CN114051432A - 具有四个自由度的流体分配器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有四个自由度的流体分配器。流体分配***和相关方法用于将粘性流体分配到工件上。流体分配***具有被构造成支撑工件的工作板。流体分配***还包括设置在工件上方的分配器，其在工件上分配流体，以及支撑分配器的机架定位***。机架定位***提供x、y和z移动以移动分配器，和C轴移动以旋转分配器。流体分配***还包括控制器以控制分配器和机架定位***。

Description

具有四个自由度的流体分配器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月3日提交的美国临时专利申请No.62/870,164的优先权，其全部内容以引用的方式整体并入此处。

技术领域

本公开一般涉及流体分配***和用于将材料涂覆到工件的方法，并且更具体地涉及具有四个自由度的流体分配器。

背景技术

在服装制造领域中，流体分配***通常用于将诸如聚氨酯(PUR)粘合剂的材料涂覆到织物或布料，以将多片织物或布料粘合在一起。当将多片织物粘合在一起时，流体分配***需要能够以高准确度和高精度喷射少量的材料。例如，待涂覆到织物上的期望的材料条带的宽度能够具有小于8mm宽度和小于0.2mm高度的要求。当前的流体分配***不能充分地分配在服装制造领域中常见的某些分配图案，例如弯曲的分配图案。

当前流体分配***的另一个问题是材料喷射。喷射的材料以低水平的准确度和低精度喷射，这能够导致喷射过量的材料。另外，在许多传统的流体分配***中，由于重力的影响，在喷射操作已经完成之后，材料将继续从涂敷器***流出一段时间。由于在传统的织物粘合处理期间操作者需要重复地启动和停止涂覆器***，因此材料将会不断地流出涂覆器***，导致大的末端、拉丝和其它缺陷。

因此，需要一种流体分配***，该流体分配***充分地分配在服装制造领域常见的分配图案，例如弯曲的分配图案。此外，需要一种流体分配***，该流体分配***准确地喷射材料并且使材料在非操作状态期间由于重力而继续流出涂敷器***最小化。

发明内容

本发明的一个实施例包括一种使用流体分配***在工件上分配流体的方法。该方法包括将工件定位在流体分配***的工作板上。该方法还包括将流体分配***的分配器对准在XY平面中，该XY平面被定位于工件的分配区域的第一分配位置上方的分配高度。XY平面由X轴和与X轴正交的Y轴限定。对准分配器包括经由流体分配***的机架定位***提供x、y和z移动，以便将分配器从预分配位置移动到第一分配位置，x移动是分配器的平行于X轴的移动，y移动是分配器的平行于Y轴的移动，并且z移动是分配器的平行于Z轴的移动，Z轴正交于X轴和Y轴中的每一个。该方法还包括在第一分配位置处从分配器分配流体，并且在工件的分配区域上形成分配图案。形成分配图案包括经由机架定位***提供x、y和C轴移动，以便将分配器从第一分配位置移动到分配区域的多个分配位置中的每一个分配位置处并且将流体在多个分配位置中的每一个分配位置处从分配器分配，C轴移动是分配器围绕分配器的中心轴线的旋转移动。

本发明的另一个实施例包括流体分配***，该流体分配***被构造成将流体分配到工件上。流体分配***包括：工作板，其被构造成支撑工件；以及分配器，其被布置在工件上方，并且被构造成在工件上分配流体。流体分配***还包括支撑分配器的机架定位***。机架定位***被构造成提供：x、y和z移动以移动分配器，x移动是分配器的平行于X轴的移动，y移动是分配器的平行于正交于X轴的Y轴的移动并且z移动是分配器的平行于Z轴的移动，Z轴正交于X轴和Y轴中的每一个，并且还提供C轴移动以旋转分配器，该C轴移动是分配器围绕分配器的中心轴线的旋转移动。流体分配***还包括控制器，该控制器被构造成控制分配器和机架定位***。

通过结合附图阅读以下对说明性实施例的详细描述，本发明的各种附加特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显。

附图说明

结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上面给出的本发明的一般描述以及下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据本发明的方面的流体分配***的立体图。

图2示出了根据本发明的方面的流体分配***的机架定位***的立体图。

图3示出了图2中描绘的机架定位***的俯视图。

图4是根据本发明的方面的分配器实施例的立体图。

图5是沿着图4中的3-3线截取的、图4中所示的分配器的截面图。

图6是沿着图4中的4-4线截取的、图4中所示的分配器的截面图。

图7是根据本发明的方面的另一个分配器的等距视图。

图8是图7的根据本发明的方面的分配器的一部分的截面图。

图9是根据本发明的方面的又一个分配器的立体图。

图10是沿着图9中的2-2线截取的、图9中的分配器的截面图。

图11示出了根据本发明的方面的在工件的分配区域处分配的示例性方法。

图12示出了具有弯曲的分配区域的示例性工件。

具体实施方式

图1至图3示出了根据本发明的方面的流体分配***1的实施例的视图。图1示出了用于在多个分配区域处分配粘性流体的流体分配***1的立体图。图2示出了流体分配***1的机架定位***9的立体图，以及图3示出了机架定位***9的俯视图。流体分配***1可以特别适于在工件上的分配区域处分配流体，该工件可以是成为服装或衣物的织物或布料组件的一部分的织物或布料。例如，工件可以是相对柔性且可拉伸的聚酯、尼龙和/或棉基复合纺织品。流体可以是粘性流体。在一些实施例中，流体可以是粘合剂，例如聚氨酯(PUR)粘合剂(即，热熔粘合剂)，但也可以考虑其它材料。流体分配***1可以适于在被布置成任何期望的构造的任何期望的数量的工件上进行分配。替代地，多个分配区域可以是工件的不同区域，如本文中详细描述的。

参见图1，流体分配***1可以包括框架7、工作板8、机架定位***9和分配器10。框架7可以支撑工作板8、工件、机架定位***9和分配器10中的任何一个。除非明确相反地声明，否则本文中所用的术语“支撑”可以包括直接或间接支撑。框架7可以是支撑台。

工作板8可以支撑工件、机架定位***9和分配器10中的任何一个。例如，工作板8可以直接支撑工件和机架定位***9中的每一个，并且可以间接支撑分配器10。工作板8可以是平坦表面，并且该平坦表面可以包括表面精整。工作板8可以包括固定装置11(例如，一个或多个夹具)以将工件固定到工作板8以进行分配操作。固定装置11可以是能够调节的，以适应不同尺寸和/或形状的工件。根据工作板8的一个或多个前述方面，工作板8可以在分配操作期间支撑柔性工件，例如织物或布料。工作板8可以包括一个或多个固定位置12A、12B、12C、12D。如下所述，固定位置12A、12B、12C、12D可以用于适当地定向工件以确保准确的分配。工作板8可以是固定的。替代地，工作板8可以被集成到载具***(未示出)中，该载具***可以将工作板8和工件传送通过流体分配***1。

机架定位***9限定全局原点O和三个相互正交的全局轴X、Y和Z。机架定位***9可以是具有4轴工作站的笛卡尔机器人平台。机架定位***9被构造成在平行于全局X、Y和Z轴的、通常分别用x、y和z以及对应的方向箭头表示的方向上移动分配器10。“x移动”，即在x方向上的移动，可以包括平行于X轴的任何移动。“y移动”，即在y方向上的移动，可以包括平行于Y轴的任何移动。“z移动”，即在z方向上的移动，可以包括平行于Z轴的任何移动。

机架定位***9被进一步构造成使分配器10围绕分配器10的中心轴线C旋转，该中心轴线C平行于全局Z轴，如图2和图3中的弧形方向箭头所描绘的。也就是说，机架定位***9被构造成提供“C轴移动”以旋转分配器10；C轴移动是分配器10围绕分配器10的中心轴线C的旋转移动。分配器10可以围绕中心轴线C旋转完整的360度。分配器10可以以顺时针和顺时针方向中的任何一个方向旋转。

因此，机架定位***9可以可移动地支撑分配器10，使得分配器10具有四个自由度。也就是说，机架定位***9可以在x、y和z方向中的任何一个方向上移动分配器10，并且还可以围绕中心轴线C旋转分配器10。此外，分配器10可以在x、y和z方向中的任何一个方向上移动时，和/或围绕中心轴线C旋转时分配流体。由于机架定位***9提供的分配器10的四个移动自由度，流体分配***1可以更准确、可靠且有效地分配多组分配图案，包括例如弯曲的分配图案。流体分配***1还可以分配直线图案。

机架定位***9包括第一x支撑件13A和第二x支撑件13B。第一和第二x支撑件13A、13B各自与X轴平行对齐，并且通常被示出为纵向梁。第一和第二x支撑件13A、13B可以各自安装到工作板8。替代地，第一和第二x支撑件13A、13B可以各自安装到框架7，其中工作板8被布置在第一和第二x支撑件13A、13B和框架7之间。第一和第二x支撑件13A、13B分别设置有第一和第二x轴承14A、14B，第一和第二x轴承14A、14B被示出为线性轴承，用于实现分配器10的平行于X轴的x线性移动。第一和第二x轴承14A、14B平行于X轴对齐。

机架定位***9还包括横向定向的y支撑件15，y支撑件15与Y轴平行对齐并且通常被示出为横向梁或横梁。y支撑件15设置有y轴承16，y轴承16被示出为线性轴承，用于实现分配器10的平行于Y轴的y线性移动。y轴承16平行于Y轴对齐。y支撑件15被可移动地连接到第一和第二x支撑件13A、13B，以便与第一和第二x轴承14A、14B中的每一个接合并沿其滑动，以进行x移动。也就是说，y支撑件15被可滑动地布置在第一和第二x轴承14A、14B上。例如，y支撑件15可以包括头部夹具，头部夹具将y支撑件15可移动地联接到第一和第二x支撑件13A、13B。

机架定位***9还包括具有第一YZ侧(即，在YZ平面中延伸的一侧)的y滑架17，y滑架17的第一YZ侧接合y轴承16并且能够沿着y轴承16滑动以进行y移动。y滑架17具有第二YZ侧，被竖直定向的z轴承18附接到y滑架17的第二YZ侧，z轴承18被示出为线性轴承，用于实现分配器10的在平行于Z轴的方向上的z线性移动。z轴承18被布置成平行于Z轴。

机架定位***9还包括具有第一YZ侧的z滑架19，z滑架19的第一YZ侧接合z轴承18并且能够沿着z轴承18滑动以进行z移动。也就是说，z滑架19被可滑动地布置在z轴承18上。z滑架19具有第二YZ侧，被水平定向的可旋转轴承20可以设置在z滑架19的第二YZ侧上或附接到z滑架19的第二YZ侧。分配器10可以由可旋转轴承20可旋转地支撑在工作板8上方。

流体分配***1还可以包括摄像机21，摄像机21用于识别工件的参考基准22A、22B、22C、22D、22E。流体分配***1可以基于参考基准22A、22B、22C、22D、22E的位置识别每个工件在XY平面中相对于全局原点O的位置和定向。例如，参考图12中所示的工件W(下面讨论)，参考基准22A、22B、22C、22D、22E可以被设置在围绕工件的预定位置处。尽管基准在本文中被示出为由圆圈包围的“x”，但基准可以是任何可识别的标记，例如字母、数字、点或图案。在分配完成后，基准可以是能够移除的。以这种方式，流体分配***1可以确定每个工件是否在XY平面中相对于对应的参考位置旋转和/或平移，该对应的参考位置相对于原点O被限定。

摄像机21可以在任何合适的位置处安装到机架定位***9，例如在z滑架19的第二YZ侧上，如图2和图3中所示。对于基准识别，可以控制机架定位***9以基于XY平面中的基准的预期位置沿着预编程路径移动摄像机21。在一种模式中，可以控制机架定位***9以在每个基准的预期位置处顺序暂停，使得摄像机21可以在每次暂停期间捕获基准的视觉图像。在另一种模式中，可以控制机架定位***9以连续移动，并且摄像机21可以在移动期间捕获基准的视觉图像。基于由摄像机21捕获的基准的图像，控制器23(下面描述)可以确定工件在XY平面中的实际位置。

分配器10的移动可以通过机架定位***9的一系列可控制的动力驱动机构或驱动器来实现。更具体地，每个方向的移动x、y、z和围绕中心轴线C的旋转可以由至少一个对应的动力驱动机构提供动力。如图所示，第一和第二x驱动机构24A，24B或驱动器可以并行操作，以分别为沿着第一和第二x轴承14A、14B的x移动提供动力，并且第一和第二x驱动机构24A，24B或驱动器可以分别设置在第一和第二x轴承14A、14B内或附近。替代地，x移动可以由单个驱动机构(未示出)提供动力。例如，第一和第二x驱动器24A，24B可以沿着第一和第二x轴承14A、14B驱动y支撑件15，以为y支撑件15和附接到y支撑件15的其它结构提供x移动。如图所示，y驱动机构25或驱动器可以为沿着y轴承16的y移动提供动力，并且y驱动机构25或驱动器可以设置在y轴承16内或附近。例如，y驱动器25可以沿着y轴承16驱动y滑架17，以提供y滑架17和附接到y滑架17的其它结构的y移动。如图所示，z驱动机构26或驱动器可以为沿着z轴承18的z移动提供动力，并且z驱动机构26或驱动器可以设置在z轴承18附近。例如，z驱动器26可以沿着z轴承18驱动z滑架19，以提供z滑架19和附接到z滑架19的结构的z移动。C驱动机构27或驱动器可以为围绕中心C轴的旋转移动提供动力，并且C驱动机构27或驱动器可以设置在可旋转轴承20内或附近。C驱动器27可以驱动分配器10以提供C轴移动。也就是说，C驱动器27可以由可旋转轴承20支撑，以便与可旋转轴承20一起在x、y和z方向中的任何方向上移动。

在一个实施例中，驱动机构可以包括步进马达。替代地，驱动机构可以包括适于以高精度、可重复性和稳定性移动的任何其它合适的电动、气动或液压驱动器。驱动机构可以包括适合于移动分配器10的任何附加机械驱动元件。例如，C驱动器27可以包括马达28，马达28驱动滑轮***29(包括例如一个或多个滑轮和皮带)，滑轮***29附接到分配器10。在一个实施例(未示出)中，x、y、z驱动机构24A、24B、25、26可以包括步进马达，每个步进马达具有输出轴，该输出轴与联接到导螺杆的柔性驱动器连接。导螺杆可以随马达一起旋转，并且与被安装在对应的支撑件上的螺纹元件或带齿元件接合，以沿着对应的线性轴承致动移动。驱动机构可以安装在流体分配***1内的、不同于本文所示和所述的位置的任何合适位置处。第一和第二线束30A、30B可以为一个或多个例如分配器10和驱动机构提供动力以控制其操作。

流体分配***1还可以包括高度传感器，用于执行高度感测操作，其包括相对于XY平面测量工件沿Z轴的位置。高度传感器可以是非接触式激光传感器，或者替代地可以是接触式机械传感器。高度传感器可以例如被集成到容纳摄像机21的单元中。在操作中，可以控制机架定位***9以沿着预编程的路径移动高度传感器，以测量工件沿Z轴的位置。这些测量，在本文中被称为Z高度测量，使控制器23能够确定沿Z轴的适当高度，该高度被称为分配高度，分配器10应该降低到该分配高度以将流体分配到工件上。以这种方式，流体分配***1可以在分配时确保分配器10和对应工件之间的适当分配间隙。

机架定位***9、分配器10、摄像机21等能够用至少一个控制器23(例如计算机)控制。优选地，控制器23被构造成通过控制机架定位***9的驱动机构来指示分配器10的x、y、z移动以及围绕中心轴线C的旋转。以这种方式，机架定位***9是能够控制的，使得分配器10可以相对于工件的分配区域适当地被定位并且在工件的分配区域处进行分配。

分配器10可以是适合于将流体分配在工件上的任何分配器。例如，如图4至图6所示，流体分配***1可以设置有第一开槽喷嘴型分配器1010。分配器1010可以包括材料供给装置1012、泵1016和开槽喷嘴组件1100a，开槽喷嘴组件1100a用于将流体涂覆到工件。在以下描述中，仅为了方便而非限制，某些术语可以用于描述分配器实施例(即，分配器1010、2010、3010)。词语“右”、“左”、“下”和“上”指定所参考的附图中的方向。词语“内”和“外”分别指的是朝向和远离相应的分配器实施例的几何中心的方向。词语“向前”和“向后”指的是沿着纵向方向2的方向和与纵向方向2相反的、沿着分配器1010及其相关部分的方向。术语包括上面列出的词语、其衍生词和类似含义的词语。

除非本文另有说明，否则术语“纵向”、“横向”和“竖直”用于描述分配器1010的各种部件的正交方向分量，如由纵向方向2(对应于y方向)、横向方向4(对应于x方向)和竖直方向6(对应于z方向)所指定的。应当理解的是，虽然纵向和横向方向2、4被示出为沿着水平面延伸，并且竖直方向6被示出为沿着竖直平面延伸，但是在使用期间包含各个方向的平面可以不同。

参见图4至图6，分配器1010包括用于存储流体供给的材料供给装置1012。在所描绘的实施例中，材料供给装置1012限定了腔1015，以用于接收包含有流体供给的预先包装的注射器1017。然而，可以想到用于向材料供给装置1012供给流体的其它实施例，例如用一定体积的流体直接填充材料供给装置1012或从与分配器10隔开的外部供给源(未示出)泵送流体到材料供给装置1012。材料供给装置1012能够被构造成在流体被保持在材料供给装置1012内时将流体熔化和/或将流体保持在升高的温度下。在一些实施例中，材料供给装置1012能够被设计成容纳高达300毫升(ml)的流体，但材料供给装置1012能够根据需要更大或更小。例如，材料供给装置1012也能够被设计成容纳30ml的流体。材料供给装置1012能够包括加热元件(未示出)以向材料供给装置1012内的流体提供热量，或者替代地，以在材料供给装置1012内保持期望的温度。这防止了流体在流体被分配时冷却，因此保持了期望的流动性质。在一些实施例中，分配器1010可以包括第二加热元件(未示出)，该第二加热元件被构造成将流体保持在与上述加热元件不同的温度下。此外，材料供给装置1012能够包括帽1013，以用于将注射器1017固定在腔1015内，其中帽1013限定了延伸穿过帽1013中的通路1014。通路1014能够连接到外部加压空气源(未示出)，该外部加压空气源被构造成向腔1015内的流体施加压力，以用于将流体泵送出材料供给装置1012。

材料供给装置1012还包括流体通道1021，其从腔1015延伸到流体出口1022。流体出口1022被构造成将流体提供到泵1016的入口1026a，如将在下面描述的。止回阀1023能够被布置在腔1015和流体出口1022之间的流体通道1021中，以防止已经流过止回阀1023的流体返回到腔1015。这防止了在旧的流体供给已经被更换之后污染被布置在腔1015中的新流体。尽管示出了止回阀1023可以是球形止回阀，但是替代地也能够包括其它传统类型的止回阀。

分配器1010还包括泵1016，泵1016可释放地连接到材料供给装置1012并且流体连接到材料供给装置1012。泵1016能够包括泵体组件1032，泵体组件1032包括：泵体1032b；帽1032a，帽1032a附接到泵体1032b的上端；和喷嘴体1032c，喷嘴体1032c附接到泵体1032b的下端。应当理解的是，泵1016能够替代地限定整体式本体或者具有任何其它数量的部件。泵体1032b能够限定泵体组件1032的、直接连接到材料供给装置1012的部分，但是可以想到其它布置。

泵体组件1032能够限定若干个中空部分。例如，泵体组件1032的泵体1032b和喷嘴体1032c能够共同限定从入口1026a延伸到出口1026b的流体通道1026。流体通道1026被构造成通过入口1026a从材料供给装置1012接收流体，并且通过出口1026b将流体提供给喷嘴组件1100a，如下面将进一步描述的。另外，泵体1032b和喷嘴体1032c能够共同限定上腔室1036和下腔室1038。上密封组1040a和下密封组1040b被定位在泵体组件1032内以分离上腔室1036和下腔室1038。

泵1016还包括被定位在泵体组件1032内的阀构件1048。阀构件1048限定上端1048a和从上端1048a沿着竖直方向6延伸的阀杆1048b。上端1048a被定位在上腔室1036内，而阀杆1048b从上端1048a延伸穿过上腔室1036，穿过上密封组1040a和下密封组1040b，并进入到下腔室1038中，该下腔室1038能够限定流体通道1026的一部分。阀构件1048被构造成被可移动地布置在上腔室1036和下腔室1038内，并且因此被可移动地布置在流体通道1026内。上密封组1040a和下密封组1040b被构造成防止流体从下腔室1038迁移到上腔室1036，并且防止加压空气从上腔室1036迁移到下腔室1038。阀座(未示出)被布置在下腔室1038的下端处并且由喷嘴体1032c限定。在操作中，阀构件1048被构造成在泵体组件1032内在第一缩回位置和第二伸出位置之间往复移动。在缩回位置中，阀杆1048b整体与阀座1054间隔开，允许流体流过阀杆1048b和阀座1054并流到流体通道1026的出口1026b。在伸出位置中，阀杆1048b接触阀座1054，并且阻止流体流到流体通道1026的出口1026b。这样，阀构件1048被构造成选择性地阻止流体流过流体通道1026。

阀构件1048的平移能够由加压空气引起，该加压空气通过连接器1024的第一和第二空气路径1052a、1052b流入上腔室1036。第一和第二空气路径1052a、1052b中的每一个能够接收来自阀1020的加压空气，阀1020通过连接器1024连接到泵1016。阀1020能够是气动阀、电子阀或者期望的任何其它类型的阀。阀1020能够连接到加压空气源1025并从加压空气源1025接收加压空气，使得阀用于控制从加压空气源1025到泵1016的空气流。阀构件1048的上端1048a将上腔室1036分成第一和第二部分1036a、1036b，其中第一部分1036a能够从第一空气路径1052a接收加压空气，而第二部分1036b能够从第二空气路径1052b接收加压空气。具体地，第一部分1036a能够被限定在帽1032a和阀构件1048的上端1048a之间，而第二部分1036b能够被限定在阀构件1048的上端1048a和泵体1032b之间。当加压空气流过第一空气路径1052a并进入到上腔室1036的第一部分1036a中时，阀构件1048沿着竖直方向6向下被驱动到伸出位置中。相反，当加压空气流过第二空气路径1052b并进入到上腔室1036的第二部分1036b中时，阀构件1048沿着竖直方向6向上被驱动进到缩回位置中。

当阀构件1048沿着竖直方向6从缩回位置转换到伸出位置时，阀构件1048行进一段距离，该距离能够被称为行程长度。所需的行程长度能够在分配操作、分配的材料类型、内部部件随时间的磨损等方面变化。在泵1016的一个实施例中，行程长度能够使用限位杆(未示出)来调节，该限位杆延伸穿过泵体组件1032的帽1032a并且延伸到上腔室1036的第一部分1036a中。当阀构件1048在缩回位置中时，上端1048a能够接触限位杆的下端，使得限位杆控制阀构件1048在缩回位置中向上移动多远。限位杆能够螺纹接合帽1032a，使得限位杆相对于帽1032a的旋转使限位杆进一步移动到上腔室1036或从上腔室1036移出，因此改变在缩回位置中的阀构件1048的最大向上位置，以及行程长度。然而，也可以考虑用于调节行程长度的其它方法。

根据本发明的其它方面的流体分配***1可以包括第二多点喷嘴型分配器2010。参见图7和图8，分配器2010包括用于存储材料供给的材料供给装置2012。材料供给装置2012包括上面讨论的材料供给装置1012的特征的任何组合。分配器2010还包括流体连接到材料供给装置2012的泵2016。泵2016能够包括本体2031，本体2031包括顶部件2032a和中间部件2032b，中间部件2032b附接到顶部件2032a并且被定位于顶部件2032a下方。应当理解的是，泵2016能够替代地限定整体式本体或具有任何其它数量的部件。泵2016的本体2031限定大致中空的本体，使得上腔室2036和下腔室2038被限定在本体2031内。密封组2040被定位在本体2031内并且将本体2031的内部分成上腔室2036和下腔室2038。

喷嘴2100能够可拆卸地联接到本体2031并且例如被定位在中间部件2032b的下方。喷嘴2100能够从每个都被构造成喷射不同的图案的多个喷嘴2100中选择。在替代实施例中，喷嘴2100能够是整体式本体2031的一部分。下腔室2038可以被布置在喷嘴2100内。阀座2104被布置在下腔室2038的下端处并且由喷嘴2100限定。多个出口通道2108邻近阀座2104布置并且延伸穿过喷嘴2100。多个出口通道2108与下腔室2038流体连通。

泵2016还包括被定位在本体2031内的撞针2048。撞针2048限定上端2048a和从上端2048a沿着竖直方向6延伸的阀杆2048b。上端2048a被定位在上腔室2036内，而阀杆2048b从上端2048a延伸穿过上腔室2036，穿过密封组2040，并且进入到下腔室2038中。

在操作中，撞针2048被构造成在本体2031内在缩回位置和伸出位置之间往复移动。这种往复移动能够由通过第一和第二空气路径2052a、2052b流入到上腔室2036中的加压空气引起。第一和第二空气路径2052a、2052b中的每一个能够从阀2020接收加压空气，阀2020通过连接器(未示出)连接到泵2016。阀2020可以是气动阀、电子阀或者期望的任何其它类型的阀。撞针2048的上端2048a将上腔室2036分成第一和第二部分2036a、2036b，其中第一部分2036a能够从第一空气路径2052a接收加压空气，而第二部分2036b能够从第二空气路径2052b接收加压空气。当加压空气流过第一空气路径2052a并进入到上腔室2036的第一部分2036a中时，撞针2048沿着竖直方向6被向下驱动到伸出位置中。相反，当加压空气流过第二空气路径2052b并进入到上腔室2036的第二部分2036b中时，撞针2048沿着竖直方向6被向上驱动到缩回位置中。

继续图7和图8，泵2016包括被限定在喷嘴2100的外表面和中间部件2032b的内表面之间的周向腔室2054。周向腔室2054流体连接到材料供给装置2012，使得周向腔室2054被构造成从材料供给装置2012接收材料并允许材料流过周向腔室2054到被限定在喷嘴2100内的径向孔2056。然后，材料能够通过径向孔2056流到下腔室2038。在一些实施例中，径向孔2056包括围绕喷嘴2100等距周向间隔开的四个径向孔。然而，可以设想径向孔2056能够包括更多或者更少的孔，以及具有非等距间距的孔。

当撞针2048在缩回位置中时，阀杆2048b与由喷嘴2100限定的阀座2104间隔开。在该位置中，材料流过周向腔室2054，流过径向孔2056，并且流入到下腔室2038中。然后，当撞针2048转换到伸出位置中时，撞针2048的阀杆2048b沿着竖直方向6迅速向下穿过下腔室2038朝向阀座2104移动。在此转换期间，撞针2048使下腔室2038内的一定量的材料通过出口通道2108排出。当在伸出位置中时，阀杆2048b的下端可以接触阀座2104并因此产生下腔室2038和每个出口通道2108之间的流体密封，或者可以略微位于阀座2104上方。

当撞针2048沿着竖直方向6从缩回位置转换到伸出位置时，撞针2048行进一段距离，该距离能够被称为行程长度。所需的行程长度能够在分配操作、分配材料的类型、内部部件随时间的磨损等方面变化。结果，能够使用限位杆2044来调节行程长度，限位杆2044延伸穿过本体2031的顶部件2032a，并且延伸到上腔室2036的第一部分2036a中。当撞针2048在缩回位置中时，上端2048a能够接触限位杆2044的下端，使得限位杆2044控制在缩回位置中撞针2048向上移动多远。限位杆2044能够螺纹接合顶部件2032a，使得限位杆2044相对于顶部件2032a的旋转使限位杆2044进一步移动到上腔室2036或从上腔室2036移出，因此改变在缩回位置中的撞针2048的最大向上位置，以及该行程长度。

喷嘴2100可以包括三个出口通道2108，但应理解的是，喷嘴2100可以包括另一合适数量的出口通道2108，例如，一个、两个、四个、五个或六个出口通道。例如，合适的喷嘴2100可以具有单个出口通道2108、两个出口通道2108或更多。每个出口通道2108可以被布置成与竖直方向6成0°和90°之间的角度。在一些实施例中，一些或所有出口通道2108可以与一个或多个其它出口通道2108平行，并且可以沿着竖直方向6布置。每个出口通道2108的具体角度能够取决于阀座2104的尺寸和/或形状、阀杆2048b的尺寸和/或形状、正在分配的材料，取决于从每个出口通道2108分配的液滴之间的期望距离，或者取决于其它制造要求和/或偏好。

当撞针2048从缩回位置转换到伸出位置并且然后从伸出位置转换回缩回位置时，这可以被称为一个行程。随着每个行程，喷嘴2100的下腔室2038内的材料移动通过出口通道2108。撞针2048被构造成冲击阀座2104，使得由于撞针2048的阀杆2048b与阀座2104之间的冲击动量，离散体积的材料被从喷嘴朝向工件强制喷出(即喷射)。喷射与挤压或其它类型的材料分配形成对比，在挤压或其它类型的材料分配中液体材料作为连续、细长的细丝(通常被称为流体的“珠子”)被分配。虽然液滴能够在挤出液体材料期间通过迅速打开和关闭阀来形成，或者在分配时通过使用空气来断开挤出的珠子而形成，但是这些过程明显不同于喷射过程，在喷射过程中当撞针2048撞击阀座2104时，离散的液体质量直接从分配器2010以高速迅速喷射。液体材料(例如流体)以低压被接收到下腔室2038中并且以更高的压力从下腔室2038喷出。当阀杆2048b朝向阀座2104移动时产生高压。当阀杆2048b撞击阀座2104时，一部分液体材料(以液滴或点的形式)能够从喷嘴组件2100脱离。因此，在一些实施例中，喷射的材料能够在其接触工件之前与喷嘴组件2100分离。

通过提供多个出口通道2108，单个行程能够导致多个液滴从喷嘴2100分配到工件上。应当理解的是，行程长度、下腔室2038中存在的材料量以及出口通道2108的数量和尺寸都是能够被修改以实现期望分配的参数。

在示例性实施例中，在喷嘴2100中描绘了三个出口通道2108。随着撞针2048的每个行程，三个单独的液滴从喷嘴2100喷射到工件上。这允许同时分配更多材料，导致减少制造时间和相关成本。出口通道2108的数量和布置能够基于期望的使用来调节，这为每个分配装置和喷嘴2100增加了多功能性。

被分配到工件上的相邻液滴之间的距离能够通过在出口通道2108之间的距离和每个出口通道2108相对于竖直方向6的角度来控制。替代地或附加地，分配的液滴之间的距离能够通过使喷嘴2100更靠近或更远离工件移动来改变。在一些实施例中，第一出口通道沿着竖直方向6布置，第二出口通道在负水平方向4上与竖直方向6成0°至90°之间的角度布置，并且第三出口通道在与负水平方向相反的正水平方向4上，与竖直方向6成0°和90°之间的角度布置。在该描绘的实施例中，在工件上的从出口通道分配的三个液滴中的每一个之间的距离将与喷嘴2100与工件的距离正相关。喷嘴2100上的出口通道2108的具体布置也能够确定工件上的分配图案。

根据本发明的其它方面的流体分配***1可以包括第三开槽喷嘴型分配器3010。如图9和10所示，分配器3010包括用于存储材料供给的材料供给装置3012。材料供给装置3012可以包括如上所述的材料供给装置1012的任何特征。

分配器3010还可以包括流体连接到材料供给装置3012的泵3016。泵3016可以类似于上面描述的泵2016。例如，泵3016可以包括本体3031，本体3031包括顶部件3032a、附接到顶部件3032a并位于顶部件3032a下方的中间部件3032b，以及附接到中间部件3032b并位于中间部件3032b下方的底部件3032c。

泵3016的本体3031可以限定基本上中空的本体，使得上腔室3036和下腔室3038限定在本体3031内。密封组3040定位在本体3031内并且将本体3031的内部划分成上腔室3036和下腔室3038。泵3016还包括定位在本体3031内的撞针3048。撞针3048限定上端3048a和杆3048b，杆3048b从上端3048a沿着竖直方向6延伸。上端3048a位于上腔室3036内，而杆3048b从上端3048a延伸穿过上腔室3036，穿过密封组3040，并进入下腔室3038。

泵3016可以以与上述泵2016类似的方式操作。例如，撞针3048被构造成在缩回位置和伸出位置之间在本体3031内往复移动。这种往复移动可以由通过第一和第二空气路径3052a，3052b流入上腔室3036的加压空气引起。第一和第二空气路径3052a，3052b中的每一个可以从阀3020接收加压空气，阀3020通过连接器3024连接到泵3016。撞针3048的上端3048a将上腔室3036分成第一和第二部分3036a、3036b，其中，第一部分3036a可以从第一空气路径3052a接收加压空气，且第二部分3036b可以从第二空气路径3052b接收加压空气。当加压空气流过第一空气路径3052a并进入上腔室3036的第一部分3036a时，撞针3048沿竖直方向6向下驱动到伸出位置。相反，当加压空气流过第二空气路径3052b并进入上腔室3036的第二部分3036b时，撞针3048沿竖直方向6向上驱动到缩回位置。

泵3016包括限定在本体3031的底部件3032c的外表面和中间部件3032b的内表面之间的周向腔室3054。周向腔室3054流体连接到材料供给装置3012，使得周向腔室3054被构造成从材料供给装置3012接收材料并允许材料通过周向腔室3054流到在底部件3032c内限定的径向孔3056。然后，材料可以通过径向孔3056流到下腔室3038。在一个实施例中，径向孔3056包括围绕底部件3032c等距周向间隔开的四个径向孔。

当撞针3048在缩回位置中时，杆3048b与由下腔室3038的下端处的底部件3032c限定的阀座3060隔开。在该位置，材料流过周向腔室3054、流过径向孔3056，并且进入下腔室3038。然后，当撞针3048转换到伸出位置时，撞针3048的杆3048b沿竖直方向6迅速向下通过下腔室3038朝向阀座3060移动。在该转换期间，撞针3048使下腔室3038内的一定量的材料通过出口通道3064排出，出口通道3064在下腔室3038的下端从下腔室3038延伸。出口通道3064被构造成将该量的材料从下腔室3038引导至附接至泵3016的喷嘴组件3028。当在伸出位置中时，杆3048b的下端可以接触阀座3060并因此在下腔室3038和出口通道3064之间形成流体密封，或者可以稍微定位在阀座3060上方。

当撞针3048沿竖直方向6从缩回位置转换到伸出位置时，撞针3048行进一段距离，该距离可被称为行程长度。所需的行程长度可以在分配操作、分配的材料类型，内部部件随时间的磨损等方面变化。结果，可以使用限位杆3044调节行程长度，限位杆3044延伸穿过本体3031的顶部件3032a并且进入上腔室3036的第一部分3036a。当撞针3048在缩回位置中时，上端3048a可以接触限位杆3044的下端，使得限位杆3044控制在缩回位置中撞针3048向上移动多远。限位杆3044可以螺纹接合顶部件3032a，使得限位杆3044相对于顶部件3032a的旋转使限位杆3044进一步移入或移出上腔室3036，从而改变处于缩回位置中的撞针3048的最大向上位置，以及行程长度。

喷嘴组件3028可以包括喷嘴体。喷嘴体3029可以包括上凸缘3100，从上凸缘3100延伸的臂3104，以及与上凸缘3100相对地附接到臂3104的喷嘴头3108。上凸缘3100可以在其上表面上包括入口端口，以及两个延伸穿过上凸缘的孔。当分配器3010被完全组装时，上表面接触泵3016，并且入口端口可与泵3016的出口通道3064流体连通，使得喷嘴组件3028通过入口端口从泵3016接收材料。这些孔可以被构造成接收螺栓以将上凸缘3100固定到泵3016。然而，应当理解的是，上凸缘3100可以包括更多或更少的孔。替代地，喷嘴组件3028可以通过替代装置，例如通过搭扣配合接合、通过燕尾槽接合、夹紧等附接到泵3016。

图11示出了根据本发明的方面的在工件的分配区域处分配的示例性方法4000。图12示出了具有弯曲分配区域的示例性工件W，例如织物或布料。例如，可以利用流体分配***1或其任何合适的变型来执行方法4000。

在步骤4002，将工件定位在流体分配***1的工作板8上。例如，操作员或自动化***可将工件放置在工作板8上。工件经由固定装置11可固定到工作板8上。可选地，工件可以在工作板8的顶部上铺设而不固定到工作板8上。

步骤4002可以包括，在将工件定位在工作板8上之后或之前，确定分配位置的位置(即，第一分配位置和下面描述的多个分配位置中的每一个)。可以基于许多因素确定分配位置。例如，用户可以经由人机界面(未示出)将期望的流体分配图案(即，第一分配图案)输入到流体分配***1的控制器23中。期望的流体分配图案可以包括许多特征，包括例如期望的分配图案的尺寸、期望的分配图案的形状、在期望的分配图案的每个位置处要分配的流体的量等。分配位置可以是被计算以实现期望的分配图案的位置。如图1所示。如图12所示，期望的流体分配图案可以是弯曲图案。期望的分配图案可以是弯曲的，笔直的或其组合。

为了确保在工件的期望分配区域准确地分配期望的流体分配图案，步骤4002可以包括流体分配***1的相对对准。在一个实施例中，相对对准可以包括将工作板8的一个或多个固定位置12A、12B、12C、12D的位置(例如，通过人机界面)输入到控制器23中。然后，工件可以相对于所述一个或多个固定位置12A、12B、12C、12D以预定取向被定位在工作板8上。预定取向也可以输入到控制器23中。基于工作板8的一个或多个固定位置12A、12B、12C、12D的位置、工件的取向和所需的流体分配图案，控制器23可以自动计算分配协议(下面讨论)以实现所需的流体分配图案。也就是说，工作板8的一个或多个固定位置12A、12B、12C、12D的位置和工件的取向可以包括在用于确定分配位置的位置的因素中。

在另一个实施例中，确保在工件的期望分配区域处准确地分配期望的流体分配图案可以包括例如以上述方式识别与分配区域相关联的参考基准22A、22B、22C、22D、22E(例如，利用摄像机21)。例如，每个分配区域可以设置有其自己的一组对应的参考基准22A、22B、22C、22D、22E。替代地，多个分配区域可以与单组参考基准22A、22B、22C、22D、22E相关联。然后，流体分配***1可以基于所识别的参考基准22A、22B、22C、22D、22E确定每个分配位置的位置和取向(即，位置)。也就是说，所识别的参考基准22A、22B、22C、22D、22E可以包括在用于确定分配位置的位置的因素中。

在步骤4004，流体分配***1可以将分配器(即，分配器实施例1010、2010、3010中的任一个)对准在XY平面中，该XY平面位于工件分配区域的第一分配位置上方的分配高度处。流体分配***1可以通过高度感测来收集分配区域的Z高度测量值。这种高度感测可以包括收集分配区域的多个高度测量值。然后，流体分配***1可以基于Z高度测量值和/或基于用户输入来确定分配器的分配高度。如上所述，可以在步骤4002中确定第一分配位置。XY平面可以由X轴和垂直于X轴的Y轴限定。对准分配器可以包括经由流体分配***1的机架定位***9提供x、y和z移动，以便将分配器从预分配位置移动到第一分配位置。可以通过上面讨论的x、y和z驱动机构24A、24B、25、26提供x、y和z移动。“x移动”是分配器平行于X轴的移动，或者是图1和图2中所示的x方向的移动。“y移动”是分配器平行于Y轴的移动，或者是图2和3中所示的y方向的移动。“z移动”是分配器平行于Z轴的移动(Z轴与X轴和Y轴中的每一个正交)，或者在图2和3中所示的z方向上的移动。2和3。

在步骤4006，控制分配器以在第一分配位置开始从分配器分配流体。流体可以是粘性流体。流体可以是粘合剂，例如聚氨酯(PUR)粘合剂，但也可以考虑其它材料。

在步骤4008，控制机架定位***9和分配器以在工件的分配区域上形成分配图案。形成分配图案可以包括经由机架定位***9提供x，y和C轴移动，以便将分配器从第一分配位置移动到分配区域的多个分配位置中的每一个并在多个分配位置中的每一个处从分配器分配流体。C轴移动是分配器围绕分配器的中心轴线的旋转移动，并且可以经由C驱动器27提供。旋转移动可以包括在顺时针和逆时针方向中的任何方向上围绕C轴的完全旋转。可以基于例如第一分配位置和多个分配位置中的每一个分配位置的位置自动计算x，y和C轴移动。分配器可以分配任何数量的图案。例如，分配器可以在每个分配位置分配珠子。替代地，分配器可以在由机架定位***9移动的同时连续分配，以便在工件上分配直的或弯曲的线性图案，如图12所示。由于分配器的四个移动自由度，方法4000可以更准确、可靠和有效地分配多种分配图案，包括例如弯曲的分配图案。

在完成流体图案的分配之后，流体分配***1可以将分配器沿Z轴向上抬起以回至预分配高度，该预分配高度可以与方法4000开始时的高度相同。***可以评估是否存在要分配的额外流体图案，例如在第二、第三、第四、......第n个分配区域处的额外流体图案。如果仍有待执行的额外分配，则***可返回到步骤4002。如果所有分配完成，则***可结束分配操作。

虽然已经通过其具体实施例的描述说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是并不意图将所附权利要求的范围局限或以任何方式限制于这些细节。本文讨论的各种特征可以单独使用或以任何组合使用。本领域技术人员容易想到其它优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和方法以及说明性示例。因此，在不脱离本发明总体构思的范围或精神的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (20)

1.一种使用流体分配***在工件上分配流体的方法，所述方法包括：

将所述工件定位在所述流体分配***的工作板上；

在XY平面中对准所述流体分配***的分配器，所述XY平面位于所述工件的分配区域的第一分配位置上方的分配高度处，所述XY平面由X轴和垂直于所述X轴的Y轴限定，对准所述分配器包括经由所述流体分配***的机架定位***来提供x移动、y移动和z移动，以便将所述分配器从预分配位置移动到所述第一分配位置，x移动是所述分配器平行于所述X轴的移动，y移动是所述分配器平行于所述Y轴的移动，并且z移动是所述分配器平行于Z轴的移动，所述Z轴垂直于所述X轴和所述Y轴中的每一个轴；

在所述第一分配位置从所述分配器分配流体；和

在所述工件的分配区域上形成分配图案，形成所述分配图案包括经由所述机架定位***提供x移动、y移动和C轴移动以便将所述分配器从所述第一分配位置移动到所述分配区域的多个分配位置中的每一个分配位置，和在所述多个分配位置中的每一个分配位置处从所述分配器分配流体，C轴移动是所述分配器围绕所述分配器的中心轴线的旋转移动。

2.根据权利要求1所述的分配流体的方法，还包括：

在对准所述分配器之前，确定所述第一分配位置和所述多个分配位置中的每一个分配位置相对于所述工作板的一个或多个固定位置的位置。

3.根据权利要求2所述的分配流体的方法，其中将所述工件定位在所述工作板上包括将所述工件与所述一个或多个固定位置对准。

4.根据权利要求2所述的分配流体的方法，还包括：基于所述第一分配位置和所述多个分配位置中的每一个分配位置的位置，自动计算所述x移动、y移动和C轴移动。

5.根据权利要求1所述的分配流体的方法，还包括：在将所述工件定位在所述流体分配***的工作板上之后，识别与所述工件上的所述分配区域相关联的参考基准。

6.根据权利要求5所述的分配流体的方法，还包括：确定所述第一分配位置和所述多个分配位置中的每一个分配位置相对于所述参考基准的位置。

7.根据权利要求6所述的分配流体的方法，还包括：基于所述第一分配位置和所述多个分配位置中的每一个分配位置的位置，自动计算所述x移动、y移动和C轴移动。

8.根据权利要求1所述的分配流体的方法，其中，所述工件是织物或布料。

9.根据权利要求1所述的分配流体的方法，其中所述流体是粘合剂。

10.一种流体分配***，所述流体分配***被构造成将流体分配到工件上，所述流体分配***包括：

工作板，所述工作板被构造成用于支撑所述工件；

分配器，所述分配器被设置在所述工件上方并被构造成在所述工件上分配所述流体；和

机架定位***，所述机架定位***支撑所述分配器，所述机架定位***被构造成：

提供所述分配器的x移动、y移动和z移动，x移动是所述分配器的平行于X轴的移动，y移动是所述分配器的平行于Y轴的移动，所述Y轴与所述X轴垂直，并且z移动是所述分配器的平行于Z轴的移动，所述Z轴与所述X轴和所述Y轴中的每一个轴正交；并且

提供C轴移动以旋转所述分配器，C轴移动是所述分配器的围绕所述分配器的中心轴线的旋转移动；和

控制器，所述控制器被构造成控制所述分配器和所述机架定位***。

11.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述工作板包括固定装置，所述固定装置被构造成将所述工件固定到所述工作板。

12.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述分配器包括：

泵，所述泵包括：

泵体组件，包括：喷嘴体，所述喷嘴体限定延伸到所述喷嘴体中的凹部；以及流体通道，所述流体通道具有入口和出口，所述入口被构造成接收所述流体，其中所述出口通向所述凹部；和

阀，所述阀可移动地设置在所述流体通道中并被构造成选择性地阻止所述流体流到所述流体通道的出口；和

开槽喷嘴组件，所述开槽喷嘴组件用于分配所述流体，其中

所述开槽喷嘴组件被容纳在所述喷嘴体的凹部中。

13.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述分配器包括：

本体，所述本体在其中在入口和出口之间限定腔室，所述腔室被构造成通过所述入口接收所述流体并允许所述流体通过所述出口排出；

阀座，所述阀座被设置在所述出口附近；

阀杆，所述阀杆被构造成在所述腔室内朝向和远离所述阀座可滑动地移动并接触所述阀座；和

与所述腔室的出口流体连通的多个出口通道，所述多个出口通道中的每一个出口通道被构造成从所述腔室接收所述流体，

其中，所述阀杆被构造成冲击所述阀座，使得由于所述阀杆和所述阀座之间的冲击动量，离散体积的流体从所述多个出口通道被强制地喷射到所述工件上。

14.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述机架定位***包括：

第一x支撑件和第二x支撑件，每个x支撑件分别包括第一x轴承和第二x轴承，所述第一x支撑件和第二x支撑件以及所述第一x轴承和第二x轴承平行于所述X轴对齐；

y支撑件，所述y支撑件可滑动地布置在所述第一x轴承和第二x轴承上，所述y支撑件平行于所述Y轴对齐；和

第一x驱动器和第二x驱动器，所述第一x驱动器和第二x驱动器被构造成沿所述第一x轴承和第二x轴承驱动所述y支撑件以提供所述x移动。

15.根据权利要求14所述的流体分配***，其中，所述机架定位***还包括：

y轴承，所述y轴承设置在所述y支撑件上，所述y轴承平行于所述Y轴对齐；

y滑架，所述y滑架可滑动地布置在所述y轴承上；和

y驱动器，所述y驱动器被构造成沿所述y轴承驱动所述y滑架以提供所述y移动。

16.根据权利要求15所述的流体分配***，其中，所述机架定位***还包括：

z轴承，所述z轴承设置在所述y滑架上，所述z轴承平行于所述Z轴布置；

z滑架，所述z滑架可滑动地布置在所述z轴承上；和

z驱动器，所述z驱动器被构造成沿所述z轴承驱动所述z滑架以提供所述z移动。

17.根据权利要求16所述的流体分配***，其中，所述机架定位***还包括：

设置在所述z滑架上的可旋转轴承，所述可旋转轴承将所述分配器可旋转地支撑在所述工作板上方；和

C驱动器，所述C驱动器由可旋转轴承支撑以便与所述可旋转轴承一起移动，所述C驱动器被构造成驱动所述分配器以提供所述C轴移动。

18.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述工件是织物或布料。

19.根据权利要求10所述的流体分配***，其中所述流体是粘合剂。

20.根据权利要求10所述的流体分配***，其中，所述控制器被构造成控制所述分配器和所述机架定位***以分配弯曲的分配图案。

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