JP2015530567A - エアマイクロメータ - Google Patents

Abstract

本発明に係るエアマイクロメータは、底面と天井面を備えて底面と天井面との間に被測定物の少なくとも一部の領域を収容する被測定物収容スロット、及び底面と天井面との間に収容された被測定物に向けて空気を噴射することができるように、底面又は天井面に開口されているノズルを有する空気噴射ユニットを含む。【選択図】図2

Description

本発明は、エアマイクロメータに関し、より詳細には、厚さ測定の速度が速く、反復性及び正確性に優れたエアマイクロメータに関する。

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加しており、二次電池は再充電が可能で小型及び大容量化が可能な特性があるため、このようなモバイル機器をはじめとした電気・電子機器のエネルギー源としての需要が急激に増加しており、近年、多くの研究開発が行われている。

特に、電池の形状を基準としたとき、薄い厚さで携帯電話などのような製品に適用され得る角型電池とパウチ型電池に対する需要が高く、電池の材料を基準としたとき、エネルギー密度、放電電圧、安全性に優れたリチウムコバルトポリマー電池のようなリチウム二次電池に対する需要が高い。

一般的に、リチウム二次電池は、内部短絡、過充電、高温への露出、落下などによる衝撃などのような電池の非正常的な動作状態により誘発され得る電池内部の高温及び高圧によって電池の爆発をもたらせ得る。したがって、このような二次電池において主要研究課題中の一つは、電池の安全性を向上させることである。

安全性のために、パウチ型リチウムイオンポリマー電池101の製造過程においてポリマー電池包装材103及びポリマー電池包装材のシーリング(sealing)部105に対する厚さ測定が必要である（リチウムイオンポリマー電池の構造に対しては図2を参照）。ポリマー電池包装材103の厚さが許容範囲以上外れた場合、製品の不良又は均一性の低下問題が生じ、また、これにより組立性不良などの問題が生じる。さらに、前述のような電池の非正常的な動作状態で生じ得る電池爆発の危険性はより大きくなる。

ポリマー電池包装材のシーリング部105（以下「シーリング部」と称する）の厚さが許容範囲以上外れた場合、それはシーリング部105の不良を意味する。シーリング部105の不良時、空気中の水分が電池内に容易に浸透して電池の性能が低下し、電池が腐食するなど電池の長期保存安定性が低下する。よって、ポリマー電池包装材103及びシーリング部105に対する厚さ測定をして不良品の選別及び不良率の調査を行う必要がある。

従来には、ポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さを測定する作業が接触式マイクロメータを用いた手作業で行われていた。しかし、このように接触式マイクロメータを用いる場合、測定速度が遅く、測定の再現性が落ちて非効率的との問題がある。また、接触式マイクロメータを用いて測定する場合、測定対象に測定の痕跡が残り、測定の正確性が落ちるとの問題がある。

それだけでなく、ポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さ分布を把握するためには、無数に多くの測定ポイントに対する測定を行う必要があるため、事実上、特定の線上又は特定の面上でポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さ分布を把握することができないとの問題がある。

したがって、本発明は、前記のような問題を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、被測定物のポリマー電池包装材及びシーリング部の厚さ測定時、測定の速度が速く、測定の再現性に優れて効率的であり、測定対象に測定の痕跡が残らず、かつ測定の正確性に優れており、特定の線上又は特定の面上で被測定物のポリマー電池包装材及びシーリング部の厚さ分布を把握することができるエアマイクロメータを提供することである。

本発明に係るエアマイクロメータ装置は、ポリマー電池包装材又はポリマー電池包装材のシーリング部を被測定物とし、底面と天井面を備えて底面と天井面との間に被測定物の少なくとも一部の領域を収容する被測定物収容スロット、及び底面と天井面との間に収容された被測定物に向けて空気を噴射することができるように、底面又は天井面に開口しているノズルを有する空気噴射ユニットを含む。

本発明に係るエアマイクロメータは、被測定物のポリマー電池包装材及びシーリング部の厚さ測定に適した被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットを含むことにより、測定の速度が速く、測定の再現性に優れて効率的であり、測定対象に測定の痕跡が残らず、かつ測定の正確性に優れており、特定の線上又は特定の面上で被測定物のポリマー電池包装材及びシーリング部の厚さ分布を把握することができる効果がある。

エアマイクロメータ(若しくはエアゲージ)の原理を示す概念図である。 本発明の実施例1に係るエアマイクロメータの斜視図である。 図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの拡大斜視図である。 図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの平面図である。 図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの右側面図である。 図3のA-Aに沿った断面図である。 図3のB-Bに沿った断面図である。 本発明の実施例2の一部構成に対する斜視図である。 図8のE-Eに沿った断面図である。 本発明の実施例3に係るエアマイクロメータの斜視図である。 図10のC-Cに沿った断面図である。 図10のD-Dに沿った断面図である。

以下では、図を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

実施例1
図1は、エアマイクロメータ(或いはエアゲージ)の原理を示す概念図である。図2は、本発明の実施例1に係るエアマイクロメータの斜視図である。図3は、図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの拡大斜視図である。図4は、図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの平面図である。図5は、図2に示されたエアマイクロメータに備えられた被測定物収容スロット及び空気噴射ユニットの右側面図である。図6は、図3のA-Aに沿った断面図である。図7は、図3のB-Bに沿った断面図である。以下、図1から図7を参照して本発明の実施例1に係るエアマイクロメータを詳述する。

エアマイクロメータとは、寸法の変化を空気の流量・圧力の変化に変え、流量・圧力の変化量を測定し、寸法を測る比較測定器である。図1は、一般的なエアマイクロメータ(或いはエアゲージ)を示す図である。

空気を、水タンクを用いた定圧制御装置で一定圧Pを維持し、直径が約1mmの小さな孔Bを介して指示室Cに入れ、ノズルDを介して噴出させる。ノズルDの近くに被測定物を置き、ノズルとの隙間をhとすると、このhが変化する場合、指示室C内の圧力Pcが変化する。したがって、この圧力Pcを測定することによりhが分かる。

実際に測定する場合は、標準ゲージをノズルの下に置いてPcを読み取った後、標準ゲージを除去して被測定物をノズルの下に置くと、 hが変わるためPcが変化する。したがって、このPcの変化を引続き測定することにより被測定物の寸法が分かる。

図2にはパウチ型リチウムイオンポリマー電池101の概略図が示されており、ポリマー電池の包装材103及びシーリング部105が示されている。また、図2には、ポリマー電池の包装材103及びシーリング部105の厚さを測定するためのエアマイクロメータ110が示されている。このエアマイクロメータ110は、被測定物収容スロット130 、空気噴射ユニット140及びエアマイクロメータ本体150を含む。図3は、エアマイクロメータ110において被測定物収容スロット130及び空気噴射ユニット140の部分だけを拡大して示した斜視図である。

図3から図6に示されるように、被測定物収容スロット130は、底面131と天井面133を含む。被測定物の電池包装材103又はシーリング部105は、被測定物収容スロット130の底面131と天井面133との間に挿入される。ここで、被測定物に向かい合う下部の面が底面131であり、被測定物に向かい合う上部の面が天井面133である。被測定物が底面131と天井面133との間に挿入されている状態で、エアマイクロメータ本体150から出た空気は、空気噴射ユニット140を通過する。

一方、空気噴射ユニット140は、底面131又は天井面133に開口しているノズル141を含み、エアマイクロメータ本体150から出た空気はこのノズル141を介して被測定物のポリマー電池包装材103又はシーリング部105の厚さ測定位置に噴射される。図6に示されるように、実施例1では、天井面133にノズル141が形成されている。噴射された空気から発生する圧力は、エアマイクロメータ本体150に入力される。このように入力された圧力値を用いてエアマイクロメータ本体150は、被測定物のポリマー電池包装材103又はシーリング部105の厚さを測定することができる。

本発明に係る被測定物収容スロット130、空気噴射ユニット140及びエアマイクロメータ本体150を含むエアマイクロメータ110を用いて、被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さを測定すると、接触式マイクロメータを用いて一つ一つ作業者の手で直接測定するのと比べて、以下のようなメリットがある。

すなわち、接触式マイクロメータを用いた場合、測定の速度が遅く、測定の再現性が落ちて非効率的になるが、本発明のエアマイクロメータ110を用いると、被測定物のポリマー電池包装材103又はシーリング部105を被測定物収容スロット130に挿入するだけでも厚さ測定が可能なので、測定速度が速く、常に同じ圧力の空気がノズルを介して被測定物の表面に噴射されるので、測定の再現性に非常に優れたメリットがある。この場合、製造された製品を全数検査して寸法を測定することも可能となる。

接触式マイクロメータを用いて測定する場合、測定対象に測定の痕跡が残る問題があるが、本発明による場合、空気を用いて非接触式で測定するため、測定対象のポリマー電池包装材103又はシーリング部105に測定の痕跡が残らない。また、接触式マイクロメータよりも測定の過程で一層安定的な方式を用いるため、測定の正確性に優れている。

また、本発明に係るエアマイクロメータ110は、連続的な厚さ測定が可能であるため、特定の線上又は特定の面上で被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さ分布を把握することができる。

図7は、天井面133を含む上部ブロック161と底面131を含む下部ブロック163とがネジ結合方式によって結合された状態を示す断面図である。

このように、別の部材である上部ブロック161と下部ブロック163とを結合することによって被測定物収容スロット130が区画されるタイプは、一つの部材に被測定物収容スロット130が形成されるタイプに比べて以下のようなメリットがある。

第一、被測定物収容スロット130内部での問題発生時に、上部ブロック161と下部ブロック163を分解後に修理することができるので、修理がはるかに容易である。第二、上部ブロック161又は下部ブロック163を幾つかの種類ごとに設けて、互いに交換して用いるようにすることができる。この場合、特定の製品の寸法を測定するために最も適した上部ブロック161又は下部ブロック163を交換して用いることができる。

たとえ図7ではネジ結合で組み立てられた上部ブロック161と下部ブロック163を示しているものの、本発明は、上部ブロック161と下部ブロック163が一体形に製作された場合だけでなく、リベット結合などのネジではない他の結合手段を用いて結合された場合も全て想定していることは勿論である。

実施例2
図8は、本発明の実施例2の一部構成に対する斜視図である。図9は、図8のE- Eに沿った断面図である。本実施例に係るエアマイクロメータは、前述した実施例1に係るエアマイクロメータ110と類似の構成を有する。但し、実施例2は、被測定物収容スロット130間の間隔を調節することができるガイド棒210をさらに含むとの点で差がある。参考として、前述した構成と同一の(或いは相当の)部分に対しては同一の(或いは相当の)参照符号を付与し、それに対する詳細な説明は省略する。以下では、図8及び図9を参照して、本発明の実施例2に係るエアマイクロメータを詳述する。

被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さが大きく異なった製品の場合に備えて、エアマイクロメータで被測定物収容スロット130間の間隔を調節して用いる必要がある。図8に示されているように、ガイド棒210を含む高さ調節装置230を用いて、スロット間の間隔を調整することができる。天井面133を含む上部ブロック201及び底面131を含む下部ブロック203を貫通する二つの孔を形成し、その穴を介してガイド棒210を通過させる。これにより、上部ブロック201及び下部ブロック203は、ガイド棒210に摺動可能に結合される。

上部ブロック201及び下部ブロック203は、ガイド棒210に沿って互いに近づいたり遠ざかる方向に沿って移動させ、上部ブロック201及び下部ブロック203を適切な間隔で離隔させた後に、側面からネジ211を締めることで、上部ブロック201及び下部ブロック203間の間隔を固定させることができる。

実施例2に対して、上部ブロック201及び下部ブロック203の全てがガイド棒210に沿って移動可能なことを例に挙げて説明したが、上部ブロック201及び下部ブロック203のうち何れかのブロックは、ガイド棒210に対して相対位置が固定され、他の一つのブロックのみガイド棒210に沿って移動可能な場合も想定していることは勿論である。

実施例2によると、このように必要な間隔だけ上部ブロック201及び下部ブロック203を移動させて固定することができるので、上部ブロック201及び下部ブロック203をあえて交換しなくても、多様な厚さを有する被測定物の厚さ測定が可能なエアマイクロメータを具現することができる。

実施例3
図10は、本発明の実施例3に係るエアマイクロメータの斜視図である。図11は、図10のC-Cに沿った断面図である。図12は、図10のD-Dに沿った断面図である。本実施例で、前述した構成と同一の(或いは相当の)部分に対しては同一の(或いは相当の)参照符号を付与し、それに対する詳細な説明は省略する。以下では、図10から図12を参照して、本発明の実施例3に係るエアマイクロメータを詳述する。

実施例3に係るエアマイクロメータ300は、被測定物収容スロット330に挿入される被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の横方向の揺動を制限する側壁部370をさらに含むことができる。人間の不安定な動作により、被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105が左右に動いてしまうこともあるが、側壁部370はこれを防ぎ、正確な厚さ測定を可能にする。

図10を参照すると、底面331又は天井面333に開口されているノズル341は、複数個備えられ得る。図10に示された実施例3では、 3つのノズル341が天井面に備えられている。

若し、天井面333と底面331の全てにノズル341があるようになると、被測定物に向けて互いに反対に空気を噴射するようになり、被測定物が安定した位置を有することができない場合があり、これにより被測定物の厚さ測定時に大きな誤差が生じることがある。したがって、ノズル341は、底面331にのみ複数個備えられるか、天井面333にのみ複数個備えられることが好ましい。

ノズル341が複数個備えられる場合、2ヶ所以上で同時に被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さを測定することができ、これにより、複数の位置で厚さ測定を行う場合に測定時間をさらに短く減らすこともできる。

図10及び図11に示されるように、実施例3に係るエアマイクロメータ300は、天井面333の端部から外側の上方に向けて延びる傾斜面360を有するガイド部361をさらに含む。

ガイド部361は、被測定物のポリマー電池包装材103又はシーリング部105を被測定物収容スロット330に、より容易かつ迅速に挿入されるようにするための手段である。ガイド部361の入口363が被測定物収容スロット330の間隔よりさらに広いため、被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105は、ガイド部361内に容易く入る。その後、被測定物は、ガイド部361によって案内を受けて被測定物収容スロット330内に入るため、より容易く被測定物を被測定物収容スロット330内に挿入することができるようになる。

図10から図12の実施例では、天井面333の端部から外側の上方に向けて延びる傾斜面360のみを有するガイド部361が示されている。たとえ図には示されていなくとも、ガイド部は底面331の端部から外側の下方に向けて延びる傾斜面を含むこともできる。また、ガイド部361は、天井面333の端部から外側の上方に向けて延びる傾斜面360及び底面331の端部から外側の下方に向けて延びる傾斜面の両方を含むこともできる。但し、この場合にも、厚さ測定時に誤差が生じることを防ぐことができるように、被測定物収容スロット330の天井面333と底面331は依然と互いに平行に形成されることが好ましい。

図11及び図12を参照すると、実施例3に係るエアマイクロメータ300は、ガイド部361が含む傾斜面360の少なくとも一部区間に円筒形のローラ(roller)380がさらに備えられ得る。ローラは、他にも球形などの他の形態を有しても構わない。既に説明したように、ガイド部361の役割は、被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105を案内して、被測定物が被測定物収容スロット330にさらに容易く挿入されるようにすることであるが、ローラ380は、このようなガイド部361の補助の役割を果たす。つまり、ローラ380があることから、被測定物はよりスムーズに、かつ迅速に被測定物収容スロット330に案内され得る。

このようなローラ380は、ガイド部361が含む傾斜面360の一部区間だけでなく、被測定物収容スロット330の入口部381に設けられてもよい。この場合、ローラ380は、被測定物収容スロット330内で被測定物が移動することをよりスムーズにする。

図11を参照すると、被測定物のポリマー電池包装材103及びシーリング部105の厚さを測定する実施例3に係るエアマイクロメータ300は、被測定物の被測定物収容スロット330への挿入深さを制限するストッパー(stopper)390をさらに含むことができる。図11に示されるように、ストッパー390は、被測定物収容スロット330の内部に設けられる。ストッパー390は、被測定物収容スロット330の天井面333又は底面331から延長されて形成される。ストッパーは、天井面333又は底面331を互いにつなぐ柱形態や隔壁の形態を有することもできる。

若し、ストッパー390がなければ、被測定物の測定対象部位をノズル341の位置に対応されるように配置するため、被測定物のポリマー電池包装材103又はシーリング部105をあれこれと動かす過程が必要になるが、その過程で無駄に多くの時間がかかることがある。

実施例3のようにストッパー390がある場合は、被測定物収容スロット330内に挿入された被測定物がストッパー390にはまり込んで、より深く被測定物収容スロット330内に挿入されないようになり、その結果、被測定物上の測定対象部位がノズル341と対応される位置に迅速に配置され得て、結局、測定対象部位の厚さを迅速に測定することができる。

図5及び図6を参照すると、実施例1の上部ブロック161及び下部ブロック163が向い合ってなされる被測定物収容スロット130内の内側隔壁190も、被測定物を一定深さ以上に挿入されないようにする役割をすることができるが、このような側面からみると、実施例1の内側隔壁190も一種のストッパーの役割を果たしているとみなすことができる。

以上で本発明は、たとえ限定された実施例と図によって説明されたが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術思想内で様々な修正及び変形が可能であることは当然である。

Claims (8)

1. 被測定物に噴射される空気の圧力変化を用いて、前記被測定物の厚さを測定するエアマイクロメータにおいて、
   前記エアマイクロメータは、ポリマー電池包装材又はポリマー電池包装材のシーリング部を被測定物とし、
   底面と天井面を備えて、前記底面と天井面との間に前記被測定物の少なくとも一部の領域を収容する被測定物収容スロット;及び
   前記底面と天井面との間に収容された前記被測定物に向けて空気を噴射することができるように、前記底面又は天井面に開口しているノズルを有する空気噴射ユニット;を含むエアマイクロメータ。
2. 前記底面と前記天井面との間の間隔調節が可能であることを特徴とする請求項1に記載のエアマイクロメータ。
3. 前記底面と前記天井面との間の間隔調節のためのガイド棒をさらに備え、
   前記底面を有する下部ブロック及び前記天井面を有する上部ブロックの少なくともいずれか一つのブロックは、他のブロックに向けて近づいたり遠ざかったりする方向に移動できるように、前記ガイド棒に摺動可能に結合されていることを特徴とする請求項1に記載のエアマイクロメータ。
4. 前記被測定物収容スロットに収容された前記被測定物を、側面から支持して横方向の揺動を制限する少なくとも一つの側壁部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のエアマイクロメータ。
5. 前記ノズルは、前記底面にのみ複数個備えられるか、又は、前記天井面にのみ複数個備えられることを特徴とする請求項1に記載のエアマイクロメータ。
6. 前記天井面の端部から外側の上方に向けて延びる傾斜面及び前記底面の端部から外側の下方に向けて延びる傾斜面の少なくともいずれか一つの傾斜面を有するガイド部をさらに含む請求項1に記載のエアマイクロメータ。
7. 前記傾斜面の少なくとも一部区間又は前記被測定物収容スロットの入口部に設けられた球形又は円筒形のローラ(roller)をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載のエアマイクロメータ。
8. 前記被測定物収容スロットの内部に形成され、前記被測定物の被測定物収容スロットへの挿入深さを制限するストッパーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のエアマイクロメータ。

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