本發(fā)明涉及尤其用于轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的接頭連接環(huán)、使用具有接頭連接環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的框架構(gòu)造套件和使用該轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的框架。

背景技術(shù)：

在航空、土木工程或建筑領(lǐng)域，用于建筑工作的橫梁、托梁和構(gòu)架被設(shè)計(jì)成經(jīng)受彎曲力，彎曲力垂直于相應(yīng)橫梁的延伸方向而作用。常規(guī)的橫梁可以被用作一體式部件，所述一體式部件具有位于邊緣處的凸緣和在凸緣之間跨越的腹板?？蛇x地，取代腹板，切割器研磨支柱可以用于平行行進(jìn)的縱向支撐棒之間，因而由于更少的材料用于形成橫梁而導(dǎo)致橫梁的重量減少。該支柱可以用于三維桁架結(jié)構(gòu)，如文件ep0986685b1或ep1358392b1中所述。

然而，在該橫梁或構(gòu)架中引入局部負(fù)荷可以導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)力矩利用縱向支撐棒被引導(dǎo)至支柱的附接接頭。該扭轉(zhuǎn)力矩又可以在縱向支撐棒中導(dǎo)致額外力矩，所述額外力矩將必須通過局部加固裝置被補(bǔ)償，從而抵消獲得的一些或所有重量優(yōu)勢。

文件us6,622,447b1中公開了用于建筑模型和結(jié)構(gòu)的模塊化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，模塊化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)使用具有球形對稱性的多個(gè)連接轂構(gòu)件和具有縱向?qū)ΨQ性的多個(gè)支柱構(gòu)件，其中支柱構(gòu)件能夠可移除地接合連接轂構(gòu)件，相對于連接轂構(gòu)件，將支柱構(gòu)件放置在對應(yīng)的徑向和切向位置處。

每個(gè)文件ca2237020a1和de3800547a1都公開了一組結(jié)構(gòu)元件，所述一組結(jié)構(gòu)元件使用支撐棒和用于插入頭部的圓柱形連接元件從而生成支撐結(jié)構(gòu)，插入頭部設(shè)置在支撐棒的端側(cè)。

文件de3736784a1公開了具有桿狀元件的節(jié)點(diǎn)桁架系統(tǒng)，桿狀元件可樞轉(zhuǎn)地連接到節(jié)點(diǎn)主體。文件us4,161,088a公開了管和球式桁架陣列，其中桁架陣列的外桁弦包括外中空管元件和內(nèi)桿，外中空管元件具有結(jié)構(gòu)t形元件，結(jié)構(gòu)t形元件在與其中層板表面被支撐在桁架陣列上的平面垂直的平面中從外中空管元件的外表面向外徑向地延伸，內(nèi)桿沿著外中空管元件的縱向軸線行進(jìn)通過管。大致球狀中空構(gòu)件，諸如球形中空構(gòu)件，被提供，大致球狀中空構(gòu)件為多個(gè)桁架構(gòu)件所共用，所述多個(gè)桁架構(gòu)件通過螺栓連接而連結(jié)到球形構(gòu)件。

文件us2010/0083605a1公開了具有棒構(gòu)件的桁架，棒構(gòu)件由連接元件連接，其中棒構(gòu)件和連接元件具有插接結(jié)構(gòu)，諸如環(huán)形榫舌和環(huán)形溝槽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于更容易構(gòu)造框架的解決方案，解決方案以高效和重量減輕的方式補(bǔ)償連接到框架的接頭中的額外扭轉(zhuǎn)力矩，并且允許利用待安裝和固定的最小數(shù)量的個(gè)體部件進(jìn)行快速安裝。

通過具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征的接頭連接環(huán)、具有包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的特征的接頭連接環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭、具有根據(jù)權(quán)利要求7所述的特征的框架構(gòu)造套件、和具有根據(jù)權(quán)利要求12所述的特征的框架，以實(shí)現(xiàn)該目的。

本發(fā)明的第一方面涉及接頭連接環(huán)，接頭連接環(huán)包括形成為中空圓柱的連接器主體，和在圓柱形連接器主體的頂部表面中形成溝的環(huán)形溝槽，所述中空圓柱限定圍繞連接器開口的中空部，所述溝圍繞圓柱形連接器主體圓周地行進(jìn)并且在連接器主體中具有大約恒定的深度。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用增材制造，am，技術(shù)，連接器主體可以由樹脂和金屬中的一種鑄成。

本發(fā)明的第二方面涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)接頭，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接頭包括在第一端部處具有包括至少部分地球體凹形支承表面的承窩桿凸緣的承窩桿、包圍承窩桿并且具有螺紋扳擰頭部的殼體螺母、具有至少部分地球體凸形支承表面和圍繞支承表面的螺紋側(cè)壁的球桿。安裝柄利用柄端部連接到承窩桿或球桿。在其與柄端部相反的端部處，安裝柄配置有根據(jù)本發(fā)明的第一方面的接頭連接環(huán)，接頭連接環(huán)固定連接到安裝柄。球桿的螺紋側(cè)壁的直徑對應(yīng)于殼體螺母的螺紋扳擰頭部的直徑。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，框架構(gòu)造套件包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭和至少一個(gè)管狀互連支柱，所述至少一個(gè)管狀互連支柱連接到接頭連接環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，框架包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭，和多個(gè)互連支柱，多個(gè)互連支柱中的每個(gè)都連接到所述多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的接頭連接環(huán)。

本發(fā)明基于的思想是通過使用球窩式轉(zhuǎn)動(dòng)接頭來改善由支柱組成的框架的連接點(diǎn)。固定連接部件由單個(gè)突出球桿形成，所述單個(gè)突出球桿具有基本至少部分地球體凸形外表面。球桿的圍繞凸形外表面的側(cè)壁設(shè)置有與殼體螺母接合的圓柱形螺紋接合表面?？梢苿?dòng)連接部件由承窩桿形成，承窩桿具有至少部分地球體凹形外表面，凹形外表面的形狀對應(yīng)于固定連接部件的凸形外表面的形狀，使得兩個(gè)連接部件都可以與彼此接觸，并且類似于球窩式連接件，接觸的凸形和凹形外表面可以相對于彼此以滑動(dòng)方式移動(dòng)。

為了抑制可移動(dòng)連接部件以不從固定連接部件的凸形外表面分離，承窩桿在殼體螺母上滑動(dòng)。殼體螺母在其內(nèi)壁上具有與固定連接部件的圓柱形螺紋接合表面對應(yīng)的內(nèi)螺紋?？梢苿?dòng)連接部件具有大致錐形形狀，即具有凹形外表面的端部相對于延伸桿部具有凸緣。殼體螺母的開口具有如下的直徑，所述直徑大于延伸桿部的直徑但是小于凸緣式端部的直徑。因此，當(dāng)殼體螺母以螺紋接合固定連接部件的螺紋接合表面時(shí)，殼體螺母將凸緣式端部夾緊在殼體螺母開口的邊緣和固定連接部件之間，使得可移動(dòng)連接部件將被固定以防止從固定連接部件分離，即可移動(dòng)連接部件在延伸桿部的方向上遠(yuǎn)離固定連接部件的線性運(yùn)動(dòng)將被機(jī)械地抑制。

沿著固定連接部件(“球”部件)和可移動(dòng)連接部件(“承窩”部件)的接觸表面，承窩桿相對于固定連接部件的附接結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以被實(shí)現(xiàn)。相對于轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的接觸表面，連接到承窩桿的支柱上的側(cè)向力矩將導(dǎo)致承窩桿沿著固定連接部件的外表面的移位。因而，由于可移動(dòng)連接部件相對于固定連接部件的補(bǔ)償滑動(dòng)，垂直于支柱/承窩桿的定向作用的任何彎曲力矩將相對于轉(zhuǎn)動(dòng)接頭將變得無效。這又表示轉(zhuǎn)動(dòng)接頭將基本免于否則可以作用于轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的任何彎曲力矩。連接到該轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的支柱的軸線將總是朝轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的中心定向，從而在支柱的任何負(fù)載狀態(tài)下最優(yōu)地平衡轉(zhuǎn)動(dòng)接頭。

另外地，特別有利的可以是以下各項(xiàng)的減少，即成本、重量、研制周期、部件數(shù)量和制造復(fù)雜度以及當(dāng)設(shè)計(jì)框架構(gòu)造套件的構(gòu)件時(shí)使用任何種類的層制造技術(shù)，所述構(gòu)件具體地為轉(zhuǎn)動(dòng)接頭。

根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的實(shí)施例，殼體螺母在螺紋扳擰頭部的相反側(cè)可以具有螺母孔，螺母孔的直徑大于承窩桿的直徑，但是小于承窩桿凸緣的直徑。這樣，承窩桿凸緣被給出足夠的活動(dòng)余地以沿著球桿支承表面旋轉(zhuǎn)，但是不能夠從垂直于其表面的球桿分離。

根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的另一個(gè)實(shí)施例，承窩桿凸緣的凹形支承表面的曲率可以對應(yīng)于球桿的凸形支承表面的曲率。這能使在兩個(gè)可移動(dòng)部件之間實(shí)現(xiàn)平滑接觸，從而減少接頭中的內(nèi)摩擦力。

根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的另一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭可以進(jìn)一步包括滑動(dòng)墊片，滑動(dòng)墊片布置在承窩桿凸緣和螺紋扳擰頭部的內(nèi)壁之間?；瑒?dòng)墊片可以具有比承窩桿凸緣的直徑小的直徑，從而允許承窩桿和球桿之間的更大的最大移位角度。

根據(jù)框架構(gòu)造套件的實(shí)施例，互連支柱可以包括桁架橫梁，所述桁架橫梁具有多個(gè)大致縱向行進(jìn)桁弦構(gòu)件和跨越桁弦構(gòu)件之間的多個(gè)腹板構(gòu)件。桁架橫梁，例如由網(wǎng)格框架構(gòu)件的等距框架構(gòu)成的橫梁，針對重量和負(fù)荷平衡被優(yōu)化，從而尤其有利于任何航空應(yīng)用。

根據(jù)框架構(gòu)造套件的實(shí)施例，管狀互連支柱的管壁可以以形式配合或壓入配合布置被插入接頭連接環(huán)的環(huán)形溝槽中。在特定實(shí)施例中，借助于引入環(huán)形溝槽中的樹脂、黏合劑、膠或固化液態(tài)金屬，管狀互連支柱然后可以穩(wěn)固地固定到接頭連接環(huán)?？蛇x地，借助于扣合鎖定機(jī)構(gòu)，管狀互連支柱可以穩(wěn)固地固定到接頭連接環(huán)。以扣合鎖定而接合的互連支柱允許快速構(gòu)造和解構(gòu)具有該轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的框架。

將參照隨附的附圖圖示的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。

附圖被包括以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被包含在該說明書中并且構(gòu)成該說明書的部分。附圖圖示本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同描述用于解釋本發(fā)明的原理。由于本發(fā)明的其它實(shí)施例和本發(fā)明的許多期望優(yōu)點(diǎn)通過參照以下詳細(xì)描述變得更好理解，所以將被很容易地認(rèn)識(shí)到。附圖的元件不一定相對于彼此成比例。類似的附圖標(biāo)記表示對應(yīng)的類似部件。

附圖說明

圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的框架組件。

圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連接支柱的正視圖。

圖3示意性地圖示了在基線位置處沿著圖2的線b-b的剖視圖。

圖4示意性地圖示了具有旋轉(zhuǎn)到其基線位置外的支柱的沿著圖2的線b-b的剖視圖。

圖5示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連接部件的連接支柱的正視圖。

圖6示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連接部件的連接支柱的正視圖。

圖7示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的還一實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連接部件的連接支柱的正視圖。

圖8示意性地圖示了沿著圖7的線b-b的剖視圖。

圖9示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的還一實(shí)施例的具有旋轉(zhuǎn)到其基線位置外的支柱的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的剖視圖。

圖10示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的還一實(shí)施例的由等距桁架形成的連接支柱的示例性幾何結(jié)構(gòu)。

圖11示意性地圖示了用于圖2、5、6和7的接頭區(qū)域中的一個(gè)中的接頭連接環(huán)的透視圖。

圖12示意性地圖示了沿著圖11的線c-c的剖視圖。

在圖中，除非另有指示，否則類似的附圖標(biāo)記表示類似的或功能上類似的構(gòu)件。任何方向術(shù)語，比如“頂部”、“底部”、“左側(cè)”、“右側(cè)”、“上方”、“下方”、“水平的”、“豎直的”、“后方”、“前方”，并且類似的術(shù)語僅用于說明目的而不旨在將實(shí)施例限定至附圖所示的特定裝置。

雖然特定實(shí)施例被圖示和描述在本文中，但具有本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在沒有脫離本發(fā)明范圍的情況下各種可選的和/或等同的實(shí)現(xiàn)方式可以用于替代示出和描述的特定實(shí)施例?？傮w上，本申請旨在覆蓋本文中討論的特定實(shí)施例的任何改變或變化。

具體實(shí)施方式

本文公開的一些構(gòu)件、元件和組件可以使用以下方法制成，即自由形式制造(fff)、直接制造(dm)、熔融沉積制造(fdm)、粉末層打印(pbp)、分層實(shí)體制造(lom)、立體光刻法(sl)、選擇性激光燒結(jié)(sls)、選擇激光融化(slm)、選擇加熱燒結(jié)(shs)、電子束融化(ebm)、直接墨水寫入(diw)、數(shù)字光處理(dlp)和/或增材層制造(am)。那些技術(shù)屬于常見層次的增材制造(am)方法。經(jīng)常稱為三維打印，那些系統(tǒng)用于通過產(chǎn)生待形成的物體的橫截面圖案而生成三維物體，并且通過有序地構(gòu)建多層材料而形成三維固態(tài)物體。在未喪失一般性的情況下，任何該過程在下文將被稱為am或3d打印。am或3d打印技術(shù)通常包括，如果需要，選擇性地逐層沉積材料、選擇性地熔化或固化材料并且移除過多的材料。

三維或am技術(shù)可以用于基于數(shù)字模型數(shù)據(jù)而構(gòu)建三維固態(tài)物體的過程。3d/am使用增材工藝，其中多層材料有序地構(gòu)建成不同形狀。3d/am當(dāng)前用于以下多個(gè)應(yīng)用中的模型研究和分布制造，例如，工程、建筑、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車工業(yè)和航天工業(yè)。

圖1示出框架100的示意圖。框架100包括多個(gè)側(cè)向和對角地行進(jìn)的支柱20，支柱20可以在接頭區(qū)域30處在彼此之間互連。每個(gè)接頭區(qū)域30都可以具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10都連接到支柱20的到達(dá)特定接頭區(qū)域30中的每個(gè)端部。框架100可以具有大致二維布局，即支柱20和接頭10大致地位于可以是平坦的或弧形的一個(gè)延伸平面中。在圖1的示例性情況中，框架100成構(gòu)架的形狀，構(gòu)架具有兩個(gè)大致平行橫梁(在圖中從左下方行進(jìn)至右上方)和對角錯(cuò)列式交叉梁，平行橫梁通過互連支柱20的第一子組形成，對角錯(cuò)列式交叉梁在兩個(gè)大致平行橫梁之間并且由互連支柱20的第二子組形成。

框架100還可以具有大致三維布局，即對于由支柱20的子組限定的每個(gè)第一延伸平面，支柱20的另一子組以如下方式連接到轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，所述方式限定在非零角度下相對于第一延伸平面布置的至少一個(gè)另外的第二延伸平面。如本文所述的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭大致表示球體接頭或承窩式接頭，其中具有基本球體或至少部分球體凸形外支承表面的固定部件與鉸接部件的基本球體或至少部分球體凹形反支承表面滑動(dòng)接觸。固定部件可以是接頭構(gòu)件，諸如托架、固定裝置或保持器，而鉸接和可移動(dòng)部件可以是支柱、桿或其它的桁架元件，諸如如圖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)量可以改變，并且可以特別不受限于圖1示例性地示出的兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)的明確數(shù)量。具體地，每個(gè)接頭區(qū)域30處的互連支柱20的數(shù)量可以是大于一的任意數(shù)值。為此目的，在每個(gè)接頭區(qū)域30處使用的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10可以具有至少等于或大于互連支柱20的數(shù)量的多個(gè)互連組件。此外，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的種類、類型和特定設(shè)計(jì)可以根據(jù)其所用于的特定接頭區(qū)域30而改變。

通常地，一組轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10和一組互連支柱20可以形成框架構(gòu)造套件，框架構(gòu)造套件可以用于構(gòu)成具有改變的延伸部、尺寸、形狀和復(fù)雜度的不同框架。因而，盡管可以有利的是盡可能使用很少的不同類型的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10和很少的不同類型的互連支柱20以保證框架設(shè)計(jì)的較高靈活性和容易的實(shí)現(xiàn)方式，但是也可以的是使用更多不同類型的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10和/或互連支柱20以特別能夠使框架構(gòu)造套件適合于框架的特定需要和限制條件以及其意圖應(yīng)用領(lǐng)域。

本文公開的框架構(gòu)造套件可以用于許多應(yīng)用中，包括但是不受限于，構(gòu)架的構(gòu)造、飛機(jī)的縱梁和交叉梁、內(nèi)部設(shè)計(jì)、橋梁建筑、飛行器滑架、土木工程、兒童玩具的應(yīng)用等。特定應(yīng)用涉及飛機(jī)中的框架構(gòu)造。該框架包括連接桿，所述連接桿用于支撐飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上加固機(jī)身結(jié)構(gòu)和/或用于將構(gòu)件緊固在機(jī)身結(jié)構(gòu)上。那些連接桿通常稱為“samer桿”或“samer式桿”，并且通常在兩個(gè)端部之間具有中心支柱部分，兩個(gè)端部用于使得連接桿互連在兩個(gè)接頭或托架之間。

常規(guī)的samer桿大致具有可以朝端部區(qū)域成錐形的中空圓柱形中心部分。端部區(qū)域可以具有柄和在兩側(cè)布置在柄端部處的孔眼，以用于將samer桿連接到機(jī)身結(jié)構(gòu)。為了將samer桿連接至飛機(jī)的結(jié)構(gòu)，夾具或叉狀托架附接至結(jié)構(gòu)。夾具(或托架)具有鏜孔，鏜孔可以對準(zhǔn)柄端部的孔眼，使得穿過鏜孔和孔眼的螺栓將samer桿樞轉(zhuǎn)地連接到夾具(或托架)。

與該常規(guī)的samer桿相比，本文中所述的支柱20的連接機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，用于將支柱20機(jī)械地連接到諸如框架100等的結(jié)構(gòu)或框架的個(gè)體部件的數(shù)量被較大地減少。另外地，對于支柱20和轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10使用較少的個(gè)體部件使得相對于托架或夾具定位支柱更加容易，其中支柱將被固定到托架或夾具。這又導(dǎo)致降低的制造成本和構(gòu)成框架的更高生產(chǎn)量。

如同單個(gè)支柱20或連接桿可以用于圖1的框架100中，以下圖2到6示例性地示出單個(gè)支柱20或連接桿的示意圖。根據(jù)使用的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的類型并且根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)支柱20是否被互連或單個(gè)支柱是否將被緊固到夾具或托架，圖2到6中示例性地示出的支柱20可以具有不同的端部。在圖7、8和9中，如同單個(gè)支柱20或連接桿可以用于圖1的框架100中，進(jìn)一步地示出了單個(gè)支柱20或連接桿的示意圖。相對于圖2到6的支柱，圖7、8和9的支柱20連接到轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的球桿13，而非承窩桿2。

對于與圖2到9結(jié)合示例性地圖示和描述的每個(gè)支柱20，支柱20的芯部分可以形成為桁架結(jié)構(gòu)，即由二力構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，二力構(gòu)件組裝在三維結(jié)構(gòu)中并且作為節(jié)點(diǎn)被連接。通常地，該桁架結(jié)構(gòu)可以包括利用筆直構(gòu)件構(gòu)造的多邊形，筆直構(gòu)件的端部并且有時(shí)中間部分被連接在桁架節(jié)點(diǎn)處。與圖10結(jié)合描述了用于支柱20的該桁架結(jié)構(gòu)中的一個(gè)，支柱20明確地示出在圖6中并且用于samer桿。

圖10的桁架結(jié)構(gòu)通常具有整體桁架長度t，多個(gè)縱向跨越桁弦構(gòu)件21在整體桁架長度t上延伸。在筆直的桁弦構(gòu)件21之間，多個(gè)螺旋卷繞腹板構(gòu)件23在節(jié)點(diǎn)處互連跨越桁弦構(gòu)件21。兩個(gè)鄰近腹板構(gòu)件23之間沿著支柱20的延伸部的典型距離被表示為圖10中的間隔長度k。

圖2示出了連接支柱20的正視圖，其中轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30位于兩個(gè)支柱端部處。圖3示意性地圖示了在基線位置處沿著圖2的線b-b的剖視圖，然而圖4示意性地圖示了旋轉(zhuǎn)到其基線位置外的支柱20的沿著圖2的線b-b的剖視圖。與圖2、3和4結(jié)合，支柱20的左手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30被更詳細(xì)地描述和示出。

圖5示意性地圖示了在其右手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30處具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的連接部件的連接支柱20的正視圖。與其對應(yīng)，圖6示意性地圖示了另一連接支柱20的正視圖，另一連接支柱20具有與圖5中的桁架結(jié)構(gòu)不同的桁架結(jié)構(gòu)，但是同樣地配置有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連接部件。與圖5和6結(jié)合，支柱20的右手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30被更詳細(xì)地描述和示出。

又返回大致參照圖2，支柱20的左手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30包括具有螺紋調(diào)節(jié)棒的承窩桿，螺紋調(diào)節(jié)棒可以螺紋地接合相應(yīng)螺紋安裝柄。相反，支柱20的右手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30包括具有鎖定棒的承窩桿，鎖定棒可以被引導(dǎo)以與反鎖安裝柄壓入配合或形式配合。然而，應(yīng)該理解，如附圖示例性地所示的安裝柄不需要在支柱20兩個(gè)端部上具有不同類型的接合機(jī)構(gòu)。同樣可以的是，在支柱20的兩個(gè)端部上提供安裝柄，安裝柄在兩個(gè)端部處具有螺紋接合調(diào)節(jié)棒或，可選地，在支柱20的兩個(gè)端部處與承窩桿的鎖定棒壓入配合或形式配合接合的反鎖安裝柄。此外，可以提供以下安裝柄，所述安裝柄與轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的對應(yīng)承窩桿一體地制造。

轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10包括承窩桿2，例如為具有錐形中部的大致圓柱形承窩桿。在承窩桿2的第一端部處-圖3和4中的左手側(cè)-承窩桿2具有附接至第一端部處的承窩桿凸緣5。承窩桿凸緣5可以與承窩桿2的中部一體地制成。承窩桿凸緣5在第一端部處具有至少部分地球體凹形支承表面5a，即支承表面5a具有曲率，其中所述曲率的半徑位于承窩桿2外側(cè)。

大致圓柱形殼體螺母1包圍承窩桿2并且具有螺紋扳擰頭部1a。螺紋扳擰頭部1a可以具有成角外形，例如六角外形，從而扳擰工具夾緊在其上并且將轉(zhuǎn)矩施加到殼體螺母1上。殼體螺母1在承窩桿2的凸緣側(cè)上具有開口，在凸緣側(cè)上的開口的直徑超過殼體螺母1的與凸緣側(cè)相反的一側(cè)上的開口的直徑。換句話說，殼體螺母1在螺紋扳擰頭部1a的相反側(cè)具有螺母孔1c，螺母孔1c的直徑d小于螺紋扳擰頭部1a的開口的直徑。螺紋扳擰頭部1a具有在其內(nèi)壁上形成的陰螺紋式內(nèi)螺紋1b。

螺母孔1c的直徑大于承窩桿2的直徑，使得殼體螺母1能夠沿著順著承窩桿2的延伸軸線的滑動(dòng)路徑l移動(dòng)。然而，承窩桿凸緣5形成有與螺母孔1c的直徑d相比更大的直徑，使得殼體螺母1可以不在承窩桿凸緣5上滑動(dòng)離開承窩桿2。

轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10進(jìn)一步包括球桿13，球桿13具有球桿頭部，球桿頭部具有螺紋側(cè)壁13b和至少部分地球體凸形支承表面13a，即支承表面13a具有曲率，其中曲率的半徑位于球桿13內(nèi)側(cè)。球桿13的螺紋側(cè)壁13b的直徑對應(yīng)于殼體螺母1的螺紋扳擰頭部1a的直徑。承窩桿凸緣5的凹形支承表面5a的曲率特別對應(yīng)于球桿13的凸形支承表面13a的曲率，使得承窩桿2和球桿13之間的平滑接觸區(qū)域被保證。為了組裝轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，承窩桿2和球桿13的支承表面5a和13a分別地接觸。然后，殼體螺母1被引導(dǎo)在承窩桿凸緣5上并且螺紋地接合球桿13的螺紋側(cè)壁13b。這在殼體螺母1的內(nèi)洞和球桿13之間提供了承窩桿凸緣5的容納殼體。

殼體螺母1然后被擰緊至以下的點(diǎn)處，在該點(diǎn)處，承窩桿凸緣5在相應(yīng)的接觸表面5a和13a處牢固地保持與球桿13接觸。然而，殼體螺母1的擰緊被選擇成使得承窩桿凸緣5和球桿頭部仍然能夠相對于彼此滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)s，如圖4所示。轉(zhuǎn)動(dòng)s將以轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ使承窩桿5移動(dòng)至球桿13的軸線外?？赡艿淖畲筠D(zhuǎn)動(dòng)角度θ將通過螺母孔直徑d和殼體螺母1的高度h之間的比率而確定。

球桿13可以通常附接至任何支承結(jié)構(gòu)11，諸如托架12、保持器、支撐橫梁或任何其它的適當(dāng)機(jī)構(gòu)。還可以向相同支承結(jié)構(gòu)11提供具有不同延伸方向的超過一個(gè)的球桿13，以提供用于多個(gè)支柱20的互連節(jié)點(diǎn)。

圖3和4的承窩桿2-并且如圖2的左手側(cè)所公開-可以具有螺紋柄，螺紋柄具有承窩桿螺紋4。螺紋柄可以定位在與具有承窩桿凸緣5的端部相反的端部上。在承窩桿2的中部，扳擰外形3可以布置在承窩桿2的圓周上。扳擰外形3可以例如是用于扳擰工具的一系列成角的表面，諸如六角表面，從而扳擰工具夾緊在承窩桿2上并且圍繞承窩桿2的主延伸軸線在承窩桿2上施加轉(zhuǎn)矩。

螺紋柄可以用于將承窩桿2連接到轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的安裝柄14，安裝柄14又可以連接到互連支柱20，諸如例如samer桿。為此目的，安裝柄14可以具有定位在第一端部處的對應(yīng)陰螺紋承窩桿管道32a。陰螺紋承窩桿管道32a可以與承窩桿2的螺紋柄螺紋地接合。另外地，支柱扳擰頭部34可以設(shè)置在安裝柄14的端部上，以具有如下的裝置，在接合承窩桿2與安裝柄14時(shí)，該裝置用于向施加在承窩桿扳擰外形3上的轉(zhuǎn)矩施加反作用力。

承窩桿2的螺紋柄有利地允許調(diào)節(jié)承窩桿2從安裝柄14因此和從支柱20突出的距離，從而能夠形成由轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10和互連支柱20構(gòu)成的框架，諸如圖1的框架100，能夠相對于不同的互連節(jié)點(diǎn)之間的支柱長度而靈活地設(shè)計(jì)。

如圖5所示，互連支柱20自身可以包括桁架橫梁，桁架橫梁例如被建造有等距框架。那些桁架橫梁例如可以包括圍繞中心軸線分布的多個(gè)大致縱向行進(jìn)桁弦構(gòu)件21。多個(gè)腹板構(gòu)件23可以被提供，以之字形、對角線或其他以網(wǎng)格狀方式跨越在桁弦構(gòu)件21之間。桁架橫梁的中心直徑特別可以大于承窩桿2的直徑。因而，可以將安裝柄14設(shè)置成具有桁弦構(gòu)件32的錐形元件，其中桁弦構(gòu)件32從支柱端部朝承窩棒端部成錐形。

安裝柄14還可以包括用于與承窩桿2連接的不同機(jī)構(gòu)。例如，在第二柄端部處，即在圖5和6的右手側(cè)，安裝柄14可以具有例如定位在桁弦構(gòu)件32中的插座。在這種情況下，承窩桿2可以具有以扣合接合方式與安裝柄14接合的扣合端部6，諸如稍微成叉狀的和彈性的接合構(gòu)件。

為了將轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10連接到互連支柱20，安裝柄14可以配置有接頭連接環(huán)33，接頭連接環(huán)33連接到安裝柄14的支柱連接端部。與圖2、5、6和7的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭結(jié)合所示的接頭連接環(huán)33被更詳細(xì)地圖示在圖11和12中。具體地，圖11示意性地圖示了用于圖2、5、6和7的接頭區(qū)域30中的一個(gè)中的接頭連接環(huán)33的透視圖。圖12然后圖示了沿著圖11指示的剖面線c-c穿過接頭連接環(huán)33的剖視圖。

特別地，接頭連接環(huán)33可以成具有連接器主體35的環(huán)形結(jié)構(gòu)或中空圓柱的外形，連接器主體35形成為圍繞連接器中空部36或開口的中空殼。連接器主體35可以例如由樹脂或金屬鑄成。例如通過使用增材制造(am)技術(shù)，連接器主體35例如可以與安裝柄14一體地形成。連接器主體35可以具有環(huán)溝槽37，環(huán)溝槽形成為連接器主體35中的溝。環(huán)溝槽37可以圍繞中空圓柱圓周地行進(jìn)，中空圓柱在連接器主體35中具有大約恒定深度。

環(huán)溝槽37的溝可以用于為待緊固到安裝柄14的互連支柱20的跨越桁弦構(gòu)件21提供形式配合。為此目的，跨越桁弦構(gòu)件21可以壓入環(huán)溝槽37中，使得支柱20和安裝柄14以形式配合連接到一起。

為將支柱20牢固地緊固到安裝柄14因而被緊固到承窩桿2，環(huán)溝槽37可以填充有黏合劑，諸如例如樹脂、膠或液態(tài)金屬。一旦硬化，則支柱20和安裝柄14將穩(wěn)固地固定到一起。可選地，也可以是可能的是在其環(huán)溝槽37處將接頭連接環(huán)33設(shè)置有卡扣接口幾何形狀，使得跨越桁弦構(gòu)件21在進(jìn)入環(huán)溝槽37中時(shí)將與接頭連接環(huán)33互鎖。例如借助于在由環(huán)溝槽37形成的溝的底部處形成鎖定凹槽，或借助于圍繞接頭連接環(huán)33形成的外部鎖定銷或環(huán)，卡扣接口可以被形成，接頭連接環(huán)33可以與支柱20的腹板構(gòu)件23成互鎖形式配合。

圖7示意性地圖示了在其左手側(cè)和右手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30處具有轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的連接部件的連接支柱20的正視圖。與其對應(yīng)，圖8示意性地圖示了沿著圖7的線b-b的剖視圖。與圖7和8結(jié)合，支柱20的左手側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域30被更詳細(xì)地描述和示出。

類似于圖3和4的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，圖8的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10包括承窩桿2，例如為具有錐形中部的大致圓柱形承窩桿。在承窩桿2的第一端部處-圖8中的右手側(cè)-承窩桿2具有附接至第一端部處的承窩桿凸緣5。承窩桿凸緣5可以與承窩桿2的中部一體地制成。承窩桿凸緣5在第一端部處具有至少部分地球體凹形支承表面5a，即支承表面5a具有曲率，其中所述曲率的半徑位于承窩桿2外側(cè)。

圖8的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10進(jìn)一步包括球桿13，球桿13具有球桿頭部，球桿頭部具有螺紋側(cè)壁13b和至少部分地球體凸形支承表面13a，即支承表面13a具有曲率，其中曲率的半徑位于球桿13內(nèi)側(cè)。球桿13的螺紋側(cè)壁13b的直徑對應(yīng)于殼體螺母1的螺紋扳擰頭部1a的直徑。承窩桿凸緣5的凹形支承表面5a的曲率特別對應(yīng)于球桿13的凸形支承表面13a的曲率，使得承窩桿2和球桿13之間的平滑接觸區(qū)域被保證。為了組裝圖8的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，承窩桿2和球桿13的支承表面5a和13a分別地接觸。然后，殼體螺母1被引導(dǎo)在承窩桿凸緣5上并且螺紋地接合球桿13的螺紋側(cè)壁13b。這在殼體螺母1的內(nèi)洞和球桿13之間提供了承窩桿凸緣5的容納殼體。

然而，與圖3和4的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10相比，圖8的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10具有連接至互連支柱20的球桿13。例如，球桿13可以在支柱20的端部處一體地形成。當(dāng)殼體螺母1螺紋地接合球桿13的螺紋側(cè)壁13b時(shí)，夾緊托架8(例如環(huán)形夾緊托架套管)、球桿13和支柱20的端部可以至少部分地附接至轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10。這進(jìn)一步地保證殼體螺母1相對于支柱20的定位，并且防止殼體螺母10由于振動(dòng)或其它機(jī)械張力導(dǎo)致的偶然松開。

圖9示出類似于圖8的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10，其中額外的滑動(dòng)墊片7，諸如具有與承窩桿凸緣5的曲率匹配的球體曲率的環(huán)形盤被引入承窩桿凸緣5和球桿13的螺紋側(cè)壁13b的內(nèi)壁之間的空間中?；瑒?dòng)墊片7可以具有比承窩桿凸緣5小的直徑，但是比殼體螺母1的承窩桿側(cè)更大的直徑。那樣，滑動(dòng)墊片7將允許承窩桿凸緣5沿著球桿表面13a移動(dòng)的更多活動(dòng)余地，但是將防止承窩桿凸緣5滑動(dòng)到殼體螺母1外。該滑動(dòng)墊片7可以增加轉(zhuǎn)動(dòng)錐體在承窩桿2和球桿13之間的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ。

與圖2到9結(jié)合所示和描述的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的功能是轉(zhuǎn)移橫向于支柱20的主軸線而作用在支柱20上的扭轉(zhuǎn)力矩。因?yàn)橹е軌蜓刂蚋C式軸承的接觸表面5a和13a轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)動(dòng)，因此支柱20的該轉(zhuǎn)動(dòng)將總是能夠補(bǔ)償作用在支柱20上的任何橫向力矩。因而，沿著支柱20的主軸線行進(jìn)的力線將總是在轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的中心處在相同力線交叉點(diǎn)處交叉，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10上整體上不產(chǎn)生任何凈力矩。因而，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10擺脫扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，導(dǎo)致更大的機(jī)械穩(wěn)定性。

如上所述的框架構(gòu)造套件是便宜的、非常輕的和撓性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許快速構(gòu)建和解構(gòu)具有多種外輪廓的多個(gè)結(jié)構(gòu)。框架構(gòu)造套件例如可以用于建造在互連接頭中基本擺脫扭轉(zhuǎn)力矩的彎曲橫梁。框架構(gòu)造套件允許諸如飛機(jī)襟翼或翼部的撓性表面的公差補(bǔ)償和調(diào)節(jié)。

公開的框架構(gòu)造套件特別和轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的特定優(yōu)點(diǎn)是可以使用3d打印或增材制造(am)技術(shù)制造所有部件。特別地，接頭10可以被三維打印有已經(jīng)圍繞承窩桿2光滑無縫地制造的殼體螺母1。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的有利機(jī)械穩(wěn)定性。

用于制造諸如與圖2到9結(jié)合描述的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的方法，包括在第一步驟中一體地形成具有承窩桿凸緣5的承窩桿2連同殼體螺母1，承窩桿凸緣5在第一端部處具有至少部分地球體凹形支承表面5a，殼體螺母1包圍承窩桿2并且具有螺紋扳擰頭部1a。該第一步驟可以特別使用3d打印或增材制造，am，技術(shù)而被執(zhí)行。然后，在第二步驟中，也使用3d打印或增材制造，am，技術(shù)，形成球桿13，該球桿具有至少部分地球體凸形支承表面13a和圍繞支承表面13a的螺紋側(cè)壁。

最后，在第三步驟中，殼體螺母1的螺紋扳擰頭部1a與球桿13的螺紋側(cè)壁螺紋地接合。通過這種方式，承窩桿凸緣5被容納在殼體螺母1和球桿13之間，并且限制除了在轉(zhuǎn)動(dòng)錐體中相對于接觸表面5a和13a的轉(zhuǎn)動(dòng)之外的任何其它移動(dòng)。可選地，在螺紋地接合殼體螺母1的螺紋扳擰頭部1a與球桿13的螺紋側(cè)壁之前，滑動(dòng)墊片7可以被引入承窩桿凸緣5和螺紋扳擰頭部1a的內(nèi)壁之間?；瑒?dòng)墊片7可以具有比承窩桿凸緣5小的直徑，但是比殼體螺母1的承窩桿側(cè)更大的直徑。那樣，滑動(dòng)墊片7將允許承窩桿凸緣5沿著球桿表面13a移動(dòng)的更多活動(dòng)余地，但是將防止承窩桿凸緣5滑動(dòng)到殼體螺母1外。該滑動(dòng)墊片7可以增加轉(zhuǎn)動(dòng)錐體在承窩桿2和球桿13之間的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10、使用該轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的框架100和用于制造那些轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的方法，將用于形成轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10和轉(zhuǎn)動(dòng)接頭10的功能所必須的個(gè)體部件的數(shù)量減少到最小。一方面，用于該接頭的安裝力被最小化，另一方面，隨著部件數(shù)量的減少，個(gè)體部件的對準(zhǔn)的設(shè)計(jì)精度有利地減少。

在前述詳細(xì)描述中，在一個(gè)或多個(gè)示例或意圖闡述本發(fā)明的示例中，各種特征被組合到一起。應(yīng)該理解，以上描述預(yù)期為說明性的而非限制性的。意圖是覆蓋所有的供選方案、修改例和等同例。在審閱上述說明書時(shí)，許多其它的示例將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。

實(shí)施例被選擇和描述以最好地解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而能使在本領(lǐng)域的技術(shù)人員最好地利用本發(fā)明和具有適于特定預(yù)期用途的各種修改的多個(gè)實(shí)施例。在隨附權(quán)利要求和整個(gè)說明書中，術(shù)語“包括”和“其中”分別地用作相應(yīng)術(shù)語“包括”和“其中”的易懂英語的等同例。此外，在當(dāng)前情況下，“一個(gè)”或“一種”不排除多個(gè)。

附圖標(biāo)記列表

1殼體螺母

1a殼體螺母扳擰頭部

1b內(nèi)部螺母螺紋

1c殼體螺母孔

2承窩桿

3承窩桿扳擰外形

4承窩桿螺紋

5承窩桿凸緣

5a承窩桿支承表面

6扣合端部

7滑動(dòng)墊片

8夾緊托架

10轉(zhuǎn)動(dòng)接頭

11支承結(jié)構(gòu)

12托架

13球桿

13a球桿支承表面

13b球桿螺紋

14安裝柄

20互連支柱

21跨越桁弦構(gòu)件

23腹板構(gòu)件

30轉(zhuǎn)動(dòng)接頭區(qū)域

32錐形承窩桿部分

32a承窩桿管道

33接頭連接環(huán)

34支柱扳擰頭部

35連接器主體

36連接器中空部

37環(huán)溝槽

100框架

b-b剖面線

c-c剖面線

d螺母孔直徑

h殼體高度

l螺母運(yùn)動(dòng)

s轉(zhuǎn)動(dòng)

θ轉(zhuǎn)動(dòng)角度