CN101553757A - 盒式缠绕轴锁 - Google Patents

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Abstract

一种用于传送连续长度的丝状体的盒子(20)。所述盒子(20)包括：外壳(21)，具有第一孔(28)；缠绕轴(34)，可旋转地安装在盒子外壳(21)中。所述缠绕轴(34)包括与第一孔(28)对齐的第一插座(40)；柔性保护罩(30)，连接到盒子外壳(21)上，并且与所述第一孔(28)对齐。可拆卸插头(26)可经第一孔(28)插入到柔性保护罩(30)中，以被容纳在缠绕轴(34)的第一插座(40)中，从而防止缠绕轴(34)在盒子外壳(21)中旋转。

Description

盒式缠绕轴锁
技术领域
本发明涉及用于柔性线绳材料的分配器。具体地讲，本发明涉及将连续丝状体形式的成型材料传送到用于建造三维物体的成型机的盒子。
背景技术
基于挤压的成层制造机基于从计算机辅助设计(CAD)系统提供的设计数据，通过从挤压头按照预定模式挤压可凝固成型材料来建造三维物体或者模型。一种用于给挤压头提供成型材料的技术是按照丝状体线绳的形式。然后，成型材料在由CAD模型限定的区域内逐层地被挤压。被挤压的材料熔合到先前沉积的材料上，并固化以形成与CAD模型类似的三维物体。
一种用于给三维成型机提供成型材料的技术包括在封闭的盒子中提供模型丝状体。该盒子包含通过该盒子的出口进入到机器中的缠绕在轴上的丝状体。该盒子可以被制成气密且密封的，以使丝状体可以被保持在干燥的环境下。因为很多成型材料(例如，高温热塑性塑料)对湿气敏感，所以对于建造精确和坚固的模型来说需要保持丝状体的干燥。但是，传送系统的问题在于在运输和处理过程中轴会在盒子内旋转。这种不注意的旋转会使丝状体被散开，这会导致丝状体缠绕在一起或者被损坏。在这种情况下，盒子会不正确地对成型机传送丝状体。这样，需要在增加丝状体对成型机的可靠性的同时保持盒子的密封。
发明内容
本发明包括一种用于传送连续长度的丝状体的盒子，该盒子包括盒子外壳、缠绕轴、柔性保护罩和可拆卸插头。盒子外壳包含缠绕轴，并且具有与缠绕轴中的插座对齐的孔。柔性保护罩连接到盒子外壳上，并且与所述孔对齐。柔性保护罩容纳可拆卸插头，所述可拆卸插头可以经所述孔插入到柔性保护罩中，从而将柔性保护罩和插头都插入到插座中，并且相对于盒子外壳可旋转地锁定缠绕轴。本发明还包括将插头插入到柔性保护罩中的方法。所述方法使缠绕轴旋转，以将插座与孔对齐，并将插头和柔性保护罩插入到插座中。
附图说明
图1是本发明的丝状体盒的透视图。
图2是丝状体盒的分解图。
图3是丝状体盒的放大透视图，显示了柔性保护罩和内表面的一部分。
图4是可拆卸插头的透视图。
图5是柔性保护罩的剖开的透视图。
图6是柔性保护罩的剖开的侧视图。
图7A是沿着图3中的7-7剖开的丝状体盒的剖视图，显示了在未伸展的柔性保护罩之上对齐的可拆卸插头。
图7B是沿着图3中的7-7剖开的丝状体盒的剖视图，显示了插入到柔性保护罩中的可拆卸插头以及延伸到插座中的可拆卸插头和柔性保护罩。
图8是沿图7B中的8-8剖开的丝状体盒的放大透视图，显示了插入并被锁定的可拆卸插头。
优选实施方式
图1是丝状体盒20的透视图，该丝状体盒20是用于将连续长度的丝状体传送到基于挤压的成层制造机的容器。在第6,776,602号美国专利(′602专利)中公开了一种用于丝状体盒20的合适的丝状体盒的例子。丝状体盒20包括具有上壳22和下壳24的外壳21以及可拆卸插头26。上壳22具有外表面42并且包括为卡口安装孔(bayonet mount aperture)的孔28。上壳22和下壳24装配在一起形成密封，以减少湿气的进入。可拆卸插头26插入到孔28中，然后可以相对于上壳22被锁住。
图2是丝状体盒20的分解视图，进一步显示了丝状体盒20的内部组件。如图所示，丝状体盒20还包括柔性保护罩30、缠绕轴34、丝状体出口35以及突起部分44。柔性保护罩30连接到上壳22，且与孔28相邻并与该孔28对齐，这就建立了孔28周围的密封，基本防止了空气和湿气的进入。上壳22进一步包括毂32，下壳24也包括图2中虚线所示的毂32的镜像。当上壳22和下壳24彼此靠近时，缠绕轴34可旋转地安装在毂32和其镜像毂上。
缠绕轴34载有丝状体线圈盘38。丝状体39从缠绕轴34上展开并通过出口35离开丝状体盒20。缠绕轴34也具有两个侧表面36a和36b。侧表面36a包括插座40，当正确定位时，该插座40与上壳22的孔28对齐，用于接收柔性保护罩30和可拆卸插头26。插座40优选是容易使可拆卸插头26插入的细长槽，但是也可以是凹口或孔。
突起部分44由突出的表面构成，用于当可拆卸插头26可锁定地接合到孔28中时限制可拆卸插头26旋转。同样地，孔28为可拆卸插头26提供了插入点以固定可拆卸插头26。这种可锁定的接合防止可拆卸插头26在丝状体盒20的运输和处理期间从孔28脱离。
在希望丝状体盒20的内部处于干燥条件的情况下，在盒子外壳21内优选放置干燥剂的小包(未显示)。而且，对于湿气敏感材料，丝状体盒20的内部最好进行干燥。在′602专利中公开了适合的干燥方法，例如，干燥剂干燥和烘炉干燥。
图3是从图2中的上壳22的后视图中截取的内表面50的放大透视图。上壳22包括孔28、柔性保护罩30以及星形垫圈52。孔28包括径向弧保留圆摆(radial arc retaining cutaways)46和径向弧保留边缘48。径向弧保留圆摆46和径向弧保留边缘48二者形成在上壳22中。径向弧保留圆摆46允许可拆卸插头26插入，而径向弧保留边缘48提供用于在孔28中可锁定地接合可拆卸插头26的装置。
柔性保护罩30压在内表面50上，星形垫圈52环绕着柔性保护罩30。星形垫圈52与保留表面54接合，从而保持内表面50与柔性保护罩30之间的密封。这种密封产生了基本的防潮屏障，减少了经孔28进入到丝状体盒20中的湿气。
图4是可拆卸插头26的透视图，该可拆卸插头26包括把手56、锥形轴63以及尖端65。此外，可拆卸插头26包括保留孔58、保留凸缘60、旋转止动件61、轨道62、接合槽64以及泄气孔(reliefhole)67。保留凸缘60是在把手56之下延伸的弧形的唇部，以使把手56与保留凸缘60之间的空间形成轨道62。轨道62与上壳22的径向弧保留边缘48接合并终止于旋转止动件61处。锥形轴63从保留凸缘60延伸，同时，接合槽64是限定锥形轴63的尖端65的圆形槽，并且泄气孔67穿过尖端65。虽然该实施例利用了锥形的轴，但是锥形轴63可以是柱形轴、杆或者允许减轻与柔性保护罩30之间的拖拽作用的其它刚性突起部分。
保留凸缘60的尺寸和位置被形成为在将可拆卸插头26插入到孔28期间不接触径向弧保留圆摆46。然后，轨道62随着可拆卸插头26的旋转接收上壳22的径向弧保留边缘48。这样，当保留凸缘60与径向弧保留圆摆46对齐时，可拆卸插头26可以插入到孔28中。然后，可拆卸插头26通过把手56旋转直到旋转止动件61与径向弧保留边缘48接触。这种旋转导致轨道62相对于外壳21与径向弧保留边缘48接合并锁定可拆卸插头26。
在至少一个实施例中，保留孔58是位于把手56的底部中的细长的弓形狭槽。或者，保留孔58可以是用于与突起部分44接合的凹口、凹陷或者其它空穴。当把手56旋转到其锁定位置时，突起部分44延伸到保留孔58中。这样限制了可拆卸插头26旋转变松而从插座40脱离。结果，防止了可拆卸插头26在丝状体盒20的运输和处理期间从缠绕轴34脱离。
图5是柔性保护罩30的剖开的透视图，图6是柔性保护罩30的剖开的侧视图。柔性保护罩30包括定位环66、密封表面68、圆周狭槽70以及上层72和下层74。柔性保护罩30由用于防止湿气透过的气密材料(例如EPDM)制成。柔性保护罩30是具有上层72和下层74的双层结构，并且从其顶端到其底端呈锥形。可拆卸插头26插入到柔性保护罩30中使上层72从退回位置朝着下层74延伸。当上层72延伸时，产生内部拉力，以使当移走锥形轴63时柔性保护罩30返回到退回位置。上层72和下层74允许在减小柔性保护罩30中的应力的同时产生内部拉力，从而减小柔性保护罩30的疲劳。而且，上层72和下层74使插入可拆卸插头26所需要的力最小化，同时也减小接合可拆卸插头26时施加到上壳22上的力。虽然不需要，但是上层72和下层74的使用也可以使柔性保护罩30从插座40中平稳地退出。或者，柔性保护罩30可包括在非延伸位置柔性保护罩30之间具有间隙的单套筒，也可以伸缩从而通过可拆卸插头26使柔性保护罩30插入到插座40中。
定位环66是形成在柔性保护罩30的内表面的底端附近的环。尖端65在拉力足够的情况下与柔性保护罩30接合，以防止当可拆卸插头26被去除时柔性保护罩30留在插座40中。但是，尖端65与定位环66之间的拉力不足以当去除可拆卸插头26时将柔性保护罩30拉过孔28。这样当去除可拆卸插头26时通过将柔性保护罩30留在插座40中而防止了柔性保护罩30妨碍缠绕轴34旋转。这也防止了柔性保护罩30延伸到上壳22外部，并防止了丝状体盒20插入到基于挤压的成层制造机中。在一个实施例中，泄气孔67位于尖端65的端部，以降低在可拆卸插头26与柔性保护罩30之间形成真空。可拆卸插头26与柔性保护罩30之间形成真空的进一步降低防止了当去除可拆卸插头26时柔性保护罩30被拉过孔28。
密封表面68与上壳22的内表面50配合，圆周狭槽70装有星形垫圈52。星形垫圈52将柔性保护罩30连接到上壳22上。星形垫圈52被压在保留表面54上，以保持密封表面68与上壳22之间的基本防潮密封。虽然该实施例中使用星形垫圈52将柔性保护罩30连接到上壳22上，但是本领域的普通技术人员应该理解，任何密封的连接方法都是可用的。
图7A和图7B是沿着图3中7-7剖开的剖视图，进一步示出了可拆卸插头26如何相对于上壳22可旋转地锁定缠绕轴34。图7A示出了在插入之前对齐于孔28和可拆卸插头26之上的柔性保护罩30。图7B示出了在插入到孔28和柔性保护罩30中之后的可拆卸插头26。
如图7A所示，孔28和柔性保护罩30与插座40对齐。柔性保护罩30连接到上壳22上，图7A中所示的柔性保护罩30处于退回位置。这样在柔性保护罩30与缠绕轴34之间提供了间隙，从而允许缠绕轴34不受阻碍地进行旋转，同时保持了密封以减少在孔28处湿气的进入。如图7A中的进一步显示，可拆卸插头26包括把手56和接合槽64。用户可以通过抓住把手56并定位可拆卸插头26来在孔28之上对齐可拆卸插头26，以使接合槽64朝着孔28延伸。
通过将可拆卸插头26经孔28插入到柔性保护罩30中，缠绕轴34可以相对于上壳22被固定，从而降低了丝状体线圈盘38散开的风险。然后，压力被施加到可拆卸插头26，从而使尖端65穿过定位环66，结果定位环66被置于接合槽64中。如果孔28与插座40对齐，则可拆卸插头26延伸到柔性保护罩30中，直到可拆卸插头26和柔性保护罩30都被插入到插座40中，如图7B所示。如果孔28没有与插座40对齐，则可拆卸插头26延伸到柔性保护罩30中，直到柔性保护罩30与侧表面36a接触。接下来，缠绕轴34旋转直到插座40与可拆卸插头26和柔性保护罩30对齐。然后，随着缠绕轴34的前进，可拆卸插头26和柔性保护罩30被插入到插座40中。使缠绕轴34前进的一种方法是使丝状体线圈盘38的丝状体线绳39通过丝状体出口35前进。在该方法中，丝状体线绳39在可拆卸插头26插入前留在出口35的外部。另外的步骤可包括当插入可拆卸插头26时使可拆卸插头26旋转，从而相对于上壳22固定可拆卸插头26。
当缠绕轴34可旋转地插入到位置中时，丝状体线绳39被拉紧，消除了丝状体线圈盘38中的任何松弛。然后，丝状体线绳39被固定，从而丝状体线圈盘38被保持为拉紧。可以通过在丝状体出口35处绕着丝状体线绳39缠绕一根带子，或者可以通过对本领域技术人员很显而易见的其它装置来固定丝状体线绳39。然后，从丝状体盒20突出的丝状体线绳39的任何松弛端可以被剪掉。在丝状体被保持为拉紧状态下的锁定的缠绕轴34防止了丝状体线圈盘38变松、散开以及在丝状体盒20中变乱。
而且，通过将丝状体增加到缠绕轴34或者用含有丝状体的新的缠绕轴替换缠绕轴34，可以再填充丝状体盒20。上面详细的过程还可以用于锁定更换的缠绕轴和确保更换的丝状体被拉紧。
如图7B所示，当可拆卸插头26相对于上壳22被插入并锁定到位置中时，把手56伸出到上壳22之上。可拆卸插头26是刚性的，并且当被插入到柔性保护罩30中时，通过柔性保护罩30与插座40的周边之间的物理接触防止了缠绕轴34的旋转。由于基于挤压的成层制造机中的丝状体盒设置了有限的间隙，所以在将丝状体盒20插入到基于挤压的成层制造机之前，必须将把手56从上壳22中移开。通过防止插入锁定的丝状体盒以及在需要故障检修来确定基于挤压的成层制造机出现故障的原因方面，该特征对用户起到了帮助。
图8是沿着图7B中的8-8剖开的丝状体盒20的放大剖视图。如图8所示，可拆卸插头26被插入并锁定到孔28中。可拆卸插头26被旋转到锁定状态，从而保留凸缘60与径向弧保留边缘48接合并且旋转止动件61与径向弧保留边缘48接触，如图8中虚线所示。旋转止动件61防止可拆卸插头26过度旋转，突起部分44限制可拆卸插头26反向旋转回到可拆卸方向。这样，旋转止动件61和突起部分44确保可拆卸插头26在运输和存储期间相对于上壳22保持锁定。
虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行形式和细节上的改变。例如，本发明的盒子被设计成用于为接收丝状体形式的成型材料的三维成型机提供成型材料，但是应该认为，该盒子也可以用于使用缠绕到轴上的柔性线绳材料的其它领域。

Claims (26)

1.一种用于传送丝状体的盒子，所述盒子包括：
盒子外壳，具有第一孔；
缠绕轴，可旋转地安装在盒子外壳中，其中，所述缠绕轴包括与第一孔对齐的第一插座；
柔性保护罩，其连接到盒子外壳上，并且与第一孔对齐；
可拆卸插头，插入到第一孔和柔性保护罩中，以容纳在缠绕轴的第一插座中，从而防止缠绕轴在盒子外壳中旋转。
2.根据权利要求1所述的盒子，其中，第一插座是径向细长的，允许可拆卸插头平稳地插入。
3.根据权利要求1所述的盒子，其中，柔性保护罩包括两层，用于减小插入可拆卸插头所需要的插入力，并且便于柔性保护罩从第一插座中退出。
4.根据权利要求1所述的盒子，其中，柔性保护罩包括用于与所述盒子配合并提供基本上防潮密封的密封表面。
5.根据权利要求1所述的盒子，其中，柔性保护罩从退回位置可延伸。
6.根据权利要求1所述的盒子，其中，柔性保护罩包括限定下壁的内表面，其中，内表面的下壁包括定位环。
7.根据权利要求6所述的盒子，其中，可拆卸插头包括接合槽，用于与定位环配合，从而当去除可拆卸插头时使柔性保护罩从第一插座退出。
8.根据权利要求1所述的盒子，其中，可拆卸插头包括泄气孔，用于降低柔性保护罩与可拆卸插头之间的真空形成。
9.根据权利要求1所述的盒子，其中，可拆卸插头包括把手，其中，把手延伸出盒子外壳。
10.根据权利要求9所述的盒子，其中，盒子外壳具有包括至少一个突起部分的外表面，可拆卸插头的把手包括具有第一保留孔的底表面，该第一保留孔允许与所述至少一个突起部分可旋转地接合，从而限制可拆卸插头的移除旋转。
11.根据权利要求1所述的盒子，其中，盒子外壳包括与所述柔性保护罩对齐的卡口安装孔。
12.根据权利要求11所述的盒子，其中，可拆卸插头包括锁定凸缘，该锁定凸缘用于与卡口安装孔可旋转地接合，从而相对于外壳固定可拆卸插头。
13.一种在保持基本上没有湿气的环境的同时锁定包括丝状体的缠绕轴的方法，所述方法包括以下步骤：
通过盒子外壳中的孔插入可拆卸插头，并将可拆卸插头插入到处于退回位置的柔性保护罩中，其中，柔性保护罩被固定到盒子外壳并且与盒子外壳中的所述孔对齐；
旋转缠绕轴直到缠绕轴中的插座与盒子外壳中的孔对齐为止；
将可拆卸插头和柔性保护罩插入到延伸位置，并将可拆卸插头和柔性保护罩插入到缠绕轴的插座中。
14.根绝权利要求13所述的方法，还包括步骤：在插入之后旋转可拆卸插头，从而将可拆卸插头固定到盒子外壳上。
15.根绝权利要求13所说大方法，还包括步骤：随着丝状体穿过出口将其紧固，从而将丝状体保持为拉紧。
16.一种用于传送连续长度的丝状体的盒子，所述盒子包括：
盒子外壳，具有内部室；
缠绕轴，其可旋转地安装在内部室中，其中，所述缠绕轴包括侧表面，并且所述侧表面包括第一插座；
柔性保护罩，其连接到盒子外壳上，其中，柔性保护罩与缠绕轴的第一插座对齐；以及
可拆卸插头，其用于插入到柔性保护罩中，其中，当可拆卸插头被插入到第一插座中时，缠绕轴被相对于盒子外壳锁定。
17.根据权利要求16所述的盒子，其中，第一插座是径向细长的，允许可拆卸插头平稳地插入。
18.根据权利要求16所述的盒子，其中，柔性保护罩包括两层，用于减小插入可拆卸插头所需要的插入力，并且便于柔性保护罩从第一插座中退出。
19.根据权利要求16所述的盒子，其中，柔性保护罩包括用于与所述盒子配合并提供基本上防潮密封的密封表面。
20.根据权利要求16所述的盒子，其中，柔性保护罩从退回位置可延伸。
21.根据权利要求16所述的盒子，其中，柔性保护罩包括限定下壁的内表面，其中，内表面的下壁包括定位环。
22.根据权利要求21所述的盒子，其中，可拆卸插头包括接合槽，该接合槽用于与定位环配合，从而当去除可拆卸插头时使柔性保护罩从第一插座退出。
23.根据权利要求16所述的盒子，可拆卸插头包括把手，其中，把手延伸出盒子外壳。
24.根据权利要求23所述的盒子，其中，盒子外壳具有包括至少一个突起部分的外表面，可拆卸插头的把手包括具有第一定位环的底表面，该第一定位环允许与所述至少一个突起部分可旋转地接合，从而限制可拆卸插头的移除旋转。
25.根据权利要求16所述的盒子，其中，盒子外壳包括与所述柔性保护罩对齐的卡口安装孔。
26.根据权利要求25所述的盒子，其中，可拆卸插头包括锁定凸缘，该锁定凸缘用于与卡口安装孔可旋转地接合，从而相对于外壳固定可拆卸插头。
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