JP2004171960A - 検査装置および電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で、検査と出荷判別とを行うことができ、作業の効率性を向上させることができるようにした検査装置を提供する。
【解決手段】外形検査部２００、内部検査部３００および印字部４００は、作業者ＯＰが固定位置５００で作業できるように配置されている。外形検査部２００は、作業者ＯＰが手で二次電池１０を移動させながら電池本体および電極端子の検査を行うことができる位置に配置されている。内部検査部３００は、二次電池１０の内部のＸ線検査およびインピーダンス検査を行う。印字部４００は、二次電池１０に対して良、不良に応じた印字を行う。作業者ＯＰの手の届く位置に、検査および印字が終了した二次電池１０を収納するトレイ６００が配置されている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を検査する検査装置およびこれを用いた電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型電子機器の開発に伴い、その駆動電源として二次電池が重要な位置を占めるようになっている。二次電池としては、従来、金属缶の内部に電池素子を収納したものが知られているが、近年、金属缶に代えてラミネートフィルムなどのフィルム状外装部材を用いたものが実用化されている。この二次電池は、例えば、電池素子と接続された一対の電極端子（正極端子，負極端子）が外装部材の外部に導出された構造をなしている。
【０００３】
二次電池の製造工程では、例えば、電池本体内部のＸ線撮影、インピーダンス測定などの内部検査、電極端子および電池本体の外形寸法が所定の公差の範囲内にあるかを検査する外形検査、ロット印字などが行われる。従来では、内部検査、外形検査およびロット印字は、それぞれ別個の内部検査装置、外形検査装置および印刷装置によって行われていた。例えば、フィルム状外装部材を用いた二次電池の外形検査装置の例としては、電池に押えブロックを押し当ててカメラで撮影し、画像処理して電池本体の幅、長さなどを測定するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５６２１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、内部検査、外形検査およびロット印字を、それぞれ別個の内部検査装置、外形検査装置および印字装置によって行うと、電池を各装置間で移動させて順次検査を行うのに長時間を要し、二次電池の製造時間を短縮して生産性を向上させることが困難である。また、従来では、外形検査に画像処理を行っているので、煩雑であり、検査時間が長くなる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクトな構成で、検査と出荷判別とを行うことができ、作業の効率性を向上させることができるようにした検査装置およびこれを用いた電池の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による検査装置は、電池本体から電極端子が引き出された電池の外形寸法の検査を行う外形検査部と、電池の内部検査を行う内部検査部と、電池に対して印字を行う印字部とを備えたものである。外形検査部、内部検査部および印字部は、１人の作業者が固定位置で作業できるように配置されていることが好ましい。
【０００８】
本発明による電池の製造方法は、電池本体から電極端子が引き出された電池の外形寸法の検査と、電池の内部検査と、電池に対する印字とを含む工程を、固定位置にいる１人の作業者により行うものである。
【０００９】
本発明による検査装置では、外形検査部において、電池の外形寸法の検査が行われたのち、内部検査部において、内部検査が行われる。更に、印字部において、電池に対して印字が行われる。
【００１０】
本発明による電池の製造方法では、固定位置にいる１人の作業者により、電池の外形寸法の検査が行われたのち、電池の内部検査が行われ、更に、電池に対して印字が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る検査装置によって検査および製造される二次電池の外観を表し、図２はこの二次電池の外装部材の一部を切り開いて内部構成を表すものである。この二次電池１０は、電池本体１１から一対の電極端子１２が同一方向に引き出された構成を有している。電池本体１１は、一対の電極端子１２が取り付けられた巻回電極体２０をフィルム状の外装部材３０の内部に封入したものである。外装部材３０と電極端子１２との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム（シーラント）３１が挿入されている。
【００１３】
ここで、電池本体１１の高さＨは、電極端子１２が引き出されている方向における外装部材３０の寸法である。また、二次電池１０はいわゆる平型電池であり、電池本体１１の幅Ｗは、電極端子１２が引き出されている方向に直交すると共に互いに直交する二方向における電池本体１１の二つの寸法のうち長い方であり、電池本体１１の厚さＴは、その二つの寸法のうち短い方である。
【００１４】
電極端子１２の間隔Ｄは、電極端子１２が引き出されている方向に直交する方向における一対の電極端子１２の距離である。電極端子１２の長さＬＴは、電極端子１２の外装部材３０から露出している部分の長さであり、密着フィルム３１によって被覆されている部分の長さも含まれる。密着フィルム３１の長さＬＳは、密着フィルム３１の外装フィルム３０から露出している部分の長さである。
【００１５】
巻回電極体２０は、例えば、正極、セパレータおよび負極等をこの順に積層し、巻回したものである。正極は、例えば、アルミニウム箔等よりなる正極集電体層にリチウム複合酸化物等を含む正極合剤層が設けられたものであり、負極は、例えば、銅箔等よりなる負極集電体層にリチウムを吸蔵・離脱可能な難黒鉛化炭素材料等を含む負極合剤層が設けられたものである。また、セパレータは、例えば、ポリプロプレン等の多孔質膜により構成されており、セパレータには、例えば、リチウム塩などの電解質塩と炭酸エステルなどの非水溶媒とを高分子化合物に保持させたゲル状電解質が含浸されている。
【００１６】
外装部材３０は、例えば、ナイロンフィルム，アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材３０は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体２０とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。
【００１７】
電極端子１２は、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成されており、一対の板状の端子、すなわち正極端子１２ａおよび負極端子１２ｂにより構成されている。密着フィルム３１は、電極端子１２に対して密着性を有する材料により構成され、例えば、電極端子１２が金属材料により構成される場合には、ポリエチレン，ポリプロピレン，変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
【００１８】
図３は、このような二次電池１０の外形検査、内部検査および印字を行う検査装置１００の平面構成を表したものである。この検査装置１００は、二次電池１０の外形寸法の検査を行う外形検査部２００と、二次電池１０の内部検査を行う内部検査部３００と、二次電池１０に対して印字を行う印字部４００とを備えている。
【００１９】
外形検査部２００、内部検査部３００および印字部４００は、１人の作業者ＯＰが、固定位置５００で作業できるように配置されている。これにより、検査装置１００がコンパクト化されると共に検査作業の効率が向上する。固定位置５００と検査装置１００との距離ＤＯＰは、例えば２００ｍｍに設定されている。
【００２０】
外形検査部２００は、例えば、電極端子１２の間隔Ｄと、電極端子１２の長さＬＴと、密着フィルム３１の長さＬＳとの検査を行う電極端子検査部２１０、および電池本体１１の高さＨの検査を行う電池本体検査部２２０とを備えている。電極端子検査部２１０と電池本体検査部２２０とは、略Ｌ字形の外形検査テーブル２０１に取り付けられている。また、外形検査部２００は、外形検査の結果を表示する外形検査用表示部２０２を備えている。外形検査用表示部２０２の画面中心の床からの高さは、例えば１２００ｍｍである。
【００２１】
外形検査部２００は、作業者ＯＰが一方の手（例えば右手）で二次電池１０を移動させながら電池本体１１および電極端子１２の外形寸法の検査を行うことができる位置に配置されている。したがって、作業者ＯＰが固定位置５００から移動したり姿勢を変えたりする必要がなく、一方の手を動かすだけで外形寸法の検査を行うことができ、検査作業に要する時間が短縮され、作業効率が向上する。具体的には、外形検査部２００の電極端子検査部２１０および電池本体検査部２２０は、作業者の一方の肩（例えば右肩）の中心からの距離ＲＯＰが、例えば半径約４００ｍｍ以内の範囲内に配置されている。また、外形検査部２００の奥行きＤ２００、すなわち電極端子検査部２１０における二次電池１０の中心位置と、電池本体検査部２２０における二次電池１０の中心位置との距離は、例えば約２００ｍｍとなっている。
【００２２】
外形検査部２００の外側には、図示しない前工程から二次電池１０が良品として排出される前工程排出位置２３０が設けられている。前工程排出位置２３０は、外形検査部２００と同様に、作業者ＯＰの一方の手の届く位置に配置されている。すなわち、前工程排出位置２３０は、作業者の右肩中心からの距離ＲＯＰが、例えば約４００ｍｍであり、前工程排出位置２３０における二次電池１０の中心と、電極端子検査部２１０にセットされた二次電池１０の中心との距離Ｄ２３０が、例えば約２００ｍｍとなっている。
【００２３】
内部検査部３００は、二次電池１０の内部検査として、巻回電極体２０（図２参照）の巻回形状をＸ線撮影により検査するＸ線検査と、二次電池１０の内部のインピーダンスを測定して内部ショートの有無を検査するインピーダンス検査とを行うものである。内部検査部３００は、二次電池１０を矢印Ａ方向に移動させる移動機構３０１を有している。移動機構３０１は、作業者ＯＰの作業範囲、すなわち作業者ＯＰの手の届く位置において二次電池１０を載置できる投入位置３１０を備えている。内部検査部３００は、移動機構３０１によって二次電池１０を投入位置３１０からＸ線検査位置３２０に移動させてＸ線検査を行い、更にインピーダンス検査位置３３０に移動させてインピーダンス検査を行い、再び投入位置３１０に移動させるようになっている。
【００２４】
内部検査部３００は、内部検査の結果を表示する内部検査用表示部３０２を備えている。内部検査用表示部３０２は、内部検査の結果が表示されたことを作業者ＯＰに音声により知らせる報知部３０２ａを備えている。内部検査用表示部３０２の画面中心の床からの高さは、例えば約１５００ｍｍに設定されている。
【００２５】
また、内部検査部３００は、指示部３０３を有している。指示部３０３は、内部検査の結果に基づき印字部４００に良、不良に応じた印字を指示するものであり、内部検査用表示部３０２に表示された結果に基づいて作業者ＯＰが良、不良を判定して印字部４００に指示を与える操作パネル３０４を有している。操作パネル３０４には、作業者ＯＰが良、不良に応じた印字を印字部４００に指示する操作ボタン３０５と、内部検査部３００を起動させる起動ボタン３０６とが設けられている。Ｘ線検査の結果は、内部検査用表示部３０２に表示され、作業者ＯＰが表示された結果に基づいて良、不良を判定して操作ボタン３０５により良、不良に応じた印字を印字部４００に指示するようになっている。インピーダンス検査の結果は、自動的に指示部３０３に送られて指示部３０３から自動的に印字部４００に指示が与えられる。
【００２６】
印字部４００は、二次電池１０に対して良、不良に応じた印字を行うものである。印字部４００は、指示部３０３または操作パネル３０４による指示に基づき、Ｘ線検査およびインピーダンス検査で良と判定された二次電池１０に対しては例えばロット番号を印字し、Ｘ線検査およびインピーダンス検査で不良と判定された二次電池１０に対しては例えば不良である旨を印字するようになっている。印字部４００は、インピーダンス検査位置３３０と投入位置３１０との間に配置されている。
【００２７】
作業者ＯＰの他方の手の届く位置には、外形検査、内部検査および印字が終了した二次電池１０を収納するトレイ６００が配置されている。すなわち、トレイ６００と作業者ＯＰの他方の肩（例えば左肩）の中心との距離ＬＯＰは、例えば半径約５００ｍｍ以内の範囲内に収まるようになっている。これにより、二次電池１０の検査および印字に加えて、良品の二次電池１０をトレイ６００に収納して出荷可能な状態に準備することができる。トレイ６００は、二次電池１０を寝かせた姿勢または立てた姿勢で１個ずつ収納可能な複数の収納部６０１を有している。
【００２８】
外形検査部２００、投入位置３４０およびトレイ６００の床からの高さは、作業者ＯＰが固定位置５００で立ったりしゃがんだりせずに作業できるように、同一の高さになるように調整されている。例えば、外形検査部２００、投入位置３４０およびトレイ６００の床からの高さは、作業者ＯＰが固定位置５００に立ったままで作業できるように、約１０００ｍｍとされている。
【００２９】
図４は電極端子検査部２１０の構成を表す平面図であり、図５は図４に示した電極端子検査部２１０を作業者ＯＰ側から見た構成を表している。
【００３０】
電極端子検査部２１０は、電極端子１２の外形寸法の規格範囲を示す規格範囲表示部２１１を有している。規格範囲表示部２１１は、電極端子１２の外形寸法の規格範囲を示している。すなわち、規格範囲表示部２１１は、電極端子１２の間隔Ｄの最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎ、密着フィルム３１の長さＬＳの最大値ＬＳｍａｘおよび最小値ＬＳｍｉｎ、ならびに電極端子１２の長さＬＴの最大値ＬＴｍａｘおよび最小値ｍｉｎを示している。また、規格範囲表示部２１１は、正極端子１２ａおよび負極端子１２ｂのそれぞれに対応して一つずつ設けられている。なお、規格範囲表示部２１２の形状は、電極端子１２の外形寸法の規格範囲を示していればよく、図４に示した例に限られない。
【００３１】
また、電極端子検査部２１０は、規格範囲表示部２１１と電極端子１２とが重なり合うように二次電池１０の位置を決める位置設定部２１２を有している。位置設定部２１２は、幅ガイド部２１２ａと、係止部２１２ｂとを有している。幅ガイド部２１２ａは、二次電池１０が、例えば寝かせた姿勢で、電極端子１２の引き出されている端面を先頭として電極端子１２の引き出されている方向と同じ方向に差し込まれるものであり、二次電池１０の幅Ｗにほぼ合わせた幅で形成されている。係止部２１２ｂは、幅ガイド部２１２ａに差し込まれた電池本体１１の電極端子１２が引き出されている端面を係止するものである。
【００３２】
規格範囲表示部２１１の中間の位置には、二次電池１０が幅ガイド部２１２ａに適切に差し込まれているかを確認するための位置確認部２１３が設けられている。位置確認部２１３は、幅ガイド部２１２ａに差し込まれた電池本体１１の先端に対応する位置に設けられており、電池本体１１の電極端子１２が引き出されている端面が係止部２１２ｂに当接するまで、二次電池１０が確実に幅ガイド部２１２ａに差し込まれているかを確認するためのものである。
【００３３】
図６は、電池本体検査部２２０の構成を表すものである。電池本体検査部２２０は、二次電池１０の電極端子１２が引き出されている側と反対側の端部を当接する高さ基準部２２１と、この高さ基準部２２１に対向する位置に配置された階段状ゲージ（ＮＯＧＯゲージ）２２２とを備えている。階段状ゲージ２２２は、高さ基準部２２１に二次電池１０を当接させて移動させることにより、電池本体１１の高さＨが規格範囲内であるか否かを判断するためのものである。
【００３４】
すなわち、階段状ゲージ２２２は、二つの段２２２ａ，２２２ｂを有しており、高さ基準部２２１と二つの段２２２ａ，２２２ｂのそれぞれとの距離は、電池本体１１の高さＨの規格範囲を示している。すなわち、高さ基準部２２１と段２２２ａとの距離は、電池本体１１の高さＨの最小値Ｈｍｉｎに対応し、高さ基準部２２１と段２２２ｂとの距離は、電池本体１１の高さＨの最大値Ｈｍａｘに対応している。したがって、電池本体１１の高さＨが規格範囲内である場合には、電池本体１１は、段２２２ａと段２２２ｂとの間の側面である高さ良品判定部２２３に当接する。しかし、高さＨが規格範囲より短い場合には、電池本体１１は、段２２２ａと高さ基準部２２１との間の高さ不足判定部２２４に当接する。また、高さＨが規格範囲を超えている場合には、電池本体１１は、段２２２ｂよりも外側の高さ過剰判定部２２５に当接する。
【００３５】
図７は、内部検査部３００および印字部４００の位置関係を表す概略構成図である。内部検査部３００は、巻回電極体２０（図２参照）の巻回形状をＸ線により検査するＸ線検査部３２１と、二次電池１０の内部のインピーダンスを測定して内部ショートの有無を確認するインピーダンス検査部３３１とを有している。移動機構３０１は、例えば連続するコンベアにより構成され、二次電池１０を載せて矢印Ａ方向に往復移動し、Ｘ線検査部３２１、インピーダンス検査部３３１および印字部４００を通過するようになっている。なお、移動機構３０１は、二次電池１０をテーブルに載置し、そのテーブルを移動機構３０１により移動させるようにすることなどが可能である。
【００３６】
Ｘ線検査部３２１は、図示しないＸ線出射部を有し、Ｘ線出射部から出射されたＸ線によりＸ線検査が行われる。
【００３７】
インピーダンス検査部３３１は、例えば、二次電池１０の正極端子１２ａおよび負極端子１２ｂに接触させるための図示しない一対の接触端子（コンタクトプローブ）を有し、この一対の接触端子を例えばシリンダなどにより、電極端子１２に接触させてインピーダンス測定を行う位置と、電極端子１２から離間する位置との間で移動させることができるようになっている。
【００３８】
図８は、検査装置１００において一つの二次電池１０がどのように移動するかを、矢印Ａ１ないしＡ１０で表したものである。図９は、検査装置１００を用いた作業者ＯＰの検査作業工程を、検査装置１００による検査工程と合わせて表すものである。
【００３９】
まず、作業者ＯＰは、投入位置３１０に戻ってきた（図８の矢印Ａ９）二次電池１０を、一方の手で掴む（Ｓ０１）。また、作業者ＯＰは、外形検査を終えた他の二次電池１０を、他方の手で、外形検査テーブル２０１上を滑らせるようにして移動機構３０１上の投入位置３１０にセットし（図８の矢印Ａ６）、起動ボタン３０６を押す（Ｓ０２）。
【００４０】
起動ボタン３０６が押されると、検査装置１００は、移動機構３０１に載置された二次電池１０を、投入位置３１０からＸ線検査位置３２０へと移動させる（Ｓ０３、図８の矢印Ａ７）。
【００４１】
二次電池１０をＸ線検査位置３２０に移動させたのち、検査装置１００は、Ｘ線検査部３２１によって二次電池１０のＸ線検査を行い、その結果を内部検査用表示部３０２に表示し、報知部３０２ａにより例えば「ピッ」とアラームを鳴らすことにより、表示が完了したことを作業者に音声で知らせて、待機する（Ｓ０４）。
【００４２】
作業者ＯＰは、検査装置１００が二次電池１０のＸ線検査を行っている間に、Ｓ０１で一方の手に掴んだ二次電池１０の外観を検査し、トレイ６００に収納する（Ｓ０５、図８の矢印Ａ１０）。そして、報知部３０２ａによる音声が聞こえたら内部検査用表示部３０２の画面を観察して、内部検査用表示部３０２に表示された結果に基づいて操作ボタン３０５を押して、印字部４００に良、不良に応じた印字の指示を与える（Ｓ０６）。
【００４３】
操作ボタン３０５が押されると、検査装置１００は、移動機構３０１に載置された二次電池１０をＸ線検査位置３２０からインピーダンス検査位置３３０へと移動する（Ｓ０７、図８の矢印Ａ８）。
【００４４】
二次電池１０をインピーダンス検査位置３３０に移動させたのち、検査装置１００は、インピーダンス測定部３３１によって、二次電池１０のインピーダンス検査を行う（Ｓ０８）。インピーダンス検査を行ったのち、検査装置１００は、移動機構３０１に載置された二次電池１０をインピーダンス検査位置３３０から投入位置３１０へと移動させながら、印字部４００で良、不良に応じた印字を行う（Ｓ０９、図８の矢印Ａ９）。このとき、印字部４００で二次電池１０を停止させずに、印字部４００を通過させながら印字を行うようにすることも可能である。
【００４５】
作業者ＯＰは、操作ボタン３０５を押したのち、検査装置１００においてインピーダンス検査および印字が行われている間に、前工程排出位置２３０に排出されているもう一つの二次電池１０を他方の手で掴む（Ｓ１０、図８の矢印Ａ１）。そして、他方の手で掴んだ二次電池１０を電極端子検査部２１０にセットし（図８の矢印Ａ２）、電極端子１２の外形寸法の検査を行う（Ｓ１１）。電極端子１２の外形寸法の検査を行ったのち、作業者ＯＰは、二次電池１０を手で移動させて電池本体検査部２２０にセットし（図８の矢印Ａ３）、二次電池１０を移動させて（図８の矢印Ａ４，Ａ５）、電池本体１１の高さＨの検査を行う（Ｓ１２）。
【００４６】
こうして作業者ＯＰが外形検査を終えるときまでに、インピーダンス検査および印字を終えた二次電池１０が、移動機構３０１により投入位置３１０に移動してくる。そのために、移動機構３０１の速度は、作業者ＯＰが外形検査に要する時間を考慮して調整されている。二次電池１０が投入位置３１０に戻ってくると、作業者ＯＰは、その二次電池１０を一方の手で掴み（Ｓ０１）、上述と同様の工程を繰り返す。
【００４７】
図１０は、電極端子検査部２１０により電極端子１２の外形寸法の検査を行う方法を説明するための図である。図１０（Ａ）は、位置設定部２１２に二次電池１０がセットされていない場合に外形検査用表示部２０２に表示される画像を表している。この場合には、規格範囲表示部２１１および位置確認部２１３が明部（図１０（Ａ）で白地で示した部分）となり、それ以外の部分はすべて暗部（図１０（Ａ）で斜線を付した部分）となる。なお、規格範囲表示部２１１および位置確認部２１３は、図示しないバックライトにより照明されて明部となっており、図示しないＣＣＤカメラで撮像されて外形検査用表示部２０２に表示されている。
【００４８】
図１０（Ｂ）は、電極端子１２の外形寸法が規格範囲内にある良品の二次電池１０が位置設定部２１２にセットされた場合に、外形検査用表示部２０２に表示される画像の一例を表している。作業者ＯＰは、二次電池１０を一方の手で移動させて、電池本体１１の電極端子１２が引き出されている端面が係止部２１２ｂに当接するまで幅ガイド部２１２ａに差し込み、規格範囲表示部２１２と電極端子１２とを重ね合わせて、その重なり状態を外形検査用表示部２０２で観察することによって、電極端子１２の外形寸法の検査を行う。このとき、規格範囲表示部２１２に重なる電極端子１２は影、すなわち暗部（図１０（Ｂ）で斜線を付した部分）となり、規格範囲表示部２１２のうち電極端子１２によって遮られていない部分が明部（図１０（Ｂ）で白地で示した部分）となる。なお、規格範囲表示部２１２の周囲は、図１０（Ａ）と同様に暗部となる。作業者ＯＰは、明部の形状を外形検査用表示部２０２上で観察し、以下のように電極端子１２の外形寸法の検査を行う。
【００４９】
まず、電極端子１２の長さＬＴが規格範囲内にある場合には、電極端子１２の先端１２ｃが規格範囲表示部２１１内に視認できる。
【００５０】
また、電極端子１２の間隔Ｄが規格範囲内にある場合には、規格範囲表示部２１１内に視認される電極端子１２の先端１２ｃの両側に、明部２１１ａが形成される。
【００５１】
密着フィルム３１の長さＬＳが規格範囲内にある場合には、規格範囲表示部２１１内に密着フィルム３１が視認できる。なお、図１０（Ｂ）では、規格範囲表示部２１１内に視認される密着フィルム３１を、点線で示している。
【００５２】
このように本実施の形態では、検査装置１００は、外形検査部２００、内部検査部３００および印字部４００を備えているので、検査装置１００がコンパクト化される。
【００５３】
また、特に、外形検査部２００、内部検査部３００および印字部４００は、作業者ＯＰが固定位置５００で作業できるように配置されているので、検査装置１００がコンパクト化されると共に検査作業の効率が向上する。
【００５４】
特に、外形検査部２００は、作業者ＯＰが固定位置５００において手で二次電池１０を移動させながら電池本体１１および電極端子１２の外形寸法の検査を行うことができる位置に配置されているので、作業者ＯＰが固定位置５００から移動したり姿勢を変えたりする必要がなく、手を動かすだけで外形寸法の検査を行うことができ、検査作業に要する時間が短縮され、作業効率が向上する。
【００５５】
また、外形検査部２００の電極端子検査部２１０では、電極端子１２の規格範囲を示す規格範囲表示部２１１と、規格範囲表示部２１１と電極端子１２とが重なり合うように二次電池１０の位置を決める位置設定部２１２と、規格範囲表示部２１１と電極端子１２との重なり状態を表示する外形検査用表示部２０２とを備えたので、作業者ＯＰは、外形検査用表示部２０２に表示された画像を観察するだけで、電極端子１２の間隔Ｄと、電極端子１２の長さＬＴと、密着フィルム３１の長さＬＳとを効率良く検査することができる。
【００５６】
更に、電池本体検査部２２０は、電池本体１１の電極端子１２が引き出されている側の反対側の端部を当接させる高さ基準部２２１と、高さ基準部２２１に対向する位置に階段状ゲージ２２２とを備えたので、作業者ＯＰは、高さ基準部２２１に二次電池１０を当接させて移動させるだけで電池本体１１の高さＨを効率良く検査することができる。
【００５７】
また、特に、作業者ＯＰの手の届く位置に、外形検査、内部検査および印字が終了した二次電池１０が収納されるトレイ６００が配置されているので、二次電池１０の検査に加えて、良品の二次電池１０をトレイ６００に収納して出荷可能な状態に準備することができる。
【００５８】
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表している。この検査装置７００は、二次電池１０を第１の実施の形態の検査装置１００の外形検査部３００に投入する前に、二次電池１０の電池本体１１のリーク検査を行うためのものである。リーク検査が終了した二次電池１０は、例えば、検査装置１００における前工程排出位置２３０に排出されるようにすることが可能である。
【００５９】
この検査装置７００は、二次電池１０を寝かせた姿勢で収納する真空室（チャンバー）７１０と、この真空室７１０内において二次電池１０を載置する載置板７２０とを有している。載置板７２０は、例えばニッケル（Ｎｉ）でめっきされたステンレスにより構成されている。
【００６０】
検査装置７００は、また、真空室７１０内を真空に引く真空ポンプ７３０を備えている。真空室７１０と真空ポンプ７３０とを接続する配管７３１には、減圧バルブ７３２と、復圧バルブ７３３とが設けられている。減圧バルブ７３２は、真空室７１０内を減圧するものであり、復圧バルブ７３３は、真空室７１０内の真空を破壊するものである。
【００６１】
また、検査装置７００は、真空室７１０内の圧力Ｐを計測する真空圧センサ７４０と、この真空圧センサ７４０によって計測された圧力Ｐに基づいて電池本体１１にリークが生じているか否かを判定するリーク判定機７５０とを有している。
【００６２】
真空室７１０は、下部本体７１１と上部本体７１２とが、Ｏリング７１３を介して密閉された構成を有している。上部本体７１２は固定されており、下部本体７１１は上昇または下降可能となっている。下部本体７１１が上昇すると真空室７１０が密閉され、下降すると真空室７１０は開放される。
【００６３】
図１２は、載置板７２０の平面構成を表している。載置板７２０は、例えば、全体としてほぼ矩形の形状を有しており、長手方向に沿って両側に２本ずつ、長手方向の一端に１本、合計５本の切り欠き７２１が設けられている。なお、載置板７２１の周縁部には、下部本体７１１に固定されるためのネジ孔７２２が、載置板７２０の厚さ方向に設けられている。
【００６４】
載置板７２０は、真空室７１０の内壁側の界面から二次電池１０側に向かって貫通する空気抜き孔７２３を有している。空気抜き溝７２３は、真空室７１０内を減圧する際に、載置板７２０の真空室７１０の内壁側の界面、すなわち載置板７２０と下部本体７１１との界面に保有される空気を急速に排気できるようにするものである。
【００６５】
すなわち、真空室７１０に二次電池１０を収容せずに内部を真空に引いて、真空室７１０内の圧力Ｐを測定すると、理想的には「００００」となるはずである。しかしながら、実際に計測された圧力Ｐは比較的大きな値となり、後述するリーク検査方法によってわずかなリークを判定しようとする際に、誤差が生じてしまう。このように実際に計測された真空室７１０内の圧力Ｐが比較的大きくなる原因について、本発明者は、真空室７１０は気密性に細心の考慮を払って製作されているものの、真空室７１０内に空気が取り込まれてしまうことにあるということを、種々の実験によって確認した。更に、本発明者は、真空室７１０内の空気は、真空室７１０内に設けられた多数のネジ孔および載置板７２０の真空室７１０の内壁側の界面などの僅かな隙間に保有されるということも見出した。したがって、載置板７２０に空気抜き溝７２３を設けることによって、真空室７１０内を真空に引く際に、真空室７１０内に取り込まれてネジ孔および載置板７２０の真空室７１０側の内壁側の界面などに保有されている僅かな空気も急速に排気することができる。
【００６６】
図１３は、図１１に示した検査装置７００によるリーク検査方法を説明するための図であり、リークのない二次電池１０を検査した場合の真空室７１０内の圧力Ｐの変化を表している。図１４は、図１３の一部を拡大して表すと共に、リークのある二次電池１０を検査した場合の真空室７１０内の圧力Ｐの変化を合わせて表したものである。
【００６７】
まず、下部本体７１１の載置板７２０に二次電池１０を載置し、下部本体７１１を上昇させて真空室７１０を密閉する。このとき、真空室７１０内の圧力Ｐは大気圧に等しくなっている。次いで、時刻ｔ１に、減圧バルブ７３２を開として、真空室７１０内の圧力Ｐを例えば９５０ｈＰａまで減圧する。減圧バルブ７３２を開とする時刻ｔ１と、真空室７１０内の圧力Ｐが９５０ｈＰａに達する時刻ｔ２との間の減圧時間Ｔ１は、特に定められていない。
【００６８】
時刻ｔ２に、真空室７１０内の圧力Ｐが９５０ｈＰａに達したのち、減圧バルブ７３２を閉とし、時刻ｔ３まで待つ。時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の圧力安定化時間Ｔ２は、例えば０．４ｓである。
【００６９】
時刻ｔ３が経過したのち、真空室７１０内の圧力Ｐの変化を監視し、時刻ｔ４において、真空室７１０内の圧力Ｐｔ４を計測する。時刻ｔ３と時刻ｔ４との間の圧力変化監視時間Ｔ３は、例えば２ｓである。
【００７０】
計測された圧力Ｐｔ４は、リーク判定機７５０に入力され、上限しきい値Ｐｔｈ１未満であるか否かが判別される。計測された圧力Ｐｔ４が上限しきい値Ｐｔｈ１以上である場合には、リーク判定機７５０は、二次電池１０にはリークがあると判定する。計測された圧力Ｐｔ４が上限しきい値Ｐｔｈ１未満である場合、リーク判定機７５０は、二次電池１０にはリークが無いと判定する。なお、下限しきい値Ｐｔｈ２は、時刻ｔ２における真空室７１０内の圧力Ｐ、すなわち例えば９５０ｈＰａとすることもできるし、それとは別の値を定めても良い。
【００７１】
このようにしてリークを検出できる理由は、次の通りである。すなわち、密閉した真空室７１０内を減圧すると、真空室７１０内は排気抵抗が小さいので瞬時に減圧され、真空室７１０内と二次電池１０内との間に圧力差が生じる。ここで、二次電池１０の外装部材３０に小さい孔があった場合には、二次電池１０内のガスは、排気抵抗が大きいので徐々に真空室７１０内に排出されて真空室７１０内の圧力Ｐを上昇させ、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４が上限しきい値Ｐｔｈ１以上になる。また、二次電池１０の外装部材３０にリーク原因となる小さい孔などがない場合には、真空室７１０内と二次電池１０内との圧力差は変化せずに保持される。この方法は、わずかなリークの検出に適している。
【００７２】
時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐを計測し、リーク検出を行ったのち、復圧バルブ７３３を開として真空室７１０内の真空を破壊する。その後、復圧バルブ７３３を閉として次の検査指示を待つ。
【００７３】
ここでは、載置板７２０に空気抜き溝７２３が設けられているので、減圧時間Ｔ１において真空室７１０内を真空に引く際に、真空室７１０内に取り込まれてネジ孔および載置板７２０の真空室７１０の内壁側の界面などに保有されている僅かな空気も急速に排気される。よって、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４の誤差が小さくなり、リーク検査の精度が高まる。
【００７４】
このように本実施の形態では、載置板７２０に空気抜き溝７２３が設けられているので、減圧時間Ｔ１において真空室７１０内を真空に引く際に、真空室７１０内に取り込まれてネジ孔および載置板７２０の内壁側の界面などに保有されている僅かな空気も急速に排気することができる。よって、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４の誤差が小さくなり、リーク検査の精度を高めることができる。
【００７５】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について、図１１ないし図１５を参照し同一の符号を用いて詳細に説明する。
【００７６】
（実施例１〜１２）
図１１に示した検査装置７００に、図１２に示した空気抜き溝７２３が設けられた載置板７２０を取り付け、二次電池１０を収容せずに真空室７１０を密閉した。図１３に示したリーク検査方法に従い、減圧時間Ｔ１（２ｓ）では、真空室７１０内の圧力Ｐを大気圧から９６０００ｐａまで減圧し、圧力安定化時間Ｔ２（０．４ｓ）および圧力変化監視時間Ｔ３（２ｓ）が経過した後、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４を計測した。同様にして時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４の計測を更に１１回繰り返し、全部で１２回の計測を行った。その結果を表１に示す。
【００７７】
【表１】

【００７８】
本実施例に対する比較例１〜１２として、図１５に示したような空気抜き溝の設けられていない載置板８２０を用いたことを除き、他は本実施例と同様にして時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４を計測し、これを全部で１２回繰り返した。その結果を表１に合わせて示す。なお、図１５において、載置板８２０の載置板７２０に対応する構成要素には、載置板７２０の対応する符号と下２桁を同じくする８００番台の符号を付した。
【００７９】
表１から分かるように、載置板７２０に空気抜き溝７２３を設けた実施例１〜１２の方が、空気抜き溝を設けない載置板８２０を用いた比較例１〜１２よりも、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４が約５分の１に小さくなっていた。すなわち、載置板７２０に空気抜き溝７２３を設ければ、真空室７１０内に取り込まれてネジ孔および載置板７２０の真空室７１０の内壁側の界面などに保有されている僅かな空気も急速に排気することができ、時刻ｔ４における真空室７１０内の圧力Ｐｔ４を小さくすることができることが分かった。
【００８０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、外形検査部２００の電池本体検査部２２０によって、電池本体１１の高さＨを検査するようにしたが、電池本体検査部２２０は、電池本体１１の幅Ｗまたは厚さＴの検査を行うようにしてもよい。また、電池本体１１の高さＨ、幅Ｗおよび厚さＴのうちの二つまたは全部を検査可能な構成とすることも可能である。
【００８１】
更に、上記実施の形態では、内部検査部３００は、Ｘ線検査およびインピーダンス検査を行うようにしたが、これらの代わりに、またはこれらに追加して、他の検査を行うようにすることも可能である。また、上記実施の形態では、搬送機構３０１は、連続するコンベアによって構成され、移動機構３０１を内部検査部３００内で直線状に往復移動させるようにしたが、移動機構３０１は回転式のものとしてもよく、移動機構３０１の移動経路は直線状に限られない。また、搬送機構３０１は、連続するコンベアに限られず、ロボット式可動装置とすることも可能である。
【００８２】
また、上記実施の形態では、検査装置１００，７００によって二次電池１０の検査を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、二次電池１０と同様の構造を有する一次電池の検査を行うことも可能である。
【００８３】
更に、上記実施の形態では、二次電池１０の電池本体１１が、例えば、正極、セパレータおよび負極等をこの順に積層して巻回した巻回電極体２０を備えた場合について説明したが、二次電池１０は電池本体１１から電極端子１２が導出されたものであればよい。例えば、電池本体１１は、正極、セパレータおよび負極を単層または複数層積層した積層体を外装部材３０に収容したものであってもよい。
【００８４】
また、外装部材３０は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム，ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の検査装置によれば、外形検査部、内部検査部および印字部を備えたので、検査装置がコンパクト化される。
【００８６】
特に、請求項２記載の検査装置によれば、外形検査部、内部検査部および印字部は、作業者が固定位置で作業できるように配置されているので、検査装置がコンパクト化されると共に検査作業の効率が向上する。
【００８７】
特に、請求項３記載の検査装置によれば、外形検査部は、作業者が固定位置において手で電池を移動させながら電池本体および電極端子の外形寸法の検査を行うことができる位置に配置されているので、作業者が固定位置から移動したり姿勢を変えたりする必要がなく、手を動かすだけで検査を行うことができ、検査作業に要する時間が短縮され、作業効率が向上する。
【００８８】
また、特に、請求項４記載の検査装置によれば、外形検査部は、電極端子の規格範囲を示す規格範囲表示部と、規格範囲表示部と電極端子とが重なり合うように電池の位置を決める位置設定部と、規格範囲表示部と電極端子との重なり状態を表示する外形検査用表示部とを備えたので、作業者は、外形検査用表示部に表示された画像を観察するだけで、電極端子の間隔、長さ、密着フィルムの長さなどの外形寸法を効率良く検査することができる。
【００８９】
加えて、特に、請求項５記載の検査装置によれば、外形検査部は、電池の電極端子が引き出されている側の反対側の端部を当接させる高さ基準部と、高さ基準部に対向する位置に階段状ゲージとを備えたので、作業者は、高さ基準部に電池を当接させて移動させるだけで電池本体の高さを効率良く検査することができる。
【００９０】
また、特に、請求項１０記載の検査装置によれば、検査および印字が終了した電池が収納されるトレイが、作業者の手の届く位置に配置されているので、良品の電池をトレイに収納して出荷可能な状態に準備することができる。
【００９１】
請求項１３ないし請求項２２のいずれか１項に記載の電池の製造方法によれば、外形検査、内部検査および印字を含む工程を、固定位置にいる１人の作業者により行うようにしたので、検査作業の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置によって検査および製造される二次電池の外観を表す斜視図である。
【図２】図１に示した二次電池の外装部材の一部を切り開いて内部構成を表す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の構成を表す平面図である。
【図４】図１に示した外形検査部の電極端子検査部の構成を表す平面図である。
【図５】図４に示した電極端子検査部を作業者側から見た構成を表す正面図である。
【図６】図１に示した外形検査部の電池本体検査部に設けられた階段状ゲージの構成を表す平面図である。
【図７】図１に示した内部検査部および印字部を側面から見た位置関係を表す概略構成図である。
【図８】図１に示した検査装置において一つの二次電池がどのように移動するかを表す平面図である。
【図９】図１に示した検査装置を用いた作業者の検査作業工程を、検査装置による検査工程と合わせて表す流れ図である。
【図１０】図１に示した外形検査部の電極端子検査部による電極端子の検査方法を説明するための説明図であり、図１０（Ａ）は位置設定部に二次電池がセットされていない場合に外形検査用表示部に表示される画像を表す模式図、図１０（Ｂ）は、良品の二次電池が位置設定部にセットされた場合に外形検査用表示部に表示される画像を表す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す図である。
【図１２】図１１に示した載置板の構成を表す平面図である。
【図１３】図１１に示した検査装置により、良品の二次電池を検査した場合の真空室内の圧力の変化を表す図である。
【図１４】図１３の点線で囲まれた部分を拡大して表すと共に、不良品の二次電池を検査した場合の真空室内の圧力の変化を合わせて表す図である。
【図１５】本発明の比較例で用いられた載置板の構成を表す平面図である。
【符号の説明】
１０…二次電池、１１…電池本体、１２…電極端子、１２ａ…正極端子、１２ｂ…負極端子、２０…巻回電極体、３０…外装部材、３１…密着フィルム、１００，７００…検査装置、２００…外形検査部、２０１…外形検査テーブル、２０２…外形検査用表示部、２１０…電極端子検査部、２１１…規格範囲表示部、２１２…位置設定部、２１２ａ…幅ガイド部、２１２ｂ…係止部、２１３…位置確認部、２２０…電池本体検査部、２２１…高さ基準部、２２２…階段状ゲージ、２２２ａ，２２２ｂ…段、２３０…前工程排出位置、３００…外形検査部、３０１…移動機構、３０２…内部検査用表示部、３０３…指示部、３０４…操作パネル、３０５…操作ボタン、３０６…起動ボタン、３１０…投入位置、３２０…Ｘ線検査位置、３２１…Ｘ線検査部、３３０…インピーダンス検査位置、３３１…インピーダンス検査部、４００…印字部、５００…固定位置、６００…トレイ、６０１…収納部、７１０…真空室、７１１…下部本体、７１２…上部本体、７１３…Ｏリング、７２０，８２０…載置板、７３０…真空ポンプ、７３１…配管、７３２…減圧バルブ、７３３…復圧バルブ、７４０…真空圧センサ、７５０…リーク判定機、７２１，８２１…切り欠き、７２２，８２２…ネジ孔、７２３…空気抜き溝、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４…時刻、Ｔ１…減圧時間、Ｔ２…圧力安定化時間、Ｔ３…圧力変化監視時間、Ｐｔｈ１…上限しきい値、Ｐｔｈ２…下限しきい値

Claims (22)

1. 電池本体から電極端子が引き出された電池の外形寸法の検査を行う外形検査部と、
   前記電池の内部検査を行う内部検査部と、
   前記電池に対して印字を行う印字部と
   を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 前記外形検査部、前記内部検査部および前記印字部は、１人の作業者が固定位置で作業できるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 前記外形検査部は、前記作業者が固定位置において手で前記電池を移動させながら前記電池本体および前記電極端子の外形寸法の検査を行うことができる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
4. 前記外形検査部は、
   電極端子の外形寸法の規格範囲を示す規格範囲表示部と、
   前記規格範囲表示部と電極端子とが重なり合うように前記電池の位置を決める位置設定部と、
   前記規格範囲表示部と電極端子との重なり状態を表示する外形検査用表示部と
   を備えたことを特徴とする請求項３記載の検査装置。
5. 前記外形検査部は、
   前記電池の電極端子が引き出されている側と反対側の端部を当接する高さ基準部と、
   この高さ基準部に対向する位置に配置され、前記高さ基準部に電池を当接させて移動させることにより、電池本体の電極端子が引き出されている方向における高さが規格範囲内であるか否かを判断するための階段状ゲージと
   を備えたことを特徴とする請求項３記載の検査装置。
6. 前記内部検査部は、
   前記作業者の作業範囲内において前記電池を載置可能であり、載置した電池を移動させる移動機構と、
   前記移動機構によって前記電池を移動させて前記電池のＸ線検査を行うＸ線検査部と、
   前記移動機構によって前記電池を移動させて前記電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
7. 前記内部検査部は、内部検査の結果に基づき前記印字部に良、不良に応じた印字を指示する指示部を備えたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
8. 前記内部検査部は、更に、内部検査の結果を表示する内部検査用表示部を備え、前記指示部は、前記内部検査用表示部に表示された結果に基づいて作業者が指示を与える操作パネルを有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
9. 前記内部検査部は、更に、前記内部検査用表示部に内部検査の結果が表示されたことを作業者に音声により知らせる報知部を備えたことを特徴とする請求項８記載の検査装置。
10. 前記作業者の手の届く位置に、前記外形検査部および前記内部検査部における検査と前記印字部による印字とが終了した前記電池を収納するトレイが配置されたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
11. 更に、前記電池のリークの有無を検査するリーク検査部を備えたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
12. 前記リーク検査部は、前記電池を収納する真空室と、この真空室内において前記電池を載置する載置板とを有し、この載置板は、前記真空室の内壁側の界面から前記電池側に向かって貫通する空気抜き孔を備えたことを特徴とする請求項１１記載の検査装置。
13. 電池本体から電極端子が引き出された電池の外形寸法の検査と、前記電池の内部検査と、前記電池に対する印字とを含む工程を、固定位置にいる１人の作業者により行うことを特徴とする電池の製造方法。
14. 前記外形検査工程では、前記作業者が、一方の手で前記電池を移動させながら前記電池本体および前記電極端子の外形寸法の検査を行うことを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
15. 前記外形検査工程では、前記作業者が、前記電池を一方の手で移動させて、前記電極端子の外形寸法の規格範囲を示す規格範囲表示部と前記電極端子とを重ね合わせ、その重なり状態から良、不良を判断することによって前記電極端子の外形寸法の検査を行うことを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
16. 前記外形検査工程では、前記作業者が、前記電池を一方の手で移動させて、前記電池の前記電極端子が引き出されている側と反対側の端部を高さ基準部に当接させ、この高さ基準部と対向する位置に配置された階段状ゲージにより、前記電池本体の前記電極端子が引き出されている方向における高さが規格範囲内であるか否かを判断することによって前記電池本体の高さの検査を行うことを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
17. 前記内部検査工程では、前記作業者が前記電池を移動機構まで移動させたのち、移動機構により前記電池を移動させて前記電池のＸ線検査およびインピーダンス測定を行うことを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
18. 前記内部検査工程では、内部検査の結果に基づき良、不良に応じた印字を指示することを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
19. 前記内部検査工程では、内部検査の結果に基づき、前記作業者が、操作パネルから印字部に指示を与えることを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
20. 内部検査の結果が前記内部検査用表示部に表示されたことを前記作業者に音声によって知らせることを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
21. 前記外形検査、内部検査および印字を含む工程が終了したしたのち、前記電池を作業者が他方の手でトレイに収納することを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。
22. 前記外形検査部に前記電池を投入する前に、前記電池本体のリーク検査を行うことを特徴とする請求項１３記載の電池の製造方法。

Images