JP3859453B2 - Information provision method for replacement of machine parts - Google Patents

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JP3859453B2 JP2001052981A JP2001052981A JP3859453B2 JP 3859453 B2 JP3859453 B2 JP 3859453B2 JP 2001052981 A JP2001052981 A JP 2001052981A JP 2001052981 A JP2001052981 A JP 2001052981A JP 3859453 B2 JP3859453 B2 JP 3859453B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の機械部品のリプレイス用情報提供方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
既設の機械部品に関する情報の提供方法については、特開平8−44421号公報に記載の技術がある。この公知例では、機器の劣化状況や運転状況に関するデータを基に、保守管理に必要なコストや時期等の情報を提供する方法が開示されている。
【0003】
また、廃棄製品の有効利用に関する技術については、特開平6−171477号公報や特開平6−165977号公報に記載のものがある。これらの公知例では部品分解、部品検査、部品修理の工程を経て再使用するとしている。
【0004】
更に、製品ライフサイクル全体での低コストを実現する技術として、特開平10−222568号公報に記載のものがある。この公知例では、製品開発・改善、再使用部品利用、メンテナンス、回収、中古販売、処理の合理化を実現するシステムが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
産業機械等の機械製品の中には使用期間が長期に及ぶものがある。例えば、水力機械(例えば、水車やポンプ)では、使用期間が20-30年と長期に及ぶ。このため、運転中の機械には最新の技術に基づいて設計された機械と比較すると効率が高くない場合や、長期の使用による摩耗等により設計当初の性能が保持されていない場合が多い。
【0006】
特開平8−44421号公報に記載の技術は、製品の保守管理に必要なコストや時期等の情報を提供するだけであり、特開平6−171477号公報や特開平6−165977号公報に記載の技術は使用中の製品でなく廃棄物の再利用に関するものであり、いずれも長期間使用する機械部品の性能評価や、それに基づく機械部品の再設計、再設計により形状が既設より変化した機械部品の再設置については、検討されていない。特開平10−222568号公報でも、使用中の製品の上記事項に関しては同様に検討されていない。
【0007】
本発明の目的は、既設の機械の一部部品、あるいは全体を新設計品にリプレースする場合の、性能改善の程度を示す情報を提供する機械部品のリプレイス用情報提供方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、既設の機械部品の形状を計測する形状計測装置と、前記形状計測装置により生成された計測データを処理して前記機械部品の形状データを作成するデータ処理装置と、前記形状データを処理するコンピュータとを備えたシステムによる機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記コンピュータが、前記形状データを数値解析に活用できる表面形状データに変換し、この表面形状データを基にして性能評価を実施し、前記機械部品の評価データを作成する第1手順と、前記コンピュータが、前記機械部品の表面形状データを用いて、前記機械部品の制約部分の寸法を固定した状態で前記機械部品の形状を変化させて性能を評価し、前記第1手順で作成した評価データよりも性能が高い形状を得ることで、前記機械部品の性能向上のための形状を新設計し、その新設計した機械部品の性能評価データを作成する第2手順とから構成されるものとする。
【0010】
)また、上記(1)において、好ましくは、前記コンピュータは、前記第2手順において、前記機械部品を新設計した後、三次元造形装置によりモデルを製作し性能評価結果を検証するプロセスを実施する。
【0011】
)上記()において、好ましくは、前記コンピュータは、前記第2手順において、三次元造形装置によりモデルを製作し性能評価結果を検証するプロセスにおいて、モデル性能評価結果を基に新設計した機械部品形状を再び修正し、性能再評価、モデルの再製作と性能試験を実施する。
【0012】
)更に、上記(1)において、好ましくは、前記コンピュータは、前記第1手順において、前記形状計測装置により測定された機械部品形状の点群データから、性能評価に必要な3次元形状を再定義する処理を実施する。
【0013】
)上記()において、好ましくは、前記コンピュータは、前記第1手順において、前記形状計測装置により測定された機械部品形状の点群データから、性能評価に必要な3次元形状を再定義する処理を実施した後に、性能評価に必要な機械部品部分とそれ以外の部分に領域分割を実施する。
【0014】
)また、上記(1)において、好ましくは、前記形状測定装置として高エネルギーX線CTを使用する。
【0016】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0017】
本発明の一実施の形態を図1〜図7により説明する。
【0018】
図1は、本実施の形態に係わる機械部品のリプレイス用情報提供方法の全体プロセスを示すフローチャートであり、図2は本実施の形態で本発明が適用される水力発電用プロペラ水車の設置状況を示す部分断面図である。
【0019】
まず、図2において、水車部分1は渦巻き状ケーシング2、ガイドベーン3、ランナ4、ドラフトチューブ5で構成される。図示しない水圧管から送り込まれた水は、渦巻き状ケーシング2、ガイドベーン3を経てランナ4に至り、これを高速で回転させ、直結された発電機6に動力を伝える。ランナ4に衝突した水は、ドラフトチューブ5から排出される。
【0020】
長期間使用されたランナ4はキャビテーション、摩耗等により翼厚みが変化し、設計当初の性能保持が難しくなる。
【0021】
図3は計測情報の処理方法を示す。定期点検時等に分解されたランナ4は、ロープ7を介してクレーン7により保持される。形状計測装置8は接触プローブ式測定装置に代表される三次元計測装置であって、測定プローブ9でランナ4の表面を操作することにより得られる計測データをデータ処理装置10に送り、当該装置により形状データを作成し、記憶装置11に格納する。この時点でのデータは、計測結果の生データであり、対象物の形状を表す点群の集まりである(図5参照)。
【0022】
翼のエネルギー変換効率やキャビテーション特性、圧力損失などの性能評価を、数値解析を用いて実施するためには、この点群データから対象物の表面形状を表現するデータに変換する必要がある。そのため、コンピュータ12では、形状データを数値解析に活用できる表面形状データに変換する(図5参照)。このとき、測定された機械部品形状の点群データから、性能評価に必要な3次元形状を再定義する処理を実施した後に、性能評価に必要な機械部品部分とそれ以外の部分に領域分割を実施する。次いで、そのデータを基にした数値流体解析(図6参照)により、既設機の効率、キャビテーション特性、圧力損失などの性能評価を行い、既設機の評価データ(既設機の性能評価表)13を作成し、このデータをコンピュータ12の記憶装置に格納する。
【0023】
次いで、制約部分、例えば図に示したランナ4の外径及びランナ4が取り付けられているハブ部分4aの外径、ガイドベーン3などの寸法を固定した状態で、ランナ形状の最適設計を行うと共に効率、キャビテーション特性、圧力損失などの性能評価を行い、新設計機の性能評価データ(新設計機の性能評価表)14を作成し、このデータをコンピュータ12の記憶装置に格納する。
【0024】
性能評価のフローチャートを図1により説明する。
ステップ101:水力機械の使用者から性能評価依頼を受ける。
ステップ102:既設のランナの形状を三次元測定装置により測定する。
ステップ103:測定結果の点群データを、表面形状を表す形状データに変換する。
ステップ104:得られた形状データを元に、数値流体解析により性能評価を行う。
ステップ105:制約部分の寸法を固定した状態で、ランナの形状の最適設計を行う。
ステップ106:得られた最適形状データを元に、再設計ランナー形状の性能評価を行う。
ステップ107:既設機、及び新設計機の性能比較表を作成する。
ステップ108:水力機械の使用者に性能比較表を提出する。
各プロセスでの実施内容を、以下に詳細に説明する。
【0025】
既設のランナの形状を三次元測定装置により測定するステップ102では、実プラントから取り出した水力機械の回転翼部分の翼形状を3次元形状測定装置で測定する。3次元形状測定装置としては、接触探針式、非接触レーザー式、X線CT装置などを使用する。図3は接触プローブ式測定装置を使用する場合である。
【0026】
形状測定にX線CT装置を使用する場合を図4に示す。
【0027】
図4において、X線CT装置15のターンテーブル16上に置かれたランナ(被検体)17にX線18が照射される。データ処理装置19によって形状データが作成され、記憶装置20に格納される。X線CT装置による測定では測定可能な最大寸法に制限があるが、接触プローブ式測定装置では測定できない、内部測定が可能という特長がある。
【0028】
測定結果の点群データを、表面形状を表す形状データに変換するステップ103では、図5に示すように測定により翼表面の点群データが得られ、これらの点群を結ぶ自由曲面をソフト処理により生成させ、3次元形状を完成させる。
【0029】
得られた形状データを元に、数値流体解析により性能評価を行うステップ104では、得られた翼形状からなる翼間流路の流動状態を解析し、図6に示すよう翼間内での流速分布、圧力分布が任意の流量条件で求められる。図6中、3′はランナ4の翼である。これらの解析結果から翼の性能評価を実施する。評価する性能としては、エネルギー変換効率ηとキャビテーション特性及び流量QとヘッドHの関係を表すQ−Hカーブなどがある。
【0030】
ランナの形状の最適設計を行うステップ105では、測定した翼形状に基づく性能評価から、より効率が高く、キャビテーションが発生しにくく、Q−Hカーブの変化率が小さい翼形状を求めて行く。そのプロセスでは、制約部分の寸法を固定した状態で、翼形状を変化させながらこれらの性能を評価し、最終的に、これら複数の性能を最も満足させる形状を選定する。
【0031】
得られた最適形状データを元に、再設計ランナー形状の性能評価を行うステップ106では、最終的に、複数の性能を最も満足させる翼形状での性能評価を実施する。この場合、流体解析のみでなく、最適化された翼形状に基づきモデルランナーを作成し、モデル性能試験によっても翼の性能評価できる。この場合の評価プロセスは後述する。
【0032】
既設機、及び新設計機の性能比較表を作成するステップ107では、既設のランナの形状を元に評価した結果と最適設計により得られた新設計機の性能評価結果を比較してまとめる。設計性能比較表としては、エネルギー変換効率ηとキャビテーション特性及び流量QとヘッドHの関係を表すQ−Hカーブを、測定結果に基づく翼形状と新設計で得られた翼形状の両者に対して数値の比較表として整理する。また、図7に示すような形式のグラフで表示しても良い。
【0033】
上記のプロセスにより既設ランナーを保有する顧客に対して既設機の性能評価結果及び既設機を改良した性能の高い新設計機の情報を、提供する。この場合、提供する情報に対しては、通常の機器メインテナンス費用及び新設計に対するコンサルテーション費用として対価を徴収する。
【0034】
本発明の他の実施の形態を図8〜図11により説明する。
【0035】
図8は、新設計形状の翼を製作し、それを既存の翼と置き換えるプロセス(機械部品のリプレイス用部品提供方法)の一実施の形態である。図8のステップ101〜108までは図1と同じである。その後、提供した情報に基づき顧客から翼の交換を受注すると(ステップ108′)、実際に最適設計した形状でリプレイス用の新設計翼を製作し(ステップ109)、顧客に設計情報と製作した翼を納入し(ステップ110)、それを組み立て据え付ける(ステップ111)。つまり、
ステップ108′:顧客から翼の交換を受注する。
ステップ109:最適設計した形状でリプレイス用の新設計翼を製作する。
ステップ110:製作した翼を顧客に送付する。
ステップ111:送付した翼を組み立て据え付ける。
【0036】
図9はリプレイス用情報の作成にモデルランナを用いる実施の形態である。
【0037】
図9において、翼を再設計した後(ステップ105)、数値解析の替わりに新しい設計翼形状モデルをRP(ラピッツドプロトタイピング)と呼ばれる三次元造形装置で製作し(ステップ206)、その後で性能試験を実施し(ステップ207)、既設機及び新設計機の性能比較表を作成し(ステップ208)、その情報を顧客に提供する(ステップ106)。つまり、
ステップ206:新設計によるモデルランナを三次元造形装置により作成する。
ステップ207:モデルランナを性能試験装置に組込み、性能試験を実施する。
ステップ208:既設機、及び新設計機の性能比較表を作成する。
ステップ209:水力機械の使用者に性能比較表を提出する。
【0038】
図10は、図9のプロセスで提供したリプレイス用情報に基づき部品の交換を受注した後のリプレイス用部品提供方法の一実施の形態である。図8に示したプロセスと同様、提供した情報に基づき顧客から翼の交換を受注すると(ステップ108′)、実際に最適設計した形状でリプレイス用の新設計翼を製作し(ステップ109)、顧客に設計情報と製作した翼を納入し(ステップ110)、それを組み立て据え付ける(ステップ111)。
【0039】
本実施の形態のように三次元造形装置によりモデルを作成し、性能試験を実施すれば、さらに正確な性能評価が可能となる。
【0040】
図9及び図10のプロセスにおいて、数値解析の替わりに新しい設計翼形状モデルをRP(ラピッツドプロトタイピング)で製作する方法を図11に示す。本実施の形態では、新設計されたランナ翼のモデル、つまりモデルランナ21を三次元造形装置22により作成する。作成されたモデルランナ21は模型試験装置23に組み込まれ、データ処理装置24により試験データが作成され記憶装置25に格納される。並行して性能評価表26が作成される。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、既設の機械の一部部品、あるいは全体を新設計品にリプレースした場合の性能改善の程度を示す情報を提供できる。
【0042】
また、本発明によれば、その情報に基づいて新設計品を受注製作し、製作した部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係わる機械部品のリプレイス用情報の提供方法を示すフローチャートである。
【図2】 本発明の一実施の形態において適用される水車の横断面図である。
【図3】 本発明の一実施の形態における計測情報の処理方法(接触式プローブ計測器使用)を示す概略図である。
【図4】 本発明の一実施の形態における他の計測情報の処理方法(X線CT装置使用)を示す概略図である。
【図5】 本発明の一実施の形態における計測情報による形状作成方法の説明図である。
【図6】 本発明の一実施の形態における性能評価方法の説明図である。
【図7】 本発明の一実施の形態における性能評価結果の表示方法の一例を示す図である。
【図8】 本発明の他の実施の形態に係わる機械部品のリプレイス用部品の提供方法を示すフローチャートである。
【図9】 本発明の他の実施の形態に係わる機械部品のリプレイス用情報の提供方法を示すフローチャートである。
【図10】 本発明の他の実施の形態に係わる機械部品のリプレイス用部品の提供方法を示すフローチャートである。
【図11】 図9及び図10のプロセスにおいて、設計翼形状モデルをRP(ラピッツドプロトタイピング)で製作する方法を示す図である。
【符号の説明】
1:水車システム
2:渦巻き状ケーシング
3:ガイドベーン
4:ランナ
5:ドラフトチューブ
6:発電機
7:クレーン
8:三次元計測装置
9:測定プローブ
10:データ処理装置
11:記憶装置
12:コンピュータ
13:既設機の性能評価表
14:新設計機の性能評価表
15:X線CT装置
16:ターンテーブル
17:被検体
18:X線
19:データ処理装置
20:記憶装置
21:モデルランナ
22:三次元造形装置
23:模型試験装置
24:データ処理装置
25:記憶装置
26:性能評価表
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a replacement for the information Hohisage subjected method machine parts already set.
[0002]
[Prior art]
As a method for providing information on existing machine parts, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-44421. This known example discloses a method for providing information such as cost and time required for maintenance management based on data on the degradation status and operation status of equipment.
[0003]
Further, technologies relating to the effective use of waste products include those described in JP-A-6-171477 and JP-A-6-165977. In these known examples, the parts are reused through parts disassembly, part inspection, and part repair processes.
[0004]
Furthermore, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-222568 as a technique for realizing low cost in the entire product life cycle. This known example discloses a system that realizes product development / improvement, use of reused parts, maintenance, collection, second-hand sales, and rationalization of processing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Some machine products such as industrial machines have a long service life. For example, in a hydraulic machine (for example, a water wheel or a pump), the usage period is as long as 20-30 years. For this reason, it is often the case that the machine in operation is not as efficient as a machine designed based on the latest technology, or the original design performance is not maintained due to wear or the like due to long-term use.
[0006]
The technique described in JP-A-8-44421 only provides information such as cost and time required for product maintenance and management, and is described in JP-A-6-171477 and JP-A-6-165977. These technologies are related to the reuse of waste rather than the products in use, and all of them are machines whose shape has changed from the existing ones by evaluating the performance of machine parts used for a long period of time, redesigning and redesigning machine parts based on it. Reinstallation of parts has not been studied. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-222568 does not similarly discuss the above-mentioned matters of products in use.
[0007]
An object of the present invention is to provide a case of replacing a part component of the existing machine, or a whole new design products, the replacement information providing how the mechanical parts that provides information indicating the degree of performance improvement is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a shape measuring device for measuring the shape of an existing machine part, and processing the measurement data generated by the shape measuring apparatus to obtain the shape data of the machine part. a data processor for creating, in replacement for the information providing method of a machine part by a system and a computer for processing the shape data, the computer is, the surface shape Jode over data that can take advantage of the shape data in the numerical analysis conversion, the performance evaluation was carried out the surface-type Jode over data based on a first procedure for creating the evaluation data of the mechanical parts, the computer, using surface shape data of the mechanical parts, the It said machine part shape changing of evaluating the performance, the first is higher performance than the evaluation data created in step shapes in a state in which the dimensions were fixed constraint portion of the machine parts To obtain the shape for improving performance of mechanical parts and newly designed, and those composed of a second procedure for creating a performance evaluation data of the new design and mechanical parts.
[0010]
( 2 ) Further, in the above (1), preferably, in the second procedure, the computer performs a process of newly designing the machine part and then producing a model by a three-dimensional modeling apparatus and verifying the performance evaluation result. carry out.
[0011]
( 3 ) In the above ( 2 ), preferably, in the second procedure, the computer newly designed based on the model performance evaluation result in a process of producing a model by a three-dimensional modeling apparatus and verifying the performance evaluation result. Correct machine part shape again, perform performance re-evaluation, model remanufacturing and performance test.
[0012]
( 4 ) Further, in the above (1), preferably, in the first procedure, the computer calculates a three-dimensional shape necessary for performance evaluation from the point cloud data of the machine part shape measured by the shape measuring device. Perform the redefinition process.
[0013]
( 5 ) In the above ( 4 ), preferably, the computer redefines a three-dimensional shape necessary for performance evaluation from the point cloud data of the machine part shape measured by the shape measuring device in the first procedure. After performing the processing, the area division is performed on the machine part portion necessary for performance evaluation and the other portions.
[0014]
(6) In the above (1), preferably, use a high-energy X-ray CT as the shape measurement device.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
FIG. 1 is a flowchart showing the overall process of the information providing method for replacing machine parts according to the present embodiment, and FIG. 2 shows the installation status of the hydroelectric propeller turbine to which the present invention is applied in the present embodiment. It is a fragmentary sectional view shown.
[0019]
First, in FIG. 2, the water turbine portion 1 includes a spiral casing 2, a guide vane 3, a runner 4, and a draft tube 5. Water fed from a hydraulic pipe (not shown) reaches the runner 4 through the spiral casing 2 and the guide vane 3, and rotates it at a high speed to transmit power to the directly connected generator 6. The water colliding with the runner 4 is discharged from the draft tube 5.
[0020]
The runner 4 that has been used for a long period of time changes its blade thickness due to cavitation, wear, etc., making it difficult to maintain the performance of the initial design.
[0021]
FIG. 3 shows a method for processing measurement information. The runner 4 disassembled at the time of periodic inspection or the like is held by the crane 7 via a rope 7. The shape measuring device 8 is a three-dimensional measuring device typified by a contact probe type measuring device, and sends measurement data obtained by manipulating the surface of the runner 4 with the measuring probe 9 to the data processing device 10. Shape data is created and stored in the storage device 11. The data at this point is raw data of measurement results, and is a collection of point groups representing the shape of the object (see FIG. 5).
[0022]
In order to perform performance evaluation such as energy conversion efficiency, cavitation characteristics, and pressure loss of a blade using numerical analysis, it is necessary to convert the point cloud data into data representing the surface shape of the object. Therefore, the computer 12 converts the surface shape data to leverage the shape data in numerical analysis (see FIG. 5). At this time, after performing the process of redefining the three-dimensional shape necessary for performance evaluation from the measured point cloud data of the machine part shape, the region is divided into the machine part part required for performance evaluation and the other parts. carry out. Next, performance evaluation such as efficiency, cavitation characteristics, pressure loss, etc. of the existing machine is performed by numerical fluid analysis (see FIG. 6) based on the data, and evaluation data (performance evaluation table of the existing machine) 13 is obtained. The data is created and stored in the storage device of the computer 12.
[0023]
Next, the optimum design of the runner shape is performed in a state in which the restricted portions, for example, the outer diameter of the runner 4 shown in FIG. 2 , the outer diameter of the hub portion 4a to which the runner 4 is attached, and the guide vanes 3 are fixed. At the same time, performance evaluation such as efficiency, cavitation characteristics, pressure loss, etc. is performed to create performance evaluation data (performance evaluation table of new design machine) 14 of the new design machine, and this data is stored in the storage device of the computer 12.
[0024]
A performance evaluation flowchart will be described with reference to FIG.
Step 101: A performance evaluation request is received from a hydraulic machine user.
Step 102: The shape of the existing runner is measured with a three-dimensional measuring device.
Step 103: The point cloud data of the measurement result is converted into shape data representing the surface shape.
Step 104: Perform performance evaluation by numerical fluid analysis based on the obtained shape data.
Step 105: Optimum design of the shape of the runner is performed with the dimensions of the constraint portion fixed.
Step 106: Based on the obtained optimum shape data, performance evaluation of the redesign runner shape is performed.
Step 107: Create a performance comparison table between the existing machine and the newly designed machine.
Step 108: Submit a performance comparison table to the hydraulic machine user.
The contents of implementation in each process will be described in detail below.
[0025]
In step 102 in which the shape of the existing runner is measured by the three-dimensional measuring device, the blade shape of the rotor blade portion of the hydraulic machine taken out from the actual plant is measured by the three-dimensional shape measuring device. As the three-dimensional shape measuring apparatus, a contact probe type, a non-contact laser type, an X-ray CT apparatus or the like is used. FIG. 3 shows a case where a contact probe type measuring device is used.
[0026]
FIG. 4 shows a case where an X-ray CT apparatus is used for shape measurement.
[0027]
In FIG. 4, an X-ray 18 is irradiated to a runner (subject) 17 placed on the turntable 16 of the X-ray CT apparatus 15. Shape data is created by the data processing device 19 and stored in the storage device 20. Although there is a limit on the maximum measurable dimension in the measurement by the X-ray CT apparatus, there is a feature that internal measurement is possible, which cannot be measured by the contact probe type measuring apparatus.
[0028]
In step 103 for converting the point cloud data of the measurement result into shape data representing the surface shape, the point cloud data on the blade surface is obtained by measurement as shown in FIG. 5, and the free-form surface connecting these point clouds is processed by software. To generate a three-dimensional shape.
[0029]
In step 104 where the performance is evaluated by numerical fluid analysis based on the obtained shape data, the flow state of the flow path between the blades having the obtained blade shape is analyzed, and the flow velocity in the space between the blades as shown in FIG. Distribution and pressure distribution can be obtained under any flow conditions. In FIG. 6, 3 ′ is a wing of the runner 4. The performance of the wing is evaluated from these analysis results. The performance to be evaluated includes energy conversion efficiency η, cavitation characteristics, QH curve representing the relationship between the flow rate Q and the head H, and the like.
[0030]
In step 105 for optimal design of the shape of the runner, a blade shape with higher efficiency, less cavitation, and a small change rate of the QH curve is obtained from performance evaluation based on the measured blade shape. In the process, these dimensions are evaluated while changing the blade shape with the dimensions of the constraint portion fixed, and finally, a shape that satisfies the plurality of performances is selected.
[0031]
In step 106 for evaluating the performance of the redesigned runner shape based on the obtained optimum shape data, finally, the performance evaluation is performed on the blade shape that most satisfies a plurality of performances. In this case, the performance of the blade can be evaluated not only by fluid analysis but also by creating a model runner based on the optimized blade shape and performing a model performance test. The evaluation process in this case will be described later.
[0032]
In step 107 for creating a performance comparison table between the existing machine and the newly designed machine, the results of the evaluation based on the shape of the existing runner and the performance evaluation results of the newly designed machine obtained by the optimum design are compared and summarized. As a design performance comparison table, energy conversion efficiency η, cavitation characteristics, and QH curve representing the relationship between flow rate Q and head H are shown for both the blade shape based on the measurement results and the blade shape obtained by the new design. Organize as a numerical comparison table. Moreover, you may display with the graph of a format as shown in FIG.
[0033]
Through the above process, we will provide customers who have existing runners with the performance evaluation results of existing machines and information on newly designed machines with improved performance. In this case, for the information to be provided, compensation is collected as normal equipment maintenance costs and consultation costs for new designs.
[0034]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0035]
FIG. 8 shows an embodiment of a process (a method for providing a replacement part for a machine part) of manufacturing a wing having a newly designed shape and replacing it with an existing wing. Steps 101 to 108 in FIG. 8 are the same as those in FIG. After that, based on the information provided, an order for replacement of the wing is received from the customer (step 108 '), and a new design wing for replacement is manufactured in an actually optimally designed shape (step 109). Is delivered (step 110) and assembled and installed (step 111). In other words,
Step 108 ': An order for replacing the wing is received from the customer.
Step 109: A new design wing for replacement is produced with an optimally designed shape.
Step 110: Send the manufactured wing to the customer.
Step 111: Assemble and install the sent wing.
[0036]
FIG. 9 shows an embodiment in which a model runner is used to create replacement information.
[0037]
In FIG. 9, after redesigning the wing (step 105), instead of numerical analysis, a new designed wing shape model is produced by a three-dimensional modeling apparatus called RP (rapid prototyping) (step 206), and thereafter A performance test is performed (step 207), a performance comparison table between the existing machine and the newly designed machine is created (step 208), and the information is provided to the customer (step 106). In other words,
Step 206: A model runner with a new design is created by the three-dimensional modeling apparatus.
Step 207: The model runner is incorporated into the performance test apparatus and a performance test is performed.
Step 208: Create a performance comparison table between the existing machine and the newly designed machine.
Step 209: A performance comparison table is submitted to the hydraulic machine user.
[0038]
FIG. 10 shows an embodiment of a replacement part providing method after receiving an order for replacement of parts based on the replacement information provided in the process of FIG. As in the process shown in FIG. 8, when a wing replacement order is received from the customer based on the information provided (step 108 '), a new design wing for replacement is produced with the actually optimally designed shape (step 109). The design information and the manufactured wing are delivered to (step 110), and assembled and installed (step 111).
[0039]
If a model is created by a three-dimensional modeling apparatus and a performance test is performed as in the present embodiment, a more accurate performance evaluation can be performed.
[0040]
FIG. 11 shows a method of manufacturing a new designed blade shape model by RP (rapid prototyping) instead of numerical analysis in the processes of FIGS. In the present embodiment, a newly designed runner blade model, that is, a model runner 21 is created by the three-dimensional modeling apparatus 22. The created model runner 21 is incorporated in the model testing device 23, and test data is created by the data processing device 24 and stored in the storage device 25. In parallel, a performance evaluation table 26 is created.
[0041]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the information which shows the grade of the performance improvement at the time of replacing the one part part of the existing machine, or the whole to a newly designed product can be provided.
[0042]
Further, according to the present invention, a newly designed product can be made to order based on the information, and the manufactured part can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a method for providing information for replacing a machine part according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a water wheel applied in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a measurement information processing method (using a contact probe measuring instrument) in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing another measurement information processing method (using an X-ray CT apparatus) in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a shape creation method based on measurement information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a performance evaluation method in one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a performance evaluation result display method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a method for providing a replacement part for a machine part according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a method for providing information for replacing a machine part according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a method for providing a replacement part for a machine part according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a method of producing a design blade shape model by RP (rapid prototyping) in the processes of FIGS. 9 and 10;
[Explanation of symbols]
1: turbine system 2: spiral casing 3: guide vane 4: runner 5: draft tube 6: generator 7: crane 8: three-dimensional measuring device 9: measuring probe 10: data processing device 11: storage device 12: computer 13 : Performance evaluation table of existing machine 14: Performance evaluation table of newly designed machine 15: X-ray CT device 16: Turntable 17: Subject 18: X-ray 19: Data processing device 20: Storage device 21: Model runner 22: Tertiary Original modeling device 23: Model testing device 24: Data processing device 25: Storage device 26: Performance evaluation table

Claims (6)

既設の機械部品の形状を計測する形状計測装置と、前記形状計測装置により生成された計測データを処理して前記機械部品の形状データを作成するデータ処理装置と、前記形状データを処理するコンピュータとを備えたシステムによる機械部品のリプレイス用情報提供方法において、
前記コンピュータが、前記形状データを数値解析に活用できる表面形状データに変換し、この表面形状データを基にして性能評価を実施し、前記機械部品の評価データを作成する第1手順と、
前記コンピュータが、前記機械部品の表面形状データを用いて、前記機械部品の制約部分の寸法を固定した状態で前記機械部品の形状を変化させて性能を評価し、前記第1手順で作成した評価データよりも性能が高い形状を得ることで、前記機械部品の性能向上のための形状を新設計し、その新設計した機械部品の性能評価データを作成する第2手順とから構成される機械部品のリプレイス用情報提供方法。
A shape measuring device for measuring the shape of an existing machine part, a data processing device for processing the measurement data generated by the shape measuring device to create shape data of the machine part, and a computer for processing the shape data In a method for providing information for replacement of machine parts by a system equipped with
The said computer is converted into a surface shape Jode over data that can take advantage of the shape data in the numerical analysis, the performance evaluation was carried out the surface-type Jode over data based, to create the evaluation data of the machine parts 1 procedure,
Using the surface shape data of the machine part , the computer evaluated the performance by changing the shape of the machine part in a state where the dimensions of the restricted part of the machine part were fixed , and created in the first procedure A machine composed of a second procedure for obtaining a shape with higher performance than the evaluation data to newly design a shape for improving the performance of the machine part and creating performance evaluation data for the newly designed machine part. Information providing method for replacement of parts.
請求項1記載の機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記コンピュータは、前記第2手順において、前記機械部品を新設計した後、三次元造形装置によりモデルを製作し性能評価結果を検証するプロセスを実施することを特徴とする機械部品のリプレイス用情報提供方法。  2. The information providing method for replacing a machine part according to claim 1, wherein, in the second step, the computer newly designs the machine part, and then produces a model by a three-dimensional modeling apparatus and verifies a performance evaluation result. A method for providing information for replacement of mechanical parts, characterized in that: 請求項2記載の機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記コンピュータは、前記第2手順において、三次元造形装置によりモデルを製作し性能評価結果を検証するプロセスにおいて、モデル性能評価結果を基に新設計した機械部品形状を再び修正し、性能再評価、モデルの再製作と性能試験を実施することを特徴とする機械部品のリプレイス用情報提供方法。  3. The information providing method for replacing a machine part according to claim 2, wherein the computer, in the second step, uses a three-dimensional modeling apparatus to produce a model and verify the performance evaluation result based on the model performance evaluation result. A method for providing information for replacement of a machine part, wherein the shape of the newly designed machine part is corrected again, and performance re-evaluation, model remanufacturing and performance test are performed. 請求項1記載の機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記コンピュータは、前記第1手順において、前記形状計測装置により測定された機械部品形状の点群データから、性能評価に必要な3次元形状を再定義する処理を実施することを特徴とする機械部品のリプレイス用情報提供方法。  2. The information providing method for replacing a mechanical part according to claim 1, wherein the computer uses the three-dimensional shape necessary for performance evaluation from the point cloud data of the mechanical part shape measured by the shape measuring device in the first procedure. A method for providing information for replacing a machine part, characterized in that a process for redefining the machine part is performed. 請求項4記載の機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記コンピュータは、前記第1手順において、前記形状計測装置により測定された機械部品形状の点群データから、性能評価に必要な3次元形状を再定義する処理を実施した後に、性能評価に必要な機械部品部分とそれ以外の部分に領域分割を実施することを特徴とする機械部品のリプレイス用情報供方法。  5. The information providing method for replacing a machine part according to claim 4, wherein the computer uses a three-dimensional shape necessary for performance evaluation from point cloud data of the machine part shape measured by the shape measuring device in the first procedure. After performing the process of redefining, the machine part replacement information providing method is characterized in that the area division is performed on the machine part part necessary for performance evaluation and the other part. 請求項1記載の機械部品のリプレイス用情報提供方法において、前記形状測定装置として高エネルギーX線CTを使用することを特徴とする機械部品のリプレイス用情報提供方法。  2. The information providing method for replacing a machine part according to claim 1, wherein a high-energy X-ray CT is used as the shape measuring device.
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