CN104760292B - 空间大型桁架结构在轨制造的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间大型桁架结构在轨制造的装置，空间大型桁架结构在轨制造的装置包括：中轴；基板，所述基板套设在所述中轴上且沿所述中轴的轴向可移动；3D打印组件，所述3D打印组件包括供料装置和喷头，所述供料装置设置成可向所述喷头内推送物料，所述喷头设置在所述基板上方，且所述供料装置和所述喷头设置成可环绕所述中轴转动；加热元件，所述加热元件用于对所述喷头内的物料进行加热。根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置，可以在太空中打印桁架结构，而且可以突破装置对桁架结构尺寸的限制。
Description
技术领域
本发明涉及桁架结构领域，尤其是涉及一种空间大型桁架结构在轨制造的装置。
背景技术
相关技术中，空间桁架结构的制造技术都是采用地面制造，收拢发射后在太空展开的方式。空间大型桁架结构的尺寸受限于运载火箭的空间，为达到上百甚至上千米的长度，需要极高的展开比，设计难度大，运输成本高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种空间大型桁架结构在轨制造的装置，可以在太空中打印桁架结构，从而可以降低结构重量，以及可以节约运输成本。
根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置，包括：中轴；基板，所述基板套设在所述中轴上且沿所述中轴的轴向可移动；3D打印组件，所述3D打印组件包括供料装置和喷头，所述供料装置设置成可向所述喷头内推送物料，所述喷头设置在所述基板上方，且所述供料装置和所述喷头设置成可环绕所述中轴转动；加热元件，所述加热元件用于对所述喷头内的物料进行加热。
根据本发明的空间大型桁架结构在轨制造的装置，可以在太空中打印桁架结构，从而可以降低结构重量，以及可以节约运输成本。而且通过中轴和基板的相对移动，可以突破现有技术中桁架结构制造的空间局限性，从而可以实现超过装置尺寸的空间大型桁架结构的制造。
另外，根据本发明的空间大型桁架结构在轨制造的装置还可具有如下附加技术特征：
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括上轴承，所述上轴承套设在所述中轴的上端处以支承所述中轴，所述上轴承与所述供料装置固定连接。
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机设置在所述中轴上且用于驱动所述上轴承转动。
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括外壳体，所述供料装置和所述喷头内置于所述外壳体内且与所述外壳体相连。
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括下轴承，所述下轴承套设在所述中轴的下端处且与所述喷头相连，所述喷头包括多个且沿所述中轴的周向均匀分布在所述下轴承上，所述供料装置包括多个且沿所述周向均匀分布在所述上轴承上，所述供料装置与所述喷头一一对应。
在本发明的一些示例中，所述外壳体呈环状。
在本发明的一些示例中，所述基板内设有内螺纹，所述中轴处设有外螺纹，所内螺纹与所述外螺纹螺纹连接。
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括第二驱动电机，所述第二驱动电机设置在所述中轴上且驱动所述中轴相对所述基板转动。
在本发明的一些示例中，所述空间大型桁架结构在轨制造的装置还包括用于监控所述喷头的监控器，所述监控器设置在所述外壳体的下端面上。
在本发明的一些示例中，所述监控器与所述喷头处于同一平面内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置的结构示意图。
附图标记：
空间大型桁架结构在轨制造的装置100；
中轴10；
基板20；
3D打印组件30；供料装置31；喷头32；
上轴承40；第一驱动电机50；外壳体60；下轴承70；监控器80；太阳能板90。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考图1描述根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置100。需要说明的是，根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置100指的是在太空环境中制造空间大型桁架结构的装置100。
如图1所示，根据本发明实施例的空间大型桁架结构在轨制造的装置100可以包括中轴10、基板20和3D打印组件30。基板20套设在中轴10上，而且基板20沿中轴10的轴向可移动。如图1所示，中轴10的轴向方向即是图1所示的上下方向。
具体地，基板20内设有内螺纹，中轴10处设有外螺纹，所内螺纹与外螺纹螺纹连接。当基板20上的内螺纹和中轴10上的外螺纹相对转动时，从而可以使得基板20和中轴10在上下方向上相对移动。进一步地，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括第二驱动电机(图未示出)，第二驱动电机设置在中轴10上，而且第二驱动电机驱动中轴10相对基板20转动。需要说明的是，第二驱动电机驱动中轴10相对基板20转动时，基板20逐渐远离中轴10，即基板20相对中轴10从上向下移动。通过设置基板20和中轴10的连接，从而可以确定3D打印组件30的打印平面，如图1所示，基板20的上表面即为3D打印组件30的打印平面。
如图1所示，3D打印组件30包括供料装置31和喷头32，供料装置31设置在喷头32的上方，供料装置31设置成可向喷头32内推送物料，喷头32设置在基板20上方，而且供料装置31和喷头32设置成可环绕中轴10转动。加热元件(图未示出)用于对喷头32内的物料进行加热，加热元件可以设置在喷头内。需要说明的是，供料装置31和喷头32之间设有第三驱动电机(图未示出)，第三驱动电机用于将供料装置31中的物料推送到喷头32内，加热元件可以在喷头32内将固态物料熔化，进而第三驱动电机通过向喷头32供料以将熔化后的物料挤出喷头32，而且喷头32按照空间大型桁架结构在轨制造的装置100设定的打印轨迹打印桁架结构。
在太空环境下打印空间大型桁架之前，可以在地面环境下先打印一部分桁架结构，从而在太空环境下对已有的桁架结构进行增材制造，可以降低打印空间大型桁架结构的难度。在打印空间大型桁架结构时，基板20相对中轴10从上向下移动，喷头32在垂直于中轴10的平面内围绕中轴10转动，从而可以不断地打印桁架结构。需要说明的是，与中轴10的外螺纹配合的基板20上的内螺纹需要不断地打印以便基板20相对中轴10移动。
另外，需要说明的是，空间大型桁架结构在轨制造的装置100在打印桁架结构的过程中，基板20作为桁架结构的打印平面，可以为一次性用品，基板20在打印桁架结构完成后，与桁架结构成为一个整体结构，而空间大型桁架结构在轨制造的装置100的3D打印组件30可以重复使用。换言之，通过更换基板20，空间大型桁架结构在轨制造的装置100的3D打印组件30可以一直使用以用来打印桁架结构。
由此，根据本发明的空间大型桁架结构在轨制造的装置100，可以在太空中打印空间大型桁架结构，从而可以降低结构重量，以及可以节约运输成本。而且通过中轴10和基板20之间的相对移动，可以突破现有技术空间大型中桁架结构制造的空间局限性，从而可以实现超过装置100尺寸的空间大型桁架结构的制造。
在本发明的一些示例中，如图1所示，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括上轴承40，上轴承40套设在中轴10的上端处以支承中轴10，上轴承40与供料装置31固定连接。进一步地，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括第一驱动电机50，第一驱动电机50设置在中轴10上，而且第一驱动电机50用于驱动上轴承40转动。第一驱动电机50驱动上轴承40转动以带动供料装置31围绕中轴10周向转动，从而供料装置31可以向喷头32内稳定地推送物料。
可选地，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括太阳能板90，太阳能板90可以吸收太阳能并转化成电能以用于带动第一驱动电机50、第二驱动电机和第三驱动电机工作。
进一步地，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括外壳体60，供料装置31和喷头32内置于外壳体60内，而且供料装置31和喷头32均与外壳体60相连。可以理解的是，第一驱动电机50通过驱动上轴承40转动以带动供料装置31转动，由于外壳体60和供料装置31相连，外壳体60可以随着供料装置31围绕中轴10的周向转动。进一步地，外壳体60和喷头32相连，喷头32可以随着外壳体60围绕中轴10的周向转动，从而喷头32可以在垂直于中轴10的平面上不断地制造桁架结构。也就是说，第一驱动电机50即可带动供料装置31和喷头32围绕中轴10的周向转动，从而可以使得空间大型桁架结构在轨制造的装置100结构简单且节省能源。可选地，如图1所示，外壳体60可以呈环状，环状的外壳体60结构简单。
在本发明的一些具体示例中，如图1所示，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括下轴承70，下轴承70套设在中轴10的下端处，而且下轴承70与喷头32相连，喷头32包括多个，而且多个喷头32沿中轴10的周向均匀分布在下轴承70上，供料装置31包括多个，而且多个供料装置31沿周向均匀分布在上轴承40上，供料装置31与喷头32一一对应。通过设置多个供料装置31和多个喷头32，可以有效提高空间大型桁架结构在轨制造的装置100的打印效率。
可选地，如图1所示，空间大型桁架结构在轨制造的装置100还可以包括用于监控喷头32的监控器80，监控器80设置在外壳体60的下端面上。具体地，监控器80与喷头32可以处于同一平面内。空间大型桁架结构在轨制造的装置100可以通过监控器80监测到基板20的定位和桁架结构的打印质量。可选地，监控器80可以包括激光测距仪器。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，包括：
中轴；
基板，所述基板套设在所述中轴上且沿所述中轴的轴向可移动；
3D打印组件，所述3D打印组件包括供料装置和喷头，所述供料装置设置成可向所述喷头内推送物料，所述喷头设置在所述基板上方，且所述供料装置和所述喷头设置成可环绕所述中轴转动；
加热元件，所述加热元件用于对所述喷头内的物料进行加热。
2.根据权利要求1所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括上轴承，所述上轴承套设在所述中轴的上端处以支承所述中轴，所述上轴承与所述供料装置固定连接。
3.根据权利要求2所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机设置在所述中轴上且用于驱动所述上轴承转动。
4.根据权利要求2所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括外壳体，所述供料装置和所述喷头内置于所述外壳体内且与所述外壳体相连。
5.根据权利要求2所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括下轴承，所述下轴承套设在所述中轴的下端处且与所述喷头相连，所述喷头包括多个且沿所述中轴的周向均匀分布在所述下轴承上，所述供料装置包括多个且沿所述周向均匀分布在所述上轴承上，所述供料装置与所述喷头一一对应。
6.根据权利要求4所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，所述外壳体呈环状。
7.根据权利要求1所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，所述基板内设有内螺纹，所述中轴处设有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括第二驱动电机，所述第二驱动电机设置在所述中轴上且驱动所述中轴相对所述基板转动。
9.根据权利要求4所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，还包括用于监控所述喷头的监控器，所述监控器设置在所述外壳体的下端面上。
10.根据权利要求9所述的空间大型桁架结构在轨制造的装置，其特征在于，所述监控器与所述喷头处于同一平面内。
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