适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，包括：水平

【技术实现步骤摘要】
适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置


[0001]本专利技术属于空间在轨增材制造加工
，具体涉及一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置。

技术介绍

[0002]空间在轨所需要的结构件尺度可能非常巨大，这些大型空间结构共同的特点都是体积巨大，结构复杂，其远远超出了火箭的运载能力及整流罩包络尺寸的限制，目前所有的运载工具都不能满足其以独立单元从地球一次发射入轨，因此就需要将其通过某些技术手段送入轨道。然而，如果选择直接从地面发射火箭将超长尺度结构件带入空间轨道，那么运输也会耗资不菲，且对于航天领域是难以承受这种经济成本的。
[0003]目前航空航天领域只能将超长尺度结构件在地面上进行多次折叠放入运输舱后，再通过火箭发射到预定轨道上。但是由于超长尺度结构件在空间轨道上需要打开，所以折叠的机构会非常复杂，而如果航天员对超长尺度结构件进行装配，也会对航天员自身带来不必要的危险。并且为了满足折叠的要求，超长尺度结构件的各组成部分都需要较为轻柔，由此带来的问题就是超长尺度结构件在展开后的强度和刚度较差，在空间复杂的环境中容易失稳或失效。
[0004]综上，未来的超大空间设施构建如果再采用传统的地面制造在轨展开或装配的模式已难以满足要求，而空间在轨制造技术已成为破解未来大型空间结构发展的重要技术途径。所谓空间在轨制造技术，主要是指在地球之外的太空环境中，使用携带材料或者利用地外资源进行目标产品原位制造的集合。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决上述空间在轨超长尺度结构件领域较为棘手的现状，填补增材制造打印机在空间在轨制造超长尺度结构件
的部分空缺，本专利技术提供了一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，能够解决上述
技术介绍
中所提到的问题。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，包括：水平
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竖直移动打印平台、打印头、打印件挤出平台、整体框架及打印件；
[0008]所述水平
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竖直移动打印平台安装在整体框架上，打印头安装在水平
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竖直移动打印平台上，水平
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竖直移动打印平台用于在三维空间坐标系中带动打印头进行水平方向和竖直方向的平移移动；令打印头移动的水平方向为X轴方向、竖直方向为Y轴方向，与XY平面垂直的方向为Z轴方向；
[0009]所述打印件挤出平台安装在整体框架上，打印件支撑在打印件挤出平台上，打印件挤出平台用于沿Y轴方向夹紧所述打印件，并对打印件进行X轴方向的限位；打印件能够在打印件挤出平台上沿Z轴方向进行平移移动；打印件与打印头配合实现在轨增材制造。
[0010]进一步的，所述打印件挤出平台包括：打印件挤出平台框架、Z轴主动滚动机构、限位滚动机构及被动夹持机构；
[0011]所述打印件挤出平台框架的沿Z轴方向的两端开口；
[0012]所述Z轴主动滚动机构安装在打印件挤出平台框架的底面上，Z轴主动滚动机构包括一组以上主动滚动组件，且两组以上主动滚动组件沿Z轴方向布置；每个主动滚动组件至少包括一个主动送出滚轮，主动送出滚轮的轴线沿X轴方向设置；打印件沿Z轴支撑在主动送出滚轮上，主动送出滚轮用于推送打印件沿Z轴平移移动；
[0013]所述限位滚动机构包括一组以上限位滚动组件；每组限位滚动组件分别安装在相邻的两个主动送出滚轮之间；两组以上限位滚动组件沿Z轴方向布置；每组限位滚动组件均包括一个打印件固定夹持底板和至少两个滚轮组；打印件固定夹持底板的水平高度小于或等于主动送出滚轮的最高点；至少两个滚轮组分别安装在打印件固定夹持底板上表面的两侧，两侧滚轮组之间的距离等于打印件的宽度；打印件位于沿X轴设置的两侧滚轮组之间，两侧滚轮组用于对打印件进行X轴方向的限位；
[0014]所述被动夹持机构包括若干组被动夹持组件，若干组被动夹持组件沿Z轴方向并列布置；每组被动夹持组件均通过被动夹持弹簧对打印件进行Y轴方向的夹紧。
[0015]进一步的，每组被动夹持组件除了被动夹持弹簧，还包括：被动夹持机构安装板、直线轴承、直线导轨、被动夹持滚轮支架、被动夹持滚轮光轴及被动夹持滚轮；
[0016]被动夹持机构安装板固定在打印件挤出平台框架顶部上；每个被动夹持机构安装板上均安装有两个直线轴承；且直线轴承的顶部伸出于被动夹持机构安装板的上表面，直线轴承的底部伸出于打印件挤出平台框架顶部的下表面，直线轴承的轴线沿竖直方向设置；
[0017]直线导轨的顶部和底部均加工有螺纹、中部为光杆；直线导轨穿过直线轴承，且直线导轨的光杆与直线轴承滑动配合，直线轴承可沿竖直方向进行上下直线运动；直线导轨的两端均伸出于直线轴承，直线导轨的顶部螺纹拧紧有一个螺母，螺母作为直线导轨的上限位；
[0018]每个被动夹持机构安装板上的两个直线导轨的底部与倒置U形的被动夹持滚轮支架的底板螺纹连接；且每个直线导轨上均安装有一个被动夹持弹簧，被动夹持弹簧位于直线轴承底部与被动夹持滚轮支架的底板之间，且被动夹持弹簧处于压缩状态；每个被动夹持滚轮支架的两个侧板之间安装有一个被动夹持滚轮光轴，被动夹持滚轮光轴的轴线沿水平方向设置，被动夹持滚轮光轴可绕其自身轴线转动；被动夹持滚轮同轴锁定在被动夹持滚轮光轴上，且被动夹持滚轮可随被动夹持滚轮光轴同步转动；
[0019]打印件的顶部抵触在被动夹持机构的被动夹持滚轮上，被动夹持弹簧被压缩，通过被动夹持弹簧提供的弹力对打印件进行Y轴方向的夹持。
[0020]进一步的，所述被动夹持机构还包括角度位移编码器；所述角度位移编码器通过编码器
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被动夹持滚轮联轴器与任意一个被动夹持滚轮光轴的端部同轴连接，用于测量被动夹持滚轮光轴的转动角度，即被动夹持滚轮的转动角度。
[0021]进一步的，每个滚轮组均包括限位滚轮轴和限位滚轮；
[0022]所述打印件固定夹持底板上加工有长圆孔槽；限位滚轮轴的底部设有螺纹，限位滚轮轴的底部穿过打印件固定夹持底板的长圆孔槽后通过螺母紧固在打印件固定夹持底
板上，并且限位滚轮轴可以在长圆孔槽中调节位置，限位滚轮轴的轴线沿竖直方向设置；限位滚轮轴的顶部为光杆，中部设有一轴肩，限位滚轮穿过限位滚轮轴的光杆后，通过轴承同轴套装在限位滚轮轴的中部，并通过轴肩实现轴向限位；限位滚轮可相对限位滚轮轴转动。
[0023]进一步的，所述主动滚动组件包括：一个Z轴步进电机、一个Z轴行星齿轮减速器、一个Z轴步进电机支座、一个Z轴联轴器、四个滚轮转动支座、两个滚轮中心轴、两个主动送出滚轮、两个Z轴同步轮及一个Z轴同步带；
[0024]两个所述滚轮中心轴的轴线沿水平方向并列布置，且每个滚轮中心轴分别通过两个滚轮转动支座安装在打印件挤出平台下底板上；且滚轮中心轴可转动，每个滚轮中心轴上分别同轴锁定有主动送出滚轮；
[0025]所述Z轴步进电机的电机轴与Z轴行星齿轮减速器的输入端同轴固连；且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，其特征在于，包括：水平
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竖直移动打印平台、打印头、打印件挤出平台、整体框架及打印件；所述水平
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竖直移动打印平台安装在整体框架上，打印头安装在水平
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竖直移动打印平台上，水平
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竖直移动打印平台用于在三维空间坐标系中带动打印头进行水平方向和竖直方向的平移移动；令打印头移动的水平方向为X轴方向、竖直方向为Y轴方向，与XY平面垂直的方向为Z轴方向；所述打印件挤出平台安装在整体框架上，打印件支撑在打印件挤出平台上，打印件挤出平台用于沿Y轴方向夹紧所述打印件，并对打印件进行X轴方向的限位；打印件能够在打印件挤出平台上沿Z轴方向进行平移移动；打印件与打印头配合实现在轨增材制造。2.如权利要求1所述的一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，其特征在于，所述打印件挤出平台包括：打印件挤出平台框架、Z轴主动滚动机构、限位滚动机构及被动夹持机构；所述打印件挤出平台框架的沿Z轴方向的两端开口；所述Z轴主动滚动机构安装在打印件挤出平台框架的底面上，Z轴主动滚动机构包括一组以上主动滚动组件，且两组以上主动滚动组件沿Z轴方向布置；每个主动滚动组件至少包括一个主动送出滚轮，主动送出滚轮的轴线沿X轴方向设置；打印件沿Z轴支撑在主动送出滚轮上，主动送出滚轮用于推送打印件沿Z轴平移移动；所述限位滚动机构包括一组以上限位滚动组件；每组限位滚动组件分别安装在相邻的两个主动送出滚轮之间；两组以上限位滚动组件沿Z轴方向布置；每组限位滚动组件均包括一个打印件固定夹持底板和至少两个滚轮组；打印件固定夹持底板的水平高度小于或等于主动送出滚轮的最高点；至少两个滚轮组分别安装在打印件固定夹持底板上表面的两侧，两侧滚轮组之间的距离等于打印件的宽度；打印件位于沿X轴设置的两侧滚轮组之间，两侧滚轮组用于对打印件进行X轴方向的限位；所述被动夹持机构包括若干组被动夹持组件，若干组被动夹持组件沿Z轴方向并列布置；每组被动夹持组件均通过被动夹持弹簧对打印件进行Y轴方向的夹紧。3.如权利要求2所述的一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，其特征在于，每组被动夹持组件除了被动夹持弹簧，还包括：被动夹持机构安装板、直线轴承、直线导轨、被动夹持滚轮支架、被动夹持滚轮光轴及被动夹持滚轮；被动夹持机构安装板固定在打印件挤出平台框架顶部上；每个被动夹持机构安装板上均安装有两个直线轴承；且直线轴承的顶部伸出于被动夹持机构安装板的上表面，直线轴承的底部伸出于打印件挤出平台框架顶部的下表面，直线轴承的轴线沿竖直方向设置；直线导轨的顶部和底部均加工有螺纹、中部为光杆；直线导轨穿过直线轴承，且直线导轨的光杆与直线轴承滑动配合，直线轴承可沿竖直方向进行上下直线运动；直线导轨的两端均伸出于直线轴承，直线导轨的顶部螺纹拧紧有一个螺母，螺母作为直线导轨的上限位；每个被动夹持机构安装板上的两个直线导轨的底部与倒置U形的被动夹持滚轮支架的底板螺纹连接；且每个直线导轨上均安装有一个被动夹持弹簧，被动夹持弹簧位于直线轴承底部与被动夹持滚轮支架的底板之间，且被动夹持弹簧处于压缩状态；每个被动夹持滚轮支架的两个侧板之间安装有一个被动夹持滚轮光轴，被动夹持滚轮光轴的轴线沿水平方向设置，被动夹持滚轮光轴可绕其自身轴线转动；被动夹持滚轮同轴锁定在被动夹持滚轮
光轴上，且被动夹持滚轮可随被动夹持滚轮光轴同步转动；打印件的顶部抵触在被动夹持机构的被动夹持滚轮上，被动夹持弹簧被压缩，通过被动夹持弹簧提供的弹力对打印件进行Y轴方向的夹持。4.如权利要求3所述的一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，其特征在于，所述被动夹持机构还包括角度位移编码器；所述角度位移编码器通过编码器
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被动夹持滚轮联轴器与任意一个被动夹持滚轮光轴的端部同轴连接，用于测量被动夹持滚轮光轴的转动角度，即被动夹持滚轮的转动角度。5.如权利要求2
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4任一项所述的一种适于超长尺度结构件空间在轨制造的增材制造打印装置，其特征在于，每个滚轮组均包括限位滚轮轴和限位滚轮；所述打印件固定夹持底板上加工有长圆孔槽；限位滚轮轴的底部设有螺纹，限位滚轮轴的底部穿过打印件固定夹持底板的长圆孔槽后通过螺母紧固在打印件固定夹持底板上，并且限位滚轮轴可以在长圆孔槽中调节位置，限位滚轮轴的轴线沿竖直方向设置；限...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佐新，石春阳，李林，丁继锋，刘冬，刘金童，郭庆磊，张从发，李潇，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
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