WO2010089519A1 - Projecteur électrostatique comportant un dispositif de détection de vitesse de rotation - Google Patents

Projecteur électrostatique comportant un dispositif de détection de vitesse de rotation Download PDF

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WO2010089519A1
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    • B05B5/0418—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces designed for spraying particulate material

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic coating product projector having a detection device for evaluating the rotational speed of a projection member belonging to the electrostatic projector.
  • coating product is meant any product intended to be sprayed onto an object to be coated in powder form or in liquid form, for example a primer, a paint, a varnish, etc.
  • an electrostatic projector comprising a projection member of the coating product, which is rotatable relative to the fixed body of the projector.
  • a projection member generally in the form of a cup or bowl, makes it possible to project a jet of coating product with a uniform distribution and to confer a high electric charge on the particles or droplets of the coating product thus projected.
  • the regulation of the speed of the projection member consists in modifying the setpoint sent to the rotating drive means as a function of the comparison of this setpoint with the rotational speed measured.
  • FR-A-2 493 398 discloses an electrostatic projector comprising means for raising the potential of the coating product, an air turbine for rotating the projection member, and a device for evaluating the rotational speed of the projection member from the difference between the inlet pressure and the outlet pressure of this air turbine.
  • the measurements of the speed of rotation provided by such a device are not precise because many parameters influence the inlet pressure and the outlet pressure of this air turbine, for example a partial plugging of the inlet duct or exit.
  • a detection device comprising a microphone as a sensor and a target disposed on a rotating component of the headlight so as to generate pulses of pressure. 'air.
  • the microphone responds to each pulse, and thus to each turn the target travels, by generating electrical signals, which are then counted to determine the rotation speed.
  • Such a detection device requires machining and a precise assembly, so expensive, components involved in this detection.
  • FR-A-2 504 029 discloses an electrostatic projector provided with an optical device for detecting the speed of rotation of the rotary projection member.
  • Optical detection employs a light transceiver and a reflective target disposed on a rotating component of the projector.
  • Such a detection device requires an optical fiber to emit light and an optical fiber to receive the light pulses reflected by the target. These optical fibers are longer as this light transceiver is generally placed at a distance from the target.
  • the optical fibers are fragile and they can be broken when they are too stressed in bending and / or torsion, as is common for an electrostatic projector mounted on the wrist of a multi-axis robot. The installation and maintenance of such a detection device is expensive.
  • GB-A-2 068 152 discloses a projector having a body incorporating the means for driving the rotation of the projection member.
  • a sensor is mounted outside the body and in a housing formed by a wall of conductive material and connected to the potential of the earth. This housing formed by a wall conductive material must be sufficiently far from the elements at high voltage to prevent breakdown, over-consumption or spark, etc.
  • EP-A-0481247 discloses an electrostatic projector comprising a detection device comprising a magnetic sensor and two targets consisting of magnets disposed on the wheel of the air turbine driving the rotating projection member.
  • the sensing device includes a sensor formed of a solenoid placed near the turbine wheel, so that each passage of a target magnet in front of the sensor generates an electrical pulse in the solenoid.
  • the solenoid of the sensor transmits the electrical pulses to a counting unit that evaluates the rotational speed.
  • the projection member and, generally, some components of the turbine, for example the wheel are under high voltage. This is why the sensor solenoid is connected to the counting unit via a high-voltage cable that conducts electrical pulses as well as an isolation solenoid influenced by the high-voltage cable.
  • the insulation of the high-voltage cable may be insufficient in the event of external electromagnetic disturbances, which could lead to spurious signals at the counting unit, thus distorting the evaluation of the speed of rotation.
  • the high-voltage cable forms a capacity that represents a danger to the operators during the maintenance of the projector.
  • This high voltage cable is also bulky and difficult to mount and handle.
  • such a detection device is relatively expensive, because it requires two solenoids, including that of the sensor which has a specific structure, and a high voltage cable.
  • such a projector has increased risks of generating arcing between a portion of the high-voltage cable and the laying plane of the projector or a medium-voltage power supply cable.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by providing an electrostatic projector equipped with an accurate detection device, reliable, robust, harmless, simple construction and moderate cost.
  • the subject of the invention is a liquid or electrostatically powder coating product projector comprising: an electrically insulating body; a member for projecting the coating product that is rotatable relative to the body and around an axis of rotation,
  • the detection device for evaluating the speed of rotation of the projection member, the detection device comprising:
  • a sensor fixed in the projector the sensor being configured to detect the or each target, the sensor being equipped with a connection cable to a remote signal processing unit.
  • the projector further comprises at least one wall made of insulating material, the wall defining a housing surrounding the sensor and all or part of the connecting cable so as to electrically isolate the entire sensor and all or part of the connecting cable relative to the conductive elements.
  • the sensor is separated from the volume scanned by the rotating target by a detection distance extending substantially parallel to the axis of rotation.
  • the sensor and a portion of the connection cable are isolated and protected from the high voltage and therefore the risk of breakdown on the parts of the sensor which are connected to the low voltage.
  • the senor is separated from the volume swept by the rotating target by a detection distance extending substantially parallel to the axis of rotation;
  • the wall is formed by a part of the body; the wall is formed by an insert in the body;
  • a portion of the wall extends, on the one hand, facing the sensor and, on the other hand, facing the volume swept by the rotating target, said portion of the wall being disposed substantially axially between the sensor and the volume swept by the rotating target;
  • the portion of the wall and the volume swept by the rotating target are separated by an axial distance of between 1 mm and 10 mm;
  • the wall has a thickness greater than 3 mm when the potential of the projection member must be raised to more than 50 kV; -
  • the housing extends in a direction substantially parallel to the axis of rotation;
  • the senor is selected from the group consisting of a magnetic sensor, a magnetoresistive sensor, a Hall effect sensor, an inductive sensor, a magneto-inductive sensor and a capacitive sensor. ;
  • At least one wall-forming material is selected from the group consisting of polyoxymethylene copolymer (POM C), polyethylene terephthalate (PETP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE);
  • POM C polyoxymethylene copolymer
  • PETP polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the rotating drive means comprises a turbine provided with a blade wheel and in that the rotary component is constituted by the impeller, the or each target being disposed on an axial surface of the impeller; the or each target is constituted by a discontinuity of shape, such as a hollow or a relief;
  • the or each target is constituted by a discontinuity of matter, the or each target comprising for example a conductive material or a magnetic material; the or each target is constituted by a discontinuity of physical property.
  • FIG. 1 is a sectional view of a projector according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of detail II in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 1 of a projector according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a view on a larger scale of detail IV in FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a projector Pi comprising a body 1 and a projection member 2 for projecting a powdery product intended to coat an object such as a car body.
  • the projection member 2 comprises a cup 3 and a disc 4 which are integral and which together define an ejection gap 5 for the ejection of the powdery product.
  • the projection member 2 also comprises a base 6, on which are fixed the cup 3 and the disc 4.
  • the projection member 2 is mounted at the downstream end of the projector P 1 .
  • the base 6 is fixed on the downstream end of a shaft 8 belonging to a turbine 7.
  • the shaft 8 is supported by bearings 9 in a casing 10 of the turbine 7.
  • the casing 10 of the turbine 7 is secured to the downstream part of the body 1 by means of a nut 15.
  • the turbine 7 further comprises a blade wheel 11 which is secured to the upstream portion of the shaft 8.
  • the body 1 covers a substantial portion of the 10.
  • upstream and downstream are used herein with reference to the general direction of flow of the coating product through the projector P 1 .
  • the turbine 7 also comprises unrepresented channels arranged to direct compressed air on the vanes of the impeller 11.
  • the compressed air injected onto the vanes drives the impeller 1 1 in rotation, as well as the shaft 8 and the projection member 2, about an axis of rotation X 2 .
  • the turbine 7 thus forms means for driving the projection member 2 in rotation about the axis X 2 .
  • the rotational speed of the projection member is typically between 5,000 rpm and 10,000 rpm.
  • the speed of rotation of the projection member is generally between 35,000 rpm and 80,000 rpm.
  • the projector P 1 can be fixed on a wrist 16 of a multi-axis robot arm intended to move the projector P 1 relative to an object to be coated.
  • the projector P 1 is equipped with a nut 17 which immobilizes an upstream shoulder 18 of the body 1 against the wrist 16.
  • the upstream axial surface of the body 1 defines a laying plane 19 which forms the interface with the wrist 16
  • the projector P 1 further comprises power supply means 26 for raising the potential of the projection member 2 at high voltage.
  • the terms “potential”, “voltage” and “current” respectively denote an electric potential, a voltage and an electric current.
  • the adjective “driver” and the verbs “drive”, “connect” and “connect” refer to the conduction of electricity either by means of a solid or liquid conductor, or by means of two pieces in contact and in relative motion, either by influence.
  • the power supply means 26 comprise a high voltage unit 20 which is arranged in a chamber 21 of complementary shape and formed in the body 1.
  • the high voltage unit 20 is supplied with electrical power by means of a power cable 24 which is mounted on a power connector 25 itself connected to the high voltage unit 20 at the laying plane 19.
  • the high voltage unit can be deported out of the projector.
  • a high voltage cable is arranged between the high voltage unit and the interior of the projector. Such a high voltage cable thus constitutes power supply means for raising the potential of the projection device to high voltage.
  • the high voltage unit 20 and the projection member 2 are electrically connected by conductive elements.
  • the output of the high voltage unit 20 is in contact with a pin 22 which is itself plugged into a seat 23 of conductive material.
  • the seat 23 is electrically connected to the shaft 8, thus to the projection member 2, via a ring 33.
  • the pin 22, the seat 23, the ring 33, the shaft 8 and the base 6 are so-called "conductive" elements, because they are made of conductive materials.
  • the projection member 2 comprises other conductive elements, for example a pin 2.1 and the disc 4 to charge the product particles before their exit by the ejection gap 5.
  • the projection member 2 also comprises an electrode to bring the particles or droplets of coating material to high potential. Such an electrode also forms a conductive element.
  • the electrode may be constituted by the disk 4.
  • the casing 10 and the impeller 11 are here made of insulating materials.
  • the housing 10 and the impeller 11 may be made of conductive materials.
  • each of its conductive elements is directly or indirectly connected to the high voltage unit 20 and they are part of the projection member 2, the turbine 7 or the power supply means 26.
  • the electrical potential of each of its conductive elements is capable of being high at high DC voltage, typically between 10 kV and 100 kV.
  • the projector P 1 To feed the projection member 2 powdery coating product, the projector P 1 comprises a tube 30 with a circular base.
  • the tube 30 extends coaxially with the axis X 2 and through the body 1 and the turbine 7.
  • the upstream end of the tube 30 comprises a fitting 31 fitted into a pipe 32.
  • the pipe 32 extends into the wrist 16 so as to bring the coating product to the projector Pi from a tank not shown.
  • the downstream end of the tube 30 opens into a cylindrical bore of the base 6 of the projection member 2.
  • the projector P 1 comprises a detection device 40 for evaluating the speed of rotation of the projection member 2.
  • the detection device 40 comprises two targets 41 and 42 arranged on the impeller 11, as well as a sensor 43 fixed in the body 1 of the projector P 1 .
  • each target 41 or 42 is formed of a pad integral with the impeller 11.
  • each target 41 or 42 is housed in a respective bore of corresponding shape formed in the impeller 11 so as to open on an axial upstream surface 12 of the impeller January 1.
  • the targets 41 and 42 are arranged at the same radial distance from the axis X 2 and they occupy diametrically opposed positions, so as to balance the impeller 11 by mutual compensation of the inertia of the targets 41 and 42 in rotation.
  • a direction or a distance is qualified as “axial” or “radial” respectively according to whether it is parallel or perpendicular to the axis X 2 .
  • a surface is described as “axial” or “radial” depending on the direction of a normal to this surface. An axial surface is therefore generally perpendicular to the axis X 2 .
  • the targets 41 and 42 each have a cylindrical shape and they are fixed on the impeller January 1 by gluing, by press fitting or by any other holding means in the equivalent position.
  • Each target 41 and 42 consists of a permanent magnet, while the impeller 11 is made of a non-magnetic material or low magnetic permittivity.
  • each target 41 and 42 may be made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material.
  • Each target 41 or 42 therefore forms a discontinuity of matter and physical property.
  • each target 41 and 42 is made of a rare earth or other material with high magnetic permittivity, which allows a relatively small footprint for each target 41 or 42 while generating a relatively strong magnetic field and detectable.
  • the magnetic field of each target 41 or 42 is oriented parallel to the axis X 2 .
  • the polarity of each target 41 or 42 is oriented according to the detection direction of the sensor 43.
  • the sensor 43 is here of Hall effect sensor type. More generally, the sensor detecting the targets may be of the active or passive type, depending on the nature of the target to be detected.
  • the sensor 43 may be selected from the group consisting of a magnetic sensor, a magnetoresistive sensor, a Hall effect sensor, an inductive sensor, a magneto-inductive sensor and a sensor. capacitive.
  • a sensor thus selected makes it possible to detect the targets at high and at low rotational speeds. It does not require compressed air, which saves energy, and it is insensitive to possible pollution of the detection zone by the coating product.
  • such a sensor is compact. This sensor is selected with a large detection range, which allows to provide a relatively thick insulating wall.
  • such a sensor must work at high frequency, which can detect high rotational speeds. To measure the high rotational speeds as mentioned above, the selected sensor must be adapted to perform a high-frequency target detection of the order of several kHz.
  • the sensor 43 is disposed in the projector P 1 approximately at the same radial distance from the axis X 2 as each of the targets 41 and 42.
  • the sensor 43 is disposed in the projector Pi at a detection distance H of the volume V scanned or traveled by the targets 41 and 42 during their rotation around the axis X 2 .
  • the volume V is shown in dashed lines in FIG. 2.
  • the volume V therefore has an annular shape that is coaxial with the axis X 2 .
  • the detection distance H measured parallel to the axis X 2 , is here about 6 mm. In practice, depending on the sensitivity of the sensor employed, the detection distance is determined so that the sensor detects once each target during each revolution of each target. In operation, the potential of the sensor 43 is brought to a low voltage or zero if it is connected to ground.
  • the sensor 43 is isolated with respect to the conducting elements of the projector P 1 , namely in particular the projection member 2, the workpiece 33, the shaft 8, the targets 41 and 42, which have a potential carried at high voltage.
  • the terms "insulate”, “insulator” and “insulation” refer to the property of electrical insulation which prevents or strongly limits the conduction of electricity.
  • the projector P 1 further comprises a wall 50 which is formed by a part of the body and which defines a housing 51 for the sensor 43.
  • the body 1 covers the housing 51 and therefore the wall 50.
  • the body 1 and, consequently, the wall 50 are made of one or more insulating material (s).
  • the wall 50 is integral with the body 1 of which it forms an integral part.
  • the materials forming the body 1 and the wall 50 are selected from the group consisting of polyoxymethylene copolymer (POM C), polyethylene terephthalate (PETP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the housing 51 extends, in a direction parallel to the axis X2, from the laying plane 19 to the detection region located a little upstream of the volume V.
  • the housing 51 has a cylindrical shape.
  • the housing 51 is composed of a downstream part, defined by the wall 50, which houses the sensor 43, as well as an upstream part which houses a connecting cable 46 through which the sensor supply current 46 flows as well as the electrical signals generated by the sensor 43 when the targets 41 and 42 are rotating.
  • the connecting cable 46 is connected to a signal connector 45 itself connected to a signal cable 44 which extends in the wrist 16, to a non-signal processing unit. represented.
  • the housing 51 surrounds the sensor 43 and a portion of its connecting cable 46.
  • the entire sensor 43 is thus isolated from the conducting elements of the projector P 1 , which are arranged substantially downstream of the sensor 43.
  • the sensor 43 and a portion of the connecting cable 46 are isolated and protected from the high voltage and therefore the risk of breakdown on the parts of the sensor which are connected to the low voltage.
  • the positioning of the sensor 43 in the housing 51 is easy to perform.
  • the sensor 43 is screwed beforehand to the end of a sleeve 52.
  • the sleeve 52 has a tube shape opening at each of its ends.
  • the sleeve 52 is rigid, which makes it possible to hold the sensor 43 and to thread it to its detection position at the downstream end of the housing 51.
  • the sheath 52 has a tubular shape which coincides with the cylindrical radial surface of the housing 51, which allows the passage of the connecting cable 46 inside and along the sheath 52.
  • An axial portion 5OX of the wall 50 extends, on the one hand, facing the sensor 43 and, on the other hand, facing the volume V.
  • the axial portion 5OX therefore extends generally radially.
  • the axial portion 50X is disposed axially between the sensor 43 and the volume V.
  • the axial portion 50X of the wall 50 is disposed, in a direction parallel to the axis X2, between the downstream axial surface of the housing. 51 and the upstream surface of the housing 10.
  • the axial portion 5OX of the wall 50 and the volume V are separated by an axial distance Gi of about
  • the axial distance Gi is between 1 mm and 10 mm.
  • the sensor 43 must have a detection distance H greater than the sum of the axial thickness of the wall 50X and the axial distance d.
  • the axial portion 50X of the wall 50 has a thickness E 1 of approximately
  • the thickness Ei is chosen to be greater than 5 mm.
  • a radial portion 50Y of the wall 50 extends between the cylindrical surface of the housing 51 and the axis X2. The thinnest part of the radial portion
  • 5OY of the wall 50 extends between the cylindrical surface of the downstream portion of the housing 51 and a radial surface of the ring 33. This thinnest part of the radial portion 50Y of the wall 50 has a thickness Fi of about 5 mm.
  • the senor 43 can be mounted near the targets 41 and 42 at the isolation distance near. This arrangement represents a high compactness in the radial direction Y 2 , which limits the size of the projector Pi.
  • the respective thicknesses E 1 and F 1 of the axial 5OX and radial portions 50Y of the wall 50 are determined as a function of the dielectric permittivity of the material forming the insulating wall and as a function of the expected potential difference between the sensor 43, which is worn. at low or zero voltage, and the conductive elements of the projector P 1 , whose potentials are brought to high voltage.
  • the housing 51 has a length L 51 , measured along the axis X 2, of about 100 mm to 150 mm for a high voltage of 50 kV to 100 kV.
  • the length L 51 is essentially determined as a function of the necessary distance between the laying plane 19 and the conductive elements.
  • the powder coating product is transported pneumatically to the projection member 2 through the pipe 32 and the tube 30. From upstream to downstream, the coating product s' flows in the projector P 1 from the laying plane 19 to the projection member 2.
  • the high voltage unit 20 is supplied with electrical power and driven by the power cable 24 and the power connector 25.
  • the power supply means 26 then raise the potentials of the conductive elements. of the high voltage projector Pi, in particular the potentials of the pin 22, the seat 23, the ring 33, the shaft 8, the base 6, the pin 2.1 and the disk 4.
  • the powdery product then circulates on the along the cup 3 from the base 6 to the ejection gap 5, where each of its particles accumulates an electrostatic charge.
  • the sensor 43 generates an exploitable signal variation with each passage of a target 41 or 42 near these detection members. These signal variations, or electrical pulses, thus generated by the sensor 43 flow in the connecting cable 46, then in the signal connector 45 and in the signal cable 44 and up to a counting unit not shown.
  • the counting unit is associated with an electronic circuit which determines the speed of rotation of the projection member 2 from these signal variations.
  • the arrangement in the axial direction of the sensor 43 and the targets 41 and 42 substantially limits the radial dimensions of the body 1, that is to say its dimensions in a plane orthogonal to the axis X 2 .
  • the body 1 generally cylindrical, has a diameter Di of about 100 mm, while the radial dimension of the sensor 43, taken in a direction Y 2 orthogonal to the axis X 2 , is about 10 mm.
  • the ratio between the radial dimension of the sensor 43 and the diameter Di of the body 1 is about 10%.
  • the sensor 43 thus induces, if necessary, a small additional charge for the radial size of the projector P 1 .
  • the radial size of the projector Pi directly conditions the access of the projector Pi in reduced volumes as for coating the interior surfaces of a car body, and access through an opening of a spray booth.
  • the sheath 52 in a conductive material, in the case where it is necessary to connect the external surface of the sensor 43 to ground so as to avoid disturbances electromagnetic generated by the conductive elements and the power supply means 26 incorporated in the projector Pi.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a projector P 2 according to a second embodiment of the invention.
  • the description of the projector Pi, given above in connection with FIGS. 1 and 2, can be transposed to the projector P 2 illustrated in FIGS. 3 and 4, with the exception of the differences set out below.
  • Elements of the projector P 2 similar to or corresponding to those of the projector Pi have the same numerical references.
  • the body 1, the projection member 2 and its axis of rotation X 2, the turbine 7, the robot wrist 16, the laying plane 19, the power connector 25 and the signal connector 45 are defined.
  • the projector P 1 differs from the projector P 2 by the structure and the arrangement of the wall 50 and the housing 51 which isolates the sensor 43 from the conductive elements of the projector P 1 .
  • the headlamp P 2 comprises a wall 150 which is formed by a tube-shaped sleeve 152 that does not open on the downstream side, where it is closed by a disk come from matter with the tube.
  • the sheath 152 is attached in a cylindrical bore 13 made in the body 1 and visible in Figure 4.
  • the wall 150 of the sheath 152 defines a housing 151 which surrounds the sensor 43 and a portion of its connecting cable 46.
  • the body 1 partially covers the sleeve 152 and thus partially the housing 151 and the wall 150.
  • the 150X axial and 150Y radial portions of the wall 150 are formed respectively by the downstream axial portion and the cylindrical radial portion of the sleeve 152. This construction of the projector P 2 induces a relatively simple machining of the body 1.
  • the length L 151 of the housing 151 is chosen to be large enough to prevent any high voltage arcing or propagation of the arc along the sleeve 152 between high-voltage conductor elements and the connecting cable 46 or the laying plane 19 and the 25 or 45 signal connectors, since they are connected to ground.
  • the length L 151 is greater than 150 mm for voltage levels of between 50 kV and 100 kV. Indeed, such an electric arc could damage or even destroy the electrical referencing of the sensor 43.
  • the sheath 152 must be made of an insulating material, such as polyoxymethylene copolymer (POM C).
  • the materials forming the sheath 152 are selected from the group consisting of polyoxymethylene copolymer (POM C), polyethylene terephthalate (PETP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PE), Polypyrene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • POM C polyoxymethylene copolymer
  • PETP polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PE polyethylene terephthalate
  • PE polypyrene
  • PEEK polyetheretherketone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the projector P 2 it is preferable to minimize the clearance between the sleeve 152 and the body 1, so as to allow the mounting of the sleeve 152 but so as to avoid the propagation of electric arc between the sleeve 152 and the body 1 to the conductive elements located on the back of the projector and brought to low voltage or ground potential.
  • the axial portion 43X of the sensor 43 where are its detection members, is disposed at the detection distance H of the volume V scanned by the targets 41 and 42 in rotation about the axis X 2 .
  • the volume V is shown in dashed lines in FIG. 4.
  • the thickness E 2 of the axial portion 15OX of the wall 150 is 5 mm. In practice, the thickness E 2 is greater than 3 mm.
  • the thickness F 2 of the radial portion 1 50Y of the wall 50 that is to say the radial thickness of the sleeve 152, is 5 mm. In practice, the thickness F 2 is greater than or equal to 3 mm.
  • the downstream axial portion 150X of the wall 150 extends, on the one hand, facing the sensor 43 and, on the other hand, facing the volume V.
  • the axial portion 150X of the wall 150 is arranged, parallel to the X axis 2 , between the downstream axial surface of the housing 51 and the upstream surface of the housing 10.
  • the axial portion 150X of the wall 50 and the volume V are separated by an axial distance G 2 of about 1 mm. In practice, the axial distance G 2 is between 1 mm and 10 mm.
  • the axial portion of the wall 150 may have reliefs extending recessed or protruding from the components of the turbine 7.
  • the thicknesses E 2 and F 2 are determined as a function of the dielectric permittivity of the material forming the insulating wall and as a function of the high voltage at which the potential of the conductive elements of the headlight or P 2 is carried .
  • the sensor 43 and all or part of the connecting cable are completely isolated conductor elements carried high voltage. In other words, all the components of the sensor 43 and a portion of the connecting cable are isolated from the high voltage and can be brought to a low potential or zero, that is to say connected to ground.
  • the isolation of the entire sensor 43 prevents any conduction of an electric arc through the same components of the sensor 43, to protect it and to ensure the function of measuring the speed of rotation.
  • an electric arc could be an ignition point in an explosive atmosphere created by the coating product.
  • the invention therefore provides a mode of protection in an explosive atmosphere, which is simple and economical compared to an intrinsic safety barrier.
  • the senor 43 Since the sensor 43 is completely isolated from the conducting elements carried at high voltage, it can be arranged as close as possible to the targets 41 and 42. It is thus possible to use a relatively compact, less sensitive sensor, not designed to withstand high voltages, therefore cheap.
  • the use of a metal sheath 52 and connected to the ground forms a shielding of the sensor 43 and the connecting cable 46 vis-à-vis the strong surrounding electromagnetic disturbances.
  • a shielding may be provided directly on the sensor 43 and on the connecting cable 46.
  • each target consists of a discontinuity of shape, such as a hollow or a relief.
  • the sensor may be a capacitive sensor or an inductive sensor if the discontinuity is conductive material.
  • each target consists of a discontinuity of material which comprises an electrically conductive material, instead of a magnetic material as in the case of the first embodiment.
  • the sensor can be inductive.
  • each target forms a discontinuity of physical property, which may or may not be made of the same material as the part to which it is attached. The sensor is configured to detect this discontinuity of physical property, but not necessarily to withstand high voltages.
  • Such a physical property discontinuity may for example be formed by a variation of surface condition.
  • At least one target is formed by an area of a rotating part that is polished to reflect the light rays emitted from an optical transceiver that forms the sensor.
  • the optical transceiver may consist of a light barrier.
  • the electrically insulating wall is made of a transparent material.
  • the optical transceiver is completely surrounded by this transparent wall, which completely isolates the components realizing the detection of the target and avoids any risk of electric arc towards this sensor.
  • the optical transceiver can be installed closer to the target, especially at sighting distance, which requires little or no optical fiber.
  • the rotating drive means of the projection member comprises an electric motor instead of an air turbine.
  • the insulating wall may be composed of several different materials juxtaposed in layers.

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Abstract

Ce projecteur (P1) électrostatique comporte : - un corps (1) isolant; un organe de projection (2) mobile en rotation; des moyens d'entraînement en rotation (7); des moyens d'alimentation électrique (26) à haute tension; des éléments conducteurs (2.1, 6, 22, 23); un dispositif de détection (40) pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection (2), le dispositif de détection (40) comprenant : - au moins une cible (41, 42) sur un composant rotatif; un capteur (43) configuré pour détecter la ou chaque cible. Ce projecteur (P1) comprend en outre au moins une paroi (50) isolante qui définit un logement (51) entourant le capteur (43) pour isoler la totalité du capteur (43) des éléments conducteurs (2.1, 6, 22, 23). Le capteur (43) est séparé du volume (V) balayé par la cible (41, 42) en rotation par une distance de détection (H) essentiellement axiale.

Description

PROJECTEUR ELECTROSTATIQUE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE
DETECTION DE VITESSE DE ROTATION
La présente invention concerne un projecteur électrostatique de produit de revêtement comportant un dispositif de détection pour évaluer la vitesse de rotation d'un organe de projection appartenant au projecteur électrostatique.
La pulvérisation conventionnelle au moyen d'un projecteur électrostatique est utilisée pour appliquer un produit de revêtement sur des objets à revêtir, tels que des carrosseries de véhicule automobile. Par produit de revêtement, on entend tout produit destiné à être projeté sur un objet à revêtir sous forme pulvérulente ou sous forme liquide, par exemple un apprêt, une peinture, un vernis, etc.
Pour projeter un produit de revêtement pulvérulent ou liquide, il est connu d'utiliser un projecteur électrostatique comportant un organe de projection du produit de revêtement, qui est mobile en rotation par rapport au corps fixe du projecteur. Un tel organe de projection, généralement en forme de coupelle ou de bol, permet de projeter un jet de produit de revêtement avec une répartition uniforme et de conférer une charge électrique élevée aux particules ou aux gouttelettes du produit de revêtement ainsi projeté. Pour assurer une qualité et une efficacité de projection constante et répétable, il faut réguler, donc mesurer, la vitesse de rotation de l'organe de projection. La régulation de la vitesse de l'organe de projection consiste à modifier la consigne envoyée aux moyens d'entraînement en rotation en fonction de la comparaison de cette consigne avec la vitesse de rotation mesurée. FR-A-2 493 398 décrit un projecteur électrostatique comportant des moyens pour élever le potentiel du produit de revêtement, une turbine à air pour entraîner en rotation l'organe de projection, ainsi qu'un dispositif pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection à partir de la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie de cette turbine à air. Les mesures de la vitesse de rotation fournies par un tel dispositif ne sont pas précises, car de nombreux paramètres influencent la pression d'entrée et la pression de sortie de cette turbine à air, par exemple un bouchage partiel du conduit d'entrée ou de sortie. Par ailleurs, pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection, il est connu d'employer un dispositif de détection comprenant un microphone comme capteur et une cible disposée sur un composant rotatif du projecteur de façon à générer des impulsions de pression d'air. Le microphone réagit à chaque impulsion, donc à chaque tour parcouru par la cible, en générant des signaux électriques, lesquels sont ensuite comptabilisés pour déterminer la vitesse de rotation. Un tel dispositif de détection requiert des usinages et un assemblage précis, donc coûteux, des composants intervenant dans cette détection.
En outre, il faut relier le projecteur électrostatique à une source d'alimentation en air comprimé et prévoir un conduit de retour du signal pneumatique jusqu'au microphone, ce qui augmente l'encombrement radial du projecteur au niveau de son plan de pose où se trouvent les connecteurs nécessaires à l'alimentation du projecteur. De plus, cette source d'air comprimé consomme de l'énergie en permanence. Par ailleurs, il est souvent nécessaire d'effectuer un traitement du signal délivré par le microphone pour réduire les bruits parasites.
FR-A-2 504 029 décrit un projecteur électrostatique pourvu d'un dispositif de détection optique de la vitesse de rotation de l'organe de projection rotatif. La détection optique met en œuvre un émetteur-récepteur de lumière et une cible réfléchissante disposée sur un composant rotatif du projecteur. Un tel dispositif de détection nécessite une fibre optique pour émettre la lumière et une fibre optique pour recevoir les impulsions lumineuses réfléchies par la cible. Ces fibres optiques sont d'autant plus longues que cet émetteur-récepteur de lumière est généralement placé à distance de la cible. Or, les fibres optiques sont fragiles et elles peuvent être rompues lorsqu'elles sont trop sollicitées en flexion et/ou en torsion, comme cela est fréquent pour un projecteur électrostatique monté sur le poignet d'un robot multiaxes. L'installation et la maintenance d'un tel dispositif de détection sont coûteuses. GB-A-2 068 152 décrit un projecteur comportant un corps incorporant les moyens d'entraînement en rotation de l'organe de projection. Un capteur est monté à l'extérieur du corps et dans un logement formé par une paroi en matériau conducteur et reliée au potentiel de la terre. Ce logement formé par une paroi en matériau conducteur doit être suffisamment éloigné des éléments à la haute tension afin d'éviter tout claquage, surconsommation ou étincelle, etc..
EP-A-0481247 décrit un projecteur électrostatique comportant un dispositif de détection comprenant un capteur magnétique et deux cibles constituées d'aimants disposés sur la roue de la turbine à air entraînant l'organe de projection en rotation. Le dispositif de détection comprend un capteur formé d'un solénoïde placé à proximité de la roue de turbine, de sorte que chaque passage d'un aimant- cible devant ce capteur génère une impulsion électrique dans le solénoïde. Le solénoïde du capteur transmet les impulsions électriques à une unité de comptage qui évalue la vitesse de rotation. Dans le cas d'un projecteur électrostatique, l'organe de projection et, généralement, certains composants de la turbine, par exemple la roue, sont sous haute tension. C'est pourquoi le solénoïde du capteur est relié à l'unité de comptage par l'intermédiaire d'un câble sous haute tension qui conduit les impulsions électriques ainsi que d'un solénoïde d'isolation influencé par le câble sous haute tension.
L'isolation du câble sous haute tension peut s'avérer insuffisante face aux perturbations électromagnétiques externes, ce qui risquerait d'induire des signaux parasites au niveau de l'unité de comptage, faussant ainsi l'évaluation de la vitesse de rotation. En outre, le câble sous haute tension forme une capacité qui représente un danger pour les opérateurs lors de la maintenance du projecteur. Ce câble sous haute tension est en outre encombrant et difficile à monter et à manipuler. De plus, un tel dispositif de détection est relativement coûteux, car il faut deux solénoïdes, dont celui du capteur qui a une structure spécifique, et un câble sous haute tension. Par ailleurs, un tel projecteur présente des risques accrus de générer des arcs électriques entre une partie du câble sous haute tension et le plan de pose du projecteur ou un câble d'alimentation sous moyenne tension.
La présente invention vise notamment à remédier à ces inconvénients, en proposant un projecteur électrostatique équipé d'un dispositif de détection précis, fiable, robuste, inoffensif, de construction simple et de coût modéré.
A cet effet, l'invention a pour objet un projecteur de produit de revêtement liquide ou pulvérulent par voie électrostatique, comportant : - un corps électriquement isolant, - un organe de projection du produit de revêtement mobile en rotation par rapport au corps et autour d'un axe de rotation,
- des moyens d'entraînement en rotation de l'organe de projection,
- des moyens d'alimentation électrique agencée pour élever à haute tension le potentiel de l'organe de projection ;
- des éléments conducteurs électriquement reliés aux moyens d'alimentation électrique et qui appartiennent notamment à l'organe de projection, aux moyens d'entraînement en rotation et aux moyens d'alimentation électrique, le potentiel des éléments conducteurs étant susceptible d'être élevé à haute tension ;
- un dispositif de détection pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection, le dispositif de détection comprenant :
- au moins une cible disposée sur un composant rotatif appartenant au projecteur, tel que l'organe de projection ou l'un des moyens d'entraînement en rotation ;
- un capteur fixé dans le projecteur, le capteur étant configuré pour détecter la ou chaque cible, le capteur étant équipé d'un câble de liaison à une unité de traitement du signal distante.
Le projecteur comprend en outre au moins une paroi réalisée en matériau isolant, la paroi définissant un logement entourant le capteur et tout ou partie du câble de liaison de façon à isoler électriquement la totalité du capteur et tout ou partie du câble de liaison par rapport aux éléments conducteurs. Le capteur est séparé du volume balayé par la cible en rotation par une distance de détection s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation. Ainsi, le capteur et une partie du câble de liaison sont isolés et protégés de la haute tension et donc des risques de claquage sur les parties du capteur qui sont elles reliées à la basse tension.
Selon des caractéristiques avantageuses mais facultatives de l'invention, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible : - le capteur est séparé du volume balayé par la cible en rotation par une distance de détection s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation ;
- la paroi est formée par une partie du corps ; - la paroi est formée par une pièce rapportée dans le corps ;
- une portion de la paroi s'étend, d'une part, en regard du capteur et, d'autre part, en regard du volume balayé par la cible en rotation, ladite portion de la paroi étant disposée sensiblement axialement entre le capteur et le volume balayé par la cible en rotation ;
- la portion de la paroi et le volume balayé par la cible en rotation sont séparés par une distance axiale comprise entre 1 mm et 10 mm ;
- la paroi a une épaisseur supérieure à 3 mm lorsque le potentiel de l'organe de projection doit être élevé à plus de 50 kV ; - le logement s'étend suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation ;
- le capteur est sélectionné dans le groupe constitué d'un capteur magnétique, d'un capteur magnéto-résistif, d'un capteur à effet Hall, d'un capteur inductif, d'un capteur magnéto-inductif et d'un capteur capacitif ;
- au moins un matériau formant la paroi est sélectionné dans le groupe constitué du polyoxyméthylène copolymère (POM C), du polyéthylène téréphtalate (PETP), du polychlorure de vinyle (PVC), du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP), du polyétheréthercétone (PEEK), du polytétrafluoréthylène (PTFE) ;
- les moyens d'entraînement en rotation comprennent une turbine munie d'une roue à aubes et en ce que le composant rotatif est constitué de la roue à aubes, la ou chaque cible étant disposée sur une surface axiale de la roue à aubes ; - la ou chaque cible est constituée d'une discontinuité de forme, telle qu'un creux ou un relief ;
- la ou chaque cible est constituée d'une discontinuité de matière, la ou chaque cible comprenant par exemple une matière conductrice ou une matière magnétique ; - la ou chaque cible est constituée d'une discontinuité de propriété physique. L'invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un projecteur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'un projecteur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail IV à la figure 3. La figure 1 montre un projecteur Pi comportant un corps 1 et un organe de projection 2 pour projeter un produit pulvérulent destiné à revêtir un objet tel qu'une carrosserie automobile.
L'organe de projection 2 comprend une coupelle 3 et un disque 4 qui sont solidaires et qui définissent ensemble un interstice d'éjection 5 pour l'éjection du produit pulvérulent. L'organe de projection 2 comprend également une embase 6, sur laquelle sont fixés la coupelle 3 et le disque 4. L'organe de projection 2 est monté au niveau de l'extrémité aval du projecteur P1.
Plus précisément, l'embase 6 est fixée sur l'extrémité aval d'un arbre 8 appartenant à une turbine 7. L'arbre 8 est supporté par des roulements 9 dans un carter 10 de la turbine 7. Le carter 10 de la turbine 7 est solidarisé à la partie aval du corps 1 au moyen d'un écrou 15. La turbine 7 comprend en outre une roue à aubes 11 qui est solidarisée à la portion amont de l'arbre 8. Le corps 1 capote une partie substantielle du carter 10. Les termes « amont » et « aval » sont employés ici en référence au sens général d'écoulement du produit de revêtement à travers le projecteur P1.
La turbine 7 comprend aussi des canaux non représentés agencés pour diriger de l'air comprimé sur les aubes de la roue à aubes 11. En fonctionnement, l'air comprimé injecté sur les aubes entraîne la roue à aubes 1 1 en rotation, ainsi que l'arbre 8 et l'organe de projection 2, autour d'un axe de rotation X2. La turbine 7 forme ainsi des moyens d'entraînement de l'organe de projection 2 en rotation autour de l'axe X2.
Au cours de la projection par un projecteur électrostatique de produit de revêtement pulvérulent, la vitesse de rotation de l'organe de projection est généralement comprise entre 5 000 trs/min et 10 000 trs/min. Au cours de la projection par un projecteur électrostatique de produit de revêtement liquide, la vitesse de rotation de l'organe de projection est généralement comprise entre 35 000 trs/min et 80 000 trs/min. Le projecteur P1 peut être fixé sur un poignet 16 d'un bras de robot multiaxes destiné à déplacer le projecteur P1 par rapport à un objet à revêtir. En pratique, le projecteur P1 est équipé d'un écrou 17 qui immobilise un épaulement amont 18 du corps 1 contre le poignet 16. La surface axiale amont du corps 1 définit un plan de pose 19 qui forme l'interface avec le poignet 16. Le projecteur P1 comporte en outre des moyens d'alimentation électrique 26 pour élever à haute tension le potentiel de l'organe de projection 2. Dans la présente demande, les termes « potentiel », « tension » et « courant » désignent respectivement un potentiel électrique, une tension électrique et un courant électrique. De même, l'adjectif « conducteur » et les verbes « conduire », « relier » et « connecter » se rapportent à la conduction d'électricité soit au moyen d'un conducteur solide ou liquide, soit au moyen de deux pièces en contact et en mouvement relatif, soit par influence.
Les moyens d'alimentation électrique 26 comprennent une unité haute tension 20 qui est disposée dans une chambre 21 de forme complémentaire et ménagé au sein du corps 1. L'unité haute tension 20 est alimentée en puissance électrique au moyen d'un câble de puissance 24 qui est monté sur un connecteur de puissance 25 lui-même branché sur l'unité haute tension 20 au niveau du plan de pose 19. Selon une variante non représentée, l'unité haute tension peut être déportée hors du projecteur. Dans une telle variante, un câble sous haute tension est agencé entre l'unité haute tension et l'intérieur du projecteur. Un tel câble sous haute tension constitue ainsi des moyens d'alimentation électrique pour élever à haute tension le potentiel de l'organe de projection.
L'unité haute tension 20 et l'organe de projection 2 sont reliés électriquement par des éléments conducteurs. La sortie de l'unité haute tension 20 est en contact avec un pion 22 qui est lui-même enfiché dans un siège 23 en matériau conducteur. Le siège 23 est électriquement connecté à l'arbre 8, donc à l'organe de projection 2, par l'intermédiaire d'un anneau 33. Le pion 22, le siège 23, l'anneau 33, l'arbre 8 et l'embase 6 sont des éléments dits « conducteurs », car ils sont réalisés en matériaux conducteurs. L'organe de projection 2 comprend d'autres éléments conducteurs, par exemple un pion 2.1 et le disque 4 pour charger les particules de produit avant leur sortie par l'interstice d'éjection 5. L'organe de projection 2 comprend aussi une électrode, pour porter à haut potentiel les particules ou les gouttelettes de produit de revêtement. Une telle électrode forme aussi un élément conducteur. Dans l'exemple des figures 1 à 4, l'électrode peut être constituée par le disque 4. Par ailleurs, le carter 10 et la roue à aubes 11 sont ici réalisés en matériaux isolants. Alternativement, le carter 10 et la roue à aubes 11 peuvent être faits de matériaux conducteurs.
Ces éléments conducteurs sont directement ou indirectement reliés à l'unité haute tension 20 et ils font partie de l'organe de projection 2, de la turbine 7 ou des moyens d'alimentation électrique 26. Le potentiel électrique de chacun de ses éléments conducteurs est susceptible d'être élevé à haute tension continue, typiquement comprise entre 10 kV et 100 kV.
Pour alimenter l'organe de projection 2 en produit de revêtement pulvérulent, le projecteur P1 comporte un tube 30 à base circulaire. Le tube 30 s'étend de façon coaxiale à l'axe X2 et à travers le corps 1 et la turbine 7. L'extrémité amont du tube 30 comprend un raccord 31 emmanché dans un tuyau 32. Le tuyau 32 s'étend dans le poignet 16 de façon à amener le produit de revêtement jusqu'au projecteur Pi depuis un réservoir non représenté. L'extrémité aval du tube 30 débouche dans un alésage cylindrique de l'embase 6 de l'organe de projection 2.
Par ailleurs, le projecteur P1 comporte un dispositif de détection 40 pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection 2. Le dispositif de détection 40 comprend deux cibles 41 et 42 disposées sur la roue à aubes 11 , ainsi qu'un capteur 43 fixé dans le corps 1 du projecteur P1.
Comme le montre la figure 2, chaque cible 41 ou 42 est formée d'un plot intégré à la roue à aubes 11 . En pratique, chaque cible 41 ou 42 est logée dans un alésage respectif de forme correspondante réalisé dans la roue à aubes 11 de façon à déboucher sur une surface axiale amont 12 de la roue à aubes 1 1 . Les cibles 41 et 42 sont disposées à la même distance radiale de l'axe X2 et elles occupent des positions diamétralement opposées, de façon à équilibrer la roue à aubes 11 par compensation mutuelle des inerties des cibles 41 et 42 en rotation.
Dans la présente demande, une direction ou une distance est qualifiée d'« axiale » ou de « radiale » respectivement selon qu'elle est parallèle ou perpendiculaire à l'axe X2. Dans la présente demande, une surface est qualifiée d'« axiale » ou de « radiale » en fonction de la direction que suit une normale à cette surface. Une surface axiale est donc globalement perpendiculaire à l'axe X2.
En pratique, les cibles 41 et 42 présentent chacune une forme cylindrique et elles sont fixées sur la roue à aubes 1 1 par collage, par emmanchement à force ou par tout autre moyen de maintien en position équivalent.
Chaque cible 41 et 42 est constituée d'un aimant permanent, tandis que la roue à aubes 11 est constituée d'un matériau amagnétique ou à faible permittivité magnétique. En pratique, chaque cible 41 et 42 peut être constituée d'un matériau ferromagnétique ou ferrimagnétique. Chaque cible 41 ou 42 forme donc une discontinuité de matière et de propriété physique. De préférence, chaque cible 41 et 42 est constituée d'une terre rare ou d'un autre matériau à forte permittivité magnétique, ce qui permet un encombrement relativement faible pour chaque cible 41 ou 42 tout en générant un champ magnétique relativement puissant et détectable. Le champ magnétique de chaque cible 41 ou 42 est orienté parallèlement à l'axe X2. La polarité de chaque cible 41 ou 42 est orientée en fonction du sens de détection du capteur 43.
Le capteur 43 est ici de type capteur à effet Hall . Plus généralement, le capteur détectant les cibles peut être de type actif ou passif, selon la nature de cible à détecter. Le capteur 43 peut être sélectionné dans le groupe constitué d'un capteur magnétique, d'un capteur magnéto-résistif, d'un capteur à effet Hall, d'un capteur inductif, d'un capteur magnéto-inductif et d'un capteur capacitif.
Un capteur ainsi sélectionné permet de détecter les cibles à haute comme à basse vitesse de rotation. Il ne nécessite pas d'air comprimé, ce qui économise l'énergie, et il est insensible aux pollutions éventuelles de la zone de détection par le produit de revêtement. De plus, un tel capteur est compact. Ce capteur est sélectionné avec une portée de détection importante, ce qui permet de prévoir une paroi isolante relativement épaisse. De plus, un tel capteur doit travailler à haute fréquence, ce qui permet de détecter des vitesses de rotation élevées. Pour mesurer les vitesses de rotation élevées telles que mentionnées ci-dessus, le capteur sélectionné doit être adapté pour opérer une détection de cible à haute fréquence, de l'ordre de plusieurs kHz. Suivant une direction radiale, le capteur 43 est disposé dans le projecteur P1 approximativement à la même distance radiale de l'axe X2 que chacune des cibles 41 et 42. Suivant une direction axiale, le capteur 43 est disposé dans le projecteur Pi à une distance de détection H du volume V balayé ou parcouru par les cibles 41 et 42 lors de leur rotation autour de l'axe X2. Le volume V est représenté en traits pointillés à la figure 2. Le volume V présente donc une forme annulaire coaxiale à l'axe X2. La distance de détection H, mesurée parallèlement à l'axe X2, vaut ici environ 6 mm. En pratique, en fonction de la sensibilité du capteur employé, la distance de détection est déterminée de sorte que le capteur détecte une fois chaque cible au cours de chaque révolution de chaque cible. En fonctionnement, le potentiel du capteur 43 est porté à une tension basse ou nulle s'il est relié à la masse. Le capteur 43 est isolé par rapport aux éléments conducteurs du projecteur P1, à savoir notamment l'organe de projection 2, la pièce 33, l'arbre 8, les cibles 41 et 42, lesquels ont un potentiel porté à haute tension. Dans la présente demande, les termes « isoler », « isolant » et « isolation » se rapportent à la propriété d'isolation électrique qui empêche ou limite fortement la conduction d'électricité.
Pour isoler le capteur 43 de ces éléments conducteurs, le projecteur P1 comprend en outre une paroi 50 qui est formée par une partie du corps et qui définit un logement 51 pour le capteur 43. Le corps 1 capote le logement 51 et donc la paroi 50. Le corps 1 et, par conséquent, la paroi 50 sont réalisés en un ou plusieurs matériau(x) isolant(s). En d'autres termes, la paroi 50 est venue de matière avec le corps 1 dont elle fait partie intégrante. En pratique, les matériaux formant le corps 1 et la paroi 50 sont sélectionnés dans le groupe constitué du polyoxyméthylène copolymère (POM C), du polyéthylène téréphtalate (PETP), du polychlorure de vinyle (PVC), du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP), du polyétheréthercétone (PEEK), du polytétrafluoréthylène (PTFE). Le logement 51 s'étend, suivant une direction parallèle à l'axe X2, depuis le plan de pose 19 jusqu'à la région de détection située un peu en amont du volume V. Le logement 51 présente une forme cylindrique. Le logement 51 est composé d'une partie aval, définie par la paroi 50, qui loge le capteur 43, ainsi que d'une partie amont qui loge un câble de liaison 46 par lequel circulent le courant d'alimentation du capteur 46 ainsi que les signaux électriques générés par le capteur 43 lorsque les cibles 41 et 42 sont en rotation. Au niveau du plan de pose 19, le câble de liaison 46 est relié à un connecteur de signal 45 lui-même relié à un câble de signal 44 qui s'étend dans le poignet 16, jusqu'à une unité de traitement du signal non représentée.
Comme le montre la figure 2, le logement 51 entoure le capteur 43 et une partie de son câble de liaison 46. La totalité du capteur 43 est ainsi isolée des éléments conducteurs du projecteur P1, lesquels sont disposés essentiellement en aval du capteur 43. Ainsi, le capteur 43 et une partie du câble de liaison 46 sont isolés et protégés de la haute tension et donc des risques de claquage sur les parties du capteur qui sont elles reliées à la basse tension.
Comme la partie aval du logement 51 est ajustée, au jeu de montage près, autour du d'un partie du capteur 43, le positionnement du capteur 43 dans le logement 51 est aisé à effectuer. Comme le montre la figure 2, pour mettre en place le capteur 43 au sein et à l'extrémité du logement 51 , le capteur 43 est préalablement vissé à l'extrémité d'un fourreau 52. Le fourreau 52 a une forme de tube débouchant à chacune de ses extrémités. Le fourreau 52 est rigide, ce qui permet de tenir le capteur 43 et de l'enfiler jusqu'à sa position de détection à l'extrémité aval du logement 51 . Le fourreau 52 à une forme tubulaire qui coïncide avec la surface radiale cylindrique du logement 51 , ce qui permet le passage du câble de liaison 46 à l'intérieur et le long du fourreau 52.
Une portion axiale 5OX de la paroi 50 s'étend, d'une part, en regard du capteur 43 et, d'autre part, en regard du volume V. La portion axiale 5OX s'étend donc globalement radialement. La portion axiale 5OX est disposée axialement entre le capteur 43 et le volume V. En d'autres termes, la portion axiale 5OX de la paroi 50 est disposée, suivant une direction parallèle à l'axe X2, entre la surface axiale aval du logement 51 et la surface amont du carter 10. La portion axiale 5OX de la paroi 50 et le volume V sont séparés par une distance axiale Gi d'environ
1 mm. En pratique, la distance axiale Gi est comprise entre 1 mm et 10 mm. Le capteur 43 doit avoir une distance de détection H supérieure à la somme de l'épaisseur axiale de la paroi 5OX et de la distance axiale d . En pratique, la portion axiale 5OX de la paroi 50 a une épaisseur E1 d'environ
5 mm, pour isoler efficacement, compte tenu des matériaux employés pour réaliser la paroi 50, le capteur 43 de la haute tension mise en œuvre. En pratique, l'épaisseur Ei est choisie supérieure à 5 mm.
Par ailleurs, une portion radiale 5OY de la paroi 50 s'étend entre la surface cylindrique du logement 51 et l'axe X2. La partie la plus fine de la portion radiale
5OY de la paroi 50 s'étend entre la surface cylindrique de la partie aval du logement 51 et une surface radiale de l'anneau 33. Cette partie la plus fine de la portion radiale 5OY de la paroi 50 a une épaisseur Fi d'environ 5 mm.
Ainsi, le capteur 43 peut être monté à proximité des cibles 41 et 42 à la distance d'isolation près. Cet agencement représente une compacité élevée suivant la direction radiale Y2, ce qui limite l'encombrement du projecteur Pi.
Les épaisseurs E1 et F1 respectives des portions axiale 5OX et radiale 5OY de la paroi 50 sont déterminées en fonction de la permittivité diélectrique du matériau formant la paroi isolante et en fonction de la différence de potentiel prévue entre le capteur 43, qui est porté à tension basse ou nulle, et les éléments conducteurs du projecteur P1, dont les potentiels sont portés à haute tension.
De plus, le logement 51 a une longueur L51, mesurée suivant l'axe X2, d'environ 100 mm à 150 mm pour une haute tension de 5O kV à 10O kV. La longueur L51 est essentiellement déterminée en fonction de l'éloignement nécessaire entre le plan de pose 19 et les éléments conducteurs.
En fonctionnement, lors de la projection électrostatique, le produit de revêtement pulvérulent est transporté par voie pneumatique jusqu'à l'organe de projection 2 à travers le tuyau 32 puis le tube 30. D'amont en aval, le produit de revêtement s'écoule donc dans le projecteur P1 depuis le plan de pose 19 jusqu'à l'organe de projection 2.
L'unité haute tension 20 est alimentée en puissance électrique et pilotée par le câble de puissance 24 et par le connecteur de puissance 25. Les moyens d'alimentation électrique 26 élèvent alors les potentiels des éléments conducteurs du projecteur Pi à haute tension, notamment les potentiels du pion 22, du siège 23, de l'anneau 33, de l'arbre 8, de l'embase 6, du pion 2.1 et du disque 4. Le produit pulvérulent circule ensuite le long de la coupelle 3 depuis l'embase 6 jusqu'à l'interstice d'éjection 5, où chacune de ses particules accumule une charge électrostatique.
Le capteur 43 génère une variation de signal exploitable à chaque passage d'une cible 41 ou 42 à proximité de ces organes de détection. Ces variations de signal, ou impulsions électriques, ainsi générées par le capteur 43 circulent dans le câble de liaison 46, puis dans le connecteur de signal 45 et dans le câble de signal 44 et jusqu'à une unité de comptage non représentée. L'unité de comptage est associée à un circuit électronique qui détermine la vitesse de rotation de l'organe de projection 2 à partir de ces variations de signal.
L'emploi d'un capteur mettant en œuvre l'effet Hall permet de remplir la fonction de détection en augmentant la précision sur la mesure de la vitesse de rotation, car il génère des variations de signal distinctes de manière fiable et répétable.
De plus, l'agencement suivant la direction axiale du capteur 43 et des cibles 41 et 42 limite sensiblement les dimensions radiales du corps 1 , c'est-à-dire ses dimensions dans un plan orthogonal à l'axe X2. Ainsi, le corps 1 , globalement cylindrique, présente un diamètre Di d'environ 100 mm, alors que la dimension radiale du capteur 43, prise suivant une direction Y2 orthogonale à l'axe X2, vaut environ 10 mm.
Le rapport entre la dimension radiale du capteur 43 et le diamètre Di du corps 1 , vaut environ 10%. Le capteur 43 induit donc le cas échéant un faible supplément pour l'encombrement radial du projecteur P1. Or, l'encombrement radial du projecteur Pi conditionne directement l'accès du projecteur Pi dans des volumes réduits comme pour revêtir les surfaces intérieures d'une carrosserie automobile, ainsi que l'accès à travers une ouverture d'une cabine de pulvérisation. Par ailleurs, dans le cas du projecteur P1, il est possible de réaliser le fourreau 52 en un matériau conducteur, dans le cas où il est nécessaire de relier à la masse la surface externe du capteur 43 de façon à éviter les perturbations électromagnétiques générées par les éléments conducteurs et par les moyens d'alimentation électrique 26 incorporés dans le projecteur Pi.
Les figures 3 et 4 illustrent un projecteur P2 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. La description du projecteur Pi, donnée ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2, peut être transposée au projecteur P2 illustré aux figures 3 et 4, à l'exception des différences énoncées ci-après. Des éléments du projecteur P2 semblables ou correspondants à ceux du projecteur Pi portent les mêmes références numériques. On définit ainsi le corps 1 , l'organe de projection 2 et son axe de rotation X2, la turbine 7, le poignet de robot 16, le plan de pose 19, le connecteur de puissance 25 et le connecteur de signal 45, les moyens d'alimentation électrique 26, le tube 30, les cibles 41 et 42 ainsi que le capteur 43.
Le projecteur P1 diffère du projecteur P2 par la structure et l'agencement de la paroi 50 et du logement 51 qui isole le capteur 43 par rapport aux éléments conducteurs du projecteur P1. A la différence de la paroi 50 du projecteur P1 qui est formée par une partie du corps 1 , le projecteur P2 comporte une paroi 150 qui est formée par un fourreau 152 en forme de tube non débouchant du côté aval, où il est obturé par un disque venu de matière avec le tube. Le fourreau 152 est rapporté dans un alésage cylindrique 13 réalisé dans le corps 1 et visible à la figure 4. La paroi 150 du fourreau 152 définit un logement 151 qui entoure le capteur 43 et une partie de son câble de liaison 46. Le corps 1 capote en partie le fourreau 152 et donc partiellement le logement 151 et la paroi 150. Les portions axiale 150X et radiale 150Y de la paroi 150 sont formées respectivement par la partie axiale aval et la partie radiale cylindrique du fourreau 152. Cette construction du projecteur P2 induit un usinage relativement simple du corps 1.
La longueur L151 du logement 151 est choisie suffisamment grande pour éviter tout rampage ou propagation d'arc électrique à haute tension le long du fourreau 152 entre des éléments conducteurs sous haute tension et le câble de liaison 46 ou le plan de pose 19 et les connecteurs de puissance 25 ou de signal 45, étant donné qui sont reliés à la masse. Dans ce but, la longueur L151 est supérieure à 150 mm pour des niveaux de tension compris entre 50 kV et 100 kV. En effet, un tel arc électrique risquerait de détériorer, voire de détruire, le référencement électrique du capteur 43. Le fourreau 152 doit être réalisé en un matériau isolant, tel que le polyoxyméthylène copolymère (POM C). En pratique, les matériaux formant le fourreau 152 sont sélectionnés dans le groupe constitué du polyoxyméthylène copolymère (POM C), du polyéthylène téréphtalate (PETP), du polychlorure de vin y l e ( PVC ) , d u po l yéth y l è n e ( P E ) , d u po l y p ro py l è ne (PP), du polyétheréthercétone (PEEK), du polytétrafluoréthylène (PTFE).
Dans le cas du projecteur P2, il est préférable de minimiser le jeu entre le fourreau 152 et le corps 1 , de façon à permettre le montage du fourreau 152 mais de façon à éviter la propagation d'arc électrique entre le fourreau 152 et le corps 1 jusqu'aux éléments conducteurs situés sur l'arrière du projecteur et portés à la basse tension ou au potentiel de la terre.
La portion axiale 43X du capteur 43, où se trouvent ses organes de détection, est disposée à la distance de détection H du volume V balayé par les cibles 41 et 42 en rotation autour de l'axe X2. Le volume V est représenté en traits pointillés à la figure 4. Pour isoler le capteur 43 des éléments conducteurs du projecteur P2, l'épaisseur E2 de la portion axiale 15OX de la paroi 150 vaut 5 mm. En pratique, l'épaisseur E2 est supérieure à 3 mm. De même, l'épaisseur F2 de la portion rad iale 1 50Y de la paroi 50, c'est-à-d ire l'épaisseur radiale du fourreau 152, vaut 5 mm. En pratique, l'épaisseur F2 est supérieure ou égale à 3 mm.
La portion axiale aval 150X de la paroi 150 s'étend, d'une part, en regard du capteur 43 et, d'autre part, en regard du volume V. La portion axiale 150X de la paroi 150 est disposée, parallèlement à l'axe X2, entre la surface axiale aval du logement 51 et la surface amont du carter 10. La portion axiale 150X de la paroi 50 et le volume V sont séparés par une distance axiale G2 d'environ 1 mm. En pratique, la distance axiale G2 est comprise entre 1 mm et 10 mm. Au lieu d'être plane, comme dans la variante illustrée aux figures 3 et 4, la portion axiale de la paroi 150 peut présenter des reliefs s'étendant en retrait ou en saillie par rapport à des composants de la turbine 7. Les épaisseurs E2 et F2 sont déterminées en fonction de la permittivité diélectrique du matériau formant la paroi isolante et en fonction de la haute tension à laquelle est porté le potentiel des éléments conducteurs du projecteur ou P2. Dans le projecteur Pi et dans le projecteur P2, le capteur 43 et tout ou partie du câble de liaison sont intégralement isolés des éléments conducteurs portés à haute tension. En d'autres termes, tous les composants du capteur 43 et une partie du câble de liaison sont isolés de la haute tension et peuvent être portés à un potentiel bas ou nul, c'est-à-dire reliés à la masse.
L'isolation de la totalité du capteur 43 permet d'éviter toute conduction d'un arc électrique à travers les composants mêmes du capteur 43, afin de le protéger et de garantir la fonction de mesure de la vitesse de rotation. Or, un tel arc électrique pourrait être un point d'ignition dans une atmosphère explosible créée par le produit de revêtement. L'invention réalise donc un mode de protection en atmosphère explosible, qui est simple et économique en comparaison d'une barrière de sécurité intrinsèque.
Comme le capteur 43 est intégralement isolé des éléments conducteurs portés à haute tension, il peut être agencé au plus près des cibles 41 et 42. On peut ainsi employer un capteur relativement peu encombrant, moins sensible, non prévu pour résister aux hautes tensions, donc peu coûteux.
Dans le cas du projecteur P1, l'utilisation d'un fourreau 52 métallique et relié à la masse forme un blindage du capteur 43 et du câble de liaison 46 vis-à-vis des fortes perturbations électromagnétiques environnantes. Dans le cas du projecteur P2, un tel blindage peut être prévu directement sur le capteur 43 et sur le câble de liaison 46.
Selon une variante non représentée, chaque cible est constituée d'une discontinuité de forme, tel qu'un creux ou un relief. Dans ce cas, le capteur peut être un capteur capacitif voire un capteur inductif si la discontinuité est en matériau conducteur.
Selon une autre variante non représentée, chaque cible est constituée d'une discontinuité de matière qui comprend une matière électriquement conductrice, au lieu d'une matière magnétique comme dans le cas du premier mode de réalisation. Dans ce cas, le capteur peut être inductif. Selon une autre variante non représentée, chaque cible forme une discontinuité de propriété physique, qui peut être réalisée ou non dans le même matériau que la pièce sur laquelle elle est fixée. Le capteur est configuré pour détecter cette discontinuité de propriété physique, mais pas nécessairement pour résister aux hautes tensions.
Une telle discontinuité de propriété physique peut être par exemple formée par une variation d'état de surface. Au moins une cible est formée par une zone d'une pièce tournante qui est polie de façon à réfléchir les rayons lumineux émis par un émetteur-récepteur optique qui forme le capteur. L'émetteur-récepteur optique peut être constitué d'une barrière lumineuse.
Dans cette variante, la paroi électriquement isolante est réalisée en un matériau transparent. L'émetteur-récepteur optique est totalement entouré par cette paroi transparente, ce qui isole complètement les composants réalisant la détection de la cible et évite tout risque d'arc électrique vers ce capteur. Ainsi, L'émetteur-récepteur optique peut être installé au plus près de la cible, en particulier à distance de visée, ce qui nécessite peu ou pas de fibre optique.
Selon une autre variante non représentée, les moyens d'entraînement en rotation de l'organe de projection comprennent un moteur électrique au lieu d'une turbine à air.
Selon encore une autre variante non représentée, la paroi isolante peut être composée de plusieurs matériaux différents juxtaposés en strates.
Dans l'exemple des figures 1 à 4, l'invention a été décrite pour un projecteur électrostatique de produit de revêtement pulvérulent. Cependant, l'invention s'applique également aux projecteurs électrostatiques de produit de revêtement liquide. Les modifications structurelles pour adapter un projecteur électrostatique de produit pulvérulent à la projection de produit liquide sont usuelles et elles ne seront donc pas détaillées dans la présente demande.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Projecteur (P1 ; P2) de produit de revêtement liquide ou pulvérulent par voie électrostatique, comportant : - un corps (1 ) électriquement isolant,
- un organe de projection (2) du produit de revêtement mobile en rotation par rapport au corps (1 ) et autour d'un axe de rotation (X2),
- des moyens d'entraînement en rotation (7) de l'organe de projection (2),
- des moyens d'alimentation électrique (26) agencés pour élever à haute tension le potentiel de l'organe de projection (2) ;
- des éléments conducteurs (2.1 , 6, 8, 9, 22, 23, 33) électriquement reliés aux moyens d'alimentation électrique (26) et qui appartiennent notamment à l'organe de projection (2), aux moyens d'entraînement en rotation (7) et aux moyens d'alimentation électrique (26), le potentiel des éléments conducteurs (2.1 , 4, 6, 8, 9, 22, 23, 33) étant susceptible d'être élevé à haute tension ;
- un dispositif de détection (40) pour évaluer la vitesse de rotation de l'organe de projection (2), le dispositif de détection (40) comprenant :
- au moins une cible (41 , 42) disposée sur un composant rotatif appartenant au projecteur (P1 ; P2), tel que l'organe de projection (2) ou l'un des moyens d'entraînement en rotation (7) ;
- un capteur (43) fixé dans le projecteur (P1 ; P2), le capteur (43) étant configuré pour détecter la ou chaque cible (41 , 42), le capteur (43) étant équipé d'un câble de liaison (46) à une unité de traitement du signal distante ; le projecteur (P1 ; P2) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une paroi (50 ; 150) réalisée en matériau isolant, la paroi (50 ; 150) définissant un logement (51 ; 151 ) entourant le capteur (43) et tout ou partie du câble de liaison (46) de façon à isoler électriquement la totalité du capteur (43) et tout ou partie du câble de liaison (46) par rapport aux éléments conducteurs (2.1 , 6, 7, 8, 9, 22, 23).
2. Projecteur (P1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le capteur (43) est séparé du volume (V) balayé par la cible (41 , 42) en rotation par une distance de détection (H) s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation (X2).
3. Projecteur (Pi) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi (50) est formée par une partie du corps (1 ).
4. Projecteur (P2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi (150) est formée par une pièce (152) rapportée dans le corps (1 ).
5. Projecteur (Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une portion (5OX ; 150X) de la paroi (50 ; 150) s'étend, d'une part, en regard du capteur (43) et, d'autre part, en regard du volume (V) balayé par la cible (41 , 42) en rotation, ladite portion (5OX ; 150X) de la paroi (50 ; 150) étant disposée sensiblement axialement entre le capteur (43) et le volume (V) balayé par la cible (41 , 42) en rotation.
6. Projecteur (P1 ; P2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite portion (5OX ; 150X) de la paroi (50 ; 150) et le volume (V) balayé par la cible (41 , 42) en rotation sont séparés par une distance axiale (Gi ; G2) comprise entre 1 mm et 10 mm.
7. Proj ecteu r ( Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (50 ; 150) a une épaisseur (Ei,, Fi ; E2, F2) supérieure à 3 mm lorsque le potentiel de l'organe de projection (2) doit être élevé à plus de 50 kV.
8. Projecteur (Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (51 ; 151 ) s'étend suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation (X2).
9. Projecteur (Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (43) est sélectionné dans le groupe constitué d'un capteur magnétique, d'un capteur magnéto-résistif, d'un capteur à effet Hall, d'un capteur inductif, d'un capteur magnéto-inductif et d'un capteur capacitif.
10. Projecteur (P1 ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un matériau formant la paroi (50 ; 150) est sélectionné dans le groupe constitué du polyoxyméthylène copolymère (POM C), du polyéthylène téréphtalate (PETP), du polychlorure de vinyle (PVC), du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP), du polyétheréthercétone (PEEK), du polytétrafluoréthylène (PTFE).
11. Projecteur (Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation (7) comprennent une turbine (7) munie d'une roue à aubes (1 1 ) et en ce que le composant rotatif est constitué de la roue à aubes (1 1 ), la ou chaque cible (41 , 42) étant disposée sur une surface axiale de la roue à aubes (11 ).
12. Projecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque cible est constituée d'une discontinuité de forme, telle qu'un creux ou un relief.
13. Projecteur (Pi ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque cible (41 , 42) est constituée d'une discontinuité de matière, la ou chaque cible (41 , 42) comprenant par exemple une matière conductrice ou une matière magnétique.
14. Projecteur (P1 ; P2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque cible (41 , 42) est constituée d'une discontinuité de propriété physique.
PCT/FR2010/050201 2009-02-09 2010-02-08 Projecteur électrostatique comportant un dispositif de détection de vitesse de rotation WO2010089519A1 (fr)

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