新型万向轮的制作方法

1.本实用新型涉及万向轮，尤其涉及一种新型万向轮。


背景技术：

2.万向轮，也称脚轮，可360
°
水平回转为设备的移动、转弯提供了很好的辅助作用。由于万向轮转动灵活，安全可靠，具有耐磨、耐撞击、抗化学品腐蚀、耐低温、耐高温、行驶无轮印、保护地板、噪音小等性能，主要适用于安装在桌椅、床柜、沙发等家具及各种手推车、医疗器械、仪器、仪表、智能化生产线、智能机器人、智能行李箱等各种日常生活领域，运用也越来越广泛。但目前万向轮的转动角度无法精确控制，在智能化生产技术领域中受用受限。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设计合理、结构新颖、旋转角度可控的新型万向轮。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：新型万向轮，包括用于固定的安装座，所述安装座上安装有可水平方向旋转的转向机构，所述转向机构的旋转输出端设置在底端且固定安装有行走支架，所述行走支架上安装有可竖直方向旋转的行走机构；所述转向机构包括用于驱动所述行走机构水平旋转的转向动力装置，所述行走支架固定安装在所述转向动力装置的旋转输出端，所述转向机构内还包括有用于探测所述行走机构的旋转角度的角度反馈装置。
5.作为优选的技术方案，所述转向动力装置包括固定安装在所述安装座上的转向壳体，所述转向壳体内安装有转向驱动电机，所述转向驱动电机的外周与所述转向壳体之间安装有转向减速组件，所述转向减速组件的旋转输出端设置在底端用于安装所述行走支架。
6.作为优选的技术方案，所述转向驱动电机包括固定在所述转向壳体上的转向驱动定子，所述转向驱动定子的外周配合安装有转向驱动转子，所述转向驱动转子的外周设置有至少两转向偏心位，所述转向减速组件安装在所述转向偏心位上。
7.作为优选的技术方案，所述转向减速组件包括分别转动安装在对应所述转向偏心位上的转向传动齿轮，所有所述转向传动齿轮的外周啮合有转向固定齿圈，所述转向固定齿圈的外周固定在所述转向壳体上；所有所述转向传动齿轮的两侧分别安装有行星架上盖和行星架下盖，所述行星架上盖与所述行星架下盖之间连接有将所有所述转向传动齿轮安装在内的转向防松装置，所述行走支架固定在所述行星架下盖的底端，所述行星架上盖上安装有端部抵靠在所述安装座上的止推轴承。
8.作为优选的技术方案，所述角度反馈装置包括安装在所述行星架上盖上用于探测所述行星架上盖的旋转角度的绝对值编码器。
9.作为优选的技术方案，所述行走机构包括行走输出部件和驱动所述行走输出部件
竖直旋转的行走动力装置，所述行走动力装置的动力输出端设置在外周用于安装所述行走输出部件。
10.作为优选的技术方案，所述行走动力装置包括两配合扣合且固定安装在所述行走支架上的行走壳体，所述行走壳体内安装有行走驱动电机，所述行走驱动电机的外周安装有行走减速组件，所述行走减速组件的动力输出端设置在外周且与所述行走输出部件固定。
11.作为优选的技术方案，所述行走驱动电机包括固定在所述行走壳体上的行走驱动定子，所述行走驱动定子的外周配合安装有行走驱动转子，所述行走驱动转子的外周设置有至少两行走偏心位，所述行走减速组件安装在所述行走偏心位上。
12.作为优选的技术方案，所述行走减速组件包括转动安装在对应所述行走偏心位上的行走传动齿轮，所有所述行走传动齿轮的外周啮合有行走转动齿圈，所述行走输出部件固定在所述行走转动齿圈的外周；两所述行走壳体之间连接有将所有所述行走传动齿轮安装在内的行走防松装置。
13.作为优选的技术方案，所述行走输出部件包括固定在所述行走转动齿圈外的轮胎安装架，所述轮胎安装架外固定安装有行走轮胎。
14.由于采用了上述技术方案，新型万向轮，包括用于固定的安装座，所述安装座上安装有可水平方向旋转的转向机构，所述转向机构的旋转输出端设置在底端且固定安装有行走支架，所述行走支架上安装有可竖直方向旋转的行走机构；所述转向机构包括用于驱动所述行走机构水平旋转的转向动力装置，所述行走支架固定安装在所述转向动力装置的旋转输出端，所述转向机构内还包括有用于探测所述行走机构的旋转角度的角度反馈装置；本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型通过设置所述转向动力装置可以调整所述行走机构的前进方向和角度，所述行走机构旋转过程中，所述角度反馈装置可以探测其转动的角度，用于反馈至所述控制系统，方便所述控制系统进行自动控制；本实用新型中，所述转向机构的水平旋转与所述行走机构的竖直行走之间互不干扰，所述转向机构用于控制所述行走机构的旋转角度，与所述行走机构配合使用，可实现360
°
的回转与自动行走，扩大了万向轮的使用范围，尤其是在智能化生产技术领域中的应用。
附图说明
16.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
17.图1是本实用新型实施例的结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例的结构剖视图；
19.图3是本实用新型实施例转向机构的另一角度的结构剖视图；
20.图4是本实用新型实施例行走机构的另一角度的结构剖视图；
21.图中：1-安装座；2-转向机构；21-转向壳体；22-转向驱动定子；23-转向驱动转子；24-转向传动齿轮；25-转向固定齿圈；26-行星架上盖；27-行星架下盖；28-止推轴承；29-绝对值编码器；210-转向支撑轴承；211-转向齿轮轴承；212-转向齿圈轴承；213-转向轴承密封；214-转向防松螺栓；215-转向定位套；216-转向入线孔；3-行走支架；4-行走机构；41-行
走壳体；42-行走驱动定子；43-行走驱动转子；44-行走传动齿轮；45-行走转动齿圈；46-轮胎安装架；47-行走轮胎；48-行走支撑轴承；49-行走齿轮轴承；410-行走齿圈轴承；411-行走轴承密封；412-行走防松螺栓；413-行走定位套；414-行走入线孔。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
23.实施例一：
24.如图1至图4所示，新型万向轮，包括用于固定的安装座1，所述安装座1作为本装置的安装基体，用于固定在车体底部，当然也可以固定在其他需要行走的设备底部；所述安装座1上安装有可水平方向旋转的转向机构2，所述转向机构2的旋转输出端设置在底端且固定安装有行走支架3，所述行走支架3上安装有可竖直方向旋转的行走机构4，所述转向机构2水平安装，所述行走机构4竖直安装，用于配合构成具有360
°
转向且可主动行走的万向轮。在本实施例中，所述转向机构2与所述行走机构4均为扁平的圆柱状结构，结构紧凑、体积小。
25.所述转向机构2包括用于驱动所述行走机构4水平旋转的转向动力装置，所述行走支架3固定安装在所述转向动力装置的旋转输出端，所述转向机构2内还包括有用于探测所述行走机构4的旋转角度的角度反馈装置；所述行走机构4包括行走输出部件和驱动所述行走输出部件竖直旋转的行走动力装置，所述行走动力装置的动力输出端设置在外周用于安装所述行走输出部件。还包括控制系统，所述转向动力装置、所述角度反馈装置以及所述行走动力装置均电连接至所述控制系统。
26.本实用新型通过设置所述转向动力装置可以调整所述行走机构4的前进方向和角度，通过设置所述行走动力装置可以驱动所述行走机构4运动，在所述控制系统的控制下，能使得万向轮自动行驶，且可以选择角度和速度，便于使用；所述行走机构4旋转过程中，所述角度反馈装置可以探测其转动的角度，用于反馈至所述控制系统，方便所述控制系统进行自动控制。
27.在本实施例中，所述转向机构2的水平旋转与所述行走机构4的竖直行走之间互不干扰，所述转向机构2用于控制所述行走机构4的旋转角度，而所述行走机构4的运动速度也可以自动调节，两者配合使用，可实现360
°
的回转与自动行走，扩大了万向轮的使用范围，尤其是在智能化生产技术领域中的应用。
28.参见图2和图3，所述转向动力装置包括固定安装在所述安装座1上的转向壳体21，所述转向壳体21内安装有转向驱动电机，所述转向驱动电机的外周与所述转向壳体21之间安装有转向减速组件，所述转向减速组件的旋转输出端设置在底端用于安装所述行走支架3。所述转向驱动电机是用于为所述转向机构2提供动力的主要部件，其电连接至所述控制系统，所述转向减速组件作为传动部件，用于将所述转向驱动电机所产生的动力传递至所述行走支架3，从而控制所述行走支架3的水平旋转。
29.所述转向驱动电机包括固定在所述转向壳体21上的转向驱动定子22，所述转向驱动定子22与所述控制系统电连接，所述转向驱动定子22的外周配合安装有转向驱动转子23，作为所述转向减速组件的输入端，所述转向驱动转子23的外周设置有至少两转向偏心位，所述转向减速组件安装在所述转向偏心位上。
30.所述转向驱动转子23的外周设置有n个相位角不同的转向偏心位，相邻两所述转向偏心位之间的相位角呈360
°
/n，n≥2，所述转向偏心位的数量至少两个，可以为两个、三个、四个或更多，当设置有两个转向偏心位，两转向偏心位之间的相位角呈180
°
，当设置有三个转向偏心位时，三个转向偏心位之间的相位角呈120
°
。参见图2，本实施例中，所述转向驱动转子23的外周设置有两相位角呈180
°
的转向偏心位。
31.所述转向减速组件包括分别转动安装在对应所述转向偏心位上的转向传动齿轮24，所有所述转向传动齿轮24的外周啮合有转向固定齿圈25，所述转向固定齿圈25的外周固定在所述转向壳体21上；所有所述转向传动齿轮24的两侧分别安装有行星架上盖26和行星架下盖27，在本实施例中，所述行星架下盖27作为旋转输出端，所述行星架上盖26与所述行星架下盖27之间连接有将所有所述转向传动齿轮24安装在内的转向防松装置，所述行走支架3固定在所述行星架下盖27的底端，所述行星架上盖26上安装有端部抵靠在所述安装座1上的止推轴承28，所述止推轴承28的内周固定安装在所述行星架上盖26的外周，所述止推轴承28的底端面接触抵靠在所述行星架上盖26上，所述止推轴承28的顶端面接触抵靠在所述安装座1上，通过所述止推轴承28用于定位所述行星架上盖26的纵向位置，防止其直接接触到所述安装座1。
32.所述转向驱动转子23上安装有相位关系呈180
°
的转向传动齿轮24，当所述转向驱动转子23转动时，会推动两所述转向传动齿轮24以偏离圆心为中心做圆周运动，两个相位角呈180
°
的转向传动齿轮24在相位错开180
°
的位置相对所述转向固定齿圈25啮合并沿规定方向旋转，形成次摆线齿形的两转向传动齿轮24转动，带动所述行星架上盖26与行星架下盖27转动，使得安装在所述行星架下盖27的行走支架3转动。所述转向驱动转子23、所述转向传动齿轮24、所述转向固定齿圈25配合形成次摆线减速器齿轮组，用于将所述转向驱动转子23的高转速、低扭矩以一定速比传递至所述行星架下盖27，使得转向输出呈低转速、高扭矩。
33.所述角度反馈装置包括安装在所述行星架上盖26上用于探测所述行星架上盖26的旋转角度的绝对值编码器29，所述行星架上盖26与所述行星架下盖27固定连接，当测定所述行星架上盖26的旋转角度时，即测出所述行星架下盖27的旋转角度，从而可以得出所述行走支架3、所述行走机构4的旋转角度。在本实施例中采用绝对值编码器29，属于现有技术，在此不再赘述，当然也可以采用其他编码器测量所述行星架上盖26的旋转角度。
34.所述转向驱动转子23上位于所有所述转向偏心位的两外侧还分别设置有转向安装位，所述转向安装位与所述行星架上盖26、所述行星架下盖27之间分别安装有转向支撑轴承210，所述转向偏心位与各所述转向传动齿轮24之间分别安装有转向齿轮轴承211，所述转向固定齿圈25与所述行星架上盖26、所述行星架下盖27之间分别安装有转向齿圈轴承212，所述转向齿圈轴承212的外端面分别安装有转向轴承密封213。
35.所述转向防松装置包括将所述行星架上盖26与所述行星架下盖27螺纹固定的转向防松螺栓214，所述转向防松螺栓214由所述行星架上盖26贯穿所有所述转向传动齿轮24
螺纹连接至所述行星架下盖27，所有所述转向传动齿轮24与所述转向防松螺栓214之间设置有转向定位套215，所述转向定位套215的两端分别抵靠在所述行星架下盖27与行星架上盖26上。
36.参见图2和图4，所述行走动力装置包括两配合扣合且固定安装在所述行走支架3上的行走壳体41，所述行走壳体41内安装有行走驱动电机，所述行走驱动电机的外周安装有行走减速组件，所述行走减速组件的动力输出端设置在外周且与所述行走输出部件固定。所述行走驱动电机是用于为所述行走机构4提供动力的主要部件，其电连接至所述控制系统，所述行走减速组件作为传动部件，用于将所述行走驱动电机所产生的动力传递至所述行走输出部件，从而控制所述行走输出部件的行走运动。
37.所述行走驱动电机包括固定在所述行走壳体41上的行走驱动定子42，所述行走驱动定子42与所述控制系统电连接，所述行走驱动定子42的外周配合安装有行走驱动转子43，作为所述行走减速组件的输入端，所述行走驱动转子43的外周设置有至少两行走偏心位，所述行走减速组件安装在所述行走偏心位上。
38.所述行走驱动转子43的外周设置有n个相位角不同的行走偏心位，相邻两所述行走偏心位之间的相位角呈360
°
/n，n≥2，所述行走偏心位的数量至少两个，可以为两个、三个、四个或更多，当设置有两个行走偏心位，两行走偏心位之间的相位角呈180
°
，当设置有三个行走偏心位时，三个行走偏心位之间的相位角呈120
°
。参见图2，本实施例中，所述行走驱动转子43的外周设置有两相位角呈180
°
的行走偏心位。
39.所述行走减速组件包括转动安装在对应所述行走偏心位上的行走传动齿轮44，所有所述行走传动齿轮44的外周啮合有行走转动齿圈45，所述行走输出部件固定在所述行走转动齿圈45的外周；两所述行走壳体41之间连接有将所有所述行走传动齿轮44安装在内的行走防松装置。在本实施例中，所述行走转动齿圈45作为动力输出端。
40.所述行走输出部件包括固定在所述行走转动齿圈45外的轮胎安装架46，所述轮胎安装架46外固定安装有行走轮胎47。
41.所述行走驱动转子43上安装有相位关系呈180
°
的行走传动齿轮44，当所述行走驱动转子43转动时，会推动两所述行走传动齿轮44以偏离圆心为中心做圆周运动，两个相位角呈180
°
的行走传动齿轮44在相位错开180
°
的位置相对所述行走转动齿圈45啮合并沿规定方向旋转，形成次摆线齿形的两行走传动齿轮44转动，两所述行走传动齿轮44的减速旋转经由所述行走转动齿圈45使得行走输出部件相对地减速旋转。所述行走驱动转子43、所述行走传动齿轮44、所述行走转动齿圈45配合形成次摆线减速器齿轮组，用于将所述转向驱动转子23的高转速、低扭矩以一定速比传递至所述行走转动齿圈45，使得行走输出呈低转速、高扭矩。
42.所述行走驱动转子43上位于所有所述行走偏心位的两外侧还分别设置有行走安装位，所述行走安装位与两所述行走壳体41之间分别安装有行走支撑轴承48，所述转向偏心位与各所述转向传动齿轮24之间分别安装有行走齿轮轴承49，所述行走转动齿圈45与两所述行走壳体41之间分别安装有行走齿圈轴承410，两所述行走齿圈轴承410的外端面分别安装有行走轴承密封411。
43.所述行走防松装置包括将两所述行走壳体41螺纹固定的行走防松螺栓412，所述行走防松螺栓412由其中一所述行走壳体41贯穿所有所述转向传动齿轮24螺纹连接至另一
所述行走壳体41上，所有所述转向传动齿轮24与所述行走防松螺栓412之间设置有行走定位套413，所述行走定位套413的两端分别抵靠在两所述行走壳体41上。
44.所述安装座1上设置有用于通入至所述转向壳体21内部的转向入线孔216，可与绝对值编码器29、转向驱动电机电连接；所述行星架下盖27与所述行走支架3之间对应设置有固定孔，所述行走壳体41上设置有用于通入至所述行走壳体41内部的行走入线孔414，可与行走驱动电机电连接。
45.在本实施例中，所述转向机构2与所述行走机构4的结构基本类似，区别在于输出部件不同，在所述转向机构2中，所述转向固定齿圈25固定，由所述行星架下盖27输出，从而带动所述行走支架3旋转；而在所述行走机构4中，所述行走壳体41是固定的，从作用上分析，所述行走壳体41的作用与所述转向机构2中的行星架上盖26、行星架下盖27相同，均是用于安装传动齿轮，但是此时所述行走壳体41固定，由所述行走转动齿圈45输出，从而使得所述行走输出部件旋转，动力驱动以及力的传递原理基本相同。
46.在本实施例中，所述转向机构2与所述行走机构4均由外转子电机进行驱动，并通过减速器组件进行降速、增扭，与现有的万向轮相比，转向稳定性较好，承载力、力矩均较大，同时还具有转向速度与行走速度可调的优点。
47.实施例二：
48.实施例二与实施例一的区别的主要在于：所述行走机构的结构不同，其他结构基本相同，在此不再赘述。实施例一中，所述行走机构为主动驱动轮，具有行走动力装置驱动可实现主动行走，而实施例二中，所述行走机构为普通轮子，轮子转动安装在所述行走支架上，其不具有动力驱动不用于主动行走，属于被动轮。
49.实施例一与实施例二中的所述转向机构相同，即无论所述行走机构是主动轮还是被动轮，均可采用本实用新型中的所述转向机构实现主动、精确转向控制。
50.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。