JP2017049211A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの内面にある傷を発見することができる検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】ケースの検査装置６０であって、ケース本体３１の側壁３３〜３６を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子と、磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、ケース本体３１の壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する制御部と、を備えた。【選択図】図２

Description

この発明は、ケースの検査装置及び検査方法に関するものである。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電装品で使用される電力を蓄えるための蓄電装置が搭載されている。このような蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池といった二次電池が知られている。二次電池は、電解液と電極組立体とを収容しているケースを備えている。ケースの強度は、ケースの壁に傷があると低下する。

例えば、特許文献１には、スリットを通過させた光を照射するとともに、その反射光を検出した結果に基づいて、溶接の良否を判定する検査方法が開示されている。この検査方法は、光切断法とも呼ばれており、二次電池用のケースの壁に傷があるか否かを判定する装置や方法に利用できる。

特開２００８−１５５２８５号公報

しかしながら、ケースの大きさによっては、光を照射するための装置や、反射光を検出するための装置を、ケースの内部に挿入することが困難である。このため、特許文献１に開示されている装置では、ケースの壁の内面にある傷を発見することが難しい。

この発明は、上述した従来の技術に存在する問題点に着目してなされた。この発明の目的は、ケースの内面にある傷を発見することができる検査装置及び検査方法を提供することである。

上記課題を解決する検査装置は、ケースの検査装置であって、前記ケースの壁を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子と、前記磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、前記ケースの壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する判定部と、を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、ケースの壁の内面にある傷によって、ケースの壁の厚さが変化するため、ケースの壁を通過する磁界の強さに変化が表れる。したがって、磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、ケースの内面に傷があるか否かを判定できる。そして、磁気インピーダンス素子は、ケースの外部に配置してもよく、また小型であることから、ケースの内部に配置することも容易である。このように、上記の構成によれば、ケースの内面にある傷を発見することができる。

上記検査装置について、前記磁気インピーダンス素子が前記ケースの壁の面方向に沿うように、前記ケースと前記磁気インピーダンス素子とを相対的に移動させる移動機構を備えたことが好ましい。この構成によれば、検査装置で検査できる面積を大きくすることができる。

上記検査装置について、前記磁気インピーダンス素子を複数備えており、複数の磁気インピーダンス素子は、前記ケースの壁の面に沿う方向のうち、前記相対的に移動させる方向と直交する方向に並んでいることが好ましい。

この構成によれば、ケースの壁の厚さが予め定めた厚さではないと判定された場合に、何れの磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づく判定結果であるかによって、ケースの壁にある傷の位置を特定することが容易になる。

上記検査装置について、前記ケースに磁界を印加する磁界印加部を備えたことが好ましい。この構成によれば、非磁性材料製のケースであっても、ケースの壁の内面にある傷を発見することができるようになる。

上記課題を解決する検査方法は、ケースの検査方法であって、前記ケースの壁を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子から信号を取得する工程と、前記磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、前記ケースの壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する工程と、を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、ケースの内面にある傷を発見することができる。

本発明によれば、ケースの内面にある傷を発見することができる。

二次電池を模式的に示す斜視図。 検査装置を模式的に示す斜視図。 検査装置を模式的に示す正面図。 図３において４−４線で示す平面で切断したと仮定した場合の断面図。

以下、ケースの検査装置及び検査方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池１０は、電極組立体２０と、図示しない電解液と、電極組立体２０及び電解液を収容しているケース３０と、電極組立体２０と電気を授受するための２つの端子４０と、を備えている。

電極組立体２０は、複数の正極電極と、複数の負極電極と、複数のセパレータと、を備えている。電極組立体２０は、正極電極と負極電極とがセパレータによって相互に絶縁された状態で層状に重なった構造を備えている。

正極電極及び負極電極は、金属箔をそれぞれ備えている。正極電極及び負極電極は、金属箔の少なくとも一部を覆っている活物質層をそれぞれ備えている。また、正極電極及び負極電極は、金属箔の縁部から突出しているタブをそれぞれ備えている。

また、ケース３０は、全体として扁平な四角箱状である。ケース３０は、好ましくは、金属製である。ケース３０は、さらに好ましくは、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。

ケース３０は、扁平な四角箱状のケース本体３１を備えている。ケース本体３１は、開口部３１ａを備えている。ケース本体３１の底壁３２は、長方形の板状である。
以下の説明では、底壁３２の縁部のうち、長縁部が延びている方向をケース本体３１の長手方向と示し、短縁部が延びている方向を短手方向と示す。また、以下の説明では、長手方向と短手方向とに直交する方向を、ケース本体３１の深さ方向と示す。

ケース本体３１は、底壁３２の縁部のうち２つの長縁部から底壁３２と直交する方向に沿って延びている２つの側壁として、第１側壁３３及び第２側壁３４を備えている。第１側壁３３と第２側壁３４とは、互いに対向するように、且つ長手方向に沿って平行に配置されている。

ケース本体３１は、底壁３２の縁部のうち２つの短縁部から底壁３２と直交する方向に沿って延びている２つの側壁として、第３側壁３５及び第４側壁３６を備えている。第３側壁３５と第４側壁３６とは、互いに対向するように、且つ短手方向に沿って平行に配置されている。

側壁３３〜３６は、何れも四角板状である。第１側壁３３の面積及び第２側壁３４の面積は、第３側壁３５の面積及び第４側壁３６の面積よりも大きい。したがって、ケース本体３１において、側壁３３，３４は、側壁３５，３６よりも脆弱である。

ケース本体３１は、例えば金属板を絞り加工することによって製造されている。絞り加工は、オス型とメス型との間に金属板を挟みこんだ状態でプレスすることにより、ケース本体３１に成形する方法である。絞り加工では、プレスしたのちにオス型をケース本体３１から引き抜くため、ケース本体３１の壁３３〜３６の内面に、スリ傷が発生する可能性がある。

ケース３０は、ケース本体３１の開口部３１ａを塞いでいる蓋３７を備えている。蓋３７は、ケース３０の壁の１つである。蓋３７には、上述した端子４０，４０が固定されている。正極用の端子４０は、正極電極のタブと電気的に接続されている。負極用の端子４０は、負極電極のタブと電気的に接続されている。

次に、ケース３０の検査装置６０について説明する。
図２に示すように、検査装置６０は、検査対象であるケース本体３１を保持するための検査台６１を備えている。検査台６１は、ケース本体３１を固定するための図示しない固定機構を備えている。固定機構は、例えばケース本体３１が挿入される凹部であってもよく、ケース本体３１を挟み込んで固定するクランプなどであってもよい。

検査装置６０は、第１磁石６２を備えている。第１磁石６２は、例えば永久磁石であってもよく、電磁石であってもよい。第１磁石６２の形状は、ケース本体３１の内部に対応した四角ブロック状である。第１磁石６２の大きさは、ケース本体３１の内部に対応した大きさである。

即ち、第１磁石６２をケース本体３１に挿入した状態において、第１磁石６２のうちＮ極側の側面６２ａは、第１側壁３３の内面の全部又は略全部にわたって対向している。同様に、第１磁石６２のうちＳ極側の側面６２ｂは、第２側壁３４の内面の全部又は略全部にわたって対向している。

検査装置６０は、ケース本体３１の外部に、第２磁石６５と第３磁石６７とを備えている。磁石６５，６７は、ケース本体３１の長手方向に沿って延びている四角ブロック状である。磁石６５，６７は、例えば永久磁石であってもよく、電磁石であってもよい。

第２磁石６５のうちＳ極側の側面６５ａは、第１側壁３３の外面と対向している。即ち、第２磁石６５のＳ極は、第１側壁３３を介して、第１磁石６２のＮ極と対向している。第３磁石６７のうちＮ極側の側面６７ａは、第２側壁３４の外面と対向している。即ち、第３磁石６７のＮ極は、第２側壁３４を介して、第１磁石６２のＳ極と対向している。

図３及び図４に示すように、検査装置６０は、第１磁気インピーダンス素子群６６ａと、第２磁気インピーダンス素子群６６ｂと、を備えている。磁気インピーダンス素子群６６ａ，６６ｂを構成している複数の磁気インピーダンス素子６６は、それぞれ、アモルファス磁性金属製のワイヤと、該ワイヤのまわりを巻いたコイルと、を備えている。複数の磁気インピーダンス素子６６では、ワイヤにパルス電流を通電した状態とすることにより、外部磁界に応じてコイルに誘導電圧が発生する。

第１磁気インピーダンス素子群６６ａは、第２磁石６５の側面６５ａに固定されている。即ち、第１磁気インピーダンス素子群６６ａは、第１側壁３３と第２磁石６５との間にある。第２磁石６５の側面６５ａにおいて、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の長手方向に沿って、隙間無く並んでいる。

第２磁気インピーダンス素子群６６ｂは、第３磁石６７の側面６７ａに固定されている。即ち、第２磁気インピーダンス素子群６６ｂは、第２側壁３４と第３磁石６７との間にある。第３磁石６７の側面６７ａにおいて、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の長手方向に沿って並んでいる。

以下の説明では、第２磁石６５と、第１磁気インピーダンス素子群６６ａと、をまとめて第１走査部６８と示す。また、第３磁石６７と、第２磁気インピーダンス素子群６６ｂと、をまとめて第２走査部６９と示す。

検査装置６０は、第１磁石６２を深さ方向に沿って移動させるための第１移動機構７０を備えている。検査装置６０は、この第１移動機構７０の動作によって、第１磁石６２がケース本体３１の内部にある第１位置と、第１磁石６２がケース本体３１の外部にある第２位置との間で、第１磁石６２を移動させることができるように構成されている。

検査装置６０は、走査部６８，６９を深さ方向に沿って移動させるための第２移動機構７１を備えている。検査装置６０は、この第２移動機構７１の動作によって、底壁３２に近接している位置６０ａと開口部３１ａに近接している位置６０ｂとの間で、走査部６８，６９を移動させることができるように構成されている。位置６０ａ，６０ｂは、走査部６８，６９を移動させた場合に、側壁３３，３４のうち検査対象とする範囲が含まれるように設定されている。

また、検査装置６０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、演算処理を実行する演算装置や、該演算装置のプログラムや演算結果を記憶する記憶装置などを備えている。制御部１００は、第１磁石６２の第１移動機構７０と電気的に接続されている。制御部１００は、第１移動機構７０の動作を制御することで、第１磁石６２を移動させることができるように構成されている。

制御部１００は、走査部６８，６９の第２移動機構７１と電気的に接続されている。制御部１００は、第２移動機構７１の動作を制御することで、走査部６８，６９を移動させることができるように構成されている。

制御部１００は、複数の磁気インピーダンス素子６６のそれぞれと電気的に接続されている。制御部１００は、複数の磁気インピーダンス素子６６のワイヤにパルス電流を通電させたり、コイルに発生している誘導電圧を信号として取得したりできるように構成されている。

次に、ケース本体３１の検査方法について、その作用とともに説明する。この実施形態の検査方法は、二次電池１０の製造方法が備えている検査工程において使用される。ケース本体３１の検査方法は、保持工程、挿入工程、走査工程、判定工程、及び報知工程を備えている。それぞれの工程は、次のようなものである。

保持工程では、ケース本体３１が検査台６１に保持される。なお、保持工程は、作業者によって行われてもよく、図示しない搬送装置によって行われてもよい。
挿入工程では、第１磁石６２がケース本体３１に挿入される。挿入工程において、制御部１００は、第１磁石６２がケース本体３１に挿入されるように、第１移動機構７０を制御する。

図４において、破線で示すように、第１磁石６２がケース本体３１の内部にある状態では、第１磁石６２と第２磁石６５との間、及び第１磁石６２と第３磁石６７との間において、平行又は略平行な磁界が形成される。この磁界は、ケース本体３１の壁を通過するように存在している。この実施形態において、磁石６２，６５，６７は、ケース本体３１に磁界を印加する磁界印加部に相当している。

走査工程では、走査部６８，６９が位置６０ａから位置６０ｂへと、深さ方向に沿って移動される。走査工程において、制御部１００は、走査部６８，６９が位置６０ａから位置６０ｂへと移動されるように、第２移動機構７１を制御する。

即ち、複数の磁気インピーダンス素子６６がケース本体３１の壁の面方向に沿うように、ケース本体３１と複数の磁気インピーダンス素子６６とが相対的に移動される。また、ケース本体３１の深さ方向は、走査部６８，６９の走査方向となる。

磁気インピーダンス素子群６６ａ，６６ｂのそれぞれにおいて、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の長手方向に沿って並んでいる。即ち、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の壁の面に沿う方向のうち、上記相対的に移動される方向と直交する方向に沿って並んでいる。

また、制御部１００は、走査部６８，６９が位置６０ａから位置６０ｂへと移動されるまでの間、複数の磁気インピーダンス素子６６のそれぞれから、誘導電圧の値を各別に且つ連続的に取得するとともに、該取得した値（情報）を記憶部に記憶させる。

このように、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の壁を通過する磁界を検出している。また、走査工程は、ケース本体３１の壁を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子６６から信号を取得する工程に相当する。

判定工程では、複数の磁気インピーダンス素子６６から各別に取得した誘導電圧の値に基づいて、ケース本体３１の壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かが判定される。制御部１００は、記憶部において、複数の磁気インピーダンス素子６６ごとに記憶されている値（情報）を参照するとともに、これらの値に基づいて、取得した誘導電圧の値が、予め定めた範囲内にあるか否かを、複数の磁気インピーダンス素子６６ごとに判定する。

ケース本体３１の壁に傷がある場合、該傷は環境中の気体（例えば空気）によって満たされている。ケース本体３１を構成している材料の透磁率と、傷を満たしている気体の透磁率とは異なる。このため、ケース本体３１を通過する磁界の強さは、ケース本体３１の壁に傷がある場合と、傷がない場合とで異なる。即ち、ケース本体３１の壁にある傷によって、ケース本体３１の壁の厚さが変化するため、ケース本体３１の壁を通過する磁界の強さに変化が表れる。

したがって、磁気インピーダンス素子６６から取得できる誘導電圧の値は、ケース本体３１の壁に傷がある場合と、傷がない場合とで異なる値になる。判定工程における上記判定の基準値としては、ケース本体３１の壁に傷がない場合の上限値と下限値とが設定されている。これらの基準値は、例えば試験やシミュレーションによって求めることができる。

以上のように、この実施形態の制御部１００は、複数の磁気インピーダンス素子６６から取得した信号に基づいて、ケース本体３１の壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する判定部として機能している。また、判定工程は、複数の磁気インピーダンス素子６６から取得した信号に基づいて、ケース本体３１の壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する工程に相当する。

また、制御部１００は、上記判定結果が否定となった場合に、該判定結果に対応している磁気インピーダンス素子６６を特定する。即ち、制御部１００は、ケース本体３１のうち傷がある範囲を特定する。なお、この実施形態の検査装置６０及び検査方法では、ケース本体３１の壁の内面及び外面のうち何れの面に傷があるか迄は特定できない。判定工程は、走査工程が終了したのちに行ってもよく、走査工程と並行して行ってもよい。

報知工程では、判定工程における判定結果に応じた報知が行われる。例えば、判定工程における判定結果が否定の場合、制御部１００は、ケース本体３１の壁に傷があることを報知させる処理を行う。例えば、制御部１００は、ブザーやランプを制御することにより、ケース本体３１の壁に傷があることを報知させる。この報知は、ケース本体３１において傷がある範囲を作業者などが識別可能となる態様により行ってもよい。

また、例えば、判定工程における判定結果が肯定の場合、制御部１００は、ケース本体３１の壁に傷が発見されていないことを報知させる処理を行う。例えば、制御部１００は、ブザーやランプを制御することにより、ケース本体３１の壁に傷が発見されていないことを報知させる。

報知工程は、判定工程が終了したのちに行ってもよい。また、報知工程のうち、特にケース本体３１の壁に傷があることの報知は、走査工程や判定工程の途中であっても、上記判定結果が否定となった時点で行うようにしてもよい。

したがって、この実施形態の効果は、次のようなものである。
（１）複数の磁気インピーダンス素子６６から取得した信号に基づいて、ケース本体３１の内面に傷があるか否かを判定できる。したがって、ケース本体３１の内面にある傷を発見することができる。

（２）ケース本体３１と複数の磁気インピーダンス素子６６とが相対的に移動されることから、検査装置６０で検査できる面積を大きくすることができる。
（３）走査方向に相当する深さ方向と直交する長手方向に沿って、複数の磁気インピーダンス素子６６が並んでいる。したがって、ケース本体３１の壁の厚さが予め定めた厚さではないと判定された場合に、何れの磁気インピーダンス素子６６から取得した信号に基づく判定結果であるかによって、ケース本体３１の壁にある傷の位置を特定し易くできる。

（４）検査装置６０は、ケース本体３１に磁界を印加する磁石６２，６５，６７を備えている。このため、非磁性材料製のケース本体３１であっても、ケース本体３１の壁の内面にある傷を発見することができるようになる。

（５）上述したケース本体３１の検査方法によれば、ケース本体３１の内面にある傷を発見することができる。
（６）側壁３３，３４は側壁３５，３６よりも脆弱である。この実施形態では、側壁３３，３４に傷があるか否かが検査されるため、ケース３０としての強度が担保される。

（７）側壁３３，３４のみが検査される。したがって、高い強度を有する側壁３５，３６も検査する場合と比較して、検査に必要な時間が短縮される。
なお、実施形態は、例えば次のように変更してもよい。

○ 検査装置６０は、ケース本体３１の壁の外面にある傷を検出する検出部を備えていてもよい。これによれば、判定工程で否定判定された場合に、該判定結果と上記検出部による検出結果とから、発見された傷がケース本体３１の内面及び外面の何れにあるかが特定可能になる。この検出部は、例えば、スリットを透過した光や、レーザ光を照射するとともに、その反射光を検出した結果に基づいて傷を発見するように構成されている。なお、ケースの検査方法においては、目視によってケース本体３１の壁の外面に傷があるか否かを判定してもよい。

○ 走査部６８，６９は、ケース本体３１の長手方向に沿って走査するように構成されていてもよい。この場合、走査部６８，６９において、複数の磁気インピーダンス素子６６は、深さ方向に沿って並んでいるとよい。

○ 走査部６８，６９は、ケース本体３１の深さ方向及び長手方向に沿って走査するように構成されていてもよい。この場合、複数の磁気インピーダンス素子６６は、ケース本体３１の長手方向や深さ方向の全体にわたって配置されている必要がない。即ち、走査部６８，６９が小型化できるようになる。

○ 検査装置６０は、複数の磁気インピーダンス素子６６が、ケース本体３１の側壁３３〜３６を囲う環状に並んでいる走査部を備えていてもよい。これによれば、ケース本体３１の側壁３３〜３６について、同時に走査することが可能になる。

○ 検査装置６０は、走査部６８，６９に加えて、又は代えて、側壁３５，３６を走査する走査部を備えていてもよい。即ち、検査対象は、側壁３５，３６に変更してもよい。
○ 複数の磁気インピーダンス素子６６の一部又は全部は、ケース本体３１の内部に配置されるようになっていてもよい。磁気インピーダンス素子６６は、小型であるため、ケース本体３１の内部に配置することも容易である。この場合、複数の磁気インピーダンス素子６６は、第１磁石６２と第１側壁３３との間、及び第１磁石６２と第２側壁３４との間に配置するとよい。

○ 第１磁石６２は、第２磁石６５や第３磁石６７に対応した大きさであってもよい。この場合、第１磁石６２は、第２磁石６５や第３磁石６７とともに移動されるとよい。また、第１磁石６２は、複数に分割されていてもよい。

○ 第２磁石６５や第３磁石６７は、第１磁石６２に対応した大きさであってもよい。この場合、磁気インピーダンス素子群６６ａ，６６ｂが側壁３３，３４に沿って移動されるとよい。

○ 第１磁石６２と磁石６５，６７とのうち一方は、省略できる。この場合であっても、ケース本体３１の壁に磁界を印加することができる。
○ 走査部６８，６９を構成している磁気インピーダンス素子６６の個数は、適宜変更できる。また、走査部６８，６９は、磁気インピーダンス素子群６６ａ，６６ｂに代えて、１つの磁気インピーダンス素子６６を備えていてもよい。なお、個々の磁気インピーダンス素子６６の長さは、ケース本体３１の長手方向に沿って磁気インピーダンス素子６６を隙間無く配置することができる長さであるとよい。

○ 走査部６８，６９に加えて、又は代えて、ケース本体３１を移動させることにより、ケース本体３１と複数の磁気インピーダンス素子６６とを相対的に移動させてもよい。この場合、検査装置６０は、検査台６１を移動させる機構を備えているとよい。

○ ケース３０の検査は、真空中で行ってもよい。
○ ケース３０は、例えばプラスチック製など、金属以外の材料製であってもよい。
○ ケース３０は、四角箱状とは異なる形状であってもよい。例えば、ケース３０は、円柱状であってもよい。

○ 二次電池１０は、例えば住宅等における定置用であってもよい。
○ 例えばニッケル水素二次電池など、リチウムイオン二次電池以外の二次電池にも適用することが可能である。さらに、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用することが可能である。

次に示す技術的思想は、上記実施形態及び別例から把握できる。
（イ）前記ケースは金属製である。

３０…ケース、３１…ケース本体、３３〜３６…側壁（壁）、６０…検査装置、６２，６５，６７…磁石（磁界印加部）、６６…磁気インピーダンス素子、７１…第２移動機構（移動機構）、１００…制御部（判定部）。

Claims (5)

1. ケースの検査装置であって、
   前記ケースの壁を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子と、
   前記磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、前記ケースの壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する判定部と、を備えた検査装置。
2. 前記磁気インピーダンス素子が前記ケースの壁の面方向に沿うように、前記ケースと前記磁気インピーダンス素子とを相対的に移動させる移動機構を備えた請求項１に記載の検査装置。
3. 前記磁気インピーダンス素子を複数備えており、
   複数の磁気インピーダンス素子は、前記ケースの壁の面に沿う方向のうち、前記相対的に移動させる方向と直交する方向に並んでいる請求項２に記載の検査装置。
4. 前記ケースに磁界を印加する磁界印加部を備えた請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の検査装置。
5. ケースの検査方法であって、
   前記ケースの壁を通過する磁界を検出する磁気インピーダンス素子から信号を取得する工程と、
   前記磁気インピーダンス素子から取得した信号に基づいて、前記ケースの壁の厚さが予め定めた厚さであるか否かを判定する工程と、を備えた検査方法。

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