盒式纏繞軸鎖的製作方法

2023-05-14 15:43:01 1

專利名稱：盒式纏繞軸鎖的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於柔性線繩材料的分配器。具體地講，本發明涉及將連 續絲狀體形式的成型材料傳送到用於建造三維物體的成型機的盒子。
背景技術：
基於擠壓的成層製造機基於從計算機輔助設計(CAD)系統提供的設 計數據，通過從擠壓頭按照預定模式擠壓可凝固成型材料來建造三維物體 或者模型。 一種用於給擠壓頭提供成型材料的技術是按照絲狀體線繩的形 式。然後，成型材料在由CAD模型限定的區域內逐層地被擠壓。被擠壓的 材料熔合到先前沉積的材料上，並固化以形成與CAD模型類似的三維物 體。
一種用於給三維成型機提供成型材料的技術包括在封閉的盒子中提 供模型絲狀體。該盒子包含通過該盒子的出口進入到機器中的纏繞在軸上 的絲狀體。該盒子可以被製成氣密且密封的，以使絲狀體可以被保持在幹
燥的環境下。因為很多成型材料(例如，高溫熱塑性塑料)對溼氣敏感， 所以對於建造精確和堅固的模型來說需要保持絲狀體的乾燥。但是，傳送 系統的問題在於在運輸和處理過程中軸會在盒子內旋轉。這種不注意的旋 轉會使絲狀體被散開，這會導致絲狀體纏繞在一起或者被損壞。在這種情 況下，盒子會不正確地對成型機傳送絲狀體。這樣，需要在增加絲狀體對 成型機的可靠性的同時保持盒子的密封。

發明內容
本發明包括一種用於傳送連續長度的絲狀體的盒子，該盒子包括盒子 外殼、纏繞軸、柔性保護罩和可拆卸插頭。盒子外殼包含纏繞軸，並且具 有與纏繞軸中的插座對齊的孔。柔性保護罩連接到盒子外殼上，並且與所 述孔對齊。柔性保護罩容納可拆卸插頭，所述可拆卸插頭可以經所述孔插
5入到柔性保護罩中，從而將柔性保護罩和插頭都插入到插座中，並且相對 於盒子外殼可旋轉地鎖定纏繞軸。本發明還包括將插頭插入到柔性保護罩 中的方法。所述方法使纏繞軸旋轉，以將插座與孔對齊，並將插頭和柔性 保護罩插入到插座中。


圖l是本發明的絲狀體盒的透視圖。
圖2是絲狀體盒的分解圖。
圖3是絲狀體盒的放大透視圖，顯示了柔性保護罩和內表面的一部分。
圖4是可拆卸插頭的透視圖。
圖5是柔性保護罩的剖開的透視圖。
圖6是柔性保護罩的剖開的側視圖。
圖7A是沿著圖3中的7-7剖開的絲狀體盒的剖視圖，顯示了在未伸展的
柔性保護罩之上對齊的可拆卸插頭。
圖7B是沿著圖3中的7-7剖開的絲狀體盒的剖視圖，顯示了插入到柔性
保護罩中的可拆卸插頭以及延伸到插座中的可拆卸插頭和柔性保護罩。 圖8是沿圖7B中的8-8剖開的絲狀體盒的放大透視圖，顯示了插入並被
鎖定的可拆卸插頭。 優選實施方式
圖1是絲狀體盒20的透視圖，該絲狀體盒20是用於將連續長度的絲狀 體傳送到基於擠壓的成層製造機的容器。在第6,776,602號美國專利('602 專利)中公開了一種用於絲狀體盒20的合適的絲狀體盒的例子。絲狀體盒 20包括具有上殼22和下殼24的外殼21以及可拆卸插頭26。上殼22具有外表 面42並且包括為卡口安裝孔(bayonet mount aperture)的孔28。上殼22和 下殼24裝配在一起形成密封，以減少溼氣的進入。可拆卸插頭26插入到孔 28中，然後可以相對於上殼22被鎖住。
圖2是絲狀體盒20的分解視圖，進一步顯示了絲狀體盒20的內部組件。 如圖所示，絲狀體盒20還包括柔性保護罩30、纏繞軸34、絲狀體出口35 以及突起部分44。柔性保護罩30連接到上殼22，且與孔28相鄰並與該孔28對齊，這就建立了孔28周圍的密封，基本防止了空氣和溼氣的進入。上殼
22進一步包括轂32，下殼24也包括圖2中虛線所示的轂32的鏡像。當上殼 22和下殼24彼此靠近時，纏繞軸34可旋轉地安裝在轂32和其鏡像轂上。
纏繞軸34載有絲狀體線圈盤38。絲狀體39從纏繞軸34上展開並通過出 口35離開絲狀體盒20。纏繞軸34也具有兩個側表面36a和36b。側表面36a 包括插座40，當正確定位時，該插座40與上殼22的孔28對齊，用於接收柔 性保護罩30和可拆卸插頭26。插座40優選是容易使可拆卸插頭26插入的細
長槽，但是也可以是凹口或孔。
突起部分44由突出的表面構成，用於當可拆卸插頭26可鎖定地接合到 孔28中時限制可拆卸插頭26旋轉。同樣地，孔28為可拆卸插頭26提供了插 入點以固定可拆卸插頭26。這種可鎖定的接合防止可拆卸插頭26在絲狀體 盒20的運輸和處理期間從孔28脫離。
在希望絲狀體盒20的內部處於乾燥條件的情況下，在盒子外殼21內優 選放置乾燥劑的小包(未顯示)。而且，對於溼氣敏感材料，絲狀體盒20 的內部最好進行乾燥。在'602專利中公開了適合的乾燥方法，例如，乾燥
劑乾燥和烘爐乾燥。
圖3是從圖2中的上殼22的後視圖中截取的內表面50的放大透視圖。上 殼22包括孔28、柔性保護罩30以及星形墊圈52。孔28包括徑向弧保留圓擺 (radialarc retaining cutaways) 46和徑向弧保留邊緣48。徑向弧保留圓擺 46和徑向弧保留邊緣48二者形成在上殼22中。徑向弧保留圓擺46允許可拆 卸插頭26插入，而徑向弧保留邊緣48提供用於在孔28中可鎖定地接合可拆 卸插頭26的裝置。
柔性保護罩30壓在內表面50上，星形墊圈52環繞著柔性保護罩30。星 形墊圈52與保留表面54接合，從而保持內表面50與柔性保護罩30之間的密 封。這種密封產生了基本的防潮屏障，減少了經孔28進入到絲狀體盒20 中的溼氣。
圖4是可拆卸插頭26的透視圖，該可拆卸插頭26包括把手56、錐形軸 63以及尖端65。此外，可拆卸插頭26包括保留孔58、保留凸緣60、旋轉止 動件61、軌道62、接合槽64以及洩氣孔(reliefhole) 67。保留凸緣60是在 把手56之下延伸的弧形的唇部，以使把手56與保留凸緣60之間的空間形成軌道62。軌道62與上殼22的徑向弧保留邊緣48接合併終止於旋轉止動件61 處。錐形軸63從保留凸緣60延伸，同時，接合槽64是限定錐形軸63的尖端 65的圓形槽，並且洩氣孔67穿過尖端65。雖然該實施例利用了錐形的軸， 但是錐形軸63可以是柱形軸、杆或者允許減輕與柔性保護罩30之間的拖拽
作用的其它剛性突起部分。
保留凸緣60的尺寸和位置被形成為在將可拆卸插頭26插入到孔28期 間不接觸徑向弧保留圓擺46。然後，軌道62隨著可拆卸插頭26的旋轉接收 上殼22的徑向弧保留邊緣48。這樣，當保留凸緣60與徑向弧保留圓擺46 對齊時，可拆卸插頭26可以插入到孔28中。然後，可拆卸插頭26通過把手 56旋轉直到旋轉止動件61與徑向弧保留邊緣48接觸。這種旋轉導致軌道62 相對於外殼21與徑向弧保留邊緣48接合併鎖定可拆卸插頭26。
在至少一個實施例中，保留孔58是位於把手56的底部中的細長的弓形 狹槽。或者，保留孔58可以是用於與突起部分44接合的凹口、凹陷或者其 它空穴。當把手56旋轉到其鎖定位置時，突起部分44延伸到保留孔58中。 這樣限制了可拆卸插頭26旋轉變松而從插座40脫離。結果，防止了可拆卸 插頭26在絲狀體盒20的運輸和處理期間從纏繞軸34脫離。
圖5是柔性保護罩30的剖開的透視圖，圖6是柔性保護罩30的剖開的側 視圖。柔性保護罩30包括定位環66、密封表面68、圓周狹槽70以及上層72 和下層74。柔性保護罩30由用於防止溼氣透過的氣密材料(例如EPDM) 製成。柔性保護罩30是具有上層72和下層74的雙層結構，並且從其頂端到 其底端呈錐形。可拆卸插頭26插入到柔性保護罩30中使上層72從退回位置 朝著下層74延伸。當上層72延伸時，產生內部拉力，以使當移走錐形軸63 時柔性保護罩30返回到退回位置。上層72和下層74允許在減小柔性保護罩 30中的應力的同時產生內部拉力，從而減小柔性保護罩30的疲勞。而且， 上層72和下層74使插入可拆卸插頭26所需要的力最小化，同時也減小接合 可拆卸插頭26時施加到上殼22上的力。雖然不需要，但是上層72和下層74 的使用也可以使柔性保護罩30從插座40中平穩地退出。或者，柔性保護罩 30可包括在非延伸位置柔性保護罩30之間具有間隙的單套筒，也可以伸縮 從而通過可拆卸插頭26使柔性保護罩30插入到插座40中。
定位環66是形成在柔性保護罩30的內表面的底端附近的環。尖端65在拉力足夠的情況下與柔性保護罩30接合，以防止當可拆卸插頭26被去除 時柔性保護罩30留在插座40中。但是，尖端65與定位環66之間的拉力不足 以當去除可拆卸插頭26時將柔性保護罩30拉過孔28。這樣當去除可拆卸插 頭26時通過將柔性保護罩30留在插座40中而防止了柔性保護罩30妨礙纏 繞軸34旋轉。這也防止了柔性保護罩30延伸到上殼22外部，並防止了絲狀 體盒20插入到基於擠壓的成層製造機中。在一個實施例中，洩氣孔67位於 尖端65的端部，以降低在可拆卸插頭26與柔性保護罩30之間形成真空。可 拆卸插頭26與柔性保護罩30之間形成真空的進一步降低防止了當去除可 拆卸插頭26時柔性保護罩30被拉過孔28。
密封表面68與上殼22的內表面50配合，圓周狹槽70裝有星形墊圈52。 星形墊圈52將柔性保護罩30連接到上殼22上。星形墊圈52被壓在保留表面 54上，以保持密封表面68與上殼22之間的基本防潮密封。雖然該實施例中 使用星形墊圈52將柔性保護罩30連接到上殼22上，但是本領域的普通技術 人員應該理解，任何密封的連接方法都是可用的。
圖7A和圖7B是沿著圖3中7-7剖開的剖視圖，進一步示出了可拆卸插頭 26如何相對於上殼22可旋轉地鎖定纏繞軸34。圖7A示出了在插入之前對齊 於孔28和可拆卸插頭26之上的柔性保護罩30。圖7B示出了在插入到孔28 和柔性保護罩30中之後的可拆卸插頭26。
如圖7A所示，孔28和柔性保護罩30與插座40對齊。柔性保護罩30連接 到上殼22上，圖7A中所示的柔性保護罩30處於退回位置。這樣在柔性保護 罩30與纏繞軸34之間提供了間隙，從而允許纏繞軸34不受阻礙地進行旋 轉，同時保持了密封以減少在孔28處溼氣的進入。如圖7A中的進一步顯示， 可拆卸插頭26包括把手56和接合槽64。用戶可以通過抓住把手56並定位可 拆卸插頭26來在孔28之上對齊可拆卸插頭26，以使接合槽64朝著孔28延 伸。
通過將可拆卸插頭26經孔28插入到柔性保護罩30中，纏繞軸34可以相 對於上殼22被固定，從而降低了絲狀體線圈盤38散開的風險。然後，壓力 被施加到可拆卸插頭26，從而使尖端65穿過定位環66，結果定位環66被置 於接合槽64中。如果孔28與插座40對齊，則可拆卸插頭26延伸到柔性保護 罩30中，直到可拆卸插頭26和柔性保護罩30都被插入到插座40中，如圖7B所示。如果孔28沒有與插座40對齊，則可拆卸插頭26延伸到柔性保護罩30 中，直到柔性保護罩30與側表面36a接觸。接下來，纏繞軸34旋轉直到插 座40與可拆卸插頭26和柔性保護罩30對齊。然後，隨著纏繞軸34的前進， 可拆卸插頭26和柔性保護罩30被插入到插座40中。使纏繞軸34前進的一種 方法是使絲狀體線圈盤38的絲狀體線繩39通過絲狀體出口35前進。在該方 法中，絲狀體線繩39在可拆卸插頭26插入前留在出口35的外部。另外的步 驟可包括當插入可拆卸插頭26時使可拆卸插頭26旋轉，從而相對於上殼22 固定可拆卸插頭26。
當纏繞軸34可旋轉地插入到位置中時，絲狀體線繩39被拉緊，消除了 絲狀體線圈盤38中的任何鬆弛。然後，絲狀體線繩39被固定，從而絲狀體 線圈盤38被保持為拉緊。可以通過在絲狀體出口35處繞著絲狀體線繩39 纏繞一根帶子，或者可以通過對本領域技術人員很顯而易見的其它裝置來 固定絲狀體線繩39。然後，從絲狀體盒20突出的絲狀體線繩39的任何鬆弛 端可以被剪掉。在絲狀體被保持為拉緊狀態下的鎖定的纏繞軸34防止了絲 狀體線圈盤38變松、散開以及在絲狀體盒20中變亂。
而且，通過將絲狀體增加到纏繞軸34或者用含有絲狀體的新的纏繞軸 替換纏繞軸34，可以再填充絲狀體盒20。上面詳細的過程還可以用於鎖定 更換的纏繞軸和確保更換的絲狀體被拉緊。
如圖7B所示，當可拆卸插頭26相對於上殼22被插入並鎖定到位置中 時，把手56伸出到上殼22之上。可拆卸插頭26是剛性的，並且當被插入到 柔性保護罩30中時，通過柔性保護罩30與插座40的周邊之間的物理接觸防 止了纏繞軸34的旋轉。由於基於擠壓的成層製造機中的絲狀體盒設置了有 限的間隙，所以在將絲狀體盒20插入到基於擠壓的成層製造機之前，必須 將把手56從上殼22中移開。通過防止插入鎖定的絲狀體盒以及在需要故障 檢修來確定基於擠壓的成層製造機出現故障的原因方面，該特徵對用戶起 到了幫助。
圖8是沿著圖7B中的8-8剖開的絲狀體盒20的放大剖視圖。如圖8所示， 可拆卸插頭26被插入並鎖定到孔28中。可拆卸插頭26被旋轉到鎖定狀態， 從而保留凸緣60與徑向弧保留邊緣48接合併且旋轉止動件61與徑向弧保 留邊緣48接觸，如圖8中虛線所示。旋轉止動件61防止可拆卸插頭26過度旋轉，突起部分44限制可拆卸插頭26反向旋轉回到可拆卸方向。這樣，旋 轉止動件61和突起部分44確保可拆卸插頭26在運輸和存儲期間相對於上 殼22保持鎖定。
雖然已經參照優選實施例描述了本發明，但是本領域技術人員將理 解，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以進行形式和細節上的改 變。例如，本發明的盒子被設計成用於為接收絲狀體形式的成型材料的三 維成型機提供成型材料，但是應該認為，該盒子也可以用於使用纏繞到軸 上的柔性線繩材料的其它領域。
權利要求
1.一種用於傳送絲狀體的盒子，所述盒子包括盒子外殼，具有第一孔；纏繞軸，可旋轉地安裝在盒子外殼中，其中，所述纏繞軸包括與第一孔對齊的第一插座；柔性保護罩，其連接到盒子外殼上，並且與第一孔對齊；可拆卸插頭，插入到第一孔和柔性保護罩中，以容納在纏繞軸的第一插座中，從而防止纏繞軸在盒子外殼中旋轉。
2. 根據權利要求l所述的盒子，其中，第一插座是徑向細長的，允許 可拆卸插頭平穩地插入。
3. 根據權利要求l所述的盒子，其中，柔性保護罩包括兩層，用於減 小插入可拆卸插頭所需要的插入力，並且便於柔性保護罩從第一插座中退 出。
4. 根據權利要求l所述的盒子，其中，柔性保護罩包括用於與所述盒 子配合併提供基本上防潮密封的密封表面。
5. 根據權利要求l所述的盒子，其中，柔性保護罩從退回位置可延伸。
6. 根據權利要求l所述的盒子，其中，柔性保護罩包括限定下壁的內 表面，其中，內表面的下壁包括定位環。
7. 根據權利要求6所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括接合槽，用於 與定位環配合，從而當去除可拆卸插頭時使柔性保護罩從第一插座退出。
8. 根據權利要求l所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括洩氣孔，用於 降低柔性保護罩與可拆卸插頭之間的真空形成。
9. 根據權利要求l所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括把手，其中， 把手延伸出盒子外殼。
10. 根據權利要求9所述的盒子，其中，盒子外殼具有包括至少一個 突起部分的外表面，可拆卸插頭的把手包括具有第一保留孔的底表面，該 第一保留孔允許與所述至少一個突起部分可旋轉地接合，從而限制可拆卸 插頭的移除旋轉。
11. 根據權利要求l所述的盒子，其中，盒子外殼包括與所述柔性保護罩對齊的卡口安裝孔。
12. 根據權利要求ll所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括鎖定凸緣， 該鎖定凸緣用於與卡口安裝孔可旋轉地接合，從而相對於外殼固定可拆卸 插頭。
13. —種在保持基本上沒有溼氣的環境的同時鎖定包括絲狀體的纏繞 軸的方法，所述方法包括以下步驟通過盒子外殼中的孔插入可拆卸插頭，並將可拆卸插頭插入到處於退 回位置的柔性保護罩中，其中，柔性保護罩被固定到盒子外殼並且與盒子 外殼中的所述孔對齊；旋轉纏繞軸直到纏繞軸中的插座與盒子外殼中的孔對齊為止； 將可拆卸插頭和柔性保護罩插入到延伸位置，並將可拆卸插頭和柔性 保護罩插入到纏繞軸的插座中。
14. 根絕權利要求13所述的方法，還包括步驟在插入之後旋轉可拆卸插頭，從而將可拆卸插頭固定到盒子外殼上。
15. 根絕權利要求13所說大方法，還包括步驟隨著絲狀體穿過出口將其緊固，從而將絲狀體保持為拉緊。
16. —種用於傳送連續長度的絲狀體的盒子，所述盒子包括 盒子外殼，具有內部室；纏繞軸，其可旋轉地安裝在內部室中，其中，所述纏繞軸包括側表面，並且所述側表面包括第一插座；柔性保護罩，其連接到盒子外殼上，其中，柔性保護罩與纏繞軸的第 一插座對齊；以及可拆卸插頭，其用於插入到柔性保護罩中，其中，當可拆卸插頭被插 入到第一插座中時，纏繞軸被相對於盒子外殼鎖定。
17. 根據權利要求16所述的盒子，其中，第一插座是徑向細長的，允許可拆卸插頭平穩地插入。
18. 根據權利要求16所述的盒子，其中，柔性保護罩包括兩層，用於減小插入可拆卸插頭所需要的插入力，並且便於柔性保護罩從第一插座中 退出。
19. 根據權利要求16所述的盒子，其中，柔性保護罩包括用於與所述盒子配合併提供基本上防潮密封的密封表面。
20. 根據權利要求16所述的盒子，其中，柔性保護罩從退回位置可延伸。
21. 根據權利要求16所述的盒子，其中，柔性保護罩包括限定下壁的 內表面，其中，內表面的下壁包括定位環。
22. 根據權利要求21所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括接合槽，該 接合槽用於與定位環配合，從而當去除可拆卸插頭時使柔性保護罩從第一 插座退出。
23. 根據權利要求16所述的盒子，可拆卸插頭包括把手，其中，把手 延伸出盒子外殼。
24. 根據權利要求23所述的盒子，其中，盒子外殼具有包括至少一個 突起部分的外表面，可拆卸插頭的把手包括具有第一定位環的底表面，該 第一定位環允許與所述至少一個突起部分可旋轉地接合，從而限制可拆卸 插頭的移除旋轉。
25. 根據權利要求16所述的盒子，其中，盒子外殼包括與所述柔性保護罩對齊的卡口安裝孔。
26. 根據權利要求25所述的盒子，其中，可拆卸插頭包括鎖定凸緣，該鎖定凸緣用於與卡口安裝孔可旋轉地接合，從而相對於外殼固定可拆卸 插頭。
全文摘要
一種用於傳送連續長度的絲狀體的盒子(20)。所述盒子(20)包括外殼(21)，具有第一孔(28)；纏繞軸(34)，可旋轉地安裝在盒子外殼(21)中。所述纏繞軸(34)包括與第一孔(28)對齊的第一插座(40)；柔性保護罩(30)，連接到盒子外殼(21)上，並且與所述第一孔(28)對齊。可拆卸插頭(26)可經第一孔(28)插入到柔性保護罩(30)中，以被容納在纏繞軸(34)的第一插座(40)中，從而防止纏繞軸(34)在盒子外殼(21)中旋轉。
文檔編號G03D9/02GK101553757SQ200680030542
公開日2009年10月7日 申請日期2006年6月15日 優先權日2005年6月30日
發明者託馬斯·J·麥克多諾, 託馬斯·L·塔提耶, 班傑明·N·鄧恩 申請人:斯特拉塔西斯公司