JP2023109083A - 大型機械の検査システムおよび大型機械の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単または比較的安全に大型機械を検査することのできる大型機械の検査システムおよび大型機械の検査方法を提供する。
【解決手段】 無人航空機４０に取り付けた検査機器４８を用いて大型機械を検査した検査結果を制御装置２６，４２，７１、９１に送信する大型機械１１の検査システムであって、予め定めた飛行ルートＲに沿って無人航空機４０を飛行させるとともに、大型機械１１の状態または大型機械１１との位置関係により一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査方法の決定または修正を行う制御装置２６，４２，７１、９１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型機械を無人航空機に搭載した検査機器を用いて検査した検査結果を制御装置に送信する大型機械の検査システムおよび大型機械の検査方法に関するものである。

一例として床面からの高さが２．５ｍを超えるような大型機械について、従来は作業者が大型機械に据え付けられた梯子等を利用して機械の上部に登り検査作業を行っていた。しかし前記の検査作業は高所作業となり、作業者に危険が伴うこともあった。また大型機械の作動中は作業者が検査作業をできないケースがあった。更に大型機械の種類によっては高温やガス等の影響により作業者が検査作業を行うエリアに近づけないケースもあった。これらの対策として作業者を載せた特殊なゴンドラを使用することも考えられるが、工場内には前記ゴンドラを導入するスペースが無い場合も多く、また前記ゴンドラ自体の費用も高額なものとなってしまう。更には工場内に設置されているクレーンに検査機器を取り付け、作業者がクレーンを操作して大型機械の検査作業を行うことも想定されるが、大型機械が収容される工場には全て検査作業に最適なクレーンがあるとは限らず、クレーンが使用可能な場合も短時間で最適な位置から最適な検査を行うことは困難であった。

一方特許文献１に記載されるように、通称ドローンと呼ばれる無人航空機（ＵＡＶ）により工場内の設備の検査をすることも公知である。特許文献１には工場の建屋内に設置された設備の運転状況を運転状況映像化手段によって空中から監視することが記載されている。

特開２０２１－５４６０５号公報

しかしながら特許文献１は、人が建屋内で飛行体を操作して検査を行うものであるので次のような問題があった。即ち飛行体を人が操作するのには熟練を要するので、飛行体の操作に熟練していない者が検査を行うことはできなかった。また飛行体は人により操作されるので、設備に対する検査位置は、毎回異なってしまい、前回の検査結果との正確な比較が行えなかった。更に飛行体は人により操作されるので、誤操作により設備に衝突して設備を破損したり、検査機器を含む飛行体自体を破損する可能性もあった。更には設備の作動状況とは無関係に飛行体を飛行させるので設備に移動部分や温度等の状況が変化する状況変化部分が存在する場合は、飛行体の飛行や検査に不都合を生じる可能性があった。

そこで本発明は、比較的簡単または比較的安全に大型機械を検査することのできる大型機械の検査システムおよび大型機械の検査方法を提供することを目的とする。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本発明の請求項１に記載の大型機械の検査システムは、無人航空機に取り付けた検査機器を用いて大型機械を検査した検査結果を制御装置に送信する大型機械の検査システムであって、予め定めた飛行ルートに沿って無人航空機を飛行させるとともに、大型機械の状態または大型機械との位置関係により一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査方法の決定または修正を行う制御装置が備えられている。

本発明の大型機械の検査システムは、無人航空機に取り付けた検査機器を用いて大型機械を検査した検査結果を制御装置に送信する大型機械の検査システムであって、予め定めた飛行ルートに沿って無人航空機を飛行させるとともに、大型機械の状態または大型機械との位置関係により一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査方法の決定または修正を行う制御装置が備えられているので、比較的簡単または比較的安全に大型機械を検査することができる。

本実施形態の大型機械の検査システムによる検査方法を示す図である。 本実施形態の大型機械の検査システムの無人航空機の基本形を示す図である。 本実施形態の大型機械の検査システムのブロック図である。 本実施形態の大型機械の検査システムの無人航空機の応用形を示す図である。

＜大型機械の構成＞
図１を参照して大型機械の一種である竪型ロータリ式の射出成形機１１について説明する。竪型ロータリ式の射出成形機１１とその型締装置１２は、工場の建物内の床面１０上に設置され、建物の床面１０からの高さが最低でも２．５ｍ以上あり、通常は５ｍないし１０ｍの高さを備えている。型締装置１２は、下盤である固定盤１３に対して各タイバ１４が垂直方向に固定され、各タイバ１４の上部は上盤である受圧盤１５に固定されている。またタイバ１４にガイドされて可動盤１６が昇降移動可能に設けられている。可動盤１６の昇降移動は、受圧盤１５と可動盤１６の間を接続して設けられた２基の型開閉機構の型開閉シリンダ１７により行われる。なお型開閉機構は、サーボモータやボールねじ機構を用いたものでもよい。また受圧盤１５には型締シリンダ１８等の型締機構が設けられており、型締シリンダ１８のラム１９が可動盤１６の背面に固定されている。また受圧盤１５の上部や側部には型締シリンダ１８へ作動油を供給する図示しないタンク、ポンプ、バルブ等が取り付けられている。なお型締機構は電動モータとトグル機構を用いたものでもよい。

本実施形態の射出成形機１１は多色成形品用のものであり、可動盤１６の下面には回転テーブル２０が可動盤１６に対して回転可能に設けられている。回転テーブル２０は、可動盤１６の側面に固定され図示しないテーブル回転用のサーボモータによりベルトを介して回転される。そして回転テーブル２０の下面には２個の可動金型２１，２１が取り付けられる。また固定盤１３の上面には可動金型２１，２１と型開閉される２個の固定金型２２，２２が取り付けられる。また固定盤１３と可動盤１６の間の可動金型２１，２１が移動する領域の側方であって図１において右側の操作側には、安全扉２３が水平方向に開閉可能に取り付けられている。また図１において左側の反操作側にも安全扉２４が水平方向に開閉可能に設けられている。更には型締装置１２の側方には図示しない取出機が設けられている。

また射出成形機１１は、型締装置１２の側方には図示しない複数の射出装置が配置されている。更に射出成形機１１は、表示装置を兼ねた設定表示装置２５と、制御装置２６（本発明の制御装置の一つとなり得る）を備えている。制御装置２６は、射出成形機１１の各センサ等と通信して該射出成形機１１の作動を制御したり状態を把握する作動制御部２７および記憶部２８（記憶装置）と、後述するコントローラ７０の制御装置７１（本発明の制御装置の一つとなり得る）等と通信する送受信部２９を備えている。また制御装置２６にはその他にも種々の機能はあるが、本発明との関連性が無いか薄い部分は説明を省略する。

本実施形態では射出成形機１１の設定表示装置２５に無人航空機４０の発着台３０が設けられている。設定表示装置２５に発着台３０が設けられる場合は、設定表示装置２５の側面に設けられた回転軸により発着台３０が水平方向に固定可能に保持されている。なお発着台３０を使用しないとき発着台３０はヒンジ式の回転軸とともに回動されて設定表示装置２５の側面に沿う方向に収納される。なお発着台３０については、射出成形機１１の固定盤１３や図示しない射出装置など別の部分に取り付けられたものでもよい。また発着台３０は、射出成形機１１から一定距離内の離れた位置に設けられたものでもよい。

更に大型機械である射出成形機１１の型締装置１２の各部には、無人航空機４０が飛行ルートＲに沿って飛行されているかを確認し、飛行ルートＲからずれが生じている際には修正するためのマーカー３１が設けられている。本実施形態においてマーカー３１は、型締シリンダ１８のシリンダの中央上部、各タイバ１４の上端部、型開閉機構の型開閉シリンダ１７の上部、可動盤１６の側方であって型開閉シリンダ１７のロッドを取り付けるブラケット３２の側部、固定盤１３の側部、発着台３０の上面の中央部に設けられている。それぞれのマーカー３１の形状は、それぞれ異なっていて無人航空機４０に搭載されたマーカー３１を検出する検出機器を兼ねた検出機器であるカメラ４８とその検査制御部４４によって、どのマーカー３１か識別可能であることが望ましい。

なお大型機械が射出成形機１１の場合、作業者の手が届かない２．５ｍ以上の高さのものであれば、水平方向に可動盤が移動する横型射出成形機であってもよい。大型機械の種類は限定されず、鍛工装置を含むプレス装置であってもよい。プレス装置の場合は、チャンバ内に多数の熱板を備えたものなども含まれる。更に大型機械は、鉱石や土石類、人造物等を破砕する破砕機、各種材料を混合する混合装置、クレーンやコンベアを備えた貯留装置であってもよい。更に大型装置は、鉱石や人造物を溶融する溶融炉を含む溶融装置であってもよい。これら大型機械は、床面１０または地面からの高さが２．５ｍ以上あるものが主な対象となるが、例外的に高さが２．５ｍ以下であっても装置の水平方向の短辺側の長さが３．０ｍ以上であって、機械側方の検査者の立ち位置から検査者が立ち入れない検査エリアまでの長さが１．０ｍ以上あるものでもよい。

次に図２、図３を参照して大型機械の検査システムの無人航空機４０と検出機器と検査機器について説明する。上述のように無人航空機４０（ＵＡＶ）は、通称ドローンと呼ばれる飛行体であり、本体部４１の４隅近傍にプラシレスモータ等のモータ４９が取り付けられている。そしてモータ４９の回転軸には複数枚のロータ５０（プロペラ）が取り付けられている。なお図２ではモータ４９とロータ５０からなる飛翔部５１は２基しか描画されていないが、本実施形態の飛翔部５１の数は最も一般的な４基である。なお本発明の無人航空機４０が備える飛翔部５１の数は、３基以上の複数基であり一例として１０基以下である。本体部４１には充電式の電池５２（バッテリー）が搭載され、前記電池５２は図示しないスイッチを含むＥＳＣ等の電圧制御器５３を介してモータ４９に接続されている。また本体部４１には無人航空機４０の姿勢を自律制御するための飛行制御部４３が搭載されている。飛行制御部４３には速度の変化により姿勢を制御する加速度センサ４５や傾きや向きの変化により姿勢を制御する角速度センサ４６（ジャイロセンサ）、自律飛行判断部４７が含まれる。

また無人航空機４０には、大型機械である射出成形機１１への近接を検出する検出機器が搭載されている。本実施形態において検出機器は、超音波センサ５４からなり、飛行中は測定する射出成形機１１に対して常時超音波を発信して射出成形機１１との距離を測定する。そして予め定めた距離以上に無人航空機４０が射出成形機１１に接近しないように制御する。前記超音波センサ５４等の安全に飛行を行うための検出機器は、本体部４１に搭載された制御装置４２（本発明の制御装置の一つとなり得る）の飛行制御部４３の自律飛行判断部４７に接続されている。また飛行制御部４３は前記電圧制御器５３にも接続されている。更に制御装置４２はアンテナを含む送受信部５５を備え、後述する検査者が手で持って操作するコントローラ７０と通信可能となっている。

また大型機械である射出成形機１１の作動状況の把握や射出成形機１１との距離を把握するためには検出機器としては、検査機器であるカメラ４８を使用するか、または前記カメラ４８と他の検出機器と併用するものでもよい。その場合カメラ４８により撮影された画像から飛行制御部４３または検査制御部４４が射出成形機１１の作動状況や距離を判断する。または後述するコントローラ７０の制御装置７１の飛行制御部４３やホストコンピュータ９０（本発明の制御装置の一つとなり得る）の判断部９３で前記状態を判断してもよい。また前記検出機器としては赤外線センサ、光電センサなど他のセンサを用いるか複数を組み合わせたものでもよい。

また無人航空機４０は下面側に各種検査機器を着脱自在に搭載するためのチャック装置５６を備えており、無人航空機４０は各種の検査機器を交換して搭載可能となっている。本実施形態ではチャック装置５６には、カメラ４８の角度を制御するカメラ角度変更機構５７が保持されている。カメラ角度変更機構５７は、図示しないモータ、減速機構、カメラ４８を軸保持する回転駆動軸、カメラ４８と直接当接する保持部などを備えている。そしてカメラ４８は水平方向以外にも上方または下方に向けてカメラ撮影の際の角度が変更可能となっている。カメラ角度変更機構５７は、とりわけカメラ４８を鉛直方向に回動させて無人航空機４０の真下の画像を撮影できることが望ましい。

なお無人航空機４０は、カメラ４８を含む少なくとも一つ或いは少なくとも２つの検査機器は常時搭載し、それ以外の検査機器は選択的に着脱自在に搭載するものでもよい。無人航空機４０に搭載される検査機器としては、ＣＣＤカメラ等のカメラ４８の他に、騒音センサ６２、温度センサ６３、振動センサ、超音波探傷センサ、気体や液体の成分分析用センサ、歪センサを含むロードセル等の各種センサが想定される。これらセンサは検査制御部４４に接続されている。そして検査制御部４４からの指令により検査が実行され、検出されたデータは検査制御部４４において信号変換され検査制御部４４に接続される送受信部５５から前記コントローラ７０へ検査データが送信可能となっている。図３では検査制御部４４は一つのブロックとして記載されているが、検査制御部４４はそれぞれのセンサごとに対応して設けられることも一般的である。

無人航空機４０は、飛翔部５１、検査機器であるカメラ４８等、検出機器である超音波センサ５４等が大型機械である射出成形機１１に直接当接することを防止するガード部５８が設けられている。ガード部５８は樹脂やゴムから構成され、フレーム部５９が接続部６０により接続されて立体構造となっている。またフレーム部５９や接続部６０の外側の少なくとも一部には、緩衝用のスポンジ（多孔性エラストマ）や樹脂製空気袋などを取り付けることも衝撃吸収の点で望ましい。そしてガード部５８のフレーム部５９の一部は本体部４１に接続されている。そしてガード部５８の内側に前記飛翔部５１、本体部４１、制御装置４２、検査機器等が保護されて保持される形となっている。従ってもしも無人航空機４０が予め想定された飛行ルートＲを外れたとしても、ガード部５８が大型機械に当接するのみであるで、大型機械に損傷を与えることはなく、また無人航空機４０も損傷を受けない。

無人航空機４０の本体部４１の下面から下方に向けて少なくとも３本の脚部６１が設けられている。脚部６１は、無人航空機４０を発着台３０に載置または着陸させる際に、脚部６１の先端部が発着台３０に当接されて無人航空機４０を載置するものである。脚部６１があることにより検査機器等が直接、発着台３０に当接されず、検出機器に無人航空機４０の自重がかからず、無人航空機４０が安定的に載置される。なお無人航空機４０は、ガード部５８の下側部分が脚部６１の代わりをするものでもよい。

無人航空機４０の本体部４１には、制御装置４２が搭載されている。本発明における無人航空機４０の制御装置４２は、無人航空機４０に搭載された検出機器により大型機械の作動状況の把握または大型機械との距離または位置関係を把握、他の制御装置であるコントローラ７０の制御装置７１、大型機械の制御装置２６、ホストコンピュータ９０の制御装置９１の少なくとも一つとの通信により大型機械の作動状況の把握の少なくとも一方の手段を用いて、一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査機器を用いた検査方法の決定または修正を行う。前記においてコントローラ７０の制御装置７１は、単なる中継や転送を行うものであり、基本となる飛行ルートＲや検査位置の情報は、大型機械の制御装置２６またはホストコンピュータ９０の制御装置９１から行うものや、２つ以上に制御装置で本発明の機能を分散するものでもよい。

次に図３を参照して大型機械の検査システムのシステム構成について更に説明する。検査システムの制御装置は、予め定めた飛行ルートＲに沿って無人航空機４０を飛行させるとともに、大型機械の状態または大型機械との位置関係により一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査方法の決定または修正を行う。ここにおいて制御装置とは、無人航空機４０の制御装置４２、射出成形機１１の制御装置２６、コントローラ７０の制御装置７１、ホストコンピュータ９０の制御装置９１の少なくとも一つであればよい。即ちどこに制御装置があっても通信機能により無人航空機４０の飛行制御と検査実施が行えればよい。上記により本発明の検査システムは、無人航空機４０は予め定めた飛行ルートＲを飛行するともに、大型機械と通信、または無人航空機４０自体の検出機構により大型機械の作動状況を把握し、一部飛行ルート、飛行のタイミング、検査方法の少なくとも一つを決定または修正しつつ、前記検査機器により前記大型機械の検査を行うことができる。

無人航空機４０の制御装置４２は、飛行制御部４３、検査制御部４４、送受信部５５を備えている。そして送受信部５５は、検査者が保持するハンディタイプのコントローラ７０の送受信部７２に接続されている。コントローラ７０は制御装置７１を備えている。制御装置７１は、大きく分けて、無人航空機４０の飛行制御部７３と検査制御部７４を備えており、その他にも記憶部８０や音声処理部８１を備えている。制御装置７１の飛行制御部７３は、自動飛行制御部７５と手動飛行制御部７６を備えている。また検査制御部７４は、検査指令部７７と検査結果判断部７８を備えている。そして飛行制御部７３と検査制御部７４と音声処理部８１は、無人航空機４０と通信を行う送受信部７２に接続されている。また飛行制御部７３と検査制御部７４は、無人航空機４０、ホストコンピュータ９０、および大型機械である射出成形機１１の制御装置２６に対して送受信を行う送受信部７２にも接続されている。

また記憶部８０は飛行制御部７３や検査制御部７４に接続されている。更に音声処理部８１はマイクとスピーカーを備えており、検査者はホストコンピュータ９０の側の技術者と通話が可能となっている。更にコントローラ７０は、表示装置を兼ねた設定表示装置７９と飛行操作装置８２を備えており、設定表示装置７９は、飛行制御部７３，検査制御部７４等に接続されている。また飛行操作装置８２は、無人航空機４０が予め定められた飛行ルートＲに沿って自動飛行する場合の開始操作および終了操作や、無人航空機４０が手動飛行する場合、検査者が操作を行う部分である。

なおコントローラ７０と、無人航空機４０、射出成形機１１の制御装置２６、ホストコンピュータ９０の間の少なくとも一つの間は無線ではなく、信号線（有線）を介して接続してもよい。大型機械が強い電磁波など無線通信に大きな影響を及ぼすものを発生させる機械である場合は、信号線を介してコントローラ７０と他の機器を接続することも望ましい。また射出成形機１１の制御装置２６とコントローラ７０は、一体のものでもよい。即ち射出成形機１１に備え付けられた設定表示装置２５と制御装置２６に前記コントローラ７０の機能を持たせてもよいし、射出成形機１１のメインの設定表示装置２５以外に、射出成形機１１の少なくとも一部の制御や作動状況の確認のできるハンディタイプのコントローラを備える場合、前記ハンディタイプのコントローラに、無人航空機４０の制御機能を持たせてもよい。いずれにしても射出成形機１１の作動制御部２７を含む制御装置２６と無人航空機４０がコントローラ７０を介して通信することにより、無人航空機４０の側は、大型機械である射出成形機１１の作動状況を把握し、一部飛行ルート、飛行のタイミング、検査方法の少なくとも一つを決定または修正しつつ、前記検査機器により大型機械の検査を行うことができる。

また本実施形態ではコントローラ７０と射出成形機１１の制御装置２６は、システム全体を統括する制御装置であるホストコンピュータ９０の制御装置９１の送受信部９２に接続されている。ホストコンピュータ９０の送受信部９２は判断部９３と記憶部９４と、表示装置を兼ねた設定表示装置９６と音声処理部９５に接続されている。記憶部９４はホストコンピュータ９０に接続されたサーバーであってもよい。従って無人航空機４０に取り付けたカメラ４８の画像はホストコンピュータ９０の側でも見ることができる。またホストコンピュータ９０の音声処理部９５は、マイクとスピーカーを備えており、コントローラ７０の側の検査者とホストコンピュータ９０の側の作業者が通話することができる。なお本発明の検査システムにおいてはコントローラ７０の側の機能を充実させれば、ホストコンピュータ９０を無くすか、単なる記憶装置としてサーバー機能のみとすることもできる。

またホストコンピュータ９０は、射出成形機１１の制御装置２６とも接続されている。ホストコンピュータ９０が設けられる場所は、同じ工場の建物内であってもよいが、同じ会社の別の建物であってもよい。更には射出成形機メーカー、無人航空機の製造メーカー、無人航空機の運航管理会社、クラウド管理会社の少なくとも一箇所にホストコンピュータ９０を置いてもよい。また飛行制御や検査制御の制御機能は全てホストコンピュータ９０の側に設け、コントローラ７０には最小限の機能のみを設けてもよいし、逆にコントローラ７０、またはコントローラ７０と大型機械の制御装置２６に全ての機能を設けて、ホストコンピュータ９０を設けないようにしてもよい。また無人航空機４０の制御装置４２、無人航空機４０機のコントローラ７０、射出成形機１１の制御装置２６、ホストコンピュータ９０の制御装置９１の少なくとも一つには、機械学習の可能なＡＩ（人工知能）を備えたものでもよい。

次に大型機械の検査システムを用いた大型機械の検査方法について図１ないし図３を参照して説明する。本発明の特徴の一つは、大型機械の作動中でも検査が可能な点である。一般的に検査者自身が検査を行う場合、作動中の機械への接近は問題がある場合が多く殆どの箇所の検査はできない。ましてや特に作動中に大型機械の高所部分での検査はできない。そのため大型機械が操業していない日や時間に検査作業する必要があり、時間外労働などが発生する場合がある。また一例として騒音測定、振動測定、温度測定のように、大型機械の作動中でないと測定できないものもあり、作動中に検査が行えることは大きなメリットがある。

更に本発明の特徴の一つは、作業者が全工程において手動により無人航空機４０を飛ばして検査を行うものではなく、無人航空機４０は少なくとも最初の飛行部分を含む部分では予め定めた飛行ルートＲに沿って飛行し、予め設定された検査位置で検査機器により大型機械の検査を行うことである。そのことにより、検査者が無人航空機４０の飛行に習熟していない者であっても、無人航空機４０を射出成形機１１等の大型機械に衝突させることなく飛行および検査を行うことができる。また前回の検査位置を保存しておくことにより、前回とほぼ同じ位置で無人航空機４０が検査を行うことができ、過去データとの比較を含めた正確な検査が可能となる。

ただしコントローラ７０には手動飛行制御部７６が備えられており、検査者による手動の無人航空機４０の操作も並行して実行可能となっている。一例として検査時に射出成形機１１に油漏れなどの異常が視認された際には、手動操作により無人航空機４０を異常が視認された部分により一層近づけて、状態を更に確認するなどしてもよい。ただし手動飛行制御を解除した場合は、無人航空機４０は予め定めた飛行ルートＲに自動的に復帰することが望ましい。

無人航空機４０の飛行ルートＲの作成に際しては、建物の天井の高さ、クレーンや周辺機器も含めた機器の形状と配置位置、大型機械の形状などデータが三次元座標データとして予めホストコンピュータ９０等の判断部９３等に取り込まれて、飛行ルートＲの作成に利用される。なお大型機械は建物内にあるものに限定されないし、建物内にあっても、明らかに大型機械の周囲に大空間が存在する場合は、飛行ルートＲの作成に関して、大型機械の三次元座標データのみを用いてもよい。なお本発明は、工場内の大型機械の検査を主目的としているので、ＧＰＳを用いた無人航空機４０の制御は通常は想定していない。ただしＧＰＳを用いた無人航空機４０の位置制御を併用するものを除外するものではない。

大型機械の検査システムは、通常はそれぞれの大型機械に固有の製造番号等に対応して検査用の飛行ルートＲを保有する。しかし同型の大型機械であれば同一の飛行ルートＲを使用または一部変更して利用することもできる。飛行ルートの起点地点は、大型機械自体、または大型機械の近傍に設けられた無人航空機４０の発着台３０である。通常の場合、無人航空機４０は検査者が持参し、まず発着台３０に無人航空機４０を載置する。本実施形態の三次元座標データ（空間座標）による飛行ルートＲは、発着台３０が起点（原点）となり、発着台３０からの座標の位置関係（距離）により決定される。しかし非行制御のための原点位置は発着台３０以外の別の部分でもよい。

次に検査者はコントローラ７０の飛行操作装置８２を操作し、無人航空機４０のモータ４９等を作動させ、無人航空機４０を発着台３０から離陸させ予め定めた飛行ルートＲに沿って飛行させる。そして無人航空機４０は前記飛行ルートＲ上に予め設定された検査ポイントＰ１に到着すると、ホバーリングすることにより同じ位置に停止する。検査機器がＣＣＤカメラである場合、例えば検査ポイントＰ１では水平方向または水平方向よりもやや下方に向けられたカメラ４８により、可動盤１６上面の状態やラム１９の傷や油漏れの状況、型開閉シリンダ１７の傷や油漏れの状況などを確認する。この際にＣＣＤカメラにより撮影されたカメラ画像は、検査者が異常の有無の確認をしてもよいし、機械的に異常の確認をしてもよい。画像は動画でも静止画像でもよい。機械的な確認とは、ＣＣＤカメラの画像のコントラストや色を数値化して閾値を超えたかどうかにより判断してもよいし、ＣＣＤカメラの画像の色などを、正常な状態の色などと、異常な状態の色などを、それぞれ機械学習装置に機械学習（教師あり学習）させて、異常を判断するようにしてもよい。

また検査ポイントＰ１において無人航空機４０を停止させる時間（飛行のタイミング）およびカメラ４８を用いて検査する際のタイミングは、予め決定したタイミングで行ってもよいが、本実施形態では射出成形機１１の型締装置１２の作動状態により決定または修正される。具体的には無人航空機４０の飛行制御部４３と検査制御部４４はコントローラ７０を介して射出成形機１１の制御装置２６と通信接続されている。そして型締装置１２の可動盤１６が型開状態から型閉状態に到るまで型閉作動の状況、または型閉状態から型開状態に到るまでの型開作動の状況は、制御装置２６から無人航空機４０の飛行制御部４３と検査制御部４４に送られる。そして前記型閉工程の間または型開工程の間の間だけ、無人航空機４０は検査ポイントＰ１に停止し、カメラ４８は型締シリンダ１８のラム１９や型開閉シリンダ１７の状況を検査する。従って本発明の大型機械の検査システムは、予め飛行ルートＲの少なくとも一部のみが定められており、検査位置や検査方法は、大型機械の状態を検出してから決定するものも含まれる。または予め検査方法（検査位置、検査時間、検査機器の制御方法など）は定められているものの、大型機械の状況に応じて、検査方法を修正するものでもよい。

そしてカメラ４８が撮影した画像は、動画としてコントローラ７０やホストコンピュータ９０に送信され続ける。そのことにより型閉工程または型開工程が良好に行われているかどうかをコントローラ７０の表示装置を兼ねた設定表示装置７９や、ホストコンピュータ９０の表示装置を兼ねた設定表示装置９６で見ることができる。そして一例としてコントローラ７０を操作する検査者が営業担当などで大型機械の異常状態の分析に詳しくない者であっても、射出成形機メーカーのホストコンピュータ９０と接続することにより、大型機械の異常状態の分析に詳しい技術者の指導を仰ぎながら検査を行うこともできる。またこれら検査ポイントＰ１は、発着台３０を含めて射出成形機１１の型締装置１２に対して三次元座標により設定されているから、常に型締装置１２に対して同じ位置で検査が可能となる。なお検査ポイントＰ１における検査は、原則として上記のように無人航空機４０を一時停止させるが、検査ポイントＰ１で1枚のみ静止画像の撮影を行う場合などは、検査ポイントＰ１に無人航空機４０を停止させず移動させながら検査（撮影）を行ってもよい。

しかし無人航空機４０を予め定めた三次元座標により飛行させる場合に、外乱により無人航空機４０が飛行ルートＲを外れる場合が考えられる。外乱の種類としては、大型機械のモータ等から発生する電磁波や、熱による気流の影響などが考えられ、大型機械が屋外に設置されている場合は、風の影響が最も大きな要素として考えられる。また例え飛行ルートＲが予め無人航空機４０の制御装置４２の記憶部に保存されていたとしても、無人航空機４０の作動誤差に起因して飛行ルートＲから外れることもある。

このような予め定めた飛行ルートＲから無人航空機４０が外れる問題について、本発明では２つの対策が為されている。まず一番目は、大型機械である型締装置１２に取り付けられたマーカー３１の位置や種類を、無人航空機４０に搭載されたＣＣＤカメラ等のカメラ４８により検出し、飛行ルートＲの修正を行う方法である。一例として或るマーカー３１の直上位置または真横位置を無人航空機４０が通過するように飛行ルートＲが設定されていたにも関わらず、無人航空機４０が通過しなかった場合に誤差に応じて修正を行う。この際、カメラ４８により撮影される全体画像内のマーカー３１の位置（無人航空機４０とマーカー３１の角度関係）と、マーカー３１の大きさ（無人航空機４０とマーカー３１の距離）により無人航空機４０の現在の位置を計算してもよいし、複数のマーカー３１の位置関係や種類から無人航空機４０の現在の位置を計算してもよい。また無人航空機４０に複数のカメラ４８を搭載して前記マーカーとの距離や角度を検出してもよい。

また二番目として無人航空機４０は、検出機器により大型機械との距離が測定可能となっている。具体的には超音波センサ５４から超音波を発信して大型機械や床面１０からの反射により大型機械と無人航空機４０の距離や床面１０からの高さを測定する。この距離の測定は、飛行ルートＲの修正にも使用可能であるが、無人航空機４０の進行方向において、無人航空機４０が不意に大型機械に近づきすぎた場合の衝突回避用に主として用いられる。従って超音波センサ５４は超音波を発信する方向を変更可能に取り付けるか複数の超音波センサ５４を進行方向、上下方向に向けて取り付けることも想定される。即ち大型機械と無人航空機４０の距離が一定の閾値以下となると無人航空機４０は、そのまま同じ進行方向への継続移動を停止するようにプログラミングされている。また同様の無人航空機４０の保護機能として、検出機器に温度センサ、ガス濃度センサ、気流測定用の加速度計、電磁波測定センサ、大型機械の状態変化把握用のカメラの少なくとも一つを搭載し、予め定めた条件よりも過酷な条件が検出されたらそれ以上の大型機械に近づかないように制御することも考えられる。これらの検出機器の少なくとも一つを搭載することにより、無人航空機４０を自律的により安全に飛行させることができる。

そして図１に示されるように無人航空機４０は、予め定めた飛行ルートＲ上に設定された検査ポイントＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５，Ｐ６の順に検査を行い、最終的に発着台３０の上に着陸して検査を終了する。上記したように無人航空機４０の飛行ルートＲは三次元座標を使用するので、一般的には、垂直移動（昇降）と水平移動の組み合わせにより無人航空機４０の移動制御を行う。ただし大型機械のよほど特殊な部分の検査を行う際は、斜め移動を用いるものを除外しない。また無人航空機４０は複数基の飛翔部５１により飛行するものであるので、水平移動よりも垂直移動のほうが精度が高く移動できる。従って図１における検査ポイントＰ２への移動のように、検査ポイントＰ２から大型機械の水平面（平面）への距離と垂直面（側面）への距離があまり違わない場合などでは、垂直移動により検査ポイントＰ２へ到達させることのほうが望ましい。

そして検査ポイントＰ３では型締シリンダ１８へ作動油を送る配管の接続部分からの油漏れやバルブの状態、タイバ１４の締結状態などを検査し、検査ポイントＰ４では検査ポイントＰ１とは反対側から見た型締シリンダ１８のラム１９や型開閉シリンダ１７の状態などを検査する。また検査ポイントＰ５，Ｐ６では金型のキャビティ面の状態などを検査する。検査ポイントＰ５，Ｐ６において、カメラ４８によって上側の可動金型２１，２１と下側の固定金型２２，２２の両方の検査を行う際は、後述する方法で水平方向保持具１０２の先端部にカメラ角度変更機構５７を介して取り付けられたカメラ４８を１８０°回転させることにより行われる。また他の大型機械の下面側の検査を行う場合も上側の可動金型２１，２１の検査と同様の方法により行われる。

また検査ポイントＰ５，Ｐ６への無人航空機４０の進入に際しては、無人航空機４０の制御装置４２と射出成形機１１の制御装置２６は通信を行い、安全扉２３，２４が開放された状態にあることと、可動盤１６が上昇していて、固定金型２２に対して可動金型２１，２１が型開された状態にあることを確認する必要がある。従って無人航空機４０により検査を行う際、飛行ルートＲは予め定められていても、大型機械の状態（安全扉２３，２４の開閉移動や可動金型２１，２１の開閉移動など）が検査可能な状況となるまで、無人航空機４０を一時ホバーリングさせて、飛行のタイミングを修正することが行われる。または無人航空機４０が検査ポイントに到達していても、大型機械の作動状態が検査に最適な状態になるのを待ってからカメラ撮影などの検査を行う（検査のタイミングを修正する）ことも行われる。

また可動金型２１，２１および固定金型２２，２２のキャビティ面などは損傷を防止するために、無人航空機４０の金属部分の衝突を絶対に避けたい部分である。本実施形態の無人航空機４０は、金属製の飛翔部５１のロータ５０や検査機器の周囲は、樹脂やゴム、または一部は緩衝材のスポンジや空気袋が取り付けられたガード部５８により覆われているので、万一、無人航空機４０が予め定めた飛行ルートＲを外れたりして、無人航空機４０と可動金型２１，２１，または固定金型２２，２２等が接触しても大きな影響を与えることは無い。また無人航空機４０が大型機械との接触や他の理由で正規の発着台３０の着陸位置以外に落下し再飛行できなくなった場合は、警報音等のアラームを発するとともに、落下した無人航空機４０を回収するために射出成形機１１等の大型機械の作動を一時停止することが望ましい。

そして無人航空機４０は、予め定められた飛行ルートＲに沿って、検査ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６において一時停止するなどして検査を行った後は、発着台３０に着陸して検査を終了する。カメラ等、検査機器の検査データは、無人航空機４０の飛行中にリアルタイムにコントローラ７０やホストコンピュータ９０に送られることは説明した通りであるが、一部の検査データだけはリアルタイム送信するものや、全ての検査データは無人航空機４０の着陸後にデータ回収するものでもよい。いずれにしても検査データは、ホストコンピュータ９０の記憶部９４であるサーバー等の記憶装置に記憶され、次回に同じ検査を行った際の検査データとの比較や状態の変化の把握に用いられる。

また無人航空機４０のチャック装置５６には、カメラ以外の検査機器も搭載できるので、最初はカメラ４８による検査を行い、次にカメラ４８以外の検査機器（一例として、騒音センサ６２、温度センサ６３、振動センサ、超音波センサのいずれか）に交換して検査を行うことも可能である。また無人航空機４０に複数の検査機器を搭載して１度の飛行時に複数の検査を行うことも可能である。その場合一般的にはカメラ４８と他の検査機器の組み合わせが用いられることが多い。

次に無人航空機４０にカメラ４８以外の検査機器である騒音センサ６２を取り付けて検査を行うケース（応用形）について図４を参照して説明する。射出成形機１１等の大型機械では、装置作動中の騒音の大きさを測定して、ベルトの撓みや劣化等の状態、ポンプの状態、油圧機器のバルブの状態などを検査し、故障予知や部品交換の時期を検討することがある。大型機械の騒音の大きさは、同じ大型機械の前回測定値との比較や、同型の別の大型機械の状態との比較となる。従って無人航空機４０の飛翔時のロータ５０の回転による騒音が騒音センサ６２のマイクに拾われても騒音測定ができない訳ではない。しかし無人航空機４０のロータ５０から騒音計をなるべく離隔した位置に設けたほうがより一層、精密な測定ができる場合が多い。

従って本実施形態では、無人航空機４０の本体部から下方に向けて設けた垂下方向保持具１０１の先端部または先端部近傍に騒音センサを取り付けて騒音測定を行う。または前記垂下方向保持具１０１の先端部または先端部近傍に設けた水平方向保持具１０２の先端部または先端部近傍に騒音センサを取り付けて騒音測定を行う。更には本体部４１に直接設けた水平方向保持具の先端に騒音センサ６２を取り付けてもよい。

より具体的には、本体部４１の中央には貫通孔１０３が設けられ、騒音センサ６２等の検査機器を吊り下げて保持するための垂下方向保持具１０１が前記貫通孔１０３に対して上下に摺動可能に設けられている。本実施形態で垂下方向保持具１０１は０．５ｍないし３．０ｍの金属製または樹脂製のパイプからなり、パイプの上部には垂下方向保持具１０１が本体部４１から脱落しないようにストッパ１０４が設けられている。なお垂下方向保持具１０１については、前記パイプを用いたもの以外にもワイヤを用いたものでもよい。ワイヤを用いた場合は１ｍないし５ｍの長さのワイヤを用いたものが望ましい。大型機械の被検査部分部が高温状態など過酷な条件である場合は、垂下方向保持具１０１の長さを長くする必要があり、パイプまたはワイヤの長さを２ｍ以上とすることが望ましい。

また本実施形態では垂下方向保持具１０１の先端には、前記垂下方向保持具１０１に対して直角方向に固定された水平方向保持具１０２が設けられている。そして水平方向保持具１０２の一端に、騒音センサ６２が着脱自在に取り付けられている。また無人航空機４０の鉛直方向の重心線を挟んで、水平方向保持具１０２の他方側の先端部または先端部近傍には錘部１０５が取り付けられている。なお水平方向保持具１０２の前記他方側にもカメラなどの検査機器を着脱可能に設けたものでもよい。または水平方向保持具１０２は１本には限定されず、平面視した状態で垂下方向保持具１０１を中心にして、十字方向に２本の水平方向保持具１０２を設け、それらの水平方向保持具１０２の先端部や先端部近傍にカメラ４８等の検査機器または錘部１０５を設けてもよい。上記において無人航空機４０は、複数の飛翔部５１を用いてほぼ常時、本体部４１が水平状態で飛行するので、垂下方向保持具１０１、水平方向保持具１０２という部材名称を用いているが、飛行中の無人航空機４０は本体部４１が水平状態を保持できない場合もある。従って垂下方向保持具１０１は概ね垂下状態にありさえすればよく、水平方向保持具１０２は概ね水平状態にありさえすればよい。

また垂下方向保持具１０１の先端に直接取り付けられた騒音センサ６２等の検査機器や、垂下方向保持具１０１の先端に水平方向保持具１０２を介して取り付けられた検査機器は、本体部４１等と同様にガード部１０６により周囲が囲まれていることも望ましい。更にガード部１０６の上部、または無人航空機４０と検査機器の間の垂下方向保持具１０１の中間位置には必要に応じて遮蔽部材１０７が取り付けられる。遮蔽部材１０７はフレーム部に遮蔽シートが貼りつけられたものか平板状の遮蔽板からなる。遮蔽部材１０７は、無人航空機４０の飛翔部５１の影響を検査機器に及びにくくし、大型機械の被検査部の影響を無人航空機４０の制御装置４２などに及びにくくするためのものである。検査機器が騒音センサ６２の場合、遮蔽部材１０７は遮音効果に優れた遮音板が取り付けられる。そして無人航空機４０を飛行制御して、騒音センサ６２を大型機械の騒音を測定したい機構部の近傍に近づけて騒音測定を行う。測定されたデータはカメラ画像のデータと同様にコントローラ７０やホストコンピュータ９０に送られる。

次に無人航空機４０に温度センサ６３を取り付けて大型機械の温度測定をするケースについて説明する。このケースも無人航空機４０のモータ４９は回転駆動時に発熱作用があるので、モータ４９等と温度センサ６３を離隔させることが望ましく、前記した垂下方向保持具１０１や水平方向保持具１０２の先端部や先端近傍に温度センサを取り付けて大型機械の温度を測定したい部分の測定を行う。温度センサ６３により温度測定を行う際は、上方位置または垂下方向保持具１０１の中間位置に遮蔽部材１０７を設ける場合は、遮熱効果の高いものが望ましい。
温度センサ６３の種類については、非接触式のものが望ましく、その場合は温度センサ６３と測定部位を当接させないでも温度測定ができるが、接触式の温度センサ６３を用いて温度センサ６３と測定部位が当接するように無人航空機４０を制御して温度測定をしてもよい。射出成形機の場合は、油圧配管やバルブ、サーボモータ、減速機などで前記機器に温度センサ６３が固定的に取り付けられていない部分の温度を測定することができる。

また大型機械が金属を溶融させるダイカスト機（金属射出成形機）や溶鉱炉等を含む溶融装置の場合、溶融金属貯蔵槽や加熱シリンダ等に無人航空機４０が近づきすぎると放出熱の影響で、無人航空機４０の制御装置４２等に悪影響を及ぼす場合がある。そのような場合も上記したような垂下方向保持具１０１や水平方向保持具１０２の先端部または先端部近傍に温度センサ６３を取り付けることにより、無人航空機４０の寿命を延ばすことができる。また溶融炉などの溶融装置の場合、炉の開閉状況によって周辺部の温度が異なり、無人航空機４０が近づける範囲が異なることもある。従って本発明における「予め定めた飛行ルートＲ」とは、飛行ルート全体のうちの少なくとも一部が予め定められていればよく、途中からは大型機械の状況に応じて無人航空機４０が自律的な制御、または検査者の手動制御により、一部の飛行ルートまたは飛行のタイミング（停止や速度など時間的要素を含む）を修正するものも含まれる。或いは予め定められた飛行ルートＲ以外の残りの一部の飛行ルートまたは飛行のタイミングは、最初から設定されておらず、大型機械の状況に応じて決定するものでもよい。

また温度以外にも検査ポイントが過酷な状況にある場合に無人航空機４０の本体部４１や制御装置４２と、検査機器を離隔させることが望ましく、前記した垂下方向保持具１０１のパイプやワイヤ、水平方向保持具１０２のパイプなどが用いられる。前記の構成により大型機械が作動中で検査したい部分が危険な状態であったり、大型機械の検査したい部分の周辺が過酷な状況にあったりして、作業者による検査ができなかった場合も、無人航空機４０を使用して検査を行うことが可能となる。

大型機械が真空チャンバを備えた多段ホットプレス機の場合、真空チャンバの扉が開放されていることと多段の熱板が型開きされて熱板間に空間があることを前記多段ホットプレス機からの通信により無人航空機４０が把握して検査を開始する。或いは無人航空機４０の検出機器のカメラ４８が撮影した画像を人工知能などを用いて分析し、扉が開放されていることや熱板間に空間があることと判断して無人航空機４０の飛行のタイミングを決定して移動させ、検査ポイントに到達すると検査を開始する。前記検査の際には水平方向保持具１０２の先端部または先端部近傍に取り付けられたカメラ４８や温度センサ６３などを用いて開放された真空チャンバ内の熱板の状態などを検査する。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものや上記の各実施形態の一部部分を個別に組み合わせたものについても適用されることは言うまでもないことである。無人航空機４０が一度に検査する大型機械の数は１台に限定されず、１回の検査で複数台の大型機械の検査を行うものでもよい。または１台の大型機械の各作動部の同期を検査するなどの目的で、同時に２機以上の無人航空機４０を用いて検査を行うものでもよい。

更には上記のような検査により大型機械の高所に異常が発見され、作業者が部品交換などを行う際には、無人航空機４０のチャック装置５６の検査機器を外して、交換部品や作業用の工具などを搭載し、無人航空機４０が大型機械の高所の作業位置まで運搬するようにしてもよい。その場合の無人航空機４０の飛行ルートは三次元座標を用いることが望ましいが、一部または全部の無人航空機４０の操作を作業者の手動で行ってもよい。

１１ 射出成形機
１２ 型締装置
２６，４２，７１，９１ 制御装置
４０ 無人航空機
４８ カメラ（検査機器）
５１ 飛翔部
５４ 超音波センサ（検出機器）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 検査ポイント
Ｒ 飛行ルート

Claims (6)

1. 無人航空機に取り付けた検査機器を用いて大型機械を検査した検査結果を制御装置に送信する大型機械の検査システムであって、
   予め定めた飛行ルートに沿って無人航空機を飛行させるとともに、大型機械の状態または大型機械との位置関係により一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査方法の決定または修正を行う制御装置が備えられた、大型機械の検査システム。
2. 無人航空機には、無人航空機に搭載された検出機器により大型機械の作動状況の把握または大型機械との距離または位置関係を把握、他の制御装置との通信により大型機械の作動状況の把握の少なくとも一方の手段を用いて、一部飛行ルートまたは飛行のタイミングの決定または修正、或いは検査機器を用いた検査方法の決定または修正を行う制御装置が備えられた、請求項１に記載の大型機械の検査システム。
3. 前記検査機器には、カメラ、温度センサ、騒音センサ、振動センサ、超音波センサの少なくとも一つが含まれ、
   前記検査機器は、無人航空機に着脱可能に設けられている請求項１または請求項２に記載の大型機械の検査システム。
4. 前記検査機器は、無人航空機の本体部から垂下方向に設けられた垂下方向保持具の先端部または先端部近傍に取り付けられるかまたは、前記無人航空機の鉛直方向重心線を挟んで両側に向けて水平方向に設けられた水平方向保持具の少なくとも一方の先端部または先端部近傍に取り付けられ、
   水平方向保持具に検査機器が取り付けられる場合は、前記鉛直方向重心線を挟んで他方側の水平方向保持具の先端部または先端部近傍にも検査機器または錘部が取り付けられている請求項３に記載の大型機械の検査システム。
5. 大型機械を無人航空機に取り付けた検査機器を用いて検査した検査結果を制御装置に送信する大型機械の検査方法であって、
   前記無人航空機は予め定めた飛行ルートを飛行するともに、
   大型機械と通信することにより大型機械の作動状況を把握し、一部飛行ルート、飛行のタイミング、検査方法の少なくとも一つを決定または修正しつつ、
   前記検査機器により前記大型機械の検査を行う大型機械の検査方法。
6. 検査機器はカメラであり、撮影された画像データは無人航空機から制御装置に送信され、表示装置に表示されるともに記憶装置に記憶される請求項５に記載の大型機械の検査方法。

Images