[发明专利]一种同轴度自动调整装置及调整方法

权利要求书

1.一种同轴度自动调整装置，包括内筒(5)和外筒(1)，所述外筒(1)套装在内筒(5)外部，其特征在于：还包括激光测距仪(2)和调整单元；

所述激光测距仪(2)在外筒(1)两端各布置四个，每端四个两两分别呈90°安装于外筒(1)内壁上，且激光测距仪(2)发射的激光束能发射至内筒(5)外壁上；所述调整单元设置在内筒(5)和外筒(1)之间，且两端各布置四个，每端四个两两分别呈90°安装于外筒(1)内壁上，且安装位置与激光测距仪(2)的位置一一对应；

所述调整单元包括外支撑组件(3)、内调节组件(6)、旋转螺杆(4)和电机(7)；

所述外支撑组件(3)包括外支撑底座(12)、外支撑板(10)、外支撑杆(11)和多根外支撑弹簧(9)；所述外支撑底座(12)的底端与外筒(1)连接，顶端设置有滑槽，所述外支撑板(10)安装在滑槽内，且能够在滑槽内滑动；所述外支撑弹簧(9)设置在外支撑板(10)和外支撑底座(12)之间，且其安装方向与外支撑板(10)的滑动方向垂直；所述外支撑杆(11)为中空结构，其底端固定设置在外支撑板(10)上；

所述内调节组件(6)包括内调节底座(15)、内调节支撑板(19)、内螺旋杆(14)和多根内调节弹簧(18)；所述内调节底座(15)的顶端与内筒(5)连接，底端设置有滑槽，所述内调节支撑板(19)安装在滑槽内，且能够在滑槽内滑动，所述内调节弹簧(18)设置在内调节底座(15)和内调节支撑板(19)之间，且其安装方向与内调节支撑板(19)的滑动方向垂直；所述内螺旋杆(14)的顶端固定设置在内调节支撑板(19)上；

所述旋转螺杆(4)的底端通过轴承(13)安装在外支撑杆(11)上，顶端与内螺旋杆(14)螺纹连接；所述电机(7)的壳体固定设置在外支撑板(10)上，电机轴(16)与旋转螺杆(4)连接，所述电机(7)通过电机轴(16)带动旋转螺杆(4)转动，随着旋转螺杆(4)的转动，带动内螺旋杆(14)轴向移动。

2.根据权利要求1所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述旋转螺杆(4)包括依次连接的第一圆柱段(24)、第二圆柱段(25)和第三圆柱段(26)，所述第一圆柱段(24)为中空结构，通过轴承(13)安装在外支撑杆(11)上，所述第二圆柱段(25)上设置有螺杆传动轴(17)，所述螺杆传动轴(17)与电机轴(16)连接，所述第三圆柱段(26)为中空结构，设置有内螺纹，与内螺旋杆(14)的外螺纹通过螺纹连接。

3.根据权利要求2所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述第一圆柱段(24)、第二圆柱段(25)和第三圆柱段(26)依次通过多根连接杆(27)连接。

4.根据权利要求3所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述螺杆传动轴(17)与电机轴(16)通过联轴器(8)连接。

5.根据权利要求1至4任一所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述外支撑底座(12)与外筒(1)配合处为弧面，与外筒(1)内表面配合固定安装。

6.根据权利要求5所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述内调节底座(15)与内筒(5)配合处为弧面，与内筒(5)外表面配合固定安装。

7.根据权利要求6所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述外支撑杆(11)的底端设置有第一安装法兰(28)，所述外支撑杆(11)通过第一安装法兰(28)固定设置在外支撑板(10)上。

8.根据权利要求7所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述内螺旋杆(14)的顶端设置有第二安装法兰(29)，所述内螺旋杆(14)通过第二安装法兰(29)固定设置在内调节支撑板(19)上。

9.根据权利要求8所述同轴度自动调整装置，其特征在于：所述外支撑杆(11)的中空圆柱端部设置有轴承挡壁(23)，用于对轴承(13)实现轴向限位。

10.一种基于权利要求1至9任一所述同轴度自动调整装置的同轴度自动调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、测量内筒与外筒之间的半径间距；

外筒的内径为R，以外筒一端截面圆的圆心为原点建立坐标系oxyz，激光测距仪测量的oz方向内筒和外筒之间的半径间距为d₁和d₃，ox方向内筒和外筒之间的半径间距为d₂和d₄；

步骤二、计算控制误差w_min；

2.1)计算内筒一端截面外壁四点拟合圆的坐标值o＝[o_x o_y o_z]^T；

o_y＝0

其中，C＝4×[(R-d₂)²+(d₄-R)²]-(d₄-d₂)²；

D＝-(d₄-d₂)×(d₃-d₁)；

E＝4×[(R-d₂)³+(d₄-R)³]-[(R-d₂)²+(R-d₁)²+(d₄-R)²+(d₃-R)²]×(d₄-d₂)；

G＝4×[(R-d₁)²+(d₃-R)²]-(d₃-d₁)²；

H＝4×[(R-d₁)³+(d₃-R)³]-[(R-d₂)²+(R-d₁)²+(d₄-R)²+(d₃-R)²]×(d₃-d₁)；

2.2)确定外筒及内筒一端截面圆心之间的距离r；

2.3)计算控制误差w_min；

|r_q-r|＝w_min

其中，r_q为期望的圆心距离；

步骤三、判断控制误差w_min是否在要求范围内，若在要求范围内，则执行步骤六，若不在要求范围内，则执行步骤四；

步骤四、控制器根据控制误差w_min控制调整单元相应的电机，驱动电机动作实现同轴度的调整；

步骤五、重复步骤一至步骤四，直至控制误差W_min在要求范围内；

步骤六、对内外筒另一端参照步骤一至步骤五进行同轴度调整，最终实现整个内外筒之间同轴度的要求。