用于将材料施加到自行车车架的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月22日提交的题为“systemandmethodforapplyingmaterialtoabicycleframe”的美国临时专利申请第62/589,816号的优先权和权益，该专利申请通过引用整体并入本文中。

背景技术：

本公开总体上涉及一种用于将材料施加到自行车车架上的系统和方法。

在自行车的制造过程中，自行车的车架被构造并经常涂覆有材料(例如油漆、保护膜、聚氨酯、粉末等)。期望将均匀的材料层施加到自行车的车架上，以增加油漆的耐久性和美观性。利用自动化系统可以减少施加材料的时间，和/或能够更一致地施加材料。该自行车的车架可以包括缝隙，所述缝隙可增加施加均匀材料层的难度。在一些情况下，自动化系统可能未将整个车架涂覆材料，和/或自动化系统可能施加不均匀的材料层。在这种情况下，可能将额外的材料施加于自行车的车架。因此，改善材料在自行车车架上的施加可能是有益的。

技术实现要素：

下面概述在范围上与原始权利要求相当的某些实施例。这些实施例并非旨在限制权利要求的范围，而是这些实施例仅旨在提供对本文所描述的系统和技术的可能形式的简要概述。实际上，本公开的实施例可以包括与下面阐述的实施例类似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种用于将材料施加到自行车车架的方法包括经由控制器确定该自行车车架的至少一个物理维度。该方法还包括经由该控制器确定至少两个材料施涂器之间的距离设置。此外，该方法包括经由该控制器确定由该至少两个材料施涂器中的每一个喷涂到该自行车车架上的材料的图案尺寸。此外，该方法包括至少部分地基于距离设置和图案尺寸经由该控制器来调节至少两个材料施涂器的位置设置。此外，该方法包括经由该控制器通过该至少两个材料施涂器将材料施加到该自行车车架上。

在第二实施例中，一种用于将油漆施加到自行车车架上的系统包括控制器，该控制器被配置成确定该自行车车架的至少一个物理维度。该控制器还被配置成确定至少两个油漆施涂器之间的距离设置。此外，该控制器被配置成确定由该至少两个油漆施涂器中的每一个喷涂到该自行车车架上的油漆的图案尺寸。此外，该控制器被配置成至少部分地基于所述距离设置和图案尺寸来调节该至少两个油漆施涂器的位置设置。此外，该控制器被配置成通过该至少两个油漆施涂器将油漆施加到该自行车车架上。

在第三实施例中，一种用于将油漆施加到自行车车架上的系统包括自动机器人系统，该自动机器人系统包括多个臂和多个关节。所述自动机器人系统被配置成通过移动所述多个臂中的至少一个或所述多个关节中的至少一个来调节油漆施涂器系统的位置设置。该系统还包括与自动机器人系统联接的油漆施涂器系统，并且油漆施涂器系统包括至少两个油漆施涂器。所述油漆施涂器系统还包括至少两个安装臂，所述至少两个安装臂配置成与所述至少两个油漆施涂器中的相应一个油漆施涂器联接。此外，所述油漆施涂器系统包括至少一个滑动臂，所述至少一个滑动臂配置成联接到所述至少两个安装臂，并且所述至少一个滑动臂配置成使所述至少两个安装臂能够相对于彼此平移。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是根据本公开的一个方面自动材料施加系统的一个实施例的透视图；

图2是根据本公开的一个方面机器人臂的一个实施例的侧视图，该机器人臂具有可以在图1的自动材料施加系统中使用的两个材料施涂器；

图3是根据本公开的一个方面相对于自行车车架处于多个位置中的图2的两个材料施涂器的实施例的侧视图；和

图4是根据本公开的一个方面用于将材料自动施加到自行车车架的流程图的一个实施例。

具体实施方式

下面将描述本公开的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简要描述，在说明书中可能没有描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方案的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关的和商业相关的约束，所述约束可随实施方案而变化。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于得益于本公开内容的普通技术人员而言，仍然是设计、生产和制造的常规任务。

当介绍本公开的各种实施例的要素时，冠词“一”、“一个”、“所述”和“该”旨在表示存在一个或多个所述要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括性的并且意味着除了存在所列出的要素之外，还可以存在另外的要素。操作参数和/或环境条件的任何示例不排除所公开的实施例的其他参数/条件。

在构造自行车期间，构造自行车车架。然后自行车车架经常涂覆有至少一层材料(例如油漆、保护膜、聚氨酯、粉末等)。如本文所述，术语油漆可指任何合适的涂布材料，包括油漆、保护膜、聚氨酯、粉末等，其可应用于自行车。自行车车架通常具有凹陷和圆形表面，这可能使得将油漆施加到自行车车架上变得复杂。此外，有益地施加具有均匀厚度的油漆层以改善油漆的耐久性和美观性。此外，油漆施加系统经常对没有接收均匀油漆层的点使用补漆，这可能利用额外的工人和时间。此外，减少为自行车车架涂漆的时间可以减少自行车的制造时间，这可以减少与制造自行车相关联的成本。因此，需要提供一种油漆施加系统，以改进油漆在自行车车架上的施加，从而改进油漆的耐久性和美观性，并且减少施加油漆和补漆所花费的时间。

因此，本公开的实施例大体上涉及一种用于油漆施加的系统和方法。例如，一些实施例包括自动油漆施涂器，该自动油漆施涂器使油漆能够在自行车车架的表面上一致地流动。该自动油漆施涂器可以提高施加到自行车车架的油漆的质量，同时减少将油漆施加到自行车车架的时间。

考虑到上述内容，图1是自动油漆施加系统10的实施例的透视图，其可包括如下文进一步详细讨论的油漆施涂器和使用该油漆施涂器的方法的各种改进。在本实施例中，自动油漆施加系统10包括机器人系统12、第一泵系统14、第二泵系统16、油漆供应器30和控制器20。在部件(例如自行车)的制造过程中，可以(通过例如自动油漆施加系统10)将油漆涂覆到部件。这样，未涂漆表面22沿着输送机系统24行进以经过制造过程的各个步骤。在本实施例中，未涂漆表面22经过涂漆步骤，其中未涂漆表面22被涂漆并变成涂漆表面26。当未涂漆表面22在输送机系统24上行进经过自动油漆施加系统10时，自动油漆施加系统10将油漆施加到未涂漆表面22上。例如，在本实施例中，机器人系统12包括油漆施涂器28(例如雾化器)，油漆流过油漆施涂器28而喷射。因此，当未涂漆表面22行进经过机器人系统12时，油漆施涂器28将油漆喷射到未涂漆表面22上。同时，机器人系统12被配置成以六个自由度移动油漆施涂器28，以提高施加到未涂漆表面22的油漆的质量。在一些实施例中，机器人系统12可以以较少的自由度移动油漆施涂器，包括1、2、3、4或5个自由度。在自动油漆施加系统10将油漆施加到未涂漆表面22之后，未涂漆表面22变成涂漆表面26，并继续到制造过程的另一部分。

在一些实施例中，第一泵系统14、第二泵系统16或这两者可用于帮助机器人系统12施加油漆。例如，第一泵系统14、第二泵系统16或这两者可以经由一个或多个油漆供应线32而流体联接到油漆供应器30，以通过油漆施涂器28向机器人系统12提供油漆流。第一泵系统14和第二泵系统16可以包括任何合适类型的泵，包括齿轮泵、隔膜泵、离心泵等。

此外，控制器20(例如电子控制器和/或基于处理器的控制器)可用于管理油漆施加系统10的操作。控制器20可以通过与机器人系统12、第一泵系统14、第二泵系统16和/或输送机系统24电通信来独立地控制油漆施加系统10的操作。例如，控制器20可以控制油漆施涂器28在机器人系统12上的位置和移动。此外，控制器20可以控制输送机系统24的移动速度以增加或减少未涂漆表面22和涂漆表面26的移动速度。控制器20可以控制第一泵系统14和/或第二泵系统16以改变流向机器人系统12的油漆的流量。

控制器20可以包括分布式控制系统(dcs)或完全或部分自动化的任何基于计算机的工作站。例如，控制器20可以包括可以执行软件程序以执行所公开的技术的(多个)处理器34(例如(多个)微处理器)。此外，处理器34可以包括多个微处理器、一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器和/或一个或多个专用集成电路(asic)或其某种组合。例如，处理器34可以包括一个或多个精简指令集(risc)处理器。控制器20可以包括存储器装置36以存储可由处理器34执行的指令。存储在存储器装置36上的数据可包括但不限于油漆施加系统10的机器人系统12的运动算法、第一泵系统14参数、第二泵系统16参数、输送机系统24参数等。存储器装置36可包含有形非暂时性机器可读媒体，例如易失性存储器(例如随机存取存储器(ram))和/或非易失性存储器(例如只读存储器(rom)、闪存、硬盘驱动器，或任何其他合适的光学、磁性或固态存储媒体，或它们的组合)。此外，控制器20可以包括分布在油漆施加系统10各处的多个控制器(例如机器人系统12、第一泵系统14、第二泵系统16和输送机系统24中的每一个可以包括一个或多个控制器)。

图2是具有施涂器系统48(其包括两个油漆施涂器28)的机器人系统12的实施例的侧视图。机器人系统12包括可以围绕横向轴线56、纵向轴线58和/或竖直轴线60旋转的第一关节50、第二关节52和第三关节54。此外，机器人系统包括联接第一关节50和第二关节52的第一臂62、联接第二关节52和第三关节54的第二臂64，以及联接第三关节54和施涂器系统48的第三臂66。当第一关节50、第二关节52和/或第三关节54旋转时，第一臂62、第二臂64和/或第三臂66在横向方向56、纵向方向58和/或竖直方向60上移动。在一些实施例中，机器人系统12可以包括任何合适数量的关节和/或臂，包括1、2、4、5、6或更多。

此外，如上所述，机器人系统12可以电联接到控制器20，控制器20可以控制一个或多个马达70(例如伺服马达、电动机等)以控制第一关节50、第二关节52和/或第三关节54的旋转，从而控制机器人系统12的运动。在一些实施例中，机器人系统12可以由操作者使用输入装置(例如操纵杆、鼠标和键盘等)来控制。

施涂器系统48联接到第三臂66。因此，机器人系统12可以通过控制第三臂66的运动来控制施涂器系统48的三维位置。施涂器系统48的运动可以影响喷射到未涂漆表面上的油漆的特性。例如，如果使油漆施涂器系统48移动得更远离未涂漆表面，则油漆将被喷射到未涂漆表面的较大区域上。相反，如果使油漆施涂器系统48移动得更接近未涂漆表面，则油漆将被喷射到未涂漆表面的较小区域上。此外，油漆施涂器系统48将油漆施加到未涂漆表面的特定区域的时间量可以与沉积到未涂漆表面上的油漆量成比例。例如，将油漆施加到未涂漆表面的特定区域花费更长的时间，则增加了沉积到未涂漆表面的特定区域上的油漆量。

如上所述，施涂器系统48可以通过一个或多个油漆供应线32从油漆供应器30接收油漆流。通过施涂器系统48的油漆的流量可以影响沉积到未涂漆表面上的油漆量。例如，较高的油漆流量将增加沉积到未涂漆表面上的油漆量。

在本实施例中，施涂器系统48包括两个油漆施涂器28和支架系统80，该支架系统80联接到两个油漆施涂器28和第三臂66。如下所述，支架系统80可使两个施涂器能够相对于彼此移动以改变油漆的喷射图案的特性。此外，可以单独控制每个油漆施涂器28以改变喷射图案的特性。例如，可以调节油漆施涂器28的喷嘴以改变喷射图案的尺寸和/或形状。

图3是示出相对于自行车车架100处于多个位置的施涂器系统48的侧视图。如上所述，施涂器系统48在与第三关节54联接的第三臂处联接到机器人臂12，并且第三臂66的运动控制施涂器系统48的运动。在本实施例中，施涂器系统48包括两个油漆施涂器28、第一滑动臂102、第二滑动臂104、第一安装臂106、第二安装臂108和安装支架110。在操作中，施涂器系统48相对于自行车车架100移动。当施涂器系统48在移动时，油漆通过两个油漆施涂器28喷射到自行车车架100上。

在本实施例中，安装支架110通过两个紧固件112(例如螺栓、螺钉、焊接等)而刚性地联接到第三臂66。在一些实施例中，安装支架110可以可旋转地联接到第三臂。第一滑动臂102在第一端114处联接到安装支架110并且在第二端116处联接到第一安装臂106。第二滑动臂104在第一端118处联接到安装支架110并且在第二端120处联接到第二安装臂108。此外，第一安装臂106和第二安装臂108中的每一个都联接到两个油漆施涂器28中的一个。在本实施例中，两个油漆施涂器28刚性地联接到相应的安装臂。在一些实施例中，两个油漆施涂器28中的一个或两个可以可旋转地联接到相应的安装臂。此外，在一些实施例中，两个油漆施涂器28中的一个或两个可以可滑动地联接到相应的安装臂，从而可滑动地联接的油漆施涂器28可以沿着相应的安装臂的长度130平移。第一滑动臂102和第二滑动臂104中的每一个使得相应的第一安装臂106和第二安装臂108能够朝向和远离安装支架110平移，这使得油漆施涂器28能够相对于彼此处于不同的距离。如图所示，两个油漆施涂器28可以彼此相距第一距离124，或彼此相距第二距离126。应当理解，可以调节两个油漆施涂器28之间的距离以获得任何合适的距离。在一些实施例中，第一距离124和/或第二距离126可以基于由每个油漆施涂器28喷射的油漆所覆盖的区域来确定，以便由每个油漆施涂器28喷射的油漆所覆盖的区域彼此相交。

此外，第一安装臂106和第二安装臂108的平移可以由操作者手动控制，或者由马达(例如伺服马达、电动机等)和控制器(例如控制器20)自动控制。在一些实施例中，可以在第三臂66运动时防止第一安装臂106和第二安装臂108的平移，并且在一些实施例中，可以在第三臂66运动时允许第一安装臂106和第二安装臂108的平移。在一些实施例中，第一滑动臂102和第二滑动臂104可以与安装支架110成一体和/或第一滑动臂102和第二滑动臂104可以是在第一安装臂106和第二安装臂108之间延伸的单个滑动臂。此外，第一滑动臂102和第二滑动臂104可以包括允许平移的任何合适的结构，包括抽屉滑轨、轨道滑轨等。

两个油漆施涂器28中的每一个都包括入口134，入口134可联接到电缆(例如光纤电缆)，以控制油漆施涂器28的某些方面。两个油漆施涂器28中的每一个都还包括出口喷嘴136，油漆流可通过出口喷嘴136离开相应的油漆施涂器28。当油漆流行进通过油漆施涂器28并通过出口喷嘴136流出时，油漆流可以雾化成细雾并喷射到自行车车架100上以形成油漆层。出口喷嘴136可以改变所喷射的油漆的形状以及自行车车架100的被油漆覆盖的区域的量。此外，油漆施涂器28和自行车车架100之间的距离也可以影响油漆所覆盖的区域。如图所示，油漆施涂器28可以与自行车车架100相距第一距离140，或者与自行车车架100相距第二距离142。第一距离140和第二距离142可以彼此相等，或者第一距离140和第二距离142可以彼此不同。在一些实施例中，使得第一距离140等于第二距离142可以使得喷射到自行车车架100上的油漆具有均匀的层厚度。

图4是用于自主地将油漆施加到自行车车架的过程160的实施例的流程图。过程160使机器人系统能够将油漆以均匀的层厚度施加到自行车车架。尽管以下过程160包括可以执行的多个操作，但是应当注意，过程160可以以各种合适的顺序(例如所讨论的操作的顺序，或任何其他合适的顺序)执行。可以不执行过程160的所有操作。此外，过程160的所有操作可由控制器执行。

该控制器被配置成确定(框162)该自行车车架的至少一个物理维度。该物理维度可以包括任何合适的维度，例如长度、厚度、宽度等。此外，可以从用户输入接收物理维度。

然后，控制器确定(框164)两个油漆施涂器之间的距离设置。如上所述，可以利用滑动臂而使油漆施涂器相对于彼此移动。该距离设置可以至少部分地基于由每个油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域来确定。例如，所确定的距离设置可以使得由从每个油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域彼此相交，从而在由从每个油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域之间没有未涂漆的空间。在一些实施例中，距离设置可以至少部分地基于至少一个物理维度。例如，距离设置可以使得由从每个油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域沿着所述至少一个物理维度包含所述区域的一些或全部。

接下来，控制器确定(框166)通过油漆施涂器的油漆的流量。通过油漆施涂器的流量可以影响由从相应油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域。此外，通过油漆施涂器的油漆的流量可以影响由油漆施涂器施加的油漆层的厚度。通过油漆施涂器的油漆的流量还可以影响油漆施涂器将油漆施加到自行车车架上的时间量。例如，较高的油漆流量将增加所施加的油漆层的厚度和/或减少油漆施涂器将油漆施加到自行车车架上的时间量。

该控制器确定(框168)喷射在该自行车车架上的油漆的图案尺寸。图案尺寸是通过每个油漆施涂器喷射的油漆所覆盖的区域的量。在一些实施例中，可以通过改变出口喷嘴设置来调节图案尺寸。例如，出口喷嘴可以变窄，这可以减小图案尺寸，或者出口喷嘴可以加宽，这可以增大图案尺寸。在一些实施例中，图案尺寸可以通过改变油漆施涂器和自行车车架之间的距离来调节。例如，增加油漆施涂器与自行车车架之间的距离可以增加图案尺寸并且减小施加到自行车车架上的油漆层的厚度。此外，减小油漆施涂器与自行车车架之间的距离可以减小图案尺寸并且增加施加到自行车车架上的油漆层的厚度。另外，图案尺寸可以通过改变通过油漆施涂器的空气流量(例如整形空气)的压力设置来调节。例如，图案尺寸可以与空气流量成反比(例如，较高的压力设置对应于较小的图案尺寸，而较低的压力设置对应于较大的图案尺寸)。

接下来，控制器可以至少部分地基于距离设置、油漆的流量和/或图案尺寸来调节(框170)油漆施涂器的位置设置。例如，控制器可将油漆施涂器移动得更接近或更远离自行车车架。该控制器可以使油漆施涂器移动得彼此更靠近或更远离。在一些实施例中，控制器可以确定油漆施涂器的行进路径。例如，当油漆施涂器正在将油漆施加于自行车车架时，控制器可调节油漆施涂器的位置设置以相对于自行车车架移动，同时将油漆施加于自行车车架以使油漆施涂器能够将油漆施加于基本上全部的自行车车架。在一些实施例中，油漆施涂器的图案尺寸可以允许油漆施涂器在将油漆施加到自行车车架上时是静止的。

该控制器还通过油漆施涂器将油漆施加(框172)到自行车车架上。如上所述，可以在控制器正在调节(框170)油漆施涂器的位置设置时施加油漆。该控制器可以致使油漆流进入油漆施涂器中，并且油漆施涂器致使该油漆流雾化并且流到该自行车车架上，由此将油漆层施加到该自行车车架上。

利用具有两个可以相对于彼此移动的油漆施涂器的系统可以提高生产率和/或降低与自行车车架的涂漆相关的成本。例如，通过两个油漆施涂器提供油漆可以减少将油漆施加到自行车车架上的时间量，这可以减少制造完整自行车的时间。此外，通过两个油漆施涂器(其可以在将油漆施加到自行车车架的同时移动)来提供油漆可以以减小的厚度方差来施加油漆，这可以改进油漆层的质量和美观性。使用两个油漆施涂器还可以减少补漆所花费的时间量，这可以减少制造整个自行车的时间并且减少制造整个自行车的工作量。因此，使用两个油漆施涂器的系统可增加生产率和质量。

虽然在本文中已示出和描述了本公开的仅仅某些特征，但是本领域的技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和改变。