曲軸安裝位置的檢測方法和檢測裝置以及其位置檢測用程序的製作方法

2023-11-03 05:44:17

專利名稱：曲軸安裝位置的檢測方法和檢測裝置以及其位置檢測用程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測船舶中的發動機的曲軸的安裝位置的方法和裝置以及安裝位置檢測用程序。
背景技術：
一般來說，在把發動機安裝於船體的場合，使其曲軸的中心位置正確是必要的。
歷來，作為調整曲軸的中心位置的裝置，有特開平8-91283號公報中所公開的主發動機的找正自動測量裝置。
此一找正自動測量裝置分別在連接主發動機(柴油發動機)與使螺旋槳旋轉的推進軸的前後一對聯軸器的對峙面間和主發動機的曲柄間安裝畸變探測器，然後使曲軸旋轉一周，檢測規定角度位置處對基準位置的偏差量(軸向上的位移量)，並且輸入計算機裝置，接著在畫面上使這些所檢測的偏差量形象化，並且看著此一形象化了的曲線圖基於作業者的經驗來調整曲軸軸承的高度。
如果用此一找正自動測量裝置的構成，則雖然檢測任何曲柄間的距離是否錯位，可以指定應該進行高度調整的曲軸的軸承，但是因為不知道調整高度到什麼程度就可以了，也就是因為無法高精度地檢測曲軸的位置，故實際的高度調整作業有賴於作業者的經驗，因而存在著無法迅速而高精度地進行該調整作業這樣的問題。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠迅速而高精度地檢測曲軸的位置的曲軸的安裝位置檢測方法和安裝位置檢測裝置以及安裝位置檢測用程序。
發明的公開本發明的第1種曲軸的安裝位置檢測方法，是檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置的方法，其中由以下工序來構成輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的作為實際測定的曲柄間的位移量的曲軸差的實側值的工序，作為數據臨時設定其餘各軸承相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝位置的安裝位置的工序，基於在此一設定工序中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的工序，運算基於在此一運算工序中所求出的運算差值與上述所測定的測定差值之差的評價值後，判斷此一評價值是否在允許範圍內的工序，以及在此一判斷工序中判斷成評價值在允許範圍外的場合，用遺傳算法新作成上述臨時安裝位置的工序，而且基於此一新作成的臨時安裝位置來實行上述運算曲軸差的工序，重複進行用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止，把評價值落入允許範圍內的時刻的臨時安裝位置作為曲軸的安裝位置來檢測。
此外，本發明的第2種曲軸的安裝位置檢測方法，是在第1種曲軸的安裝位置檢測方法中，把安裝位置取為高度位置和/或水平位置的方法。
本發明的第1種曲軸的安裝位置檢測裝置，是檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置的裝置，其中由以下機構來構成作為數據臨時設定各曲軸處的安裝位置的臨時安裝位置設定機構，基於在此一臨時位置設定機構中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的作為曲柄間的位移量的曲軸差的曲軸差運算機構，運算基於在此一曲軸差運算機構中所求出的運算差值與由曲軸差測定機構所測定的測定差值之差的評價值的評價值運算機構，判斷在此一評價值運算機構中所求出的評價值是否在允許範圍內，並且在此一評價值在允許範圍內的場合，判斷成該臨時安裝位置是曲軸的安裝位置的判斷機構，以及在此一判斷機構中判斷成評價值在允許範圍外的場合，施行遺傳算法作成新的臨時安裝位置的安裝位置變更機構，而且在上述安裝位置變更機構中作成新的臨時安裝位置的場合，用此一新的臨時安裝位置來求出運算差值，並且重複進行用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到基於此一運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止。
此外，本發明的第2種曲軸的安裝位置檢測裝置，是在第1種曲軸的安裝位置檢測裝置中，把安裝位置取為高度位置和/或水平位置者。
進而，本發明的第1種曲軸的安裝位置檢測用程序，是基於曲柄間的位移量(以下稱為曲軸差)，在計算機裝置中運算而檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置用的程序，其中包括輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的實際測定的曲軸差的實側值的步驟，作為數據臨時設定其餘各軸承相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝位置的安裝位置的設定步驟，基於在此一設定步驟中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的運算步驟，運算基於在此一運算步驟中所求出的運算差值與上述所輸入的測定差值之差的評價值後，判斷此一評價值是否在允許範圍內的判斷步驟，在此一判斷步驟中判斷成評價值在允許範圍外的場合，用遺傳算法新作成該臨時安裝位置的安裝位置變更步驟，以及基於此一新作成的臨時安裝位置，在上述運算步驟中實行曲軸差的運算，重複進行在上述安裝位置變更步驟中用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止的命令步驟。
此外，本發明的第2種曲軸的安裝位置檢測用程序，是在上述第1種曲軸的安裝位置檢測用程序中，把安裝位置取為高度位置和/或水平位置者。
如果用上述各發明的構成，則由於在檢測曲軸的安裝位置，也就是安裝高度和/或安裝水平位置之際，預先臨時設定各軸承部分處的安裝位置，基於此一臨時安裝位置，用傳遞矩陣法通過運算來求出各曲柄臂處的曲軸差，並且求出基於此一運算差值與實際測定的測定差值之差的評價值，然後把此一評價值與允許值進行比較，在評價值處於允許範圍內的場合，判斷成該臨時安裝位置是合適的值，另一方面，在評價值處於允許範圍外的場合，對臨時安裝位置的數據列施行遺傳算法，設定新的臨時安裝位置的數據列，再次求出運算差值並重複把其評價值與允許範圍進行比較的手續，而且一直重複到評價值落入允許範圍內為止，所以與像歷來那樣基於作業者的經驗的場合相比，可以迅速而高精度地檢測曲軸的安裝位置。
附圖的簡要說明

圖1是表示本發明的最佳的安裝高度檢測方法的檢測對象的曲軸的概略構成圖，圖2是表示本發明的最佳的安裝高度檢測裝置的概略構成的方框圖，圖3是表示安裝高度檢測裝置中的曲軸差測定裝置的概略構成的方框圖，圖4是表示曲軸差測定裝置中的測定部向曲軸的安裝狀態的側視圖，圖5是表示曲軸差測定裝置的測定部的曲軸處的測定位置的圖，圖6是表示曲軸中的全局坐標系的總體示意圖，圖7是曲軸的一個曲柄臂處的示意主視圖，圖8是表示曲軸的局部坐標系的示意側視圖，圖9是說明曲軸中的曲軸差的運算手續的示意圖，圖10是表示曲軸的安裝高度檢測方法的概略手續的流程圖，圖11是表示曲軸的安裝高度檢測方法的詳細手續的流程圖，圖12是表示曲軸的安裝高度檢測方法的詳細手續的流程圖，圖13是曲軸的安裝高度檢測方法中的表示曲軸差和設定安裝高度的曲線圖，
圖14是曲軸的安裝高度檢測方法中的表示測定差值的曲線圖，圖15是曲軸的安裝高度檢測方法中的表示運算差值的曲線圖。
實施發明的最佳形態為了更詳細地說明本發明，按附圖來進行說明。
本發明涉及船用發動機中的曲軸的安裝位置，更具體地說，安裝高度和安裝水平位置的檢測。
可是，因為所謂安裝高度的檢測和安裝水平位置的檢測基本上按同一手續來進行，故在本實施例中，基於圖1～圖15就曲軸的安裝高度檢測裝置和安裝高度檢測方法進行說明，就曲軸的安裝水平位置檢測裝置和安裝水平位置檢測方法簡單地進行說明。
根據本實施例的曲軸是例如設在船用大型發動機上的，此外其安裝高度檢測裝置和安裝高度檢測方法是在把發動機安裝於船體之際或者在發動機的維修時，作為安裝高度檢測曲軸中的各軸承的中心高度位置者。
作為根據本實施例的發動機，如圖1中所示，就例如靠7個活塞1使曲軸2旋轉的場合進行說明。也就是說，雖然軸承3至少設置8個，但是曲軸2的船尾側的後端部還支承於設在隔壁的軸承3。因而，曲軸的安裝高度作為8處(#1～#8位置)的軸承3的中心高度來檢測。再者，#1表示船首側(船首)的軸承3的位置，#8表示船尾側(船尾)的軸承3的位置，#9表示設在隔壁的軸承3的位置。當然，在曲軸2的與各活塞1相對應的位置上，經由曲柄11設有曲軸銷12，並且此一曲軸銷12與活塞1分別經由連杆4連接著。
下面，就安裝高度檢測裝置進行說明。
此一安裝高度檢測裝置大致分起來如圖2中所示，由測量曲柄11間的位移量(也稱為曲軸差，以下稱為曲軸差)的曲軸差測定裝置21，和基於作為數據臨時設定的臨時安裝高度來運算曲軸差並且通過與從曲軸差測定裝置21所輸入的測定差值進行比較來評價臨時安裝高度而檢測概率最高的安裝高度用的安裝高度運算裝置22來構成。
上述曲軸差測定裝置21如圖3和圖4中所示，由插入曲柄11間的Y字形的安裝體31，配置於此一安裝體31的兩股部分並且從此一兩股部分經由彈簧體進退自如的測定棒32，同樣設置於安裝體31而把上述測定棒32的進退量作為電氣信號檢測的位移計33，檢測曲軸2的旋轉角度的曲軸角檢測器(例如可以用旋轉脈衝計)34，以及分別經由放大器35、36和A/D轉換器37輸入這些位移計33和曲軸角檢測器34的檢測信號，求出規定的曲軸角處的曲軸差的運算器38來構成。再者，關於安裝體31的兩股部分的兩個前端部，雖然也與測定棒32同樣地，靠彈簧體進退自如地設置，但是這是用來把安裝體31本身保持於曲柄11間者，因而設在測定棒32上的彈簧體的壓緊力比設在安裝體31的兩股部分的兩個前端部側的彈簧體的壓緊力要強些。
在靠上述曲軸差測定裝置21來測定曲軸差的場合，如圖4和圖5中所示，把安裝體31固定於曲柄11間且與曲軸銷12對峙側位置後，幾乎旋轉一轉，測定曲軸銷12位於頂部(0°的頂部位置)時和位於底部(180°的底部位置)時的曲軸差。再者，決定針對位於頂部和底部的場合進行測定是因為在本實施例中檢測豎直方向上的安裝高度的緣故。因而，在水平方向上也檢測安裝位置的錯位的場合，在曲軸2在90°的右舷(右舷)位置和270°的左舷(左舷)位置上測定就可以了。
可是，在實際上測定底部的場合，因為連杆成為幹擾而無法測定，故在作為從底部向左右稍微錯開的位置BS(底部右舷)和BP(底部左舷)兩點進行測定，並且此兩點處的測定值的平均值取為底部處的測定值。
接下來，就安裝高度運算裝置22進行說明。
此一安裝高度運算裝置22由計算機裝置，鍵盤等數據輸入機構，圖像顯示裝置等輸出機構，儲存各種運算用程序和數據的存儲機構等來構成。
此一安裝高度運算裝置22預先作為初始數據臨時設定各軸承3處的安裝高度，並且基於此一所設定的臨時安裝高度用運算式來求出曲軸差，評價此一運算差值與在上述曲軸差測定裝置21中所得到的測定差值之差，判斷上述所設定的臨時安裝高度是否合適。
也就是說，此一安裝高度運算裝置22如圖2中所示，由輸入關於曲軸的各項數據，例如汽缸(活塞)的個數、衝程，曲柄臂(是與一個活塞相對應的兩個曲柄和曲軸銷的部分)的質量(重量)、斷面慣性矩、斷面極慣性矩等種種數據，以及軸頸、曲軸銷、曲柄等的各種尺寸的軸系各項數據輸入機構41，作為數據在規定範圍內臨時設定各軸承3處的安裝高度的臨時安裝高度設定機構42，用在此一臨時安裝高度設定機構42中所設定的臨時安裝高度來運算與各曲柄臂相對應的曲軸差的曲軸差運算機構43，輸入由此一曲軸差運算機構43所運算的運算差值和由上述曲軸差測定裝置21所測定的測定差值並且基於運算兩個差值之差的評價值的評價值運算機構44，輸入由此一評價值運算機構44所求出的評價值和預先設定的允許值(是允許範圍之一例，雖然成為下限值還是成為上限值依存於評價式，但是這裡作為下限值來設定。)並且進行比較，在評價值超過允許值的場合(在允許範圍內的場合)判斷成所設定的安裝高度是合適的並輸出該情況，另一方面，在評價值低於允許值的場合(在允許範圍外的場合)判斷成所設定的安裝高度是不合適的判斷機構45，以及在此一判斷機構45中判斷成所設定的安裝高度是不合適的的場合，對上述所設定的臨時安裝高度施行遺傳算法(遺傳的操作)作成(推測)新的臨時安裝高度的安裝高度變更機構46來構成。
接下來，連同其作用詳細說明上述各機構中的構成。
在軸系各項數據輸入機構41中，輸入運算所需要的與汽缸有關的汽缸的個數、衝程，曲柄臂的質量(重量)、斷面慣性矩、斷面極慣性矩，以及軸頸、曲軸銷、曲柄等的各種尺寸。
此外，在臨時安裝高度設定機構42中，以船首側的第1號軸承(基準軸承)3(#1)處的安裝高度為基準值設定成零，並且在例如-0.400mm～+0.375mm的範圍內且以0.025mm間隔，用例如隨機函數臨時設定鄰接於此一軸承3的第2號～第8號等7個軸承3(#2～#8)處的安裝高度。
作為這種設定高度範圍和高度間隔，是因為在後述的安裝高度變更機構中，在用遺傳算法來求出更合適的臨時安裝高度之際，可以用「0」和「1」的二進位碼來表示安裝高度的緣故。如果以0.025mm間隔在上述-0.400mm～+0.375mm的範圍內數值化，則成為32等級，為了用「0」和「1」的二進位碼來表示它們，需要5比特(32等級)。也就是說，可以用5比特的數據來表示相對於基準軸承3(#1)的其他軸承3(#2～#8)的安裝高度，因而7個軸承3的高度可以用35比特(5比特×7個)的數據作為匯總的數據列(把7個軸承的高度數據排成一串者)來表示。再者，安裝高度被二進位編碼僅在使用遺傳算法時，在除此以外的處理中可以用十進位數來表示。當然，在匯總表示用十進位數來表示的多個軸承3的高度的場合，也稱為數據列。
而且，最初設定的各軸承的臨時安裝高度的數據列設置一組以上，例如46組(當然不限於46組，可以適當增減)，而且，在曲軸差運算機構43中，基於臨時安裝高度的數據(也就是數據列)用傳遞矩陣法通過運算求出各曲柄臂處的曲軸差。
在此一傳遞矩陣法中，在跨越曲軸2總體地運算各部的位移(以下也稱為狀態量)之際，在梁類直線部使用傳遞位移的節間傳遞方程式(其係數稱為節間傳遞矩陣)，並且在截斷梁的連續性的支點部使用傳遞位移的節點傳遞方程式(其係數稱為節點傳遞矩陣)。
在以下的說明中，雖然沿著曲軸2運用傳遞矩陣法，但是把沿著曲軸軸心(也就是軸頸的軸心)的方向取為全局坐標系(用x、y、z表示，也稱為絕對坐標系)，並且把沿著曲柄11和曲軸銷12的方向取為局部坐標系(用x、t、r表示，也稱為相對坐標系)。
再者，圖6中示出給曲軸2建模的總體圖，圖7中示出一個曲柄臂處的全局坐標軸的取定方法，圖8中示出一個曲柄臂處的局部坐標軸的取定方法。
在以下的說明中，特別是，未說到的符號如下所述。
a曲柄間的初始長度
A斷面積D曲柄間距離Def曲軸差E縱彈性係數F剪切力G剪切係數I斷面慣性矩J斷面極慣性矩k軸承部處的彈簧常數L長度M彎矩T轉矩θ曲軸角首先，如下式中所示，作成以船首側的軸承處的狀態量(位移和作用力)B為未知數的方程式。再者，在下述式中，S是節間傳遞矩陣，P是節點傳遞矩陣，R是表示船首側的邊界條件的邊界矩陣，R′是船尾側的邊界矩陣，分別是已知的。
R′SnsPns-1Sns-1····P1S1RB＝0再者，上述式中的下標ns表示船首端(船首)與船尾端(船尾)之間的軸靠軸承所分割的區間的個數。
而且，通過求解上述式，可以求出船首側的狀態量B。
此一狀態量B是在以下的說明中示出的位移向量q和力向量Q，下面，以此一狀態量為初始值，重複用節間傳遞方程式和節點傳遞方程式，跨越曲軸總體求出狀態量。
也就是說，作為全局坐標系中的狀態量的位移向量q和力向量Q可用下述式(1)和式(2)來表達。再者，式中的向量用粗體字來表示。
q＝[dxdydzφxφyφz]T(1)Q＝[TxMyMzFxFyFz]T(2)
但是，式(1)中，dx、dy、dz表示位移或變形，此外Φx、Φy、Φz表示扭轉角或變形角，式(2)中，Tx、My、Mz表示轉矩或彎矩，此外Fx、Fy、Fz表示軸向力或剪切力。
此外，作為局部坐標系中的狀態量的位移向量q′和力向量Q′可用下述式(3)和式(4)來表達。
q′＝[dxdtdrφxφtφr]T(3)Q′＝[TxMtMrFxFtFr]T(4)同樣，式(3)中，dx、dt、dr表示位移或變形，此外Φx、Φt、Φr表示扭轉角或變形角，式(4)中，Tx、Mt、Mr表示轉矩或彎矩，此外，Fx、Ft、Fr表示軸向力或剪切力。
接下來，就傳遞矩陣法中所用的節間傳遞方程式和節點傳遞方程式進行說明。
求取船首側(在船首側用下標F表示)到船尾側(在船尾側用下標A表示)的狀態量的節間傳遞方程式可用下述式(5)來表達。但是，式(5)中，i表示軸承序號(由軸承所分割的軸的序號)。qQ1iA=f1f2q0A0f1Q0A001iqQ1iF......(5)]]>式中f1=10000001000L0010-L0000100000010000001]]> 接著，把狀態量從全局坐標系變換到局部坐標系的坐標變換式(傳遞方程式)可用下述式(6)來表達。qQ1i=g1000g10001qQ1i....(6)]]>式中g1=1000000cos-sin0000sincos0000001000000cos-sin0000sincos]]>另一方面，把狀態量從局部坐標系變換到全局坐標系的坐標變換式(傳遞方程式)可用下述式(7)來表達。qQ1i=g2000g20001qQ1i.....(7)]]>式中g2=1000000cossin0000-sincos0000001000000cossin0000-sincos]]>
例如，從軸頸向曲柄的坐標變換式(傳遞方程式)可用下述式(8)來表達。qQ1arm=g3000g30001qQ1journal......(8)]]>式中g3=00-100001000010000000000-1000010000100]]>此外，從曲柄向軸頸的坐標變換也可以使用上述式(8)。
此外，從曲軸銷向曲柄的坐標變換式(傳遞方程式)可用下述式(9)來表達，從曲柄向曲軸銷的坐標變換也可以同樣用下述式(9)來表達。qQ1pin=g4000g40001qQ1arm.....(9)]]>式中g4=001000010000-100000000001000010000-100]]>
可是，各軸承3處的節點傳遞方程式可用下述式(10)來表達。qQ1i+1F=100h11h2001iqQ1iA......(10)]]>式中h1=0000000000000000000000000-ky000000-kz000]]>h2＝
T再者，在上述h2處的dz0中代入初始的臨時安裝高度的數據(但是，dy0取為恆定)，此外在此一dz0中代入由遺傳算法生成變更了的新的臨時安裝高度的數據(但是，d的下標的0(零)意味著初始值)。
接下來，就曲軸差的運算手續進行說明。
這裡，如果令dx1、dy1、dz1為曲柄臂中的船首側部分處的位移量，令dx2、dy2、dz2為曲柄臂中的船尾側部分處的位移量，此外令a為曲柄臂處的初始長度，則相互鄰接的曲柄臂間的距離D可用下述式(11)來表達(但是，d的下標1表示後述的圖9的(b)位置，同樣，下標2表示圖9的(h)位置)。D=(a+dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2.......(11)]]>此外，如果令活塞的上死點(TDC，0°)處的距離為D0，活塞的下死點(BDC，180°)處的距離為D180，則曲軸差(Def)可用下述式(12)來表達。
Def＝D0-D180(12)可是，因為a的數量級為102mm，此外dx、dy、dz為10-3mm，故上述式(11)可以像下述式(13)那樣變形。D-a=2a(dx2-dx1)D+a+(dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2D+a.....(13)]]>=dx2-dx1]]>式中D+a＝2a(dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2D+adx2-dx1]]>因而，曲軸差可用下述式(14)來求出。
Def＝(dx2-dx1)0-(dx2-dx1)180(14)從式(14)可以看出，曲軸差幾乎依存於曲軸軸心方向的變形量。
這裡，基於圖9來說明基於上述運算式的曲軸差的具體的運算手續。
這裡，著眼於一個曲柄臂依次說明針對各構件的運算工序。
第1工序．在(a)的軸承部分處，運用式(5)的節間傳遞方程式。
第2工序．在(b)的彎曲部處，把第l工序中的式(5)的左邊代入式(6)的坐標變換式的右邊，把當時式(6)的左邊代入式(8)的坐標變換式的右邊(軸頸)。
第3工序．在(c)的由柄處，把第2工序中的式(8)的左邊代入式(5)的右邊。
第4工序．在(d)的彎曲部處，把第3工序中的式(5)的左邊代入式(9)的坐標變換式的右邊。
第5工序．在(e)的曲軸銷處，把第4工序中的式(9)的左邊代入式(5)的右邊。
第6工序．在(f)的彎曲部處，把第5工序中的式(5)的左邊代入式(9)的左邊。
第7工序．在(g)的曲柄處，把第6工序中的式(9)的右邊(q′Q′1]]Tarm代入式(5)。
第8工序．在(h)的彎曲部處，把第7工序中的式(5)的左邊作為式(8)的左邊，把當時式(8)的右邊(q′Q′1]Tjournal代入式(7)的坐標變換式的右邊。
第9工序，在(i)的軸承部分處，把第8工序中的式(7)的左邊代入式(5)的右邊。
此外，從某個曲柄臂1向鄰接的曲柄臂2的〔以(j部)所示的支點為邊界〕傳遞通過使用式(10)的節點傳遞方程式，把第9工序中的式(5)的左邊代入式(10)的右邊來進行。
這樣一來，作為狀態量的q和Q(Q＝0)靠作為傳遞方程式的係數的各傳遞矩陣從船首側向船尾側傳遞求出各位移。當然，在傳遞的過程中，Q也隨著式(5)和式(10)的f1、f2、h1、h2而變化。
接下來，就評價值運算機構44進行說明。
此一評價值運算機構44如下述式(15)中所示，是求出基於測定差值來判斷運算差值是否成為合適的值用的評價值H用的。H=i=1nn|Defmesured(i)-Def(i)|.....(15)]]>再者，式(15)中，n是活塞的總個數。
此外，在上述判斷機構45中，評價值與預先設定的允許值進行比較，在46組安裝高度的數據列的某一個中評價值超過允許值的場合，根據該組的臨時安裝高度的數據列的運算差值與測定差值幾乎一致，因而判斷成臨時設定的臨時安裝高度的值幾乎正確，該情況在顯示裝置上被輸出。再者，所輸出者可以是評價值超過允許值的所有臨時安裝高度的數據列，此外也可以僅是評價值最佳者。另一方面，在46組所有的臨時安裝高度的數據列中，評價值都低於允許值的場合，所有的運算差值都成為與測定差值離開的值，這表示最初所設定的臨時安裝高度的數據列的值不合適，該情況被輸入到安裝高度變更機構46。
在此一安裝高度變更機構46中，對最初所設定的所有的安裝高度的數據列，施行遺傳操作也就是遺傳算法，作成新的臨時安裝高度的數據列。具體地說，對式(10)中的h2的dx0加以變更。當然，這裡如上所述，安裝高度被二進位編碼。
作為這裡所用的遺傳算法，可以用例如在46組的數據列內消除評價值低的數據列並且增加評價值高的數據列的淘汰，把數據列的一部分彼此重組交叉，或者使數據列的任意位置的比特翻轉的突然變異。
接下來，基於圖10中所示的概略流程來說明使用上述的曲軸差的運算手續檢測曲軸的安裝高度的手續。再者，此一手續也與本發明的檢測安裝高度用的電腦程式(後述)是同一內容。
首先，如步驟1中所示，靠曲軸差測定裝置21來測定各曲柄臂處的規定曲軸角度位置上的曲軸差，並且輸入此一測定差值。
接著，如步驟2中所示，在軸系各項數據輸入機構41中，輸入運算中所需要的與汽缸有關的汽缸的個數、衝程，曲柄臂的質量、慣性矩，以及軸頸、曲軸銷、曲柄等的各種尺寸。
接著，如步驟3中所示，在臨時安裝高度設定機構42中，設定例如46組各軸承3處的作為初始值的臨時安裝高度的數據列。
接著，如步驟4中所示，在曲軸差運算機構43中，用傳遞矩陣法針對各曲柄臂求出船首側的位移(dx1、dy1、dz1)(圖9的(b)位置)和船尾側的位移(dx2、dy2、dz2)(圖9的(h)位置)後，用式(11)和式(12)通過運算求出曲軸差。
接著，如步驟5中所示，在評價值運算機構44中，運算基於運算差值與測定差值之差的評價值後，在步驟6中，此一評價值與預先設定的允許值進行比較，判斷運算差值是否合適。也就是說，在評價值超過允許值的場合，判斷成作為臨時安裝高度所設定的各曲柄臂中的軸承3處的安裝高度是合適的，作為當前的安裝高度輸出。
就46組所有的安裝高度的數據列進行以上各步驟，如果存在著即使一個評價值超過允許值(在允許範圍內的場合)，用上述輸出而處理結束。
另一方面，在所有組的安裝高度的數據列中評價值都低於允許值的場合，如步驟7中所示，在安裝高度變更機構46中，對作為初始值的臨時安裝高度的數據列施行用遺傳算法的處理而作成46組新的臨時安裝高度的數據列。
然後，再次進到步驟4，進行曲軸差的運算後進行用評價式的評價，在上述46組的數據列內即使一個評價值超過允許值的場合，判斷成該臨時安裝高度的數據列是當前的安裝高度並輸出。
此外，在上述46組所有的數據列的評價值都低於允許值的場合，仍然進到步驟7，在安裝高度變更機構46中，再次用遺傳算法對當前的臨時安裝高度的數據列加以變更而作成46組新的臨時安裝高度的數據列後，重複與上述相同的手續，一直繼續到評價值超過允許值(落入允許範圍內)為止。
再者，圖11和圖12中作為參考給出詳細的計算手續。
圖11和圖12是在※1和※2的部分相互連接的流程，圖11中所示的前半部分的手續是進行船首側的狀態量的運算者，此外圖12中所示的後半部分的手續是基於在前半部分中所得到的狀態量來運算各曲柄臂處的位移者。而且，針對規定的曲軸角度(+α)重複進行總體的運算手續。
這裡，圖13中示出測定差值與推算安裝高度的場合的運算差值的比較數據。圖13(a)雖然示出差值的比較，但是兩者幾乎一致，因而在曲線圖上作為一根線畫出。此外，圖13(b)示出設定(推測)的安裝高度。
再者，在此一安裝高度檢測裝置中，因為進行曲軸旋轉一轉間的曲軸差的運算，故除了豎直方向上的安裝高度的計算以外，也計算了水平方向的安裝狀態。圖14中示出各曲柄臂處的旋轉一轉中的曲軸差的測定結果，圖15中示出該場合的運算差值。
如上所述，由於在檢測曲軸的安裝高度之際，預先作為初始數據臨時設定各軸承處的安裝高度，基於此一臨時安裝高度用傳遞矩陣法通過運算求出各曲柄臂處的曲軸差，並且求出基於此一運算差值和實際測定的測定差值之差的評價值，如果此一評價值在允許範圍內則判斷成臨時安裝高度是合適的，另一方面，在評價值在允許範圍外的場合，對臨時安裝高度施行遺傳算法，作成新的臨時安裝高度，再次重複求出運算差值的手續，所以與像歷來那樣基於作業者的經驗的場合相比，可以迅速而高精度地檢測曲軸的安裝位置。
可是，雖然在上述實施例中，就曲軸的安裝高度的檢測進行了說明，但是靠與上述同樣的裝置和方法，也可以就曲軸的安裝水平位置進行檢測。
也就是說，在安裝高度的檢測裝置和檢測方法中，把「安裝高度」這個詞語換讀成「安裝水平位置」，通過進行其手續，可以迅速而高精度地檢測曲軸的安裝水平位置。
但是，關於曲軸差成為用下述式(16)來求出，此外在通過遺傳算法所生成的數據列中，對式(10)中的h2的dy0加以變更(但是，dz0保持恆定)。
Def＝(dx2-dx1)90-(dx2-dx1)270(16)再者，雖然為了容易分別說明，個別地說明了安裝高度和安裝水平位置的檢測裝置和檢測方法，但是，當然因為運算所需要的狀態量、節間傳遞矩陣、節點傳遞矩陣中，包含能運算安裝高度和安裝水平位置的三維坐標軸上的位移，故在同一檢測裝置和檢測方法中可以一起檢測安裝高度和安裝水平位置。作為包含此一安裝高度和安裝水平位置的詞語，用安裝位置。
此外，雖然在上述實施例中作為具備實際測定各曲柄臂處的曲軸差的曲軸差測定裝置者進行了說明，但是此一曲軸差測定裝置不一定是必要的。總之，把曲軸差的實側值輸入安裝高度運算裝置或者安裝水平位置運算裝置就可以了。
進而，在上述實施例中的安裝高度運算裝置或安裝水平位置運算裝置中，具備用計算機裝置來運算(檢測)上述曲軸的正確的安裝高度和曲軸的安裝水平位置用的程序。
例如，曲軸的安裝高度運算(檢測)程序包括把曲軸2的各項數據輸入運算裝置用的各項數據輸入步驟，輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的實際測定的作為曲柄間的位移量的曲軸差的實側值的實側值輸入步驟，臨時設定一組以上相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝高度的其餘各軸承的安裝高度的數據列(把各軸承的安裝高度數據排成一串者)的臨時安裝高度設定步驟，基於在此一臨時安裝高度的數據列用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的差值運算步驟，運算基於通過此一差值運算步驟所求出的運算差值與在上述實側值輸入步驟中所輸入的測定差值之差的評價值的評價值運算步驟，判斷在此一評價值運算步驟中所運算的評價值是否在允許範圍內的判斷步驟，在此一判斷步驟中判斷成上述各組中的臨時安裝高度的數據列的評價值全都在允許範圍外的場合，對上述所有組的臨時安裝高度的數據列施行用遺傳算法的處理而作成新的臨時安裝高度的數據列的安裝高度變更步驟，以及而且基於此一新作成的數據列在上述差值運算步驟中實行曲軸差的運算，重複進行在上述安裝高度變更步驟中用遺傳算法重新作成臨時安裝高度的手續，直到各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值即使一組落入允許範圍內為止的命令步驟。再者，在此一程序中，雖然未畫出，包括在遺傳算法的運用之際，進行給安裝高度的數據列二進位編碼的編碼步驟和把二進位編碼的安裝高度的數據列恢復到十進位數(十進位編碼)的解碼步驟。
此外，在曲軸的安裝水平位置運算(檢測)程序中，包括把曲軸2的各項數據輸入運算裝置用的各項數據輸入步驟，輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的實際測定的作為曲柄間的位移量的曲軸差的實側值的實側值輸入步驟，臨時設定一組以上相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝水平位置的其餘各軸承的安裝水平位置的數據列(把各軸承的安裝水平位置數據排成一串者)的臨時安裝水平位置設定步驟，基於在此一臨時安裝水平位置設定步驟中所設定的臨時安裝水平位置的數據列用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的差值運算步驟，運算基於通過此一差值運算步驟所求出的運算差值與在上述輸入步驟中所輸入的測定差值之差的評價值的評價值運算步驟，判斷在此一評價值運算步驟中所求出的評價值是否在允許範圍內的判斷步驟，在此一判斷步驟中判斷成上述所有的臨時安裝水平位置的數據列的組中的評價值在允許範圍外的場合，對上述所有的臨時安裝水平位置的數據列的組施行用遺傳算法的處理而作成新的臨時安裝水平位置的數據列的組的安裝水平位置變更步驟，以及基於此一新作成的安裝水平位置的數據列在上述差值運算步驟中實行曲軸差的運算，重複進行在上述安裝水平位置變更步驟中用遺傳算法重新作成臨時安裝水平位置的數據列的手續，直到該臨時安裝水平位置的數據列即使一組，各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止的命令步驟。當然，在此一程序中也是，雖然未畫出，但是包括在遺傳算法的運用之際，進行給安裝水平位置的數據列二進位編碼的編碼步驟和把二進位編碼的安裝水平位置的數據列恢復到十進位數(十進位編碼)的解碼步驟。
再者，上述安裝高度運算裝置22的各機構(除了輸入機構的例如臨時安裝高度設定機構、曲軸差運算機構、評價值運算機構、判斷機構、安裝高度變更機構等)由例如通用的運算電路和實行這些各機構中所進行的手續用的程序來構成，或者由實行各機構中的手續(功能)的電路來構成。當然，關於安裝水平位置運算機構也是同樣的。
如果用上述曲軸的安裝位置檢測方法和檢測裝置以及該位置檢測用程序的構成，則由於在檢測曲軸的安裝位置(安裝高度和/或安裝水平位置)之際，預先作為初始數據臨時設定各軸承部分處的安裝位置，基於此一臨時安裝位置用傳遞矩陣法通過運算求出各曲柄臂處的曲軸差，並且求出基於此一運算差值與實際測定的測定差值之差的評價值，把此一評價值與允許值進行比較，在評價值處於允許範圍內的場合，判斷成該臨時安裝位置為適當的值，另一方面，在評價值處於允許範圍外的場合，對臨時安裝位置施行遺傳算法，設定新的安裝位置，再次求出運算差值並重複把其評價值與允許範圍進行比較的手續，而且一直重複到評價值落入允許範圍內為止，所以與像歷來那樣基於作業者的經驗的場合相比，可以迅速而高精度地檢測曲軸的安裝位置。
可是，用在上述實施例中說明了的曲軸的安裝位置檢測和安裝位置檢測裝置，測定例如船舶中的空載時和裝載時的曲軸的各軸承部分處的安裝高度，藉此可以檢測與該船體有關的變形量，從而在下一次建造新的船舶的場合，可以考慮此一變形量，也就是說預先賦予反方向的變形量，以便在裝載貨物的狀態下，使曲軸幾乎成為筆直的。
工業實用性像以上這樣，本發明的曲軸的安裝位置檢測方法等，因為能迅速而高精度地檢測曲軸的安裝位置，故適於把發動機安裝於船體之際的作業。
權利要求
1.一種曲軸的安裝位置檢測方法，檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置，其特徵在於，其中由以下工序來構成輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的作為實際測定的曲柄間的位移量的曲軸差的實側值的工序，作為數據臨時設定其餘各軸承相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝位置的安裝位置的工序，基於在此一設定工序中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的工序，運算基於在此一運算工序中所求出的運算差值與上述所測定的測定差值之差的評價值後，判斷此一評價值是否在允許範圍內的工序，以及在此一判斷工序中判斷成評價值在允許範圍外的場合，用遺傳算法新作成上述臨時安裝位置的工序，而且基於此一新作成的臨時安裝位置來實行上述運算曲軸差的工序，重複進行用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止，把評價值落入允許範圍內的時刻的臨時安裝位置作為曲軸的安裝位置來檢測。
2.如權利要求1中所述的曲軸的安裝位置檢測方法，其特徵在於，安裝位置是高度位置和/或水平位置。
3.一種曲軸的安裝位置檢測裝置，檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置，其特徵在於，其中由以下機構來構成作為數據臨時設定各曲軸處的安裝位置的臨時安裝位置設定機構，基於在此一臨時位置設定機構中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的作為曲柄間的位移量的曲軸差的曲軸差運算機構，運算基於在此一曲軸差運算機構中所求出的運算差值與由曲軸差測定機構所測定的測定差值之差的評價值的評價值運算機構，判斷在此一評價值運算機構中所求出的評價值是否在允許範圍內，並且在此一評價值在允許範圍內的場合，判斷成該臨時安裝位置是曲軸的安裝位置的判斷機構，以及在此一判斷機構中判斷成評價值在允許範圍外的場合，施行遺傳算法作成新的臨時安裝位置的安裝位置變更機構，而且在上述安裝位置變更機構中作成新的臨時安裝位置的場合，用此一新的臨時安裝位置來求出運算差值，並且重複進行用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到基於此一運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止。
4.如權利要求3中所述的曲軸的安裝位置檢測裝置，其特徵在於，安裝位置是高度位置和/或水平位置。
5.一種曲軸的安裝位置檢測用程序，是基於曲柄間的位移量(以下稱為曲軸差)，在計算機裝置中運算而檢測多個活塞直列配置的發動機中的曲軸的安裝位置用的程序，其特徵在於，其中包括輸入與各活塞相對應的曲柄臂處的實際測定的曲軸差的實側值的步驟，作為數據臨時設定其餘各軸承相對於曲軸的基準軸承處的基準安裝位置的安裝位置的設定步驟，基於在此一設定步驟中所設定的臨時安裝位置，用傳遞矩陣法來運算各曲柄臂處的曲軸差的運算步驟，運算基於在此一運算步驟中所求出的運算差值與上述所輸入的測定差值之差的評價值後，判斷此一評價值是否在允許範圍內的判斷步驟，在此一判斷步驟中判斷成評價值在允許範圍外的場合，用遺傳算法新作成該臨時安裝位置的安裝位置變更步驟，以及而且基於此一新作成的臨時安裝位置，在上述運算步驟中實行曲軸差的運算，重複進行在上述安裝位置變更步驟中用遺傳算法重新作成臨時安裝位置的手續，直到各曲柄臂處的基於運算差值與上述測定差值之差的評價值落入允許範圍內為止的命令步驟。
6.如權利要求5中所述的曲軸的安裝位置檢測用程序，其特徵在於，安裝位置是高度位置和/或水平位置。
全文摘要
一種檢測曲軸安裝位置的方法，包括以下步驟作為數據臨時設定相對於曲軸的基準軸承中的基準安裝高度的其餘軸承的安裝高度，基於臨時安裝高度用傳遞矩陣法來計算每個曲柄臂中的曲軸差，計算基於算出的差值與實際測定的測量差值之差的評價值，把評價值與允許值進行比較，當評價值超過允許值時用遺傳算法新準備二進位臨時安裝高度，以及基於新的臨時安裝高度重新計算評價值，並重複相同步驟直到評價值落入允許值為止。
文檔編號G01B21/02GK1462360SQ02801470
公開日2003年12月17日 申請日期2002年4月22日 優先權日2001年5月1日
發明者杉本嚴生 申請人:日立造船株式會社