JP2019117138A - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体を移動させながら、大きな労力をかけずに効率よく検査対象物の検査を行う。【解決手段】実施形態によれば、検査システムは、構造物１０２に沿って移動する移動体本体３０を含む移動体１０と、移動体本体３０に搭載された検査器２６と、構造物１０２の形状および寸法を表す形状情報を保存する形状情報保存部と、検査器２６によって検査すべき位置を表わす検査位置情報を保存する検査位置情報保存部と、検査器２６によって検査すべき内容を表わす検査内容情報を保存する検査内容情報保存部と、移動体１０の位置を表す移動体位置情報を検出する移動体位置検出部２２と、移動体位置情報の履歴を保存する移動体位置情報保存部と、移動体１０を移動制御する移動制御部と、検査器２６を動作させて検査を行う検査制御部と、検査の結果を保存する検査結果情報保存部と、を有する。【選択図】図１

Description

実施形態は、検査対象物と対向構造物との間隙を移動可能な移動体を備えた検査システムおよび検査方法に関する。

発電機などの回転電機の保守作業として、回転子の外周面や固定子の内周面にアクセスし、検査装置などを用いて電気的健全性および機械的健全性を検査する必要がある。しかし、回転子が固定子に挿入された状態では回転子と固定子の間隙の空間がせまいため、回転子を固定子から抜き出して検査作業を行うのが一般的である。しかし、回転子を固定子から抜き出す作業には大きな労力と時間を要する。

一方、回転子が固定子に挿入された状態のままで、回転子と固定子の間のせまい間隙（環状空間）内で点検装置を移動させて点検を行う技術も開発されている。

米国特許出願公開第２０１３／００４７７４８号明細書

本発明の実施形態は、移動体を移動させながら、大きな労力をかけずに効率よく検査対象物の検査を行う検査システムおよび検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る検査システムは、軸方向に配置される第１の構造物と前記第１の構造物の外周に対向して配置される第２の構造物との間隙を前記軸方向に沿って移動可能な移動体本体を含む移動体と、前記移動体本体に搭載されて前記第１の構造物および前記第２の構造物の少なくともいずれかの検査を行う検査器と、前記第１の構造物および前記第２の構造部の形状および寸法を表す形状情報を保存する形状情報保存部と、前記検査器によって検査すべき位置を表わす検査位置情報を前記形状情報に関連付けて保存する検査位置情報保存部と、前記検査器によって検査すべき内容を表わす検査内容情報を前記検査位置情報に関連付けて保存する検査内容情報保存部と、前記移動体の位置を表す移動体位置情報を検出する移動体位置検出部と、前記形状情報と、前記検査位置情報と、前記移動体位置情報と、に基づいて、前記移動体を移動制御する移動制御部と、前記検査位置情報と、前記検査内容情報と、前記移動体位置情報とに基づいて、前記検査内容情報に沿って前記検査器を動作させて検査を行う検査制御部と、を有すること、を特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る検査方法は、軸方向に配置される第１の構造物と前記第１の構造物の外周に対向して配置される第２の構造物との間隙に移動体本体を含む移動体を前記軸方向に沿って移動させる移動ステップと、前記移動体本体に搭載された検査器により前記第１の構造物および前記第２の構造物の少なくともいずれかの検査を行う検査ステップと、前記第１の構造物および前記第２の構造部の形状および寸法を表す形状情報を保存する形状情報保存ステップと、前記検査器によって検査すべき位置を表わす検査位置情報を前記形状情報に関連付けて保存する検査位置情報保存ステップと、前記検査器によって検査すべき内容を表わす検査内容情報を前記検査位置情報に関連付けて保存する検査内容情報保存ステップと、前記移動体の位置を表す移動体位置情報を検出する移動体位置検出ステップと、前記形状情報と、前記検査位置情報と、前記移動体位置情報と、に基づいて、前記移動体を移動制御する移動制御ステップと、前記検査位置情報と、前記検査内容情報と、前記移動体位置情報とに基づいて、前記検査内容情報に沿って前記検査器を動作させて検査を行う検査制御ステップと、を有すること、を特徴とする。

本発明の実施形態によれば、効率よく検査対象物の検査を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す模式図である。 図１の移動体の模式的上面図である。 図１の制御操作部の機能構成を示すブロック図である。 図１の検査システムを回転電機の検査に適用する場合の移動体およびベースユニットの設置状況を示す模式図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視上面図である。 図５において、移動体がベースユニットと係合した状態を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査システムによる検査方法の手順を示すフロー図である。 図１の移動体が回転子本体の外周上を軸方向に移動する際のアームの動きを示す動作説明図である。 図１の移動体が回転子本体の外周上を軸方向に移動する途中でアーム駆動用の電源または空気圧が消失した場合に、移動体を引き抜く際のアームの動きを示す動作説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す模式図である。

以下、本発明に係る検査システムおよび検査方法の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分は共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す模式図である。図２は図１の移動体の模式的上面図である。図３は図１の制御操作部の機能構成を示すブロック図である。図４は図１の検査システムを回転電機の検査に適用する場合の移動体およびベースユニットの設置状況を示す模式図である。図５は図４のＶ−Ｖ線矢視上面図である。図６は、図５において、移動体がベースユニットと係合した状態を示す上面図である。

この第１の実施形態に係る検査システムは、移動体１０と、ベースユニット１１と、制御操作部１２と、移動体１０とベースユニット１１とを接続するケーブル３５と、ベースユニット１１と制御操作部１２とを接続するケーブル３６と、を有する。図４ないし図６に示すように、移動体１０は、回転電機１００の回転子１０１の回転子本体（第１の構造物）１０９と、第１の構造物である回転子１０１の外周に間隙１０３を介して対向して周方向に配置される固定子（第２の構造物）１０２との間の円環状の間隙１０３内で、回転子本体１０９の外周上を軸方向に移動可能に構成されている。ケーブル３５とケーブル３６は、ベースユニット１１で中継してもよいし、連続のケーブルであってもよい。以下では主に第２の構造物である固定子１０２を検査対象物とし、第１の構造物である回転子本体１０９を、検査対象物に対向して配置される対向構造物とする場合を例に説明するが、検査項目によっては第１の構造物である回転子本体１０９を検査対象物、第２の構造物である固定子１０２を対向構造物としても構わない。本実施形態の検査システムにおいて、検査対象物は第１の構造物である回転子本体１０９のみとしても、第２の構造物である固定子１０２のみとしてもよく、また、上述の通り、検査対象物および対向構造物をそれぞれ第１の構造物である回転子本体１０９および第２の構造物である固定子１０２のいずれか一方として、これらを検査項目によって適宜入れ替えても構わない。

なお、ここで「上面図」などの表現を用いているが、これは単に説明の便宜のためであって、実際の構成および動作は重力方向のいかんによらない。たとえば、図１などでは移動体１０に対して回転子本体１０９が下方にあり固定子１０２が上方にあるように示しているが、実際にはそのような上下関係にいつでもあるわけではない。

回転電機１００は、たとえば水素冷却式の発電機である。図４に示すように、回転子１０１は、ロータシャフト１０４と、ロータシャフト１０４と同軸かつ一体的に構成され回転子コイルを配置した回転子本体１０９と、回転子本体１０９の軸方向両側をはさみ込むように配置された円環状のエンドリング１０５とを有する。ロータシャフト１０４は回転子１０１のうち回転子本体１０９の軸方向の両側の部分であり、回転子１０１全体を回転支持するための軸受１０６やタービンなどとのカップリングのためのフランジなどが設けられる。回転子本体１０９の径はロータシャフト１０４の径よりも大きい。回転子本体１０９は、詳細の図示は省略するが、回転子本体１０９の外周に沿って軸方向に延びるように形成された複数のスロット内に配置された回転子コイルと、回転子コイルをスロット内に保持するための楔とを含んでいる。一般的に、回転子１０１のうち、回転子コイルや楔を除いた回転子本体１０９とロータシャフト１０４とは、鍛造などにより一体的に製造される。

固定子１０２は、ほぼ円筒状であって、回転子本体１０９の径方向外側を、間隙１０３を介して取り囲むように配置されている。固定子１０２は、詳細の図示は省略するが、複数の電磁鋼板を軸方向に積層してなる固定子鉄心と、この固定子鉄心の内周に沿って軸方向に延びるように形成された複数のスロット内に配置された固定子コイルと、固定子コイルをスロット内に保持するための楔とを含んでいる。

固定子１０２を支持して固定子１０２を覆うようにフレーム１０７が配置されている。軸受１０６はフレーム１０７によって支持されている。フレーム１０７内には密閉空間が形成され、冷却媒体としてたとえば水素で満たされている。フレーム１０７内で、ロータシャフト１０４にファン１０８が取り付けられていて、冷却媒体を強制的に流動させることができる。

固定子１０２の内周に沿って、周方向に延びる円環状のバッフル１１１が配置されている。バッフル１１１は、間隙１０３内の冷媒の軸方向の流れを抑制して間隙１０３内を軸方向に複数の区画に区分するためのものであって、固定子１０２側から間隙１０３内で径方向内側に向かって突出している。ただし、バッフル１１１の内側先端は回転子本体１０９の外周面に接しておらず、バッフル１１１の先端（内周面、すなわち回転子１０１の軸に対する内周を構成する面）と回転子本体１０９の外周面との間隙を移動体１０が軸方向に通過できる。

ベースユニット１１は、エンドリング１０５の外周面上に取り付けられている。ベースユニット１１はエンドリング１０５の外周面上を周方向に移動（回転）できるように構成されている。移動体１０は、軸方向に移動することにより、ベースユニット１１を介してエンドリング１０５と係合したり、離脱したりできる。移動体１０がベースユニット１１を介してエンドリング１０５と係合した状態（図６に示す状態）にあるときに、ベースユニット１１が周方向に移動（回転）することにより、移動体１０はエンドリング１０５に沿って周方向に回転させることができる。このようにして、移動体１０をエンドリング１０５に沿って周方向に移動させることができる。

図１および図２に示すように、移動体１０は、移動体本体３０と、移動体本体３０に搭載された搭載物２５とを含み、一例としては車両として構成される。

移動体１０は、少なくとも回転電機１００の軸方向に直線的に移動可能であって、移動体本体（車体）３０にはクローラ３１が取り付けられる。クローラ３１は移動体１０の移動手段であり、第１の構造物である回転子本体１０９の外周面に接し、回転子本体１０９の外周面に押し付けられている。クローラ３１は、移動駆動部１７によってその車輪が駆動され、移動体１０の前進と後退と停止を行うことができる。また、クローラ３１は、左右の車輪の回転数をそれぞれ調整することで移動駆動部１７による前進と後退の方向（回転子本体の軸方向に対する角度）を調整することができるように構成される。移動手段としては、無限軌道であるクローラ３１の他、車輪だけからなる構成としても構わない。

搭載物２５は移動体本体３０に搭載されている。搭載物２５には、第１のアーム１４、第２のアーム１５、第３のアーム１６、移動駆動部１７、アーム駆動部１８、送受信部１９、カメラ２０、距離計測器２１、移動距離計測部２２および照明器２３、検査器２６が含まれる。

第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６は、それぞれが、移動体本体３０に対して回転可能な軸部１４ａ、１５ａ、１６ａを中心に回転できる可動アームである。アーム駆動部１８は、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６それぞれを駆動しこれらの可動アームの形状（例えば移動体本体に対する位置）を変化させる。第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６はそれぞれが、アーム駆動部１８によって、移動体本体３０から固定子１０２内周面に向かって突出して延びて固定子１０２内周面に押し付けられる押し付け状態と、移動体本体３０側に折りたたまれて固定子１０２から離れた状態である離脱状態の二つの状態のアーム位置を取ることができる。

アーム駆動部１８は、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６それぞれを押し付け状態または離脱状態に向けて付勢する第１のばね１４ｂ、第２のばね１５ｂ、第３のばね１６ｂを含む。アーム駆動部１８はさらに、第１、第２、第３のばね１４ｂ、１５ｂ、１６ｂの付勢に抗して第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６それぞれを押し付け状態または離脱状態に向けて駆動するための電動機または空気圧駆動機構（図示せず）を備えている。これにより、アーム駆動部１８は、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６それぞれを押し付け状態または離脱状態に任意に駆動することができる。

第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂは、それぞれ、第１のアーム１４および第３のアーム１６を押し付け状態に向けて付勢している。第２のばね１５ｂは、第２のアーム１５を離脱状態に向けて付勢している。したがって、たとえば、何らかの事故または故障により、電源喪失または空気圧喪失が発生した場合は、第１のアーム１４および第３のアーム１６は第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂによって押し付け状態となり、第２のアーム１５は第２のばね１５ｂによって離脱状態になる。

第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６の先端には、それぞれ、第１、第２、第３のローラ１４ｃ、１５ｃ、１６ｃが取り付けられている。第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６が押し付け状態で移動体１０が移動（走行）する場合には、第１、第２、第３のローラ１４ｃ、１５ｃ、１６ｃが固定子１０２内周面に押し付けられながら回転し、移動体１０が円滑に移動（走行）できる。

第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６は、回転子本体１０９の軸方向に対して互いに同じ向きに（図１の例では左上に向かって）傾斜している。この傾斜の向きは、ケーブル３５によって移動体本体３０を軸方向に引っ張ったときにアームが変形しやすい向きである。これについては、図９を参照して後述する。

距離計測器２１は固定子１０２との距離を計測するものである。移動距離計測部２２は、たとえばクローラ３１の動きを計測することにより、移動体１０の移動距離を計測する。カメラ２０は固定子１０２などの画像情報を取得する。照明装置２３は、カメラ２０で取得する画像情報を鮮明なものとするために周囲を照明するものである。

検査器２６は、第１の構造物である回転子本体１０９および第２の構造物である固定子１０２の少なくともいずれかの検査を行うものであって、たとえば、超音波探傷装置やカメラなどが含まれる。

回転子本体１０９の検査の場合、例えば、それぞれ回転子コイルが配置される複数のスロットの間のティース部（図示せず）や、各スロットの外周側に配置される楔（図示せず）に対する超音波探傷装置を用いた超音波探傷検査や、径方向の通風穴（図示せず）に対するカメラを用いた目視検査が含まれてもよい。

固定子１０２の検査の場合、固定子コイルの外周側に配置される楔（図示せず）にハンマにより打撃を与えて発生する音響を加速度センサまたは音響検出器によって検出する楔の緩み点検や、固定子鉄心に磁束を形成して、固定子鉄心に短絡部がある場合の故障電流を検出する固定子鉄心のＥＬ−ＣＩＤ試験が含まれていてもよい。

また、検査器２６は、移動体本体３０に直接取り付ける場合に限定されず、特に固定子１０２の検査の場合などは前述のアーム１４、１５、１６に取り付けてもよい。また、移動体本体３０にその他のアームを取り付け、このその他のアームに検査器２６を取り付けて回転子本体１０９や固定子１０２の検査を行なうように構成してもよい。特に、固定子１０２の楔の緩み点検や、固定子鉄心のＥＬ−ＣＩＤ試験など、固定子１０２の検査を行なうための検査器２６については、アーム１４，１５または１６などに取り付けることが好ましい。

検査器２６として、上述の回転子本体１０９のティース部や楔の超音波探傷検査装置、回転子本体１０９の径方向の通風穴の目視検査のためのカメラ、固定子１０２の楔の緩み点検のためのハンマや加速度センサまたは音響検出器、および固定子１０２の固定子鉄心のＥＬ−ＣＩＤ試験の試験器のすべてを移動体本体３０に搭載することもでき、これらの各検査や試験のための装置のいずれか２つ以上を適宜組み合わせて移動体本体３０に搭載しても構わない。特にすべての検査や試験に関する装置を検査器２６として搭載する場合、必要なすべての検査や試験を自動で行うことができるように構成することができる。

移動駆動部１７、アーム駆動部１８、カメラ２０、距離計測器２１、移動距離計測部２２および検査器２６は、後述するように、制御操作部１２によって制御・操作され、得られたデータは制御操作部１２で処理される。これらの情報のやり取りはケーブル３５、３６を通じて行われる。また、全部または一部の情報を、送受信部１９を通じて無線でやり取りしてもよい。また、制御操作部１２の少なくとも一部の構成を移動体本体３０に搭載し、移動体１０が自律的に制御・操作を行なうように構成しても構わない。制御操作部１２全体を移動体本体３０に搭載することもできる。

図３に示すように、制御操作部１２は、入力部４０と、演算・制御部４１と、記憶部４２と、表示部４３と、送受信部４４とを有する。制御操作部１２は、たとえばパーソナルコンピュータなどの汎用電子計算機によって実現できる。

入力部４０は、形状情報入力部５０と、検査位置情報入力部５１と、検査内容情報入力部５２と、許容範囲情報入力部５３と、検査開始指令入力部５４とを含んでいる。

形状情報入力部５０は、第２の構造物である固定子１０２の形状や、移動体１０が支持されるべき第１の構造物である回転子本体１０９などの形状に係る形状情報を入力するものである。この形状情報は、たとえば、回転電機１００の設計情報や実測情報などに基づく。実測によって形状情報を取得するには、たとえば、移動体１０をマニュアルで移動（走行）させながらカメラ２０や距離計測器２１などを用いてデータを取得し、それによって得られたデータに基づいて形状情報を取得することもできる。

検査位置情報入力部５１は、検査を行うべき検査位置の情報を形状情報との関連において入力するものである。検査内容情報入力部５２は、検査内容を検査位置情報との関連において入力するものである。検査内容情報に検査の対象となる検査対象範囲を含んでも構わない。許容範囲情報入力部５３は、検査結果の合否を判定する基準となる許容範囲情報を入力するものである。

検査開始指令入力部５４は、検査開始指令を入力するものである。

演算・制御部４１は、移動制御部６１と、アーム駆動制御部６２と、検査制御部６３と、移動体位置演算部６４と、画像認識位置演算部６５と、判定部６６とを含んでいる。

移動制御部６１は、移動体本体３０に搭載された移動駆動部１７を制御して移動体１０の移動（走行）を制御する。アーム駆動制御部６２は、移動体本体３０に搭載されたアーム駆動部１８を制御してアーム１４、１５、１６の動作を制御する。検査制御部６３は、検査器２６などを制御する。

移動体位置演算部６４は、移動体位置情報の履歴と、形状情報と、移動体本体３０に搭載された移動距離計測部２２で得られた移動距離などに基づいて、移動体１０の現在位置を計算するものである。画像認識位置演算部６５は、移動体位置情報の履歴と、形状情報と、移動体本体３０に搭載されたカメラ２０で得られた画像などに基づいて、移動体１０の現在位置を計算するものである。移動体１０の現在位置を計算するにあたっては、移動体位置演算部６４による結果と画像認識位置演算部６５による結果との両方の結果を加味して、より精度の高い結果を出すようにしてもよい。

判定部６６は、許容範囲情報入力部５３で入力された許容範囲情報を基準として、検査結果の合否を判定する。

記憶部４２は、形状情報保存部７１と、検査位置情報保存部７２と、検査内容情報保存部７３と、移動体位置情報保存部７４と、検査結果情報保存部７５と、画像情報保存部７６と、許容範囲情報保存部７７とを含んでいる。

形状情報保存部７１は、形状情報入力部５０で入力された形状情報を保存する。検査位置情報保存部７２は、検査位置情報入力部５１で入力された検査位置情報を保存する。検査内容情報保存部７３は、検査内容情報入力部５１で入力された検査内容情報を保存する。移動体位置情報保存部７４は、移動体位置演算部６４で算出された移動体位置情報を保存する。検査結果情報保存部７５は、検査器２６などによる検査の結果を保存し、さらに、後述する判定部６６による判定結果も保存する。画像情報保存部７６は、カメラ２０などによって得た画像を保存する。許容範囲情報保存部７７は、許容範囲情報入力部５３で入力された許容範囲情報を保存しておく。

表示部４３は、判定結果表示部８０を含む。判定結果表示部８０は、判定部６６で判定した結果を表示するものである。表示部４３は、判定結果表示部８０のほかに、移動体位置演算部６４で計算した移動体１０の位置や、カメラ２０で撮影された現在または過去の画像などを表示できるようにしてもよい。

制御操作部１２の送受信部４４は、搭載物２５に含まれる送受信部１９との間で信号の送受信を行う。信号の送受信は、ケーブル３５、３６を介する有線によるものでも、また、無線によるものでもよい。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査システムによる検査方法の手順を示すフロー図である。はじめに、形状情報入力部５０、検査位置情報入力部５１、検査内容情報入力部５２、許容範囲情報入力部５３により、形状情報、検査位置情報、検査内容情報、許容範囲情報を入力し、これらの情報を、形状情報保存部７１、検査位置情報保存部７２、検査内容情報保存部７３に保存する（ステップＳ１０）。つぎに、オペレータが検査開始指令入力部５４により検査開始指令を入力する（ステップＳ１１）。この後は、検査システムが自動的に検査作業を実行する。本実施形態では、検査の対象範囲（検査対象範囲）を固定子１０２の全周として指定する場合の例を示している。

ステップＳ１１において検査開始指令が入力されると、検査内容情報保存部７３に保存された検査内容情報に基づき検査開始位置を自動的に設定し、この検査開始位置に対応するスロットの周方向位置（検査開始周方向位置）までベースユニット１１が移動する（ステップＳ１２）。なお、検査開始位置については自動的に設定するほか、検査内容情報入力部５２から入力される検査内容情報に含めたり、もしくはステップＳ１１の検査開始指令の入力の際に予め入力したりするように構成しても構わない。ベースユニット１１が検査開始周方向位置まで周方向に移動すると、移動体１０とベースユニット１１は分離される（ステップＳ１３）。これにより、ベースユニット１１を介してエンドリング１０５と係合していた移動体１０がエンドリング１０５から軸方向に離脱する。

次に、移動制御部６１およびアーム駆動制御部６２の制御により、移動体１０が検査位置まで軸方向に移動（走行）する（ステップＳ１４）。移動体１０が検査位置に到着した後に、検査制御部６３の制御により、検査が実行される（ステップＳ１５）。つぎに、検査結果に対して、判定部６６が判定を行う（ステップＳ１６）。この判定結果は、判定結果表示部８０に表示され、検査結果情報保存部７５に保存される（ステップＳ１７）。

つぎに、移動体１０がベースユニット１１に到達したか否かを判断し（ステップＳ１８）到達していなければ、すなわちステップＳ１８でＮＯであれば、上述のステップＳ１４に戻る。移動体１０がベースユニット１１に到達していれば、すなわちステップＳ１８でＹＥＳであれば、移動体１０とベースユニット１１とを結合する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９のつぎに、ベースユニット１１がすでにエンドリング１０５の外周上を一周（検査内容情報入力部５２から入力される検査内容情報に検査対象範囲が含まれる場合、予め指定された検査対象範囲全ての検査が完了）したか否かを判断する（ステップＳ２０）。ベースユニット１１がすでに一周（検査内容情報入力部５２から入力される検査内容情報に検査対象範囲が含まれる場合、予め指定された検査対象範囲全ての検査が完了）していれば、すなわちステップＳ２０でＹＥＳであれば、動作を終了する。ベースユニット１１がまだ一周（検査内容情報入力部５２から入力される検査内容情報に検査対象範囲が含まれる場合、予め指定された検査対象範囲全ての検査が完了）していなければ、すなわちステップＳ２０でＮＯであれば、移動体１０とベースユニット１１が結合した状態で、エンドリング１０５の外周上を周方向に所定の距離だけ移動する（ステップＳ２１）。そして、上述のステップＳ１３に戻り、移動体１０がベースユニット１１から分離され、周方向に所定の距離だけ移動した別の周方向位置において、上述のステップＳ１４以降の検査をさらに実施する。

このように、検査開始指令入力（ステップＳ１１）の後の一連の作業を、検査システムが自動的に検査作業を実行する。

上記の通り、図７に示したフローにおいては、検査の対象範囲を固定子１０２の全周として予め指定した例や検査内容情報入力部５２から入力される検査内容情報に検査対象範囲が含まれる例を示しているが、図７のステップＳ１１の検査開始指令の入力の際に予め検査対象範囲を指定するように構成し、ステップＳ２０において、ステップＳ１１で指定した検査対象範囲のすべての検査が完了したか否かの判定を行なうように構成しても構わない。

なお、図４に示すように回転子本体１０９の軸方向両端部にある２個のエンドリング１０５のうちの一方のみにベースユニット１１が取り付けられている場合は、移動体１０がベースユニット１１から分離して軸方向に移動して、ベースユニット１１と反対側のエンドリング１０５に到達した後は、移動体１０が同じ軸方向経路を逆向きに進み、元のベースユニット１１に戻る。他の例として、２個のエンドリング１０５の両方にベースユニット１１を取り付ける場合（図示せず）は、移動体１０が２個のベースユニット１１と交互に結合することにより、移動体１０は同じ軸方向経路を２回通ることなく、両方向に進みながら検査をすることができる。これにより、より効率的な検査を行うことができる。

つぎに第１の実施形態に係る検査システムのアームの動作の詳細について説明する。

図８は、図１の移動体が回転子本体１０９の外周上を軸方向に移動する際のアームの動きを示す動作説明図である。図８で、移動体１０は、固定子（第２の構造物）１０２内周面と回転子本体（第１の構造物）１０９外周面にはさまれた環状の間隙１０３内を、回転子本体１０９に沿って軸方向（図８の左右方向）に移動する。ここでは、図８の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の順に移動体１０が左向き（矢印Ａに示す向き）に移動する場合を説明する。固定子１０２内周面には、円環状のバッフル１１１が回転子本体１０９に向かって突出している。

図８の（ａ）の状態では、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６はいずれも押し付け状態にある。すなわち、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６の各先端が固定子１０２内周面を押し、その反作用で固定子１０２内周面が第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６の各先端を押している。これにより、移動体１０のクローラ３１が回転子本体１０９外周面に押し付けられ、その反作用で回転子本体１０９外周面がクローラ３１を押している。これにより、移動体１０は、固定子１０２と回転子本体１０９とによって支持されている。

図８の（ｂ）の状態では、第２、第３のアーム１５、１６は押し付け状態にあり、第１のアーム１４は離脱状態にある。これにより、第１のアーム１４がバッフル１１１と干渉するのを避けることができる。

図８の（ｃ）の状態では、第１、第３のアーム１４、１６は押し付け状態にあり、第２のアーム１５は離脱状態にある。これにより、第２のアーム１５がバッフル１１１と干渉するのを避けることができる。

図８の（ｄ）の状態では、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６はいずれも押し付け状態にある。

図８の（ｅ）の状態では、第１、第２のアーム１４、１５は押し付け状態にあり、第３のアーム１６は離脱状態にある。これにより、第３のアーム１６がバッフル１１１と干渉するのを避けることができる。

このような一連の動作により、第１、第２、第３のアーム１４、１５、１６がバッフル１１１と干渉するのを避けながら、移動体１０がバッフル１１１の内側を通過することができる。しかも、３本のアーム１４、１５、１６のうちの少なくとも２本のアームが常に押し付け状態にあるので、移動体１０は、固定子１０２と回転子本体１０９とによって支持されている。

つぎに、移動体１０が回転子本体１０９上を軸方向に移動する途中で、何らかの事故または故障により、電源喪失または空気圧喪失が発生した場合について説明する。この場合は、前述のように、第１のアーム１４および第３のアーム１６は第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂによって押し付け状態となり、第２のアーム１５は第２のばね１５ｂによって離脱状態になる。この場合も、２本のアームが押し付け状態にあるので、移動体１０は、固定子１０２と回転子本体１０９とによって支持されている。

その場合において、移動体１０の自力移動（自力走行）ができないとすると、ケーブル３５をベースユニット１１側に軸方向に引っ張ることにより、移動体１０を間隙（環状空間）１０３から取り出すことができる。

図９は、図１の移動体１０が回転子本体１０９の外周上を軸方向に移動する途中でアーム駆動用の電源または空気圧が消失した場合に、移動体を引き抜く際のアームの動きを示す動作説明図である。図９の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の順に移動体１０が右向き（矢印Ｂに示す向き）に引っ張られて移動する場合を示している。

図９の（ｂ）は、第３のアーム１６がバッフル１１１を通過するときの状態を示している。第３のアーム１６は第３のばね１６ｂによって押し付け状態となっているが、第３のアーム１６の先端に取り付けられたローラ１６ｃがバッフル１１１と接触することによって第３のアーム１６は第３のばね１６ｂの付勢力に抗して変形し、バッフル１１１を通過することができる。

図９の（ｃ）は、第３のアーム１６がバッフル１１１を通過した直後の状態を示している。第３のアーム１６がバッフル１１１を通過したことにより、第３のアーム１６は第３のばね１６ｂの付勢力によって元の形状に展開する。

図９の（ｄ）は、第１のアーム１４がバッフル１１１を通過するときの状態を示している。第１のアーム１４は第１のばね１４ｂによって押し付け状態となっているが、第１のアーム１４の先端に取り付けられたローラ１４ｃがバッフル１１１と接触することによって第１のアーム１４は第１のばね１４ｂの付勢力に抗して変形し、バッフル１１１を通過することができる。

以上説明したことからわかるように、この実施形態で、第１のアーム１４と第３のアーム１６の傾きの方向が同じであることが肝要であって、これにより、ケーブル３５によって移動体本体３０を所定の軸方向に引っ張って移動体１０を移動させる場合に、第１のアーム１４と第３のアーム１６が変形して移動体１０を移動させることができる。

なお、上記説明では、ケーブル３５を引っ張ることによって移動体１０を移動させるものとしたが、ケーブル３５とは別の牽引ロープや牽引ロッド（図示せず）を用意しておいてこれらによって移動体１０を移動させるようにしてもよい。

以上説明したように、この実施形態に係る検査システムによれば、形状情報入力部５０、検査位置情報入力部５１、検査内容情報入力部５２、許容範囲情報入力部５３を通じて必要な入力を行ったうえで、検査開始指令入力部５４を通じて検査開始指令を入力することにより、移動体１０が検査位置に自動で移動し、必要な検査を自動で行い、検査結果の合否判定も自動で行われる。これにより、検査に必要な手間を減らし、確実で迅速な検査を行うことができる。

上記の例では、制御操作部１２のアーム駆動制御部６２が、３本のアームのうちの少なくとも２本のアームが押し付け状態となるように移動体本体３０に搭載されているアーム駆動部１８を制御するような構成とした。これにより、３本のアームのうちの少なくとも２本のアームが常に固定子１０２を押しているようにした。しかし、変形例として、アームの本数を２本とし、このうちの少なくとも１本のアームが常に固定子１０２を押しているようにしてもよい。この場合は、例えば上記の第１の実施形態の説明における第２のアーム１５をなくした構成に相当する。

このとき移動体本体３０に搭載されているアーム駆動部１８は、２本のアームのうちの少なくとも１本のアームが押し付け状態となるように制御操作部１２のアーム駆動制御部６２により制御される。これにより、移動体１０は、押し付け状態にある少なくとも１本のアームが第２の構造物である固定子１０２を押す力の反力と、移動体１０が第１の構造物である回転子本体１０９を押す力の反力とによって、回転子本体１０９と固定子１０２との間隙に支持される。

［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す模式図である。この第２の実施形態は第１の実施形態の変形であって、第２のアーム１５の先端に、ローラに換えて検査器（第２の検査器）９０が取り付けられている。この場合、第２のアーム１５の先端に、固定子１０２を押し付けて移動体１０を支持する機能を持たせない構成とすることもできるが、移動体１０を支持する機能を持たせることもできる。第２アーム１５の先端に固定子１０２を押し付けて移動体１０を支持する機能を持たせる場合、検査器９０に加え、さらにローラを設ける構成とすることが好ましい。なお、図１０においては第２アーム１５の回転子本体１０９の軸方向に対する傾きの方向は第１のアーム１４と第３のアーム１６の回転子本体１０９の軸方向に対する傾きの方向と同じ方向としているが、第２アーム１５については、第１のアーム１４と第３のアーム１６の傾斜方向と逆方向に傾斜するように設けても構わない。

検査器９０は、固定子１０２の検査のためのものとするのが好適である。すなわち、検査器（第２の検査器）９０として、固定子コイルの外周側に配置される楔（図示せず）にハンマにより打撃を与えて発生する音響を加速度センサまたは音響検出器によって検出する楔の緩み点検のための装置（ハンマ、および加速度センサまたは音響検出器）や、固定子鉄心のＥＬ−ＣＩＤ試験装置（磁束形成コイル、および故障電流検出器）の少なくともいずれか、もしくは両者を第２アーム１５の先端に設けることができる。

また、第２の実施形態に係る検査装置の移動体１０の移動体本体３０、すなわち回転子本体１０９に沿って移動する部分、にも検査器（第１の検査器）２６が第１の実施形態と同様に設けられている。この検査器（第１の検査器）２６は、回転子本体１０９の検査のためのものとするのが好適である。すなわち、検査器２６として、回転子本体１０９複数のスロットの間のティース部やスロットに設けられた楔に対する超音波探傷検査のための超音波探傷装置や、径方向の通風穴（図示せず）に対する目視検査のためのカメラの少なくともいずれか、もしくは両者を移動体本体３０に設けることができる。

本実施形態においても第１の実施形態と同様、第１のアーム１４と第３のアーム１６は、回転子本体１０９の軸方向に対する傾きの方向が同じ方向となるように取り付けられており、第１および第３のアーム１４および１６の先端には、それぞれ、第１および第３のローラ１４ｃおよび１６ｃが取り付けられている。第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂは、それぞれ、第１のアーム１４および第３のアーム１６を、固定子１０２内周面に押し付けられる押し付け状態に向けて付勢している。したがって、移動体１０が第１および第３のアーム１４および１６が押し付け状態で移動（走行）する場合には、第１および第３のローラ１４ｃおよび１６ｃが固定子１０２内周面に押し付けられて回転しながら移動（走行）する。したがって、たとえば、何らかの事故または故障により、電源や空気圧の喪失が発生した場合は、第１のアーム１４および第３のアーム１６は第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂによって押し付け状態となり、移動体１０の軸方向位置が固定されるように構成されている。特に、本実施形態において、電源や空気圧の喪失が発生した場合に固定子１０２の内周面への押し付け状態になるアームを移動体本体３０に設けられる複数のアームのうち端部（両端部）に配置される第１のアーム１４および第３のアーム１６としたことにより、電源や空気圧の喪失時であっても移動体１０の位置が安定して固定される。

また、第２のばね１５ｂは先端に検査器９０が取り付けられている第２のアーム１５を離脱状態に向けて付勢している。したがって、たとえば、何らかの事故または故障により、電源または空気圧が喪失した場合は、第２のアーム１５は第２のばね１５ｂによって固定子１０２の表面から離脱状態となり、第２のアーム１５の先端に設けられた検査器（第２の検査器）９０は移動体本体３０内に格納される。

本実施の形態においても、移動体１０が回転子本体１０９の外周上を軸方向に移動する途中でアーム駆動用の電源または空気圧が消失した場合に、移動体を引き抜く際には、第１のアーム１４および第３のアーム１６は第１のばね１４ｂと第３のばね１６ｂによって押し付け状態となり、先端に検査器（第２の検査器）９０が取り付けられた第２のアーム１５は第２のばね１５ｂによって離脱状態になる。第１の実施形態と同様、第１のアーム１４と第３のアーム１６の回転子本体１０９の軸方向に対する傾斜の方向が同じであるため、ケーブル３５によって移動体本体３０を所定の軸方向に引っ張って移動体１０を移動させる場合に、第１のアーム１４と第３のアーム１６が変形して移動体１０を移動させることができる。また、この際、第２のアーム１５は第２のばね１５ｂによって固定子１０２の表面から離脱して第２のアーム１５の先端に設けられた検査器（第２の検査器）９０は移動体本体３０内に格納されるため、第２のアーム１５が固定子１０２に衝突等して第２のアーム１５の先端に設けられた検査器（第２の検査器）９０に故障や不具合などが生じないように移動させることができる。

［他の実施形態］
以上の説明では、検査対象物は第２の構造物である固定子１０２であり、移動体が第１の構造物たる回転子本体１０９の外周に沿って移動（走行）するものとしたが、逆に、検査対象物を第１の構造物である回転子本体１０９とし、移動体が第２の構造物たる固定子１０２の内周に沿って移動（走行）するものとしてもよい。さらに、この検査対象物は回転電機に限定されるものではない。

また、上述の例の変形として、移動体本体３０に搭載する搭載物２５の一部として制御部（図示せず）を設け、この移動体本体３０に搭載された制御部に、制御操作部１２の機能の一部を含めることもできる。これにより、移動体１０の重さや大きさが増すが、ケーブル３５、３６を介する通信量が減り、制御の迅速性向上が期待される。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…移動体、 １１…ベースユニット、 １２…制御操作部、 １４、１５、１６…アーム、 １４ａ、１５ａ、１６ａ…軸部、 １４ｂ、１５ｂ、１６ｂ…ばね、 １４ｃ、１５ｃ、１６ｃ…ローラ、 １７…移動駆動部、 １８…アーム駆動部、 １９…送受信部、 ２０…カメラ、 ２１…距離計測器、 ２２…移動距離計測部（移動体位置検出部）、 ２３…照明器、 ２５…搭載物、 ２６…検査器、 ３０…移動体本体（車体）、 ３１…クローラ、 ３５、３６…ケーブル、 ４０…入力部、 ４１…演算・制御部、 ４２…記憶部、 ４３…表示部、 ４４…送受信部、 ５０…形状情報入力部、 ５１…検査位置情報入力部、 ５２…検査内容情報入力部、 ５３…許容範囲情報入力部、 ５４…検査開始指令入力部、 ６１…移動制御部、 ６２…アーム駆動制御部、 ６３…検査制御部、 ６４…移動体位置演算部（移動体位置検出部）、 ６５…画像認識位置演算部、 ６６…判定部、 ７１…形状情報保存部、 ７２…検査位置情報保存部、 ７３…検査内容情報保存部、 ７４…移動体位置情報保存部、 ７５…検査結果情報保存部、 ７６…画像情報保存部、 ７７…許容範囲情報保存部、 ８０…判定結果表示部、 ９０…検査器、 １００…回転電機、 １０１…回転子、 １０２…固定子（第２の構造物）、 １０３…間隙、 １０４…ロータシャフト、 １０５…エンドリング、 １０６…軸受、 １０７…フレーム、 １０８…ファン、 １０９…回転子本体（第１の構造物）、 １１１…バッフル

Claims (11)

1. 軸方向に配置される第１の構造物と前記第１の構造物の外周に対向して配置される第２の構造物との間隙を前記軸方向に沿って移動可能な移動体本体を含む移動体と、
   前記移動体本体に搭載されて前記第１の構造物および前記第２の構造物の少なくともいずれかの検査を行う検査器と、
   前記第１の構造物および前記第２の構造部の形状および寸法を表す形状情報を保存する形状情報保存部と、
   前記検査器によって検査すべき位置を表わす検査位置情報を前記形状情報に関連付けて保存する検査位置情報保存部と、
   前記検査器によって検査すべき内容を表わす検査内容情報を前記検査位置情報に関連付けて保存する検査内容情報保存部と、
   前記移動体の位置を表す移動体位置情報を検出する移動体位置検出部と、
   前記形状情報と、前記検査位置情報と、前記移動体位置情報と、に基づいて、前記移動体を移動制御する移動制御部と、
   前記検査位置情報と、前記検査内容情報と、前記移動体位置情報とに基づいて、前記検査内容情報に沿って前記検査器を動作させて検査を行う検査制御部と、
   を有すること、を特徴とする検査システム。
2. 前記移動体位置検出部で得られた前記移動体位置情報の履歴を保存する移動体位置情報保存部をさらに備え、
   前記移動体位置検出部は、
   前記移動体の移動距離を計測する移動距離計測部と、
   前記形状情報保存部に保存された前記形状情報と、前記移動体位置情報保存部に保存された前記移動体位置情報の履歴と、前記移動距離計測部により計測された前記移動距離と、に基づいて前記移動体位置情報を算出する移動体位置演算部と、
   を具備すること、を特徴とする請求項１に記載の検査システム。
3. 前記移動体本体に搭載されて、前記検査器が検査を行なう検査対象物との間の距離を計測する距離計測器をさらに有し、
   前記移動制御部は、前記距離計測器によって計測された前記距離計測器と前記検査対象物との間の距離に基づいて前記移動体を移動制御するものであること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
4. 前記移動体本体に搭載されて、前記検査器が検査を行なう検査対象物を含む画像を撮影するカメラをさらに有し、
   前記移動制御部は、前記カメラによって撮影された前記画像に基づいて前記移動体を移動制御するものであること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の検査システム。
5. 前記検査制御部によって行った検査の結果を保存する検査結果情報保存部と、
   前記検査の結果についてのあらかじめ定めた許容範囲情報を保存する許容範囲情報保存部と、
   前記検査の結果が前記許容範囲情報保存部に保存された前記許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
   をさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の検査システム。
6. 前記移動体は、前記第１の構造物に接する移動手段を備えるとともに、少なくとも部分的に前記第２の構造物に支持されながら前記間隙内を移動可能であること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の検査システム。
7. 前記移動体本体に搭載された可動アームと、
   前記形状情報および前記移動体位置情報に基づいて、前記移動体を移動させるために前記可動アームの形状を変化させるアーム駆動部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の検査システム。
8. 前記移動体の移動時に、前記可動アームは前記第２の構造物に接触して前記第２の構造物から部分的に支持されること、
   を特徴とする請求項７に記載の検査システム。
9. 前記第１の構造物および前記第２の構造物は、回転電機の回転子本体および固定子であって、
   前記間隙は、前記回転子本体と前記固定子との間に環状に形成されること、
   を特徴とする請求項６または請求項７に記載の検査システム。
10. 前記第１の構造物は前記回転子本体であり、前記前記第２の構造物は前記固定子であって、
    前記回転子本体の外側に取り付けられて前記回転子本体の周方向に延びて、前記移動体と着脱可能であって、前記移動体と係合しているときに前記移動体を前記回転子本体の外周に沿って周方向に移動させることができるベースユニットをさらに有すること、
    を特徴とする請求項９に記載の検査システム。
11. 軸方向に配置される第１の構造物と前記第１の構造物の外周に対向して配置される第２の構造物との間隙に移動体本体を含む移動体を前記軸方向に沿って移動させる移動ステップと、
    前記移動体本体に搭載された検査器により前記第１の構造物および前記第２の構造物の少なくともいずれかの検査を行う検査ステップと、
    前記第１の構造物および前記第２の構造部の形状および寸法を表す形状情報を保存する形状情報保存ステップと、
    前記検査器によって検査すべき位置を表わす検査位置情報を前記形状情報に関連付けて保存する検査位置情報保存ステップと、
    前記検査器によって検査すべき内容を表わす検査内容情報を前記検査位置情報に関連付けて保存する検査内容情報保存ステップと、
    前記移動体の位置を表す移動体位置情報を検出する移動体位置検出ステップと、
    前記形状情報と、前記検査位置情報と、前記移動体位置情報と、に基づいて、前記移動体を移動制御する移動制御ステップと、
    前記検査位置情報と、前記検査内容情報と、前記移動体位置情報とに基づいて、前記検査内容情報に沿って前記検査器を動作させて検査を行う検査制御ステップと、
    を有すること、を特徴とする検査方法。

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