本發(fā)明屬于機械技術領域，具體地來說，是一種多向滾動裝置。

背景技術：

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易發(fā)展。

隨著現(xiàn)代科學技術的發(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向。為此，現(xiàn)有技術常常需要采用額外的轉向機構，造成結構臃腫、體積龐大。轉向機構與輪子獨立布置，亦造成傳動結構復雜，可靠程度與靈活性均較低。

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種多向滾動裝置，具有：

復數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)布有復數個轉動輪，所述轉動輪的自轉軸與所述圓環(huán)形支架外圓周的切線方向平行并與所述圓環(huán)形支架的自轉軸垂直，復數個所述圓環(huán)形支架之間逐一固定連接；

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

作為上述技術方案的改進，所述驅動單元具有一固定輪軸，所述固定輪軸一一連接復數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。

作為上述技術方案的進一步改進，所述定子沿其軸向具有第一軸孔，復數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。

作為上述技術方案的進一步改進，所述轉子具有圓環(huán)形結構并可旋轉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子之外部且與所述轉子具有一體旋轉的運動特性。

作為上述技術方案的進一步改進，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個所述滾動單元固定連接。

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

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

作為上述技術方案的進一步改進，相鄰的所述轉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子的自轉軸共軸，所述軸承孔內部分別設有輪軸軸承。

作為上述技術方案的進一步改進，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圈上。

作為上述技術方案的進一步改進，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)具有復數個滾動單元與驅動單元，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個轉動輪，提供前后移動與側向滑動的多向運動功能；

(2)具有復數個共軸布置的驅動單元，驅動單元具有定子與轉子，復數個定子之間逐一固定連接，復數個轉子分別與圓環(huán)形支架固定連接，無需其他復雜的驅動結構，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構而可實現(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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

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-轉動輪，0200-驅動單元，0210-定子，0211-第一軸孔，0212-端部鍵孔，0213-伸出軸端，0220-轉子，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和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術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。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關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具有復數個滾動單元0100與復數個驅動單元0200，滾動單元0100用于承擔多向滾動裝置1000的滾動移動功能，驅動單元0200用于驅動滾動單元0100實現(xiàn)運動。在此，由于復數個滾動單元0100與驅動單元0200的結構布置，使多向滾動裝置1000具有多個方向的全自由度滾動，以緊湊的結構而實現(xiàn)多向滾動裝置1000的靈活運動。以下舉其結構之要者詳述如下。

請結合參閱圖1～2，多向滾動裝置1000具有復數個滾動單元0100，復數個滾動單元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可于驅動單元0200驅動下發(fā)生自轉，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)布有復數個轉動輪0120，轉動輪0120的自轉軸與圓環(huán)形支架0110外圓周的切線方向平行并與圓環(huán)形支架0110的自轉軸垂直，復數個圓環(huán)形支架0110之間逐一固定連接。

具體地，復數個轉動輪0120可自轉地保持于圓環(huán)形支架0110上，復數個轉動輪0120的自轉軸具有共面關系，自轉軸所共處的平面與圓環(huán)形支架0110的自轉軸垂直。在此結構下，一方面，轉動輪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)生接觸的轉動輪0120于外力作用下尚可發(fā)生自轉。由于轉動輪0120的自轉與圓環(huán)形支架0110的自轉垂直，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，復數個轉動輪0120沿圓環(huán)形支架0110的輪廓圓周均勻分布。具體地，復數個轉動輪0120于該輪廓圓周的360°范圍內等間距角分布，使?jié)L動單元0100的運動均勻平穩(wěn)。隨著轉動輪0120的數量增加，滾動單元0100沿圓環(huán)形支架0110的自轉軸方向的線性運動進一步細分，而可具有更佳的轉向靈活性。

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。

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

具體地，驅動單元0200采用旋轉電機的結構形式。一般地，轉子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，用于產生旋轉磁場。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，將產生旋轉磁場。

在定子0210的磁場作用下，轉子0220可發(fā)生旋轉運動，從而驅動與轉子0220連接的圓環(huán)形支架0110旋轉。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，而提供轉子0220旋轉的結構支撐。

優(yōu)選地，轉子0220具有圓環(huán)形結構并可旋轉地套設于定子0210之外部，至少一個圓環(huán)形支架0110套設于轉子0220之外部且與轉子0220具有一體旋轉的運動特性。

具體地，定子0210保持于轉子0220的圓環(huán)內部，使驅動單元0200具有外轉子結構。在此，圓環(huán)形支架0110可直接套設于轉子0220上，與轉子0220形成固定連接而具有一體旋轉關系。同時，圓環(huán)形支架0110套設于轉子0220外部，可進一步壓縮多向滾動裝置1000的軸向尺寸，提高結構緊湊性。

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

優(yōu)選地，驅動單元0200具有一固定輪軸0400，固定輪軸0400一一連接復數個定子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，并以螺紋連接進行鎖緊放松。端部鍵孔0212可采用多種結構形式，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與轉子0220的自轉軸共軸，軸承孔內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構。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。于此，伸出軸端0213與輪軸軸承0600的內圈接觸，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、轉子0220與滾動單元0100可于定子0210上旋轉，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個驅動單元0200。2個滾動單元0100均套設于同一驅動單元0200上，亦即第一驅動單元0200，第一驅動單元0200上同時具有用于連接外部設備的連接端0410。

另一驅動單元0200亦即第二驅動單元0200，則通過第二連接部0500而與第一驅動單元0200串聯(lián)，既保證多向滾動裝置1000的結構緊湊性，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，以簡化結構實現(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與驅動單元0200的數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，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，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利要求為準。