CN101175577A - 具有正排量泵的流体分配器 - Google Patents

Abstract

流体分配设备(300、10)使用流体的正排量用于对涂覆到表面上的液体的量进行准确计量。正排量包括填满和排空的计量体积，使得每个周期都对应于所分配材料的准确体积，与粘度无关。在一个实施例中，正排量泵(304)与可变速气动马达(306)一起使用。气动马达(306)驱动所述泵。可变输出空气调节器根据位置信号来供给空气压力，以使气动马达运转。曲线图可被用于使位置与马达速度相关并用于控制待分配的量。

Description

具有正排量泵的流体分配器

技术领域

本发明总体上涉及用于将流体分配到表面上的设备和方法。更具体而言，本发明提供一种分配器，该分配器利用正排量而不是压力馈送，来用于将流体材料供给到分配头，并且本发明提供了另外的特征，用于向表面提供更均匀一致的涂覆。

背景技术

许多行业利用分配系统用于将液体材料涂覆到表面。例如，在机动车辆行业中，作为用于将挡风玻璃安装在车身中的工艺的一部分，将液体底漆涂覆到挡风玻璃的周界区域。这些底漆可以是各种类型的，并且预备用于将聚氨酯珠状物涂覆到挡风玻璃上，该聚氨酯珠状物将挡风玻璃结合到框架。在通常的工艺中，挡风玻璃厂家将粗糙的黑陶瓷玻璃料涂覆到在结合到框架的玻璃的侧面上的挡风玻璃的边界或周界区域上。在聚氨酯结合材料能够涂覆到玻璃料之前，必需通过涂擦作用，将第一类型的底漆涂覆到玻璃料的表面上。通常这种类型的底漆在颜色上是透明的并且是表面活性剂，其迅速蒸发并且为第二类型底漆的涂覆作准备。但是，为了有效，这种透明底漆不能简单涂覆，而是同样必需通过涂擦作用涂覆。

在涂覆透明底漆之后，第二类型的底漆再次通过涂擦作用涂覆到玻璃料上。通常，第二种底漆在颜色上是黑的。黑色底漆提高了聚氨酯到玻璃料的粘附力，但更重要的是阻挡紫外线，否则紫外线将导致聚氨酯老化。黑色底漆倾向于具有比透明底漆高的粘度，并且透明底漆具有与水大约相当的粘度。通常的黑色底漆可具有例如大约40-100厘泊的粘度。

底漆可通过手动操作来涂覆到挡风玻璃，但更普遍地是，它们通过如下方式涂覆：通过利用液体分配枪，将底漆分配到玻璃料上，然后通过挡风玻璃与枪之间地相对运动，机器地使毛毡片经过玻璃料运动，而施加涂擦作用。在通常称为“滴拉”的公知工艺中，底漆就涂覆到位于毛毡之前的玻璃料上。底漆可间歇地而不是连续地涂覆。当改变底漆类型时，毛毡必需改变，或者使用相同毛毡片的相对表面。

在本发明的受让人所拥有的美国专利No.5,277,927和5,370,905中披露了利用滴拉工艺的一种这样的系统，所述专利的全部公开内容在此通过参考的形式完全并入。这些专利提供这样的设备和涉及将这些底漆涂覆到挡风玻璃的各种技术问题的更详细的描述。

尽管以上参考的系统在技术上有明显进步，但它们以及其它的公知系统都具有一些限制。例如，一些公知的系统需要为每种类型底漆改变、或者在完成每个挡风玻璃之后手动地转换毛毡片。这导致毛毡材料相当大的消耗。更进一步，大多数车辆挡风玻璃并不是平坦的长方块玻璃，而是弯曲的，尤其地在靠近边界区域或周界处，玻璃比其他地方的更弯曲。这能够导致毛毡涂覆器与玻璃料之间接触的损失或消失，尤其是当机器人臂在边角部分周围通过时。滴拉加工能够导致(尤其对于更粘的黑色底漆的)不均匀的涂覆。毛毡倾向于推动在其前面的底漆，从而将底漆转变为导致“铁路轨道”轮廓的任一侧，其中珠状物的边缘比珠状物的中部厚。附加地，由于底漆通过脉冲开关分配枪来涂覆，所以难于控制涂覆到玻璃料的液体材料的量。

在授予Wright等人并由本发明的受让人拥有的美国专利No.6,695917B2中描述了另一种系统，该专利的全部公开内容在此通过参考的形式完全并入。在一些实施例中，Wright系统使用双重涂擦概念，其中涂擦块包括相应的分配喷嘴和控制阀。待分配的流体在压力作用下供给到阀和喷嘴。所分配材料的量可例如通过流量计和流量调节器来控制、或者根据阀打开以便流动的持续时间来控制。但是，基于压力的输送系统的准确度取决于所分配的流体已知粘度特性。

发明内容

根据本发明的一个方面，流体分配设备使用流体的正排量，用于对涂覆到表面的液体的量进行准确计量。正排量通常指的是这样的思想，即具有填满或排空的计量体积，使得每个周期都对应于分配材料的准确体积，而与粘度无关。在一个实施例中，流体分配系统包括正排量活塞泵。所分配流体的压力能够相当低，例如大约1psi或更低，从而提供来自分配器的材料的更好的流动，以形成均匀并且受控的涂覆。

根据本发明的另一方面，在某些情形下，所分配的流体是易燃的。在这样的情形下，根据本发明的流体分配设备使用由非电能源驱动的正排量功能。在一个实施例中，能源以驱动正排量泵的气动马达的形式实现。

根据本发明的又一方面，通过利用可变速功能驱动正排量功能来执行流体分配量的控制。在一个实施例中，驱动功能以驱动正排量功能的可变速气动马达的形式实现，正排量功能以正排量泵的形式实现。在本发明的又一方面中，可变速驱动功能与正排量功能的一起使用有助于分配设备与机器人功能的一起使用，机器人功能使分配设备以预定的分配速率-位置曲线图经过表面。

根据本发明的又一方面，流体分配设备设想进行对于流体的正排量功能的涂覆，以沿着流体流动路径将流体供给到分配孔板，其中流体流动路径是在正排量泵的出口与分配孔板之间的无阻碍通道。

根据本发明的又一方面，本发明设想在根据本发明的设备的操作、功能性和使用中单独地或共同地实现的方法。此外，本发明设想一种方法，用于通过该方法将底漆分配到挡风玻璃表面上，所述方法包括以下步骤：通过周期地填满和排空计量体积来计量流体材料、通过控制周期速率来控制分配到表面上的体积、和向靠着挡风玻璃表面的底漆施加涂擦作用。

本发明的这些和其它的方面和优点将从以下考虑附图的本发明的详细描述中被容易地意识到并理解。

附图说明

图1是根据本发明的液体分配设备的第一侧面的透视图；

图2是本发明的各个方面的功能示意图；

图3是适合于本发明的示例性控制功能的功能流程图；

图4是根据本发明的图1的液体分配设备的相对侧面的透视图；

图5是图2的画圈部分的放大视图；

图6是图5的画圈部分的放大视图；和

图7是涂擦块装置的分解透视图。

具体实施方式

本发明涉及用于将流体涂覆到表面的流体分配设备。尽管在此参考了例如在以上所述的Wright等人的专利中描述类型的流通型毛毡分配器描述了本发明，但这样的描述实际上是示例性的并且不应在限制意义上解释。本领域的技术人员将容易地意识到本发明的各个方面可用在不同的流体分配设备中，而没有关于流体的类型、表面、分配头的设计等的特定限制。例如，本发明的各个功能和操作方面都显示于本发明的图2中的示例实施例，而没有关于分配器结构特征的任何具体限制。本发明可找到以命名两个示例的对流通型毛毡分配器和涂覆器或滴拉(drip-drag)型涂覆器的应用。

这里的示例性实施例的许多零件在形式和功能上类似于Wright等人的专利中描述的设备，并且在此不需要重复对于本发明的完整全面的理解。例如，Wright等人的专利完整描述并示出了机器运动和连接的性质、颜色传感器、倾斜特征、单个和双涂擦块实施例等。这样的设备附加细节可通过结合本公开阅读Wright等人的专利而获得，但是，本公开完整阐明了理解和实践本发明所需的教导。对于本发明的不同于Wright等人的专利各个方面来说，在此将指出这些差异。

尽管通过具体参考例如透明底漆和黑色底漆的两种类型的底漆到例如车辆挡风玻璃的接收面的涂覆描述了本发明，但这样的描述实际上是示例性的，并且不应在限制意义上解释。本领域的技术人员将容易地意识到并理解：本发明可用在其它液体分配涂覆中，包括、但不局限于其它类型的底漆或液体到不同类型的接收面或基底的涂覆。要指出的是，底漆可以是不同类型的，但不必是不同颜色的。

尽管在此如结合示例性实施例体现的一样描述并示出了本发明的各个方面，但这些各个方面可以以许多替代性实施例的方式实现，或者单独地、或者以它们的各种组合和子组合的方式实现。更进一步，在此可能描述了关于本发明的各个方面和特征的各种替代性实施例，例如替代性的材料、结构、构造、方法、装置、软件、硬件、控制逻辑等，但这样的描述并不是可用替代性实施例的完全的或详尽的目录(无论是目前已知的还是以后开发的)。本领域的技术人员可容易地在本发明的范围内将本发明的一个或多个方面、功能、概念或特征采纳到另外的实施例中，即使这样的实施例在此尚没有清楚地披露。附加地，即使本发明的一些特征、概念或方面在此被描述成优选的布置或方法，但这样的描述并不是建议这样的特征是必需的或者必要的，除非清楚地声明。更进一步，示例性或代表性的数值或范围不应在限制意义上解释，并且如果这样清楚地声明，则它们仅仅是临界值。

A.总体描述

参考图2，由括号A标识根据本发明各个方面的整体流体分配系统300和关联的功能性。整体系统300的功能性包括：涂覆功能302，其将流体涂覆到表面S；计量功能304；分配流体体积控制功能306；和可变体积控制功能308。括号B标识分配子系统，其包括涂覆功能302和计量功能304。括号C标识供给子组合，其包括计量功能304和体积控制功能306。括号D表示机器人装置函数310，其可用于相对于表面S移动分配设备300，用于将流体涂覆到该表面S。括号E标识基于机器人位置的分配体积控制功能312，其包括可变体积控制功能308和来自机器人功能310的位置标识314。图2中标识的子组合和控制功能表示了本发明的各个方面，如以各种组合和子组合的方式使用的一样，但其并不是所有这样的改变的详尽目录。

在这里的示例性实施例中，涂覆功能302可以以例如以下描述的涂擦块的分配头的形式实现，其具有从入口318到出口孔板320的无阻碍流体流动通道316。不中断的意思是，流动路径是打开的，不管分配头是否涂覆流体。换句话说，流动通道316没有任何流动控制装置或流动限制装置，例如阀。计量功能304可以以正排量泵的形式实现。正排量泵的优点是：其还用作流体控制的开关装置。换句话说，当正排量泵不执行冲程时，就没有流动。此特征消除了对在分配头中或者在泵出口与分配头之间的流动路径中的别处的流动控制装置的任何需要，因此，提供了从泵出口322到出口孔板320的无阻碍且打开的流动通道。分配流体体积控制功能306可以以气动马达的形式实现。气动马达的速度决定了泵的周期速率，从而控制分配材料的量和体积。但是，可以使用其它装置代替包括电动机的气动马达。气动马达在例如需要内在安全性的分配流体的情况下是有用的，以防止爆炸或燃烧。可变分配流体体积控制功能308可以以可变输出压力空气调节器的形式实现，当其与可变速气动马达结合使用时，根据供给到它的空气压力，其允许通过控制气动马达的速度而对分配流体的体积进行控制。如图2所示，速度信号可用于监测泵输出并且用于检验泵以相对于马达速度的正确速度运转。基于位置的体积控制功能312可以以控制电路的形式实现，控制电路控制了到可变输出压力调节器308的输入信号324。在示例性实施例中，输入信号324是位置信号314和分配速率曲线图函数326的函数。分配曲线图函数326使位置与期望的分配速率或体积相关。分配速率或体积还可以涉及例如涂覆到表面上的流体的期望厚度或其它特性。换句话说，对于由信号314表示的每个位置增量，都将有设定来自泵的流速的信号324。这在一个实施例中通过如下方式实现：通过控制功能312向可变调节器提供基于位置的电压信号，以控制对气动马达的输出压力并因此控制了来自泵的分配速率。位置信号可以基于机器人或分配头的位置、或者基于提供给控制电路以获取合适的分配速率或体积信息的特征的某一其它位置。从而，系统300以例如cc(毫升)每单位控制来自泵304的输出体积的流速，这与例如根据cc每单位移动的表面S上的流体的涂覆流速直接相关。

分配速率曲线图函数326可以是存储在控制电路电子设备中的单个曲线图，或者可以存储的多个不同的曲线图，使得操作者可以为特定的涂覆选择或改变合适的曲线图。例如，操作者可通过用户选择功能326a、例如通过诸如键盘的任何合适的输入装置而选择不同的曲线图。多个曲线图的使用在图3中由V和位置的阵列表示，其中例如每个水平排都可以是不同的可选择的阵列。

从而，本发明通过利用正排量功能和周期速率控制功能，来提供涂覆到表面的材料的体积的准确且精确的控制，以调节正排量功能运行的速度，从而控制所分配的流体的体积。

参考图1和2，附图标记10总体上标识呈根据本发明并实现本发明的各个方面的流通型流体分配设备形式的流体分配器的示例性实施例。所述分配设备10包括三个基本部分，即多孔材料12、至少一个分配头部分14和供给机构16，供给机构16用于将多孔材料12未使用的部分馈送用于分配涂覆。在示例性实施例中，多孔材料12呈连续毛毡织物的形式，而供给机构16包括供给卷轴18和收紧卷轴20。这种布置允许在每个分配操作之前或者可选择的多个分配操作之间的织物12自动前进或转位。但是，或者，可根据需要将多孔材料片12手动地安装在设备10中，从而可省略供给机构16。但是，自动供给特征的使用通常将提高生产速度。

示例性实施例利用沿着设备10的行进方向“Y”并排设置的一对分配头14a、14b。在此情况下，采用了双头构造，用于透明底漆和黑色底漆的通常的挡风玻璃涂覆。从而，双头布置大致地减少在分配操作期间所使用的多孔材料的量，这是因为对于透明底漆和黑色底漆的每个完整涂覆，多孔材料仅仅需要前进或转位一次。单头可用于例如仅仅需要单次涂覆的涂覆。作为另一种选择，可使用单个分配头，其包括呈Y形式的内部流动路径，Y形式的内部流动路径具有单个公共输出，并且Y的每个分支都连接到两个流体源中的一个。这可能在例如二元材料的涂覆中或者两个液体源之间的污染不是所关心的时候是有用的。

在图6中，XYZ轴设置成参照系，Z轴为竖轴，分配部分14在对挡风玻璃的接收面S的压力的情况下沿着Z轴定位。压力和位置控制(未示出)可用于保持位置分配部分14与接收面S之间的压力，以确保在多孔材料12与表面之间的良好涂擦作用的情况下分配底漆。Y轴表示分配部分14与挡风玻璃表面之间的相对运动的方向。在此实施例中，Y轴还对应于多孔材料12前进的方向。X轴完成这个参照系，使得作为一个示例，上面被分配有液体材料的挡风玻璃或其它表面通常处于XY平面中。

通过任何合适的机器人装置或运动装置，使分配设备10相对于挡风玻璃或接收面运动。例如，设备10可安装到机械臂上，机械臂被编程，以使分配部分14沿着保持在夹具或其它合适的固定件中的不动挡风玻璃的外周边运动。或者，分配设备可以是不动的，而机器人或其它平台用于移动挡风玻璃。如果需要的话，则两者都可移动。不论选择什么方法，材料都通过分配部分14与挡风玻璃之间的接触压力、通过它们之间的相对运动来分配。机器人控制也可用于控制设备10绕X轴的旋转或倾斜，使得在任何给定的时间上，仅仅分配头14中的一个接触表面S。机器人控制和倾斜的特征在Wright等人的专利中充分披露，并且对于另外的讨论，可参考此专利。

当设备10在表面S周围横过时，机器人装置310产生表示或对应于位置的合适的信号314(图2)。位置信息是有用的，因为尽管不是在所有的涂覆中都需要它们，但在一些涂覆中是需要的，以根据设备的位置来调节材料的分配速率。例如，通常机器人将在转弯或边角部分附近减速而沿着直线部加速。可通过调节分配速率来考虑这些速度变化，使得将均匀的液体体积涂覆到表面。在本发明中，对于由机器人310记录的每个增量位置314，都要访问分配速率曲线图，以指定在该位置上的期望的分配速率。通过经由可变速气动马达306调节正排量泵304的周期速率，可以将实际分配速率调节到期望的速率。分配速率曲线图可例如作为软件或记忆数据库来存储或访问。在一种构造中，数据库通过对于每个增量位置报告记录期望的分配速率、例如常规的查阅表来经验地确定。在示例性实施例中，查阅表提供了作为位置信号314的函数的信号值324(图2)，其中信号324用于调节驱动气动马达306的空气调节器输出压力308a，气动马达306又操作泵304。

图3示出用于控制功能312的示例性功能流程图。控制功能312可以以许多不同的方式实现，包括可编程微处理器、计算机、离散逻辑电路、PLC(可编程逻辑控制器)等。在步骤330处，控制功能读取、接收或获取位置信号314，并在步骤332处访问存储的曲线图332。在步骤334处，控制功能向可变空气调节器308产生一个合适的信号324，在示例性实施例中，是从曲线图326获得的电压信号值。在步骤336处，空气调节器产生驱动气动马达306的输出空气压力308a，气动马达306又驱动正排量泵304，从而控制输出体积分配速率。由于所分配体积是位置的函数，所以设备10控制每单位移动的所分配体积，或者换句话说，作为位置的函数控制所分配体积，以便维持表面上均匀的涂层或珠状物。这是一个开环控制函数，其中分配速率是关联曲线图326(图2)中的位置和分配速率值的函数。因为气动马达、空气调节器和泵是高度可重复并且为可控的功能，所以实现了可重复性和准确性。合适的泵为可从FMI泵公司获得的Q1CSC-W型泵。或者，可使用闭环控制函数。

双头分配部分14的使用显著加速透明底漆和黑色底漆到挡风玻璃的分配操作。如所示的，分配设备10包括框架22，其具有合适的机器人安装接口布置，用于将设备10安装到机器人臂的端部。机器人装置不仅使设备10沿着挡风玻璃表面的周长运动，而且使设备10能够绕X轴枢转或旋转，并能够在分配操作期间保持该位置，使得在任何给定的时间上，仅仅一个分配头14a、14b接触接收面S并向接收面S涂覆液体材料。除了倾斜以外的技术可用于每次使仅仅一个分配头14对着接收面S。例如，每个头14a、14b都可独立地沿着Z轴升高或降低。根据需要，将容易地用到其它技术，并且在某些涂覆中，在分配操作期间可以不总是需要保持使一个头14不接触。

重要指出的是，本发明并不局限于如示例性实施例中所描述的流通型毛毡分配器。本发明将找到在包括、但不局限于滴拉型系统的其它分配布置中的应用。

绕X轴的枢转运动的量将由分配头14a、14b的尺寸和在使用其它分配头期间不接触的分配头与表面S之间期望的间隙来决定。在竖轴(Z轴)任一侧上大约10°的旋转提供了足够的间隙，但是，根据需要，可使用其它枢转角度。间隙是需要的，以便使得黑色底漆不会集中或跨接到透明底漆分配头上。

为了进一步减少一种类型的底漆到相邻分配头的跨接，设备10的行进方向优选地选择成使得起作用的分配头是相对于行进方向后向的头或后面的头。因此，当在分配头14a、14b之间切换时，机器人臂R使行进方向反向。通过使起作用的头牵引升高的头，在升高的头之后将液体材料分配到表面S上并且不会接触升高的头。

尽管反向行进特征和后面的分配头布置是优选的技术，但它们不是必需的。起作用的分配头可以是前向头或前面的头。单独地或者以它们的组合形式，如果需要的话，则机器人能够用于使设备10沿单一方向运动。

继续参考图1和3，示例中的多孔材料12是例如毛毡薄织物的材料制成的连续织物或环。但是，在每个分配操作期间，实际上仅仅毛毡12的一小部分26接触表面S。毛毡的接触部分26覆盖称为涂擦块100的分配头14的一部分。如在Wright等人的专利中完整描述的那样，涂擦块100将毛毡压在表面S上并为液体材料的加压流动提供了通路，以在分配操作期间使毛毡浸透。在本申请中的涂擦块100不同于Wright等人的专利中的涂擦块，不同之处在于，本发明在涂擦块内不使用喷嘴或阀。但是，涂擦块在活版盘和出口孔板几何形状方面可以是相同的。然后，为了便利，每个分配头部14都被认为包括夹在对应的涂擦块100与接收面S中间的小块毛毡部分26，这是因为优选地、但不是必需地在分配操作期间只是毛毡接触表面S。

未使用的毛毡织物12储存在供给卷轴18上，而用过的毛毡通过将其缠绕在收紧卷轴20上而被回收。为了减小设备10的尺寸，卷轴18、20水平布置并且一个在另一个上方地竖直叠置。或者，卷轴18、20可以并排支撑，非常像卷轴到卷轴的电影放映机或磁带放音机。如对于本领域的技术人员显而易见地是，可根据具体应用的需要而使用其它安装技术。

参考图4，为收紧卷轴20设置了光学传感器装置340。在该实施例中，传感器340包括发射器340a和接收器340b。发射器和接收器适当定位成使得，当预定量的毛毡填充收紧卷轴时，传感器340检测这个状态并且向用于马达的控制功能发送合适的信号，马达转动收紧卷轴，以增加扭矩。

使用合适数量的张紧辊28用于支撑和引导围绕分配头14的毛毡织物。放松(payout)辊32可以以高摩擦力辊的形式使用，例如具有大量尖锐突起、以提供毛毡和正驱动的良好抓紧力。链轮型惰辊30用于引导可能硬化的用过的毛毡，而同时对于毛毡可能没有完全干的情形，减少辊与毛毡之间的接触。

在该实施例中，因为供给卷轴和收紧卷轴18、20竖直地叠置并且沿与XY平面横交的平面放松织物12，因此毛毡织物12将包括如图所示的经由辊33和34的90°的扭曲，适当地覆盖涂擦块100。

毛毡织物12的可控放松和运动可通过常规的气动或其它合适的驱动机构来实现。小的气动马达36可用于以相对方式使卷轴18、20转动，从而使织物12处在拉紧状态下。

放松辊32如所述具有防滑表面，该防滑表面允许当辊32旋转时，使织物12前进。放松辊32可由任何合适的驱动机构、例如气动马达转动。对于新的分配操作，通常的放松长度可以是两英寸，但是这将取决于分配头部分14的尺寸以及在分配头14附近多少液体材料扩散到织物12中。毛毡织物12前进足够的量，以确保在选择的分配操作之前，织物12的完全新的部分26出现在涂擦块100处。要指出的是，毛毡织物12在实际分配操作期间相对于涂擦块100被夹紧在适当的位置中。在下一个分配操作之前，通过松开或释放毛毡织物12，放松辊32使新的或未使用的毛毡前进。当使用双分配头构造时，设想到一个完整的分配操作包括以下步骤：分配来自分配头14中的第一个的流体，然后分配来自另一个的流体。从而，在向接收面S涂覆两种底漆的分配操作期间，并排的分配头14a、14b使得用过的毛毡12的量降到了最小。

要指出的是，优选地毛毡织物12仅仅沿单一方向横跨过涂擦块100前进。此外，因为毛毡织物12物理地接触涂擦块100，所以织物12的每次转位或前进都会产生擦拭作用，这在分配操作之间帮助清洁涂擦块。这对于优选地是首先遭遇毛毡织物12的新的或清洁的部分的透明底漆分配头是尤其有用的。因此，例如在示例性实施例中，透明底漆分配头将是左侧的头14a(如图1所见)。

B.分配头和材料供给部分

参考图5至7，以放大视图示出分配头部分。在该实施例中有两个分配头14a、14b，它们在设计和操作上基本相同，因此，这里将给出仅仅一个分配头(14a)的详细描述。

分配头14a包括涂擦块100，该涂擦块100安装在涂擦块安装臂40(图7)上，该涂擦块安装臂40利用螺栓44或其它合适的装置而固定到延伸部分42上。延伸部分42固定到气动滑动装置46上。滑动装置46包括导轨48、活塞49和气动滑块50。滑块50可例如通过向空气入口51施加加压空气而沿着Z轴升高或降低，以定位接触接收面S的分配头14a。可以利用常规压力和位置控制用于在分配操作期间维持涂擦块100与毛毡26对于表面S相当恒定的压力，甚至对于不规则的表面轮廓也是如此。

滑块50包括指示器52，该指示器52与相对于滑块50固定在适当的位置中的刻度54合作。指示器52向操作者提供有关当涂擦块处于“零”位置时的可见反馈指示，“零”位置意味着滑块大约处在其上下行进范围的中间。当初始设置设备时，滑块位置的这种可见反馈可能是有用的，以确保维持涂擦块、毛毡和表面S之间的良好接触。

尽管毛毡织物12应具有一些松弛或弹性，允许分配头部分14沿着Z轴调整，但希望的是保持毛毡部分26拉紧并且紧贴近涂擦块100。因此，设置了一对夹持块56。夹持块56包括可靠地将毛毡保持紧靠着关联的辊28的相应的夹持面58。致动器62用于使夹持块56侧向移动到图5所示的位置。在该位置，每个面58都包括紧贴近地保持毛毡织物12靠着辊28的边缘60。夹持块56可通过侧向运动来打开，以当需要使毛毡织物12转位或使之前进时，释放夹紧夹具。

参考图4和6，本发明提供正排量功能，用于将流体供给到分配头14或涂擦块100。对于每个分配头的流体供给在结构和操作上可以是相同的，因此在此将仅仅描述一个。

根据本发明的实施例，提供了具有入口配件72的正排量活塞泵72，该入口配件72用于连接到馈送软管74，该馈送软管74接收来自源76的流体供给。另一配件78设置用于在泵入口71附近安装任选的压力转换器80。每个压力转换器都产生能够由合适的控制功能监测的压力相关信号。可以监测压力，以确保对泵有足够的进气压力，从而确保在泵入口处有浸注(flooded)吸入。足够的入口压力确保正排量泵可靠且一致的操作。在示例性实施例中，泵70还任选地包括溶剂入口82。溶剂的使用能够减小存在于退出泵的流体中空气。例如，当底漆接触空气时，它们可开始固化，因此溶剂可以在这样的应用中使用。溶剂不会随分配流体流动，而是存在于泵内并用作对空气的屏障。溶剂围绕泵70的内部活塞，但不会以别的方式流动，并且防止空气接触所分配的流体。

每个泵70都可以是具有限定计量体积的活塞室的活塞泵。计量体积意味着泵具有在每个泵周期期间能够用可重复的材料量填满和排空的体积。计量体积大体上由活塞室的尺寸和活塞的冲程决定。计量体积不需要与活塞室的体积相同。在此标识的示例性泵是仅仅具有一个活动部件(活塞)的陶瓷活塞泵，以使任何圈闭区域降到最小。但是，可使用其它正排量装置。正排量泵的使用还消除了对于流量控制阀或装置的任何需求。

在活塞的进气冲程期间，每个半周期，泵都填满计量体积。在排气冲程期间，活塞通过泵出口向输送管线排出流体，输送管线通向到涂擦块的入口。因此，每个周期从泵输送材料的量都是精确已知的，并且与例如粘度、温度、管线损耗等变量无关。对于示例性泵，活塞在活塞室内平移并且还响应于体积控制功能306(图2)的操作旋转(要指出的是，泵入口和出口彼此直径地相对)，在示例性实施例中，体积控制功能306是气动马达。

每个泵70都由气动马达84驱动。每个气动马达84从空气调节器308(图2)接收加压空气，并且以作为空气压力的函数的旋转速度运转。气动马达84的速度决定了泵70的周期速率，因为气动马达通过合适的联接器85而直接驱动泵活塞。联接器85本体通过由气动马达84驱动而旋转，并且该联接器机械地联接到泵70的轴，使得联接器85的旋转导致活塞在泵70内的旋转和平移。驱动泵越快，则在CC/单位时间中从泵排出的流体越多。气动马达为分配的易燃流体提供内在安全的环境，但如所述的，这不是所有应用所必需的。

在该实施例中，旋转联接器85与泵70之间的机械联接使得泵的轴相对于联接器的中心轴线成一定角度。改变该角度将改变泵输出流速。通过图4要指出的是，左侧泵70(如图所示)与右侧泵相比较以不同的角度安装，从而在该实施例中，泵以不同的流速运转，如例如对于涂覆到挡风玻璃的两种底漆可能期望的一样。或者，泵可以以相同的流速运转。为了允许流速设定，安装板87设置用于相对于关联的联接器85以期望的角度安装泵。板87可设置有多个安装孔，使得可以根据期望的流速，为每个泵选择若干不连续的对准位置。或者，如果需要的话，则可利用对准槽用于无限的对准位置。在某些应用中，不连续位置可能是优选的，这是因为泵70与联接器85的对准必须是稳定的，以便保持系统校准，因为如果对准角度变化或故意地改变，则流速将改变。

参考图4和6，每个泵70都具有出口86。任选的储蓄器88可设置成与来自泵流出口的流体的流动路径流体连通。储蓄器88以公知的方式操作，用于帮助使输送到涂擦块100的流体的脉冲平滑。输送管线90(图6)在一端连接到泵出口86，而在另一端插入在涂擦块100顶部的入口配件92。图6中要指出的是，涂擦块以局部截面示出，以示出内部结构。配件92紧贴近地保持输送管线90，但是对涂擦块的输送压力可以低到1PSI或更低，但是这些值实际上是示例性的。低压输送允许在分配期间均匀的流体涂覆，而没有例如通过阀减压的需要。而且，由于每个泵70都是正排量泵，所以当泵关闭时，它们用作开/关阀，没有从泵输送的流体。

每个涂擦块100都包括内部流动通道94(大体为在图2中的316)，其对于从入口92到分配孔板320的自由流动是无阻碍的并且是不中断的。因此，与Wright等人的专利形成对比，在涂擦块内没有喷嘴或阀构件，而是只有无阻碍的自由流动。从而，从泵70排出的流体自由地并且直接地流到接触表面S的毛毡部分26。对于例如黑色底漆的一些材料，没有阀或其它流量控制装置是特别有帮助的。

附近传感器(未示出)可用于计算泵周期的数量，作为监测多少材料已被从泵排出的方法。在泵、在气动马达、或者在马达与泵之间的联接器处可以使用附近传感器，用于检测活塞的运动。

如本领域技术众所周知地，可利用常规的可编程微处理器、或者微型控制器或者其它合适的控制电路来执行设备10的所有气动或电子控制功能。由于可使用任何合适的致动器设计，所以不需要气动致动器和控制器。

C.铰接的涂擦块

参考图6和8，并不是分配液体材料的所有表面和基底都是平坦的或平面的。例如，车辆挡风玻璃通常具有一定曲率，尤其在周边或边界边缘周围。因此，例如当分配头围绕边角区域行进时，刚性的非柔性分配头难于保持与表面的良好接触。较差的接触的结果是产生不一致的珠状物或涂层的涂覆和可能错过的区域。

根据本发明的另一方面，使用了与表面的可变轮廓更容易相符的分配头设计。这种的柔性分配头产生更一致的珠状物或涂层涂覆。

在示例性实施例中，柔性分配头14以铰接涂擦块100的方式实现。“铰接”意味着涂擦块100具有一定的自由度，以便绕至少一根轴线枢转，以便能够保持与表面S的对准，从而确保毛毡部分26与表面S之间的良好接触。因为涂擦块100相对于表面S沿着Y轴运动，所以在优选实施例中，涂擦块100被设计成绕Y轴在法线的任一侧枢转或滚动大约10°。允许铰接的度数将取决于表面S中存在的曲率的程度。涂擦块100滚动的能力允许通常不超过大约±10°的工件偏移和机器编程误差。本发明并不受铰接运动的任何具体度数的限制，而是大多数涂覆都将是在法线(法线为相对于Z轴成0°)任一侧的大约20°或者更小。绕Z轴(侧转)或X轴(纵摆)的铰接或枢转运动都不是有益的，并且在某些应用中可能是不希望的。如果涂擦块100绕Z轴枢转或侧转，则毛毡12将倾向于定向在不同于行进的Y轴方向的线上，可能产生不一致的珠状物或涂层宽度或者毛毡在涂擦块100上不正确的定向。如果涂擦块100绕X轴枢转或纵摆，则毛毡织物12可能失去或具有较小的抵靠表面S的压力。由于设备10已对Z轴变化进行了补偿，所以通常没有对涂擦块100能够绕X轴纵摆的需求。于是，根据本发明的这个方面，涂擦块100设计成主要绕Y或滚动轴铰接，而且对于绕X轴和Z轴的枢转更受限制。

作为分配头14横跨过表面S的行进速度的函数，获得一致的珠状物或涂层图案也是控制液体材料通过毛毡织物12的流动的功能。根据本发明的这个方面，涂擦块100包括形成在涂擦块100的表面中的活版盘(galley)或凹袋或凹进，毛毡织物12被压靠在涂擦块100上。活版盘提供了收集加压液体材料的体积，或邻近毛毡织物12的水坑。水坑可以提高液体材料通过毛毡12到接收面S上的流动，以产生液体到表面更一致的涂覆。关于通过活版盘或孔板到毛毡的流动的涂擦块的特征可以与在Wright等人的专利中描述的相同，并且对于进一步的描述，可参考该专利。

安装臂40设置有用于每个涂擦块的横向枢轴销102。涂擦块100包括容纳枢轴销102的盲孔104。枢轴销102一般地沿着Y轴对齐。枢轴销102本质地防止绕X轴和Z轴的任何枢转运动。绕Y轴枢转的程度由另一销106决定。销106被容纳在大于销106的凹进或狭槽108中，使得当涂擦块100绕Y轴铰接时，销在狭槽内具有一定的运动自由度。狭槽108的尺寸可由涂擦块100期望的枢转运动量决定。销102和106可以是延伸贯穿板40、以支撑每个涂擦块的单根销，或者可以是分开的销。涂擦块100可通过固定销或螺钉110而保持在枢轴销102上。

还可任选地提供毛毡保持器120。保持器120以携带有两根保持销124的板122的方式实现。保持销从板122侧向延伸并帮助保持定位在涂擦块100上的毛毡，如图6所示。板122通过枢轴销126而安装在延伸部分42上。当需要去除毛毡或将毛毡安装在涂擦块上时，能够简单地旋开板122，将销124从在涂擦块上的毛毡的阻碍安装去除(如图5，以假想线示出上位置)。如果需要的的话，则板122可通过合适的棘爪、插销或其它装置而保持在其上下位置中。

还应指出的是，可在不倾斜并且不使用铰接涂擦块的分配设备中利用双分配头。这样的实施例是不太优选的，这是因为涂擦块不与接收面一样的柔性，但是，仍然实现了双分配头布置的一些好处。

已参考优选实施例描述了本发明。对于其他人，在阅读和理解本说明书之后，将出现多种变型和改变。所以意在包括进入在所附权利要求或其等同物的范围内的所有的变型和改变。

Claims (40)

1.流体分配设备，包括：

正排量泵，所述正排量泵具有能够连接到待分配的流体供给的入口和出口；

分配头，所述分配头具有与所述泵的出口流体连通的流动路径；

所述分配头适于支撑多孔材料织物，并将流体涂覆到表面上。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述流动路径是通过所述分配头的无阻碍通道。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述分配头绕第一轴线枢转，并包括用于限制绕另一轴线枢转的装置。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述装置包括在所述分配头内的枢轴销和关联的凹槽结构。

5.如权利要求1所述的设备，其包括与来自所述泵的出口的流体流体连通的储蓄器。

6.如权利要求1所述的设备，其包括检测进入所述泵中的流体的压力的压力传感器。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述分配头被支撑在导向机构上，所述导向机构允许所述头被重新定位，用于替换所述材料织物。

8.如权利要求1所述的设备，其包括驱动装置，用于使所述织物移动，以使未使用的织物暴露于被分配的流体。

9.如权利要求1所述的设备，其包括可操作地联接到所述泵的气动马达。

10.如权利要求9所述的设备，其包括在所述泵和所述气动马达之间的联接器，并且所述泵和所述联接器以一角度对准，所述角度决定所述泵的流速。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述气动马达包括可变速马达，并且所分配的流体量是所述气动马达的速度的函数。

12.如权利要求11所述的设备，其包括指示所述气动马达的速度的速度信号。

13.如权利要求11所述的设备，其包括压力调节器，该压力调节器产生驱动所述气动马达的可变输出压力。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述可变输出压力是位置信号的函数。

15.如权利要求13所述的设备，其中所述压力调节器根据分配头相对于分配流体的表面的位置而产生输出空气压力。

16.如权利要求15所述的设备，其包括对应于所述分配头的位置的信号，所述压力调节器产生为所述位置信号的函数的输出空气压力。

17.如权利要求16所述的设备，其包括存取分配速率曲线图的控制电路，所述分配速率曲线图使所述位置信号与对所述气动马达的输出空气压力相关联。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述位置曲线图包括软件数据库。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述数据库包括以下中的至少一个：a)有关机器人臂的位置和待分配的材料的流速的经验数据；b)对于所述正排量泵输出的机器人臂位置；和c)对于气动马达的速度的机器人臂的位置区域。

20.在流体分配设备中，正排量泵和气动马达的组合能够可操作地连接，以驱动所述泵。

21.如权利要求20所述的设备，其包括在所述泵和所述气动马达之间的联接器。

22.如权利要求21所述的设备，其中所述联接器能够使所述气动马达和泵相对于彼此以不同的角度联接。

23.如权利要求22所述的设备，其包括供给到所述泵的入口的流体，其中所述流体是易燃的。

24.如权利要求22所述的设备，其中所述气动马达包括可变速气动马达。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述泵以作为所述气动马达的速度的函数的速度输送流体。

26.如权利要求25所述的设备，其包括控制电路，该控制电路控制作为输入信号的函数的所述气动马达的速度。

27.如权利要求26所述的设备，其中所述控制电路包括空气压力调节器，所述空气压力调节器产生可变输出压力，该可变输出压力输入到所述气动马达，以控制所述气动马达的速度。

28.如权利要求27所述的设备，其中所述输入信号是机器人装置的函数，所述机器人装置使所述泵和气动马达沿着预定路径运动。

29.如权利要求22所述的设备，其包括：框架，所述框架支撑所述泵和马达；和机器人装置，所述机器人装置能够操作用于使所述框架相对于要分配流体的表面运动，所述气动马达的速度是所述机器人装置的位置的函数。

30.如权利要求1所述的设备，其中所述流体是底漆，而所述表面是挡风玻璃。

31.如权利要求1所述的设备，其包括两个分配头，并且每个分配头都与相应的正排量泵和待分配通过分配头的流体供给流体连通。

32.如权利要求31所述的设备，其中所述分配头将第一底漆和第二底漆分配到挡风玻璃上的玻璃料。

33.如权利要求1所述的设备，其中所述流体流过毛毡。

34.一种用于将底漆分配到用于车辆的窗户玻璃上的方法，包括：

提供用于流体的计量体积；

在交替周期中填满和排空所述计量体积；

通过控制周期速率，控制分配到表面上的流体的体积；和

将底漆擦到所述表面上。

35.如权利要求34所述的方法，其中毛毡用于将底漆擦到挡风玻璃的玻璃料表面上。

36.如权利要求34所述的方法，其包括控制进入计量体积中的流体的压力。

37.如权利要求34所述的方法，其包括通过控制用于填满和排空计量体积的空气压力来控制周期速率。

38.如权利要求37所述的方法，其中控制周期速率包括：控制到气动马达的空气压力，所述气动马达操作活塞用于填满和排空计量体积。

39.如权利要求38所述的方法，其中计量体积与活塞的冲程相关，并且通过活塞的位移，控制计量体积的填满和排空。

40.如权利要求38所述的方法，其包括改变到驱动活塞的气动马达的空气压力，所述改变空气压力导致变化的气动马达的速度，以控制活塞位移的周期速率。

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