JP7171161B2 - 銅線材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅線材の製造方法に関するものである。

銅は電気伝導率が高いことから、銅線材は導線として広く用いられている。銅線材は、その表面や内部に欠陥が存在すると、導線としての品質が低下する。そのため、銅線材に欠陥がないか適切に検査されることが望ましい。またその検査は、得られる銅線材の一部を切り出して断面を分析する破壊検査により行うのではなく、非破壊検査として行われることが生産性向上の観点から望ましい。例えば特許文献１には磁気的に銅線材の非破壊検査を行う装置及び方法が開示されている。

特開平１１－３０６０７号公報

欠陥が銅線材内に存在すると、例えば溶接時の溶接不良に繋がるおそれがある。溶接不良は、数μｍ～数百μｍ程度の微細な欠陥が存在する場合にも起こりうる。しかしながら、外部からは視認できない銅線材の内部にそのような欠陥が存在する場合、銅線材の外観からその欠陥を検出することは困難である。

金属製の線材を検査する方法としては、例えば上記のような磁気的検査の他に、例えば材料表面に渦電流を流して、材料に発生する電磁誘導の変化に基づき検査を行う渦流探傷検査法がある。また別の例としては、線材に対してＸ線やγ線などの放射線を送信し、線材を透過する放射線の状態に基づいて欠陥を検査する放射線検査がある。しかしながら、これらの方法では、銅線材内部の、溶接不良に繋がるような欠陥を充分に検出することが難しい。そのため、銅線材内部の微細な欠陥を充分に検出でき、品質の安定した銅線材を製造できる方法が求められていた。

そこで、銅線材内部の微細な欠陥を充分に検出でき、安定した品質の銅線材を製造することを可能とする銅線材の製造方法を提供することを目的の１つとする。

本願の銅線材の製造方法は、外周面に、長手方向に垂直な断面において直線状の領域である第１の平面を有し、銅又は銅合金からなる線材を準備する工程と、線材を長手方向に進行させながら、第１の平面に向けて第１の超音波を送信し、線材による第１の超音波の反射波である第１の反射波を受信し、受信された第１の反射波に基づいて線材の内部欠陥を検出する工程と、を含む。

上記銅線材の製造方法によれば、銅線材内部の微細な欠陥を充分に検出できることから、安定した品質の銅線材を製造することができる。

銅線材の一例を示す斜視図である。 銅線材を含む絶縁電線の一例を示す斜視図である。 銅線材を用いた絶縁電線の製造システムを説明するためのブロック図である。 超音波センサの配置例を示す概略模式図である。 銅線材を用いた絶縁電線の製造方法の手順を示すフローチャートである。 超音波により銅線材が検査される状態を説明するための概略模式図である。 超音波センサの配置位置と検出可能領域との関係を示す模式図である。 超音波センサの配置位置と検出可能領域との関係を示す模式図である。 超音波センサの配置位置と検出可能領域との関係を示す模式図である。 超音波センサの配置位置と検出可能領域との関係を示す模式図である。 実施の形態１の、超音波により銅線材の内部欠陥の検出が行われる状態の一例を示す斜視図である。 実施の形態２の、超音波により銅線材の内部欠陥の検出が行われる状態の一例を示す斜視図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の銅線材の製造方法は、外周面に、長手方向に垂直な断面において直線状の領域を構成する第１の平面を有し、銅又は銅合金からなる線材を準備する工程と、線材を、その線材の長手方向に進行させながら、第１の平面に向けて第１の超音波を送信し、線材による第１の超音波の反射波である第１の反射波を受信し、受信された第１の反射波に基づいて線材の内部欠陥を検出する工程と、を含む。

欠陥が銅線材内に存在すると、銅線材の品質が低下する。そのような欠陥は、例えば溶接時において、溶接強度の低下などの溶接不良につながるおそれがある。溶接不良は、例えば比較的幅が狭いスジ状の欠陥などの、微細な欠陥が存在する場合であっても起こりうる。そのため、銅線材を検査する工程においては、このような微細な欠陥をも適切に検出することが望まれる。

上述のように、金属製の線材の欠陥を検出する方法はいくつか存在する。そのような方法の例としては、磁気的検査、渦流探傷検査法、放射線検査などが挙げられる。しかしながら、これらの方法では溶接不良に繋がる微細な欠陥を充分に検出することが難しい。特に空隙の厚みが薄いスジ状の欠陥を充分に検出することが難しい。

これに対し、本願の銅線材の製造方法によれば、比較的幅が狭いスジ状の欠陥をも充分に検出することが可能となる。本願の銅線材の製造方法においては、線材に対して超音波を送信し、線材からの超音波の反射波を受信することにより、線材の内部欠陥が検出される。この方法においては、超音波が欠陥の表面で反射され、空隙の厚みが小さい場合であっても欠陥を有効に検出することができる。そのため、スジ状の欠陥のような、銅線材内部の微細な欠陥を充分に検出することができ、安定した品質の銅線材を製造することができる。

上記線材は、外周面に、上記断面において第１の平面と交差する方向に延びる直線状の領域を構成する第２の平面をさらに有していてもよい。また線材の内部欠陥を検出する工程において、線材を、線材の長手方向に進行させながら、第２の平面に向けて第２の超音波を送信し、線材による第２の超音波の反射波である第２の反射波を受信し、受信された第２の反射波に基づいて線材の内部欠陥をさらに検出してもよい。このように多面的に超音波を送信することで、欠陥の検出可能領域を広げ、より精密な欠陥の検出を行うことができる。その結果、より安定した品質の銅線材を製造することができる。

線材の内部欠陥を検出する工程は、線材を液体中に浸漬した状態で行われてもよい。気体中の超音波の減衰に比べて、液体中での超音波の減衰は非常に小さい。そのため、線材を液体中に浸漬した状態で超音波を線材に送信することにより、より効率的に超音波の送信及び反射波の受信を行うことができる。その結果、欠陥をより的確に検出することができる。

上記銅線材の製造方法において、第１の超音波の周波数は１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であってもよい。また第２の超音波の周波数についても、１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であってもよい。検討によると、送信される超音波の周波数が大きいほどより広い検出可能範囲を確保できる。特に１０ＭＨｚ以上の周波数の超音波を使用することにより、充分な検出可能範囲を確保でき、良好に欠陥を検出することができる。そのため、上記超音波の周波数は１０ＭＨｚ以上であることが好ましい。一方、超音波の周波数を高くしようすると装置のコストが増大する。超音波の周波数が２５ＭＨｚ以下であればコスト上問題無く欠陥の検査を行うことができる。そのため上記超音波の周波数は１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であってもよい。

上記線材の内部欠陥を検出する工程では、第１の超音波と第２の超音波とは、線材の長手方向において異なる位置に送信されつつ、線材の内部欠陥が検出されるようにしてもよい。このようにすることで、欠陥に由来する反射波をより的確に検知でき、欠陥の検出精度を高めることができる。

上記線材の内部欠陥を検出する工程において、第１の超音波はラインフォーカス式送信により送信されてもよい。ラインフォーカス式送信とは、銅線材上の平面における、超音波が送信される領域の断面形状の幅方向または高さ方向の長さが、長手方向よりも長い長方形状になるように超音波を送信する方法である。このようにすることで、より広い範囲にわたって欠陥の検出を行うことができる。

上記第１の超音波は、第１の平面の幅方向の全域にわたって線材に対してラインフォーカス式送信により送信されてもよい。線材を長手方向に進行させながら、超音波を線材の平面の幅方向の全域にわたって送信することにより、より満遍なく線材中の欠陥の検出を行うことができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願の銅線材の製造方法の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一又は相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
［銅線材の構成］
まず、図１～図１１を参照して実施の形態１について説明する。図１は本実施の形態において製造される銅線材の一例を示す斜視図である。また図２はその銅線材を含む絶縁電線の一例を示す斜視図である。

本実施の形態において製造される銅線材１は、銅又は銅合金からなる。銅線材１が「銅又は銅合金からなる」とは、銅線材１が銅製、又は主成分である銅と、残部の他の金属（金、銀、亜鉛、錫、ニッケルなど）とを含む合金製であることを意味する。図１を参照して、銅線材１は、長手方向Ｌに垂直な断面１Ａが正方形状の形状を有する。より詳しくは、断面１Ａは、正方形状の形状を有している。

また銅線材１は、その外周面に、銅線材１の長手方向Ｌに垂直な断面１Ａにおいて直線状の領域を構成する第１の平面１Ｂを有する。また銅線材１は、外周面に、銅線材１の長手方向Ｌに垂直な断面１Ａにおいて第１の平面１Ｂと交差する方向に延びる直線状の領域を構成する第２の平面１Ｃをさらに有する。銅線材１は、第３の平面としての平面１Ｄと、第４の平面としての平面１Ｄとをさらに有する。

具体的には、平面１Ｂ、平面１Ｃ、平面１Ｄ、及び平面１Ｅは、長手方向Ｌに垂直な銅線材１の断面において４つの直線を形成する、銅線材１の外周を構成する４つの平面である。長手方向Ｌに垂直な銅線材１の断面において平面１Ｂと平面１Ｃ、及び平面１Ｂと平面１Ｅは互いに垂直に交わる。また長手方向Ｌに垂直な銅線材１の断面において平面１Ｄと平面１Ｃ、及び平面１Ｄと平面１Ｅは互いに垂直に交わる。長手方向Ｌに垂直な銅線材１の断面において平面１Ｂと平面１Ｄとは互いに平行である。また長手方向Ｌに垂直な銅線材１の断面において平面１Ｃと平面１Ｅとは互いに平行である。

上記正方形の一辺の長さ（平面１Ｂと平面１Ｄとの間の距離、又は平面１Ｃと平面１Ｅとの間の距離）は特に限定されないが、概ね２～１０ｍｍ程度である。

また本実施の形態においては、図２に示すような、外周面に絶縁皮膜３を備えた銅線材１が製造される。本明細書においては、外周面に絶縁皮膜３を備える銅線材１を絶縁電線２とも呼ぶ。絶縁皮膜３は、例えばポリイミド樹脂やフッ素樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの電気絶縁性の高い樹脂からなる。

［銅線材の製造システム］
次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態における銅線材の製造方法に使用される製造システムの構成を説明する。図３は銅線材を用いた絶縁電線の製造システムを説明するためのブロック図である。図４は超音波センサの配置例を示す概略模式図である。

まず図３を参照して、製造システム５の構成について説明する。製造システム５は、上流側から順に、銅線材準備部１０と、銅線材検査部１４と、皮膜形成部１６と、絶縁電線検査部１８と、巻取り部２０とを備える。

銅線材準備部１０は、銅又は銅合金からなる素線が供給される素線供給部１１と、素線供給部１１から供給された素線を、所望の形状の銅線材１へと加工する加工部１２とを含む。加工部１２は素線供給部１１の下流に配置される。

銅線材準備部１０の下流には、加工部１２において加工された銅線材１の欠陥の有無の検査、及び必要な要求特性についての検査を行う銅線材検査部１４が配置される。銅線材検査部１４には超音波センサが備え付けられている。超音波センサは、例えば、圧電素子を備えた圧電センサである。

図４を参照して、銅線材検査部１４には超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが備え付けられている。超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、それぞれ、超音波を送信する送信部と、超音波を受信する受信部とを備える。４つの超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、断面１Ａの形状が正方形状の銅線材１に対し、その４つの平面１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅのそれぞれに対向するように配置される。また銅線材検査部１４における線材１及び超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、超音波の減衰を少なくするために、液体（具体的には水９１）中に浸漬した状態で配置されている。

銅線材検査部１４の下流には、銅線材検査部１４において検査された銅線材１の表面を被覆する絶縁皮膜３を形成する皮膜形成部１６が配置されている。皮膜形成部１６の下流には、銅線材１上に絶縁皮膜３が形成された絶縁電線２に対し絶縁特性検査などの必要な検査を行う絶縁電線検査部１８が配置されている。また絶縁電線検査部１８の下流には、絶縁電線検査部１８において検査された絶縁電線２をボビンやリールに巻き取る巻取り部２０が配置されている。

［銅線材の製造方法］
次に図３～図１１を参照して本実施の形態における銅線材１の製造方法について説明する。図５は銅線材１を用いた絶縁電線２の製造方法の手順を示すフローチャートである。図６は超音波により銅線材１が検査される状態を説明するための概略模式図である。図７～図１０は超音波センサの配置位置と検出可能領域との関係を示す模式図である。図１１は、超音波により銅線材１の内部欠陥の検出が行われる状態の一例を示す斜視図である。

外周面に絶縁皮膜３を備える銅線材１である絶縁電線２は、図５に示すＳ１０～Ｓ６０のステップを経て製造される。絶縁皮膜３を有しない銅線材１をそのまま製品とする場合には、ステップＳ３０及びステップＳ４０は省略が可能である。その場合、図３における皮膜形成部１６及び絶縁電線検査部１８についても省略が可能である。

図５を参照して、まず銅線材準備部１０の素線供給部１１から素線が供給される（Ｓ１０）。具体的には、リール状に巻かれた状態で素線供給部１１に保持された素銅線が引き出される。本実施の形態において使用される素銅線は、長手方向に垂直な断面の形状が円形である。図３を参照して、素銅線は矢印Ｄ_１の方向に送られ、加工部１２に供給される。

加工部１２においては、素線供給部１１から供給された円形の断面形状を有する銅素線が、ダイスによる引き抜き加工（伸線加工）により、所望の形状及びサイズを有する銅線材１へと加工される（Ｓ２０）。本実施の形態においては、円形の断面形状を有する銅素線は正方形の断面形状を有する銅線材１へと加工される。加工部１２における素銅線の加工により得られた銅線材１は、銅線材検査部１４に送られる。

銅線材検査部１４では、超音波を利用して銅線材１内部の欠陥の有無が検査される（Ｓ３０）。この検査ステップＳ３０においては、本実施の形態では、銅線材１を長手方向Ｌに進行させながら、超音波センサの送信部から、銅線材１の第１の平面（例えば平面１Ｂ）に向けて第１の超音波を送信する。送信された第１の超音波の一部は銅線材１の表面及び内部で反射される。超音波センサの受信部は、その反射波（第１の反射波）を受信する。受信部により受信された第１の反射波に基づいて銅線材１の内部欠陥を検出する。

超音波センサ３０による銅線材１内部の欠陥の有無の検査は以下の手順により行われる。例えば、図６に示すような、銅線材１内部に欠陥４０が存在する場合の検査例を参照して説明する。超音波センサ３０の送信部から銅線材１に対して送信される超音波４２は、異種物質間の境界面において反射する。例えば超音波４２は、周囲雰囲気と銅線材１との、超音波センサ３０に近い側の境界面Ｂ_１において反射される。また超音波４２は、周囲雰囲気と銅線材１との、超音波センサ３０から遠い側の境界面Ｂ_２において反射される。さらに超音波４２は、銅線材１を構成する銅と、欠陥４０の空隙との、超音波センサ３０に近い側の境界面４０Ａ及び超音波センサ３０から遠い側の境界面４０Ｂにおいても反射される。

上記のようにして銅線材１により反射された反射波は超音波センサ３０の受信部によって受信される。超音波センサ３０が反射波による振動を受信すると、波形５５に示されるような電気信号が得られる。例えば境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２からの反射波を超音波センサ３０が受信すると、その反射波に対応して、それぞれパルスＰ２，Ｐ３で表される電気信号が流れる。また銅と欠陥４０との境界面からの反射波を超音波センサ３０が受信すると、その反射波に対応して、パルスＰ１で表される電気信号が流れる。反射波の存在を示すこのような電気信号に基づいて、銅線材１内部の欠陥４０の存在を検知することができる。

ここで欠陥４０が銅線材１の内部の、境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２の近傍に存在する場合、パルスＰ１と、パルスＰ２又はパルスＰ３が一体化して、欠陥４０の存在を示すパルスＰ１を認知することが難しくなる。境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２からの反射波の大きさは、通常、銅と欠陥４０との境界面からの反射波の大きさよりも大きい。したがってパルスＰ２又はパルスＰ３の大きさも、パルスＰ１の大きさよりも大きい。そのため、境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２の近傍領域に欠陥が存在した場合、パルスＰ２又はパルスＰ３にパルスＰ１が埋もれてパルスＰ１の存在を判別するのが難しい。このような理由により、境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２の近傍領域においては、正確な欠陥の検出が難しくなる。

境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２の近傍における欠陥の検出が難しい領域は不感帯と呼ばれる。不感帯は境界面Ｂ_１又は境界面Ｂ_２から、ある特定の深さまでの領域にわたって存在する。図６において、境界面Ｂ_１近傍には不感帯５２が存在する。また境界面Ｂ_２近傍には不感帯５４が存在する。すなわち、単一の超音波センサ３０で欠陥を適切に検出できるのは、破線５６，５７と、平面１Ｃおよび平面１Ｅによって取り囲まれる検出可能領域５０として表される領域である。

検出困難な領域を減らすために、本実施の形態においては複数の超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを用いる。図６を参照して、４つの超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、断面１Ａの形状が正方形状の銅線材１に対し、その４つの平面１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅのそれぞれに対向するように配置される。

図７を参照して、平面１Ｂに対して超音波４２ａを送信する超音波センサ３０ａは、破線５６ａ，５７ａと、平面１Ｃおよび平面１Ｅによって取り囲まれる検出可能領域５０ａに存在する欠陥を検出することが可能である。図８を参照して、平面１Ｃに対して超音波４２ｂを送信する超音波センサ３０ｂは、破線５６ｂ，５７ｂと、平面１Ｂおよび平面１Ｄによって取り囲まれる検出可能領域５０ｂに存在する欠陥を検出することが可能である。図９を参照して、平面１Ｄに対して超音波４２ｃを送信する超音波センサ３０ｃは、破線５６ｃ，５７ｃと、平面１Ｃおよび平面１Ｅによって取り囲まれる検出可能領域５０ｃに存在する欠陥を検出することが可能である。また図１０を参照して、平面１Ｅに対して超音波４２ｄを送信する超音波センサ３０ｄは、破線５６ｄ，５７ｄと、平面１Ｂおよび平面１Ｄによって取り囲まれる検出可能領域５０ｄに存在する欠陥を検出することが可能である。４つの検出可能領域５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを組み合わせると、銅線材１の長手方向Ｌに垂直な断面１Ａのほぼ全体にわたって欠陥を検出することができる。このように複数の超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを用いて銅線材１の検査を行うことで、断面１Ａにおける検出困難な領域をできる限り少なくし、より有効に欠陥の検査を行うことができる。

超音波４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの周波数は、それぞれ１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であるのが好ましく、１５ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であるのがより好ましい。図６に示す、超音波センサ３０に近い側の境界面Ｂ_１近傍の不感帯５２の大きさは送信される超音波の波長に依存し、波長が短くなるほど不感帯５２は小さくなる。言い換えると、周波数が大きくなるほど不感帯５２は小さくなり、検出可能領域５０が広がる。特に１０ＭＨｚ以上の周波数の超音波を使用することにより、充分な検出可能範囲を確保でき、良好に欠陥を検出することができる。そのため、超音波４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの周波数は１０ＭＨｚ以上であることが好ましい。

一方、超音波の周波数を高くしようするとコストが増大する。具体的には、高い周波数の超音波を送信可能な超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを作成するためのコストが増大する。超音波の周波数が２５ＭＨｚ以下であればコスト上問題無い範囲で欠陥の検査を行うことができる。

そのため超音波４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの周波数は、１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下の範囲内の間で設定される。なかでも、充分な検出可能範囲を確保できることから、上記周波数は１５ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下であるのがより好ましい。

次に図１１を参照して、内部欠陥の検出方法を説明する。図１１を参照して、超音波センサ３０ａによる銅線材１の内部欠陥の検出は、銅線材１を長手方向Ｌに沿った方向Ｄ_２に進行させながら、銅線材１に対して平面１Ｂ側から送信領域６０の範囲に超音波４２ａを送信し、銅線材１からの超音波４２ａの反射波を受信することにより行われる。同様に、銅線材１に対して平面１Ｃ側から超音波４２ｂを送信し、銅線材１からの超音波４２ｂの反射波を受信することにより行われる。超音波センサ３０ｃ，３０ｄによる検査も同様に行われる。なお説明上の便宜のため、図１１において超音波センサ３０ｃ，３０ｄ、及び超音波センサ３０ｃ，３０ｄからそれぞれ送信される超音波４２ｃ，４２ｄは図示を省略する。

このとき、銅線材１へ送信される超音波４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、銅線材１の平面１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅのそれぞれに対してラインフォーカス式送信により送信される。超音波４２を上記平面１Ｂに対して送信する方法としては、ポイントフォーカス式送信と、ラインフォーカス式送信とがある。ポイントフォーカス式送信とは、銅線材１上の、超音波が送信される平面における断面形状の縦横の長さがほぼ等しくなるように超音波４２を送信する方法である。一方、ラインフォーカス式送信とは、図１１に示すように、銅線材１上の、超音波が送信される平面における断面形状の幅方向Ｗ又は高さ方向Ｈの長さが、長手方向Ｌの長さよりも長くなるように超音波を送信する方法である。図１１において、平面１Ｂの送信領域６０の形状は幅方向Ｗの長さが長手方向Ｌの長さよりも長い。また平面１Ｃの送信領域６１の形状は高さ方向Ｈの長さが長手方向Ｌの長さよりも長い。平面１Ｄ及び平面１Ｅにおいても同様である。

銅線材１を長手方向Ｌに沿った方向Ｄ_２に進行させながら、超音波センサ３０ａ，３０ｂから、送信領域６０又は送信領域６１に示すようなラインフォーカス式送信を行うことにより、より広い範囲にわたって欠陥の検出を行うことができる。また超音波４２ａは、平面１Ｂの幅方向Ｗの一部に対してラインフォーカス式送信により送信されてもよい。また超音波４２ａは、平面１Ｂの幅方向Ｗの全域にわたって銅線材１に対してラインフォーカス式送信により送信されてもよい。また超音波４２ｂは、平面１Ｃの高さ方向Ｈの全域にわたって銅線材１に対してラインフォーカス式送信により送信されてもよい。平面１Ｂの幅方向Ｗ又は平面１Ｃの高さ方向Ｈの全域にわたってラインフォーカス式送信を行うことにより、満遍なく線材中の欠陥の検出を行うことができる。また図示は省略するが、超音波センサ３０ｃ，３０ｄから平面１Ｄ及び平面１Ｅに対してもラインフォーカス式送信を行うことができる。

本実施の形態においては、超音波センサ３０ａ及び超音波センサ３０ｂは、銅線材１の長手方向Ｌに垂直な同一の断面内に超音波４２ａ及び超音波４２ｂが送信されるように配置される。超音波センサ３０ｃ及び超音波センサ３０ｄ、及び超音波センサ３０ｃから送信される超音波４２ｃ及び超音波センサ３０ｄから送信される超音波４２ｄについても同様である。

このようにして銅線材検査部１４において、銅線材１の内部欠陥の有無が検査される。銅線材１の表面に絶縁皮膜３を被覆する場合、上記のように銅線材検査部１４にて内部欠陥の検出が行われた銅線材１は、皮膜形成部１６に送られる。皮膜形成部１６においては、銅線材１の表面に絶縁皮膜３が形成される（Ｓ４０）。

図２に示すように、絶縁皮膜３は、銅線材１の外周側の面を覆うように形成される。絶縁皮膜３は絶縁性の樹脂などの絶縁体からなる。絶縁皮膜３は以下のようにして形成される。一例として、上記絶縁体がポリイミドからなる場合について説明する。まずポリイミドの前駆体であるプレポリマーの溶液（ワニス）を準備する。準備したワニスを銅線材１の表面に塗工し、銅線材１の表面に塗膜を形成する。この塗膜を加熱すると、プレポリマーからポリイミドへの反応が促進される。ポリイミドは熱硬化性であるため、加熱により塗膜が硬化し、絶縁皮膜３が形成される。このような手順により、銅線材１と、銅線材１を被覆する絶縁皮膜３とを有する絶縁電線２が得られる。

また必要に応じて上記ワニスの塗工及び加熱のサイクルを繰り返し、ポリイミド層を繰り返し形成することにより、所望の厚みの絶縁皮膜３を形成することもできる。

このようにして皮膜形成部１６において、外周面に絶縁皮膜３が形成された銅線材１（絶縁電線２）は絶縁電線検査部１８に送られる。絶縁電線検査部１８においては、絶縁特性に関する検査や、絶縁皮膜３の欠陥の有無などが検査される（Ｓ５０）。例えば、キャパシタンスセンサによる静電容量の検査や、画像分析による表面欠陥の有無の検査などが行われる。

なお銅線材検査部１４における検査、及び絶縁電線検査部１８における検査はオンラインで行われる。オンラインで行う検査は、素線供給部１１から巻取り部２０に至るまでの製造ラインを停止することなく行われる検査である。この場合、銅線材１及び絶縁電線２の製造を中断すること無く（銅線材１及び絶縁電線２を切断することなく）検査を行うことができる。また当然ながら、より詳細な断面の状況を知る必要がある場合には、オフライン検査を併用して、銅線材検査部１４における検査、及び絶縁電線検査部１８における検査において欠陥の存在が検出された部分について、断面観察などのより詳細な検査を行ってもよい。

絶縁電線検査部１８において検査された絶縁電線２は巻取り部２０に送られる。巻取り部２０においては、絶縁電線２（絶縁皮膜３を形成しない場合には、銅線材１）がボビンやリールを用いてロール状に巻き取られる（Ｓ６０）。巻取り部２０において巻き取られたロールは次の工程に送られるか、又は製品として出荷される。銅線材検査部１４又は絶縁電線検査部１８によって欠陥が検出された部分は、直接銅線材１上にマーキングされるか、あるいは欠陥検出位置を示すデータとして記録される。欠陥が検出された銅線材１は廃棄されるか、欠陥箇所をマークした状態で出荷される。

以上が実施の形態１の製造方法の一連の流れである。このような手順により、銅線材１内部の微細な欠陥を充分に検出でき、安定した品質の銅線材を製造することができる。

（実施の形態２）
（実施の形態２）
次に、他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１２は、実施の形態２の、超音波により銅線材１の内部欠陥の検出が行われる状態の一例を示す斜視図である。実施の形態２は、図１２における超音波センサ３０ｂ’が配置される位置が、図１１の超音波センサ３０ｂが配置される位置と異なる点を除き、実施の形態１と同じである。

本実施の形態においては、銅線材１の内部欠陥を検出する工程では、上記超音波４２ａと超音波４２ｂとが、銅線材１の長手方向Ｌにおいて異なる位置に送信されつつ、銅線材１の内部欠陥４０が検出される。そのために、超音波センサ３０ａ及び超音波センサ３０ｂは、それぞれ銅線材１の長手方向Ｌにおいて異なる位置に配置されていている。図１２において、超音波センサ３０ａと超音波センサ３０ｂ’とは、長手方向Ｌにおいて間隔をおいて配置されている。超音波センサ３０ａ，３０ｂ’から、送信領域６０又は送信領域６１’に示すようなラインフォーカス式送信により超音波４２ａ及び超音波４２ｂ’を送信する。このようにすることで、超音波４２ａと超音波４２ｂ’とは、銅線材１の長手方向Ｌにおいて異なる位置に送信される。このようにすることで、欠陥に由来する反射波をより的確に検知でき、欠陥の検出精度を高めることができる。

なお説明上の便宜のため、図１２においても超音波センサ３０ｃ，３０ｄは図示を省略する。超音波センサ３０ｃ，３０ｄは、それぞれ銅線材１の長手方向Ｌにおいて、超音波センサ３０ａ又は超音波センサ３０ｂと同じ位置に配置されていてもよく、超音波センサ３０ａ及び超音波センサ３０ｂとは異なる位置に配置されていてもよい。

以上が実施の形態２の説明である。実施の形態２に係る銅線材の製造方法により、銅線材１内部の微細な欠陥を充分に検出でき、安定した品質の銅線材を製造することができる。

なお上記実施の形態１および実施の形態２においては、正方形状の断面形状を有する銅線材１を用いたが、銅線材１の断面形状はこのような形状に限定されない。例えば、長方形などの矩形や、六角形などの他の多角形、コーナー部分がアーチ状に湾曲した角丸長方形といった任意の形状に加工することが可能である。断面形状が多角形の銅線材を用いる場合には、その各平面に対向するように、対応する数の超音波センサ３０を配置してもよい。

また線材の内部欠陥を検出する工程において使用される超音波センサ３０としては、圧電素子を有する圧電センサ以外にも、超音波を送信及び受信できる任意のセンサや装置を利用することが可能である。

さらに、配置される超音波センサ３０の数は１以上である限り特に限定されず、必要に応じて増減が可能である。例えば上記実施の形態においては、銅線材１の４つの平面１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅのそれぞれに対向するように、４つの超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが配置されるが、配置される超音波センサの数は１つ以上３つ以下でもよく、５つ以上であってもよい。また複数の超音波センサ３０が配置される位置は、銅線材１の長手方向Ｌに沿って異なる位置に配置されていてもよい。

上記実施形態においては加工部１２と皮膜形成部１６の間に銅線材検査部１４を設けたが、銅線材検査部１４の配置はこれに限定されない。例えば銅線材検査部１４は、図３において皮膜形成部１６よりも下流に配置されていてもよい。また図５において、銅線材を検査する工程（Ｓ３０）を、引き抜き加工を行う工程（Ｓ２０）から絶縁電線２を巻き取る工程（Ｓ６０）までの任意の時点にて行ってもよい。

また上記実施形態においては、銅線材検査部１４、皮膜形成部１６、絶縁電線検査部１８を別個に説明したが、これらは一体化されていてもよい。例えば図３において、銅線材検査部１４は、皮膜形成部１６または絶縁電線検査部１８のいずれか又は両方と一体化されていてもよく、皮膜形成部１６または絶縁電線検査部１８の一部として、銅線材検査部１４の超音波センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに相当する検査機構が含まれていてもよい。銅線材１の検査は皮膜形成部１６において行ってもよく、絶縁電線検査部１８における検査において、銅線材１を同時に検査してもよい。また図５において、例えば絶縁電線を検査する工程（Ｓ５０）が、銅線材を検査する工程（Ｓ３０）を兼ねていてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本願の銅線材の製造方法は、銅線材内部の微細な欠陥を充分に検出し、安定した品質の銅線材を製造することが求められる技術分野において、特に有利に適用され得る。

１ 銅線材
１Ａ 断面
１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 平面
２ 絶縁電線
３ 絶縁皮膜
５ 製造システム
１０ 銅線材準備部
１１ 素線供給部
１２ 加工部
１４ 銅線材検査部
１６ 皮膜形成部
１８ 絶縁電線検査部
２０ 巻取り部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｂ’，３０ｃ，３０ｄ 超音波センサ
４０ 欠陥
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｂ’，４２ｃ，４２ｄ 超音波
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 検出可能領域
５２，５４ 不感帯
５５ 波形
５６，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ 破線
５７，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ 破線
６０ 送信領域
６１，６１’ 送信領域
９１ 水

Claims (3)

1. 銅線材準備部と、銅線材検査部と、皮膜形成部と、絶縁電線検査部と、巻取り部とを備える製造システムにおいて、外周面に絶縁皮膜を備える銅線材である絶縁電線を製造する方法であって、
   前記銅線材準備部において、外周面に、長手方向に垂直な断面において直線状の領域を構成する４つの平面を有し、銅又は銅合金からなる、前記断面における一辺の長さが２～１０ｍｍである線材を準備する工程と、
   前記銅線材検査部において、前記銅線材準備部から送られる前記線材を前記線材の長手方向に進行させながら、前記４つの平面のそれぞれに向けて、前記４つの平面のそれぞれに対向するよう配置された超音波センサの送信部から、前記平面の表面の幅方向の全域にわたってラインフォーカス式送信により超音波を送信し、前記線材によるそれぞれの超音波の反射波を受信し、受信された前記反射波に基づいて前記線材の内部欠陥を検出する工程と、
   前記皮膜形成部において、前記銅線材検査部から送られる、前記銅線材検査部にて内部欠陥の検出が行われた前記線材の表面に絶縁皮膜を形成する工程と、
   を含み、
   前記線材の内部欠陥を検出する工程では、前記４つの平面のそれぞれに向けて送信される前記超音波は、前記線材の長手方向において互いに異なる位置に送信されつつ、前記線材の内部欠陥が検出される、
   絶縁電線の製造方法。
2. 前記線材の内部欠陥を検出する工程は、前記線材を液体中に浸漬した状態で行われる、請求項１に記載の絶縁電線の製造方法。
3. 前記超音波の周波数は１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下である、請求項１または請求項２に記載の絶縁電線の製造方法。

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