JP4452450B2 - 円筒形電池の工程検査方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属製の有底円筒状電池缶を用いた密閉型電池の工程検査技術に関し、とくに電池缶の亀裂を検査する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池の製造工程では不良品率を少なくするために種々の工程検査が行われる（たとえば、特開平１０−１１１２１０、特開平６−３３３５４６）。ＡＭやＵＭの型名で呼ばれているアルカリ乾電池やマンガン乾電池は、金属製の有底円筒状電池缶に発電要素を密封入した密閉型電池であるが、この種の電池では漏液不良の発生率低減が大きな課題となっている。その漏液不良の多くは封口部の不具合が原因となって生じるが、その原因の一つに電池缶の亀裂がある。
【０００３】
上述した乾電池では、金属製の有底円筒状電池缶に発電要素を装填した後、その電池缶の開口部内にガスケットを含む封口体を挿入して、この封口体を挟持しながら上記電池缶の開口部を内側へかしめることにより上記発電要素を密封入する。その電池缶に亀裂があると漏液の原因となる。そこで、電池の組み立てに際しては、その亀裂の有無を検査する必要がある。たとえば特開平１０−１１１２１０では、発電要素を収納する前の電池缶内を気密閉塞するとともに、その気密閉塞された電池缶内に加圧空気を閉じ込めて、その電池缶内の空気圧力変動を測定することにより、その電池缶での空気漏れの有無を検知する。ここで、空気漏れが有りと判定されれば、その電池缶はピンホールや亀裂等の不具合が有りということで使用を除外する。その他、電池缶の亀裂を検査方法としては、電池缶内を真空引きしてリークの有無を検知するという方法もある（たとえば、特開昭６３−０１９７５３）。これらの方法によって電池缶をあらかじめ検査すれば、最終製品での不良品率とくに漏液発生率をある程度低減させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術には次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかにされた。
すなわち、特開平１０−１１１２１０の検査方法は、最初から検知可能な空気漏れを生じさせるほどに明瞭なピンホールや亀裂の発見には有効である。しかし、最初から空気漏れを生じさせるほど明瞭ではないが、後に拡大あるいは成長して漏液の原因となるかも知れない亀裂原因が潜伏している場合もある。このため、電池組み立て前の検査で異常無と判定された電池缶を使った場合でも、その電池缶の亀裂が原因の漏液不良を発生することが少なからずあることが、本発明者によってあきらかにされた。これは、事前検査で発見されなかった潜伏的な亀裂が、電池の組立工程段階あるいは完成後の市場流通段階を経る間に拡大あるいは成長するためと考えられる。
【０００５】
また、上述した従来の検査方法は、電池缶をいったん気密閉塞する必要があり、さらにその気密閉塞状態で内部の圧力測定を行わなければならないので、検査の段取りが面倒であるとともに結果が判明するまでに長時間を要する。このため、その検査工程を電池の組立工程に組み込むと、生産効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００６】
この発明は以上のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、金属製の有底筒状電池缶を用いた密閉型電池の組立工程において、生産効率を低下させることなく、電池缶の潜伏的あるいは発見困難な亀裂が原因となって生じる漏液の発生率を高確度で低減させるのに有効な技術を提供することにある。つまり、最終製品に不良品が流出するのを、生産効率を低下させることなく予防するのに有効な工程検査技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による解決手段は、つぎの事項（１）〜（６）により特定される。
（１）金属製の有底円筒状電池缶内に発電要素をすべて装填するステップと、前記電池缶の開口部内にガスケットを含む封口体を挿入するステップと、当該封口体を挟持しながら前記電池缶の開口部をかしめ加工して前記発電要素を密封入するステップとによって組み立てられる円筒型電池の前記電池缶開口部における亀裂の有無を検知するための検査方法であること
（２）検査対象となる前記電池缶は、筒胴部と開口部の間で封口体を係止して支持するための環状くびれ部があらかじめビーディング加工により形成されていること
（３）前記検査は、前記発電要素をすべて装填するステップの前に実施されること
（４）前記円筒状電池缶を当該円筒軸中心に回転させながら当該軸と直交する水平方向へ順次搬送するステップを含むこと
（５）前記搬送ステップによって搬送中の電池缶の開口部を、当該電池缶の搬送路面から所定の高さに設置されている振動センサあるいは導通検知センサからなる接触検出手段の下方を通過させるステップを含むこと
（６）外形に異常のある開口部が前記接触検出手段と接触した際に出力する微衝撃あるいは導通の検出信号の有無によって前記開口部での亀裂の有無を検知するステップを含むこと
【０００８】
上記手段により、金属製の有底筒状電池缶を用いた密閉型電池の組立工程において、生産効率を低下させることなく、電池缶の潜伏的あるいは発見困難な亀裂が原因となって生じる漏液の発生率を高確度で低減させることが可能になる。したがって、最終製品に不良品が流出するのを、生産効率を低下させることなく予防するのに有効である。
【０００９】
また本発明は、上記方法の発明を物の発明として定義した工程検査装置にもおよんでおり、当該工程検査装置は、以下の事項（11）〜（16）によって特定されるものである。
（11）金属製の有底円筒状をなすとともに、筒胴部と開口部の間で封口体を係止して支持するための環状くびれ部を形成するためのビーディング加工が施されることで開口部が拡開変形された電池缶の前記開口部の亀裂の有無を検査するための装置であること
（12）前記円筒状電池缶を当該円筒軸中心に回転させながら当該軸と直交する水平方向へ順次搬送する搬送手段を備えること
（13）微衝撃を検出する振動センサあるいは導通を検出する導通検知センサからなる接触検出手段を備えること
（14）当該接触検出手段が出力する微衝撃あるいは導通の検出信号の有無を検知する手段を備えること
（15）前記接触検出手段は、搬送中の前記電池缶の前記開口部の外形に異常がない場合には当該開口部が下方を通過するように、搬送手段における電池缶の搬送路面から所定の高さに設置されていること
（16）前記接触検出手段は、外形に異常のある前記開口部と接触することで前記微衝撃あるいは前記導通の検出信号を出力すること
【００１０】
さらに、上記工程検査装置は、上記事項（11）〜（16）と、以下の事項（21）〜（27）とによって特定されるものであってもよい。
（21）前記搬送手段は、コンベアと、摩擦接触板と、多数の係止ストッパとを備えること
（22）前記コンベアは、前記電池缶を水平方向に搬送すること
（23）前記摩擦接触板は、板状のゴムからなること
（24）前記摩擦接触板は、前記水平方向に搬送中の電池缶の前記筒胴部に軽く接触して当該電池缶を前記円筒軸周りに回転させるように、前記コンベアの搬送路面の上方に当該路面と平行に所定の距離を隔てて設置されること
（25）前記摩擦接触板は、前記接触検出手段に対して搬送路の上流側に配置されること
（26）前記係止ストッパは、前記摩擦接触板に接触する前記電池缶をコンベア上に所定間隔で回転可能に保持すること
（27）前記係止ストッパは、前記コンベアの搬送路面上に当該搬送路を横断する方向に所定間隔で取り付けられたローラからなること
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例による工程検査方法が実施されている円筒形電池組立工程の要部を示す。同図に示す工程（ａ〜ｈ）は、ＡＭの型名で呼ばれている円筒形のアルカリ乾電池の組立工程であって、本発明の検査はその工程の中（ｃ）で実施される。同図に示す組立工程では、金属製の有底円筒状電池缶１１に発電要素を装填した後、その電池缶１１の開口部１３内に集電体２５およびガスケットを含む封口体２６を挿入する。この封口体２６を挟持させながら上記電池缶１１の開口部１３を内側へかしめることにより上記発電要素を密封入する。
【００１４】
上記電池缶１１は正極端子を兼ねる。発電要素は、環状に成形固化された正極合剤２１、セパレータ２２、アルカリ電解液２３、ゲル状負極合剤２４により構成される。封口体２６は、棒状集電体２５、電気絶縁性の封口ガスケット２７、および負極端子２８をあらかじめ一体化した集合部品である。以下、工程順に説明する。
【００１５】
図１において、まず、（ａ）に示すように、電池缶１１に正極合剤２１を挿入する。正極合剤２１は複数に分割形成され、電池缶１１の開口部１３から挿入されて筒胴部１２内に圧入状態で装填される。このため、電池缶１１の開口部１３は、正極合剤２１の挿入を行いやすくするために、その内径が筒胴部１２のそれよりも若干大きくなるように形成されている。
【００１６】
正極合剤２１の装填後は、（ｂ）に示すように、上記電池缶１１の筒胴部１２と開口部１３の間に環状くびれ部１４を形成するビーディング加工を行う。環状くびれ部１４は、電池缶１１の筒胴部１２と開口部１３の間に封口体２６を係止して支持する一種の環状台座を形成する。このビーディング加工は電池缶１１の外側からローラを押し付けて行う。このビーディング加工により上記くびれ部１４が形成されるときに、電池缶１１の開口部１３は拡開変形させられる。つまり、上記ビーディング加工は、電池缶１１の開口部１３を拡開変形させる加工も副次的に行う。
【００１７】
上記加工の後に、（ｃ）に示すように、上記開口部１３の外形検査を行う。この外形検査は、開口部１３の外側に異常な張り出しが生じたか否かをセンサを用いて検知する。検知結果が外形異常無しの場合は次の工程（ｃ）へ進むが、外形異常有りの場合は、電池缶１１に亀裂不良が有ると判断して、その電池缶１１を工程ラインから排除する。開口部１３の外形異常については、図２を参照して後述する。
【００１８】
この後の工程（ｄ）〜（ｈ）は、上記外形検査に合格した電池缶１１に対してだけ実行する。すなわち、ビーディング加工によって拡開加工された電池缶１１の開口部１３にて外形異常が検知されなかったものについては、セパレータ２２の装填（ｄ）、アルカリ電解液２３の注入（ｅ）、負極合剤２４の充填（ｆ）、集電体２５を含む封口体２６の挿入（ｇ）、および開口部１３のかしめ加工（ｈ）の各工程を順次行って円筒形電池１０を完成させる。
【００１９】
図２は上記外形異常の発生状態を例示する。同図において、（ａ）はビーディング加工前の状態、（ｂ）はビーディング加工後の状態をそれぞれ示す。（ａ）に示すように、電池缶１１の開口部１３には、前述したように、最初の空気漏れ検査などでは発見できないが漏液の原因となりうる亀裂１９が隠れている場合がある。このような亀裂を事前に検知するのは困難である。しかし、上記ビーディング加工など、その開口部１３を拡開変形させる加工を行うと、その亀裂１９の部分が破談あるいは変形して、（ｂ）に示すように、外形異常として明瞭に現れるようになる。このように顕在化させられた外形異常は、たとえば後述する外形検査などにより簡単かつ確実に検知することができる。
【００２０】
上記により、金属製の有底筒状電池缶１１を用いた密閉型電池の組立工程において、生産効率を低下させることなく、電池缶１１の潜伏的あるいは発見困難な亀裂１９が原因となって生じる漏液の発生率を高確度で低減させることができる。したがって、最終製品に不良品が流出するのを、生産効率を低下させることなく効果的に予防することができる。
【００２１】
図３は上述した工程検査方法の実施に適した検査装置の実施例を示す。同図に示す装置３０は、組立工程に投入された電池缶１１を生産ラインに沿って順次搬送するコンベア４１上の所定位置に配置される。ビーディング加工された電池缶１１は、コンベア４１上を１個ずつ回転可能に保持されながら検査装置３０の下を通過させられる。コンベア４１上には、電池缶１１を回転可能に保持しながら搬送するために、ローラ状の係止ストッパ４２が一定間隔で取り付けられている。
【００２２】
検査装置３０は、ゴム版（摩擦接触板）３１、振動センサ３３を取り付けた検査治具３２、および検出・制御回路３４などにより構成されている。ゴム版３１は、コンベア４１で搬送移動されてきた電池缶１１の筒胴部に軽く接触することにより、その電池缶１１をコンベア４１上で回転（矢印方向）させる。電池缶１１はコンベア４１上を回転させられながら検査治具３２の下を通過する。
【００２３】
検査治具３２は接触による微衝撃をセンサ３３に伝達する感触子としての機能を持たせられ、その下端は、コンベア４１上を搬送移動させられる電池缶１１の開口部１３上に一定の間隙距離ｄをおいて位置させられている。検査治具３２下端はコンベア４１の方向に一定の長さを有し、コンベア４１上の電池缶１１はその検査治具３２の下端を通り抜ける間に少なくとも１回転する。
【００２４】
ここで、電池缶１１の開口部１３に亀裂１９による外形異常がなければ、その電池缶１１は検査治具３２に接触することなく、その下を回転しながら通り抜ける。しかし、電池缶１１の開口部１３に亀裂１９による外形異常があると、その電池缶１１は検査治具３２の下で１回転する間に、その亀裂１９の部分が検査治具３２の下端に接触する。この接触の微衝撃による振動が検査治具３２を介して振動センサ３３により検知される。そして、このセンサ３３の検知出力信号が検出・制御回路３４に入力される。検出・制御回路３４は、センサ３３からの検知信号を増幅し、さらにレベル弁別等の信号処理を加えることなどにより、電池缶１１の開口部１３での亀裂１９の有無を判定する。そして、その判定結果を表示出力するとともに、コンベア４１を停止させ、さらに要すれば、亀裂有りと判定した電池缶１１をコンベア４１から自動的に排除する制御などを実行する。上記検査治具３２は、上記亀裂による外形異常が生じた電池缶１１にだけ接触するように、その設置の高さがあらかじめ設定される。
【００２５】
上述した装置３０を用いることにより、ビーディング加工による亀裂の顕在化により生じた電池缶１１の外形異常、を高効率かつ高確度で検知することができる。
ここで、ビーディング加工による亀裂状態の変化について具体的な例を挙げると、ビーディング加工前の単４型乾電池用電池缶において、その開口部に長さが３．６２ｍｍの亀裂が生じていたが、その開口部の最大外形（回転径）は、亀裂が生じていない正常な開口部の最大外形に対して０．０７ｍｍの差しかなく、外見的な相違はほとんど認められなかった。この電池缶の開口部をビーディング加工後に検査したところ、上記外形差が０．３０ｍｍに拡大して、外見的に明瞭に識別されるようになった。これにより、たとえば電池缶を気密閉塞したりする面倒な検査段取りを行わなくても、潜在的な亀裂あるいは観測が困難な亀裂を簡単かつ確実に検知することができる。
【００２６】
上述した実施例では、上記外形異常を微衝撃検知センサで行っているが、これ以外のセンサ手段も利用可能である。たとえば、次のような方式がある。（ａ）金属製電池缶の開口部に突起あるいは膨らみなどの異形部分があったときに、その異形部分に接触して導通をなすような電気接触子を用いた導通検査方式。（ｂ）上記異形部分によって遮断されるような光路に光を進行させ、その光が遮断されたか否かを光センサで検知する光学方式。（ｃ）上記電池缶の開口部をイメージセンサで撮像し、その撮像データの画像認識処理により上記異形部分の有無を判定する画像認識方式。
【００２７】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、上記外形異常の検査は、電池缶の開口部を拡開変形させる加工であれば、ビーディング加工以外の加工後に行うようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、金属製の有底筒状電池缶を用いた密閉型電池の組立工程において、生産効率を低下させることなく、電池缶の潜伏的なあるいは発見困難な亀裂が原因となって生じる漏液の発生率を高確度で低減させることが可能になる。したがって、最終製品に不良品が流出するのを、生産効率を低下させることなく予防するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による検査方法を電池組立工程とともに示す側面図である。
【図２】ビーディング加工前後の外形異常の状態を例示する側面図および上面図である。
【図３】本発明の実施に適した検査装置の概略構成を示す側面図およびブロック図である。
【符号の説明】
１０ 円筒形電池
１１ 電池缶
１２ 筒胴部
１３ 開口部
１４ ビーディング加工により形成されたくびれ部
１９ 亀裂（亀裂部）
２１ 正極合剤
２２ セパレータ
２３ アルカリ電解液
２４ 負極合剤
２５ 集電体
２６ 封口体
２７ ガスケット
２８ 負極端子
３０ 検査装置
３１ ゴム版（摩擦係合板）
３２ 検査治具（感触子）
３３ センサ
３４ 検出・制御回路

Claims (3)

1. 金属製の有底円筒状電池缶内に発電要素をすべて装填するステップと、前記電池缶の開口部内にガスケットを含む封口体を挿入するステップと、当該封口体を挟持しながら前記電池缶の開口部をかしめ加工して前記発電要素を密封入するステップとによって組み立てられる円筒型電池の前記電池缶開口部における亀裂の有無を検知するための検査方法であって、
   検査対象となる前記電池缶は、筒胴部と開口部の間で封口体を係止して支持するための環状くびれ部があらかじめビーディング加工により形成され、
   前記検査は、前記発電要素をすべて装填するステップの前に実施されるとともに、
   前記円筒状電池缶を当該円筒軸中心に回転させながら当該軸と直交する水平方向へ順次搬送するステップと、
   前記搬送ステップによって搬送中の電池缶の開口部を、当該電池缶の搬送路面から所定の高さに設置されている振動センサあるいは導通検知センサからなる接触検出手段の下方を通過させるステップと、
   外形に異常のある開口部が前記接触検出手段と接触した際に出力する微衝撃あるいは導通の検出信号の有無によって前記開口部での亀裂の有無を検知するステップと
   を含むことを特徴する円筒形電池の工程検査方法。
2. 金属製の有底円筒状をなすとともに、筒胴部と開口部の間で封口体を係止して支持するための環状くびれ部を形成するためのビーディング加工が施されることで開口部が拡開変形された電池缶の前記開口部の亀裂の有無を検査するための装置であって、
   前記円筒状電池缶を当該円筒軸中心に回転させながら当該軸と直交する水平方向へ順次搬送する搬送手段と、微衝撃を検出する振動センサあるいは導通を検出する導通検知センサからなる接触検出手段と、当該接触検出手段が出力する微衝撃あるいは導通の検出信号の有無を検知する手段を備え、
   前記接触検出手段は、搬送中の前記電池缶の前記開口部の外形に異常がない場合には当該開口部が下方を通過するように、搬送手段における電池缶の搬送路面から所定の高さに設置されるとともに、外形に異常のある前記開口部と接触することで前記微衝撃あるいは前記導通の検出信号を出力する
   ことを特徴する円筒形電池の工程検査装置。
3. 前記搬送手段は、コンベアと、摩擦接触板と、多数の係止ストッパとを備え、
   前記コンベアは、前記電池缶を水平方向に搬送し、
   前記摩擦接触板は、板状のゴムからなり、前記水平方向に搬送中の電池缶の前記筒胴部に軽く接触して当該電池缶を前記円筒軸周りに回転させるように、前記コンベアの搬送路面の上方に当該路面と平行に所定の距離を隔てて設置されるとともに、前記接触検出手段に対して搬送路の上流側に配置され、
   前記係止ストッパは、前記摩擦接触板に接触する前記電池缶をコンベア上に所定間隔で回転可能に保持するために、前記コンベアの搬送路面上に当該搬送路を横断する方向に所定間隔で取り付けられたローラからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の円筒形電池の工程検査装置。

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