aplicación 6, por su parte, está provisto de un imán permanente destinado a cooperar con el electroimán que lleva el brazo 4.

[0020] Por tanto, el cabezal de aplicación 6 puede ser reemplazado de forma selectiva y automática por el robot 2 durante las operaciones de aplicación del producto de recubrimiento. Por ejemplo, el robot 2 utiliza sucesivamente cabezales de aplicación de diferentes dimensiones, dependiendo de la forma de la pieza 8 y, por tanto, de las dimensiones de la superficie S, para aplicar el producto de recubrimiento en una mayor o menor anchura.

[0021] Para ello, el sistema 1 comprende opcionalmente un cargador 12 para el almacenamiento de los cabezales de aplicación, así como una caja de enjuague 14 para los cabezales de aplicación 6. La caja 14 se utiliza para limpiar los cabezales de aplicación para retirar el agente de aplicación de los cabezales de aplicación después de su uso, por ejemplo, mediante una solución de limpieza.

[0022] El sistema 1 comprende además un dispositivo de suministro de producto de recubrimiento, adaptado para transportar el producto de recubrimiento al cabezal de aplicación 6 con una presión adecuada. Este dispositivo de suministro se ilustra aquí esquemáticamente mediante un conducto de suministro 41 que está conectado, por un lado, a un depósito de producto de recubrimiento y, por otro lado, a una abertura 602 de suministro del cabezal de aplicación 6.

[0023] Según una variante, el producto de recubrimiento se puede obtener de la mezcla de un primer componente y de un segundo componente suministrados por separado al sistema 1. En este caso, el sistema 1 comprende un mezclador 42 conectado de forma fluida al sistema de suministro. En la figura 1, el mezclador 42 se muestra conectado aguas arriba del conducto de suministro 41. Como variante, este mezclador 42 se puede incorporar en el cabezal de aplicación 6, dentro de un circuito de suministro 600 del cabezal de aplicación 6, descrito a continuación.

[0024] El cabezal de aplicación 6 es apto para proyectar, sobre la superficie S, el producto de recubrimiento procedente del dispositivo de suministro del sistema 1. Como se ilustra en la figura 2, el cabezal de aplicación 6 comprende al menos dos boquillas de pulverización 60 del producto de recubrimiento. Cada boquilla 60 está adaptada para proyectar el producto de recubrimiento en forma de un chorro de aerosol 61.

[0025] En el sentido de la presente descripción, un chorro de aerosol es un conjunto de gotitas de producto de recubrimiento suspendidas en el aire y proyectadas esencialmente en forma de chorro. En este ejemplo, las gotitas que forman el chorro de aerosol 61 se proyectan con una velocidad esencialmente dirigida a lo largo de un eje o dirección de propagación. Por ejemplo, el eje de propagación está dispuesto en perpendicular a la superficie de la salida de la boquilla 60, aquí en dirección vertical. Como variante, este eje de propagación está dispuesto en un ángulo distinto de cero con respecto a esta superficie. El cabezal 6 está orientado de manera que el eje de propagación sea perpendicular a la superficie S a recubrir.

[0026] Al menos parte de las gotitas del chorro de aerosol 61 son creadas simultáneamente por la boquilla 60. Así, el chorro de aerosol 61 se diferencia en particular de un chorro de producto de recubrimiento creado por una boquilla de pulverización del tipo de goteo, por ejemplo, del tipo "continuous ink-jet" o del tipo "drop on demand" en inglés, en el que las gotas de material de recubrimiento se crean secuencialmente una a una.

[0027] Por ejemplo, el cabezal de aplicación 6 comprende una carcasa y un circuito de suministro de energía 600 alojados dentro de la carcasa. El circuito 600 comprende una entrada de suministro 602 destinada a conectarse al conducto de suministro 41 y una pluralidad de canales 603 que permiten la circulación del producto de recubrimiento desde la entrada 602 a las boquillas de pulverización 60. Las boquillas 60 están aquí dispuestas en una cara inferior del cabezal 6 y abiertas hacia el exterior de la carcasa.

[0028] Por ejemplo, las boquillas de pulverización 60 tienen una salida y un elemento de pulverización. Este elemento de pulverización es una pistola neumática en miniatura, o un recipiente giratorio, o una aguja vibratoria en vibración, o un electropulverizador, por ejemplo, del tipo de cono de Taylor.

[0029] Denotamos por "D" el diámetro del orificio de salida de cada boquilla de pulverización 60 y "d" es el diámetro de una gota de material de recubrimiento perteneciente al chorro de aerosol 61.

[0030] El diámetro D del orificio de salida de las boquillas de pulverización 60 es aquí mayor o igual a 100 pm e inferior o igual a 600 pm.

[0031] El diámetro d de las gotitas del producto de recubrimiento es estrictamente menor que el diámetro D de la salida de las boquillas de pulverización 60. Por ejemplo, el diámetro d de las gotitas es mayor o igual a 1 pm y menor o igual a 80 pm, preferiblemente entre 30 pm y 50 pm.

[0032] Preferiblemente, el diámetro de una gota del chorro de aerosol 61 se mide aquí cuando esta gota se mueve en el chorro de aerosol y tiene una forma esférica.

[0033] En este ejemplo, las boquillas 60 son idénticas entre sí y, por lo tanto, todas presentan el mismo diámetro D.

[0034] El cabezal 6 está adaptado para colocarse a una distancia H de la superficie a recubrir. La distancia H es menor o igual a 200 mm, preferiblemente entre 5 mm y 50 mm, más preferiblemente entre 10 mm y 30 mm.

[0035] Por ejemplo, la unidad de control 20 está programada para mantener el cabezal 6 a la distancia H de la superficie S durante su movimiento, por ejemplo, desde un programa de control predefinido o según los datos de posicionamiento del cabezal 6 proporcionada por sensores de posición, no mostrados.

[0036] El diámetro máximo de la superficie de deposición de cada chorro de aerosol 61 se indica con "I". La boquilla 60 está configurada aquí de modo que el chorro de aerosol 61 presente una superficie de deposición en la superficie S que sea menor o igual a 10 cm2, preferiblemente menor o igual a 5 cm2.

[0037] Las boquillas 60 están dispuestas de modo que los respectivos chorros de aerosol 61 formados por cada boquilla 60 sean contiguos, es decir contiguos de dos en dos para formar, al nivel de la superficie S, un chorro de aerosol compuesto sin discontinuidad. Se dice que los 61 chorros de aerosol están en contacto entre sí. Por ejemplo, los respectivos centros geométricos de las boquillas 60 están separados de dos en dos por una distancia de entre 0,1 cm y 2 cm.

[0038] De esta forma, el cabezal 6 permite la aplicación, sobre la superficie S, de una banda B continua y homogénea de producto de recubrimiento.

[0039] En el ejemplo ilustrado, los chorros de aerosol 61 presentan una superposición distinta de cero de dos en dos. Llamamos aquí IR a la distancia de superposición entre dos chorros de aerosol vecinos 61, midiéndose aquí esta distancia de superposición a modo de ejemplo entre los bordes de los chorros de aerosol individuales adyacentes 61, a lo largo de una línea recta paralela a la superficie S y conectando los centros geométricos de las respectivas superficies de deposición de los correspondientes chorros de aerosol 61. La tasa de superposición se define, por ejemplo, como la relación entre las distancias IR e I. Por ejemplo, la tasa de superposición es mayor o igual al 5%. Como variante, la tasa de superposición es sustancialmente igual al 50%, o sustancialmente igual al 66% o sustancialmente igual al 75%. Por "sustancialmente igual" se entiende aquí igual dentro de más o menos el 10%.

[0040] De manera conocida, la capa de pintura depositada individualmente por cada uno de los chorros de aerosol 61 para formar la banda B presenta una sección trapezoidal que tiene una anchura igual al diámetro I descrito anteriormente. Esta anchura se mide a media altura de esta capa de sección trapezoidal, entre los lados inclinados opuestos de este trapezoide.

[0041] La tasa de superposición igual al 5% se obtiene, por ejemplo, disponiendo el cabezal 6 de modo que las capas de sección trapezoidal producidas por dos chorros de aerosol 61 se crucen a media altura de sus lados inclinados. Esto hace posible obtener una banda B con el espesor deseado con una única operación de deposición, a costa de algunas irregularidades.

[0042] Por ejemplo, la tasa de superposición del 50% se obtiene disponiendo el cabezal 6 de modo que la distancia IR entre dos chorros de aerosol 61 sea igual a la mitad de la anchura I de cada uno de estos chorros de aerosol 61.

[0043] Sin embargo, como variante, la distancia de superposición IR se puede elegir para que sea cero, siendo entonces el grado de superposición cero.

[0044] Los chorros de aerosol 61 formados por las boquillas 60 forman así juntos un llamado chorro de aerosol compuesto que presenta una anchura L mayor que la anchura de los chorros 61 individuales. La superposición se debe en particular a la disposición y la separación de las boquillas 60 en el cabezal 6 y a la elección de la distancia H como se describió anteriormente. La anchura L se mide aquí a lo largo de un plano geométrico perpendicular a la dirección de movimiento del cabezal 6. La anchura L es mayor o igual a 20 mm, preferiblemente mayor o igual a 50 mm al nivel de la superficie S.

[0045] De esta manera, el cabezal 6 es capaz de depositar el producto de recubrimiento sobre una superficie mayor que la superficie de deposición de un solo chorro de aerosol 61, sin encontrar, sin embargo, los inconvenientes de los sistemas conocidos que tienen una sola boquilla de pulverización.

[0046] Preferiblemente, como se ilustra en la figura 3, las boquillas 60 están alineadas en la parte inferior del cabezal 6, a lo largo de una o más líneas o una o más filas. Las líneas y las filas son preferiblemente rectilíneas. Aquí, las filas son paralelas a la dirección de desplazamiento del cabezal 6, mientras que las líneas son perpendiculares a las filas.

[0047] Las boquillas 60 están aquí, a modo de ilustración, distribuidas a lo largo de cuatro líneas rectilíneas paralelas entre sí y a lo largo de cinco filas paralelas entre sí y perpendiculares a las líneas. Las filas se indican con "6L" y las filas se indican con "6R".

[0048] La disposición de las boquillas 60 en varias filas 6R permite obtener una banda B de mayor anchura L. La disposición de las boquillas 60 en varias líneas permite aumentar el espesor de la banda B depositada.

[0049] Como variante, son posibles otras disposiciones espaciales de las boquillas 60. Por ejemplo, las boquillas 60 están dispuestas en filas escalonadas en la parte inferior del cabezal 6, o en líneas o filas no rectilíneas, por ejemplo, con ondulaciones. Asimismo, el número de boquillas 60 se puede elegir de forma diferente.

[0050] Ventajosamente, si las boquillas 60 presentan un volumen grande que no permite que las boquillas 60 de la misma fila o de la misma columna se junten lo suficiente para obtener una superposición deseada de los chorros de aerosol 61, entonces estas boquillas 60 están dispuestas escalonadas a lo largo de la misma fila o columna, respectivamente.

[0051] Gracias a la invención, mediante la combinación de varias boquillas de pulverización 60, cada una de las cuales crea un chorro de aerosol 61 de producto de recubrimiento, el cabezal de aplicación 6 puede así depositar una banda de producto de recubrimiento sobre la superficie S con una precisión satisfactoria. Al crear varios pequeños chorros de aerosol 61 a una corta distancia de la superficie S, la deposición de gotas unitarias en la superficie S se controla más fácilmente, en lugar de con un único chorro de aerosol generado lejos de la superficie S y de gran tamaño, es decir con una anchura de impacto, al nivel de la superficie S, superior a 100 mm. Por lo tanto, se reducen los depósitos no deseados o overspray (sobrepulverización) y se aumenta la eficiencia de la aplicación. El hecho de poder depositar el producto de recubrimiento sobre una gran superficie hace que el cabezal de aplicación 6 sea utilizable en procedimientos industriales para los que la cadencia es alta y, por tanto, el tiempo dedicado a la aplicación del producto de recubrimiento no debe ser excesivo.

[0052] Ventajosamente, cada una de las boquillas 60 es conmutable, selectiva y reversiblemente, entre un estado abierto y un estado cerrado. En el estado abierto, la boquilla 60 permite la formación del chorro de aerosol 61 cuando se alimenta con producto de recubrimiento, aquí por el circuito de suministro 600. En el estado cerrado, la boquilla 60 evita la formación del chorro de aerosol 61 incluso cuando se alimenta con producto de recubrimiento por el circuito de suministro 600.

[0053] Por ejemplo, cada boquilla 60 comprende, además, para este propósito, una válvula controlable 601 conmutable entre el estado cerrado y el estado abierto. Como variante, la válvula 601 pertenece al circuito de suministro 600.

[0054] Cada válvula 601 es conmutable entre el estado abierto y el estado cerrado en función de una señal de control 63-S entregada por un circuito de control 63 electrónico. En este ejemplo, el circuito 63 se inserta dentro del cabezal 6 y se controla desde la unidad de control 20 a través de un enlace de datos, no mostrado. Como variante, el circuito 63 puede disponerse de otro modo. Por ejemplo, el circuito 63 está dispuesto fuera del cabezal 6, por ejemplo, incorporado dentro de la unidad de control 20.

[0055] Por ejemplo, este control se realiza en virtud de instrucciones ejecutables pregrabadas en el circuito 63 o en la unidad de control 20.

[0056] El circuito 63 está adaptado para controlar independientemente las válvulas 601 de las boquillas 60 del cabezal 6. Por tanto, el circuito 63 puede, cuando las boquillas 60 están dispuestas a lo largo de líneas o filas, controlar conjuntamente las boquillas 60 de la misma línea o de la misma fila en el mismo estado abierto o cerrado.

[0057] Incluso más ventajosamente, el circuito 63 está programado para controlar la apertura y el cierre de al menos una parte de las boquillas 60 cíclicamente con una frecuencia cíclica predefinida. Esta frecuencia predefinida se calcula además en función de los parámetros del desplazamiento del cabezal 6 con respecto a la superficie S.

[0058] En particular, cuando el cabezal 6 se mueve con respecto a la superficie S describiendo una trayectoria curva por encima de la superficie S, entonces el extremo proximal del cabezal 6, es decir, el que se encuentra más cerca del centro de curvatura de la trayectoria, se mueve a una velocidad más lenta que el extremo distal del cabezal 6, que se encuentra en el lado opuesto, más lejos del centro de curvatura. En tal caso, la cantidad de producto de recubrimiento proyectada por el cabezal 6 debe modularse para garantizar una buena homogeneidad de la deposición del producto de recubrimiento en toda la anchura L de la banda B. En particular, el cabezal 6 debe controlarse para depositar menos productos de recubrimiento en su extremo proximal que en su extremo distal, en particular para evitar que el espesor de la banda B sea mayor en el lado del extremo proximal que en el lado del extremo distal.

[0059] Así, las boquillas 60 ubicadas en el extremo proximal del cabezal 6 se abren y luego se cierran sucesivamente a la frecuencia cíclica para depositar menos producto de recubrimiento que las boquillas 60 ubicadas en el extremo distal, quedando estas últimas aquí abiertas. La frecuencia cíclica es entonces una función del radio de curvatura de la trayectoria.

[0060] Por ejemplo, los parámetros de desplazamiento son suministrados al circuito 63 por la unidad de control 20, en función de un programa de consigna para el desplazamiento del cabezal 6 o en función de los datos medidos por los sensores de desplazamiento. Por ejemplo, los parámetros de desplazamiento incluyen la velocidad de desplazamiento de cada boquilla 60 con respecto a la superficie S.

[0061] En la figura 4, una de las boquillas de pulverización 60, que lleva aquí la referencia 60.1, se muestra en su estado cerrado. Por tanto, esta boquilla 60.1 no crea ningún chorro de aerosol 61. L' indica la anchura del chorro de aerosol compuesto formado por el cabezal 6 en este caso. La anchura L' es estrictamente menor que la anchura L. De hecho, el cabezal 6 deposita una banda de producto B' más estrecha que la banda B.

[0062] Las figuras 5 y 6 representan una realización del cabezal de aplicación 6. Los elementos del cabezal de aplicación de esta realización que son similares a la variante de las figuras 1 a 4 llevan las mismas referencias y no se describen en detalle, en la medida en que la descripción anterior puede transponerse a ellos.

[0063] El cabezal de aplicación 6' se diferencia en particular del cabezal 6 en que comprende además una o más boquillas de pulverización secundarias 64, también denominadas boquillas de pulverización adicionales. Las boquillas 64 son distintas de las boquillas 60.

[0064] Cada una de las boquillas adicionales 64 está configurada para generar un chorro 65 unitario de producto de recubrimiento de tipo goteo. Por tanto, las boquillas 64 no permiten la formación de un chorro de aerosol similar al chorro de aerosol 61. Por ejemplo, las boquillas 64 comprenden cada una un orificio de salida, de diámetro indicado D', y un sistema de expulsión de goteo con un elemento piezoeléctrico o una válvula de bloqueo.

[0065] El diámetro D' es preferentemente estrictamente menor que el diámetro D de las boquillas 60, de modo que las gotitas de material de recubrimiento del chorro 65 tengan el menor diámetro posible, permitiendo al mismo tiempo el flujo de material de recubrimiento que pueda contener partículas sólidas. Las gotas creadas por goteo tienen un diámetro d' mayor que el diámetro d de las gotas del chorro de aerosol 61, siendo este último menor que el diámetro D de la boquilla 60. Por ejemplo, el diámetro es sustancialmente igual al diámetro D'. Por ejemplo, el diámetro D 'es menor o igual a 0,8 D.

[0066] El chorro 65 da como resultado la deposición de una banda C de producto de recubrimiento sobre la superficie S. La banda C presenta una anchura menor que la anchura L de la banda B. La banda C linda con la banda B sin presentar ninguna discontinuidad con B.

[0067] Para ello, las boquillas 64 están dispuestas en al menos un borde del cabezal de aplicación 6', adyacente a las boquillas 60, de manera que la banda C linda con la banda B.

[0068] En este ejemplo, las boquillas 64 están dispuestas en filas situadas en bordes extremos opuestos de la cara inferior del cabezal 6, a cada lado una zona central de esta cara inferior en la que están dispuestas las boquillas 60. Por tanto, las boquillas 64 rodean las boquillas 60. Como variante, las boquillas 64 podrían disponerse de otro modo, por ejemplo, en las líneas finales del cabezal 6. Las boquillas 64 también pueden disponerse en un solo borde del cabezal 6.

[0069] En este ejemplo, las boquillas de pulverización adicionales 64 son alimentadas por un circuito de suministro 640 separado del sistema de suministro 600. De esta manera, las boquillas 64 están adaptadas para proyectar un producto de recubrimiento adicional distinto del producto de recubrimiento pulverizado por las boquillas de pulverización 60.

[0070] Una configuración de este tipo es particularmente ventajosa en el caso de que el producto de recubrimiento sea un líquido en el que estén en suspensión partículas sólidas. Este es, por ejemplo, el caso de las pinturas metálicas, que contienen partículas metálicas o escamas suspendidas en pintura líquida. Este es también el caso de pinturas cargadas de mica, vidrio u otras partículas destinadas a dar un efecto de apariencia visual o mejorar ciertas propiedades mecánicas o físicas de la capa de producto de recubrimiento, por ejemplo, para hacerla más resistente a los rayones.

[0071] Cuando las boquillas de pulverización 64 presentan un diámetro D' menor que el diámetro D de las boquillas de pulverización 60, las boquillas 64 preferiblemente no se alimentan directamente con la pintura metálica, ya que existe el riesgo de que las escamas de metal obstruyan las boquillas 64. En este caso, ventajosamente, la pintura correspondiente desprovista de escamas metálicas se suministra al circuito de suministro 640, mientras que la pintura metálica que comprende las escamas se suministra al circuito de suministro 600. También es posible utilizar una pintura de tonalidad ligeramente diferente a la tonalidad obtenida con una pintura estrictamente idéntica, pero sin brillos para obtener una tonalidad idéntica una vez aplicada.

[0072] Sin embargo, alternativamente, se suministra el mismo material de recubrimiento a las boquillas 60 y las boquillas 64. Esto es particularmente ventajoso para pinturas sin partículas con efecto metálico. El circuito de suministro 640 podría, en este caso, ser alimentado conjuntamente con el circuito de suministro 600, por ejemplo, por el conducto de suministro 41. Sin embargo, son preferibles dos circuitos de suministro separados para hacer frente a las diferentes condiciones de funcionamiento (caudal de producto, presión de producto) necesarias para que las boquillas 60 y las boquillas 64 funcionen simultáneamente.

[0073] Las boquillas 64 permiten así mejorar la calidad de la deposición del producto sobre la superficie S, en particular para presentar bordes laterales más limpios. Como variante, las boquillas 64 pueden ser diferentes en cuanto a su geometría, su posicionamiento o su orientación angular.

[0074] La figura 7 representa otra realización de la invención. Los elementos del cabezal de aplicación 6" de esta realización que son similares a la variante de las figuras 1 a 4 llevan las mismas referencias y no se describen en detalle, en la medida en que la descripción anterior puede transponerse a ellos.

[0075] El cabezal 6" se diferencia del cabezal 6 en que comprende además una máscara 610 extraíble o retráctil ubicada en un borde del cabezal 6", para sujetar al menos parcialmente uno de los chorros de aerosol, aquí denotado 61', emitido por una de las boquillas 60. La máscara 610 es retráctil aquí mediante un movimiento de traslación paralelo a la dirección de propagación del chorro de aerosol. Este movimiento se asegura, por ejemplo, por medio de un motor, no representado, controlado por la unidad de control 20.

[0076] De esta forma, la banda de pintura B' depositada presenta un borde más limpio y mejor definido que en el caso en el que no se realiza ningún enmascaramiento.

[0077] Ventajosamente, la máscara 610 está hecha de un material eléctricamente conductor y es adecuada para conectarse a un circuito de polarización eléctrica, para polarizar eléctricamente esta máscara 610. Esto permite ejercer un campo eléctrico guía sobre las gotitas de los chorros de aerosol emitidos por las boquillas 60, estando el producto de recubrimiento polarizado eléctricamente de antemano con una polaridad opuesta. Así, el campo eléctrico de conducción permite aumentar la nitidez del borde de la banda de pintura B”, de forma análoga a lo que se explica a continuación con referencia a la realización de la figura 9.

[0078] Alternativamente, se puede colocar una copia de la máscara 610 en cada uno de los bordes laterales del cabezal 6”.

[0079] La figura 8 representa otra realización de la invención. Los elementos del cabezal de aplicación 6'" de esta realización que son similares a la variante de las figuras 1 a 4 llevan las mismas referencias y no se describen en detalle, en la medida en que la descripción anterior puede transponerse a ellos.

[0080] El cabezal de aplicación 6 '' aquí comprende además un dispositivo para aplicar un flujo de aire para guiar el producto de recubrimiento pulverizado. Este dispositivo comprende en particular orificios de expulsión de aire 630 conectados a un circuito de suministro de aire comprimido 632, por ejemplo, alimentado por medio de un conducto dedicado a este fin por el sistema 1. Los orificios 630 están adaptados para proyectar un flujo 631 de aire de guía adyacente a al menos parte de los chorros de aerosol 61 en la salida de las boquillas de pulverización 60 y orientado en la dirección de propagación. Este flujo de aire de conducción constituye así una barrera que las gotitas del producto de recubrimiento no pueden cruzar. Por tanto, la deposición de las gotitas fuera de una zona objetivo de la superficie S es limitada. La banda B del producto así depositado también presenta bordes más limpios. Los orificios 630 se colocan aquí en los bordes laterales del lado inferior del cabezal 6”'.

[0081] Según otra variante, no ilustrada, los orificios 630 se pueden colocar de manera diferente, por ejemplo, colocados al nivel de cada boquilla 60 para formar varios flujos independientes. Los flujos de aire 631 pueden orientarse convergentes o divergentes con respecto a la dirección de propagación del chorro de aerosol 61.

[0082] Un dispositivo de este tipo se puede utilizar ventajosamente con los cabezales de aplicación 6, 6' o 6".

[0083] La figura 9 representa otra realización de la invención. Los elementos del sistema de aplicación de esta realización que son similares a la variante de las figuras 1 a 4 llevan las mismas referencias y no se describen en detalle, en la medida en que la descripción anterior puede transponerse a ellos.

[0084] Este sistema se diferencia en particular del sistema 1 en que comprende además un electrodo 620 adaptado para aplicar un campo eléctrico a los chorros de aerosol 61 emitidos por las boquillas de pulverización 60. Por tanto, las gotitas de los chorros de aerosol 61 se cargan eléctricamente con una carga eléctrica distinta de cero. En paralelo, la superficie S está conectada eléctricamente a una toma de tierra eléctrica 621. De esta manera, al menos parte de las gotitas son atraídas, bajo la acción de una fuerza electrostática, hacia la superficie S a recubrir. Gracias a esto, la deposición de las gotitas fuera de una zona objetivo de la superficie S es limitada. La banda B del producto así depositado también presenta bordes más limpios.

[0085] A modo de ejemplo ilustrativo, se genera un campo eléctrico E en el eje de pulverización catódica entre el electrodo 620 y la superficie S a recubrir. Este campo eléctrico E acelera las gotitas cargadas en su camino hacia la superficie S. Una fuerza eléctrica de intensidad F=qE, donde q es la carga eléctrica elemental, se superpone a la fuerza gravitatoria de la tierra y a las fuerzas de fricción del aire. La fuerza eléctrica es tangencial a las líneas de campo que convergen en la superficie S. Algunas gotitas con trayectorias rectilíneas que, en ausencia de un campo eléctrico, habrían acabado fuera de un área de destino en la superficie S, se desvían hacia ella y son atraídas hacia el objetivo.

[0086] Además, gracias al campo E, las gotitas se aceleran, lo que permite aumentar la distancia entre la boquilla 60 y la superficie S para llegar a las zonas de difícil acceso. Esto aumenta y estandariza el rendimiento de la deposición.

[0087] Otra ventaja es el ajuste del tamaño de las gotas rociadas por las boquillas 60, lo que mejora el aspecto final del recubrimiento una vez que se ha aplicado a la superficie S. Uno de los parámetros limitantes de la tecnología de goteo es el tamaño del orificio de salida de la boquilla, que es pequeño e incompatible con las características de muchos productos de recubrimiento sin tinta, como las pinturas para automóviles. El campo eléctrico axial E entre la boquilla 60 y la superficie S, aplicado en las gotitas, contribuye a atomizarlas aún más finamente. La combinación de la energía de atomización y el campo eléctrico aumenta la fuerza de extracción de la gota de la superficie de la película de pintura. El alto voltaje permite una finura de atomización equivalente para usar orificios de boquilla 60 de diámetros mayores. Finalmente, el aumento de la potencia de atomización permite aumentar las tasas de producción cuando el cabezal 6 se utiliza en un contexto de producción industrial, como una línea de pintura de automóviles.

[0088] El uso de guía electrostática también mejora la uniformidad y homogeneización del posicionamiento de las gotas, que se repelen entre sí. Se depositan de forma más difusa, a diferencia de las tecnologías de goteo. Esto mitiga los artefactos visuales indeseables como el jaspeado y el linaje.

[0089] En una variante que no se muestra, el cabezal de aplicación 6 tiene un dispositivo para polarizar eléctricamente el material de recubrimiento antes de que sea pulverizado desde las boquillas 60. En paralelo, la superficie S está conectada eléctricamente a una toma de tierra eléctrica 621. De esta forma, las gotitas de los chorros de aerosol 61 se polarizan eléctricamente sin necesidad de utilizar un electrodo 620.

[0090] Gracias a esta polarización eléctrica, al menos algunas de las gotitas son atraídas, bajo la acción de una fuerza electrostática, hacia la superficie S a recubrir, lo que permite limitar la deposición de las gotitas fuera de una zona objetivo de la superficie S. La banda B de producto así depositado también presenta bordes más limpios.

[0091] Las realizaciones y las variantes previstas más arriba pueden combinarse entre sí para generar nuevas realizaciones, siempre que estén comprendidas en el ámbito de protección definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Cabezal de aplicación (6', 6", 6"') de un producto de recubrimiento sobre una superficie (S) a recubrir, comprendiendo este cabezal de aplicación al menos dos boquillas para pulverizar (60) el producto de recubrimiento, cada una adecuada para proyectar el producto de recubrimiento en forma de chorro de aerosol (61), creando simultáneamente varias gotas cuyo diámetro es menor que el diámetro (D) del orificio de salida de la boquilla de pulverización (60), este cabezal de aplicación (6', 6", 6"') está caracterizado porque comprende además una o más boquillas de pulverización adicionales (64), a diferencia de las boquillas de pulverización (60), las boquillas de pulverización adicionales (64) están adaptadas para generar un chorro (65) de goteo de producto de recubrimiento.

2. Cabezal de aplicación según la reivindicación 1, caracterizado porque los centros de las boquillas de pulverización (60) están espaciados de dos en dos a una distancia de entre 0,1 cm y 2 cm, de modo que los chorros de aerosol (61) estén en contacto entre sí al nivel de la superficie (S) a recubrir.

3. Cabezal de aplicación según la reivindicación 1, caracterizado porque las boquillas de pulverización (60) están dispuestas de manera que se superpongan los chorros de aerosol (61) producidos por estas boquillas al nivel de la superficie (S) a recubrir, preferiblemente con un grado de superposición entre los chorros de aerosol producidos por dos boquillas de pulverización inmediatamente adyacentes entre sí es mayor o igual al 5%, o sustancialmente igual al 50%, o sustancialmente igual al 66%.

4. Cabezal de aplicación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el diámetro (D) del orificio de salida de cada boquilla de pulverización (60) es superior o igual a 100 pm.

5. Cabezal de aplicación (6', 6", 6"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las boquillas de pulverización adicionales (64) están dispuestas en al menos un borde lateral del cabezal de aplicación o junto a las boquillas de pulverización (60).

6. Cabezal de aplicación (6 ', 6 ", 6"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las boquillas de pulverización adicionales (64) presentan un diámetro (D') de orificio de salida menor que el diámetro (D) de la salida de las boquillas de pulverización (60).

7. Cabezal de aplicación (6', 6", 6"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las boquillas de pulverización adicionales (64) son alimentadas por un circuito de suministro secundario (640) separado del circuito de suministro (600) de las boquillas de pulverización (60).

8. Cabezal de aplicación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las boquillas de pulverización (60) están alineadas entre sí a lo largo de líneas (6L) o filas (6R).

9. Cabezal de aplicación (6"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un dispositivo de aplicación de un flujo de aire de guía del producto de recubrimiento proyectado, que comprende orificios de expulsión de aire (630) adaptados para proyectar un flujo (631) de aire de guía adyacente a al menos parte de los chorros de aerosol(61).

10. Cabezal de aplicación (6") según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cabezal de aplicación (6") comprende una máscara (610) extraíble o retráctil, para sujetar lateralmente el chorro de aerosol emitido por al menos parte de las boquillas de pulverización (60).

11. Cabezal de aplicación (6', 6", 6"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos un electrodo (620) apto para aplicar un campo eléctrico a los chorros de aerosol (61) emitida por las boquillas de pulverización (60), estando la superficie a recubrir conectada a una toma de tierra eléctrica (621) del sistema.

12. Cabezal de aplicación según la reivindicación 10, caracterizado porque la máscara (610) está hecha de un material conductor de electricidad y está adaptada para ser conectada a un circuito de polarización eléctrica para polarizar eléctricamente esta máscara, el producto de recubrimiento está polarizado eléctricamente de antemano con una polaridad opuesta.

13. Sistema de aplicación (1) de un producto de recubrimiento sobre una superficie (S) a recubrir, que comprende un robot industrial multieje (2) provisto de un brazo articulado (4) y un cabezal de aplicación (6) del producto de recubrimiento fijado al brazo articulado (4), caracterizado porque el cabezal de aplicación (6', 6", 6"') es según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Sistema de aplicación según la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema (1) está adaptado para que la distancia (H) entre el cabezal de aplicación (6) y la superficie (S) a recubrir sea inferior a 200 mm, preferiblemente entre 5 mm y 50 mm, más preferiblemente entre 10 mm y 30 mm.

15. Sistema según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el cabezal de aplicación (6', 6", 6"') está fijado al brazo articulado (4) de manera amovible mediante un dispositivo de fijación magnético (40).