(57)【要約】【課題】線材の延在方向（長手方向）において、外径変化、皮膜膜厚変化等により該線材の径方向の長さが変化した領域があっても（少なくとも線材の設計値から細い領域がある場合）、応力変動による意図しない線材の伸びを低減可能な巻線装置および巻線方法を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態に係る巻線装置２００は、供給側巻線ユニット２０１と巻き取り側巻線ユニット２０６との間で線材２０９に所定の張力を付与する張力発生部２０７と、線材２０９の外径を測定する外径測定ユニット２０３と、外径測定ユニット２０３により測定された線材２０９の外径が許容範囲よりも小さい場合、線材２０９に付与される張力が張力の設定値よりも小さくなるように張力発生部２０７を制御するように構成された張力演算ユニット２０４および張力制御部２０８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を供給する線材供給部から供給された該線材を巻回部において巻回する巻線装置であって、
前記線材供給部と前記巻回部との間で前記線材に所定の張力を付与する張力付与手段と、
前記線材の径方向の所定領域の長さを測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも小さい場合、前記線材に付与される張力が張力の設定値よりも小さくなるように前記張力付与手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記線材の径方向の所定領域の長さが該長さの設定値に近づくような張力が付与されるように前記張力付与手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記測定手段により測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも大きい場合、前記線材に付与される張力が前記張力の設定値よりも大きくなるように前記張力付与手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の巻線装置。
【請求項４】
前記前記線材の径方向の所定領域の長さは、前記線材の外径であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の巻線装置。
【請求項５】
前記線材は、絶縁性の皮膜を有しており、
前記前記線材の径方向の所定領域の長さは、前記皮膜の厚さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の巻線装置。
【請求項６】
線材を供給する線材供給部から該線材が巻回される巻回部に対して、前記線材を該線材に所定の張力を付与しながら供給して、該線材を前記巻回部に巻回する巻線方法であって、
前記線材供給部から前記巻回部に対して供給されている線材の、該線材の径方向の所定領域の長さを測定する工程と、
前記測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも小さい場合、張力の設定値よりも小さくなるように前記線材に付与される張力を制御する工程と
を有することを特徴とする巻線方法。
【請求項７】
前記制御する工程は、前記線材の径方向の所定領域の長さが該長さの設定値に近づくように前記張力を制御することを特徴とする請求項６に記載の巻線方法。
【請求項８】
前記制御する工程は、前記測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも大きい場合、前記張力の設定値よりも小さくなるように前記線材に付与される張力を制御することを特徴とする請求項６または７に記載の巻線方法。
【請求項９】
前記前記線材の径方向の所定領域の長さは、前記線材の外径であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか1項に記載の巻線方法。
【請求項１０】
前記線材は、絶縁性の皮膜を有しており、
前記前記線材の径方向の所定領域の長さは、前記皮膜の厚さであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか1項に記載の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線装置および巻線方法に関し、より詳細には、供給部から供給された線材を巻回部に巻回する巻線装置および巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１で提案されている巻線装置は、コイル線材を被巻装部に巻回して巻線製品を製造する際に、コイル線材に対して常に適切なテンションを安定して付与するために、線材が滑らないように巻き付けられたテンションプーリの回転方向とは逆方向にトルクを発生するように、該テンションプーリに回転トルクを付与するモータのトルク制御を行っている。このとき、巻線装置のデータメモリ部にはトルク制御のための複数の設定値（テンションパターン）が予め保持されており、その設定値を外部電気信号によって任意のタイミングで切換えている。これにより、テンションプーリの回転に対して抑制力を与え、線材に所定値にコントロールされたテンションを付与する。さらに線材供給対象物である巻回部の回転角度に応じてトルク制御の設定値を該回転角度に同期して切換える構成を用いることで、安定した巻線を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、特許文献１に開示された技術においてはデータメモリ部に格納されているテンション設定値に基づいてテンションをある決められたパターン（設定値）で制御している。従って、材料のコイル線材が部分的に細い状態（線外径が許容差中で小さい場合、断面積が小さい場合等）で、同一のテンションパターンとなるように上記回転トルクを制御した場合、局所的に断面積が小さい部位において応力（線材の断面における、単位面積当りに作用する力）が大きくなってしまう。よって、該局所的に断面積が小さい部位、すなわちコイル線材の部分的に細い部分では、線材の伸び（ひずみ）が増加し、ひどい場合には線材が切れてしまう。すなわち、コイル線材に、様々な要因により太さが設計値よりも細い領域が存在する場合、該細い領域にかかる応力は他の設計値の太さを有する領域よりも大きくなり、意図しない線材の伸びが発生してしまう。そして、線材が細くなり過ぎて応力が大きくなり過ぎると、線材の断裂を引き起こしてしまう。
【０００５】
また、コイル線材が絶縁性の皮膜を有している場合は、このように部分的に線材が伸びてしまうと、線材が有する絶縁性の皮膜も伸びることになり、線材の絶縁耐圧性能低下が考えられ、製品機能の低下につながる。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、線材の延在方向（長手方向）において、外径変化、皮膜膜厚変化等により該線材の径方向の長さが変化した領域があっても（少なくとも線材の設計値から細い領域がある場合）、応力変動による意図しない線材の伸びを低減可能な巻線装置および巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、線材を供給する線材供給部から供給された該線材を巻回部において巻回する巻線装置であって、前記線材供給部と前記巻回部との間で前記線材に所定の張力を付与する張力付与手段と、前記線材の径方向の所定領域の長さを測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも小さい場合、前記線材に付与される張力が張力の設定値よりも小さくなるように前記張力付与手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、線材を供給する線材供給部から該線材が巻回される巻回部に対して、前記線材を該線材に所定の張力を付与しながら供給して、該線材を前記巻回部に巻回する巻線方法であって、前記線材供給部から前記巻回部に対して供給されている線材の、該線材の径方向の所定領域の長さを測定する工程と、前記測定された前記線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも小さい場合、張力の設定値よりも小さくなるように前記線材に付与される張力を制御する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、線材の延在方向（長手方向）において、外径変化、皮膜膜厚変化等により該線材の径方向の長さが変化した領域があっても、線材の、張力変動による意図しない伸びを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る線材の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る巻線装置の概略構成図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る外径測定ユニットの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す外径測定ユニットの側面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す外径測定ユニットが有するセンサ部の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るセンサ部の各々の測定方向を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る線材の外径を取得するための情報を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る張力演算ユニットの構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る巻線動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る巻線装置および従来の巻線装置について、ある測定点における外径の時間依存性を示す比較図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る張力演算ユニットの構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る巻線動作の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１２】
本発明の一実施形態は、線材を供給する線材供給部（例えば、ボビン、サプライリールといった線材供給部品が着脱され、該線材供給部品から線材を供給するように構成された構成）から供給された線材を巻回部（例えば、スプールなどの被巻装部品が着脱され、線材を該被巻装部品に巻回させる構成）において巻回する巻線装置である。本発明の一実施形態に係る巻線装置は、線材供給部と巻回部との間に位置する線材の、線材の径方向の所定領域の長さ（例えば、線材の外径（直径）、皮膜の厚さ）が許容範囲よりも短くなった場合、線材に付与する張力を初期設定値よりも小さくする。このように制御することによって、線材において他よりも細い領域があっても、線材に付与される張力は小さくなるので、該細い領域にかかる応力の増加を低減することができ、応力変動による意図しない線材の伸び（伸び率が大きい局所的な伸び）を低減することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも長くなった場合においては、線材に付与する張力を初期設定値よりも大きくしても良い。このように制御することで、線材が設計値よりも太い場合であっても、その太さに適した張力を線材に付与することができる。なお、本発明の別の実施形態では、線材の径方向の所定領域の長さが許容範囲よりも長くなった場合においては、張力の調整を行わず、付与する張力を上記初期設定値のままにしても良い。
【００１４】
このように、本発明の一実施形態では、線材供給部と巻回部との間に位置する線材の、線材の径方向の所定領域の長さの変動に応じて、上記線材供給部から巻回部に供給されている線材に付与する張力を制御している。
【００１５】
さて、本発明において、「線材」は、例えばコイル線材であり、その表面に絶縁性の皮膜を有するものである。図１は、本発明の一実施形態に係る線材の断面図である。  
線材１００は、例えば、電線といった線部１０１と、該線部１０１を被覆する、例えば、エナメルといった絶縁性の皮膜１０２とを有している。図１において、矢印方向Ｐは、線材１００の径の方向である。線材１００は、外径Ｌ０の線部１０１と皮膜１０２との積層体であるので、線材１００の外径は、矢印方向Ｐに沿った距離Ｌ１となる。また、皮膜１０２の厚さは、矢印方向Ｐに沿った距離Ｌ２となる。本発明の一実施形態において、線材１００の外径に着目すると、外径Ｌ１が線材１００の径方向Ｐの所定領域の長さとなる。また、他の実施形態において、皮膜１０２に着目すると、皮膜１０２の厚さＬ２が線材１００の径方区Ｐの所定領域の長さとなる。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る巻線装置は、線材の外径Ｌ１を測定し、該測定された外径Ｌ１に基づいて、応力の増減を相殺するように線材に付与される張力を制御する。図２は、本実施形態に係る巻線装置の概略構成図である。
図２において、巻線装置２００は、供給側巻線ユニット２０１と、張力制御ユニット２０２と、外径測定ユニット２０３と、張力演算ユニット２０４と、入力操作部２０５と、巻き取り側巻線ユニット２０６とを備えている。この巻線装置２００は、供給側巻線ユニット２０１が有するサプライリール２０１ａに巻回された線材２０９を、供給側巻線ユニット２０１と巻き取り側巻線ユニット２０６との間に設けられた張力制御ユニット２０２にて所定の張力を付与しながら、巻き取り側巻線ユニット２０６が有する被巻装部品２０６ａに巻装させる。
【００１７】
供給側巻線ユニット２０１は、供給すべき線材が巻回されたサプライリール２０１ａを有しており、該サプライリール２０１ａに巻回された線材２０９を、線材２０９の流れの後流側（単に、「後流側」と呼ぶこともある）に設けられた巻き取り側巻線ユニット２０６へと供給する。供給側巻線ユニット２０１は、サプライリール２０１ａが着脱される領域を有しており、巻回動作時には、該領域に供給すべき線材を有するサプライリール２０１ａが配置される。
【００１８】
供給側巻線ユニット２０１の後流側には、張力制御ユニット２０２が設けられている。該張力制御ユニット２０２は、線材２０９に所定の張力を付与する張力発生部２０７と、入力された張力指令に従って、張力発生部２０７にて付与される張力を制御する張力制御部２０８とを有している。張力発生部２０７は、供給側巻線ユニット２０１から供給された線材２０９が掛けられる第１のプーリ２０７ａと、張力制御部２０８から受信した制御信号に従って矢印方向Ｑに沿って移動可能であり、第１のプーリ２０７ａから供給された線材２０９が掛けられる第２のプーリ２０７ｂと、第２のプーリ２０７ｂから供給された線材２０９が掛けられる第３のプーリ２０７ｃとを有している。本実施形態では、第１のプーリ２０７ａ、第２のプーリ２０７ｂ、および第３のプーリ２０７ｃは、さらに、回転軸を中心に回転可能に構成されている。
【００１９】
上記第２のプーリ２０７ｂは、駆動機構（不図示）を有しており、張力制御部２０８から入力された制御信号に従って駆動することにより、矢印方向Ｑに沿って移動し、張力発生部２０７を通過する線材２０９に所定の張力を付与する。
【００２０】
張力制御部２０８は、張力演算ユニット２０４から入力された張力指令に対応する制御信号を張力発生部２０７に出力する。例えば、張力演算ユニット２０４から送信された張力指令が目標張力（対象となる巻回動作に対して設定された張力）に関する指令である場合は、張力制御部２０８は、目標張力が付与されるようにする制御信号を張力発生部２０７に出力する。また、例えば、張力演算ユニット２０４から送信された張力指令が、線材２０９への応力を調整するための目標張力とは異なる張力に関する指令である場合は、張力制御部２０８は、該指令が示す張力が付与されるようにする制御信号を張力発生部２０７に出力する。このように、張力制御部２０８は、張力演算ユニット２０４から出力された張力指令が示す張力が張力発生部２０７にて発生されるような制御信号を生成し、張力発生部２０７に送信する。
【００２１】
なお、張力発生部２０７は、張力制御部２０８からの制御信号に応じて付与される張力を調節できるものであればいずれの構成を用いても良いことは言うまでも無い。
【００２２】
張力発生部２０７の後流側には、外径測定ユニット２０３が設けられている。図３（ａ）は、本実施形態に係る外径測定ユニットの正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す外径測定ユニットの側面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す外径測定ユニットが有するセンサ部の模式図である。  
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、外径測定ユニット２０３は、３つのセンサ部２０３ａ〜２０３ｃを有しており、６０°ピッチで３方向から線材２０９の外径を測定する。センサ部２０３ａは、図３（ａ）の軸３０１に一致する方向である図４の測定方向４０１の方向から線材２０９の外径を測定する。センサ部２０３ｂは、軸３０１から６０°回転した位置に設けられており、測定方向４０１となす角度θ１＝６０°である図４の測定方向４０２の方向から線材２０９の外径を測定する。センサ部２０３ｃは、軸３０１から１２０°回転した位置に設けられており、測定方向４０１となす角度θ２＝１２０°である図４の測定方向４０３の方向から線材２０９の外径を測定する。センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々は、自身で取得された線材２０９の外径を示す情報（外径情報）を張力演算ユニット２０４に送信する。
【００２３】
センサ２０３ａ〜２０３ｃの詳細な構成について図３（ｃ）を用いて説明する。  
センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々は、レーザ光３０４を面発光するように構成されたレーザ発振部３０２と、該レーザ発振部３０２から離間して設けられ、面発光されたレーザ光３０４を受光し、該レーザ光３０４のレーザ強度の２次元分布を取得するレーザ受光部３０３とを有している。レーザ発振部３０２とレーザ受光部３０３との間に線材２０９が位置することになる。このような構成において、レーザ発振部３０２から面発光されたレーザ光３０４を発振すると、レーザ受光部３０３の受光面の線材２０９に対向する領域は線材２０９の影になり、レーザ光３０４は入射されない。よって、図５に示す、レーザ受光部３０３にて取得された二次元受光情報５０１においては、線材２０９に対応する領域５０２以外の領域の受光強度が該領域５０２の受光強度よりも格別に大きくなる。よって、受光強度が相対的に低い領域５０２の図５のＹ軸に沿った長さが外径Ｌ１に相当すると言える。本実施形態では、センサ２０３ａ〜２０３ｃはそれぞれ、図５に示す二次元受光情報５０１を外径情報として張力演算ユニット２０４に送信する。
【００２４】
このように、本実施形態では、複数のセンサ２０３ａ〜２０３ｃを設けて線材２０９の外径を複数方向から測定しているので、線材２０９の同一箇所に対して複数の外径情報を得ることができる。よって、張力演算ユニット２０４において複数の外径情報から得られた外径値を平均化処理することにより、取得された外径の精度をより向上させることができる。すなわち、外径をより精度良く測定することができる。
【００２５】
張力演算ユニット２０４には、入力操作部２０５が接続されている。入力操作部２０５は、所定の指令あるいはデータなどを入力するキーボードあるいは各種スイッチなどを含む。ユーザが、入力操作部２０５を介して、目標値となる、目標張力および線材２０９の標準外径（設定外径）を入力すると、入力操作部２０５はユーザ入力である、目標張力および設定外径を示す情報（入力情報）を張力演算ユニット２０４に送信する。また、張力演算ユニット２０４は、後述する巻回駆動部２０６ｂから、被線装部品２０６ａの回転速度を示す速度情報を受信し、さらに、巻回駆動部２０６ｂに被線装部品２０６ａの回転速度を示す速度指令を送信する。
【００２６】
張力演算ユニット２０４は、図６に示すように、目標値入力部６０１と、外径値取得部６０２と、張力算出部６０３とを有する。目標値入力部６０１は、入力操作部２０５から送信された、張力および線材の外径に対する設定値である、目標張力および線材２０９の外径の設定値を含む入力情報を受信しい、該受信した入力情報を張力算出部６０３に出力する。なお、本実施形態では、線材２０９は、φ１．２ｍｍであり、皮膜３０〜５０μｍの線材であるとする。よって、入力情報は、外径＝１．２ｍｍを含む。
【００２７】
外径値取得部６０２は、外径測定ユニット２０３に外径測定コマンドを送信して線材２０９の外径を測定させると共に、外径測定ユニット２０３から出力された外径情報を受信し、該外径情報に基づいて、測定された外径値（測定外径値）を取得して、測定外径値を張力算出部６０３に出力する。本実施形態では、外径情報は図５に示すような二次元受光情報５０１であるので、外径値取得部６０２は、二次元受光情報５０１における予め設定されたＸ座標における、領域５０２のＹ軸に沿った長さＤを取得し、該長さＤを測定外径値Ｌ３として出力する。また、外径測定ユニット２０３からは３つの外径情報（センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々にて取得された外径情報）が送信されるので、外径値取得部６０２は、センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々について取得した３つの長さＤの平均値を算出し、該平均値を測定外径値Ｌ３として出力しても良い。本実施形態では、別個の３方向から取得された３つの外径情報から得られた、３つの長さＤを平均化処理して測定外径値Ｌ３を算出するものとする。
【００２８】
張力算出部６０３は、目標値入力部６０１が取得した、入力された目標張力に対する標準外径と、外径測定ユニット２０３で測定された外径（すなわち、外径値取得部６０２にて取得された測定外径値）とを受け、該測定された外径に応じた張力を示す張力指令値を算出し、張力指令値を示す張力指令を張力制御ユニット２０２へ出力する。張力算出部６０３は、標準外径と外径測定ユニット２０３にて測定された測定外径値との差に比例係数を乗じた値を、目標張力に加算し、張力指令値を算出している。すなわち、張力指令値をＴ、設定値としての目標張力をＴ１、測定外径値をＬ３、設定値としての標準外径をＬ４、比例定数をαとすると、張力算出部６０３は、
Ｔ＝Ｔ１＋α（Ｌ３−Ｌ４）      （１）
を計算し、張力指令値Ｔを算出する。該張力指令値は、線材２０９の外径が設定値としての標準外径に近づくような張力値である。張力算出部６０３は、算出された張力指令値Ｔを示す張力指令を張力制御部２０８に送信する。
【００２９】
比例定数αは、予め実験によって決定すれば良い。また、比例αを線材２０９の材質毎に用意しても良い。この場合は、材質毎に対応する比例定数αをテーブル化しておき、ユーザが、用いる線材の材質を入力操作部２０５を介して入力することにより、張力算出部６０３が、ユーザ入力に応じて比例定数テーブルを参照して、入力された材質に応じた否定例数αを取得すれば良い。
【００３０】
巻き取り側巻線ユニット２０６は、線材２０９を巻回させる被巻装部品２０６ａと、該被線装部品２０６ａを回転させる巻回駆動部２０６ｂと、供給側巻線ユニット２０１側から供給された線材２０９を被巻装部品２０６ａ側に導出するノズル（不図示）とを有しており、該ノズルから導出された線材２０９を被巻装部品２０６ａに巻装する。上記巻回駆動部２０６ｂは、張力演算ユニット２０４から入力された速度指令に従って被巻装部品２０６ａを回転方向Ｒに沿って回転させるように構成されている。また、巻回駆動部２０６ｂは、被巻装部品２０６ａの回転速度を取得可能に構成されており、該取得された回転速度に関する速度情報を張力演算ユニット２０４に送信する。このような構成の巻き取り側巻線ユニット２０６は、被巻装部品２０６ａが着脱される領域を有しており、巻回動作時には、該領域に被巻装部品２０６ａが配置される。そして、巻回駆動部２０６ｂが被巻装部品２０６ａを所定の回転速度にて回転方向Ｒに回転させることによって、線材２０９は供給側巻線ユニット２０１から巻き取り側巻線ユニット２０６に供給される。
【００３１】
図７は、本実施形態の巻線装置２００における制御系の概略構成を示すブロック図である。
制御装置７００は、巻線装置２００全体を制御する制御手段としての制御部である。この制御装置７００は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するＣＰＵ７０１、およびこのＣＰＵ７０１によって実行される様々な制御プログラム（例えば、図８に示すプログラム）などを格納するＲＯＭ７０２を有する。また、制御装置７００は、ＣＰＵ７０１の処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納するＲＡＭ７０３、およびフラッシュメモリやＳＲＡＭ等の不揮発性メモリ７０４などを有する。制御装置７００には、入力操作部２０５および表示部７０５が接続されている。表示部７０５は、巻線装置２００の入力・設定状態などをはじめとする種々の表示を行う。さらに、制御装置７００には、センサ２０３ａ〜２０３ｃ、巻回駆動部２０６ｂ、および張力発生部２０７が電気的に接続されている。
【００３２】
図８は、本実施形態に係る巻線装置２００による巻線動作の処理手順を示すフローチャートである。  
供給側巻線ユニット２０１にサプライリール２０１ａが配置され、巻き取り側巻線ユニット２０６に被巻装部品２０６ａが配置されると、巻線動作の開始準備が整う。この状態で、例えば入力操作部２０５を介してユーザから巻線開始指示が入力されると、本実施形態に係る巻線動作が開始される。ステップＳ８０１では、ユーザが入力操作部２０５を介して目標張力、および標準外径を入力すると、目標値入力部６０１は、入力情報としての目標張力Ｔ１および標準外径Ｌ４を取得する。
【００３３】
ステップＳ８０２では、外径値取得部６０２は、外径測定ユニット２０３に外径測定コマンドを送信し、該外径測定ユニット２０３に線材２０９の外径を測定させ、該外径の測定結果である外径情報を外径測定ユニット２０３から受信する。次いで、外径値取得部６０２は、センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々にて取得された３つの外径情報に基づいて、測定外径値Ｌ３を取得する。
【００３４】
ステップＳ８０３では、張力算出部６０３は、ステップＳ８０１にて取得された目標張力Ｔ１および標準外径Ｌ４、ならびにステップＳ８０２にて取得された測定外径値Ｌ３を式（１）に代入して、張力指令値Ｔを演算する。式（１）から分かるように、測定外径値Ｌ３が標準外径Ｌ４と等しい場合は、張力指令値Ｔは、目標張力Ｔ１と等しくなる。一方、測定外径値Ｌ３が標準外径Ｌ４からずれた場合は、そのずれに応じて張力指令値Ｔを目標張力Ｔ１からずらした値にする。すなわち、本実施形態では、外径の許容範囲が標準外径値であり、測定された外径が該許容範囲としての標準外径からずれた場合は、測定された外径に適した張力を付与する。
【００３５】
ステップＳ８０４では、張力算出部６０３は、ステップＳ８０３にて取得された張力指令値Ｔを張力制御部２０８に出力する。張力制御部２０８は、張力算出部６０３から入力された張力指令値Ｔに応じた制御信号を張力発生部２０７に送信し、該張力発生部２０７により張力指令値Ｔが示す張力を発生させ、線材２０９に付与される張力を一定に制御する。上記制御信号を受けると、第２のプーリ２０７ｂは、該制御信号に従って矢印方向Ｑに移動し、張力指令値Ｔが示す張力を線材２０９に付与する。  
なお、このとき、巻回動作の開始時である場合は、供給側巻線ユニット２０１側から巻き取り側巻線ユニット２０６側への線材２０９の移動（供給のための移動）は開始されていないので、張力演算ユニット２０４は、所定の速度指令を巻回駆動部２０６ｂに送信し、被巻装部品２０６ａの回転を開始させる。
【００３６】
ステップＳ８０５では、制御装置７００は、現在が巻線動作中か否かを判定する。本実施形態では、ユーザが入力操作部２０５を介して巻線動作の終了の指示を入力した場合は、制御装置７００は、巻回駆動部２０６ｂの駆動を停止させ、巻線動作を終了させる。一方、ユーザから終了の指示が無い場合は、制御装置７００は、現在は巻線動作中であると判断し、ステップＳ８０６に進む。
【００３７】
ステップＳ８０６では、制御装置７００は、外径測定のタイミングになったか否かを判定する。
外径測定タイミングの一例は、最新の外径測定からの経過時間である。例えば、タイマなどの時間計測装置を設け、所定周期毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に外径測定を行う。この場合は、ステップＳ８０２にて外径測定が行われると、時間計測装置による経時をスタートし、外径測定が行われてから所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）経過したら次の外径測定が必要と判断し、制御装置７００はステップＳ８０２に戻る。一方、外径測定が行われてから所定時間経過していない場合は、制御装置７００は、ステップＳ８０４に戻る。  
また、外径測定タイミングの他の例としては、巻線動作における線材２０９の移動量である。例えば、巻き取り側巻線ユニット２０６にロータリエンコーダを設け、所定移動量毎（例えば、５ｍｍ毎）に外径測定を行う。この場合は、ステップＳ８０２にて外径測定が行われると、ロータリエンコーダによる線材２０９の移動量の計測を開始し、外径測定が行われてから所定移動量（例えば、５ｍｍ）だけ線材２０９が移動したら次の外径測定が必要と判断し、制御装置７００はステップＳ８０２に戻る。一方、外径測定が行われてから所定移動量だけ線材が移動していない場合は、制御装置７００は、ステップＳ８０４に戻る。
【００３８】
ステップＳ８０６にて「Ｙｅｓ」と判定された場合は、制御装置７００は、ステップＳ８０２〜Ｓ８０６を繰り返し、所定の外径測定タイミング毎に外径を測定し、該外径に適した張力指令値Ｔを算出して、線材２０９の外径値に適した張力を付与する。
【００３９】
本実施形態によれば、線材２０９の外径の変化に応じて線材２０９に付与する張力を制御しているので、皮膜の厚さのバラツキなどによって外径が標準外径よりも細い箇所があっても、該細い箇所における局所的な応力の増加を低減することができる。つまり、線材２０９の長手方向に渡って該線材２０９にかかる応力のバラツキを低減することができる。
【００４０】
すなわち、線材２０９の長手方向の外径分布に着目すれば、元の線材（本実施形態の巻線装置２００による巻取りが行われる前の線材）の長手方向において外径にバラツキがあっても、本実施形態に係る巻線装置２００によって巻き取ることによって、その外径のバラツキが低減された線材にすることができる。図９において、符号９０１は、従来の巻線装置によりある線材を巻き取る際の、ある測定点における線径（外径）と時間との関係を示すグラフであり、符号９０２は、本実施形態に係る巻線装置２００により上記ある線材を巻き取る際の、上記ある測定点における線径（外径）と時間との関係を示すグラフ（すなわち、グラフ９０１と同一の線材の同一の領域に対する、外径と時間との関係を示すグラフ）である。なお、図９において、グラフ９０１およびグラフ９０２は共に外径の測定点は固定されており、かつ線材は一方向に移動しているので、図９の時間軸としての横軸は、線材の長手方向の位置の軸として見なすことができる。グラフ９０１に示されるように、従来では、ある測定点における外径は時間経過と共にバラツキが生じているので、線材の長手方向に沿って外径にバラツキが生じている。従来では、線材に付与される張力値は一定であるので、該バラツキに応じて応力にもバラツキが生じ、応力変動によって線材に不意の伸び等のダメージが生じてしまう。これに対して、グラフ９０２から分かるように、本実施形態によれば、グラフ９０１と同じ線材の同じ箇所の外径を測定したにも関わらず、ある測定点における外径の時間経過に応じたバラツキを低減でき、線材の長手方向に沿った外径のバラツキを低減することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、グラフ９０２の線径値が標準外径に収束することが好ましい。逆に言えば、式（１）の比例定数αは、線材の外径が標準外径からずれても、線材の外径が標準外径（設定値）になるべく近くなるような張力指令値Ｔが得られるように選定されることが好ましい。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、線材の延在方向（長手方向）において、外径変化があっても、該外径変化に応じて適切な張力を付与するので、線材の延在方向に沿った応力分布（外径分布）のバラツキを低減することができ、応力変動による意図しない伸びを低減することができる。よって、絶縁性の皮膜の厚さを線材の延在方向に沿って一定にすることができ、絶縁耐性性能の低下を低減することができる。また、応力変動による線材へのダメージ（線材の不意の伸び、局所的な変化）の発生を低減することができるので、品質上安定した製品を提供することができる。
【００４３】
従来のように被巻装部品の形状に依存して、応力変動が発生する場合でも、線材の外径を制御項目としているため、単に張力のみを制御している従来工法に比べても、安定した高精度な巻線が可能である。また、上述のように線材へ与えるダメージを低減できるため、同規格で安価な材料の使用も可能になり、材料費低減にも効果的である。また、過剰な応力を印加することが低減されるため、皮膜厚さが薄い線材を使っても、図９から分かるように、皮膜の厚さの設計値からのズレを小さくすることができる。よって、皮膜の厚さを薄くすることができる。これにより、断面積を小さくすることが出来るため、製品としての性能向上も見込める。さらには、線材の外径値を常時計測することによって、線材に潜在的に存在する皮膜異常や外径値異常の発見も可能になる。
【００４４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、線材の径方向（図１の矢印方向Ｐ）の所定領域の長さとして外径Ｌ１を用いたが、本実施形態では、該長さとして、皮膜の厚さＬ２を用いる形態について説明する。
【００４５】
本実施形態に係る皮膜の厚さＬ２の求め方の一例を説明する。
図１から分かるように、
線材１００の外径Ｌ１＝線材１０１の外径Ｌ０＋皮膜１０２の厚さＬ２
であるので、
Ｌ２＝Ｌ１−Ｌ０      （２）
である。よって、線材１０１の外径Ｌ０を設定値で一定とすれば、第１の実施形態の外径測定ユニット２０３にて取得された外径情報に基づいて取得された測定外径値から設定値としての外径Ｌ０を引くことにより、線材２０９の皮膜の厚さを得ることができる。
【００４６】
ただし、この場合、第１の実施形態とは、張力演算ユニットの構成が異なる。図１０は、本実施形態に係る張力演算ユニットの構成を示す図である。  
図１０において、張力演算ユニット１００１は、目標値入力部１００２と、皮膜厚さ取得部１００３と、張力算出部１００４とを有する。目標値入力部１００２は、入力操作部２０５から送信された、目標張力、線材２０９の皮膜の厚さの設定値である皮膜の標準厚さ、および線材２０９の線部の外径の設定値である線部の標準厚さを含む入力情報を受信して、該受信した入力情報に含まれる目標張力および皮膜の標準厚さを示す情報を張力算出部１００４に出力すると共に、該入力情報に含まれる線部の標準厚さを示す情報を皮膜厚さ取得部１００３に出力する。
【００４７】
皮膜厚さ取得部１００３は、外径測定ユニット２０３に外径測定コマンドを送信して線材２０９の外径を測定させると共に、外径測定ユニット２０３から出力された外径情報を受信し、該外径情報に基づいて、測定された外径値を取得する。次いで、皮膜厚さ取得部１００３は、目標値入力部１００２から入力された情報が示す線部の標準厚さ（Ｌ０）、および上記取得された外径値（Ｌ１）を式（２）に代入して、皮膜の厚さを算出する。該算出された皮膜の厚さを測定された皮膜の厚さＬ５とすると、皮膜厚さ取得部１００３は、該測定された皮膜の厚さＬ５を示す情報を張力算出部１００４に出力する。
【００４８】
張力算出部１００４は、目標値入力部１００２から入力された情報が示す目標張力および皮膜の標準厚さ、ならびに皮膜厚さ取得部１００３から入力された測定された皮膜の厚さＬ５に基づいて、測定された皮膜の厚さに応じた張力を示す張力指令値を算出する。すなわち、張力指令値をＴ、設定値としての目標張力をＴ１、測定された皮膜の厚さをＬ５、設定値としての皮膜の標準厚さをＬ６、比例定数をβとすると、張力算出部１００４は、
Ｔ＝Ｔ１＋β（Ｌ５−Ｌ６）      （３）
を計算し、張力指令値Ｔを算出する。張力算出部１００４は、算出された張力指令値Ｔを示す張力指令を張力制御部２０８に送信する。
【００４９】
図１１は、上述のように、張力演算ユニット００１以外は第１の実施形態にて示した構成を用いて線材の皮膜の厚さを測定する形態における巻線動作の処理手順を示すフローチャートである。
供給側巻線ユニット２０１にサプライリール２０１ａが配置され、巻き取り側巻線ユニット２０６に被巻装部品２０６ａが配置されると、巻線動作の開始準備が整う。この状態で、例えば入力操作部２０５を介してユーザから巻線開始指示が入力されると、本実施形態に係る巻線動作が開始される。ステップＳ１１０１では、ユーザが入力操作部２０５を介して目標張力、皮膜の標準厚さ、および線部の標準外径を入力すると、目標値入力部１００２は、入力情報としての目標張力Ｔ１、皮膜の標準厚さＬ６、および線部の標準外径Ｌ０を取得する。
【００５０】
ステップＳ１１０２では、外径値取得部６０２は、外径測定ユニット２０３に外径測定コマンドを送信し、該外径測定ユニット２０３に線材２０９の外径を測定させ、該外径の測定結果である外径情報を外径測定ユニット２０３から受信する。次いで、皮膜厚さ取得部１００３は、センサ２０３ａ〜２０３ｃの各々にて取得された３つの外径情報に基づいて、測定外径値を取得すると共に、目標値入力部１００２から線部の標準外径Ｌ０を取得し、式（２）より測定された皮膜の厚さＬ５を取得する。
【００５１】
ステップＳ１１０３では、張力算出部１００４は、ステップＳ１１０１にて取得された目標張力Ｔ１および皮膜の標準厚さＬ６、ならびにステップＳ１１０２にて取得された測定された皮膜の厚さＬ５を式（３）に代入して、張力指令値Ｔを演算する。
【００５２】
ステップＳ１１０４〜Ｓ１１０６までの処理は、図８のステップＳ８０４〜Ｓ８０６と同様に処理する。
【００５３】
（第３の実施形態）
第１〜第２の実施形態においては、測定された外径または皮膜の厚さが設定値からずれている場合に、該ずれた外径または皮膜の厚さに応じた特定の張力を取得し、該具体的に特定された張力を付与するようにしている。ここで、本発明の本質は、応力のバラツキによる線材の不意の伸びを低減することにあり、線材の外径または皮膜の厚さのバラツキに起因する応力のバラツキを低減することが重要である。よって、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが設定値からずれている場合に、該ずれによる応力の変動を緩和するように、線材に付与する張力を制御しさえすれば良い。なお、張力制御の方向は、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが設定値よりも小さい場合（細い場合）は、張力を緩める方向であり、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが設定値よりも大きい場合（太い場合）は、張力を強める方向である。
【００５４】
従って、式（１）、（３）の演算を行わず、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが設定値よりも小さい場合、そのずれ量によらず目標張力から所定値だけ張力を緩めるように張力を制御し、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが設定値よりも大きい場合、そのずれ量によらず目標張力から所定値だけ張力を強めるように張力を制御しても良い。あるいは、上記ずれ量がａ〜ｂμｍの範囲の場合は目標張力からＸ［Ｎ］だけ張力をずらし、ｂ〜ｃμｍの範囲の場合は目標張力からＹ［Ｎ］だけ張力をずらし、ｃμｍ以上の場合は目標張力からＺ［Ｎ］だけ張力をずらすように、外径または皮膜の厚さの設定値からのずれ量に応じて張力を段階的に制御しても良い。
【００５５】
また、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが所定範囲外の場合に、張力を緩めるまたは強めるという制御を行っても良い。例えば、皮膜の厚さが３０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にある場合は許容範囲として張力を目標張力に設定し、３０μｍ未満の場合は張力を緩め、５０μｍよりも大きい場合は張力を強めるように張力を制御する。このように、本発明では、測定により取得された線材の外径または皮膜の厚さが許容範囲（第１〜第２の実施形態のように所定の値も含む）から外れた場合に、応力のバラツキが低減されるように張力を制御すれば良いのである。
【符号の説明】
【００５６】
２０１    供給側巻線ユニット
２０２    張力制御ユニット
２０３    外径測定ユニット
２０４、１００１    張力演算ユニット
２０６    巻き取り側巻線ユニット
２０７    張力発生部
２０８    張力制御部
６０１、１００２    目標値入力部
６０２    外界値取得部
６０３、１００４    張力算出部
１００３    皮膜厚さ取得部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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