CN101856945A - 一种简化制造工艺的全向轮 - Google Patents

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程凯
杨晓
李雨桥
苏超
滕绍伟
杨国仁
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Abstract

本发明涉及一种全向轮，特别是一种在没有特殊制造设备情况下，能够使用标准件和简单加工手段即可完成制造的全向轮。属于物流设备及移动机器人控制领域。本发明公开了一种全向轮结构设计制造方法。所涉及的全向轮的轮毂采用内外两层且交替错开特定角度的排列结构，避免了轮毂一体化带来的制造和安装困难。外轮毂和内轮毂由法兰盘连接，内外轮毂上固定关节轴承，分别连接辊轮的轴两端。辊轮采用支撑轴和聚氨酯的分体结构，保证了全向运动的精度。本发明使整个全向轮具有较好的弹性，安装方便。

Description

一种简化制造工艺的全向轮
技术领域
本发明涉及一种全向轮，特别是一种在没有特殊制造设备情况下，能够使用标准件和简单加工手段即可完成制造的全向轮。属于物流设备及移动机器人控制领域。
本发明公开了一种全向轮结构设计制造方法。所涉及的全向轮的轮毂采用内外两层且交替错开特定角度的排列结构，避免了轮毂一体化带来的制造和安装困难。外轮毂和内轮毂由法兰盘连接，内外轮毂上固定关节轴承，分别连接辊轮的轴两端。辊轮采用支撑轴和聚氨酯的分体结构，保证了全向运动的精度。本发明使整个全向轮具有较好的弹性，安装方便。采用本发明研制成功的全向移动平台运动平稳，具有结构紧凑、环境适应性强的特点。
技术背景
全向轮的驱动轴轴线相对于车体是固定的，辊轮的轴线与轮体的轴线成特定角度，并且辊轮可绕自身轴线自由旋转。在车体转向或平移时，全向轮轴线不需要转动。辊轮的外轮廓包络面与轮体的理论圆柱面相重合，这样的特殊结构使得轮体具备了3个自由度：1)绕主轮轴的转动，2)沿辊轮轴线垂线方向的平动，3)绕辊轮与地面接触点的转动。这样，驱动轮在一个方向上具有主动移动能力的同时，另外一个方向也具有自由移动(被动移动)的运动特性。从而转向机构得以取消，因此结构简单、便于驱动。在物流及移动机器人领域得到了广泛应用。
全向轮是一套精密的机械结构，包含复杂的曲面及装配角度。通常在没有数控机床、加工中心等高端加工设备的情况下，难以制造出满足要求的全向轮。
发明内容
本发明针对在复杂加工手段欠缺的情况下，提供了一个简化工艺的全向轮结构。完全不必使用复杂昂贵的加工中心及数控机床，使用简单的加工设备和标准件即可制造出符合要求的全向轮。
为了实现本发明创造的目的，采用如下技术方案。
全向轮结构包括：内轮毂、连接法兰盘、外轮毂、关节轴承、驱动轴法兰盘、辊轮、内螺纹半轴、外螺纹半轴、辊轮轴承、半轴螺栓、关节轴承固定螺栓等部件。
内轮毂通过连接法兰盘与外轮毂及驱动轴法兰盘连接到一起，形成同轴线结构体；关节轴承由关节轴承固定螺栓连接到内轮毂和外轮毂上；辊轮和辊轮轴承通过内螺纹半轴和外螺纹半轴的螺纹连接在一起，形成辊轮系；上述半轴分别与内轮毂和外轮毂上的关节轴承连接。
上述结构中，除了需要普通车床加工一些回转构件外，其他均取自标准件，如关节轴承、轴承、螺栓等。辊轮系端面、轴线与驱动轴端面、轴线是三维的角度关系，只有这样才能使辊轮接触地面的包络线成为一个圆。利用关节轴承的全方位调心运动的特性，可以很方便地将上述角度调整到最佳位置。有效避免了使用数控加工中心等复杂昂贵设备来加工这个角度支撑的繁琐。因此结构简单，故障率低，使用方便。
附图说明
图1是本发明的左右二等角轴视图。
图2是本发明的右视及正视图。
图3是本发明的轮体结构爆炸视图。
图4是本发明的辊轮系装配图。
图5是本发明的辊轮系爆炸视图。
具体实施方案
本发明实施的全向轮主要由以下部件组成：内轮毂1、连接法兰盘2、外轮毂3、关节轴承4、驱动轴法兰盘5、辊轮6、内螺纹半轴7、外螺纹半轴8、辊轮轴承9、半轴螺栓10、关节轴承固定螺栓11。
内轮毂1通过连接法兰盘2与外轮毂3及驱动轴法兰盘5连接到一起，形成同轴线结构体；关节轴承4由关节轴承固定螺栓11连接到内轮毂1和外轮毂3上；辊轮6和辊轮轴承9通过内螺纹半轴7和外螺纹半轴8的螺纹连接在一起，形成辊轮系；内螺纹半轴7和外螺纹半轴8分别与内轮毂1和外轮毂3上的关节轴承4连接。
下列部件均取自标准件：关节轴承4、辊轮轴承9、半轴螺栓10、关节轴承固定螺栓11。其他部件如外轮毂和内轮毂，采用钢管通过简单加工设备如普通车床即可完成，不必使用复杂昂贵的加工中心及数控机床。
许多应用场合如军事、危险操作、服务业、仓储业等都需要一个能够以期望的速度、方向和轨迹灵活自如运动的移动平台。基于这种全向轮的全向移动平台将以其优异的运动特性和简化的制造工艺带来全新的“移动革命”。
本发明应当具有广阔的应用前景。

Claims (9)

1.一种简化制造工艺的全向轮，包括内轮毂、连接法兰盘、外轮毂、关节轴承、驱动轴法兰盘、辊轮、内螺纹半轴、外螺纹半轴、辊轮轴承、半轴螺栓、关节轴承固定螺栓。
2.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：外轮毂和内轮毂，采用钢管通过车床加工完成，是全向轮的主体支撑部件。
3.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：外轮毂和内轮毂通过连接法兰盘连接到一起。
4.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：外轮毂和内轮毂外周均布关节轴承。
5.根据权利要求4所述的全向轮，其特征在于：关节轴承由关节轴承固定螺栓连接到外轮毂和内轮毂上。
6.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：辊轮、辊轮轴承通过内螺纹半轴和外螺纹半轴连接在一起。
7.根据权利要求6所述的全向轮，其特征在于：内螺纹半轴和外螺纹半轴两端分别固定到关节轴承上。
8.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：辊轮为聚氨酯材料。
9.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于：全向轮整体驱动力由驱动轴法兰盘输入的扭力提供。
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