本發(fā)明屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，具體地來說，是一種多向滾動裝置。

背景技術(shù)：

輪子被視為人類最古老、最重要的發(fā)明之一，其重要程度足以與火的使用相提并論。輪子的出現(xiàn)使人類可以快速搬運超出自身重量的物體，有效地解決了運輸問題，促進了社會的商品流通與貿(mào)易發(fā)展。

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，輪子被應用于各類設備上，以滾動接觸提供設備移動的基礎。然而，傳統(tǒng)的輪子僅具有一個方向的運動，在重載及復雜工況下難以靈活轉(zhuǎn)向。為此，現(xiàn)有技術(shù)常常需要采用額外的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)臃腫、體積龐大。轉(zhuǎn)向機構(gòu)與輪子獨立布置，亦造成傳動結(jié)構(gòu)復雜，可靠程度與靈活性均較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多向滾動裝置，以一體的緊湊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多向靈活運動。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種多向滾動裝置，具有：

復數(shù)個共軸布置的滾動單元，所述滾動單元具有圓環(huán)形支架，所述圓環(huán)形支架沿其圓周環(huán)布有復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪，所述轉(zhuǎn)動輪的自轉(zhuǎn)軸與所述圓環(huán)形支架外圓周的切線方向平行并與所述圓環(huán)形支架的自轉(zhuǎn)軸垂直，復數(shù)個所述圓環(huán)形支架之間逐一固定連接；

復數(shù)個共軸布置的驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元具有定子與可旋轉(zhuǎn)地保持于所述定子上的轉(zhuǎn)子，復數(shù)個所述定子之間逐一固定連接，復數(shù)個所述轉(zhuǎn)子分別與所述圓環(huán)形支架固定連接。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述驅(qū)動單元具有一固定輪軸，所述固定輪軸一一連接復數(shù)個所述定子而使所述定子固定連接，并具有用于供所述多向滾動裝置與外部設備連接的連接端。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述定子沿其軸向具有第一軸孔，復數(shù)個所述定子線性分布而組成定子陣列，所述定子陣列的前后端面分別具有用于實現(xiàn)傳動的端部鍵孔，所述端部鍵孔與所述第一軸孔共軸，所述固定輪軸一并貫穿所述第一軸孔與所述端部鍵孔，所述固定輪軸通過止動鍵部與所述端部鍵孔形成鍵連接。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述轉(zhuǎn)子具有圓環(huán)形結(jié)構(gòu)并可旋轉(zhuǎn)地套設于所述定子之外部，至少一個所述圓環(huán)形支架套設于所述轉(zhuǎn)子之外部且與所述轉(zhuǎn)子具有一體旋轉(zhuǎn)的運動特性。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述圓環(huán)形支架通過第一連接部連接，所述第一連接部具有前鎖緊部、隔套與后鎖緊部，所述隔套設于相鄰的所述圓環(huán)形支架之間，復數(shù)個所述圓環(huán)形支架線性分布而組成圓環(huán)形支架陣列，所述前鎖緊部與所述后鎖緊部分別壓緊于所述圓環(huán)形支架陣列的前后端面而使復數(shù)個所述滾動單元固定連接。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第一連接部套設于所述轉(zhuǎn)子之外部且與所述轉(zhuǎn)子具有一體旋轉(zhuǎn)的運動特性。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，復數(shù)個所述轉(zhuǎn)動輪沿所述圓環(huán)形支架的輪廓圓周均勻分布。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，相鄰的所述轉(zhuǎn)子通過第二連接部連接，所述第二連接部具有第二軸孔及設于所述第二軸孔兩端的兩個軸承孔，所述第二軸孔、所述軸承孔與所述轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)軸共軸，所述軸承孔內(nèi)部分別設有輪軸軸承。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述定子具有伸出軸端，相鄰的所述定子的所述伸出軸端相對布置，所述伸出軸端套設于所述輪軸軸承內(nèi)圈上。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述圓環(huán)形支架與所述第二連接部固定連接。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)具有復數(shù)個滾動單元與驅(qū)動單元，滾動單元具有圓環(huán)形支架及與圓環(huán)形支架垂直布置的復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪，提供前后移動與側(cè)向滑動的多向運動功能；

(2)具有復數(shù)個共軸布置的驅(qū)動單元，驅(qū)動單元具有定子與轉(zhuǎn)子，復數(shù)個定子之間逐一固定連接，復數(shù)個轉(zhuǎn)子分別與圓環(huán)形支架固定連接，無需其他復雜的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，并具有一體應用的優(yōu)勢與較大的輸出扭矩，而提供一種具有一體結(jié)構(gòu)而可實現(xiàn)多向運動的多向滾動裝置。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1提供的多向滾動裝置的第一示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1提供的多向滾動裝置的第二示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1提供的多向滾動裝置的第三示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例1提供的多向滾動裝置的第四示意圖；

圖5是圖4中多向滾動裝置的a-a剖視軸測示意圖；

圖6是圖4中多向滾動裝置去除輪軸軸承后的b-b剖視示意圖。

主要元件符號說明：

1000-多向滾動裝置，0100-滾動單元，0110-圓環(huán)形支架，0120-轉(zhuǎn)動輪，0200-驅(qū)動單元，0210-定子，0211-第一軸孔，0212-端部鍵孔，0213-伸出軸端，0220-轉(zhuǎn)子，0300-第一連接部，0310-前鎖緊部，0320-隔套，0330-后鎖緊部，0400-固定輪軸，0410-連接端，0420-止動鍵部，0500-第二連接部，0510-第二軸孔，0520-第一軸承孔，0530-第二軸承孔，0600-輪軸軸承。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對多向滾動裝置進行更全面的描述。附圖中給出了多向滾動裝置的優(yōu)選實施例。但是，多向滾動裝置可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對多向滾動裝置的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在多向滾動裝置的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請參閱圖1，多向滾動裝置1000具有復數(shù)個滾動單元0100與復數(shù)個驅(qū)動單元0200，滾動單元0100用于承擔多向滾動裝置1000的滾動移動功能，驅(qū)動單元0200用于驅(qū)動滾動單元0100實現(xiàn)運動。在此，由于復數(shù)個滾動單元0100與驅(qū)動單元0200的結(jié)構(gòu)布置，使多向滾動裝置1000具有多個方向的全自由度滾動，以緊湊的結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)多向滾動裝置1000的靈活運動。以下舉其結(jié)構(gòu)之要者詳述如下。

請結(jié)合參閱圖1～2，多向滾動裝置1000具有復數(shù)個滾動單元0100，復數(shù)個滾動單元0100共軸布置。滾動單元0100具有圓環(huán)形支架0110，圓環(huán)形支架0110可于驅(qū)動單元0200驅(qū)動下發(fā)生自轉(zhuǎn)，而于地面上整體滾動。顯見地，圓環(huán)形支架0110的滾動方向即為多向滾動裝置1000的第一運動方向。

其中，圓環(huán)形支架0110沿其圓周環(huán)布有復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪0120，轉(zhuǎn)動輪0120的自轉(zhuǎn)軸與圓環(huán)形支架0110外圓周的切線方向平行并與圓環(huán)形支架0110的自轉(zhuǎn)軸垂直，復數(shù)個圓環(huán)形支架0110之間逐一固定連接。

具體地，復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪0120可自轉(zhuǎn)地保持于圓環(huán)形支架0110上，復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪0120的自轉(zhuǎn)軸具有共面關(guān)系，自轉(zhuǎn)軸所共處的平面與圓環(huán)形支架0110的自轉(zhuǎn)軸垂直。在此結(jié)構(gòu)下，一方面，轉(zhuǎn)動輪0120具有隨圓環(huán)形支架0110滾動的運動狀態(tài)；另一方面，與地面發(fā)生接觸的轉(zhuǎn)動輪0120于外力作用下尚可發(fā)生自轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)動輪0120的自轉(zhuǎn)與圓環(huán)形支架0110的自轉(zhuǎn)垂直，多向滾動裝置1000具有沿相互垂直的兩個方向的運動自由度。

優(yōu)選地，復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪0120沿圓環(huán)形支架0110的輪廓圓周均勻分布。具體地，復數(shù)個轉(zhuǎn)動輪0120于該輪廓圓周的360°范圍內(nèi)等間距角分布，使?jié)L動單元0100的運動均勻平穩(wěn)。隨著轉(zhuǎn)動輪0120的數(shù)量增加，滾動單元0100沿圓環(huán)形支架0110的自轉(zhuǎn)軸方向的線性運動進一步細分，而可具有更佳的轉(zhuǎn)向靈活性。

優(yōu)選地，圓環(huán)形支架0110通過第一連接部0300連接，第一連接部0300具有前鎖緊部0310、隔套0320與后鎖緊部0330，隔套0320設于相鄰的圓環(huán)形支架0110之間，復數(shù)個所述圓環(huán)形支架0110線性分布而組成圓環(huán)形支架0110陣列，前鎖緊部0310與后鎖緊部0330分別壓緊于圓環(huán)形支架0110陣列的前后端面而使復數(shù)個滾動單元0100固定連接。

具體地，圓環(huán)形支架0110陣列為沿圓環(huán)形支架0110的自轉(zhuǎn)軸向分布的線性陣列，其中相鄰的圓環(huán)形支架0110之間分別以隔套0320加以分隔，并在圓環(huán)形支架0110陣列的前后端面以前鎖緊部0310與后鎖緊部0330加以鎖緊。在一個示范性的實施例中，位于最外側(cè)的圓環(huán)形支架0110上分別設有連接孔，前鎖緊部0310、后鎖緊部0330分別通過螺紋緊固件與圓環(huán)形支架0110鎖緊連接，而使整個線性陣列保持一體固定。

請結(jié)合參閱圖3～6，多向滾動裝置1000具有復數(shù)個驅(qū)動單元0200，復數(shù)個驅(qū)動單元0200共軸布置。驅(qū)動單元0200具有定子0210與可旋轉(zhuǎn)地保持于定子0210上的轉(zhuǎn)子0220，復數(shù)個定子0210之間逐一固定連接，復數(shù)個轉(zhuǎn)子0220分別與圓環(huán)形支架0110固定連接。

具體地，驅(qū)動單元0200采用旋轉(zhuǎn)電機的結(jié)構(gòu)形式。一般地，轉(zhuǎn)子0220由永磁體制成，具有磁性。定子0210具有定子0210鐵芯與設于定子0210鐵芯上的勵磁線圈，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在一個示范性的實施例中，定子0210鐵芯具有多個沿其輪廓圓周分布的多個凸極，凸極上分別設有勵磁繞組，當于勵磁繞組中通電時，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

在定子0210的磁場作用下，轉(zhuǎn)子0220可發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，從而驅(qū)動與轉(zhuǎn)子0220連接的圓環(huán)形支架0110旋轉(zhuǎn)。其中，當多向滾動裝置1000應用時，定子0210用于固定連接于外部設備上，而提供轉(zhuǎn)子0220旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)支撐。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子0220具有圓環(huán)形結(jié)構(gòu)并可旋轉(zhuǎn)地套設于定子0210之外部，至少一個圓環(huán)形支架0110套設于轉(zhuǎn)子0220之外部且與轉(zhuǎn)子0220具有一體旋轉(zhuǎn)的運動特性。

具體地，定子0210保持于轉(zhuǎn)子0220的圓環(huán)內(nèi)部，使驅(qū)動單元0200具有外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在此，圓環(huán)形支架0110可直接套設于轉(zhuǎn)子0220上，與轉(zhuǎn)子0220形成固定連接而具有一體旋轉(zhuǎn)關(guān)系。同時，圓環(huán)形支架0110套設于轉(zhuǎn)子0220外部，可進一步壓縮多向滾動裝置1000的軸向尺寸，提高結(jié)構(gòu)緊湊性。

優(yōu)選地，第一連接部0300套設于轉(zhuǎn)子0220之外部且與轉(zhuǎn)子0220具有一體旋轉(zhuǎn)的運動特性。具體地，第一連接部0300可采用多種結(jié)構(gòu)方式，如圓柱體、圓環(huán)柱狀結(jié)構(gòu)等。在一個示范性的實施例中，因應于驅(qū)動單元0200的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，第一連接部0300采用圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，而可套設于轉(zhuǎn)子0220外部，并可一體旋轉(zhuǎn)地運動。在此，可簡化滾動單元0100的連接結(jié)構(gòu)，并壓縮多向滾動裝置1000的軸向尺寸。

優(yōu)選地，驅(qū)動單元0200具有一固定輪軸0400，固定輪軸0400一一連接復數(shù)個定子0210而使定子0210固定連接，并具有用于供多向滾動裝置1000與外部設備連接的連接端0410。進一步優(yōu)選，定子0210沿其軸向具有第一軸孔0211，第一軸孔0211為貫通孔，復數(shù)個定子0210線性分布而組成定子0210陣列。

具體地，定子0210陣列為沿轉(zhuǎn)子0220軸向分布的線性陣列，各個定子0210上的第一軸孔0211均共軸并保持貫通。固定輪軸0400逐一貫穿第一軸孔0211而使各個定子0210連接，固定輪軸0400與第一軸孔0211可為間隙配合，亦可為過盈配合。由于固定輪軸0400具有用于連接外部設備的連接端0410，固定輪軸0400、定子0210與外部設備一并固定而不發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動。

當固定輪軸0400與第一軸孔0211為過盈配合時，固定輪軸0400與定子0210之間通過第一軸孔0211發(fā)生力的作用而連為一體；當固定輪軸0400與第一軸孔0211為間隙配合時，固定輪軸0400具有相對運動趨勢，需采用鎖緊機構(gòu)進行鎖緊，如鍵連接、螺紋緊固等。

在一個示范性的實施例中，定子0210陣列的前后端面分別具有用于實現(xiàn)傳動的端部鍵孔0212，端部鍵孔0212與第一軸孔0211共軸，固定輪軸0400一并貫穿第一軸孔0211與端部鍵孔0212，固定輪軸0400通過止動鍵部0420與端部鍵孔0212形成鍵連接。

具體地，止動鍵部0420可一體連接于固定輪軸0400上，亦可以外設件出現(xiàn)。止動鍵部0420置入端部鍵孔0212內(nèi)，并以螺紋連接進行鎖緊放松。端部鍵孔0212可采用多種結(jié)構(gòu)形式，如方孔、花鍵孔等；止動鍵部0420與端部鍵孔0212具有相適應的輪廓形狀，如方鍵、花鍵等，而起到防止定子0210與固定輪軸0400發(fā)生相對運動的作用。

優(yōu)選地，相鄰的轉(zhuǎn)子0220通過第二連接部0500連接，第二連接部0500具有第二軸孔0510及設于第二軸孔0510兩端的兩個軸承孔，即第一軸承孔0520與第二軸承孔0530。第二軸孔0510、第一軸承孔0520、第二軸承孔0530與轉(zhuǎn)子0220的自轉(zhuǎn)軸共軸，軸承孔內(nèi)部分別設有輪軸軸承0600。

具體地，第一軸承孔0520、第二軸孔0510與第二軸承孔0530形成孔徑兩端大中間小的三段孔式結(jié)構(gòu)。第二軸孔0510與第一軸承孔0520、第二軸承孔0530之間分別具有臺階面，以供輪軸軸承0600進行定位安裝。因應不同的承載狀態(tài)與使用工況，輪軸軸承0600可采用不同的軸承類型。

進一步優(yōu)選，定子0210具有伸出軸端0213，相鄰的定子0210的伸出軸端0213相對布置，伸出軸端0213套設于輪軸軸承0600的內(nèi)圈上。

具體地，相鄰定子0210的伸出軸端0213以面對面的形式布置，而分別插入同一個第二連接部0500上的第一軸承孔0520與第二軸承孔0530內(nèi)。于此，伸出軸端0213與輪軸軸承0600的內(nèi)圈接觸，第一軸承孔0520/第二軸承孔0530與輪軸軸承0600的外圈接觸，使第二連接部0500、轉(zhuǎn)子0220與滾動單元0100可于定子0210上旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)多向運動。

進一步優(yōu)選，圓環(huán)形支架0110與第二連接部0500固定連接，進一步加強圓環(huán)形支架0110、第二連接部0500與轉(zhuǎn)子0220之間的連接強度與傳動靈敏度。

在一個實際應用中，多向滾動裝置1000具有2個滾動單元0100與2個驅(qū)動單元0200。2個滾動單元0100均套設于同一驅(qū)動單元0200上，亦即第一驅(qū)動單元0200，第一驅(qū)動單元0200上同時具有用于連接外部設備的連接端0410。

另一驅(qū)動單元0200亦即第二驅(qū)動單元0200，則通過第二連接部0500而與第一驅(qū)動單元0200串聯(lián)，既保證多向滾動裝置1000的結(jié)構(gòu)緊湊性，亦可進一步增強多向滾動裝置1000的動力輸出，使多向滾動裝置1000具有較寬的輸出范圍與較大的載荷范圍，以簡化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較大的扭矩輸出，對較重的物體亦可進行承載搬運。而轉(zhuǎn)動輪0120環(huán)布于圓環(huán)形支架0110上，而提供多向滾動裝置1000的多向運動能力。

在另一個實際應用中，滾動單元0100與驅(qū)動單元0200的數(shù)量取決于承載極限與使用工況。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。