JP2015173041A - 電池用ケースのうねり検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池用ケースに緩やかな凹凸が形成されている場合でも、精度良く電池用ケースのうねりを検査可能な技術を提供する。
【解決手段】一面が開口し、当該開口した一面を塞ぐように配置された蓋２００と溶接されるように構成されたケース１００に生じたうねりを検査する検査工程であって、ケース１００に荷重を付与して、ケース１００に形成された緩やかな凹凸を矯正する工程と、前記凹凸が矯正されたケース１００の被溶接部における、蓋２００と対向する面の変位量を、位置を変えつつ連続的に測定する工程と、前記変位量に基づいて、ケース１００に生じたうねりの良否を判定する工程と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池用ケースに生じたうねりを検査する方法に関する。

一般的に、リチウムイオン二次電池等の電池の外装は、一面が開口した箱状のケース、および当該ケースの開口面を塞ぐ蓋から成り、それらをレーザ溶接によって接合することにより封缶される。

上記のような電池において、蓋およびケースの被溶接部に、互いに近接および離間するような、うねりが生じている場合、その程度によっては、蓋とケースとの間に大きな隙間が形成される。
そのため、蓋とケースとを溶接する際に、両者間に形成された大きな隙間から電池内にレーザが進入し、電池内の部材が破損するおそれがある。

このような問題を解決するためには、蓋およびケースの被溶接部の略全域において、うねりを検査することが望ましい。
しかしながら、単純な形状の金属箔等が検査対象である場合と異なり、蓋およびケースの被溶接部の略全域において、うねりを検査するための方法が確立されていないため、蓋およびケースの板厚を数箇所でのみ測定し、当該測定値に基づいて、うねりの良否を判定しているのが現状である。

特許文献１には、電池の外装を成すケースの側面にレーザを照射し、当該側面におけるレーザの反射方向に基づいて、ケースの側面に生じた歪みを検出する技術が開示されている。
しかしながら、ケースには、製造上の制約により、溶接に影響を与えない程度の緩やかな凹凸が形成されている場合がある。かかる場合、特許文献１に開示された技術では、溶接に影響を与えない程度の緩やかな凹凸であっても、レーザの反射方向が変化するため、良品であるケースが不良品と判定されるおそれがある。

特開２００３−１５６４５３号公報

本発明は、電池用ケースに緩やかな凹凸が形成されている場合でも、精度良く電池用ケースのうねりを検査可能な技術を提供することを課題とする。

本発明に係る電池用ケースのうねり検査方法は、一面が開口し、当該開口した一面を塞ぐように配置された蓋と溶接されるように構成された電池用ケースに生じたうねりを検査する、うねり検査方法であって、前記電池用ケースに荷重を付与して、当該電池用ケースに形成された緩やかな凹凸を矯正する工程と、前記凹凸が矯正された電池用ケースの被溶接部における、前記蓋と対向する面の変位量を、位置を変えつつ連続的に測定する工程と、前記変位量に基づいて、前記電池用ケースに生じたうねりの良否を判定する工程と、を含む。

本発明に係る電池用ケースのうねり検査方法において、前記荷重は、前記電池用ケースの側部を、その内側および外側から挟み込む方向に付与されることが好ましい。

本発明に係る電池用ケースのうねり検査方法において、前記うねりの良否を判定する工程において、前記変位量が所定値よりも大きい場合に、前記電池用ケースを不良品と判定することが好ましい。

本発明によれば、電池用ケースに緩やかな凹凸が形成されている場合でも、精度良く電池用ケースのうねりを検査できる。

本発明に係る電池用ケースおよび蓋を示す図。 本発明に係る電池用ケースに生じたうねりを検査する検査装置を示す図。

以下では、図１を参照して、本発明に係る電池用ケースの一実施形態であるケース１００について説明する。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向を、ケース１００の上下方向と定義する。

図１に示すように、ケース１００は、略直方体状に形成された金属製の箱体であり、その上面が開口している。つまり、ケース１００は、略矩形状の底部、および当該底部の外縁から上方に延出した側部から構成されている。ケース１００の側部は、互いに所定の間隔を空けて対向する一対の幅広板、および互いに所定の間隔を空けて対向する一対の幅狭板から構成されている。ケース１００の側部には、製造上の制約により、ケース１００と蓋２００との溶接に悪影響を与えない程度の緩やかな凹凸（例えば、ケース１００の側部全体の膨らみおよび凹み）が形成されていることがある。
ケース１００は、リチウムイオン二次電池の外装の一部を成している。ケース１００には、リチウムイオン二次電池の発電要素（電極体および電解液等）が収納される。
ケース１００の開口面（上面）は、蓋２００によって塞がれる。

蓋２００は、ケース１００の開口面に応じた形状を有する金属製の板材である。蓋２００は、ケース１００の開口面を塞ぐように、ケース１００の内側に配置される。

ケース１００および蓋２００は、レーザ溶接によって互いに接合される。詳細には、ケース１００と蓋２００との境界部分に、連続的にレーザＬを照射することによって、両者が接合される。
ケース１００においては、その側部の上端部が被溶接部である。つまり、ケース１００の側部を成す一対の幅広板および一対の幅狭板の上端部の計４箇所が被溶接部である。
また、蓋２００においては、その外縁部が被溶接部である。

以下では、図２を参照して、本発明に係る電池用ケースのうねり検査方法の一実施形態である、ケース１００の検査工程について説明する。なお、図２においては、ケース１００の左側に開口面（と溶接される面）が位置している。
前記検査工程は、検査装置１を用いて、ケース１００に生じた、うねりを検査する工程である。
ここで、本発明における「うねり」は、電池用ケースの被溶接部における、蓋と対向する面が、当該蓋に対して近接および離間するように変形していることを意味する。
本実施形態において、ケース１００の内側に蓋２００が配置されるため、「うねり」は、ケース１００の内側面における蓋２００と対向する部分が、蓋２００に対して近接および離間するように変形していることを意味する。換言すれば、「うねり」は、ケース１００の被溶接部における内側面が、ケース１００の側部の周方向に沿って厚み方向に変位するように変形していることを意味する。
なお、本発明における「うねり」は、溶接に悪影響を与えない程度の緩やかな凹凸を含まず、溶接不良の原因となり得る、急激な変形のみを指す。

図２に示すように、検査装置１は、摺動装置１０と、変形矯正装置２０と、第一変位計３０と、第二変位計４０と、第三変位計５０と、解析装置６０とを具備する。

摺動装置１０は、ケース１００を所定の方向に直線状に移動させる装置である。
摺動装置１０は、固定部１１と、摺動部１２とを有する。

固定部１１は、所定の位置に固定されている。固定部１１上には、摺動部１２が摺動可能に設けられている。

摺動部１２は、固定部１１上を所定の方向（図２における矢印参照）に直線状に摺動する。摺動部１２は、ケース１００を載置するための水平な載置面を有する。
ケース１００は、その側部の一部を成す一対の幅広板の被溶接部が摺動部１２の摺動方向に沿うように、かつ、一方の幅広板（図２における下側の幅広板）の外側面が摺動部１２の載置面に接触するように、寝かせた状態で摺動部１２に載置される。摺動部１２に載置されたケース１００は、摺動部１２が摺動するのに伴い、直線状に移動することとなる。

変形矯正装置２０は、ケース１００の側部に形成された緩やかな凹凸を矯正する装置である。
変形矯正装置２０は、介装部２１と、押圧部２２とを有する。

介装部２１は、略直方体状に形成され、摺動部１２に載置されたケース１００の内部に配置される。介装部２１の鉛直方向（図２における上下方向）における寸法は、摺動部１２の載置面に載置されたケース１００の内部空間の鉛直方向における寸法、つまりケース１００の側部の一部を成す一対の幅広板の内側面間の距離と略同一である。そのため、介装部２１の鉛直方向における上側面および下側面は、ケース１００の側部の一部を成す一対の幅広板の内側面に接触する。介装部２１は、ケース１００の被溶接部に接触しないように配置される。

押圧部２２は、ケース１００の側部を介装部２１に向けて押圧することにより、ケース１００の側部に荷重を付与する。詳細には、ケース１００の側部における他方の幅広板（図２における上側の幅広板）を介装部２１と共に挟み込んだ状態で、ケース１００の側部に対して鉛直下向きに荷重を付与する。
この時、ケース１００の側部における一方の幅広板（図２における下側の幅広板）は、摺動部１２と介装部２１とによって挟み込まれると共に、他方の幅広板は、介装部２１と押圧部２２とによって挟み込まれるため、一対の幅広板に鉛直下向きの荷重が付与され、一対の幅広板に形成された緩やかな凹凸が矯正されることとなる。
なお、押圧部２２がケース１００の側部に付与する荷重は、ケース１００の側部に形成された緩やかな凹凸を略平坦とすることができる程度の大きさに設定される。さらに、押圧部２２がケース１００の側部に付与する荷重は、ケース１００に塑性変形が生じない程度の大きさ、つまりケース１００の弾性限界を超えない程度の大きさに設定される。

第一変位計３０は、ケース１００の側部における一方の幅広板（図２における下側の幅広板）の被溶接部の内側面に接触する接触子を有し、当該内側面の変位量（以下、「第一変位量」と記す）を測定する接触式の変位計である。第一変位計３０は、その接触子が一方の幅広板の被溶接部の内側面に接触した状態で、摺動装置１０によってケース１００が移動するのに伴い、測定位置を変えつつ、第一変位量を連続的に測定する。
なお、第一変位計３０として、第一変位量を測定するように設置できるのであれば、レーザ、超音波または磁気等を利用した非接触式の変位計を採用することも可能である。

第二変位計４０は、ケース１００の側部における一方の幅広板（図２における下側の幅広板）の被溶接部の外側面に接触する接触子を有し、当該外側面の変位量（以下、「第二変位量」と記す）を測定する接触式の変位計である。第二変位計４０は、その接触子と第一変位計３０の接触子とが、ケース１００の側部における一方の幅広板の被溶接部を挟むように配置される。第二変位計４０は、その接触子が一方の幅広板の被溶接部の外側面に接触した状態で、摺動装置１０によってケース１００が移動するのに伴い、測定位置を変えつつ、第二変位量を連続的に測定する。
なお、第二変位計４０として、第二変位量を測定するように設置できるのであれば、レーザ、超音波または磁気等を利用した非接触式の変位計を採用することも可能である。

第三変位計５０は、摺動装置１０の摺動部１２の位置を測定する。第三変位計５０としては、レーザ、超音波または磁気等を利用した非接触式の変位計を採用可能である。

解析装置６０は、ケース１００に生じた、うねりの良否を判定する装置である。解析装置６０は、第一変位計３０、第二変位計４０および第三変位計５０と電気的に接続され、これらの変位計が測定したデータに基づいて、うねりの良否を判定する。

前記検査工程においては、以上のように構成された検査装置１を用いて、ケース１００に生じた、うねりを検査する。

まず、ケース１００を、その側部の一部を成す一対の幅広板の被溶接部が摺動部１２の摺動方向に沿うように、かつ、一方の幅広板（図２における下側の幅広板）の外側面が摺動部１２の載置面に接触するように、寝かせた状態で摺動部１２に載置する。

次に、変形矯正装置２０の介装部２１を、摺動部１２に載置されたケース１００の内部に配置し、変形矯正装置２０の押圧部２２によってケース１００の側部における他方の幅広板（図２における上側の幅広板）を介装部２１に向けて押圧することにより、一対の幅広板に形成された緩やかな凹凸を矯正する。

そして、第一変位計３０の接触子を、ケース１００の側部における一方の幅広板（図２における下側の幅広板）の被溶接部の内側面に接触させると共に、第二変位計４０の接触子を、ケース１００の側部における一方の幅広板の被溶接部の外側面に接触させる。この状態で、摺動装置１０によってケース１００を移動させつつ、第一変位計３０によって第一変位量を連続的に測定すると共に、第二変位計４０によって第二変位量を連続的に測定する。さらに、第三変位計５０によって摺動装置１０の摺動部１２の位置を連続的に測定する。
この時、前述のように、ケース１００の側部における一対の幅広板に形成された緩やかな凹凸が変形矯正装置２０によって矯正されている。
これにより、第一変位計３０および第二変位計４０が第一変位量および第二変位量を測定する際に、前記凹凸の影響を受けることを抑制でき、精度良く第一変位量および第二変位量を測定することができる。

第一変位計３０および第二変位計４０が第一変位量および第二変位量を測定する間、解析装置６０は、第一変位量に基づいて、ケース１００に生じた、うねりの良否を判定する。詳細には、解析装置６０は、第一変位計３０が測定した第一変位量が、所定の閾値以下の場合には、うねりの程度が溶接不良の原因となるものではないと判定し、所定の閾値より大きい場合には、うねりの程度が溶接不良の原因となるものであると判定する。そして、解析装置６０は、第一変位計３０および第二変位計４０による第一変位量および第二変位量の測定が終了するまでに、溶接不良の原因となるような、うねりが検出されない場合には、ケース１００を良品と判定し、溶接不良の原因となるような、うねりが検出された場合には、ケース１００を不良品と判定する。

なお、解析装置６０が、うねりの良否を判定する際、第一変位量に加えて、第二変位量を用いることが好ましい。
ケース１００の側部に形成された緩やかな凹凸が変形矯正装置２０によって矯正されたかを確認するセンサ等で凹凸の有無を検出し、当該凹凸が完全に矯正されていない場合に、第一変位量への当該凹凸の影響を考慮して、うねりの変位量を精度良く算出することができる。詳細には、変形矯正装置２０によって完全に矯正しきれなかった前記凹凸によって、被溶接部の内側面の変位量（第一変位量）が正確に測定されていない場合でも、被溶接部の反対側の面の変位量（第二変位量）を参照することにより、前記凹凸の影響を除外でき、うねりの変位量を精度良く算出することができるのである。

また、解析装置６０が、うねりの良否を判定する際、第一変位量に加えて、第三変位計５０によって測定された、摺動装置１０の摺動部１２の位置を用いることが好ましい。
ケース１００の側部に形成された緩やかな凹凸が変形矯正装置２０によって矯正されたかを確認するセンサ等で凹凸の有無を検出し、当該凹凸が完全に矯正されていない場合に、第一変位量への当該凹凸の影響を考慮して、うねりの変位量を精度良く算出することができる。詳細には、変形矯正装置２０によって完全に矯正しきれなかった前記凹凸によって、被溶接部の内側面の変位量（第一変位量）が正確に測定されていない場合でも、摺動部１２の位置を参照することにより、被溶接部の内側面の変形が、緩やかなものであるか急激なものであるかを判断でき、前記凹凸の影響による変位を除外した、正確なうねりの変位量を算出することができるのである。
なお、第三変位計５０を検査装置１に設けずに、一定の速度で摺動装置１０の摺動部１２を移動させ、その速度および時間から、摺動部１２の位置を算出することも可能である。

ケース１００の側部における一方の幅広板（図２における下側の幅広板）のうねりを検査した後は、同様に他方の幅広板（図２における上側の幅広板）のうねりを検査する。
また、適宜、ケース１００の側部における一対の幅狭板も同様に検査してもよい。

以上のように、前記検査工程においては、ケース１００の側部における被溶接部の内側面の変位量を、広範囲において連続的に測定しているため、従来のように、ケース１００の側部の厚みを数箇所でのみ測定した場合と比較して、精度良く不良を検出できる。

なお、本実施形態においては、被溶接部の内側面の変位量（第一変位量）、つまり被溶接部の内側面の形状に基づいて、うねりの良否を判定しているが、被溶接部の厚み（図２における上下寸法）に基づいて、うねりの良否を判定してもよい。被溶接部の厚みは、第一変位計３０および第二変位計４０によって測定可能である。

また、本実施形態においては、摺動装置１０によってケース１００を移動させているが、摺動装置１０を検査装置１に設けずに、第一変位計３０および第二変位計４０を移動させる構成とすることも可能である。

また、蓋２００を検査装置１の検査対象とすることも可能である。
かかる場合、第一変位計３０または第二変位計４０を用いて、蓋２００の被溶接部である外縁部の側面（ケース１００に対向する面）の変位量を測定し、当該変位量に基づいて、当該側面の形状の良否を判定すればよい。

１０ 摺動装置
１１ 固定部
１２ 摺動部
２０ 変形矯正装置
２１ 介装部
２２ 押圧部
３０ 第一変位計
４０ 第二変位計
５０ 第三変位計
６０ 解析装置
１００ ケース（電池用ケース）
２００ 蓋

Claims (3)

1. 一面が開口し、当該開口した一面を塞ぐように配置された蓋と溶接されるように構成された電池用ケースに生じたうねりを検査する、うねり検査方法であって、
   前記電池用ケースに荷重を付与して、当該電池用ケースに形成された緩やかな凹凸を矯正する工程と、
   前記凹凸が矯正された電池用ケースの被溶接部における、前記蓋と対向する面の変位量を、位置を変えつつ連続的に測定する工程と、
   前記変位量に基づいて、前記電池用ケースに生じたうねりの良否を判定する工程と、を含む、
   ことを特徴とする電池用ケースのうねり検査方法。
2. 前記荷重は、前記電池用ケースの側部を、その内側および外側から挟み込む方向に付与される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池用ケースのうねり検査方法。
3. 前記うねりの良否を判定する工程において、前記変位量が所定値よりも大きい場合に、前記電池用ケースを不良品と判定する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池用ケースのうねり検査方法。

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