本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)接頭，采用旋轉(zhuǎn)接頭的框架構(gòu)造套件和用來(lái)制造待用于框架中的旋轉(zhuǎn)接頭的方法。

背景技術(shù)：

用于結(jié)構(gòu)工程，例如航空、土木工程或建筑的梁、托梁和框架被設(shè)計(jì)用來(lái)耐受垂直于相應(yīng)梁的延伸方向而作用的彎曲力。常規(guī)梁可能實(shí)施為在邊緣處的整體部分和跨越于凸緣之間的腹板。替代地，作為腹板的替代，銑刀銑削的支柱可以實(shí)施于平行伸展的縱向支承條之間，因此由于較少的材料用來(lái)形成梁而導(dǎo)致梁的減輕的重量。這種支柱可以運(yùn)用于三維桁架結(jié)構(gòu)中，例如在文獻(xiàn)EP 0 986 685 B1或EP 1 358 392 B1中所公開(kāi)。

然而，向這些梁或框架內(nèi)引入局部負(fù)荷導(dǎo)致了扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)力矩被引入到支柱與縱向支承條的附連接頭內(nèi)。這種扭轉(zhuǎn)力矩繼而可導(dǎo)致在縱向支承條內(nèi)的額外力矩，這種額外力矩將會(huì)被局部加強(qiáng)器件補(bǔ)償，從而取消已經(jīng)得到的某些或全部重量?jī)?yōu)點(diǎn)。

文獻(xiàn)US 6,622,447 B1公開(kāi)了一種模塊式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其用來(lái)建造模型和結(jié)構(gòu)，使用多個(gè)具備球形對(duì)稱性的連接器轂構(gòu)件，和多個(gè)具備縱向?qū)ΨQ性的支柱構(gòu)件，其中，支柱構(gòu)件與連接器轂構(gòu)件能夠可移除地接合，連接器轂構(gòu)件將支柱構(gòu)件放置于相對(duì)于連接器轂構(gòu)件的相對(duì)應(yīng)徑向和切向位置。

文獻(xiàn)CA 2 237 020 A1和DE 38 00 547 A1各自公開(kāi)了用來(lái)產(chǎn)生支承結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件的集合，使用支承條和圓柱形連接元件用于設(shè)置于支承條端側(cè)上的插入頭。

文獻(xiàn)DE 37 36 784 A1公開(kāi)了一種具有桿形元件的節(jié)點(diǎn)桁架系統(tǒng)，桿形元件樞轉(zhuǎn)地連接到節(jié)點(diǎn)主體。文獻(xiàn)US 4,161,088 A公開(kāi)了一種管和球桁架陣列，其中，桁架陣列的外弦桿包括外中空管元件，外中空管元件在與臺(tái)面表面待支承于桁架陣列上的平面相垂直的平面中具有從其外表面在徑向向外延伸的結(jié)構(gòu)T形元件，和沿著其縱向軸線穿過(guò)管延伸的內(nèi)桿。設(shè)置了一種中空基本上球狀構(gòu)件，諸如中空球形構(gòu)件，其為多個(gè)桁架構(gòu)件共用的，桁架構(gòu)件通過(guò)栓接而聯(lián)結(jié)到球形構(gòu)件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的在于提供一種用于構(gòu)造框架的方案，其以高效并且節(jié)省重量的方式補(bǔ)償了聯(lián)接到框架接頭內(nèi)的額外扭轉(zhuǎn)力矩，并且其允許利用最少量的待安裝和固定的單獨(dú)零件而進(jìn)行的快速安裝。

由具有權(quán)利要求1的特征的旋轉(zhuǎn)接頭，具有權(quán)利要求7的特征的框架構(gòu)造套件，具有權(quán)利要求12的特征的框架和具有權(quán)利要求13的特征的用于制造旋轉(zhuǎn)接頭的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

本公開(kāi)的第一方面涉及一種旋轉(zhuǎn)接頭，包括：套接桿，其具有套接桿凸緣，套接桿凸緣在第一端具有至少部分球狀體凹承載表面；殼體螺母，其環(huán)繞套接桿并且具有螺紋扳擰頭；以及，球頭桿，其具有至少部分球狀體凸承載表面和繞承載表面的螺紋側(cè)壁。球頭桿的螺紋側(cè)壁的直徑對(duì)應(yīng)于殼體螺母的螺紋扳擰頭的直徑。

根據(jù)本公開(kāi)的第二方面，一種框架構(gòu)造套件包括：根據(jù)本公開(kāi)的第一方面的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭；以及至少一個(gè)互連支柱，其連接到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭的套接桿的第二端。

根據(jù)本公開(kāi)的第三方面，一種框架包括：根據(jù)本公開(kāi)的第一方面的多個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭；以及，多個(gè)互連支柱，每個(gè)連接到所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭的套接桿。

根據(jù)本公開(kāi)的第四方面，一種制造旋轉(zhuǎn)接頭的方法包括：使用3D打印或者添加制造AM技術(shù)，一體地形成套接桿與殼體螺母，套接桿具有套接桿凸緣，套接桿凸緣在第一端具有至少部分球狀體凹承載表面；殼體螺母環(huán)繞套接桿并且具有螺紋扳擰頭；使用3D打印或者添加制造AM技術(shù)形成球頭桿，球頭桿具有至少部分球狀體凸承載表面和繞承載表面的螺紋側(cè)壁。殼體螺母的螺紋扳擰頭然后與球頭桿的螺紋側(cè)壁螺紋接合，從而將套接桿凸緣容納于殼體螺母與球頭桿之間。

本發(fā)明所根據(jù)的構(gòu)思是為了通過(guò)采用球窩型旋轉(zhuǎn)接頭改進(jìn)由支柱構(gòu)成的框架的連接點(diǎn)。由單個(gè)突伸球頭桿形成靜止連接部分，單個(gè)突伸球頭桿具有至少部分球狀體凸外表面。繞凸外表面的球頭桿的側(cè)壁設(shè)有圓柱形螺紋接合表面以與殼體螺母接合。由套接桿形成可移動(dòng)連接部分，套接桿具有至少部分球狀體凹外表面，凹外表面的形狀對(duì)應(yīng)于靜止連接部分的凸外表面的形狀使得兩個(gè)連接部分可以彼此接觸并且觸摸的凸外表面和凹外表面可以相對(duì)于彼此以滑動(dòng)方式移動(dòng)，類(lèi)似于球窩連接。

為了限制可移動(dòng)連接部分不脫離靜止連接部分的凸外表面，殼體螺母滑移到套接桿上。殼體螺母在其內(nèi)壁上具有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋對(duì)應(yīng)于靜止連接部分的圓柱形螺紋接合表面。可移動(dòng)連接部分大體上為錐形，即，帶有凹外表面的端部相對(duì)于延伸方向帶有凸緣。殼體螺母的開(kāi)口的直徑大于延伸桿部的直徑，但是小于凸緣端部的直徑。因此，當(dāng)殼體螺母與靜止連接部分的螺紋接合表面螺紋接合時(shí)，殼體螺母將凸緣端部夾持在殼體螺母開(kāi)口的邊沿與靜止連接部分之間使得可移動(dòng)連接部分將被固定防止脫離靜止連接部分，即，可移動(dòng)連接部分在延伸桿部遠(yuǎn)離靜止連接部分的線性移動(dòng)將受到機(jī)械地限制。

沿著靜止連接部分(“球”部分)和可移動(dòng)連接部分(“窩”部分)，可以實(shí)現(xiàn)套接桿相對(duì)于靜止連接部分的附連結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)接頭的接觸表面，在聯(lián)接到套接桿上的支柱上的側(cè)向力矩將導(dǎo)致套接桿沿著靜止連接部分的外表面的轉(zhuǎn)移移動(dòng)。因此，由于可移動(dòng)連接部分相對(duì)于靜止連接部分的補(bǔ)償滑動(dòng)移動(dòng)，垂直于支柱/套接桿的取向作用的任何彎曲力矩相對(duì)于旋轉(zhuǎn)接頭將消失。而這意味著旋轉(zhuǎn)接頭將基本上沒(méi)有任何彎曲力矩，任何彎曲力矩原本會(huì)出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)。聯(lián)接到這個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭的支柱的軸將總是朝向旋轉(zhuǎn)接頭的中心定向，從而抵消最佳地在支柱上任何荷載情形下的旋轉(zhuǎn)接頭。

另外，特別有利地，當(dāng)設(shè)計(jì)框架構(gòu)造套件的部件具體地旋轉(zhuǎn)接頭時(shí)，采用任何類(lèi)型的層制造技術(shù)，可以降低成本、減輕重量、縮短提前期、減少零件計(jì)數(shù)并且降低制造復(fù)雜性。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)接頭的一實(shí)施例，殼體螺母可以具有在螺紋扳擰頭的相對(duì)側(cè)上的螺母孔，螺母孔的直徑大于套接桿的直徑，但是小于套接桿凸緣的直徑。以此方式，給予套接桿凸緣足夠的余地沿著球頭桿承載表面回轉(zhuǎn)，但是不能垂直于其表面脫離球頭桿。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)接頭的另一實(shí)施例，套接桿凸緣的凹承載表面的曲率對(duì)應(yīng)于球頭桿的凸承載表面的曲率。這允許在兩個(gè)移動(dòng)零件之間實(shí)施平順接觸，從而減小了在接頭內(nèi)的內(nèi)摩擦。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)接頭的另一實(shí)施例，套接桿在與第一端相對(duì)的第二端處包括螺紋柄部。在一實(shí)施例中，套接桿可以額外地包括扳擰輪廓，扳擰輪廓布置于套接桿的圓周上在套接桿凸緣與螺紋柄部之間。利用螺紋柄部，套接桿可以連接到互連支柱并且可以相對(duì)于互連支柱，持續(xù)地調(diào)整套接桿的突伸部分的長(zhǎng)度。這有利地導(dǎo)致使用標(biāo)準(zhǔn)化長(zhǎng)度的支柱來(lái)構(gòu)造框架的更大的靈活性。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)接頭的另一實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)接頭還可以包括：滑動(dòng)墊圈，其布置于套接桿凸緣與螺紋扳擰頭的內(nèi)壁之間?；瑒?dòng)墊圈可以具有小于套接桿凸緣直徑的直徑，從而允許在套接桿與球頭桿之間更大的最大移位角。

根據(jù)框架構(gòu)造套件的一實(shí)施例，互連支柱可以包括桁架式梁，桁架式梁具有基本上縱向伸展的弦桿構(gòu)件和跨越在弦桿構(gòu)件之間的多個(gè)腹板構(gòu)件。桁架式梁，例如由網(wǎng)格框架構(gòu)件的等距框架形成的梁，在重量和負(fù)載平衡方面優(yōu)化，從而對(duì)于航空應(yīng)用特別有利。

如果旋轉(zhuǎn)接頭的套接桿形成有螺紋柄部，在另一實(shí)施例中，至少一個(gè)互連支柱在第一支柱端部包括陰螺紋套接桿管，陰螺紋套接桿管與套接桿的螺紋柄部接合。

根據(jù)框架構(gòu)造套件的一實(shí)施例，至少一個(gè)互連支柱可在第二支柱端部處包括插座，作為陰螺紋套接桿管的補(bǔ)充或替代，插座接合成與旋轉(zhuǎn)接頭的套接桿的端部成扣合接合?？酆辖雍系奶捉訔U允許框架和旋轉(zhuǎn)接頭的快速構(gòu)造和解構(gòu)。

根據(jù)框架構(gòu)造套件的一實(shí)施例，至少一個(gè)互連支柱可以由環(huán)形夾持支架在第二支柱端部與球頭桿聯(lián)鎖。夾持支架可以至少部分地套在第二支柱端部和球頭桿上并且以?shī)A持方式將它們保持在一起。

現(xiàn)將參考在附圖中描繪的示例性實(shí)施例來(lái)解釋本發(fā)明。

包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且附圖合并于本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的部分。附圖示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和本發(fā)明的許多預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)將更易于理解，因?yàn)橥ㄟ^(guò)參考下文的詳細(xì)描述，它們可能變得更好地理解。附圖的元件未必相對(duì)于彼此按照比例繪制。相同的附圖標(biāo)記表示相對(duì)應(yīng)的相似零件。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有旋轉(zhuǎn)接頭的框架組件。

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有旋轉(zhuǎn)接頭的連接支柱的正視圖。

圖3示意性地示出了處于基線位置，沿著圖2中的線B-B所截取的截面圖。

圖4示意性地示出了沿著圖2的線B-B所截取的截面圖，其中支柱從其基線位置而回轉(zhuǎn)出。

圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的連接支柱和旋轉(zhuǎn)接頭的連接部分的正視圖。

圖6示意性地示出了沿著圖5的線A-A所截取的截面圖。

圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的連接支柱和旋轉(zhuǎn)接頭的連接部分的正視圖。

圖8示意性地示出了沿著圖7的線B-B所截取的截面圖。

圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)接頭的截面圖，其中支柱從其基線位置而回轉(zhuǎn)出。

附圖標(biāo)記列表

1 殼體螺母

1a 殼體螺母扳擰頭

1b 內(nèi)螺母螺紋

1c 殼體螺母孔

2 套接桿

3 套接桿扳擰輪廓

4 套接桿螺紋

5 套接桿凸緣

5a 套接桿承載表面

6 扣合端部

7 滑動(dòng)墊圈

8 夾持支架

10 旋轉(zhuǎn)接頭

11 承載結(jié)構(gòu)

12 支架

13 球頭桿

13a 球頭桿承載表面

13b 球頭桿螺紋

20 互連支柱

21 跨越弦桿構(gòu)件

22 錐形弦桿構(gòu)件

22a 套接桿管

23 腹板構(gòu)件

24 支柱扳擰頭

30 旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域

100 框架

A-A 截面線

B-B 截面線

D 螺母孔直徑

H 殼體高度

L 螺母移動(dòng)

S 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

θ 回轉(zhuǎn)角

具體實(shí)施方式

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似或功能相似部件，除非指示為其它情況。任何方向術(shù)語(yǔ)如“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上方”、“下方”、“水平”、“豎直”、“后”、“前”和類(lèi)似術(shù)語(yǔ)只是用于解釋目的并且預(yù)期并不限制附圖中示出的具體布置的實(shí)施例。

盡管在本文中示出和描述了具體實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到多種替代和/或等效實(shí)施方式可以代替示出和描述的具體實(shí)施例而不偏離本發(fā)明的范圍。一般而言，本申請(qǐng)預(yù)期涵蓋本文所討論的任何適應(yīng)或變型。

如本文中所公開(kāi)的部件、元件和組件中的某些可以使用自由形態(tài)制造(FFF)、直接制造(DM)、熔融淀積成型(FDM)、粉末床打印(PBP)、分層實(shí)體制造(LOM)、立體光刻(SL)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、選擇性熱燒結(jié)(SHS)、電子束熔化(EBM)、直接供墨書(shū)寫(xiě)或直寫(xiě)成型(DIW)、數(shù)字光處理(DLP)和/或添加層制造(DLP)。那些技術(shù)屬于添加制造(AM)方法的一般體系。常常被稱作3D打印，那些系統(tǒng)通過(guò)以下步驟來(lái)生成三維物體：創(chuàng)建待形成的物體的截面圖案，并且隨后累積材料層而形成三維實(shí)體物體。這些工序中的任何工序?qū)⒃谙旅娴拿枋鲋斜环Q作AM或3D打印，而不失去一般性。AM或3D打印技術(shù)通常包括逐層選擇性地沉積材料，選擇性地融合或固化材料并且移除過(guò)量材料，若需要。

3D或AM技術(shù)可以用于基于數(shù)字模型數(shù)據(jù)來(lái)累積三維實(shí)體物體的工序中。3D/AM采用添加工藝，其中材料層隨后以不同形狀累積。3D/AM目前用來(lái)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)并且進(jìn)行分布式制造，在工程、結(jié)構(gòu)、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)工業(yè)和航天工業(yè)中具有多種應(yīng)用。

圖1示出框架100的示意圖?？蚣?00包括許多側(cè)向和對(duì)角伸展的支柱20，支柱20可以在接頭區(qū)域30處彼此互連。接頭區(qū)域30中每一個(gè)可以具有旋轉(zhuǎn)接頭10，旋轉(zhuǎn)接頭10與到達(dá)特定接頭區(qū)域30內(nèi)的支柱20的端部中每一個(gè)連接?？蚣?0可以具有總體上二維布局，即，支柱20和接頭10基本上在一個(gè)延伸平面中，延伸平面可以是平坦的或弓形的。在圖1的示例性情況下，框架100呈現(xiàn)如下框架形狀，即其具有由互連支柱20的第一子集所形成的兩個(gè)基本上平行梁(在附圖中從底部左邊向頂部右邊延伸)和由互連支柱20的第二子集所形成的兩個(gè)基本上平行的梁之間的對(duì)角交錯(cuò)的橫梁。

框架20也可以具有大體上三維布局，即，用于由支柱20的子集所限定的每個(gè)第一延伸平面，支柱20的另一子集連接到旋轉(zhuǎn)接頭10使得限定至少一個(gè)另外的第二延伸平面，第二延伸平面相對(duì)于第一延伸平面以非零角度布置。如本文所公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)接頭通常表示球狀體接頭或窩型接頭，其中，靜止零件具有大體上球狀體的或者至少部分球狀體的凸出外承載表面，所述靜止零件與鉸接部分的大體上球狀體的或至少部分球狀體的凹入相配承載表面成滑動(dòng)接觸。靜止零件可以是接頭構(gòu)件，諸如支架、固定件或保持器，而鉸接和可移動(dòng)零件可以是支柱、桿或其它桁架元件，諸如圖1所示的支柱20。

在每個(gè)接頭區(qū)域30中互連的支柱20的數(shù)量可以不同并且可以特別地不限于圖1中示例性地示出的明確的兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)的數(shù)量。具體而言，在每個(gè)接頭區(qū)域30處互連支柱20的數(shù)量可以呈現(xiàn)大于一個(gè)的任何數(shù)量。為此目的，在每個(gè)接頭區(qū)域30處采用的旋轉(zhuǎn)接頭10可以具有至少等于或大于互連支柱20數(shù)量的互連組件的數(shù)量。此外，旋轉(zhuǎn)接頭10的種類(lèi)、類(lèi)型和具體設(shè)計(jì)可以根據(jù)它們所運(yùn)用于的特定接頭區(qū)域30而不同。

一般而言，旋轉(zhuǎn)接頭10的集合和互連支柱20的集合可以形成框架構(gòu)造套件，框架構(gòu)造套件可以用來(lái)構(gòu)造不同延伸部、大小、形狀和復(fù)雜性的不同框架。因此，雖然可以有利地使用盡可能少的不同類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)接頭10和盡可能少的不同類(lèi)型的互連支柱20來(lái)保證框架設(shè)計(jì)的高靈活性和低實(shí)施工作，也能使用更多不同類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)接頭10和/或互連支柱20以便能夠具體地定制框架構(gòu)造套件來(lái)適應(yīng)框架的特定需要和約束及其預(yù)期的應(yīng)用領(lǐng)域。

如在本文中所公開(kāi)的框架構(gòu)造套件可以用于多種應(yīng)用中，包括(但不限于)飛行器中的框架、縱梁和橫梁的構(gòu)造，室內(nèi)設(shè)計(jì)、橋梁建筑、車(chē)輛車(chē)廂、土木工程、兒童玩具應(yīng)用和類(lèi)似應(yīng)用。特定應(yīng)用涉及飛行器中的框架的構(gòu)造。這種框架包括連接桿用來(lái)支撐飛行器的機(jī)身結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)機(jī)身結(jié)構(gòu)和/或?qū)⒉考o固到機(jī)身結(jié)構(gòu)上。那些連接桿常常被稱作“Samer桿”或“Samer型桿”并且通常具有在兩個(gè)端部之間的中心支柱部分，中心支柱部分用來(lái)使兩個(gè)接頭或支架之間的連接桿互連。

常規(guī)Samer桿通常具有中空?qǐng)A柱形中心部分，中空?qǐng)A柱形中心部分可以朝向端部區(qū)域呈錐形。端部區(qū)域可以具有柄部和布置于柄部端部處在兩側(cè)的眼以用于將Samer桿連接到機(jī)身結(jié)構(gòu)。為了將Samer桿聯(lián)結(jié)到飛行器的結(jié)構(gòu)，夾具或分叉支架附連到該結(jié)構(gòu)上。夾具(或支架)具有內(nèi)孔，內(nèi)孔可以與柄部端部的眼對(duì)準(zhǔn)從而使得穿過(guò)內(nèi)孔和眼而引入的螺栓將Samer桿樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到夾具(或支架)。

與常規(guī)Samer桿(如本文中附圖所示的支柱20的聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu))形成對(duì)照，用來(lái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭10將支柱20機(jī)械地聯(lián)結(jié)到框架結(jié)構(gòu)諸如框架100的單獨(dú)零件數(shù)量顯著減少。此外，將更少的單獨(dú)零件用于支柱20和旋轉(zhuǎn)接頭10需要更少的工作來(lái)相對(duì)于支柱待緊固到的支架或夾具來(lái)定位支柱。這繼而導(dǎo)致構(gòu)造框架的更低制造成本和更高處理量。

下面的圖2至圖6示例性地示出了可用于圖1的框架100中的單個(gè)支柱20或連接桿的示意圖。在圖2至圖6中示例性地示出的支柱20可以具有不同端部，取決于所用的旋轉(zhuǎn)接頭10的類(lèi)型和取決于兩個(gè)或更多個(gè)支柱20用來(lái)互連還是單個(gè)支柱被緊固到夾具或者支架上。在圖7、圖8和圖9中，還示出了可以用于圖1的框架100中的單個(gè)支柱20或連接桿的另一視圖。與圖2至圖6的支柱形成對(duì)照，圖7、圖8和圖9的支柱20連接到旋轉(zhuǎn)接頭10的球頭桿13而不是套接桿2。

圖2示出了連接支柱20的正視圖，連接支柱20在兩個(gè)支柱端部處具有旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30。圖3示意性地示出了在基線位置沿著圖2中的線B-B的截面圖，而圖4示意性地示出了沿著圖2的線B-B的截面圖，其中支柱20從其基線位置轉(zhuǎn)出。結(jié)合圖2、圖3和圖4，支柱20的左側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30更詳細(xì)地解釋和示出。

圖5示意性地是出于了連接支柱20的正視圖，其中旋轉(zhuǎn)接頭10的連接部分在其右側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30處。與之相對(duì)應(yīng)的是，圖6示意性地示出了沿著圖5的線A-A所截取的截面圖。結(jié)合圖5和圖6，更詳細(xì)地解釋和示出了支柱20的右側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30。

支柱20的左側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30包括套接桿，套接桿具有螺紋調(diào)整棒，螺紋調(diào)整棒可以與支柱主體的相對(duì)應(yīng)螺紋安裝柄部成螺紋接合。相反，支柱20的右側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30包括套接桿，套接桿具有鎖定棒，可以引入鎖定棒以與支柱主體成力配合或形式配合接合。然而應(yīng)了解在附圖中示例性地示出的支柱20無(wú)需在兩個(gè)端部上具有不同類(lèi)型的接合機(jī)構(gòu)。在支柱主體的兩端處提供具有螺紋接合的調(diào)整棒的支柱、或者替代地在支柱主體的兩端處提供具有成力配合或形式配合接合的鎖定棒的支柱也同樣是可能的。

旋轉(zhuǎn)接頭10包括套接桿2，套接桿2例如為具有錐形中部的大體上圓柱形套接桿。在套接桿2的第一端處，在圖3和圖4中的左側(cè)，套接桿2具有附連于其上的套接桿凸緣5。套接桿凸緣5可以與套接桿2的中部一體地制成。套接桿凸緣5在第一端處具有至少部分球狀體凹入承載表面5a，即，承載表面5a具有一定曲率，其中曲率半徑在套接桿2外側(cè)。

大體上圓柱形的殼體螺母1環(huán)繞所述套接桿2并且具有螺紋扳擰頭1a。螺紋扳擰頭1a可以具有成角度的輪廓，例如六角形輪廓用來(lái)使扳擰工具夾持于其上并且向殼體螺母1施加扭矩。殼體螺母1在套接桿2凸緣側(cè)上具有開(kāi)口，其直徑超過(guò)殼體螺母1的相對(duì)側(cè)上的開(kāi)口直徑。換言之，殼體螺母1在螺紋扳擰頭1a的相對(duì)側(cè)上具有螺母孔1c，其直徑D小于螺紋扳擰頭1a的開(kāi)口的直徑。螺紋扳擰頭1a具有形成于其內(nèi)壁上的陰螺紋內(nèi)螺紋1b。

螺母孔1c的直徑大于套接桿2的直徑使得殼體螺母1能沿著套接桿2的延伸軸線沿著滑移路徑L移動(dòng)。然而，套接桿凸緣5形成有比螺母孔1c的直徑D更大的直徑從而使得殼體螺母1可能不從套接桿2上的套接桿凸緣5滑下。

旋轉(zhuǎn)接頭10還包括球頭桿13，球頭桿13具有球頭桿頭部，球頭桿頭部具有螺紋側(cè)壁13b和至少部分球狀體凸出承載表面13a，即，承載表面13a具有一定曲率，其中曲率半徑在球頭桿13內(nèi)側(cè)。球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b的直徑對(duì)應(yīng)于殼體螺母1的螺紋扳擰頭1a的直徑。套接桿凸緣5的凹入承載表面5a的曲率特別地對(duì)應(yīng)于球頭桿13的凸出承載表面13a的曲率，使得確保了在套接桿2與球頭桿13之間的平順接觸區(qū)。為了組裝所述旋轉(zhuǎn)接頭10，套接桿2和球頭桿13的承載表面5a和13a分別接觸。然后，將殼體螺母1在套接桿凸緣5上引導(dǎo)并且與球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b螺紋接合。這提供在殼體螺母1的內(nèi)中空部與球頭桿13之間的套接桿凸緣5的殼體。

殼體螺母1然后被擰緊到其中套接桿凸緣5在相應(yīng)接觸表面5a和13a處與球頭桿13牢固地保持接觸的點(diǎn)。然而，選擇擰緊所述殼體螺母1使得套接桿凸緣5和球頭桿頭部仍能相對(duì)于彼此以滑動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)S移動(dòng)，如圖4所示?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)S將使套接桿5以回轉(zhuǎn)角度θ從球頭桿13的軸線移出。最大可能的回轉(zhuǎn)角θ將由螺母孔直徑D與殼體螺母1的高度H之間的比例來(lái)確定。

球頭桿13通?？梢愿竭B到任何承載結(jié)構(gòu)11，諸如支架12、保持器、支承梁或任何其它合適器件。也能向相同承載結(jié)構(gòu)11提供具有不同延伸方向的多于一個(gè)球頭桿13以便提供多個(gè)支柱20的互連節(jié)點(diǎn)。

圖3和圖4的套接桿2并且如圖2左側(cè)所公開(kāi)，可以具有螺紋柄部，螺紋柄部具有套接桿螺紋4。螺紋柄部可以位于與具有套接桿凸緣5的端部相對(duì)的端部處。在套接桿5的中部，扳擰輪廓3可以布置于套接桿2的圓周上。扳擰輪廓3可以例如是一系列成角度的表面，諸如六角，用于扳擰工具夾持到套接桿2上并且向套接桿2上繞其主要延伸軸線施加扭矩。

螺紋柄部可以用來(lái)將套接桿2連接到互連支柱20例如Samer桿。為此目的，支柱20可以具有位于第一支柱端部處的相對(duì)應(yīng)的陰螺紋套接桿管22a。陰螺紋套接桿管22a可以與套接桿2的螺紋柄部螺紋接合。此外，支柱扳擰頭24可以設(shè)置于支柱20的端部上以便具有一種當(dāng)套接桿2與支柱20相接合時(shí)用于施加向套接桿扳擰輪廓3上所施加的扭矩的反力的器件。

套接桿20的螺紋柄部有利地允許調(diào)整套接桿2從支柱20突伸的距離，從而允許構(gòu)造出具有旋轉(zhuǎn)接頭10和互連支柱的框架諸如圖1的框架100在不同互連節(jié)點(diǎn)之間的支柱長(zhǎng)度方面具有靈活設(shè)計(jì)。

互連支柱20本身可以包括桁架式梁，例如與等距框架建置在一起。那些桁架式梁可以例如包括繞中心軸線分布的多個(gè)基本上縱向伸展的弦桿構(gòu)件21?？梢栽O(shè)置多個(gè)腹板構(gòu)件23，其以之字形、對(duì)角或以其它形式呈網(wǎng)格狀的方式跨越在弦桿構(gòu)件21之間。桁架式梁的中心直徑可以特別地大于套接桿2的直徑。因此，可能將支柱20的端部設(shè)置為錐形區(qū)域，其中弦桿構(gòu)件22從中心部分朝向支柱20的端部呈錐形。

如結(jié)合圖5和圖6所示，互連支柱20也可以包括用來(lái)與套接桿2相連接的不同機(jī)構(gòu)。例如，在第二支柱端部處，即在圖5和圖6的右側(cè)，支柱20可以具有插座，例如插座位于弦桿構(gòu)件22內(nèi)。在此情況下，套接桿2可以具有扣合端部6，諸如略微分叉和彈性接合構(gòu)件，其可以用扣合接合方式與支柱20接合。

圖7示意性地示出了連接支柱20的正視圖，其中旋轉(zhuǎn)接頭10的連接部分處于其左側(cè)和右側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30。與之相對(duì)應(yīng)的是圖8示意性地示出了沿著圖7的線B-B所截取的截面圖。結(jié)合圖7和圖8，更詳細(xì)地解釋和示出了支柱20的左側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭區(qū)域30。

類(lèi)似于圖3和圖4的旋轉(zhuǎn)接頭10，圖8的旋轉(zhuǎn)接頭10包括套接桿2，例如具有錐形中部的大體上圓柱形套接桿。在套接桿2的第一端處，在圖8中的右側(cè)，套接桿2具有附連于其上的套接桿凸緣5。套接桿凸緣5可以與套接桿2的中部一體地制成。套接桿凸緣5在第一端處具有至少部分球狀體凹入承載表面5a，即，承載表面5a具有一定曲率，其中曲率半徑在套接桿2外側(cè)。

圖8的旋轉(zhuǎn)接頭10還包括球頭桿13，球頭桿13具有球頭桿頭部，球頭桿頭部具有螺紋側(cè)壁13b和至少部分球狀體凸出承載表面13a，即，承載表面13a具有一定曲率，其中曲率半徑在球頭桿13內(nèi)側(cè)。球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b的直徑對(duì)應(yīng)于殼體螺母1的螺紋扳擰頭1a的直徑。套接桿凸緣5的凹入承載表面5a的曲率特別地對(duì)應(yīng)于球頭桿13的凸出承載表面13a的曲率，從而保證在套接桿2與球頭桿13之間的平順接觸面積。為了組裝圖8中的旋轉(zhuǎn)接頭10，使套接桿2和球頭桿13的承載表面5a和13a分別接觸。然后，殼體螺母1在套接桿凸緣5上受引導(dǎo)并且與球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b螺紋接合。這提供在殼體螺母1的內(nèi)中空部與球頭桿13之間的套接桿凸緣5的殼體。

然而，與圖3和圖4的旋轉(zhuǎn)接頭10相對(duì)照，圖8的旋轉(zhuǎn)接頭10的球頭桿13連接到互連支柱20。例如，球頭桿13可以一體地形成于支柱20的端部處。當(dāng)殼體螺母1與球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b螺紋接合時(shí)，夾持支架8，例如，至少部分地套住所述球頭桿13和支柱20端部的環(huán)形夾持支架，可以被固結(jié)到旋轉(zhuǎn)接頭10上。這還牢固固定了殼體螺母1相對(duì)于支柱20的定位并且防止殼體螺母10由于振動(dòng)或其它機(jī)械應(yīng)變而意外松動(dòng)。

圖9示出了旋轉(zhuǎn)接頭10，其類(lèi)似于圖8的旋轉(zhuǎn)接頭10，其中，額外的滑動(dòng)墊圈7，諸如具有與所述套接桿凸緣5的曲率匹配的球狀體曲率的環(huán)形盤(pán)被引入到介于套接桿凸緣5與球頭桿13的螺紋側(cè)壁13b的內(nèi)壁之間的空間中?；瑒?dòng)墊圈7可以具有小于套接桿凸緣5但是大于殼體螺母1的套接桿側(cè)的直徑。以此方式，滑動(dòng)墊圈7將允許套接桿凸緣5更大的余地沿著球頭桿表面13a移動(dòng)，但是將防止套接桿凸緣5從殼體螺母1滑出。這種滑動(dòng)墊圈7可以增加介于套接桿2與球頭桿13之間的回轉(zhuǎn)錐的最大回轉(zhuǎn)角θ。

如結(jié)合圖2至圖9所示和解釋的旋轉(zhuǎn)接頭10的功能是為了轉(zhuǎn)移在支柱20的主軸線側(cè)向作用于支柱20上的扭轉(zhuǎn)力矩。由于支柱能沿著球窩軸承的接觸表面5a和13a轉(zhuǎn)向或后退/后撤，支柱20的這種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將總是能補(bǔ)償作用于支柱20上的任何側(cè)向力矩。因此，沿著支柱20的主軸線伸展的力線將總是在旋轉(zhuǎn)接頭10的中心在相同的力線交點(diǎn)處相交，從而并不總體上在旋轉(zhuǎn)接頭10上造成任何凈力矩。因此，旋轉(zhuǎn)接頭10無(wú)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，導(dǎo)致更大的機(jī)械穩(wěn)定性。

如上文所描述解釋的框架構(gòu)造套件是廉價(jià)的，極輕并且靈活的系統(tǒng)，其允許不同外輪廓的多個(gè)結(jié)構(gòu)的快速構(gòu)造和解構(gòu)。框架構(gòu)造套件可以例如用來(lái)建置彎曲梁，這種彎曲梁在互連接頭中基本上沒(méi)有扭轉(zhuǎn)力矩，其允許對(duì)諸如飛行器襟翼或機(jī)翼的柔性表面進(jìn)行公差補(bǔ)償和調(diào)整。

所公開(kāi)的框架構(gòu)造套件和特別地旋轉(zhuǎn)接頭10的特定優(yōu)點(diǎn)是能使用3D打印或者增加制造(AM)技術(shù)來(lái)制造所有零件。特別地，接頭10可以是3D打印的，殼體螺母1已經(jīng)無(wú)縫地圍繞套接桿2制造。這導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)接頭10的有利的機(jī)械穩(wěn)定性。

用于制造旋轉(zhuǎn)接頭諸如結(jié)合圖2至圖9所描述的旋轉(zhuǎn)接頭10的方法在第一步驟中包括一體地形成套接桿2與殼體螺母1，套接桿2具有套接桿凸緣5，套接桿凸緣5在第一端處具有至少部分球狀體凹入承載表面5a，殼體螺母1環(huán)繞所述套接桿2并且具有螺紋扳擰頭1a。這個(gè)第一步驟特別地使用3D打印或增加制造AM技術(shù)來(lái)完成。然后，在第二步驟中，也使用3D打印或增加制造AM技術(shù)，形成了具有至少部分球狀體凸出承載表面13a和繞承載表面13a的螺紋側(cè)壁的球頭桿13。

最后，在第三步驟中，殼體螺母1的螺紋扳擰頭1a與球頭桿13的螺紋側(cè)壁螺紋接合。以此方式，套接桿凸緣5被容納于殼體螺母1與球頭桿13之間并且受到限制防止除了相對(duì)于接觸表面5a和13a的回轉(zhuǎn)錐中的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之外的任何其它運(yùn)動(dòng)。可選地，滑動(dòng)墊圈7可以被引入于套接桿凸緣5與螺紋扳擰頭1a內(nèi)壁之間，之后使殼體螺母1的螺紋扳擰頭1a與球頭桿13的螺紋側(cè)壁接合。滑動(dòng)墊圈7可以具有小于套接桿凸緣5、但大于殼體螺母1的套接桿側(cè)的直徑。以此方式，滑動(dòng)墊圈7將允許套接桿凸緣5沿著球頭桿表面13a移動(dòng)的更多余地，但是將防止套接桿凸緣5從殼體螺母1滑出。這種滑動(dòng)墊圈7可以增加套接桿2與球頭桿13之間回轉(zhuǎn)錐的最大回轉(zhuǎn)角。

旋轉(zhuǎn)接頭10，使用這種旋轉(zhuǎn)接頭10的框架100，和用于制造這些旋轉(zhuǎn)接頭10的方法使得用于旋轉(zhuǎn)接頭10的形成和功能所必需的單獨(dú)零件的數(shù)量減小到最低。一方面，使這種接頭的安裝工作最小化，另一方面，單獨(dú)零件對(duì)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)精度有利地隨著零件數(shù)量的減少而減小。

在前文的詳細(xì)描述中，在一個(gè)或多個(gè)示例中，各種特征可以組合在一起以精簡(jiǎn)本公開(kāi)。應(yīng)了解上文的描述預(yù)期是說(shuō)明性的，而不是限制性的。其預(yù)期涵蓋所有替代、修改和等效物。參閱上述說(shuō)明書(shū)，許多其它示例將對(duì)于本領(lǐng)有技術(shù)人員顯然。

選擇并且描述這些實(shí)施例以便最佳地解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而能使本領(lǐng)域技術(shù)人員最佳地利用本發(fā)明并且設(shè)想到適合于特定用途的各種修改的各種實(shí)施例。在權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“其中”分別用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包含”和“在其中”的通俗英文等效物。而且“一”在本發(fā)明的情況下并不排除復(fù)數(shù)。