JP2020067280A - 横巻線の欠陥検査装置、欠陥検査装置を備えた横巻線の製造システム、及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的方式によって横巻線の欠陥の有無を判定することができる横巻線の欠陥検査装置、欠陥検査装置を備えた横巻線の製造システム、及び欠陥検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係る欠陥検査装置は、光線１４ａを出射する光源部１２ａと、光線１４ａを長手方向に移動する横巻線である被覆線７に投光する投光光学系１３ａと、被覆線７の表面で反射された反射光１８ａを受光する受光光学系１５ａと、反射光１８ａの光強度を測定する光電式測定部１６ａと、光強度に基づいて被覆線７の欠陥の有無を判定する判定部１７ａとを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、導線に絶縁物の線条体を巻き付けた横巻線の欠陥を検出する欠陥検査装置、欠陥検査装置を備えた横巻線の製造システム、及び欠陥検査方法に関する。

従来、光電スイッチからの光を遮光する際に入力される線条体の通過確認信号と線条体を供給する回転体の回転確認信号が交互に入力されることで、線条体の断線を検出する方法があった（例えば、特許文献１参照）。
また、一周期毎の設定の線条体の本数とセンサで検出した一周期毎の線条体本数を比較して線条体の断線を検出する方法があった（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６０−１０６７６５号公報 特公平４−３４６５号公報

しかしながら、このような線条体の断線の検査方法は存在するものの、導線に巻き付けている線条体の局部的な巻き乱れの検出が出来る横巻線の欠陥検査方法は存在しなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、横巻線の欠陥として、線条体が断線して生じる欠陥の場合だけでなく、線条体が局部的に巻き乱れている場合も検出することが出来る横巻線の欠陥検査装置、欠陥検査装置を備えた横巻線の製造システム、及び欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る横巻線の欠陥検査装置は、第１の光線を出射する第１の光源部と、第１の光線を長手方向に移動する横巻線に投光する第１の投光光学系と、横巻線の表面で反射された第１の反射光を受光する第１の受光光学系と、第１の反射光の第１の光強度を測定する第１の測定部と、第１の光強度に基づいて横巻線の欠陥の有無を判定する判定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る横巻線の欠陥検査方法は、長手方向に移動する横巻線に光線を投光するステップと、横巻線の表面で反射された反射光を受光するステップと、受光された反射光の光強度を測定するステップと、測定された光強度に基づいて横巻線の欠陥の有無を判定するステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る横巻線の欠陥検査装置、欠陥検査装置を備えた横巻線の製造システム、及び欠陥検査方法は、線条体の断線により生じる欠陥だけでなく、導線に巻き付けている線条体の局部的な巻き乱れも検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る横巻線の欠陥検査装置を含む製造システムの例である。 本発明の実施の形態１に係る光電式検査部の内部構造の図の例である。 横巻線用ファイバユニットを下から見た図である。 横巻線用ファイバユニットから投光された光線の集光されたスポット径を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る光電式検査部の光線を出射する機能を説明するための機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る光電式検査部の欠陥の有無を判定する機能に関する機能ブロック図である。 欠陥検査方法を説明するためのフローチャートの例である。 本発明の実施の形態１に係る正常な場合の欠陥検査装置の要部を拡大した図の例である。 図７での反射強度をグラフで示した図の例である。 本発明の実施の形態１に係る線条体が断線している場合の欠陥検査装置の要部を拡大した図の例である。 図１０での反射強度をグラフで示した図の例である。 本発明実施の形態１に係る線条体が局所的に巻き乱れている場合の欠陥検査装置の要部を拡大した図の例である。 線条体が局所的に巻き乱れている場合の反射光の光強度を示す例である。 本発明の実施の形態１に係る正常な場合の横巻線用ファイバユニットを複数設けた検査装置の要部を拡大した図の別の例である。 本発明の実施の形態１に係る線条体が局所的に巻き乱れている場合の横巻線用ファイバユニットを複数設けた欠陥検査装置の要部を拡大した図の別の例である。 本発明の実施の形態１に係る正常な場合の横巻線用ファイバユニットを複数設けた欠陥検査装置の要部を拡大した図のもう一つ別の例である。 本発明の実施の形態２に係る横巻線の欠陥検査装置を含む製造システムの例である。 本発明の実施の形態２に係る横巻線の欠陥検査装置に含まれる光電式検査部の一部を示した図の例である。の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る光電式検査部の光線を出射する機能を説明するための機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る光電式検査部の反射光を受光し測定する機能を説明するための機能ブロック図である。 図２０での反射光の光強度をグラフで示した図の例である。 図２１の反射光の光強度の差を求めたグラフの図の例である。 本発明の実施の形態２に係る局所的に巻き乱れている場合の欠陥検査装置の一部を示した図の例である。 図２３での反射光の光強度をグラフで示した図の例である。 図２４の反射光の光強度の差を求めたグラフの図の例である。 本発明の実施の形態３に係る正常な場合の欠陥検査装置を含む横巻線の製造システムの例である。 本発明の実施の形態３に係る光電式検査部の光線を出射する機能を説明するための機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る光電式検査部の反射光を受光し測定する機能を説明するための機能ブロック図である。 図２６の反射光の光強度をグラフで示した図の例である。 図２９の反射光の光強度の差を求めたグラフの図の例である。 本発明の実施の形態３に係る局部的に巻き乱れている場合の欠陥検査装置を含む横巻線の製造システムの例である。 図３１での反射光の光強度をグラフで示した図の例である。 図３２の反射光の光強度の差を求めたグラフの図の例である。

本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置を有する横巻線の製造システムの一例を示す。

図１に示すように、横巻線の製造システムは、導線１を等速で送り出す送出ドラム２、導線１が送り出される方向を軸として回転する回転体３、及び回転体３に取り付けられ絶縁物である線条体４を送り出すボビン５を備えている。
さらに、横巻線の製造システムは、ボビン５から送り出された線条体４が通る孔を有する撚り口体６、撚り口体６の孔を通った線条体４が導線１に巻き付けられて形成された被覆線７を巻き取る巻取ドラム８、及び横巻線である被覆線７の欠陥を検査する欠陥検査装置１１ａを備える。
回転体３には、２個のボビン５が導線１と同軸に回転可能に取り付けられている。撚り口体６には２個の孔が設けられている。
各々のボビン５から送り出される線条体４は、回転体３に取り付けられている撚り口体６のそれぞれに対応する孔を通り、導線１の方に引っ張られている。回転体３が撚り口体６と一体に回転することにより、２本の線条体４が導線１にそれぞれ等ピッチに巻き付けられ、被覆線７が形成される。被覆線７は、巻取ドラム８で巻き取られる。このように導線１に線条体４が巻き付けられて導線１の表面が被覆されることで電動機、発電機等の回転機で使用されるマグネットワイヤの一種である横巻線が製造される。ここで、横巻線は導線１に絶縁性の線条体４が巻き付けられたものである。

欠陥検査装置１１ａは、横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判断する光電式検査部９１ａ及びガイドローラ１０で構成されている。光を電気に変換する光電式である光電式検査部９１ａの詳細に関しては後述する。
ガイドローラ１０は、光電式検査部９１ａから出射される光線のパワーを表す光強度と被覆線７で反射された反射光のパワーを表す光強度とを可能な限り一定にするよう被覆線７の振動を抑制している。

導線１の材料には、例えば銅線が用いられる。導線１の形状は、例えば丸線、平角線及び複数本の線を撚り合わせた撚線等がある。

線条体４の材料には、例えば有機繊維、ガラス繊維及びマイカテープ等の絶縁物が挙げられる。また、マイカテープといったテープ類を用いる場合、撚り口体６が不要であれば、撚り口体６は用いなくてもよい。

図１に示す光電式検査部９１ａは、横巻線である被覆線７において、導線１への線条体４の巻き付き状態の欠陥の有無を検査する。
図２は、光電式検査部９１ａの内部構成を説明するための図で、検査対象となる被覆線７も併せて示している。光電式検査部９１ａは、第１の光源部としての光源部１２ａ、第１の投光光学系としての投光光学系１３ａ、第１の受光光学系としての受光光学系１５ａ、第１の光電式測定部としての光電式測定部１６ａ及び判定部１７ａを備えている。光源部１２ａからの光線１４ａが投光光学系１３ａを通って出射され、長手方向に移動する被覆線７に照射される。被覆線７で反射された反射光１８ａは受光光学系１５ａを通って光電式測定部１６ａで光電変換され、反射光１８ａの光強度が測定される。測定された値に基づいて判定部１７ａは導線１への線条体４の巻き付き状態の欠陥の有無を判定する。光線１４ａ及び反射光１８ａの矢印は、各々の伝播する向きを示している。それぞれの機能の詳細は後述する。

図３は、投光光学系１３ａと受光光学系１５ａとを含む第１の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ａを下から見た図の例を示している。投光光学系１３ａ及び受光光学系１５ａのいずれも複数の光ファイバを束ねた第１の光ファイバ束としての光ファイバ束で形成されている。
横巻線用ファイバユニット２２ａは、投光光学系１３ａ及び受光光学系１５ａを形成している各々の光ファイバ束が外郭２１ａによって一体に形成されている。

図４は、横巻線用ファイバユニット２２ａを形成する投光光学系１３ａから投光され集光されたスポット径Ｂを示している。
スポット径Ｂは、投光光学系１３ａから投光され集光された光線１４ａの被覆線７上での光線サイズである。

次に、光電式検査部９１ａの機能について説明する。図５は、光電式検査部９１ａが光線１４ａを被覆線７に照射する機能を説明するための機能ブロック図である。図６は、光電式検査部９１ａが反射光１８ａの光強度を測定し横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判定する機能に関する機能ブロック図である。

まず、図５を用いて第１の光線としての光線１４ａを出射する機能について説明する。
光源部１２ａは、光線１４ａを出射する。光源部１２ａとしては、例えば発光ダイオードを用いることができる。なお、ランプ光源、半導体レーザ、ガスレーザ等であってもよいのは言うまでもない。光線１４ａを示す矢印は、照射される向きを示している。

投光光学系１３ａは、光線１４ａを導き、巻き取られて長手方向に等速度で移動する被覆線７に投光する。なお、本実施の形態においては被覆線７が等速度で長手方向に移動する場合を説明するが、必ずしも等速度で移動する必要はない。

次に、図６を用いて第１の反射光としての反射光１８ａを測定し被覆線７の欠陥の有無を判定する機能に関して説明する。
受光光学系１５ａは、線条体４で反射された反射光１８ａを受光し、反射光１８ａを光電式測定部１６ａに導く。

光電式測定部１６ａは、光線１４ａの波長に感度を有し、反射光１８ａを測定し、第１の光強度としての光強度１９ａを求める。光電式測定部１６ａは、例えばフォトダイオード、光電管等を用いて構成することが出来る。また、光強度１９ａを求める際は、測定された反射光１８ａの光強度の値のノイズ除去作業のため、平滑化処理を行う。平滑化処理の手法として、例えば、メディアンフィルタを用いる処理といったフィルタ処理又は１０回の移動平均の値で評価するといったデータ処理が挙げられる。
なお、光電式測定部１６ａは、本実施の形態では光電式の場合で説明したが光電式に限らず他の方式でもよいのは言うまでもない。

判定部１７ａは、光電式測定部１６ａに導かれ測定された反射光１８ａの光強度１９ａに基づいて横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判定し、判定信号２０ａを横巻線の製造システムに送る。被覆線７に欠陥が有るという判定信号２０ａが送られた場合、横巻線の製造システムは製造を停止する。

導線１に巻きつけている線条体４が、断線及び隙間なく密巻きされている場合、線条体４が断線している場合及び線条体４が局所的に巻き乱れている場合の検出方法について順に述べる。
まず、図７は、横巻線である被覆線７の欠陥検査方法を説明するためのフロー図である。
図７のステップＳ１では、光源部１２ａが光線１４ａを出射し、巻取ドラム８で巻き取られて長手方向に等速度で移動する被覆線７に投光光学系１３ａで導かれた光線１４ａを投光する。
図７のステップＳ２では、受光光学系１５ａが被覆線７で反射された反射光１８ａを受光する。
図７のステップＳ３では、光電式測定部１６ａが受光光学系１５ａに導かれた反射光１８ａの光強度１９ａを測定する。
図７のステップＳ４では、判定部１７ａがステップＳ３で求めた光強度１９ａに基づいて被覆線７の欠陥の有無を判定する。

次に、欠陥検査方法の原理を具体的に説明する。まず、導線１に巻き付けている線条体４が、断線及び隙間なく密巻きされている場合について述べる。この場合を正常時と呼ぶ。
図８は、図１のＡ領域の要部を拡大した光電式検査部９１ａの一部の図である。導線１は等速度で送り出され、導線１が送り出される方向を軸として回転体３が回転する。ボビン５から送り出され撚り口体６を通った線条体４は導線１に等ピッチで巻き付けられる。その結果、導線１の表面は線条体４によって一様に被覆され、図８の正面視において検査対象の被覆線７は左から右に等速度で移動する。

図８のように、横巻線用ファイバユニット２２ａから投光される光線１４ａは、線条体４によって反射されるため、線条体４の反射率に従った反射光１８ａが測定される。
図９は、図８で示される正常時の被覆線７の反射光１８ａの光強度１９ａをグラフで示したものである。図８では、横軸が時間を示し、縦軸が反射光の光強度の大きさを表している。右側へいくほど時間が経過し、また、上側へいくほど反射光の光強度が大きくなる。図９では、閾値Ｉ以上が異常で閾値Ｉを下回っている場合が正常となっている。

次に、導線１に巻き付けられている線条体４が断線している場合について述べる。
図１０は、図８と同様に図１のＡ領域の要部を拡大した光電式検査部９１ａの一部の図である。図１０で示されるように、線条体４の一方が断線しているため、図１０の左半分において被覆線７の導線１が周期的にむき出しの状態になっている。

そのため、横巻線用ファイバユニット２２ａから投光される光線１４ａが、むき出しになっている導線１の部分に直接照射される位置では、線条体４の反射率ではなく、導線１の反射率に従った反射光１８ａが測定される。
図１０で示される線条体４が断線している状態の際の反射光１８ａの光強度１９ａを図１１で示す。図１１のグラフ上において、ほぼ反射光１８ａの光強度１９ａの大きさが一定であるＢ区間が線条体４で被覆された部分の被覆線７の反射光１８ａの光強度１９ａを表し、閾値Ｉを大きく超えているＣ区間が、導線１がむき出しになっている部分の被覆線７の反射光１８ａの光強度１９ａを表している。２本の線条体４のうち１本の断線が生じた際の被覆線７の反射光１８ａの光強度１９ａは、図１１に示すように、Ｂ区間とＣ区間とが交互に繰り返されることになる。

判定部１７ａは、線条体４が断線していない状態では光線１４ａは線条体４の反射率に従った反射光１８ａとして反射されるが、断線が生じた場合では導線１の反射率に従った反射光１８ａが加わって反射されることから、線条体４に対する反射光１８ａと導線１に対する反射光１８ａとの光強度１９ａの違いによって断線の有無を検出することができる。
すなわち、図９で示されるような正常時である場合は、反射光１８ａの光強度１９ａは閾値Ｉを超えていない場合正常であると判定し、正常であるという判定信号２０ａを送る
一方、図１１で示されるような反射光の光強度が正常時から外れた場合、つまり反射光１８ａの光強度１９ａが閾値Ｉ以上の場合、横巻線の製造システムに異常が生じていると判定し、異常であるという判定信号２０ａを送り、横巻線の製造システムを停止させ導線１の送り出し及び回転体３の回転をただちに停止させるようにする。

次に、導線１に巻き付けられている線条体４が局所的に巻き乱れている場合について述べる。
図１２は、図８及び図１０と同様に図１のＡ領域の要部を拡大した光電式検査部９１ａの一部の図である。図１２のように線条体４の局所的な巻き乱れは、線条体４の巻き付けピッチの局所的なずれ又は導線１及び線条体４の振動などによって発生する。
図１３は、図１２に示すように、被覆線７の線条体４が局所的に巻き乱れている場合の反射光１８ａの光強度１９ａを示す例である。光線１４ａはむき出しになっている導線１の部分に直接照射されるため、反射光１８ａは導線１の反射率に従った反射光１８ａとなる。その結果、図１３のように、巻き乱れがない部分ではＢ区間となるが巻き乱れが生じた部分ではＣ区間となって閾値Ｉ以上の光強度１９ａの大きさとなるため、横巻線の製造システムを停止させる判定となる。

上記で述べたように本実施の形態では、光学的方式によって導線１が線条体４で被覆されているか否かを検査しているため、線条体４に傷を加えることなく線条体４の断線及び局所的な巻き乱れを検出することが可能である。

また、本実施の形態は導線１に線条体４を巻き付けた被覆線７の検査によって、線条体４の断線及び巻き乱れを検出するため、ボビン５の個数及び線条体４の本数が変更された場合であっても横巻線の製造システムの構成の変更をせず使用することができる。その結果、横巻線の製造コストの削減が可能となる。

なお、本実施の形態では、ボビン５の個数を２個とし、線条体４を２本巻き付ける横巻線の製造システムについて述べたが、ボビン５の個数及び巻き付ける線条体４の本数はこの限りではなく、複数個のボビン５と複数本の線条体４を用いてもよい。

また、本実施の形態では、図１から図３に示すように横巻線用ファイバユニット２２ａから光線１４ａが照射される前にガイドローラ１０を用いて振動を抑制させている。しかしながら、製造している被覆線７の振動が十分に小さい場合又は導線１と線条体４との光の反射率の差が十分に大きい場合には、ガイドローラ１０を用いなくともよい。
ガイドローラ１０はあくまでも、被覆線７の振動を抑制させ反射光１８ａの光強度１９ａの値の誤差を小さくするために用いている。
また、ガイドローラ１０のローラの形状は、丸型でなくてもよい。例えば、導線１が丸線であればＵ字ローラを、導線１が平角であれば凹型ローラを用いるといったように、導線１の形状に応じて変更させればよい。
本実施の形態では、光電式検査部９１ａの前後においてガイドローラ１０は被覆線７に対して２方向からローラを接触させ固定させているが、４方向からガイドローラ１０のローラを接触させ固定させてもよい。

本実施の形態では、横巻線用ファイバユニット２２ａを１台用いて説明したが、複数台用いて被覆線７の同一箇所を測定してもよい。
例えば、図１４のように、第１の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ａ１及び第２の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ａ２を、異なる角度から同一の被覆線７上の位置を測定するように設けてもよい。その場合は、横巻線用ファイバユニット２２ａ１が被覆線７に投光して集光された位置と横巻線用ファイバユニット２２ａ２が被覆線７に投光して集光された位置とが重なることとなる。
図１４の矢印の太さで示しているように線条体４が正常時である場合、被覆線７の垂直方向に設けられた横巻線用ファイバユニット２２ａ１が受光した反射光１８ａ１の光強度は大きく、被覆線７の斜め方向に設けられた横巻線用ファイバユニット２２ａ２が受光した反射光１８ａ２の光強度の大きさは小さいとする。
つづいて、図１５で示すように線条体４に巻き乱れが生じている場合、横巻線用ファイバユニット２２ａ１は導線１の反射光を受光するため反射光１８ａ１の光強度はさらに大きく、横巻線用ファイバユニット２２ａ２は線条体４の反射光１８ａ２を受光するため反射光１８ａ１に比べ小さい光強度となる。
このように、横巻線用ファイバユニット２２ａ１及び横巻線用ファイバユニット２２ａ２のように線条体４の同一箇所を測定できるように２台設けると、より精度が高く欠陥検査ができる。

また図１６に示すように、被覆線７に対して異なる４方向から横巻線用ファイバユニット２２ａ１〜横巻線用ファイバユニット２２ａ４を設けてもよい。
横巻線用ファイバユニット２２ａ１〜横巻線用ファイバユニット２２ａ４から照射する光のスポット径については、導線１と被覆線７に巻きつけた線条体４との反射率の差が十分に大きい場合には、被覆線７の仕上がり外径と同等の大きさとして検出できる範囲を大きくした方がよい。
ただし、導線１と被覆線７に巻きつけた線条体４との反射率の差が小さい場合には、スポット径を小さくし、照射する光の強度を強くして反射光の光強度の差が大きく出るようにする方がよい。

また、本発明の実施の形態１では、導線１と被覆線７との反射率の差を検出するため、比較して反射率の低いいずれか一方の反射率をより下げてもよい。
反射率をさらに下げる手法として、表面を黒色にすること又は表面粗さを粗くし拡散反射の程度を大きくさせることが挙げられる。
あるいは、反射率の高いいずれか一方の反射率をより上げてもよい。
反射率をさらに上げる手法として、表面を白色にすること又は表面粗さを細かくすることが挙げられる。

本実施の形態では、導線１と線条体４との反射率の違いで横巻線である被覆線７の欠陥を検出した。
異なる種類の線条体４で複数層被覆する場合は、導線１だけでなく、下層の被覆層と上層の被覆層との反射率の違いで上層の被覆の欠陥を検出することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、欠陥検査装置１１ａを用いて横巻線である被覆線７上の同一箇所の反射光の光強度の違いを測定し、線条体４の断線及び巻き乱れの検出を行っていた。

実施の形態２において実施の形態１との相違は、被覆線７上の異なる箇所の反射光の光強度を測定する点である。なお、以下では、実施の形態１との相違点のみ説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。符号についても、実施の形態１と同一又は相当部分は同一符号とし、説明を省略する。

実施の形態１と同様に、導線１に巻き付けている線条体４が断線及び隙間なく密巻きされている正常時の場合及び線条体４が局所的に巻き乱れている場合の検出方法について順に述べる。

本発明の実施の形態２に係る欠陥検査装置について説明する。図１７は、本発明の実施の形態２に係る欠陥検査装置１１ｂを有する横巻線の製造システムの一例を示す。
図１７において、欠陥検査装置１１ｂは、光電式検査部９１ｂ及びガイドローラ１０で構成されている。

図１８は、導線１に線条体４が断線及び隙間なく密巻きされている正常時の場合の図１７のＤ領域を拡大した要部を示しており、光電式検査部９１ｂの一部を検査対象の被覆線７と共に示している。光電式検査部９１ｂは内部に第３の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ｂ及び第４の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ｃを備えている。被覆線７の長手方向の異なる位置に横巻線用ファイバユニット２２ｂ及び横巻線用ファイバユニット２２ｃを設けることで、被覆線７上の異なる位置に光線の出射が可能となる。その場合は、横巻線用ファイバユニット２２ｂが被覆線７に投光して集光された位置と横巻線用ファイバユニット２２ｃが被覆線７に投光して集光された位置とが重ならないこととなる。

次に、光電式検査部９１ｂの機能について説明する。図１９は、実施の形態２における光電式検査部９１ｂが光線１４ｂ及び光線１４ｃを被覆線７に照射する機能を説明するための機能ブロック図である。図２０は、実施の形態２における光電式検査部９１ｂが反射光１８ｂ及び反射光１８ｃの光強度１９ｂ及び光強度１９ｃを測定し横巻線である被覆線７の欠陥を判定する機能に関する機能ブロック図である。

まず、図１９を用いて光線１４ｂ及び光線１４ｃを出射する機能について説明する。
光源部１２ｂ及び光源部１２ｃは、実施の形態１の光源部１２ａと同様な機能を備えており、それぞれ光線１４ｂ及び光線１４ｃを出射する。
また、投光光学系１３ｂ及び投光光学系１３ｃは、実施の形態１の投光光学系１３ａと同様な機能を備えており、それぞれ光線１４ｂ及び光線１４ｃを被覆線７に投光する。

次に、図１８を用いて反射光１８ｂ及び反射光１８ｃを測定し被覆線７の欠陥の有無を判定する機能に関して説明する。
受光光学系１５ｂ及び受光光学系１５ｃは、実施の形態１の受光光学系１５ａと同様な機能を備えており、それぞれ線条体４で反射された反射光１８ｂ及び反射光１８ｃを受光し光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃに導く。
また、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃは、実施の形態１の光電式測定部１６ａと同様な機能を備えており、それぞれ反射光１８ｂ及び反射光１８ｃの光強度１９ｂ及び光強度１９ｃを求める。

また、判定部１７ｂｃは、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃよりそれぞれ測定された光強度１９ｂ及び光強度１９ｃを用いて、横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判定する。判定の流れの詳細は、後述する。

投光光学系１３ｂ及び受光光学系１５ｂは、いずれも光ファイバ束で形成される。
同様に、投光光学系１３ｃ及び受光光学系１５ｃは、いずれも光ファイバ束で形成される。

横巻線用ファイバユニット２２ｂは、投光光学系１３ｂ及び受光光学系１５ｂの各々の光ファイバ束が一体に束ねられて構成されている。また、同様に、横巻線用ファイバユニット２２ｃは、投光光学系１３ｃ及び受光光学系１５ｃの各々の光ファイバ束が一体に束ねられて構成されている。

導線１に巻きつけている線条体４が、断線及び隙間なく密巻きされている場合及び線条体４が局所的に巻き乱れている場合の欠陥検査方法について順に述べる。なお、実施の形態２の欠陥検査方法のフローは、光学系の異なることによる部分を除けば、実施の形態１と同様で、図７と同じフロー図となる。

まず、導線１に巻き付けている線条体４が断線及び隙間なく密巻きされている正常時の場合について述べる。
図２１は、図１８の状態のとき光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃで測定された光強度１９ｂ及び光強度１９ｃを表した図の例である。光強度１９ｂの反射強度を破線Ｍ１で表す。また、光強度１９ｃの反射強度を点線Ｌ１で表す。
図２１のように正常時の場合、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃは両者とも線条体４の反射光の光強度を測定するため、あまり差がなく同じような光強度の値となっていることがわかる。

図２２は、図２１に示された破線Ｍ１の光強度１９ｂから点線Ｌ１の光強度１９ｃの値を引いた値のグラフである。
求めた反射光の光強度の差は、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃともに線条体４の反射光の光強度の値を測定したものであるため、０付近を前後するような値であり、正常時には閾値ＩＩを下回っていることがわかる。
判定部１７ｂｃは、閾値ＩＩを下回り、反射強度の差があまり見られない場合、正常時であると判定し、正常である判定信号２０ｂｃを送る。

次に、導線１に巻き付けられている線条体４が局部的に巻き乱れている場合について述べる。
導線１に巻きつけられている線条体４が局部的に巻き乱れている状態の図１５のＤ領域を拡大した光電式検査部９１ｂの一部を図２３で示す。
図２４は、図２３のように線条体４が局部的に巻き乱れている場合の、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃで測定された反射光の光強度を表した図の例である。線条体４が巻き乱れており導線１の反射光１８ｂの光強度１９ｂの値は破線Ｍ２で表す。正常な状態で巻かれている被覆線７の線条体４の反射光１８ｃの光強度１９ｃの値は点線Ｌ２で表す。
図２４より、Ｃ区間で表されるように反射光１８ｂは導線１の反射率に従った反射光であるため値が大きくなっている。一方、反射光１８ｃは、Ｂ区間で表されるように被覆線７が巻き乱れておらず、線条体４の反射率に従った反射光のため、反射強度が正常時と変わらない線条体４の反射率に従った値となっている。

図２５は、図２４に示された破線Ｍ２の光強度１９ｂの値から点線Ｌ２の光強度１９ｃの値を引いた値のグラフである。
求めた反射光の光強度の差は、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃがともに被覆線７の反射光を測定しているときは０付近の値であるが、Ｃ区間のように光電式測定部１６ｂが巻き乱れている箇所を測定したときは、閾値ＩＩを外れた大きな値をとることがわかる。

したがって、判定部１７ｂｃは、図２１のように巻き乱れが発生した場合、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃで測定される反射光の光強度の差が閾値ＩＩ以上であるため異常であると判定し、異常である判定信号２０ｂｃを出す。

実施の形態１のように、被覆線７の長手方向の同一箇所にのみ横巻線用ファイバユニット２２ａを設けている場合、被覆線７の導線１及び線条体４の種類が変わる都度に、導線１及び線条体４のそれぞれの光強度を測定し、異常値として認識させて停止信号を出す光電式測定部１６ａの値の閾値を校正する必要があった。
さらに光電式測定部１６ａの発光強度は使用に伴って低下するため、一定期間毎に発光強度のキャリリブレーションを実施する必要があった。

本実施の形態では、被覆線７の長手方向の異なる位置に横巻線用ファイバユニット２２ｂ及び横巻線用ファイバユニット２２ｃが設けられており、光電式測定部１６ｂ及び光電式測定部１６ｃで測定された反射光の光強度が十分に異なった値を検出した際に導線１の送り出しと回転体３の回転を停止させる。つまり、被覆線７の導線１及び線条体４の種類が変わる都度に停止させる閾値を校正しなくてよいため、横巻線の製造システムの調整時間の削減を可能とする。

実施の形態３．

実施の形態３において、実施の形態１及び実施の形態２との相違は、横巻線用ファイバユニットの設置箇所に関する点であり、一方は被覆線７の長手方向、もう一方は導線１の長手方向に設ける点である。なお、実施の形態１及び実施の形態２との相違点のみ説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。符号についても、実施の形態１及び実施の形態２と同一又は相当部分は同一符号とし、説明を省略する。

本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置について説明する。図２６は、本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置１１ｃを有する横巻線の製造システムの一例を示す。
図２６において、欠陥検査装置１１ｃは、光電式検査部９１ｃ及びガイドローラ１０で構成されている。また、光電式検査部９１ｃは、第１の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ｄ及び第２の横巻線用ファイバユニットとしての横巻線用ファイバユニット２２ｅを備えている。
図２６で示されているように、被覆線７の長手方向の位置に横巻線用ファイバユニット２２ｄが設けられ、導線１の長手方向の位置に横巻線用ファイバユニット２２ｅが設けられている。

次に、光電式検査部９１ｃの機能について説明する。図２７は、実施の形態３における光電式検査部９１ｃが第１の光線としての光線１４ｄ及び第２の光線としての光線１４ｅを被覆線７に照射する機能を説明するための機能ブロック図である。図２８は、光電式検査部９１ｃが第１の反射光としての反射光１８ｄ及び第２の反射光としての反射光１８ｅの光強度を測定し横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判定する機能に関する機能ブロック図である。

まず、図２７を用いて光線１４ｄ及び光線１４ｅを出射する機能について説明する。
光源部１２ｄ及び光源部１２ｅは、実施の形態１の光源部１２ａと同様な機能を備えており、それぞれ光線１４ｄ及び光線１４ｅを出射する。
また、投光光学系１３ｄは、実施の形態１の投光光学系１３ａと同様な機能を備えており、第１の投光光学系として光線１４ｄを被覆線７に投光する。
第２の投光光学系としての投光光学系１３ｅは、投光光学系１３ｄとは異なり、光線１４ｅを導線１に投光する。

次に、図２８を用いて、実施の形態３における光電式検査部９１ｃの反射光１８ｄ及び反射光１８ｅを測定し被覆線７の欠陥を判定する機能に関して説明する。
受光光学系１５ｄは、実施の形態１の受光光学系１５ａと同様な機能を備えており、第１の受光光学系として被覆線７で反射された反射光１８ｄを受光し第１の光電式測定部としての光電式測定部１６ｄに導く。
一方、第２の受光光学系としての受光光学系１５ｅは、導線１で反射された反射光１８ｅを受光し第２の光電式測定部としての光電式測定部１６ｅに導く。

なお、光電式測定部１６ｄ及び光電式測定部１６ｅは、実施の形態１の光電式測定部１６ａと同様な機能を備えており、それぞれ反射光１８ｄの光強度１９ｄ及び反射光１８ｅの光強度１９ｅを求める。ただし、光電式測定部１６ｄは被覆線７で反射された反射光を測定するのに対し、光電式測定部１６ｅは導線１で反射された反射光を測定する点が異なる。

また、判定部１７ｄｅは、光電式測定部１６ｄ及び光電式測定部１６ｅによってそれぞれ測定された光強度１９ｄ及び光強度１９ｅを用いて、横巻線である被覆線７の欠陥の有無を判定する。判定の流れの詳細は、後述する。

投光光学系１３ｄ及び受光光学系１５ｄは、いずれも光ファイバ束で形成される。
同様に、投光光学系１３ｅ及び受光光学系１５ｅは、いずれも光ファイバ束で形成される。

横巻線用ファイバユニット２２ｄは、投光光学系１３ｄ及び受光光学系１５ｄの各々の光ファイバ束が一体に束ねられて構成されている。また、同様に、横巻線用ファイバユニット２２ｅは、投光光学系１３ｅ及び受光光学系１５ｅの各々の光ファイバ束が一体に構成されている。

実施の形態１及び実施の形態２と同様に、導線１に巻き付けている線条体４が断線及び隙間なく密巻きされている正常時の場合、及び線条体４が局所的に巻き乱れている場合の検出方法について順に述べる。

まず、導線１に巻き付けている線条体４が断線及び隙間なく密巻きされている正常時の場合について述べる。
図２９は、図２６で表されるような正常時の光電式測定部１６ｄ及び光電式測定部１６ｅで測定された反射光の光強度を表した図の例である。光電式測定部１６ｄで測定された反射光１８ｄの光強度１９ｄを点線Ｌ３で表す。また、光電式測定部１６ｅで測定された反射光１８ｅの光強度１９ｅを破線Ｍ３で表す。
図２９に示されるように、被覆線７の状態が正常時の場合、光電式測定部１６ｄは、線条体４の反射光１８ｄの光強度の測定値を表している。また、光電式測定部１６ｅは、導線１の反射光１８ｅの光強度の測定値を表している。

図３０は、図２９のように測定された破線Ｍ３の光強度１９ｅの値から点線Ｌ３の光強度１９ｄの値を引いた値のグラフである。
求めた反射光の光強度の差は、線条体４の巻き乱れが発生していないため、おおよそ一定値となっている。また、導線１に対する反射光１８ｅの反射強度である光強度１９ｅの値が線条体４に対する反射光１８ｄの光強度１９ｄの値よりも大きいため、正常時は反射強度の差の値は閾値ＩＩＩを上回っていることとなる。

次に、導線１に巻き付けられている線条体４が局所的に巻き乱れている場合について述べる。
図３１は、導線１に巻き付けられている線条体４に局所的に巻き乱れが生じ、導線１が露出している場合の横巻線の製造システムの例を示している。

図３２は、図３１のように線条体４が局所的に巻き乱れている場合の、光電式測定部１６ｄ及び光電式測定部１６ｅで測定された反射光の光強度を表した図の例である。巻き乱れている被覆線７の反射光１８ｄの光強度１９ｄの値は点線Ｌ４で表す。導線１の反射光１８ｅの光強度１９ｅの値は破線Ｍ４で表す。
図３２より、光電式測定部１６ｄは、被覆線７が局所的に巻き乱れており導線１がむき出しになっているため、むき出しの箇所を測定するとき導線１の反射光１８ｄを測定する。

図３３は、図３２のように測定された破線Ｍ４の光強度１９ｅの値から点線Ｌ４の光強度１９ｄの値を引いた差の値のグラフである。
求めた反射光の光強度の差は、光電式測定部１６ｄが被覆線７の局所的な巻き乱れにより導線１の反射光１８ｄを測定した場合、光電式測定部１６ｅで測定された反射光１８ｅの値とおよそ一致するため、差の値が０付近となっている。
つまり、反射光の光強度の差の値は、閾値ＩＩＩ以下となった場合、異常であることを表す。

したがって、反射光の光強度の差の大きさが閾値ＩＩＩ以下となった場合、判定部１７ｄｅは異常であると判定し、異常であるという旨の判定信号２０ｄｅを出す。

実施の形態１のように、被覆線７の長手方向の同一箇所にのみ横巻線用ファイバユニット２２を取り付けている場合、被覆線７の導線１及び線条体４の種類が変わる都度に、導線１及び線条体４の種類に応じた動作をするための閾値の校正をする必要があった。また、光電式測定部１６ａの発光強度が使用に伴って低下することから、一定期間毎の発光強度のキャリリブレーションの実施の必要があった。

本実施の形態では、被覆線７の長手方向に横巻線用ファイバユニット２２ｄ及び導線１の長手方向に横巻線用ファイバユニット２２ｅが設けられており、光電式測定部１６ｄ及び光電式測定部１６ｅの反射光の光強度が十分に異なった値を検出した場合に導線１の送り出しと回転体３の回転を停止させるため、閾値及び互いの設置箇所を校正しなくてよいため、横巻線の製造システムの調整時間の削減を可能とする。

１ 導線
２ 送出ドラム
３ 回転体
４ 線条体
５ ボビン
６ 撚り口体
７ 被覆線
８ 巻取ドラム
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ 光電式検査部
１０ ガイドローラ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 欠陥検査装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ 光源部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 投光光学系
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 光線
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ 受光光学系
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ 光電式測定部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ 判定部
１８ａ、１８ａ１、１８ａ２、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ 反射光
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ 光強度
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 判定信号
２１ａ 外郭
２２ａ、２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ 横巻線用ファイバユニット

Claims (8)

1. 第１の光線を出射する第１の光源部と、
   前記第１の光線を長手方向に移動する横巻線に投光する第１の投光光学系と、
   前記横巻線の表面で反射された第１の反射光を受光する第１の受光光学系と、
   前記第１の反射光の第１の光強度を測定する第１の測定部と、
   前記第１の光強度に基づいて前記横巻線の欠陥の有無を判定する判定部と、
   を備えた横巻線の欠陥検査装置。
2. 前記第１の投光光学系及び前記第１の受光光学系は第１の光ファイバ束で形成され、
   前記第１の投光光学系及び前記第１の受光光学系は各々の前記第１の光ファイバ束が一体に形成された横巻線用ファイバユニットを構成すること
   を特徴とする請求項１に記載の横巻線の欠陥検査装置。
3. 前記横巻線用ファイバユニットは、第１の横巻線用ファイバユニットと第２の横巻線用ファイバユニットとを有し、
   前記第１の横巻線用ファイバユニットが前記横巻線に投光して集光された位置と前記第２の横巻線用ファイバユニットが投光して集光された位置とが重なると共に、
   前記第１の横巻線用ファイバユニットから前記横巻線に投光される角度と前記第２の横巻線用ファイバユニットから前記横巻線に投光される角度とが異なること
   を特徴とする請求項２に記載の横巻線の欠陥検査装置。
4. 前記横巻線用ファイバユニットは、第３の横巻線用ファイバユニットと第４の横巻線用ファイバユニットとを有し、
   前記第３の横巻線用ファイバユニットが前記横巻線に投光して集光された位置と前記第４の横巻線用ファイバユニットが投光して集光された位置とが重ならないこと
   を特徴とする請求項２に記載の横巻線の欠陥検査装置。
5. 第２の光線を出射する第２の光源部と、
   前記第２の光線を長手方向に移動する導線に投光する第２の投光光学系と、
   前記導線の表面で反射された第２の反射光を受光する第２の受光光学系と、
   前記第２の反射光の第２の光強度を測定する第２の測定部と、
   をさらに備え、
   前記判定部は、前記第１の光強度と前記第２の光強度とに基づいて判定すること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の横巻線の欠陥検査装置。
6. 前記第２の投光光学系及び前記第２の受光光学系のいずれも第２の光ファイバ束で形成され、
   前記第２の投光光学系及び前記第２の受光光学系は各々の前記第２の光ファイバ束が一体に形成された第２の横巻線用ファイバユニットを構成すること
   を特徴とする請求項５に記載の横巻線の欠陥検査装置。
7. 導線を送り出す送出ドラムと、
   線条体を送り出すボビンと、
   前記線条体を前記導線に巻き付けて横巻線を形成する回転体と、
   前記横巻線を巻き取る巻取ドラムと、
   前記回転体と前記巻取ドラムとの間に設けられ、前記横巻線の欠陥を検査する請求項１から６のいずれか１項に記載の横巻線の欠陥検査装置と、
   を備えた横巻線の製造システム。
8. 長手方向に移動する横巻線に光線を投光するステップと、
   前記横巻線の表面で反射された反射光を受光するステップと、
   受光された前記反射光の光強度を測定するステップと、
   測定された前記光強度に基づいて前記横巻線の欠陥の有無を判定するステップと、
   を備えた横巻線の欠陥検査方法。

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