CN204196254U - 与增材制造系统一起使用的通用适配器和可消耗组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种通用适配器(18)和可消耗组件(12)，通用适配器和可消耗组件被配置成与增材制造系统(10)一起使用，通用适配器(18)包括入口开口(46a)和位于出口端(50)处的连接元件(52)，所述入口开口被配置成用于接收可消耗组件(12)的引导管(16)，所述连接元件被配置成与连接增材制造系统(10)的配合面板(44)接合。

Description

与增材制造系统一起使用的通用适配器和可消耗组件
技术领域
本实用新型涉及增材制造系统，增材制造系统使用基于层的增材制造技术构造三维(3D)部件。特别地，本实用新型涉及通用适配器和可消耗组件，用于向增材制造系统提供可消耗部分和支撑材料。
背景技术
通过使用一种或更多种增材制造技术，增材制造系统被用于根据3D部件的数字化呈现(例如，AMF和STL格式文件)打印或以其他方式构造3D部件。商业上可获得的增材制造技术的例子包括，基于挤出的技术、喷射、选择性激光烧结、粉末/黏合剂喷射、电子束熔化、和立体平版打印工艺。对于这些技术中的每一个而言，3D部件的数字化呈现最初切成多个水平的层。随后对于每个切开的层，生成工具路径，工具路径提供用于具体增材制造系统的指令，以打印指定的层。
例如，在基于挤出的增材制造系统中，可以根据3D部件的数字化呈现以逐层的方式通过挤出可流动的部件材料打印3D部件。部件材料通过由系统的打印头携带的挤出端挤出，并且按照顺序的路径沉积在x-y平面中的基底上。挤出的部件材料熔和到先前沉积的部件材料，并且当温度降低时固化。打印头相对于基底的位置沿着Z轴(垂直于x-y平面)升高，并且随后重复执行该过程以形成与数字化呈现的模型类似的3D部件。
在通过沉积部件材料层的方式制造3D部件的过程中，支撑层或结构通常构造不能被部件材料本身支撑的悬突部分下方或者3D部件的腔中。支撑结构可以通过使用与沉积部件的沉积技术相同的沉积技术构造而成。主机生成额外的几何形状，用作正在被形成的3D部件的悬突或自由空间部分的支撑结构。随后在打印过程中通过第二喷嘴 沉积产生所生成的几何形状。支撑材料在制造过程中粘附到部件材料，并且当打印过程完成时，能够从已完成的3D部件上移除。
实用新型内容
本实用新型的一个方面涉及一种通用适配器，该通用适配器被配置成与增材制造系统一起使用，所述增材制造系统具有打印头和设置在远离打印头的位置处的配合面板。所述通用适配器包括：适配器壳体，该适配器壳体具有入口端和出口端；位于入口端处的入口开口，该入口开口被配置成用于接收使通用适配器与具有可消耗的细丝的供给源的容器部分相互连接的引导管；和位于出口端处的连接元件，该连接元件被配置成与配合面板接合。所述连接元件包括：耦合机构，该耦合机构被配置成用于将连接元件固定到配合面板；和出口孔，该出口孔被配置成与配合面板的往复开口接合。
根据本实用新型的一个实施例，连接元件进一步包括第一电接触件，该第一电接触件被配置成用于与配合面板的第二电接触件接合。
根据本实用新型的一个实施例，适配器接口的电接触件被配置成用于将电力从增材制造系统转送到通用适配器。
根据本实用新型的一个实施例，通用适配器进一步包括被保持在适配器壳体中的细丝驱动机构。
根据本实用新型的一个实施例，耦合机构包括多个磁体。
根据本实用新型的一个实施例，通用适配器进一步包括被保持在适配器壳体中的细丝检测开关。
根据本实用新型的一个实施例，适配器壳体包括用户抓握部分。
本实用新型的另一个方面涉及一种可消耗组件，该可消耗组件用于可互换地与增材制造系统一起使用，所述增材制造系统具有打印头和设置在远离打印头的位置处的配合面板。所述可消耗组件包括：容器部分，该容器部分被构造成用于容纳可消耗的细丝的供给源；柔性的引导管，该引导管具有第一端和第二端，所述第一端被设置在容器部分中；和通用适配器。所述通用适配器包括：适配器壳体，该适配 器壳体与所述容器部分分离并且包括入口端和出口端；位于入口端的入口开口，引导管的第二端延伸穿过该入口开口；位于出口端的耦合机构，该耦合机构被配置成用于将通用适配器可移除地固定到配合面板；位于出口端的出口孔，该出口孔被配置成与配合面板的往复开口接合；第一电接触件，该第一电接触件被配置成与配合面板的第二电接触件接合；和细丝驱动机构，该细丝驱动机构被至少部分地保持在适配器壳体内，所述细丝驱动机构被配置成用于驱动来自容器部分的可消耗的细丝的连续段穿过引导管、穿过通用适配器、并进入配合面板的往复开口。
根据本实用新型的一个实施例，适配器壳体包括定位在细丝驱动机构的上游的手柄部分，用于供使用者抓握和操作所述通用适配器。
根据本实用新型的一个实施例，细丝驱动机构电连接到第一电接触件，并且第一电接触件被配置成用于将电力从增材制造系统转送到细丝驱动机构。
根据本实用新型的一个实施例，细丝驱动机构包括马达和由马达可操作地旋转的绞盘驱动轴，并且绞盘驱动轴是细丝驱动机构的与可消耗的细丝的连续段接合的部分。
根据本实用新型的一个实施例，耦合机构包括多个磁体。
根据本实用新型的一个实施例，可消耗的细丝的供给源以数字“8”形态的盘卷构造保持在容器部分中。
附图说明
图1是与可消耗组件一起使用的增材制造系统的顶部、正面透视图，该系统具有可消耗组件，所述可消耗组件包括本实用新型的通用适配器。
图2是一个可消耗组件的俯视透视图，所述可消耗组件包括一卷可消耗的细丝、出料管(payout tube)、和本实用新型的通用适配器。
图3是替代性的可消耗组件的俯视透视图，所述可消耗组件包括卷绕的可消耗的细丝和本实用新型的通用适配器。
图4A和4B是与增材制造系统一起使用的通用适配器的示意图。
图5是通用适配器和增材制造系统的配合面板的透视图。
图6是通用适配器的侧视图。
图7是沿图5中的横截面6-6获得的通用适配器的截面图。
图8是通用适配器的细丝驱动机构的分解透视图。
图9A-9C是用于通用适配器的可替代设计的展开的截面图，该通用适配器包括细丝检测开关。
图10是用于通用适配器的第二可替代设计的展开的截面图，该通用适配器包括具有端口型开口(ported opening)的延伸的引导管。
图11是用于通用适配器的第三可替代设计的截面图，该通用适配器包括电池。
图12是通用适配器的替代性实施例的透视图，该通用适配器省略了马达细丝驱动机构。
图13是沿图12中截面13-13获得的通用适配器的替代性实施例的截面图。
图14是本实用新型的测试性连接适配器的测试照片。
具体实施方式
本实用新型涉及通用适配器和可消耗组件，可消耗组件具有通用适配器，所述通用适配器用于与增材制造系统(例如基于挤出的增材制造系统)一起使用。可消耗组件还包括容器部分，所述容器部分被配置成用于保持可消耗的细丝(例如，一卷或一筒)的供给源。通用适配器被配置成与增材制造系统的往复配合面板接合，以将可消耗的细丝的连续段供给到增材制造系统。如下文所讨论，通用适配器可与不同的增材制造系统和互换的接合，每个所述制造系统都具有往复配合面板。这允许单个可消耗组件与不同型号的增材制造系统一起使用。另外，通用适配器还允许可消耗组件有效地具有任何期望尺寸的容器部分，并且不受间隔狭槽的尺寸限制。
图1显示与本实用新型的两个可消耗组件12一起使用的系统10，其中每个可消耗组件12是可更换的容器装置，所述装置容纳供系统10打印使用的可消耗的细丝供给源。通常，其中一个可消耗组件12 包含部件材料细丝供给源(“部件材料可消耗组件”)，而另一个可消耗组件12包含支撑材料细丝供给源(“支撑材料可消耗组件”)。然而，两个可消耗组件12在结构上可以是相同的。
在示出的实施例中，每个可消耗组件12包括容器部分14、引导管16、和通用适配器18，其中容器部分14保持可消耗的细丝的供给源。引导管16与容器部分14和通用适配器18互连，以提供从容器部分14到通用适配器18的可消耗细丝的连续段。
系统10是增材制造系统，用于通过使用基于层的增材制造业技术分别从可消耗组件12的部件材料细丝和支撑材料细丝打印3D部件或模型以及相应的支撑结构。用于系统10的合适的增材制造系统包括以“FDM”和“FUSED DEPOSITION MODELING”为商标进行销售的、由明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司开发的基于挤出的系统。
通用适配器18能够可互换地连接到包括往复配合面板的任何合适的增材制造系统。因此，相同的可消耗组件12可以普遍地与大型生产系统(例如，以“FORTUS”为商标进行销售的、来自明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司的系统)、与可用于办公室的3D打印机(例如，以“DIMENSION”和“uPRINT”为商标进行销售的、来自明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司的系统)、以及甚至与更小型的增材制造系统(例如在Swanson等人的第13/332,530号美国专利申请中公开的那些系统)一起使用。
如图所示，系统10包括系统外壳20、构造腔22、压板24、压板台架26、打印头28、和打印头台架30。系统外壳20是系统10的结构构件，并且可以包括多个结构子构件，诸如支架、壳壁等等。在所示出的实施例中，系统外壳20限定了构造腔22的尺寸。
构造腔22是包含用于打印3D部件的压板24和支撑结构的封闭环境。构造腔22可以被加热(例如，通过使用循环加热空气)，以减少部分和支撑材料在挤出和沉积之后的固化速率(例如，用于减少变形和弯曲)。在可替换的实施例中，构造腔22可以被省略和/或用不同类型的构造环境替代。例如，3D部件和支撑结构可以对环境开放 的构造环境或者用替代性结构(例如，柔性的帘幕)封闭的环境中构造。
压板24是平台，3D部件和支撑结构以逐层的方式在所述平台上打印，并且压板24被压板台架26支撑。在一些实施例中，压板24还可以包括柔性的聚合物薄膜或衬垫，3D部件和支撑结构被打印在所述薄膜或衬垫上。压板台架26是台架组件，其被配置成用于沿(或大致沿)垂直的Z轴移动压板24。
打印头28是被配置成用于从可消耗组件12接收可消耗的细丝的单元，并且打印头被打印头台架30支撑。用于打印头28的合适的装置的例子，以及打印头28与打印头台架30之间的连接包括在Leavitt等人的第7,625,200号美国专利、Comb等人的第2010/0100224号美国专利申请公开说明书、以及Swanson等人的第13/332,530号美国专利申请中公开的那些。打印头台架30被配置成用于在(或大致在)构造腔22上方的水平的x-y平面中移动打印头28的打印头台架。
系统10还包括控制器32，所述控制器32是基于处理器的一个或多个控制器，可以通过通信线34与通用适配器18、构造腔22(例如，具有用于构造腔22的加热装置)、打印头28、以及各种传感器、校准装置、显示装置、和/或用户输入装置通过通信线路34进行通信。在一些实施例中，控制器32还可以与一个或更多个压板24、压板台架26、打印头台架30、和系统10的任意其他合适的构件通信。
尽管描绘为单根信号线路，但通信线路34可以包括一个或更多个电的、光学的、和/或无线的信号线路，以允许控制器32与系统10的各种构件通信。此外，尽管被描绘在系统10的外部，但是控制器32和通信线路34可以是系统10的内部构件。 
在操作过程中，控制器32指示压板台架26将压板24移动到构造腔22内的预定高度。控制器32随后指示打印头台架30在构造腔22上方的水平的x-y平面中来回移动打印头28。如下所述，控制器32还可以指示通用适配器18和/或打印头28，以选择性地从容器部分14中拉出可消耗的细丝连续的段，穿过引导管16和通用适配器18，，到达打印头28。
打印头28热融化接收到的可消耗的细丝的连续段，使得它们变成熔融的材料，因而允许这种熔融材料被挤出并沉积到压板24上，以便以逐层的方式打印3D部件和支撑结构。在打印操作完成之后，所形成的3D部件和支撑结构可以从构造腔22中移除，并且支撑结构可以从3D部件上移除。3D部件随后可经历一个或多个额外的后处理步骤。
图2和3描绘了用于每个可消耗组件12的示例性实施例。如图2所示，容器部分14包括以数字“8”形态保持可消耗的细丝的卷36。在本实施例中，引导管16的前端固定到出料管38，该出料管被保持在卷36的出料孔中，如Mannella等人的第13/334,921号美国专利申请中公开那样。引导管16的后端相应地固定在通用适配器18中。
在存储和运输过程中，通用适配器18、卷36、和出料管38可以被保持在箱40中。另外，卷36和出料管38被理想地密封在衬套41中，所述衬套41自身也被保持在箱40中。当密封时，衬套41防止或基本上防止环境条件达到卷36的可消耗细丝(例如，一种不透湿气的屏障)。引导管16的相反的端部也分别被理想地密封到衬套41内的出料管38和通用适配器18，以在运输、存储、和与系统10一起使用期间，维持防御环境条件的屏障。因此，引导管16理想地以密封方式延伸到衬套41外。一个或更多干燥剂包还可以存储在衬套41中，例如放置在卷36的外层和衬套41之间。
在所示出的例子中，箱40包括盖子40a、外部狭槽40b、和内部支架40c，其中内部支架40c包括狭槽40d。在卷36被密封在衬套41中之后，所形成的卷36/衬套41可以插入到箱40中。随后支架40c可以在被保持的卷36/衬套41上关闭，并且引导管16可以延伸穿过狭槽40d，使得引导管16的后端和通用适配器18可以被存储在支架40c上方。可选择地，支架40c可以固定在关闭位置，以保护所容纳的卷36/衬套41。盖子40a随后可以关闭，以用于存储和运输。
在与系统10一起使用的过程中，用户可以打开盖子40a并从箱40移除通用适配器18，其中引导管16同样可以被插入穿过外部狭槽40b。随后盖子40a可以再次关闭，并且如下文所述，通用适配器18 可以与系统10的往复配合面板接合。相应地，在运输、存储、和使用的所有阶段期间，卷36可以保持密封在衬套41，并且被保持在支架40c下方的箱40中。
图3描绘了一个实施例，其中容器部分14保持一个卷筒的可消耗细丝，如在Beery等人的美国专利申请号13/334,896；以及Mannella等人的美国专利申请号13/334,910中公开的那些。
在该实施例中，引导管16的前端固定在密封的衬套42中，所述衬套42保持卷筒形式的可消耗细丝。引导管16的后端相应地被理想地以密封方式固定到通用适配器18。此外，该实施例中的可消耗组件12还包括把手43，该把手可用于例如在运输和存储期间保持引导管16和通用适配器18。
如图2和3所示，通用适配器18可以与具有在诸如系统10的增材制造系统中使用的可消耗的细丝(例如，部件和支撑材料细丝)供给源的各种不同的容器部分一起使用。例如，在上文的图2示出的实施例中，卷36实际上可以具有不限制可消耗的细丝的排出任意合适的尺寸。类似地，在上文的图3示出的实施例中，卷筒形式的细丝实际上仅受限于能够使卷筒旋转而不会在可消耗的细丝上施加不适当的牵拉或拉拔力的尺寸。在每个实施例中，来自容器部分14的可消耗的细丝理想地通过引导管16预先送入通用适配器18。这允许可消耗的细丝能够很容易地装载到增材制造系统。
如图4A中所示，在使系统10运行之前，通用适配器18可以与系统10的往复配合面板(称为配合面板44)接合，如箭头45所示。配合面板44可以被保持在系统外壳20上或外壳20内的任意合适的位置，并且通常位于离打印头28较远的位置。例如，如图所示，为使用户可以方便地接近配合面板44，配合面板可以被保持在系统外壳20的外表面处。可替换地，配合面板44可以被定位在系统10的驱动隔间中，其中可消耗组件12也可以被装载在所述驱动隔间中。例如，配合面板44可以被改进装配到现有的增材制造系统中，代替任何现有的用于与现有的细丝卷筒盒接合的机构。在进一步可替换的实施例中，配合面板44可以位于系统外壳20外部，并且通过脐带连 接到系统10。
在示出的实施例中，通用适配器18包括设置在入口端48和出口端50之间的适配器壳体46，其中引导管16和可消耗的细丝从入口端48处进入通用适配器18。在出口端50处，通用适配器18还包括连接元件52，所述连接元件52被配置成与配合面板44接合。
如图4B中所示，当连接元件52与配合面板44接合时，通用适配器18可以接收来自系统10的电力，并且可以通过通信线路34与控制器32通信。连接元件52还提供了通用适配器18与系统10的内引导管54之间的联接，其中内引导管54将可消耗的细丝从通用适配器18转接到打印头28。在示出的实施例中，打印头18包括第二细丝驱动机构56和液化器组件58。
在操作期间，通用适配器18从容器部分14中并且通过引导管16抽取可消耗的细丝的连续段，如箭头60所示。被抽取的段随后被进送穿过连接元件52和配合面板44之间的联接，并且穿过内引导管54至打印头28，如箭头62所示。当达到打印头28时，被进送的段随后与驱动机构56接合。如箭头64所示，驱动机构56随后可以继续抽取可消耗的细丝段进入液化器组件58中，以用于融化和挤出。
在一个实施例中，通用适配器18可以起到最初的供送机构的作用，以将可消耗的细丝进送至驱动机构56(例如，用于最初的装载操作)。当驱动机构56接收可消耗的细丝时，控制器32可以指令被保持在通用适配器18中的细丝驱动机构与可消耗的细丝脱离，从而允许驱动机构56继续从可消耗组件12中自由地抽取可消耗的细丝。如果用户希望移除可消耗组件12，则控制器32可以指令通用适配器18与可消耗的细丝重新接合，并且将剩余段从打印头28和内引导管54中抽出，并且返回到可消耗组件12中，用便未来的使用(或用于可消耗组件12的再循环)。
在第二实施例中，通用适配器18可以起到最初进送机构的作用，以将可消耗的细丝进送至驱动机构56，并且随后与驱动机构56一起工作，以将所述连续段从容器部分14进送到液化器组件58。在该实施例中，通用适配器18的细丝驱动机构可以保持与可消耗的细丝接 合。控制器32可以在稳定的功率输出和/或在与驱动机构56同步配合的条件下操作通用适配器18的细丝驱动机构。
在第三实施例中，如下文进一步所述，当与配合面板44接合时，在配合面板44处的系统10的细丝驱动机构(未示出)可以与通用适配器18中的可消耗的细丝接合，并且可以起到最初进送机构的作用，以将可消耗的细丝进送至驱动机构56。在该实施例中，通用适配器18或者不包括细丝驱动机构，如在Taatjes等人的第7,938,351号美国专利中所公开的那样，或者包括细丝驱动机构的子构件(例如，接合轮)，如在Swanson等人的第7,169,337号美国专利中所公开的那样。
在第四实施例中，通用适配器18可以用作系统10的唯一的细丝驱动机构。该实施例排除了对于被打印头28保持的驱动机构56的需要。因此，打印头28可以被有效地缩入液化器组件58，这样可以充分地减轻打印头28的重量。这相应地减轻了打印头台架30需要在打印操作期间在x-y平面中移动的重量。
如图5中所示，适配器壳体46包括把手或抓握部分66和盖子68。抓握部分66被定位成邻近入口端48，并且提供了供用户抓握和操作通用适配器18的方便的位置。盖子68通过紧固件70固定到适配器壳体46的其余部分，并且提供通往通用适配器18内部构件的密封的通路。
连接元件52包括底板72、磁体74、引导管连接件76、和接触垫78。底板72固定到配器壳体46或与适配器壳体46一体地形成，并且将磁体74保持在它的角落位置处。磁体74是用于将通用适配器18固定到配合面板44的多个磁体。引导管连接件76延伸穿过底板72并且包括出口孔80和对准突起82。出口孔80对准引导管16，用于接收被牵拉的可消耗的细丝的连续段。接触垫78是第一电接触件(例如，具有一个或更多个电接触件的控制电路或其他电路板)，用于将电力转接到通用适配器18的构件，并且用于在通用适配器18和控制器32之间通信。
通用适配器18的控制电路还可以包括存储有数据的一个或更多 个数据存储装置(例如，非易失性数据存储介质)，其中数据可以涉及可消耗组件12，例如可消耗的细丝材料的类型、可消耗组件12中剩余的可消耗细丝的剩余量、安全加密信息、“握手”协议、打印参数等等。如下文所述，在替换性实施例中，通用适配器18可以通过一个或更多个无线机构与控制器32通信。
系统10的配合面板44相应地包括接收板84、连接插座86、和电接触件88。本文中使用的术语“面板”(参见配合面板44)可以具有任意适当的结构或几何形状。接收板84是金属板，其被配置成与磁体74磁性地耦合。磁耦合应当理想地足够牢固，以防止连接元件52在打印操作期间与配合面板44脱离，同时还允许用户在不施加过度的拉力的情况下使通用适配器18脱离。在替换性实施例中，通用适配器18和配合面板44可以包含替代性的耦合机构，诸如可释放的紧固件(例如，触发器致动的紧固件和可通过控制器32释放的紧固件)。
连接插座86是通向内引导管54的开口(在图4A和4B中示出)，其中，内引导管54被配置成以密封方式与引导管连接件76接合，以用于将可消耗的细丝的连续段从通用适配器18传递到内引导管54。连接插槽86包括对准狭槽90，引导管连接件76的对准突起82可以对准并插入所述对准狭槽90中。这确保通用适配器18被正确地定向，以便与配合面板44恰当地接合。
当通用适配器18与配合面板44接合时，引导管连接件76和连接插座86理想地形成隔离环境条件的密封(例如，防湿密封)。这能够保持从容器部分14到打印头28的全方位的隔离环境条件的屏障，这种屏障减小或消除了环境条件对于可消耗的细丝的影响。
电接触件88是第二电接触件(例如，有POGO插针的电路板)，其被配置成与接触垫78接合。这允许系统10将电力转接到通用适配器18，并且在通用适配器18与控制器32之间进行接力通信(例如，经由通信线路34)。当通用适配器18与配合面板44接合时，通用适配器18可以发送通信信息到控制器32，例如涉及可消耗的细丝的信息。类似地，控制器32可以将电力转接到通用适配器18，例如用于 驱动可消耗的细丝通过出口孔80、连接插座86，并进入内引导管54。
另外，如下文所述，通用适配器18可以包括一个或多个传感器，所述传感器可以通过接触垫78、电接触件88以及通信线路34与控制器32通信。例如，如下所述，通用适配器18可以包括一个或更多细丝检测开关(图5中未示出)，所述开关与控制器32通信，以识别可消耗组件12何时已将它可供应的可消耗细丝消耗完。
图6显示省略了盖子68和紧固件70的通用适配器18，并且可消耗的细丝(称为细丝92)的段延伸通过引导管16和通用适配器18。如图所示，通用适配器18还包括与细丝92接合的细丝驱动机构94。特别地，在示出的实施例中，引导管16有设置在适配器壳体46中朝向出口端50的末端或前端96，只是缺少细丝92和细丝驱动机构94之间的接合。
这种布置保持所述隔离环境条件的屏障(例如，防湿屏障)。适配器壳体18的内部区域也可以被密封隔离环境条件(例如，通过位于盖子68处的垫圈密封件)。此外，引导管16的前端96可以包括在它的出口孔处的压力密封件(wiper seal)97(为方便观察，在图6中用交叉影线绘出)，当细丝92从引导管16中穿出时，所述压力密封件97包封着细丝92。这进一步使引导管16和容器部分14内的细丝92的段与环境条件(例如，湿气)密封隔离。
细丝驱动机构92包括马达98和绞盘(capstan)组件100和编码器组件101，其中绞盘组件100接合并且通过来自马达98的转动力驱动细丝92的连续段穿过出口孔80。马达98相应地连接到具有一个或多个电连接件(未示出)的连接元件52的接触垫78(在图5中示出)，以从系统10接收电力。 
绞盘组件100包括螺旋齿轮102、绞盘齿轮104、和绞盘驱动轴106。用于马达98、绞盘组件100、和编码器组件101的合适的设计的例子，包括在Swanson等人的第13/332,530号美国专利申请中公开的那些。如图7中所示，细丝驱动机构94通过保持壁107支撑在适配器壳体46中。如图进一步所示，适配器壳体46包括入口开口46a，引导管16和细丝92延伸通过所述入口开口46a。
如图8所示，螺旋齿轮102被可旋转地固定到马达98，并且包括螺纹表面108，所述螺纹表面108绞盘齿轮104的往复运动的齿110接合以使绞盘齿轮104旋转。绞盘齿轮104的旋转相应地使绞盘驱动轴106旋转，所述绞盘驱动轴106连接到绞盘齿轮104的轴向位置。绞盘驱动轴106包括与预送入的细丝92接合的带齿的表面112，并且绞盘驱动轴106的旋转相应地驱动细丝92的连续段通过出口开口80。适配器壳体46还理想地包括支承壁或相似特性的(未示出)，以在细丝92与绞盘驱动轴106的接合位置处支撑引导管16的前端96和/或细丝92。这允许绞盘驱动轴106在细丝92上保持合适的接合压力。例如，盖子68可以包括具有支承表面的向内的延伸部，以支撑引导管16的前端96。
如图6和7以前示出，编码器组件101包括磁体101a和编码器传感器101b，其中磁体101a被安装成紧邻着编码器传感器101b。磁体101a是可旋转的磁体，其定位在马达98的与螺旋齿轮102相反的端部上，并且也轴向地连接到马达98以与螺旋齿轮102一起旋转。磁体101a和编码器传感器101b用作编码器组件，该编码器组件被配置成用于测量螺旋齿轮102的旋转，其中编码器传感器101b可以电连接到接触垫78，以与控制器32通信。特别地，随着磁体101a与螺旋齿轮102一起旋转，编码器传感器101b能够测量磁体101a的转动角度。这种布置允许监测螺旋齿轮102的转速和方向，所述转速和方向对应着穿过通用适配器18送入的细丝92的速度。
尽管与细丝驱动机构92一起说明，但是通用适配器18也可以可替换地包括不同类型的细丝驱动机构。例如，通用适配器18可以包括螺旋驱动器，例如Batchelder等人的第7,896,209号美国专利中所公开的。可替换地，绞盘驱动轴106可以从马达98直接地延伸，以与细丝92接合。
图9A-9C描绘了通用适配器18的替换性设计，其包括细丝检测开关。如图9A所示，通用适配器18可以包括细丝检测开关114，其中引导管16的前端96定位在细丝检测开关114的上游。本文中使用的术语“上游”和“下游”指的是当细丝92被驱动穿过通用适配器 18时，相对于细丝92移动方向(即，在箭头116的方向上)的位置。
细丝检测开关114被连接到带有一个或多个电连接(未示出)的连接元件52的接触垫78(在图5中示出)，以将检测到的涉及存在细丝92的信号转送到控制器32。细丝检测开关114可以沿着通用适配器18设置在任意适当的位置以便与细丝92接合。在示出的实施例中，细丝检测开关114定位在细丝92与绞盘驱动轴106之间的接合部位的上游。如在Taatjes等人的第7,938,351号美国专利中所讨论的，这允许细丝检测开关114识别在细丝92的后端达到绞盘驱动轴106之前何时经过该检测开关。
一旦细丝检测开关114检测出不存在任何细丝(即，细丝92的后端通过细丝检测开关114的下游)，细丝检测开关114就将信号转送到控制器32(或暂停信号的转送)，并且控制器32随后可指令细丝驱动机构94暂停对细丝92的进一步驱动。由于细丝92的后端保持与绞盘驱动轴106接合，因此控制器32可随后指令细丝驱动机构94将细丝92的其余部分从系统10中抽出，并且送回到可消耗组件12中。
通用适配器18随后可以从配合表面44移除，并且空的可消耗组件12可以用新的可消耗组件12替换。新可消耗组件12的通用适配器18可以按照与上文所述相同的方式与配合面板44接合，以用于将新的细丝92供应到系统10。空的可消耗组件12可以回收利用或以环境友好的方式丢弃。
在图9B中示出的实施例中，细丝检测开关114定位在细丝92与绞盘驱动轴106之间接合位置下游的出口孔80处。可选择地，如图9C中所示，通用适配器18也可以包括两个细丝检测开关114，其中一个位于细丝92与绞盘驱动轴106之间接合位置上游，另一个位于细丝92与绞盘驱动轴106之间接合位置上游的出口孔80处。该实施例允许通用适配器18在细丝从任一方向抽取时检测是否存在细丝92的后端。
图10描绘了通用适配器18的额外的替换性设计，该设计使引导管16的前端96延伸至出口孔80。在该实施例中，前端96包括端口 型开口118，当细丝92被保持在引导管16中时允许绞盘驱动轴106与细丝92接合。这进一步保持了将细丝92与环境条件隔离的屏障。
图11描绘了通用适配器18的另一个替换性设计，该设计可以被合并于本文中讨论的任一实施例中。在该实施例中，通用适配器18还包括被保持在适配器壳体46内的电池120，以用于向马达98和通用适配器18的任何其他适当的构件供电。相应地，通用适配器18可以通过接触垫78和配合面板44的电接触件88与系统通信。可替换地，接触垫78和/或电接触件88可以被省略，并且通用适配器18可通过一个或多个无线连接与系统10通信。例如，通用适配器18可以包括射频识别(RFID)芯片，以用于与系统10通信。
图12和13描绘了通用适配器218，该通用适配器是可对前文所述的通用适配器18的任一实施例的进行适当的替换的一个例子，并且其中对应的构件的参考数字都被增加“200”。通用适配器218作为改型设计适于在现有增材生产系统中使用，并且省略了马达驱动的细丝驱动机构。可替代地，通用适配器218包括接合轮322，所述接合轮322可以以适当的方式(例如通过使用铰接支撑件326的铰接门(未示出))被保持在适配器壳体246的开口324中，如在Swanson等人的第7,169,337号美国专利中所公开那样。
接合轮322是由增材制造系统保持的细丝驱动机构的子构件。因此，通用适配器218不包括马达驱动的细丝驱动机构。可替代地，当通用适配器218与增材制造系统的往复配合面板接合时，接触垫178与配合面板的电接触件接合，允许增材制造系统的控制器(例如，控制器32)检测通用适配器218是否连接。控制器随后可以指令系统的细丝驱动机构(例如，系统轮328)与轮322旋转接合，以驱动细丝292的连续段穿过通用适配器218并且进入增材制造系统，如箭头330所示。可替换地，接合轮322可以被手动地旋转以供给细丝292进入增材制造系统，以与系统的细丝驱动机构接合。
如图12和13进一步所示，入口开口46a从把手166的侧面延伸，而不是向下延伸到入口端48外。入口开口46a的侧面延伸部允许通用适配器218装配在改型的增材制造系统的盒子隔间内，而无需在极 端角度处设置引导管216。另外，引导管连接件276向内延伸进入连接元件252。在本实施例中，配合面板的往复连接插座可以包括延伸进入引导管连接件276的特征，以提供隔离环境条件的密封。
如上所述，每个通用适配器18和218都能够提供方便和有效的机构，以用于将可消耗的细丝(例如，细丝92和292)的连续段输送到增材制造系统(例如，系统10)。这允许可消耗组件(例如，可消耗组件12)易于装载、移除、和更换。
另外，每个通用适配器18和218都可以与具有往复配合面板的不同的增材制造系统互换地接合。例如，用户可以将制定的可消耗组件12与第一增材制造系统(例如，以“DIMENSION”和“uPRINT”为商标进行销售的、来自明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司的系统)接合以打印第一3D部件。当完成打印操作时，用户可随后将可消耗组件12与第一增材制造系统解除接合，，并且将其与第二增材制造系统结核(例如，以“FORTUS”为商标进行销售的、来自明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司的系统)，以打印第二3D部件。这允许单个可消耗组件(例如，可消耗组件12)与不同型号的增材制造系统一起使用。
可用作细丝92和292的适当的可消耗的细丝包括在以下文件中公开和罗列的那些：Crump等人的5,503,785号美国专利；Lombardi等人的6,070,107和6,228,923号美国专利；Priedeman等人的第6,790,403号美国专利；Comb等人的7,122,246号美国专利；Batchelder等人的2009/0263582、2011/0076496、2011/0076495、2011/0117268、2011/0121476、和2011/0233804号美国专利申请公开说明书；以及Hopkins等人的2010/0096072号美国专利申请公开说明书。本文使用的术语“大约”和“基本上”涉及本领域技术人员可以预期的可测量数值和范围的变动(例如，由于测量中的限制和差异)。
例子
本实用新型在以下例子中更具体地描述，所述例子仅用作说明目 的，因为本实用新型的范围内的许多修改和变化对于在本领域技术人员而言是显而易见的。图14图示了本实用新型的通用适配器的测试装置，其中通用适配器对应于通用适配器218。
如Mannella等的13/334,921号美国专利申请所公开的那样，对于每次测试，以数字“8”为形态的可消耗的细丝卷被平放在其侧面上。测试的可消耗的细丝包括0.070英寸直径的聚碳酸脂细丝，和0.070英寸直径的可拆除支撑结构细丝，每种细丝都可购自明尼苏达州的Eden Prairie市Stratasys，Inc.公司。各种出料管被插入所述卷的出料孔，并且引导管前端固定到出料管。
引导管后端被连接到所示出的通用适配器，所述通用适配器随后与增材制造系统的往复配合面板接合，所述增材制造系统可选用以“DIMENSION”和“uPRINT”为商标进行销售的、来自明尼苏达州的Eden Prairie市的Stratasys，Inc.公司的系统。往复配合面板是用于通常与增材制造系统一起使用的卷筒箱的标准连接件。在每个测试过程中，通用适配器重复地将可消耗的细丝从所述卷抽取到增材制造系统的打印头。如在共同提交的美国专利申请中所述，一些测试用的出料管是可消耗的细丝能否被成功地抽出的限制因素(由于出料打结)。因此，本实用新型的通用适配器适合于与增材制造系统接合，以方便并且有效的方式可靠地输送可消耗的细丝。
虽然已经参照优选实施例进行描述本实用新型的内容，但本领域技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的实质和范围的条件下可以在形式和细节上作出变化。

Claims (13)

1.一种通用适配器，该通用适配器被配置成与增材制造系统一起使用，所述增材制造系统具有打印头和设置在远离打印头的位置处的配合面板，其特征在于，所述通用适配器包括：
适配器壳体，该适配器壳体具有入口端和出口端；
位于入口端处的入口开口，该入口开口被配置成用于接收使通用适配器与具有可消耗的细丝的供给源的容器部分相互连接的引导管；和
位于出口端处的连接元件，该连接元件被配置成与配合面板接合，所述连接元件包括：
耦合机构，该耦合机构被配置成用于将连接元件固定到配合面板；和
出口孔，该出口孔被配置成与配合面板的往复开口接合。
2.根据权利要求1所述的通用适配器，其中连接元件进一步包括第一电接触件，该第一电接触件被配置成用于与配合面板的第二电接触件接合。
3.根据权利要求1所述的通用适配器，其中适配器接口的电接触件被配置成用于将电力从增材制造系统转送到通用适配器。
4.根据权利要求1所述的通用适配器，进一步包括被保持在适配器壳体中的细丝驱动机构。
5.根据权利要求1所述的通用适配器，其中耦合机构包括多个磁体。
6.根据权利要求1所述的通用适配器，进一步包括被保持在适配器壳体中的细丝检测开关。
7.根据权利要求1所述的通用适配器，其中适配器壳体包括用户抓握部分。
8.一种可消耗组件，该可消耗组件用于可互换地与增材制造系统一起使用，所述增材制造系统具有打印头和设置在远离打印头的位置处的配合面板，其特征在于，所述可消耗组件包括：
容器部分，该容器部分被构造成用于容纳可消耗的细丝的供给源；
柔性的引导管，该引导管具有第一端和第二端，所述第一端被设置在容器部分中；和
通用适配器，包括：
适配器壳体，该适配器壳体与所述容器部分分离并且包括入口端和出口端；
位于入口端的入口开口，引导管的第二端延伸穿过该入口开口；
位于出口端的耦合机构，该耦合机构被配置成用于将通用适配器可移除地固定到配合面板；
位于出口端的出口孔，该出口孔被配置成与配合面板的往复开口接合；
第一电接触件，该第一电接触件被配置成与配合面板的第二电接触件接合；和
细丝驱动机构，该细丝驱动机构被至少部分地保持在适配器壳体内，所述细丝驱动机构被配置成用于驱动来自容器部分的可消耗的细丝的连续段穿过引导管、穿过通用适配器、并进入配合面板的往复开口。
9.根据权利要求8所述的可消耗组件，其中适配器壳体包括定位在细丝驱动机构的上游的手柄部分，用于供使用者抓握和操作所述通用适配器。
10.根据权利要求8所述的可消耗组件，其中细丝驱动机构电连接到第一电接触件，并且第一电接触件被配置成用于将电力从增材制造系统转送到细丝驱动机构。
11.根据权利要求8所述的可消耗组件，其中细丝驱动机构包括马达和由马达可操作地旋转的绞盘驱动轴，并且绞盘驱动轴是细丝驱动机构的与可消耗的细丝的连续段接合的部分。
12.根据权利要求8所述的可消耗组件，其中耦合机构包括多个磁体。
13.根据权利要求8所述的可消耗组件，其中可消耗的细丝的供给源以数字“8”形态的盘卷构造保持在容器部分中。
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