本发明涉及机械设备领域，具体涉及一种凸轮摆转机器人关节。
背景技术：
工业机器人是一种自由度高，功能强大的机械设备，广泛应用于工业生产之中。大部分的机械手设有多个机械关节，仿照人体的手臂一般，可以旋转摆动实现各种动作。
现有技术中的工业机器人的活动关节，多注重更高的自由度，使摆动幅度更大。但这种关节采用体积较大的伺服电机控制，且为了实现较大的负载能力，减速传动轮系相对笨重，因此无法将体积缩小。一旦采用微型电机以缩小体积，负载能力将大大降低。
不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种凸轮摆转机器人关节，以球状的凸轮实现体积小、高负载的关节摆动。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种凸轮摆转机器人关节，包括第一活动节、第二活动节、单元电机、凸轮和导向构件；单元电机固定安装于第一活动节的内部，单元电机的上传动连接有凸轮；凸轮呈圆球状，且沿着球面的表面倾斜设置有一左一右两条运动轨，左右两侧的运动轨相互镜向对称，且倾斜角度小于45°；导向构件的两侧朝中心凸出设有一左一右两个导向单元，两个导向单元分别嵌入于两条运动轨中传动连接，使驱动构件向左或向右旋转时运动轨带动导向构件旋转摆动；导向构件固定设于第二活动节的尾部，且导向构件与第一活动节铰接，使导向构件可以基于第一活动节左右旋转摆动，从而使相邻两个活动节相互铰接在一起。
进一步的，所述导向构件套设于凸轮的外围，两个导向单元自导向构件的两侧向内凸出延伸并嵌入运动轨中；导向构件与第一活动节的铰接点位于两个导向单元之间，铰接轴的方位与导向单元正交设置，且两者均正对于驱动构件的球心。
进一步的，所述导向单元包括滚轮，滚轮通过一条自导向构件向内凸出延伸的滚轮轴悬臂安装，滚轮嵌设于运动轨内自由滚动。
进一步的，所述第一活动节的头部设有朝第二活动节凸出延伸的铰接部，第一活动节通过铰接部与导向构件的铰接点铰接，从而与第二活动节的尾部相互链接。
进一步的，所述第二活动节的尾部两侧设有朝第一活动节凸出延伸的挡片部，挡片部与铰接部配合啮合，使铰接部的两侧被遮蔽。
进一步的，所述导向构件的外围两侧设有向外凸出延伸的定位挡片，所述第二活动节的尾部两侧设有凹陷的定位卡槽，定位卡槽与定位挡片匹配，定位挡片卡设于定位卡槽之内咬合固定。
本发明所提供的一种凸轮摆转机器人关节，具有以下优点：
采用球状的凸轮结构，在凸轮转动时带动关节摆动，在体积细小的前提下实现了较大的负载能力；
利用球状的凸轮，当凸轮转动时，导向构件的摆动绕球心运动，确保导向构件与凸轮之间的传动顺畅；
具有相互啮合的铰接部与挡片部结构，使关节之间的遮蔽性能更好，不仅保护内部结构，还更美观；
部件的组合充分考虑装配便捷性，导向构件与第二活动节之间组合牢固。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明凸轮摆转机器人关节的整体结构示意图。
图2为图1的组合状态内部结构示意图。
图3为凸轮的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一活动节2、第二活动节
3、单元电机4、凸轮
5、导向构件6、铰接轴
7、导向单元8、滚轮
9、滚轮轴10、运动轨
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1至图3，本发明公开了一种凸轮4摆转机器人关节，包括第一活动节1、第二活动节2、单元电机3、凸轮4和导向构件5；单元电机3固定安装于第一活动节1的内部，单元电机3的上传动连接有凸轮4；凸轮4呈圆球状，且沿着球面的表面倾斜设置有一左一右两条运动轨10，左右两侧的运动轨10相互镜向对称，且倾斜角度小于45°；导向构件5的两侧朝中心凸出设有一左一右两个导向单元7，两个导向单元7分别嵌入于两条运动轨10中传动连接，使驱动构件向左或向右旋转时运动轨10带动导向构件5旋转摆动；导向构件5固定设于第二活动节2的尾部，且导向构件5与第一活动节1铰接，使导向构件5可以基于第一活动节1左右旋转摆动，从而使相邻两个活动节相互铰接在一起。
本发明中，利用球状的凸轮4与导向构件5之间的传动实现第一活动节1与第二活动节2组成的关节的摆动控制。不仅体积小，且具有较高的负载能力。虽然摆动幅度受到一定的限制，但尤其适用于狭小环境。
当凸轮4在单元电机3的带动下旋转，运动轨10也会相应地发生转动，由于运动轨10是倾斜的，使得导向单元7能够被带动上下运动。两侧的运动轨10是镜向设置的，意味着驱动构件向一个方向旋转时，一侧的运动轨10会带动导向单元7上升，另一侧的运动轨10则会带动导向单元7下降，从而实现导向构件5的旋转摆动动作，进而带动第二活动节2摆动。
详见图2，之所以凸轮4是球状的，是因为导向构件5在摆动的过程中，导向单元7作的是弧线的运动轨10迹，为了确保导向单元7与运动轨10一直保持嵌合作用，运动轨10迹需要设置在球面上。
详见图2，作为进一步的优选，所述导向构件5套设于凸轮4的外围，两个导向单元7自导向构件5的两侧向内凸出延伸并嵌入运动轨10中；导向构件5与第一活动节1的铰接点位于两个导向单元7之间，铰接轴6的方位与导向单元7正交设置，且两者均正对于驱动构件的球心。
如说明书附图中所示，导向构件5可以是环状的结构，中部不会干涉到凸轮4的动作，但不排除采用其他的形状结构。且如上文所述，导向构件5是摆动的，其摆动轨迹依赖于凸轮4，那么实际其摆动轨迹的圆心必定穿过凸轮4的球心，故对铰接轴6的位置有相应的限定。
此外，这种导向构件5的设计能够方便安装，只要先安装好导向构件5，再从两侧固定好导向单元7并调试好其运动性能，再安装第二活动节2即可。那么，为了保障导向构件5与第二活动节2之间的连接牢固，有利于受力，所述导向构件5的外围两侧设有向外凸出延伸的定位挡片，所述第二活动节2的尾部两侧设有凹陷的定位卡槽，定位卡槽与定位挡片匹配，定位挡片卡设于定位卡槽之内咬合固定，由此再进一步方便了第二活动节2的组装、及单元电机3、凸轮4、导向构件5的组合调试。
进一步的，所述导向单元7包括滚轮8，滚轮8通过一条自导向构件5向内凸出延伸的滚轮轴9悬臂安装，滚轮8嵌设于运动轨10内自由滚动。
由于凸轮4接触有一定摩擦，滚轮8能够使运作更加畅顺。具体滚轮8可以直接采用小号的轴承以节省体积，方便整体凸轮4摆转机器人关节能够做得更小巧。
对于第一活动节1及第二活动节2的具体结构，作为优选，所述第一活动节1的头部设有朝第二活动节2凸出延伸的铰接部，第一活动节1通过铰接部与导向构件5的铰接点铰接，从而与第二活动节2的尾部相互链接。所述第二活动节2的尾部两侧设有朝第一活动节1凸出延伸的挡片部，挡片部与铰接部配合啮合，使铰接部的两侧被遮蔽。
凸出设置的铰接部具体可以跟导向构件5铰接，而凸出的挡片部具体可以跟导向构件5固定连接安装，提高了两节活动节之间的配合度。且这种结构一方面使导向构件5正对在铰接部与挡片部的内侧，便于安置导向构件5；同时，又最大限度将导向构件5及单元电机3等部件遮蔽，避免外露，能够防尘之余又提高了产品的外观，更提高了产品的安全性，避免外部物体卡在关节中。
本发明所提供的一种凸轮4摆转机器人关节，采用球状的凸轮4结构，在凸轮4转动时带动关节摆动，在体积细小的前提下实现了较大的负载能力。利用球状的凸轮4，当凸轮4转动时，导向构件5的摆动绕球心运动，确保导向构件5与凸轮4之间的传动顺畅。具有相互啮合的铰接部与挡片部结构，使关节之间的遮蔽性能更好，不仅保护内部结构，还更美观。部件的组合充分考虑装配便捷性，导向构件5与第二活动节2之间组合牢固。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。