空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及桁架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其是涉及一種空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)技術(shù)中，空間桁架結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)都是采用地面制造，收攏發(fā)射后在太空展開的方式。空間大型桁架結(jié)構(gòu)的尺寸受限于運(yùn)載火箭的空間，為達(dá)到上百甚至上千米的長(zhǎng)度，需要極高的展開比，設(shè)計(jì)難度大，運(yùn)輸成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置，可以在太空中打印桁架結(jié)構(gòu)，從而可以降低結(jié)構(gòu)重量，以及可以節(jié)約運(yùn)輸成本。
[0004]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置，包括:基板；外殼體，所述外殼體位于所述基板上方，所述外殼體上設(shè)置有機(jī)械臂，所述基板設(shè)置成相對(duì)所述機(jī)械臂可沿所述機(jī)械臂的長(zhǎng)度方向移動(dòng)；3D打印組件，所述3D打印組件位于所述外殼體內(nèi)且包括供料裝置和噴頭，所述供料裝置設(shè)置成可向所述噴頭內(nèi)推送物料，所述噴頭設(shè)置在所述基板上方，所述供料裝置和所述噴頭設(shè)置成可在平行于所述基板的平面內(nèi)移動(dòng)；加熱元件，所述加熱元件用于對(duì)所述噴頭內(nèi)的物料進(jìn)行加熱。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置，通過(guò)基板和基板上的桁架結(jié)構(gòu)在上下方向上移動(dòng)，噴頭和供料裝置可以在平行于基板的平面上移動(dòng)，從而可以不斷地打印桁架結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可以突破現(xiàn)有技術(shù)空間大型中桁架結(jié)構(gòu)制造的空間局限性，可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)裝置尺寸的空間大型桁架結(jié)構(gòu)的制造。而且桁架結(jié)構(gòu)可以在太空環(huán)境中進(jìn)行打印，從而可以降低結(jié)構(gòu)重量，以及可以節(jié)約運(yùn)輸成本。
[0006]另外，根據(jù)本發(fā)明的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置還可具有如下附加技術(shù)特征:
[0007]在本發(fā)明的一些示例中，所述機(jī)械臂包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一滾輪，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一滾輪滾動(dòng)，所述第一滾輪可在所述桁架結(jié)構(gòu)或所述基板滾動(dòng)。
[0008]在本發(fā)明的一些示例中，所述空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置還包括第二滾輪，所述第二滾輪設(shè)置在所述第一滾輪的下方，所述第二滾輪可在所述桁架結(jié)構(gòu)或所述基板滾動(dòng)。
[0009]在本發(fā)明的一些示例中，所述第二滾輪位于所述第一滾輪的正下方且通過(guò)第一連接桿相連，所述第一滾輪還連接有第二連接桿，所述第二連接桿的上端固定在所述外殼體的外表面上。
[0010]在本發(fā)明的一些示例中，所述空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置還包括:驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)置成用于驅(qū)動(dòng)所述噴頭在所述平面內(nèi)移動(dòng)，所述供料裝置固定在所述噴頭上方。
[0011]在本發(fā)明的一些示例中，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括:第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)置成可用于驅(qū)動(dòng)所述噴頭在所述平面內(nèi)沿第一方向運(yùn)動(dòng)，所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)置成可用于驅(qū)動(dòng)所述噴頭在所述平面內(nèi)沿與所述第一方向正交的第二方向運(yùn)動(dòng)。
[0012]在本發(fā)明的一些示例中，所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括:第一絲杠和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第二絲杠和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中所述第一絲杠和所述第二絲杠與所述噴頭螺紋配合且所述第一絲杠和所述第二絲杠正交布置，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)第一絲杠繞所述第一絲杠的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述第二絲杠繞所述第二絲杠的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]在本發(fā)明的一些示例中，所述外殼體的內(nèi)壁面上設(shè)置有第一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和第二滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述第一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)與第二絲杠平行，所述第二滑動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述第一絲杠平行，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)可滑動(dòng)地配合在所述第一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)可滑動(dòng)地配合在所述第二滑動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0014]在本發(fā)明的一些示例中，所述第一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和所述第二滑動(dòng)結(jié)構(gòu)為滑槽；或者所述第一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和所述第二滑動(dòng)結(jié)構(gòu)為滑軌。
[0015]在本發(fā)明的一些示例中，所述機(jī)械臂包括多個(gè)且均勻間隔開設(shè)置在所述外殼體上。
[0016]在本發(fā)明的一些示例中，所述空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置還包括用于監(jiān)控所述噴頭的監(jiān)控器，所述監(jiān)控器設(shè)置在所述外殼體的下端面上。
[0017]在本發(fā)明的一些示例中，所述監(jiān)控器與所述噴頭處于同一平面內(nèi)。
[0018]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記:
[0022]空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100 ；
[0023]基板10 ；
[0024]外殼體20 ；
[0025]機(jī)械臂30 ;第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)31 ;第一滾輪32 ;第二滾輪33 ;第一連接桿34 ;第二連接桿35 ；
[0026]3D打印組件40 ；供料裝置41 ;噴頭42 ;
[0027]驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)50 ;第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)51 ;第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)52 ；
[0028]太陽(yáng)能板90。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0032]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)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觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。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，或僅僅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，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033]下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100。需要說(shuō)明的是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100指的是在太空環(huán)境中制造空間大型桁架結(jié)構(gòu)的裝置100。
[0034]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100可以包括基板10、外殼體20、3D打印組件40和加熱元件(圖未示出)?；?0可以作為空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100的打印平面，如圖1所示，基板10的上表面即為打印平面，桁架結(jié)構(gòu)生成在基板10的上表面上。
[0035]如圖1所示，外殼體20位于基板10上方，外殼體20上設(shè)置有機(jī)械臂30，基板10設(shè)置成相對(duì)機(jī)械臂30可沿機(jī)械臂30的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。需要說(shuō)明的是，機(jī)械臂30的長(zhǎng)度方向即圖1所示的上下方向，也就是說(shuō)，基板10可以在上下方向上移動(dòng)。具體地，如圖1所示，基板10相對(duì)機(jī)械臂30從上向下移動(dòng)且逐漸遠(yuǎn)離3D打印組件40以便于打印桁架結(jié)構(gòu)?？蛇x地，如圖1所示，機(jī)械臂30可以包括多個(gè)，而且多個(gè)機(jī)械臂30可以均勻間隔開設(shè)置在外殼體20上。通過(guò)設(shè)置多個(gè)機(jī)械臂30，機(jī)械臂30可以對(duì)基板10以及基板10上生成的桁架結(jié)構(gòu)起到固定支撐作用，從而可以提高空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100的工作穩(wěn)定性。
[0036]如圖1所示，3D打印組件40位于外殼體20內(nèi)，而且3D打印組件40包括供料裝置41和噴頭42，供料裝置41設(shè)置成可向噴頭42內(nèi)推送物料，噴頭42設(shè)置在基板10上方，供料裝置41和噴頭42設(shè)置成可在平行于基板10的平面內(nèi)移動(dòng)，加熱元件用于對(duì)噴頭42內(nèi)的物料進(jìn)行加熱。可以理解的是，供料裝置41和噴頭42之間可以設(shè)置有第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖未示出)，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于將供料裝置41內(nèi)的物料推送到噴頭42內(nèi)，加熱元件可以對(duì)固態(tài)物料進(jìn)行加熱以使得固態(tài)物料熔化，而且第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)向噴頭42內(nèi)推送物料以將熔化的物料擠出噴頭42，而且噴頭42按照空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100設(shè)定的打印軌跡打印桁架結(jié)構(gòu)。
[0037]在太空環(huán)境下打印空間大型桁架之前，可以在地面環(huán)境下先打印一部分桁架結(jié)構(gòu)，從而在太空環(huán)境下對(duì)已有的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行增材制造，可以降低打印空間大型桁架結(jié)構(gòu)的難度。
[0038]另外，需要說(shuō)明的是，空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100在打印桁架結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，基板10作為桁架結(jié)構(gòu)的打印平面，可以為一次性用品，基板10在打印桁架結(jié)構(gòu)完成后，與桁架結(jié)構(gòu)成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，而空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100的3D打印組件40可以重復(fù)使用。換言之，通過(guò)更換基板10，空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100的3D打印組件40可以一直使用以用來(lái)打印桁架結(jié)構(gòu)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間大型桁架結(jié)構(gòu)在軌制造的裝置100，桁架結(jié)構(gòu)可以在太空環(huán)境中進(jìn)行打印，從而可以降低結(jié)構(gòu)重量，以及可以節(jié)約運(yùn)輸成本。通過(guò)基板10和基板10上的桁架結(jié)構(gòu)可以相對(duì)機(jī)械臂30在上下方向上移動(dòng)，噴頭42和供料裝置41可以在平行于基板10的平面上移動(dòng)，從而可以不斷地打印桁架