JP6865954B2 - 電池ケース用厚み測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池ケース用厚み測定装置に関する。

電池ケースには、ケース内にガスが過剰に発生して高圧になったときに、ガス抜きを行うための安全弁が設けられたものがある。当該安全弁は、ケースや蓋の一部に設けられた開裂溝によって区画され、ケース内が所定の圧力以上になったときに開裂溝の溝底からなる薄肉部が破断して開弁するように構成されている。

ここで、安全弁の開裂溝が所定の内部圧力で確実に破断されるようにするためには、溝底の厚みにバラつきが少ないことが好ましい。そのため、製造過程あるいは検査工程において、溝底の厚みを正確に測定することが必要となる。

特許文献１には、電池ケースの蓋に形成された安全弁の開裂溝の溝深さを精度良く測定するために、開裂溝の一部を幅広に形成することが開示されている。

特許第５０７５１３８号公報

特許文献１に開示の技術は、開裂溝の溝深さを測定する精度を向上させるものである。そのため、開裂溝を設けている板部の元の厚みが常に一定であれば、測定した溝深さと板部の元の厚みから高い精度で間接的に溝底の厚みを知ることができる。特許文献１の場合には、つぶし工程を実施することによって元の板厚が既知であることを前提とするものであり、溝深さの測定精度向上が溝底の厚み管理に有効である。

しかし、開裂溝を設けている板部の元の厚みに変動やバラツキがあれば、溝深さが一定であっても、溝底の厚みが変動する。そのため、溝深さを管理しても、開裂溝の厚みを直接的に管理することは困難である。したがって、溝底の厚みを高い精度で直接測定するには、改良の余地がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、電池ケースに設けられた安全弁の開裂溝における溝底の厚みを高い精度で直接測定することができる電池ケース用厚み測定装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、底面部と、該底面部の外縁から立設された側面部と、上記底面部と反対側に位置して開口した開口部とを有する電池ケースの上記側面部の外側面に設けられた安全弁の開裂溝における溝底の厚みを測定するための電池ケース用厚み測定装置であって、
上記電池ケースを支持する支持台と、
該支持台に連結固定されているとともに、上記溝底のケース外側面に向けてレーザ光を照射する照射部と、
該照射部から照射されたレーザ光を上記溝底が反射してなる反射光を検出する検出部と、
上記検出部の検出結果に基づいて、上記溝底の厚みを算出する算出部と、
を有し、
上記支持台は水平方向に延びた棒状をなしており、上記電池ケースを上記開口部から上記支持台に被せて上記開裂溝を上方に向けた状態で上記溝底のケース内側面に接触可能なように上記支持台の先端上面から突出した接触子を備えている、電池ケース用厚み測定装置にある。

上記一態様の電池ケース用厚み測定装置によれば、支持台に備えられた接触子が開裂溝における溝底のケース内側面に接触可能なように支持台から突出しているため、接触子における溝底のケース内側面と接触する位置を溝底の厚みが０である基準位置とすることができる。そして、接触子が設けられた支持台と照射部とが連結固定されていることにより、接触子と照射部との位置関係が固定されることとなる。これらにより、照射部から溝底のケース外側面にレーザ光を照射することによって、溝底の厚みを高い精度で直接測定することができる。その結果、開裂溝が設けられた板部の厚みにバラツキがあっても、溝底の厚みを直接管理することができる。

以上のように、本発明によれば、電池ケースに設けられた安全弁の開裂溝における溝底の厚みを高い精度で直接測定することができる電池ケース用厚み測定装置を提供することができる。

実施例１における、電池ケース用厚み測定装置の構成及び使用状態を示す模式図である。 図１における、開裂溝近傍の拡大図。 実施例１における、電池ケースの斜視図である。 変形例における、電池ケース用厚み測定装置の構成及び使用状態を示す模式図である。 変形例における、電池ケースの斜視図である。

上記接触子は上記照射部に向けて凸状に湾曲していることが好ましい。この場合には、溝底の厚みを測定する際に溝底のケース内側面を接触子に接触させたときの互いの接触面積が小さくなる。そのため、溝底の厚みの測定時に当該ケース内側面と接触子との間に隙間ができることを抑制することができる。これにより、溝底の厚みが実際よりも厚く測定されることを防止できる。上記凸状としては、略半球面状を採用することが好ましい。

また、上記接触子の先端の曲率半径としては、０．４ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることが好ましい。上記接触子の先端の曲率半径が０．４ｍｍ未満の場合には、ケース内側面に当接させた際に、当該内側面を不用意に凹ませるおそれがあり、測定精度の確保が低下するおそれがある。そのため、上記接触子の先端の曲率半径は、０．４ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。一方、上記接触子の先端の曲率半径が５０ｍｍを超える場合には、ケース内側面の形状によっては、実質的な点接触が難しくなる場合があり、測定精度の確保が低下するおそれがある。そのため、上記接触子の先端の曲率半径は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

また、上記接触子は、例えば、ステンレス鋼、焼き入れ鋼、セラミックス、超硬合金等の材質からなることが好ましい。これにより、接触子をケース内側面に当接させた際に接触子が変形することを確実に抑制することができ、また、めっきや真空蒸着等の処理で接触子の表面を硬化したり、接触子の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングを施してアルミ等の溶着を防ぐことにより、測定精度の安定化をさらに図ることができる。

上記支持台は棒状をなしており、該支持台の先端に上記接触子が設けられていることが好ましい。この場合には、電池ケースが深絞り型である場合にも、接触子を溝底のケース内側面に当接させやすくなるため、溝底厚み測定作業の作業性が向上する。

例えば、筒状形状の電池ケースの底面部に設けられた開裂溝を測定する場合には、上記支持台が下方から上方へ延びた棒状形状を呈し、その上端に上記接触子を設けることが好ましい。これにより、溝底の厚みを測定する際に、電池ケースの底面部を上方に向けると共に開口部を下方に向けて、上記支持台及び接触子に被せるように電池ケースをセットすることができる。これにより、接触子が接触する位置の位置合わせを作業者が行う場合に、比較的容易に作業することができる。それ故、溝底厚み測定作業の作業性を向上させることが可能となる。

また、筒状形状の電池ケースの側面部に設けられた開裂溝を測定する場合には、上記支持台が略水平方向に延びた棒状形状を呈し、その先端上面に上記接触子を設けることが好ましい。これにより、溝底厚みを測定する際に、電池ケースの開口部を上記接触子に向けると共に測定すべき側面部を上方に向けて、上記支持台及び接触子に被せるように電池ケースをセットすることができる。これにより、接触子が接触する位置の位置合わせを作業者が行う場合に、比較的容易に作業することができる。それ故、溝底厚み測定作業の作業性を向上させることが可能となる。

（実施例１）
本発明の実施例である電池ケース用厚み測定装置１について、以下に説明する。
本例の電池ケース用厚み測定装置１は、図１、図２に示すように、電池ケース１００の外側面１０５ａに設けられた開裂溝１０２における溝底１０３の厚みＴを測定するためのものである。
そして、図１に示すように、電池ケース用厚み測定装置１は、支持台１０、照射部２０、検出部３０及び算出部４０を有する。
支持台１０は、電池ケース１００を支持する。
図２に示すように、照射部２０は、支持台１０に連結固定されているとともに、溝底１０３のケース外側面１０３ｂに向けてレーザ光Ｌ１を照射する。
検出部３０は、照射部２０から照射されたレーザ光Ｌ１を溝底１０３が反射してなる反射光Ｌ２を検出する。
算出部４０（図１参照）は、検出部３０の検出結果に基づいて、溝底１０３の厚みＴ（図２参照）を算出する。
そして、支持台１０は、溝底１０３のケース内側面１０３ａに当接可能なように支持台１０から突出した接触子１１を備えている。

以下、本例の電池ケース用厚み測定装置１について、詳述する。
図１に示すように、本例の電池ケース用厚み測定装置１は、板状のベース２と、該ベース２に立設されたネック３と、ネック３の先端に設けられたヘッド４とを有する。ヘッド４の先端には、照射部２０を構成するレーザ変位センサ５が設けられている。そして、支持台１０は、板状のベース２からレーザ変位センサ５に向けて突出している。すなわち、支持台１０と照射部２０とは、ベース２、ネック３及びヘッド４を介して互いに連結固定され、一体的に設けられている。本例では、支持台１０は棒状であって、ベース２に下方から上方に延びるように設けられ、支持台１０の長手方向がネック３と平行（鉛直方向）になっている。なお、支持台１０は、図１に示すように、測定対象の電池ケース１００の深さ（底面部１０５から開口部１０４までの距離）よりも長い。

図１に示すように、支持台１０の先端１０ａには、接触子１１が設けられている。図２に示すように、接触子１１は、溝底１０３のケース内側面１０３ａに接触可能なように、支持台１０の先端１０ａから突出している。そして、接触子１１は、照射部２０を構成するレーザ変位センサ５に向けて凸状に湾曲している。本例では、凸状形状として半球面状を採用しているとともに、その先端の曲率半径は、５ｍｍに設定してある。なお、曲率半径は、接触子１１の頂点（先端）を含む縦断面（鉛直方向の断面）を観察することによって知ることができる。また、本例では、接触子１１は、ステンレス鋼からなっている。

レーザ変位センサ５は、図１、図２に示すように、接触子１１に向けてレーザ光Ｌ１を照射する照射部２０と、レーザ光Ｌ１を対象物が反射してなる反射光Ｌ２を検出する検出部３０とを有する。本例では、レーザ変位センサ５として、ＣＣＤレーザ変位計（キーエンス社製、型番ＬＫ−Ｇ３０）を使用した。そして、電池ケース１００を設置しない状態でレーザ光Ｌ１を照射したときに、接触子１１におけるレーザ光Ｌ１が照射される位置が、溝底１０３の厚みＴ（図２参照）を０とする基準位置となるように設定されている。

レーザ変位センサ５は、図１に示すように、制御盤６に接続されている。制御盤６には、照射部２０の出力を調整するセンサアンプ４１と、検出部３０の検出結果に基づいて溝底１０３の厚みＴ（図２参照）を算出する算出部４０とが内蔵されている。さらに、制御盤６には、算出部４０の算出結果を表示する表示部４２が備えられているとともに、操作用のフットスイッチ７が接続されている。フットスイッチ７を押下することにより、溝底１０３の厚みＴの測定が開始されるようになっている。本例では、算出部４０及びセンサアンプ４１の両機能を有するものとして、多機能コントローラ（キーエンス社製、型番ＬＫ−Ｇ３０００）を使用した。

本例の電池ケース用厚み測定装置１の使用方法は、以下の通りである。
まず、図１、図２に示すように、電池ケース１００の底面部１０５を上方に向けると共に開口部１０４を下方に向けて、電池ケース１００を支持台１０に開口部１０４から被せる。そして、溝底１０３のケース内側面１０３ａを接触子１１に当接させて、底面部１０５を略水平面状に配置した状態で位置合わせをする。その後、フットスイッチ７を押下して、溝底１０３の厚みＴの測定を開始する。なお、位置合わせは、目視により、可視光であるレーザ光Ｌ１の照射点が開裂溝１０２に重なるようにして行うことができる。

本例において使用した電池ケース１００は、図３に示すように、いわゆる深絞り型であって、平面視矩形の底面部１０５と、底面部１０５の４辺にそれぞれ立設された４つの側面部１０６とを有し、底面部１０５と反対側は開口部１０４となっている。開口部１０４は、図示しない蓋により閉塞されるように構成されている。底面部１０５には、安全弁１０１を構成する開裂溝１０２が形成されている。図２に示すように、開裂溝１０２の深さは、底面部１０５の板厚よりも小さくなっている。これにより、開裂溝１０２は所定の厚みＴの溝底１０３を有する。開裂溝１０２は、エンドミル等により切削加工によって形成されている。本例では、開裂溝１０２の幅は１．０ｍｍに設定されており、開裂溝１０２の深さは、１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内の所定の値に設定されている。

本例の電池ケース用厚み測定装置１の作用効果について詳述する。
本例の電池ケース用厚み測定装置１においては、支持台１０に備えられた接触子１１が開裂溝１０２における溝底１０３のケース内側面１０３ａに接触可能なように支持台１０から突出しているため、接触子１１における溝底１０３のケース内側面１０３ａと接触する位置を厚みＴが０である基準位置とすることができる。そして、接触子１１が設けられた支持台１０と照射部２０とが連結固定されていることにより、接触子１１と照射部２０との位置関係が固定されている。これらにより、照射部２０から溝底１０３のケース外側面１０３ｂにレーザ光Ｌ１を照射することによって、溝底１０３の厚みＴを高い精度で直接測定することができる。その結果、開裂溝１０２が設けられた底面部１０５の厚みにバラツキがあっても、溝底１０３の厚みＴを直接管理することができる。

また、支持台１０が下方から上方に向けて延びた棒状であって、その上端に接触子１１が配設されている。そのため、作業者が電池ケース１００をセットする際、その開口部１０４から支持台１０に被せて、底面部１０５を略水平面状に配置した状態で溝底１０３のケース内側面１０３ａを接触子１１に接触させることができる。そのため、作業者は、底面部１０５を略水平面状に保った状態で相対的に移動させることができ、位置合わせ作業が非常に容易となる。

さらに、本例では、接触子１１は照射部２０に向けて凸状に湾曲している。これにより、溝底１０３の厚みＴを測定する際に溝底１０３のケース内側面１０３ａを接触子１１に接触させたときの互いの接触面積が小さくなる。そのため、溝底１０３の厚みの測定時に溝底１０３のケース内側面１０３ａと接触子１１との間に隙間ができることを抑制できる。これにより、溝底１０３の厚みＴが実際よりも厚く測定されることを防止できる。

さらに、本例では、接触子１１の先端の曲率半径は、５ｍｍとなっている。これにより、接触子１１を溝底１０３のケース内側面１０３ａに当接させた際に、当該ケース内側面１０３ａを不用意に凹ませることが防止されて測定精度が確保されているとともに、ケース内側面１０３ａと点接触しやすくなっている。

また、本例では、支持台１０が棒状に形成されている。これにより、深絞り型の電池ケース１００においても、支持台１０に設けられた接触子１１を溝底１０３のケース内側面１０３ａに当接させやすくなるため、測定の作業性が向上する。さらに、接触子１１と溝底１０３のケース内側面１０３ａとの位置合わせも比較的容易にできるため、溝底厚み測定作業の作業性が向上する。

以上のように、本例によれば、電池ケース１００における安全弁１０１の溝底１０３の厚みＴを高い精度で直接測定できる電池ケース用厚み測定装置１を提供することができる。

上記実施例１では、図１に示すように、支持台１０が下方から上方へ延びた棒状形状を呈し、その上端に接触子１１が設けられているが、これに替えて、図４に示す変形例では、支持台１０がネック３からヘッド４に平行な略水平方向に延びた棒状形状を呈し、その先端上面に接触子１１が設けられている。そして、接触子１１がレーザ変位センサ５に向けて凸状に湾曲している。なお、接触子１１の形状は実施例１の場合と同様である。また、本変形例において、実施例１と同等の部材には、同一の符号を付してその説明を省略する。

本変形例の電池ケース用厚み測定装置１は、図４、図５に示すように、側面部１０６に開裂溝１０２が設けられた電池ケース１００に使用することに適している。本変形例の電池ケース用厚み測定装置１では、電池ケース１００を、開裂溝１０２を備える側面部１０６を上方に向けて、支持台１０に開口部１０４から被せる。そして、溝底１０３のケース内側面１０３ａを接触子１１に当接させて、開裂溝１０２を備える側面部１０６を略水平面状に配置した状態で位置合わせをする。その後、実施例１の場合と同様に、電池ケース１００における溝底１０３の厚みＴ（図２参照）を算出する。
これにより、本変形例の電池ケース用厚み測定装置１においても、実施例１の場合と同様の作用効果を奏する。

なお、実施例１及び変形例では、電池ケース用厚み測定装置１の測定対象として深絞り型の電池ケース１００を採用したが、測定対象の電池ケースは深絞り型に限定されず、種々の形状の電池ケースを採用することができる。

１ 電池ケース用厚み測定装置
１０ 支持台
１１ 接触子
２０ 照射部
３０ 検出部
１００ 電池ケース
１０１ 安全弁
１０２ 開裂溝
１０３ 溝底
１０３ａ ケース内側面
１０３ｂ ケース外側面

Claims (3)

1. 底面部と、該底面部の外縁から立設された側面部と、上記底面部と反対側に位置して開口した開口部とを有する電池ケースの上記側面部の外側面に設けられた安全弁の開裂溝における溝底の厚みを測定するための電池ケース用厚み測定装置であって、
   上記電池ケースを支持する支持台と、
   該支持台に連結固定されているとともに、上記溝底のケース外側面に向けてレーザ光を照射する照射部と、
   該照射部から照射されたレーザ光を上記溝底が反射してなる反射光を検出する検出部と、
   上記検出部の検出結果に基づいて、上記溝底の厚みを算出する算出部と、
   を有し、
   上記支持台は水平方向に延びた棒状をなしており、上記電池ケースを上記開口部から上記支持台に被せて上記開裂溝を上方に向けた状態で上記溝底のケース内側面に接触可能なように上記支持台の先端上面から突出した接触子を備えている、電池ケース用厚み測定装置。
2. 上記接触子は上記照射部に向けて凸状に湾曲している、請求項１に記載の電池ケース用厚み測定装置。
3. 上記接触子の先端の曲率半径は、０．４ｍｍ〜５０ｍｍである、請求項１又は２に記載の電池ケース用厚み測定装置。

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