角度调节装置以及自动化作业设备的制作方法

本技术涉及自动化设备领域，尤其涉及一种角度调节装置以及自动化作业设备。

背景技术：

1、在自动化设备领域，在操作机械对目标物进行一些操作之前，一般需要将操作机械与目标物对准，然后才能进行相应的操作。现有的操作机械与目标物之间的对准是通过电机旋转带动操作机械旋转使得操作机械对准目标物。然而，电机直接输出的转速太大，需要通过齿轮传动机构进行减速，而且，为了提高微调精度，减速比需要设计的比较大，因此，齿轮传动机构的大齿轮的直径大，导致齿轮传动机构的重量大，转动惯量大，对齿轮传动机构的驱动电机的要求较高。若对大齿轮进行减重设计，则需要定制大齿轮，成本较高。而且，齿轮传动必然存在背隙，在角度需求较高的场景下无法满足精度需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种角度调节装置以及自动化作业设备，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种角度调节装置，包括基座和作业板，所述作业板转动连接所述基座；所述角度调节装置还包括电机、丝杆、第一滑块、转动轴和摇杆，所述电机固定于所述基座上，所述丝杆连接于所述电机的输出轴上；所述第一滑块连接于所述丝杆，所述第一滑块在所述丝杆的旋转运动的带动下做直线运动；所述转动轴转动连接于所述第一滑块；所述摇杆滑动连接于所述转动轴；所述摇杆固定连接于所述作业板；所述第一滑块被所述丝杆驱动的直线运动能够通过所述转动轴带动所述摇杆相对所述转动轴摆动，以调整所述作业板相对所述基座的旋转角度。

3、从而，本技术中，角度调节装置为摇杆滑块机构，其中，第一滑块相对丝杆的直线运动形成第一移动副，转动轴相对摇杆的滑动运动形成第二移动副，转动轴相对第一滑块的转动形成第一转动副，摇杆驱动作业板相对基座的转动形成第二转动副，实现作业板相对基座的旋转角度的调整。相较现有技术，本技术的角度调节装置通过摇杆滑块机构代替齿轮传动机构，其中，摇杆可实现绕定心(转动轴)作一定范围的圆弧运动，摇杆替代了大齿轮；电机带动丝杆的转动可转化为第一滑块的直线运动，替代了小齿轮的圆周运动；摇杆相比大齿轮不仅减少重量还大大降低了加工难度，节省成本；减速比可以在丝杆的旋转运动转化为第一滑块的直线运动的过程中来实现，从而，可以通过较轻便的丝杆和第一滑块达到较高的减速比，降低对电机的要求；此外，通过摇杆滑块机构进行传动可对摇杆滑块机构所形成的第一移动副、第二移动副、第一转动副和第二转动副适当做预紧，实现无间隙机械传动，满足高精度调整要求。

4、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括轴承；所述轴承包括固定圈和活动圈；所述固定圈转动连接于所述活动圈；所述固定圈固定连接于所述基座；所述活动圈固定连接于所述摇杆的一端。

5、从而，基座相对作业板之间的运动可以通过轴承减少摩擦力，使得基座相对作业板的运动更加顺畅，摩擦力更小，且转动稳定性更高。

6、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括螺母和第一滑轨，所述螺母套接在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接，所述第一滑块固定连接于所述螺母，所述第一滑块滑动连接于所述第一滑轨。

7、从而，丝杆的旋转运动可以转换为螺母的直线运动，螺母固定连接与第一滑块，第一滑块滑动连接于第一滑轨上，螺母的直线运动可以驱动第一滑块一同在第一滑轨的导向下做直线运动，第一滑块的直线运动可以驱动摇杆在一定角度范围内摆动，进而带动作业板相对基座旋转，摇杆带动作业板旋转的过程中产生的偏置力会作用于第一滑轨上，由于第一滑轨相较丝杆具有更好的抗弯强度，因此，作业板可以安装质量更大的负载(作业板以及设于作业板上的其它元件)。

8、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述螺母包括止挡部和安装部；所述止挡部固定连接于所述安装部，所述止挡部的直径大于所述安装部的直径，所述角度调节装置还包括位于所述螺母与所述第一滑块之间的驱动连接件；所述驱动连接件包括第一连接端和第二连接端；所述第一连接端卡接于所述安装部的外壁上并抵接于所述止挡部上，所述第二连接端固定连接于所述第一滑块的一侧。

9、从而，驱动连接件可以可靠稳定的连接在螺母与第一滑块之间，确保螺母的直线运动可以100％传递至第一滑块，提高传动效率。

10、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述摇杆靠近所述转动轴的一端上设有滑动槽，所述滑动槽沿着所述摇杆的长度方向延伸，所述转动轴穿设于所述滑动槽中，所述转动轴在所述滑动槽中能够沿着所述摇杆的长度方向滑动。

11、从而，摇杆与转动轴之间形成了第二移动副，转动轴、摇杆和第一滑块之间还形成了第一转动副，采用在摇杆上设有滑动槽并使得转动轴在该滑动槽内滑动的形式所形成的第二移动幅可以简化摇杆滑块机构的结构，降低摇杆滑动机构的各元件的制造成本、组装复杂度以及重量。

12、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述转动轴位于所述第一滑块靠近所述摇杆的一侧。

13、从而，转动轴相对第一滑块的对称轴线偏心设置，由于摇杆相对转动轴作直线运动的行程较长，为避免摇杆相对转动轴做直线运动的过程中与驱动连接件、螺母等发生干涉，当转动轴设于第一滑块的中心或者转动轴设于第一滑块更靠近丝杆时，会使得角度调节装置整体结构加大，不够紧凑。相反地，转动轴位于第一滑块靠近摇杆的一侧，会使得角度调节装置整体结构小型化，且更加紧凑。

14、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括第二滑块和第二滑轨，所述第二滑块转动连接于所述转动轴，所述第二滑轨滑动连接于所述第二滑块，所述摇杆固定连接于所述第二滑轨。

15、从而，摇杆固定于第二滑轨，第二滑轨滑动连接于第二滑块，采用第二滑轨导向，可以提高摇杆整体的结构强度，能够驱动更大的负载(作业板以及设于作业板上的其它元件)。

16、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括转轴随动板，所述转轴随动板设于所述第一滑块上，所述转动轴转动连接于所述转轴随动板，所述第二滑块固定连接于所述转轴随动板。

17、从而，转轴随动板可以使得转动轴与第一滑块之间的连接更好实现。

18、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括螺母，所述螺母套接在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接，所述螺母为所述第一滑块，所述螺母与所述转动轴之间固定连接。

19、从而，将螺母相对丝杆的直线运动形成第一移动幅，将基座上的第一移动副安装于第三转动幅上，可以进一步简化摇杆滑块机构的方案，降低成本，可以应用于负载相对较小且对精度要求不高的场景。

20、在第一方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括第一位移传感器、第二位移传感器和反射板，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器间隔的设于所述基座上，所述反射板设于所述作业板上；在所述作业板相对所述基座的可调整的角度范围内，所述第一位移传感器与所述反射板之间没有遮挡，所述第二位移传感器与所述反射板之间没有遮挡，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器分别朝向所述反射板发射信号以分别测得所述第一位移传感器距离所述反射板的第一距离，以及所述第二位移传感器距离所述反射板的第二距离；所述第一距离和所述第二距离用于供自动化作业设备的控制器确定所述作业板相对所述基座的实时旋转角度。

21、从而，通过所述第一位移传感器测得所述第一位移传感器距离所述反射板的第一距离，以及通过所述第二位移传感器测得所述第二位移传感器距离所述反射板的第二距离，可以测得所述作业板相对所述基座的旋转幅度，用以实现运动的实时反馈。

22、第二方面，本技术实施例提供了一种自动化作业设备，包括角度调节装置和控制器，所述控制器与所述角度调节装置连接，所述角度调节装置为第一方面所述的角度调节装置，所述控制器控制所述电机的转动进而控制调整所述作业板相对所述基座的旋转角度。

23、从而，自动化作业设备可以通过其控制器控制所述电机的转动进而控制调整所述作业板相对所述基座的旋转角度，实现自动化控制。

24、在第二方面的一些具体实施例方式中，所述角度调节装置还包括第一位移传感器、第二位移传感器和反射板，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器间隔的设于所述基座上，所述反射板设于所述作业板上；在所述作业板相对所述基座的可调整的角度范围内，所述第一位移传感器与所述反射板之间没有遮挡，所述第二位移传感器与所述反射板之间没有遮挡，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器分别朝向所述反射板发射信号以分别测得所述第一位移传感器距离所述反射板的第一距离，以及所述第二位移传感器距离所述反射板的第二距离；所述控制器基于所述第一距离和所述第二距离确定所述反射板相对所述基座的实时旋转角度；所述控制器判断所述实时旋转角度是否等于目标旋转角度，并在确定所述实时旋转角度等于所述目标旋转角度时，确定所述反射板与所述基座之间的旋转调节完成。

25、从而，通过所述第一位移传感器测得所述第一位移传感器距离所述反射板的第一距离，以及通过所述第二位移传感器测得所述第二位移传感器距离所述反射板的第二距离，所述控制器基于所述第一距离和所述第二距离确定所述反射板相对所述基座的实时旋转角度，并根据实时旋转角度与目标旋转角度的大小关系来判断所述反射板与所述基座之间的旋转调节完成。

26、在第二方面的一些具体实施例方式中，所述控制器用于将所述目标旋转角度转换为所述第一滑块相对所述丝杆的直线运动的目标移动距离，所述控制器还用于基于所述实时旋转角度确定所述第一滑块执行直线运动的实时移动距离；所述控制器判断所述实时移动距离是否等于所述目标移动距离，并在确定所述实时移动距离等于所述目标移动距离时，确定所述反射板与所述基座之间的旋转调节完成。

27、从而，控制器可以将所述目标旋转角度和实时旋转角度分别转换为所述第一滑块相对所述丝杆的直线运动的目标移动距离和实时移动距离，并根据所述实时移动距离与所述目标移动距离的大小关系来判断所述反射板与所述基座之间的旋转调节完成。

28、第三方面，本技术实施例提供了一种自动化作业设备，包括机架、升降装置、角度调节装置、平移装置、执行元件和控制器；所述升降装置安装于所述机架内，所述角度调节装置安装于升降装置，所述平移装置安装于所述角度调节装置，所述执行元件安装于所述平移装置；所述控制器分别与所述升降装置、角度调节装置和平移装置连接，所述控制器控制所述升降装置、所述角度调节装置和所述平移装置的运动进而控制所述执行元件的运动以对目标对象执行相应的操作，其中，所述角度调节装置为权利要求第一方面所述的角度调节装置。

29、从而，本技术中，自动化作业设备中，控制器可以分别控制所述升降装置、所述角度调节装置和所述平移装置的运动进而控制所述执行元件的运动以对目标对象执行相应的操作，来对目标对象执行自动化动作，实现设备自动化。