JP2006153856A - 電池外装ケースの傷の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板製の円筒状となった電池外装ケースにおける表面付近の傷を、簡単な装置で安定して精度よく検査する。
【解決手段】電池外装ケース1を、回転装置2によりその円筒状の中心軸の周りに回転させるとともに、枠体4の両端から回転中の電池外装ケースに磁束を流す。電池外装ケース１に傷があった場合には漏洩磁束が発生するが、電池外装ケース１に近接した位置に配置した磁気センサ６によってこの漏洩磁束を検出し、信号処理装置１１を経て表示装置１２に表示する。円筒状の電池外装ケース１は中心軸の周りに回転するから、その表面と磁気センサ６との距離が変化することはなく、傷を安定して検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば薄板鋼板などの磁性体材料からなる円筒形の電池外装ケースについて、その表面付近の傷の有無を自動的に検査し、傷の位置等を表示する検査装置及び検査方法に関するものである。

一般的な乾電池においては、外装ケースにはニッケルメッキ等の表面処理を施した薄板鋼板が使用される。外装ケースの中には、薄板鋼板の素材を深絞り加工により円筒状に加工して製造するもの、あるいは、さらにしごき加工を加えて外装ケースを製造するものがある。深絞り等の製造方法においては、加工の過程でプレスの型や工具と接触し、薄板鋼板は強い力を受けて大きな変形が生じる。

ところで、深絞り加工を行う薄板鋼板の素材には、素材の鋼板の製造過程で発生するブローホールによる細かい穴や非金属介在物の混入などの不可避的な欠陥が存在することがある。素材にこのような欠陥が存在すると、深絞り等の加工の際に、欠陥の箇所から亀裂などの傷が生じる場合があり、この傷は細かいため、表面にあったとしても目視ではなかなか発見できない。また、素材に欠陥がないときでも、加工過程でのプレスの型等との接触により、加工後の円筒形となった薄板鋼板の表面付近に傷が生じる場合がある。

乾電池は、長期間使用したときには電解液等の劣化に伴い液漏れを起こすことがあり、液漏れを起こすと、乾電池を電源とする電子機器等を汚染し損傷させる。さらに、複数個の乾電池を直列に使用する機器で1個の乾電池の極性を逆に接続したようなときは、その乾電池に逆電流が流れてガスが発生し、乾電池を破裂させることがある。乾電池の外装ケースは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の薄い鋼板であるので、これに傷があると、その箇所から液漏れが起こり破裂の原因ともなる。そのため、乾電池の外装ケースでは表面付近に傷のあるものを不良品として極力排除する必要がある。

鋼板の表面近傍の傷を検査するには、磁気による探査方法が従来から知られている。これは、図６に示すように、鋼板の表面近傍を流れる磁束が亀裂等の欠陥が存在する部位では曲がりを生じ、鋼板の表面から外部に漏れ出す現象を利用するものである。この磁束の漏れ部分を磁気センサで検出することによって、鋼板の表面付近の傷を探査することができる。磁気センサを用いる代わりに鉄粉を散布し、その凝集状態を目視して調べることもある。

磁気センサを用いて磁束の漏れを検出し、鋼板の表面付近の傷を探査する装置が特開昭５６−６１６４５号公報に開示されている。この装置は、図７に示すように、被検査材である鋼板２０の傷を検査するものである。鋼板２０の上部には、案内棒８にはめ込まれた検出機構２１が配置される。検出機構２１は門形の枠体４を有していて、その両側は鋼板２０の直上まで伸びた足部４Ａ、４Ｂをなし、枠体４の中央には励磁コイル５が取付けられる。また、検出機構２１には、鋼板２０と近接した位置に複数の磁気センサ６が配置されており、鋼板２０と磁気センサ６距離は、1ｍｍ以下に設定されている。

傷の検査を実施するには、励磁コイル５に電流を流して枠体４を電磁石とする。これによる磁束は、足部４ＡをＮ極とすると、足部４Ａから鋼板２０に流入しその表面付近を流れて、Ｓ極である足部４Ｂに流れ込む。このとき、鋼板２０に傷又は欠陥があると磁束は鋼板２０の表面から漏れ出すが、その漏洩磁束を磁気センサ６によって検出する。検出信号は、図示しない信号処理装置によって処理され、傷の位置が測定される。検出機構２１は案内棒８でガイドされて鋼板２０の幅方向に移動し、鋼板２０上を走査しながら傷の検査を行う。
特開昭５６−６１６４５号公報

漏洩磁束を検出する鋼板の傷の探査方法は、比較的簡単な装置でありながら表面付近の細かな傷の検出が可能である。しかし、従来の漏洩磁束の検出による探査方法は、例えば特許文献1に示されるごとく、専ら平板上の鋼板等における傷の探査に用いられたものであった。電池の外装ケースは円筒状となっており、磁気センサを平行に移動させるのみでは、被検査材である外装ケースの表面との距離が変化するため、検査は不可能である。また、円筒状の外装ケースの円周に沿って磁気センサを移動させるのは、その案内機構が複雑となるとともに、磁気センサの移動によってその検出信号にノイズが生じる恐れもある。本発明は、このような不都合を伴うことなく、磁性体である例えば鋼板製の、円筒状となった電池外装ケースの表面付近に存在する傷を検出することを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明は、円筒状の電池外装ケースにおける傷を簡単な装置で精度よく検査することを目的とする。すなわち、本発明は、
「円筒状の乾電池外装ケースの傷を検査する装置であって、
前記電池外装ケースを、その円筒状の中心軸の周りに回転させる回転装置と、前記電池外装ケースに磁束を流すよう前記電池外装ケースの外側に対向して置かれた磁石の磁極と、前記電池外装ケースに近接して置かれた磁気センサとを有しており、かつ、
前記磁気センサにより検出した信号を処理する信号処理装置と、処理した結果を表示する表示装置とを備えている」
ことを特徴とする検査装置となっている。

請求項２に記載のように、前記磁気センサを、円筒状の前記電池外装ケースの中心軸と平行に、軸方向に移動可能に構成し、前記電池外装ケースの軸方向に前記磁気センサを走査して傷の検出を行うことができる。

また、請求項３に記載のように、前記磁気センサを、円筒状の前記電池外装ケースに沿って複数個配置して、各々の磁気センサにより傷の検出を行うこともできる。

本発明は、方法の発明としても実施できる。この場合は、請求項４に記載のように、
「円筒状の電池外装ケースの傷を検査する方法であって、
前記乾電池外装ケースを、その円筒状の中心軸の周りに回転させる手段と、前記電池外装ケースの外側に対向して置かれた磁石の磁極により前記電池外装ケースに磁束を流す手段と、前記電池外装ケースに近接して置かれた磁気センサにより漏洩磁束を検出する手段とを有しており、
前記電池外装ケースを回転させながらこれに磁束を流し、漏洩磁束を検出してその検出信号を処理し表示する」
ことを特徴とする検査方法となる。

本発明では、電池外装ケースを、その円筒状の中心軸の周りに回転させるとともに、回転中の電池外装ケースに磁石により磁束を流し、さらに、電池外装ケースに近接して配置した磁気センサによって、電池外装ケースに傷があった場合に生じる漏洩磁束を検出する。電池外装ケースは中心軸の周りに回転するから、その表面と磁気センサとの距離が変化することはなく、円筒状の電池外装ケースに存在する傷を安定して検出することができる。また、磁気センサの検出信号を処理し表示する信号処理装置及び表示装置を備えているため、傷の位置を明確に捉えることが可能である。こうした効果は、請求項４の発明のように、本発明を方法の発明として実施したときも達成することができる。

請求項２の発明では、磁気センサを円筒状の電池外装ケース軸方向に移動することにより、電池外装ケースの表面を軸方向に走査するので、１個の磁気センサにより軸方向に異なる位置にある傷の検出が可能となる。

請求項３の発明のように、複数個の磁気センサを円筒状の電池外装ケースに沿って配置し、各々の磁気センサにより傷の検出を行う場合においては、電池外装ケースの軸方向の全幅に亘って同時に傷の検出を行うことができる。したがって、基本的には電池外装ケースを１回転させると全ての表面の位置における傷の検査が可能となり、検査時間を大幅に短縮することができる。さらに、各磁気センサは、電池外装ケースの径方向にも軸方向にも移動しないから、磁気センサの移動に伴い検出信号にノイズが混入するのを回避できる効果がある。

以下、図面に基づいて、本発明による電池外装ケースの傷の検査装置について説明する。電池外装ケースとしては、円筒形で、深絞り加工法、絞りしごき加工法（DI加工法）、絞りストレッチ加工法（DTR加工法）あるいは絞り加工後ストレッチ加工としごき加工を併用する加工法で加工されたものが含まれる。図１は、本発明による検査装置の概要を示す概略図であり、図６の従来例において対応する部品等には同一の符号が付してある。図２は、本発明の電池外装ケースと磁気センサの部分の構成を示す図であり、図３は、電池外装ケースに磁束が流れる様子を示す説明図である。また、図４は磁気センサの構成の変形例を示す図となっている。

図１、図２において、被検査材である電池外装ケース１は、円筒状の中心軸の周りに回転可能なように、モーター等の回転装置２の軸３に取付けられている。軸３は、それを通って磁束が流れないよう非磁性体の材料で作られている。この実施例においては、電池外装ケース１をモーター等の回転装置２の軸３に直接取付けているが、電池外装ケース１の回転機構としては、ベルト又は摩擦車等の伝動装置を介して回転させる機構を採用してもよい。

電池外装ケース１の径方向に対向する位置には、磁石の磁極となる枠体４の両端部が近接して置かれ、枠体４の中央部には励磁コイル５が取付けられる。この実施例では、装置全体は枠体４の両端部が上方となり励磁コイル５が下方となるよう配置された縦型のものであり、回転装置２及び枠体４は、図示しないフレームに固定されている。また、磁石としては電磁石が適用されているが、電磁石に代えて永久磁石を採用することも可能で、このときには励磁コイル５が不要となる。

電池外装ケース１の上方には、例えば１ｍｍの間隔を有する近接した位置に、磁気センサ６が配置される。磁気センサ６は、ホール素子等を用いた周知のセンサであって、検出ヘッド７に取付けられる。検出ヘッド７はフレームに固定された案内棒８に嵌め込まれ、アクチュエータ９によって電池外装ケース１の軸方向に摺動する。アクチュエータ９の代わりに、送りねじ機構を用いて移動させてもよい。磁気センサ６で検出した信号は増幅器１０を経て信号処理装置１１に入力され、ここで傷に対応する信号を取り出すための必要な処理が施された後、表示装置１３に送られる。

次いで、この検査装置の作動及び検査方法について説明する。励磁コイル５に直流電源から電流を流すと枠体４は電磁石となり、回転する電池外装ケース１の近傍に対向して置かれた枠体４の両端部には、Ｎ極とＳ極とが生じる。そうすると、図３に図示されるように、電池外装ケース１を通過して磁束がＮ極からＳ極に流れ込む。永久磁石を用いる場合には、そのＮ極とＳ極を電池外装ケース１を挟んで対向して配置する。なお、図３では理解を容易にするため、電池外装ケース１の厚みを強調しているが、実際の厚みは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の薄いものである。

電池外装ケース１を通過する磁束は主にその表面付近を流れ、このときに欠陥等の傷が存在すると、電池外装ケース１の表面から磁束が漏洩する。この漏洩磁束を磁気センサ６で検出して傷の有無を検査することができる。電池外装ケース１を回転装置２により回転させると、磁気センサ６が置かれた位置において円筒状の電池外装ケース１の全周に亘り傷の検出が可能となる。このときに、原理的には１回転で全周の検査が可能であるが、検査精度を高めるためには複数回の回転による測定検査が好ましい。そして、磁気センサ６を電池外装ケース１の軸方向に移動させ各位置において傷の検出を行うと、電池外装ケース１の全表面の検査が実施されることとなる。

１個の磁気センサ６を軸方向に移動させる代わりに、図４の変形例に示すように、複数の磁気センサ６を電池外装ケース１に沿って配置し、各々の磁気センサ６がその位置で同時に傷の検出を行うように構成することもできる。これによると、磁気センサ６を軸方向に移動して検査を繰り返す必要なく全表面の傷を検査することができるから、検査時間が大幅に短縮され、大量に生産される電池外装ケースを、製造ラインにおいて検査する装置に好適である。また、磁気センサ６は固定されるので、磁気センサの移動に起因したノイズの発生もない。このときにも、電池外装ケース１を複数回回転させて測定検査を実行すると検査精度を高めることができる。この変形例では、複数の磁気センサ６からの検出信号は、多チャンネルの信号として信号処理装置１１に送られる。

図５には、本発明の検査装置を使用して電池外装ケースの傷を検査したときの結果を示す。これは、細かな傷を付けた電池外装ケースを回転させ、磁気センサにより検出した信号を、信号処理装置を介して表示装置であるオシロスコープに表示させたもので、横軸が時間軸であり、縦軸が信号レベルを表す。検査結果には電池外装ケースの１回転毎に表面の傷による信号レベルの鋭いピークが現れており、本発明の装置により細かな傷の検出が可能であることが分かる。

以上詳述したように、本発明は、磁性体である例えば鋼板製の、円筒状となった電池外装ケースにおける傷を検査するため、電池外装ケースを回転させながらこれに磁束を流し、電池外装ケースに近接して置かれた磁気センサにより漏洩磁束を検出して表示装置に表示させるものである。上述の実施例では、磁石の両極となる枠体の両端部が上となるよういわば縦置きとしているが、これを横置きとしてもよい。また、表示装置としては、オシロスコープに限らず、記録媒体にディジタルデータとして保存しこれを表示するもの等各種の手段が採用できることは明らかである。

本発明に基づく電池外装ケースの検査装置の概略図である。 本発明の検査装置における磁気センサの配置を示す図である。 電池外装ケースの磁束の流れを示す説明図である。 本発明の磁気センサの配置の変形例を示す図である。 本発明の検査結果を表示する図である。 漏洩磁束について説明する図である。 漏洩磁束により鋼板の傷を探査する従来の装置を示す図である。

符号の説明

１ 電池外装ケース
２ 回転装置
４ 枠体
５ 励磁コイル
６ 磁気センサ
１１ 信号処理装置
１２ 表示装置

Claims (4)

1. 円筒状の電池外装ケース（１）の傷を検査する装置であって、
   前記電池外装ケース（１）を、その円筒状の中心軸の周りに回転させる回転装置（２）と、前記電池外装ケース（１）に磁束を流すよう前記電池外装ケースの外側に対向して置かれた磁石の磁極と、前記電池外装ケース（１）に近接して置かれた磁気センサ（６）とを有しており、かつ、
   前記磁気センサ（６）により検出した信号を処理する信号処理装置（１１）と、処理した結果を表示する表示装置（１２）とを備えていることを特徴とする検査装置。
2. 前記磁気センサ（６）は、円筒状の前記電池外装ケース（１）の中心軸と平行に、軸方向に移動可能に構成されている請求項１に記載の検査装置。
3. 前記磁気センサ（６）は、円筒状の前記電池外装ケースに沿って複数個配置されている請求項１に記載の検査装置。
4. 円筒状の電池外装ケース（１）の傷を検査する方法であって、
   前記電池外装ケース（１）を、その円筒状の中心軸の周りに回転させる手段と、前記電池外装ケースの外側に対向して置かれた磁石の磁極により前記電池外装ケースに磁束を流す手段と、前記電池外装ケースに近接して置かれた磁気センサ（６）により漏洩磁束を検出する手段とを有しており、
   前記電池外装ケース（１）を回転させながらこれに磁束を流し、漏洩磁束を検出してその検出信号を処理し表示することを特徴とする検査方法。

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