KR20030014735A

KR20030014735A - 크랭크축의 설치위치 검출방법, 검출장치 및 그위치검출용 프로그램

Info

Publication number: KR20030014735A
Application number: KR1020027017895A
Authority: KR
Inventors: 수기모토이와오
Original assignee: 히다치 조센 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-01
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-02-19
Also published as: KR100862206B1; CN1462359A; EP1310763B1; CN1462360A; DK1310763T3; EP1384974A1; KR20030040229A; TW517152B; JP2003019997A; KR100862207B1; JP3868270B2; CN1209601C; TW517153B; EP1310763A1; WO2002090885A1; EP1310763A4; WO2002090884A1; EP1384974A4; EP1384974B1; CN1247959C

Abstract

크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준 설치높이에 대한 나머지의 각 베어링의 설치높이를 데이터로서 임시로 설정한다. 이 설치높이에 기초하여, 전달 매트릭스법을 이용하여 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산한 후, 이 연산 디퍼렌셜값과 실제로 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산한다. 이 평가값과 허용값을 비교하여, 평가값이 허용값을 초과한 경우에, 2진화된 임시 설치높이를 유전적 알고리즘에 의해 새롭게 작성하여, 이 새로운 임시 설치높이에 기초하여, 다시 평가값을 연산한다. 그리고, 이 평가값이 허용값내에 들어갈 때까지 동일한 순서를 반복한다.

Description

크랭크축의 설치위치 검출방법, 검출장치 및 그 위치검출용 프로그램{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING CRANKSHAFT INSTALLATION POSITION, AND PROGRAM FOR DETECTING THE INSTALLATION POSITION}

일반적으로, 선체에 엔진을 설치하는 경우, 그 크랭크축의 중심위치를 정확하게 맞출 필요가 있다.

종래, 크랭크축의 중심위치를 조정하는 장치로서는, 특허공개 평8-91283호공보에 개시된, 주기관의 중심맞춤 자동계측장치가 있다.

이 중심맞춤 자동계측 장치는, 주기관(디젤기관)과 프로펠라를 회전시키는 추진축을 연결하는 전후 한조의 커플링의 대향면 사이 및 주기관의 크랭크암 사이에 각각 변형센서를 부착해 두고, 그리고 크랭크축을 1회전시켜서, 기준위치에 대한 소정각도 위치에서의 어긋남 양(축방향에서의 변위량)을 검출함과 아울러, 컴퓨터 장치에 입력하고, 그 다음에 이들 검출된 어긋남 양을 화면상에서 시각화시키도록 함과 아울러, 이 시각화된 그래프를 보고, 크랭크축의 베어링의 높이를, 작업자의 경험에 기초하여 조정하도록 한 것이다.

이 중심맞춤 자동계측 장치의 구성에 의하면, 어느 크랭크암 사이의 거리가 어긋나 있는 지를 검출하여, 높이 조정을 행할 크랭크축의 베어링를 특정할 수 있지만, 어느 정도 높이를 조정하면 좋은 것인지를 모르기 때문에, 즉 크랭크축의 위치를 정밀도 좋게 검출하지 못하기 때문에, 실제의 높이의 조정 작업은, 작업자의 경험에 의지하고 있고, 따라서 그 조정작업을 신속하게 또한 정밀도 좋게 행할 수 없다라고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은, 크랭크축의 위치를 신속하게 또한 정밀도 좋게 검출할 수 있는 크랭크축의 설치위치 검출방법, 설치위치 검출장치 및 설치위치검출용 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 선박에 있어서의 엔진 크랭크축의 설치위치를 검출하는 방법, 장치 및 설치위치검출용 프로그램에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 설치높이 검출방법의 검출대상을 나타내는 크랭크축의 개략구성도;

도 2는 본 발명의 바람직한 설치높이 검출장치의 개략구성을 나타내는 블록도;

도 3은 설치높이 검출장치에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜 측정장치의 개략구성을 나타내는 블록도;

도 4는 크랭크 디퍼렌셜 측정장치에 있어서의 측정부의 크랭크축으로의 설치상태를 나타내는 측면도;

도 5는 크랭크 디퍼렌셜 측정장치의 측정부에 의한 크랭크축에서의 측정위치를 나타내는 도면;

도 6은 크랭크축에 있어서의 글로벌 좌표계를 나타내는 전체모식도;

도 7은 크랭크축의 1크랭크스로에서의 모식정면도;

도 8은 크랭크축의 로컬 좌표계를 나타내는 모식측면도;

도 9는 크랭크축에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜의 연산순서를 설명하는 모식도;

도 10은 크랭크축의 설치높이 검출방법의 개략순서를 나타내는 흐름도;

도 11은 크랭크축의 설치높이 검출방법의 상세한 순서를 나타내는 흐름도;

도 12는 크랭크축의 설치높이 검출방법의 상세한 순서를 나타내는 흐름도;

도 13은 크랭크축의 설치높이 검출방법에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜 및 설정 설치높이를 나타내는 그래프도;

도 14는 크랭크축의 설치높이 검출방법에 있어서의 측정 디퍼렌셜값을 나타내는 그래프도; 및

도 15는 크랭크축의 설치높이 검출방법에 있어서의 연산 디퍼렌셜값을 나타내는 그래프도이다.

본 발명의 제1크랭크축의 설치위치 검출방법은, 복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를 검출하는 방법으로서,

각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜의 실측값을 입력하는 공정과, 크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준설치위치에 대한 나머지의 각 베어링의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 공정과, 이 설정공정에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 공정, 이 연산공정에서 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초하여 평가값을 연산한 후, 이 평가값이 허용범위내에 있는지 없는지를 판단하는 공정과, 이 판단 공정에서 평가값이 허용범위 밖에 있다라고 판단된 경우에, 상기 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 새롭게 작성하는 공정으로 구성되고,

또한 이 새롭게 작성된 임시 설치위치에 기초하여, 상기 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 공정을 실행해서, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하고, 평가값이 허용범위내에 들어간 시점에서의 임시 설치위치를 크랭크축의 설치위치로서 검출하는 방법이다.

또한, 본 발명의 제2크랭크축의 설치위치 검출방법은, 제1크랭크축의 설치위치 검출방법에 있어서,

설치위치를 높이위치 및/또는 수평위치로 하는 방법이다.

본 발명의 제1크랭크축의 설치위치 검출장치는, 복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를 검출하는 장치로서,

각 크랭크축에서의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 임시 설치위치 설정수단과, 이 임시 설치위치 설정수단에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용하여, 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 크랭크 디퍼렌셜 연산수단과, 이 크랭크 디퍼렌셜 연산수단에 의해 구해진 연산 디퍼렌셜값과 크랭크 디퍼렌셜 측정수단에 의해 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산하는 평가값 연산수단과, 이 평가값 연산수단에서 구해진 평가값이 허용범위내인지 아닌지를 판단함과 아울러 평가값이 허용범위내에 있는 경우, 상기 임시 설치위치가 크랭크축의 설치위치이다라고 판단하는 판단수단과, 이 판단수단에서 평가값이 허용범위 밖에 있다라고 판단된 경우에, 상기 임시 설치위치에 유전적 알고리즘을 실시해서 새로운 임시 설치위치를 작성하는 설치위치 변경수단으로 구성되고,

또한 상기 설치위치 변경수단에서 새로운 임시 설치위치가 작성된 경우, 이 새로운 임시 설치위치를 사용해서 연산 디퍼렌셜값을 구함과 아울러, 이 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 제2크랭크축의 설치위치 검출장치는, 제1크랭크축의 설치위치 검출장치에 있어서,

설치위치를, 높이위치 및/또는 수평위치로 한 것이다.

또한, 본 발명의 제1크랭크축의 설치위치검출용 프로그램은, 복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를, 크랭크암 사이의 변위량(이하, 크랭크 디퍼렌셜이라고 한다)에 기초하여, 컴퓨터장치에 연산시켜서 검출하기 위한 프로그램으로서,

각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크 디퍼렌셜의 실측값의 입력단계와, 크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준 설치위치에 대한 나머지의 각 베어링의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 설정단계와, 이 설정단계에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 연산단계와, 이 연산단계에서 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 입력된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산한 후, 이 연산값이 허용범위내에 있는지 없는지를 판단하는 판단단계와, 이 판단단계에서 평가값이 허용범위 밖에 있다고 판단된 경우에, 상기 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 새롭게 작성하는 설치위치 변경단계와, 이 새롭게 작성된 임시 설치위치에 기초하여, 상기 연산단계에서 크랭크 디퍼렌셜의 연산을 실행시켜, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 상기 설치위치 변경단계에서 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하는 명령단계를 구비한 것이다.

또한, 본 발명의 제2크랭크축의 설치위치검출용 프로그램은, 상기 제1크랭크축의 설치위치검출용 프로그램에 있어서,

설치위치를 높이 및/또는 수평위치로 한 것이다.

상기 각 발명의 구성에 의하면, 크랭크축의 설치위치, 즉 설치높이 또는/ 및 설치 수평위치를 검출할 때, 미리, 각 베어링부분에서의 설치위치를 임시로 설정해 두고, 이 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용하여, 각 크랭크스로에서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산에 의해 구함과 아울러, 이 연산 디퍼렌셜값과 실제로 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 구하고, 그리고 이 평가값과 허용값을 비교하여, 평가값이 허용범위내에 있는 경우에는, 상기 임시 설치위치가 적정한 값이다라고 판단하고, 한편, 평가값이 허용범위 밖에 있는 경우에는, 임시 설치위치의 데이터열에 유전적 알고리즘을 실시하여, 새로운 임시 설치위치의 데이터열을 설정하고, 다시, 연산 디퍼렌셜값을 구하여 그 평가값과 허용값을 비교하는 순서를 반복하고, 또한 평가값이 허용범위내에 내에 들어갈 때까지 반복하도록 하였기 때문에, 종래와 같이 , 작업자의 경험에 기초한 경우에 비하여, 신속하고 또한 정밀도 좋게 크랭크축의 설치위치를 검출할 수 있다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해 첨부한 도면에 따라 설명한다.

본 발명은 선박용 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치, 보다 구체적으로는 설치높이 및 설치 수평위치의 검출에 관한 것이다.

그러나, 설치높이의 검출과 설치 수평위치의 검출은, 기본적으로는 동일한 순서로 행하여지기 때문에, 본 실시의 형태에서는 도 1∼도 15에 기초하여 크랭크축의 설치높이 검출장치 및 설치높이 검출방법에 대해서 설명하고, 크랭크축의 설치 수평위치 검출장치 및 설치 수평위치 검출방법에 대해서는 간단히 설명한다.

본 실시의 형태에 관한 크랭크축은, 예를 들면 선박용의 대형 엔진에 설치되는 것이고, 또한 그 설치높이 검출장치 및 설치높이 검출방법은, 엔진을 선체에 설치할 때 또는 엔진의 보수시에, 크랭크축에 있어서의 각 베어링의 중심 높이위치를 설치높이로서 검출하는 것이다.

본 실시의 형태에 관한 엔진으로서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 7개의 피스톤(1)에 의해 크랭크축(2)을 회전시키는 경우에 대해서 설명한다. 즉, 베어링(3)은 적어도 8개 설치되게 되지만, 크랭크축(2)의 선미측의 후단부는 다시 격벽에 설치된 베어링(3)에 지지되어 있다. 따라서, 크랭크축의 설치높이는 8개소(#1∼#8 위치)의 베어링(3)의 중심높이로서 검출된다. 한편, #1은 선수측(Fore)의 베어링(3)의 위치를 나타내고, #8은 선미측(Aft)의 베어링(3)의 위치를 나타내며, #9는 격벽에 설치된 베어링(3)의 위치를 나타낸다. 물론, 크랭크축(2)의 각 피스톤(1)에 대응하는 위치에는, 크랭크암(11)을 통해 크랭크핀(12)이 설치됨과 아울러, 이 크랭크핀(12)과 피스톤(1)이 각각 커넥팅로드(4)를 통해 연결되어 있다.

이하, 설치높이 검출장치에 대해서 설명한다.

이 설치높이 검출장치는, 크게 나눠서 도 2에 나타낸 바와 같이, 크랭크암(11) 사이의 변위량(이하, 크랭크 디퍼렌셜이라고 함)을 계측하는 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)와, 데이터로서 임시로 설정된 임시 설치높이에 기초하여 크랭크 디퍼렌셜을 연산함과 아울러 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)로부터 입력된 측정 디퍼렌셜값과 비교하는 것에 의해 임시 설치높이를 평가해서 가장 확실한 설치높이를 검출하기 위한 설치높이 연산장치(22)로 구성되어 있다.

상기 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 크랭크암(11) 사이에 삽입되는 Y자형상의 부착체(31)와, 이 부착체(31)의 2분기점부분에 배치됨과 아울러 이 2분기점부분으로부터 스프링체를 통해 진퇴 가능하게 된 측정봉(32)과, 동일하게 부착체(31)에 설치되어 상기 측정봉(32)의 진퇴량을 전기신호로서 검출하는 변위계(33)와, 크랭크축(2)의 회전각도를 검출하는 크랭크 각도 검출기(예를 들면, 회전 펄스계가 이용된다)(34)와, 이들 변위계(33) 및 크랭크 각도 검출기(34)로부터의 검출신호를 각각 증폭기(35,36) 및 A/D변환기(37)를 통해 입력하여, 소정의 크랭크 각도에서의 크랭크 디퍼렌셜을 구하는 연산기(38)로 이루어져 있다. 한편, 부착체(31)의 2분기점부분의 양 선단부에 대해서도, 측정봉(32)과 마찬가지로, 스프링체에 의해 진퇴 가능하게 설치되어 있지만, 이것은 크랭크암(11) 사이에서 부착체(31) 자신을 유지하기 위한 것이고, 따라서 측정봉(32)에 설치되어 있는 스프링체의 압압력의 쪽이, 부착체(31)의 2분기점부분의 양 선단부측에 설치되어 있는 스프링체의 그것보다도 강하게 되어 있다.

상기 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)에 의해, 크랭크 디퍼렌셜을 측정하는 경우, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 부착체(31)를 크랭크암(11) 사이에 또한 크랭크핀(12)과는 반대측 위치에 세트한 후, 대략 1회전시켜서, 크랭크핀(12)이 정상부(0도의 Top위치)에 위치할 때 및 저부(180도의 Bottom위치)에 위치할 때의 크랭크 디퍼렌셜이 측정된다. 한편, 정상부와 저부에 위치하는 경우에 대해서 측정하도록 한 것은, 본 실시의 형태에 있어서는, 연직방향에서의 설치높이를 검출하기 위함이다. 따라서, 수평방향에 있어서도 크랭크축(2)의 설치위치의 차를 검출하는 경우에는, 크랭크축(2)이 90도의 우현(Starboard)위치 및 270도의 좌현(Port)위치에서 측정하면 좋다.

그런데, 실제로 저부를 측정하는 경우, 커넥팅 로드가 방해로 되어서 측정할 수 없기 때문에, 저부로부터 좌우로 조금 벗어난 위치에 있는 BS(Starboard of Bottom) 및 BP(Port of Bottom)의 2점에서 측정이 행해짐과 아울러, 이 2점에서의 측정값의 평균값이 저부에서의 측정값으로 된다.

다음에, 설치높이 연산장치(22)에 대해서 설명한다.

이 설치높이 연산장치(22)는, 컴퓨터 장치, 키보드 등의 데이터 입력수단, 화상표시장치 등의 출력수단, 각종 연산용 프로그램 및 데이터를 격납하는 기억수단 등으로 구성되어 있다.

이 설치높이 연산장치(22)는, 각 베어링(3)에 있어서의 설치높이를, 미리 초기 데이터로서 임시로 설정함과 아울러, 이 설정된 임시 설치높이에 기초하여 크랭크 디퍼렌셜을 연산식을 사용해서 구하고, 이 연산 디퍼렌셜값과 상기 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)에서 얻어진 측정 디퍼렌셜값의 차를 평가하여, 상기 설정된 임시 설치높이의 적합 및 부적합을 판단하는 것이다.

즉, 이 설치높이 연산장치(22)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 크랭크축에 관한 제원 데이터, 예를 들면 실린더(피스톤)의 개수, 스트로크, 크랭크스로(1개의 피스톤에 대응하는 양 크랭크암 및 크랭크핀의 부분임)의 질량(무게), 단면２차 모멘트, 단면２차 극모멘트 등의 각종 데이터, 및 저널, 크랭크핀, 크랭크암 등의 각종 치수를 입력하는 축계 제원 데이터 입력수단(41)과, 각 베어링(3)에서의 설치높이를 소정 범위내에서 데이터로서 임시로 설정하는 임시 설치높이 설정수단(42)과, 이 임시 설치높이 설정수단(42)에서 설정된 임시 설치높이를 사용하여, 각 크랭크스로에 대응하는 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 크랭크 디퍼렌셜 연산수단(43)과, 이 크랭크 디퍼렌셜 연산수단(43)에 의해 연산된 연산 디퍼렌셜값 및 상기 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)에 의해 측정된 측정 디퍼렌셜값을 입력함과 아울러 양 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산하는 평가값 연산수단(44)과, 이 평가값 연산수단(44)에 의해 구해진 평가값 및 미리 설정된 허용값(허용 범위의 일례로 하한값이 되는지 상한값이 되는지는, 평가식에 의존하지만, 여기에서는, 하한값으로서 설정된다)을 입력함과 아울러 비교하여, 평가값이 허용값을 초과한 경우(허용범위내에 있는 경우)에, 설정된 설치높이가 적정하다고 판단해서 그러하다라는 것을 출력하고, 한편 평가값이 허용값이하인 경우(허용범위 밖에 있는 경우)에는, 설정된 설치높이가 부적정하다라고 판단하는 판단수단(45)과, 이 판단수단(45)에서 설정된 설치높이가 부적정하다라고 판단된 경우에, 상기 설정된 임시 설치높이에 유전적 알고리즘(유전적 조작)을 실시해서 새로운 임시 설치높이를 작성(추측)하는 설치높이 변경수단(46)으로 구성되어 있다.

다음에, 상기 각수단에 있어서의 구성을 그 작용과 함께 자세하게 설명한다.

축계 제원 데이터 입력수단(41)에서는, 연산에 필요로 하는 실린더에 관계되는 실린더의 개수, 스트로크, 크랭크스로의 질량(무게), 단면２차 모멘트, 단면２차 극모멘트, 및 저널, 크랭크 핀, 크랭크암 등의 각종 치수가 입력된다.

또, 임시 설치높이 설정수단(42)에서는, 선수측의 제1번째 베어링(기준 베어링)(3)(#1)에서의 설치높이를 기준값(기준설치높이)으로서 제로로 설정함과 아울러, 이 베어링(3)에 인접하는 제2번째∼8번째의 7개의 베어링(3)(#2∼#8)에서의 설치높이를, 예를 들면 -0.400mm∼+0.375mm의 범위에서 또한 0.025mm간격으로, 예를 들면 랜덤 함수를 사용해서 임시로 설정한다.

이러한 설정높이 범위 및 높이 간격으로 한 것은, 후술하는 설치높이 변경수단에서, 유전적 알고리즘에서 의해 보다 최적인 임시의 설치높이를 구할 때에, 설치높이를 「0」과 「1」의 2진 코드로 나타내기 위함이다. 상술한 ―0.400mm ∼ +0.375mm의 범위를 0.025mm간격으로 수치화하면 32단계로 되고, 이것을 「0」과 「1」의 2진 코드로 나타내기 위해서 5비트(32단계)필요하게 된다. 즉, 기준 베어링(3)(#1)에 대한 다른 베어링(3)(#2∼#8)의 설치높이를 5비트의 데이터로 나타낼 수 있고, 따라서 7개의 베어링(3)의 높이는, 35비트(5비트×7개)의 데이터에서, 정리된 데이터 열(7개의 베어링의 높이의 데이터를 일련으로 늘어놓은 것)로서 나타낼 수 있다. 한편, 설치높이가 2진 코드화되는 것은, 유전자 알고리즘을 사용할 때뿐이며, 그 이외의 처리에 있어서는 10진수로 나타낸다. 물론, 10진수로 나타낸 복수개의 베어링(3)의 높이를 정리해서 나타내는 경우에도, 데이터 열이라고 칭한다.

그리고, 최초에 설정하는 각 베어링의 임시 설치높이의 데이터 열은 1조 이상, 예를 들면 46조 설치된다(물론, 46조에 한정되는 것은 아니고, 적당히 증감할 수 있음).

그리고, 크랭크 디퍼렌셜 연산수단(43)에서는, 임시 설치높이의 데이터(데이터 열이기도 함)에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용하여, 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜이 연산에 의해 구해진다.

이 전달 매트릭스법에서는, 크랭크축(2) 전체에 걸쳐 각 부의 변위(이하, 상태량이라고 함)를 연산할 때에, 들보와 같은 직선부에 있어서 변위를 전하는 격간 전달방정식(그 계수를 격간 전달 매트릭스라고 함)이 사용됨과 아울러, 들보의 연속성을 차단하는 지점부에서 변위를 알리는 격점 전달방정식(그 계수를 격점 전달 매트릭스라고 함)이 사용된다.

이하의 설명에 있어서는, 크랭크축(2)을 따라 전달 매트릭스법이 적용되지만, 크랭크축심(저널의 축심이기도 함)을 따르는 방향을 글로벌 좌표계(x, y, z로 나타내고, 절대 좌표계라고도 함)로 함과 아울러, 크랭크암(11) 및 크랭크핀(12)을 따르는 방향을 로컬 좌표계(x, t, r로 나타내고, 상대 좌표계라고도 함)로 한다.

한편, 도 6에 크랭크축(2)을 모델화한 전체도를 나타내고, 도 7에 1 크랭크스로에서의 글로벌 좌표축의 설정방법을 나타내며, 도8에 1크랭크스로에서의 로컬 좌표축의 설정법을 나타낸다.

이하의 설명에 있어서, 특별히, 언급되지 않은 기호는 하기와 같다.

a: 크랭크암 사이의 초기 길이

A: 단면적

D: 크랭크암간 거리

Def: 크랭크 디퍼렌셜

E: 세로탄성계수

F: 전단력

C: 전단계수

I: 단면２차 모멘트

J: 단면２차 극모멘트

k: 베어링부에서의 스프링 정수

L: 길이

M: 굽힘 모멘트

T: 뒤틀림모멘트

0: 크랭크 각도

우선, 하기의 식에 나타낸 바와 같이, 선수측의 베어링에 있어서의 상태량(변위 및 작용력)(B)을 미지수로 하는 방정식을 작성한다. 한편, 하기식 중, S는 격간 전달 매트릭스, P은 격점 전달 매트릭스, R는 선수측에서의 경계조건을 나타내는 경계 매트릭스, R'은 선미측에서의 경계 매트릭스로, 각각 이미 알려져 있다.

R'S_nsP_ns-1S_ns-1····P₁S₁RB=O

한편, 상기 식 중에 첨자 ns는, 선수단(Fore)과 선미단(Aft)의 사이에 있어서의 축이, 베어링에 의해 구획되는 구간의 개수를 나타내고 있다.

그리고, 상기 식을 푸는 것에 의해 선수측에서의 상태량(B)이 구해진다.

이 상태량(B)이, 이하의 설명에서 나타내는 변위 벡터(q) 및 힘 벡터(Q)이며, 이하, 이 상태량을 초기값으로서, 격간 전달방정식 및 격점 전달방정식을 반복 사용하여, 크랭크축 전체에 걸쳐서 상태량이 구해진다.

즉, 글로벌 좌표계에 있어서의 상태량인 변위 벡터(q) 및 힘 벡터(Q)는, 하기 (1)식 및 (2)식으로 나타낸다. 한편, 식중에 있어서의 벡터는, 굵은 글씨로 나타내는 것으로 한다.

단, (1) 식중, d_x, d_y,d_z는 변위 또는 휘어짐을 나타내고, 또한 Φ_x, Φ_y, Φ_z는 뒤틀림각 또는 휘어짐각을 나타내며, (2)식 중, T_x, M_y, M_z는 진동 모멘트 또는 굽힘 모멘트를 나타내고, 또한 F_x, F_y, F_z는 축력 또는 전단력을 가리킨다.

또한, 로컬 좌표계에 있어서의 상태량인 변위 벡터(q') 및 힘 벡터(Q')는 하기 (3)식 및 (4)식에서 나타내어진다.

마찬가지로, (3)식 중, d_x, d_t, d_r는 변위 또는 휘어짐을 나타내고, 또한 Φ_x, Φ_t, Φ_r는 뒤틀림각 또는 휘어짐각을 나타내며, (4)식 중, T_x, M_t, M_r는 진동 모멘트 또는 굽힘 모멘트를 나타내고, 또 F_x, F_t, F_r는 축력 또는 전단력을 나타낸다.

다음에, 전달 매트릭스법에서 이용되는 격간 전달방정식 및 격점 전달방정식에 대해서 설명한다.

선수측(fore 측에서, F에 첨자로 나타냄)으로부터 선미측(aft측에서, A에 첨자로 나타냄)의 상태량을 구하는 격간 전달방정식은, 하기 (5)식으로 나타내어진다. 단, (5)식 중, i는 베어링 번호(베어링으로 구획되는 축의 번호)를 나타낸다.

여기에서,

다음에, 상태량을, 글로벌 좌표계로부터 로컬 좌표계로 변환하는 좌표변환식(전달방정식)은, 하기 (6)식으로 나타내어진다.

여기에서,

한편, 상태량을, 로컬 좌표계로부터 글로벌 좌표계로 변환하는 좌표 변환식(전달방정식)은, 하기 (7)식로 나타내어진다.

여기에서,

예를 들면, 저널로부터 크랭크암으로의 좌표변환식(전달방정식)은, 하기 (8)식으로 나타내어진다.

여기에서,

또한, 크랭크암으로부터 저널로의 좌표변환도, 상기 (8)식이 사용된다.

또한, 크랭크 핀으로부터 크랭크암으로의 좌표변환식(전달방정식)은, 하기 (9)식으로 나타내어지고, 크랭크암으로부터 크랭크핀으로의 좌표변환도 마찬가지로 하기 (9)식으로 나타내어진다.

여기에서,

그런데, 각 베어링(3)에 있어서의 격점 전달방정식은 하기 (10)식으로 나타내어진다.

여기에서,

또한, 상기 h₂에 있어서의 d_z0에 초기의 임시 설치높이의 데이터가 대입되고(단, d_y0는 일정하게 함), 또한 이 d_z0에 유전적 알고리즘에 의해 생성되고 변경된 새로운 임시 설치높이의 데이터가 입력된다(단, d의 첨자인 0(제로)는 초기값을 의미한다).

다음에, 크랭크 디퍼렌셜의 연산순서에 대하여 설명한다.

여기에서, d_x1, d_y1, d_z1을 크랭크스로에 있어서의 선수측 부분에서의 변위량으로 하고, d_x2, d_y2, d_z2을 크랭크스로에 있어서의 선미측 부분에서의 변위량으로 하고, 또한 a를 크랭크스로에서의 초기길이로 하면, 서로 인접하는 크랭크스로 사이의 거리 D는 하기 (11)식으로 나타내어진다(단, d의 첨자인 1은, 후술하는 도 9의(b) 위치를 나타내고, 마찬가지로, 첨자 2는, 도 9의 (h)위치를 나타낸다).

또, 피스톤의 상사점(TDC, 0도)에서의 거리를 D_o, 피스톤 하사점(BDC, 180도)에서의 거리를 D₁₈₀이라고 하면, 크랭크 디퍼렌셜(Def)은 하기 (12)식으로 나타내어진다.

여기에서, a의 오더는 1O²mm이며, 또 d_x, d_y, d_z는 1O^-3mn이기 때문에, 상기 (11)식은 하기 (13)식과 같이 변형될 수 있다.

여기에서,

따라서, 크랭크 디퍼렌셜은 하기 (14)식으로 구할 수 있다.

(14)식으로부터 알 수 있듯이, 크랭크 디퍼렌셜은 대부분 크랭크 축심방향에서의 변형량에 의존하고 있다.

여기에서, 상기 연산식에 기초한 크랭크 디퍼렌셜의 구체적인 연산순서를 도 9에 기초하여 설명한다.

여기에서는, 1 크랭크스로에 착안하여 각 부재마다의 연산공정으로서 차례로 설명한다.

제1공정. (a)의 베어링부분에서는, (5)식의 격간전달방정식이 이용된다.

제2공정. (b)의 절곡부에서는, 제1공정에 있어서의 (5)식의 좌변을 (6)식의 좌표변환식의 우변에 대입하고, 그 때의 (6)식의 좌변을 (8)식의 좌표변환식의 우변(저널)에 대입한다.

제3공정. (c)의 크랭크암에서는 제2공정에 있어서의 (8)식의 좌변을 (5)식의 우변에 대입한다.

제4공정. (d)의 절곡부에서는 제3공정에 있어서의 (5)식의 좌변을 (9)식의 좌표변환식의 우변에 대입한다.

제5공정. (e)의 크랭크핀에서는 제4공정에 있어서의 (9)식의 좌변을 (5)식의 우변에 대입한다.

제6공정. (f)의 절곡부에서는 제5공정에 있어서의 (5)식의 좌변을 (9)식의 좌변으로 한다.

제7공정. (g)의 크랭크암에서는 제6공정에 있어서의 (9)식의 우변 [q' Q' 1]^T _arm을 (5)식에 대입한다.

제8공정. (h)의 절곡부에서는 제7공정에 있어서의 (5)식의 좌변을 (8)식의 좌변으로 하여, 그 때의 (8)식의 우변의 [q' Q' 1]^T _Journal을 (7)식의 좌표변환식의 우변에 대입한다.

제9공정. (i)의 베어링부분에서는 제8공정에 있어서의 (7)식의 좌변을 (5)식의 우변에 대입한다.

또한, 한 크랭크스로1부터 인접하는 크랭크스로2로의 [(j부)로 나타내는 지점을 경계로 하는)전달은, (10)식의 격점 전달방정식이 사용되고, 제9공정에 있어서의 (5)식의 좌변을 (10)식의 우변에 대입하는 것에 의해 행하여진다.

이와 같이, 상태량인 q 및 Q(Q=0)가, 전달방정식의 계수인 각 전달 매트릭스에 의해, 선수측으로부터 선미측으로 전달되어 각 변위가 구해지게 된다. 물론, 전달의 과정에 있어서, (5)식과 (1O)식의 f₁, f₂, h₁, h₂에 의해 , Q도 변화되어 가게 된다.

다음에, 평가값 연산수단(44)에 대해서 설명한다.

이 평가값 연산수단(44)은, 하기 (15)식에 나타낸 바와 같이, 측정 디퍼렌셜값에 기초하여 연산 디퍼렌셜값이 적정한 값으로 되어 있는지 아닌지를 판단하기 위한 평가값(H)을 구하기 위한 것이다.

또한, (15)식 중, n은 피스톤의 총개수이다.

또한, 상기 판단수단(45)에서는, 평가값과 미리 설정되어 있는 허용값이 비교되어, 46조의 설치높이의 데이터 열 중 어느 하나에 있어서, 평가값이 허용값을 초과한 경우에는, 그 조의 임시 설치높이의 데이터 열에 관한 연산 디퍼렌셜값과 측정 디퍼렌셜값이 거의 일치하고, 따라서 임시로 설정된 임시 설치높이 데이터의 값이 거의 맞다고 판단되어서, 그러한 바가 표시장치에 출력된다. 또한, 출력되는 것은 평가값이 허용값을 초과한 모든 임시 설치높이의 데이터 열이어도 좋고, 또는 가장 평가값이 우수한 것만이어도 좋다. 한편, 46조 전체의 임시 설치높이의 데이터 열에 있어서, 평가값이 허용값 이하인 경우에는, 모든 연산 디퍼렌셜값이 측정 디퍼렌셜값과는 먼 값으로 되어 있고, 이것은, 처음에 설정된 임시 설치높이의 데이터 열의 값이 적정하지 않은 것을 나타내고, 그러하다는 것을 설치높이 변경수단(46)에 입력된다.

이 설치높이 변경수단(46)에서는, 처음에 설정된 모든 설치높이의 데이터 열에 대하여, 유전적 조작 즉 유전적 알고리즘이 실시되어서, 새로운 임시 설치높이의 데이터 열이 작성된다. 구체적으로는 (1O)식에 있어서의 h₂의 d_x0에 변경이 가해진다. 물론, 여기에서는 상술한 바와 같이 설치높이는 2진 코드화된다.

여기에서 이용되는 유전적 알고리즘으로서는, 예를 들면 46조의 데이터 열 중, 평가값이 낮은 데이터 열을 소멸시킴과 아울러 평가값이 높은 데이터 열을 증식시키는 도태, 데이터 열의 일부끼리를 재조합하는 교차, 또는 데이터 열의 임의의 위치의 비트를 반전시키는 돌연변이가 이용된다.

다음에, 상술한 크랭크 디퍼렌셜의 연산순서를 사용하여, 크랭크축의 설치높이를 검출하는 순서를, 도 10에 나타낸 개략적인 흐름도에 기초하여 설명한다. 한편, 이 순서는, 본 발명의 설치높이를 검출하기 위한 컴퓨터 프로그램(후술함)과 동일한 내용이기도 하다.

우선, 단계1에 나타낸 바와 같이, 크랭크 디퍼렌셜 측정장치(21)에 의해, 각 크랭크스로에서의 소정 크랭크 각도위치에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 측정함과 아울러, 이 측정 디퍼렌셜값을 입력한다.

다음에, 단계2에 나타낸 바와 같이, 축계 제원 데이터 입력수단(41)에서, 연산에 필요로 하는 실린더에 관계되는 실린더의 개수, 스트로크, 크랭크스로의 질량, 관성 모멘트, 및 저널, 크랭크 핀, 크랭크암 등의 각종 치수를 입력한다.

다음에, 단계3에 나타낸 바와 같이, 임시 설치높이 설정수단(42)에서, 각 베어링(3)에서의 초기값으로서의 임시 설치높이의 데이터 열을, 예를 들면 46조 설정한다.

다음에, 단계4에 나타낸 바와 같이, 크랭크 디퍼렌셜 연산수단(43)에서, 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로마다, 선수측의 변위(d_x1, d_y1, d_z1)(도 9의 (b)위치) 및 선미측의 변위(d_x2, d_y2, d_z2)(도 9의 (h)위치)를 구한 후, (11)식 및 (12)식을 사용해서 크랭크 디퍼렌셜을 연산에 의해 구한다.

다음에, 단계5에 나타낸 바와 같이, 평가값 연산수단(44)에서, 연산 디퍼렌셜값과 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 구한 후, 단계6에서, 이 평가값이미리 설정된 허용값과 비교되어, 연산 디퍼렌셜값이 적정한지 아닌지가 판단된다. 즉, 평가값이 허용값을 초과한 경우, 임시 설치높이로서 설정된 각 크랭크스로에 있어서의 베어링(3)에서의 설치높이가 적정하다라고 판단되어, 현재의 설치높이로서 출력된다.

이상의 각 단계를, 46조 모든 설치높이의 데이터 열에 대해서 행하고, 1개라도 평가값이 허용값을 초과한 것이 있으면(허용범위 내에 있는 경우), 상기 출력으로 처리는 종료한다.

한편, 모든 조의 설치높이의 데이터 열에 있어서, 평가값이 허용값 이하일 경우에는, 단계7에 나타낸 바와 같이, 설치높이 변경수단(46)에서, 초기값으로서의 임시 설치높이의 데이터 열에 대하여 유전적 알고리즘에 의한 처리가 실시되어 새로운 임시 설치높이의 데이터 열이 46조 작성된다.

그 후, 다시, 단계4로 진행하여 크랭크 디퍼렌셜의 연산이 행해진 후, 평가식에 의한 평가가 행하여지고, 상기 46조의 데이터 열 중, 1개라도 평가값이 허용값을 초과한 경우에는, 그 임시 설치높이의 데이터 열이 현재의 설치높이이다라고 판단되어서 출력된다.

또한, 상기 46조 전체의 데이터 열의 평가값이 허용값 이하인 경우에는, 다시 단계7로 진행되고, 설치높이 변경수단(46)에서, 다시 유전적 알고리즘에 의해, 현재의 임시 설치높이의 데이터 열에 대하여 변경이 가해져서 새로운 임시 설치높이의 데이터 열이 46조 작성된 후, 상기와 동일한 수순이 반복되어, 평가값이 허용값을 초월할 때까지 (허용범위내에 들어갈 때까지) 계속된다.

또한, 도 11 및 도 12에 상세한 계산순서를 참고하여 설명한다.

도 11과 도 12는, ※1 및 ※2의 부분에서 서로 연결된 흐름도이며, 도 11에 나타내는 전반부분의 순서는 선수측의 상태량의 연산을 행하는 것이며, 또 도 12에 나타내는 후반부분의 순서는 전반부분에서 얻어진 상태량에 기초하여 각 크랭크스로에서의 변위를 연산하는 것이다. 그리고, 소정의 크랭크 각도(+α)마다, 전체의 연산순서가 반복해서 행해진다.

여기에서, 도 13에, 측정 디퍼렌셜값과 설치높이를 추정한 경우의 연산 디퍼렌셜값과의 비교 데이터를 나타낸다. 도 13의 (a)는 디퍼렌셜값의 비교를 나타내지만, 양자 모두 거의 일치하고, 따라서 그래프상에서는 1개의 선으로서 그려져 있다. 또한, 도 13의 (b)는 설정(추측)한 설치높이를 나타내고 있다.

한편, 이 설치높이 검출장치에서는, 크랭크축이 1회전하는 동안에서의 크랭크 디퍼렌셜의 연산이 행하여지기 때문에, 연직방향에서의 설치높이의 계산이외에도, 수평방향에서의 설치상태도 계산된다. 도 14에 각 크랭크스로에 있어서의 1회전 중의 크랭크 디퍼렌셜의 측정결과를 나타내고, 도 15에 그 경우의 연산 디퍼렌셜값을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 크랭크축의 설치높이를 검출할 때, 각 베어링에서의 설치높이를, 미리 초기 데이터로서 임시로 설정해 두고, 이 임시 설치높이에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용하고, 각 크랭크스로에서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산에 의해 구함과 아울러, 이 연산 디퍼렌셜값과 실제로 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 구하며, 이 평가값이 허용범위내에 있으면 임시 설치높이가 적정하다고 판단하도록 되고, 한편, 평가값이 허용범위 밖에 있는 경우에는, 임시 설치높이에 유전적 알고리즘을 실시해서, 새로운 임시 설치높이를 작성하고, 다시 연산 디퍼렌셜값을 구하는 순서를 반복하도록 했기 때문에, 종래와 같이 작업자의 경험에 기초한 경우에 비해서, 신속하게 또한 정밀도 좋게 크랭크축의 설치위치를 검출할 수 있다.

그런데, 상기 실시의 형태에 있어서는, 크랭크축의 설치높이의 검출에 대해서 설명했지만, 상기와 같은 장치 및 방법에 의해, 크랭크축의 설치 수평위치에 대해서도 검출할 수 있다.

즉, 설치높이의 검출장치 및 검출방법에 있어서, 「설치높이」라는 어구를 「설치 수평위치」로 바꿔 읽고, 그 순서를 행하는 것에 의해 크랭크축의 설치 수평위치를 신속하게 또한 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

단, 크랭크 디퍼렌셜에 대해서는, 하기 (16)식을 사용해서 구하게 되고, 또 유전적 알고리즘에 의해 생성되는 데이터 열에 있어서는, (1O)식에 있어서의 h₂의 d_y0에 변경이 가해진다(단, d_z0는 일정하게 되어 있다).

또한, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 설치높이와 설치 수평위치의 검출장치 및 검출방법을 별개로 설명했지만, 물론, 연산에 필요한 상태량, 격간 전달 매트릭스, 격점 전달 매트릭스에는 설치높이 및 설치 수평위치를 연산할 수 있는 3차원 좌표축에서의 변위가 포함되어 있기 때문에, 동일한 검출장치 및 검출방법으로, 설치높이와 설치 수평위치를 함께 검출할 수 있다. 이 설치높이와 설치 수평위치를 포함한 어구로서 설치위치를 사용하고 있다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서는, 각 크랭크스로에서의 크랭크 디퍼렌셜을 실제로 측정하는 크랭크 디퍼렌셜 측정장치를 구비시킨 것으로서 설명하였지만, 이 크랭크 디퍼렌셜 측정장치는 반드시 필요하지는 않다. 요컨대, 크랭크 디퍼렌셜의 실측값을 설치높이 연산장치 또는 설치 수평위치 연산장치에 입력하면 좋다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서의 설치높이 연산장치 또는 설치 수평위치 연산장치에는, 상술한 크랭크축의 정확한 설치높이 및 크랭크축의 설치 수평위치를 컴퓨터 장치를 사용해서 연산(검출)하기 위한 프로그램이 구비되어 있다.

예를 들면, 크랭크축의 설치높이 연산(검출)프로그램은, 크랭크축(2)의 제원 데이터를 연산장치에 입력하기 위한 제원 데이터 입력단계와, 각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜의 실측값을 입력하는 실측값 입력단계와, 크랭크축의 기준베어링에 있어서의 기준 설치높이에 대한 나머지의 각 베어링의 설치높이의 데이터 열(각 베어링의 설치높이 데이터를 일련으로 늘어 놓은 것)을 1조 이상 임시로 설정하는 임시 설치높이 설정단계와, 이 임시 설치높이의 데이터 열에 기초하여 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 디퍼렌셜 연산단계와, 이 디퍼렌셜 연산단계에 의해 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 실측값 입력단계에서 입력된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산하는 평가값 연산단계와, 이 평가값 연산단계에서 연산된 평가값이 허용범위 내인지 아닌지를 판단하는 판단단계와, 이판단단계에 있어서, 상기 각 조에 있어서의 임시 설치높이의 데이터 열의 평가값이 모두 허용범위 외에 있다라고 판단된 경우에, 상기 모든 조의 임시 설치높이의 데이터 열에 대하여 유전적 알고리즘에 의한 처리를 실시해서 새로운 임시 설치높이의 데이터 열을 작성하는 설치높이 변경단계와, 또한 이 새롭게 작성된 데이터 열에 기초하여, 상기 디퍼렌셜 연산단계에서 크랭크 디퍼렌셜의 연산을 실행시켜, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 1조이어도 허용범위내에 들어갈 때까지, 상기 설치높이 변경단계에 있어서 임시 설치높이의 데이터 열을 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하는 명령단계를 구비한 것이다. 또한, 이 프로그램에는, 도시하지 않았지만, 유전자 알고리즘의 적용시에, 설치높이의 데이터 열을 2진 코드화하는 코드단계 및 2진 코드화된 설치높이의 데이터 열을 10진수로 복원하는(10진 코드화) 디코더 단계가 구비되어 있다.

또한, 크랭크축의 설치 수평위치 연산(검출) 프로그램에는, 크랭크축(2)의 제원 데이터를 연산장치에 입력하기 위한 제원 데이터 입력단계와, 각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜의 실측값을 입력하는 실측값 입력단계와, 크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준 설치 수평위치에 대한 나머지의 각 베어링의 설치 수평위치의 데이터 열(각 베어링의 설치 수평위치 데이터를 일련으로 늘어 놓은 것)을 1조 이상 임시로 설정하는 임시 설치 수평위치 설정단계와, 이 임시 설치 수평위치 설정단계에서 설정된 임시 설치수평위치의 데이터 열에 기초하여 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 디퍼렌셜 연산단계와, 이 디퍼렌셜 연산단계에 의해 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 입력단계에서 입력된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산하는 평가값 연산단계와, 이 평가값 연산단계에서 구해진 평가값이 허용범위 내인지 아닌지를 판단하는 판단단계와, 이 판단단계에서 상기 모든 임시 설치 수평위치의 데이터 열의 조에 있어서의 평가값이 허용값범위밖에 있다라고 판단된 경우에, 상기 모든 임시 설치 수평위치의 데이터 열의 조에 대하여 유전적 알고리즘에 의한 처리를 실시해서 새로운 임시 설치 수평위치의 데이터 열의 조을 작성하는 설치 수평위치 변경단계와, 이 새롭게 작성된 설치 수평위치의 데이터 열에 기초하여, 상기 디퍼렌셜 연산단계에서 크랭크 디퍼렌셜의 연산을 실행시켜, 그 임시 설치 수평위치의 데이터 열이 1조이어도, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 상기 설치 수평위치 변경단계에서 임시 설치 수평위치의 데이터 열을 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하는 명령단계를 구비하고 있다. 물론, 이 프로그램에도, 도시하지는 않았지만, 유전자 알고리즘의 적용시에, 설치 수평위치의 데이터 열을 2진 코드화하는 코드단계 및 2진 코드화된 설치 수평위치의 데이터 열을 10진수로 복원하는 (10진 코드화) 디코더 단계가 구비되어 있다.

또한, 상기 설치높이 연산장치(22)의 각 수단(입력수단을 제외한, 예를 들면 임시 설치높이 설정수단, 크랭크 디퍼렌셜 연산수단, 평가값 연산수단, 판단수단, 설치높이 변경수단 등)은, 예를 들면 범용의 연산회로와 이들 각 수단으로 행하여지는 순서를 실행시키기 위한 프로그램에 의해 구성되거나, 또는 각 수단에 있어서의 순서(기능)을 실행하도록 된 회로에 의해 구성되어 있다. 물론, 설치 수평위치 연산장치에 대해서도 동일하다.

상술한 크랭크축의 설치위치 검출방법 및 검출장치 및 그 위치검출용 프로그램의 구성에 의하면, 크랭크축의 설치위치(설치높이 또는/및 설치 수평위치)를 검출할 때에, 각 베어링 부분에서의 설치위치를, 미리 초기 데이터로서 임시로 설정해 두고, 이 임시 설치위치에 기초하여 전달 매트릭스법을 사용하여, 각 크랭크스로에서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산에 의해 구함과 아울러, 이 연산 디퍼렌셜값과 실제로 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 구하고, 이 평가값과 허용값을 비교하여, 평가값이 허용범위내에 있는 경우에는, 상기 임시 설치위치가 적정한 값이라고 판단하고, 한편 평가값이 허용범위 밖에 있는 경우에는, 임시 설치위치에 유전적 알고리즘을 실시해서 새로운 설치위치를 설정하고, 다시 연산 디퍼렌셜값을 구하여 그 평가값과 허용범위를 비교하는 순서를 반복하고, 또한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지 반복하도록 했기 때문에, 종래와 같이 작업자의 경험에 기초한 경우에 비하여, 신속하게 또한 정밀도 좋게 크랭크축의 설치위치를 검출할 수 있다.

그런데, 상기 실시의 형태에서 설명한 크랭크축의 설치위치 검출 및 설치위치 검출장치를 사용하여, 예를 들면 선박에 있어서의 화물이 없을 때 및 화물의 적재시에서의 크랭크축의 각 베어링부분에서의 설치높이를 측정하는 것에 의해, 그 선체에 관한 변형량을 검출할 수 있고, 따라서 다음회에 새로운 선박을 만들 경우에는, 이 변형량을 고려하여, 즉 화물이 적재되어 있는 상태에서, 크랭크축이 거의 직선이 되도록 미리 역방향에서의 변형량을 부여해 둘 수 있다.

이상과 같이 , 본 발명의 크랭크축의 설치위치 검출방법 등은 크랭크축의 설치위치를 신속하고 정밀도 좋게 검출할 수 있기 때문에 엔진을 선체에 설치할 때의 작업에 적합하다.

Claims

복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를 검출하는 방법으로서,

각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜의 실측값을 입력하는 공정;

크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준 설치위치에 대한 나머지의 각 베어링의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 공정;

이 설정공정에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 공정;

이 연산공정에서 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산한 후, 이 평가값이 허용범위 내인지 아닌지를 판단하는 공정; 및

이 판단공정에서 평가값이 허용범위 밖에 있다라고 판단된 경우에 상기 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 새롭게 작성하는 공정으로 구성되고,

또한 이 새롭게 작성된 임시 설치위치에 기초하여, 상기 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 공정을 실행하여, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하고, 평가값이 허용범위내에 들어간 시점에서의 임시 설치위치를 크랭크축의 설치위치로서 검출하는것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치 검출방법.
제1항에 있어서, 설치위치가 높이위치 및/또는 수평위치인 것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치 검출방법.
복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를 검출하는 장치로서,

각 크랭크축에서의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 임시 설치위치 설정수단;

이 임시 설치위치 설정수단에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용하여 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크암 사이의 변위량인 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 크랭크 디퍼렌셜 연산수단;

이 크랭크 디퍼렌셜 연산수단에 의해 구해진 연산 디퍼렌셜값과 크랭크 디퍼렌셜 측정수단에 의해 측정된 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값을 연산하는 평가값 연산수단;

이 평가값 연산수단에서 구해진 평가값이 허용범위 내인지 아닌지를 판단함과 아울러, 평가값이 허용범위 내에 있는 경우 상기 임시 설치위치가 크랭크축의 설치위치이다라고 판단하는 판단수단; 및

이 판단수단에서 평가값이 허용범위 밖에 있다라고 판단된 경우에 상기 임시 설치위치에 유전적 알고리즘을 실시해서 새로운 임시 설치위치를 작성하는 설치위치 변경수단으로 구성되고,

또한 상기 설치위치 변경수단에서 새로운 임시 설치위치가 작성된 경우, 이 새로운 임시 설치위치를 사용해서 연산 디퍼렌셜값을 구함과 아울러, 이 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용 범위내에 들어갈 때까지, 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하게 하도록 한 것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치 검출장치.
제3항에 있어서, 설치위치가 높이위치 및/또는 수평위치인 것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치 검출장치.
복수개의 피스톤이 직렬로 배치된 엔진에 있어서의 크랭크축의 설치위치를, 크랭크암 사이의 변위량(이하, 크랭크 디퍼렌셜이라고 함)에 기초하여, 컴퓨터장치에 연산시켜 검출하기 위한 프로그램으로서,

각 피스톤에 대응하는 크랭크스로에서의 실제로 측정된 크랭크 디퍼렌셜의 실측값의 입력단계;

크랭크축의 기준 베어링에 있어서의 기준 설치위치에 대한 나머지의 각 베어링의 설치위치를 데이터로서 임시로 설정하는 설정단계;

이 설정단계에서 설정된 임시 설치위치에 기초하여, 전달 매트릭스법을 사용해서 각 크랭크스로에 있어서의 크랭크 디퍼렌셜을 연산하는 연산단계;

이 연산단계에서 구해진 연산 디퍼렌셜값과 상기 입력된 측정 디퍼렌셜값의차에 기초한 평가값을 연산한 후, 이 평가값이 허용범위 내인지 아닌지를 판단하는 판단단계;

이 판단단계에서 평가값이 허용범위 밖에 있다라고 판단된 경우에, 상기 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 새롭게 작성하는 설치위치 변경단계; 및

또한 이 새롭게 작성된 임시 설치위치에 기초하여, 상기 연산단계에서 크랭크 디퍼렌셜의 연산을 실행시켜, 각 크랭크스로에 있어서의 연산 디퍼렌셜값과 상기 측정 디퍼렌셜값의 차에 기초한 평가값이 허용범위 내에 들어갈 때까지, 상기 설치위치 변경단계에서 임시 설치위치를 유전적 알고리즘에 의해 재작성하는 순서를 반복하여 행하는 명령단계를 구비한 것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치검출용 프로그램.
제5항에 있어서, 설치위치가 높이위치 및/또는 수평위치인 것을 특징으로 하는 크랭크축의 설치위치검출용 프로그램.