CN103376268B - 检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种检查装置，其可谋求对电极箔的位置偏移进行检查时提高检查精度。检查装置(10)包括：运送电池元件(1)的传送器(13)；对电池元件(1)照射X射线的X射线照射装置(14)；对照射了X射线的电池元件(1)的X射线透射图像进行摄像的X射线线传感器照相机(15)。由此，一边将本身的卷轴线(H)方向作为运送方向，沿水平方向连续运送电池元件(1)，一边对该电池元件(1)从垂直上方照射扇形射束状的X射线，通过X射线线传感器照相机(15)，对在该电池元件(1)实现透射的X射线一维地依次进行摄像，获得电池元件(1)整体的X射线透射图像。接着，根据X射线透射图像检查电池元件(1)的卷绕偏移。

Description

检查装置

技术领域

本发明涉及采用X射线检查电池元件等的检查装置。

背景技术

作为电气元件的一种，人们知道有用作锂离子电池等的二次电池的电池元件。该电池元件通过下述的方式制造，该方式为：比如涂敷有正极活性物质的正电极箔与涂敷有负极活性物质的负电极箔在夹设由绝缘件形成的两个分隔件而重合的状态进行卷绕。

在这样的电池元件中，在卷绕中途等的场合具有在正电极箔和负电极箔之间产生卷绕偏移的危险。如果产生卷绕偏移，则会产生短路等的原因，具有导致制品品质降低的危险。

由此，在电池元件的卷绕后，检查在该电池元件中是否产生电极箔的卷绕偏移。在该检查时，具有采用比如X射线检查装置的技术(比如，参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-102901号公报

发明内容

发明要解决的课题

在过去的X射线检查装置中，比如像图8所示的那样，形成下述的结构，其中，从X射线源92朝向电池元件91照射X射线，通过X射线区域照相机93对在该电池元件91中实现透射的X射线进行摄像(曝光)，由此，获得电池元件91的X射线透射图像。接着，根据该X射线透射图像检查正电极箔94或负电极箔95有无发生卷绕偏移。

另外，由于夹设于正电极箔94和负电极箔95之间的分隔件通常由容易使X射线实现透射的材料构成，几乎不反映在X射线透射图像中，故在图8中的电池元件91的剖面中，为了便于说明，省略分隔件的图示。

但是，在上述X射线检查装置中，由于从X射线源92产生的X射线无法按照可见光的方式汇聚，故呈放射状(图8的前后左右方向)扩散。由此，在通过X射线区域照相机93对X射线进行二维摄像的上述结构中，在已获得的X射线透射图像中，在与该图像中心(相当于X射线源92的正下方的位置)离开的周边部产生形变。

于是，在电池元件91中的卷轴线96方向的端部，正电极箔94和负电极箔95的位置分别对齐，即使在为不产生卷绕偏移的合格件的电池元件91的情况下，仍具有对刚好产生卷绕偏移的X射线透射图像进行摄像的危险。

比如，在图8所示的电池元件91中，尽管最顶层的负电极箔95的端部A1与最底层的负电极箔95的端部B1的位置沿上下方向对齐，在该端部A1、B1中实现透射的X射线投影于X射线区域照相机93的摄像面的位置A2、B2在卷轴线96方向以规定量W错开。其结果是，具有难以适当地检测正电极箔94或负电极箔95有无卷绕偏移的危险。

由于特别是在近年还出现有卷轴方向长，另外具有较大的厚度的大型的电池元件，故具有上述不佳状况更加显著的危险。另外，由于分辨率高，故在增加放大率的场合，图像周边部的形变也变大。

上述问题并不限于卷绕电极箔等的类型的电池元件等，其属于即使在叠置矩形的电极箔等的类型的电池元件等中仍发生的问题。

本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种检查装置，其可谋求电极箔的位置偏移检查的检查精度的提高。

用于解决课题的技术方案

下面分项地对适合用于解决上述课题的各技术方案进行说明。另外，根据需要，在相应的技术方案的后面记载特有作用效果。

技术方案1涉及一种检查装置，其检查电气元件(蓄电元件)中的电极箔向指定方向的位置偏移，该电气元件由正、负两片电极箔重合而得到，其中夹设由绝缘材料形成的分隔件，其特征在于，该检查装置包括：

照射机构，该照射机构从与上述指定方向相垂直的第1方向(比如垂直方向)对上述电气元件照射X射线，该电气元件将上述指定方向作为运送方向，通过规定的运送机构而被运送(比如水平运送)；

摄像机构(比如X射线线传感器照相机，ラインセンサカメラ)，该摄像机构按照沿上述第1方向与上述照射机构面对的方式设置，并且具有检测元件排(比如X射线线传感器)，在该检测元件排中，沿与上述运送方向相垂直的第2方向(比如，水平运送)呈直线状设置多个能检测透射上述电气元件的X射线的X射线检测元件，每当以规定量而运送上述电气元件时，该摄像机构依次输出已拍摄的X射线透射图像数据；

图像处理机构，该图像处理机构对从上述摄像机构输出的图像信号进行处理，

根据上述电气元件的X射线透射图像，检查该电气元件中的上述电极箔向上述指定方向的位置偏移。

按照上述技术方案1，一边将本身的指定方向(比如，卷轴线方向)作为运送方向，连续运送电气元件，一边对该电气元件从与上述指定方向相垂直的方向照射X射线，通过比如X射线线传感器照相机等的摄像机构，对在该电气元件中实现透射的X射线一维地依次进行摄像(曝光)，由此，可获得电气元件整体的X射线透射图像。

由此，不受到电极箔的重合方向(卷绕型元件的径向、叠层型元件的叠置方向)中的各电极箔的位置的差异的影响，可获得下述X射线透射图像，其中，抑制电气元件向指定方向的形变，该指定方向作为打算检测电极箔的位置偏移的方向。其结果是，可谋求电极箔的位置偏移检查相关的检查精度的提高。

另外，由于也不必要求暂时停止电气元件的运送或降低运送速度等动作，故可谋求检查效率的提高。

技术方案2涉及技术方案1所述的检查装置，其特征在于，上述摄像机构沿上述运送方向包括多排上述检测元件排。

按照上述技术方案2，通过沿电气元件的运送方向采用具有多排检测元件排的结构的摄像机构(比如X射线TDI照相机)，可谋求检查精度和检查效率的进一步的提高。

比如，X射线TDI(Time Delay Integration，时间延迟积分)照相机为下述的结构，其中，沿该运送方向具有多排CCD，在该排CCD中，具有闪烁体的光转换层的多个CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合器件)沿与工件的运送方向相垂直的方向并列，在每次一排地移动通过各排CCD反复地对连续运送的工件进行摄像(曝光)而获得的图像数据的同时，将其重合，最终作为1个图像数据而输出。

按照比如通过第1排CCD获得的图像数据照原样地转送给第2排CCD，在第2排CCD中，在从第1排CCD传送的图像数据中叠加通过第2排CCD获得的图像数据，接着转送给第3排CCD的方式，将通过第n排CCD获得的图像数据反复叠加于在第n-1排之前累积的图像数据中，转送给第n+1排的顺序，仅按照CCD排的排数进行积分曝光，由此，可在短时间获得高灵敏度的X射线透射图像。换言之，为了对摄像机构的灵敏度不足进行补偿，也不必要求暂时停止工件的运送，或降低运送速度等的动作。

技术方案3涉及技术方案求1或2所述的检查装置，其特征在于，上述电气元件为：在夹设带状的上述分隔件、将带状的上述正、负两片电极箔重合的状态而卷绕的卷绕形元件；

上述指定方向为上述卷绕型元件的卷轴线方向。

按照上述技术方案3，可检查卷绕型元件的卷绕时的电极箔的卷绕偏移。

技术方案4涉及技术方案1或2所述的检查装置，其特征在于，上述电气元件为夹设矩形的上述分隔件、交替地叠置矩形的上述正、负两片电极箔的叠层型元件，

上述指定方向为沿矩形的上述电极箔的规定边部的方向，

上述照射机构从与上述指定方向相垂直的上述第1方向、并且与上述电极箔的叠置方向平行的方向(比如垂直方向)，对上述叠层型元件照射X射线。

按照上述技术方案4，可检查在电极箔的叠置时产生的电极箔沿规定边方向的位置偏移。

附图说明

图1为检查装置的外观结构图；

图2为表示检查装置的电气结构的方框图；

图3为表示电池元件结构的剖面示意图；

图4为用于说明X射线照射装置，X射线线传感器照相机和电池元件的位置关系等的示意图；

图5(a)为表示没有卷绕偏移的合格件的电池元件的卷轴线方向的一端部附近的剖视图，图5(b)为表示对该一端部附近进行X射线摄像的X射线透射图像的示意图；

图6(a)为表示产生卷绕偏移的不合格件的电池元件的卷轴线方向的一端部附近的剖视图，图6(b)为表示对该一端部附近进行X射线摄像的X射线透射图像的示意图。

图7为表示叠层型电池的分解立体图；

图8为用于说明过去的X射线照射装置，X射线区域照相机和电池元件的位置关系等的示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对一个实施方式进行说明。首先，对通过本发明的检查装置检查的作为电气元件(蓄电元件)的锂离子电池元件的结构进行说明。

像图3所示的那样，锂离子电池元件1(在下面简称为“电池元件1”)通过在夹设带状的2个分隔件2、3将带状的正电极箔4和负电极箔5重合的状态卷绕的方式制造。图3为沿径向(与卷轴线H相垂直的平面)切断电池元件1的剖视图，在这里，为了便于说明，以分隔件2、3和电极箔4、5相互间隔开的方式表示。

分隔件2、3由聚丙烯(PP)等的绝缘体构成，以便防止不同的电极箔4、5相互接触，产生短路的情况。

电极箔4、5通过在由金属箔构成的电极箔主体的内外两面上涂敷活性物质的方式构成。比如，正电极箔4采用铝箔，在其正反两个面上涂敷正极活性物质。负电极箔5采用铜箔，在其正反两个面上涂敷负极活性物质。

此外，经由上述活性物质，进行正电极箔4和负电极箔5之间的离子交换。更具体地说，在充电时，离子从正电极箔4侧向负电极箔5侧而移动，在放电时，离子从负电极箔5侧向正电极箔4侧而移动。

另外，图中未示出的正极引线从正电极箔4伸出，并且图中未示出的负极引线从负电极箔5伸出。

在获得锂离子电池时，已卷绕的电池元件1设置于呈筒状的电池容器(图中未示出)的内部。另外，将正极引线连接于正极端子部件(图中未示出)，并且将负极引线连接于负极端子部件(图中未示出)，两端子部件按照堵塞上述电池容器的两端开口的方式设置，由此，可获得锂离子电池。

还有，电池元件1在卷绕后，在设置于电池容器内部的前一阶段接受各种检查。

在这里，对检查电池元件1中的电极箔4、5的卷绕偏移(位置偏移)的检查装置进行具体说明。图1为以示意方式表示检查装置10的外观结构图。

检查装置10包括：作为运送电池元件1的运送机构的传送器13；作为照射机构对电池元件1照射X射线的X射线照射装置14；作为摄像机构对照射了该X射线的电池元件1的X射线透射画面进行摄像的X射线线传感器照相机15；用于实施检查装置10内的各种控制、图像处理、运算处理的控制器16。

另外，为了抑制X射线泄漏到外部，本实施方式的检查装置10按照在屏蔽箱的内部接纳上述传送器13、X射线照射装置14、X射线线传感器照相机15与控制器16的方式构成，虽然关于这一点的图示省略。此外，在屏蔽箱中还设置用于送入、送出电池元件1的开口部；覆盖该开口部的铅橡胶制的帘等。

传送器13包括装载电池元件1的运送皮带13a，与由驱动该运送皮带13a的驱动电动机等构成的驱动部13b，该驱动部13b由控制器16驱动控制，由此，向图1的箭头C方向，沿水平方向按照一定速度连续运送装载于运送皮带13a上的电池元件1。运送皮带13a由容易使X射线实现透射的材料形成。

像后述的那样，在这里，电池元件1按照本身的卷轴线H沿传送器13的运送方向(箭头C方向)的方式装载。于是，卷轴线H方向相当于本实施方式的电池元件1的指定方向。

X射线照射装置14包括：产生X射线的X射线源；将从该X射线源产生的X射线汇聚的准直器等(图示省略)，该X射线照射装置14设置于传送器13的上方。另外，X射线照射装置14沿垂直方向，将向传送器13的宽度方向的扩展的扇形射束状的X射线朝向下方而照射(参照图1，图4)。即，像图4所示的那样，处于从X射线照射装置14照射的X射线的光轴J方向(垂直方向)，与电池元件1的卷轴线H方向相垂直的状态。于是，X射线的光轴J方向(垂直方向)相当于本实施方式的第1方向。另外，夹设于正电极箔4和负电极箔5之间的分隔件2、3由容易使X射线实现透射的PP等的材料构成，几乎没有在X射线透射图像中反映，因此，这样在图4的电池元件1的剖面中，为了方便起见，省略分隔件的图示(图5、图6也相同)。

X射线线传感器照相机15按照沿垂直方向与X射线照射装置14面对的方式，设置于并行的上下的运送皮带13a之间。

X射线线传感器照相机15包括作为检测元件列的X射线线传感器15a，其中，按照1排而设置多个沿传送器13的宽度方向作为X射线检测元件的具有闪烁体的光转换层的CCD，由此，对在电池元件1等中实现透射的X射线进行摄像(曝光)，作为X射线透射图像数据而输出。传送器13的宽度方向相当于本实施方式的第2方向。

通过X射线线传感器照相机15摄像的X射线透射图像数据在该照相机15的内部转换为数字信号，由此，按照数字信号的形式输入到控制器16中。另外，控制器16对X射线透射图像数据进行图像处理等的处理，实施后述的检查处理等。

下面参照图2，对控制器16的电气结构进行具体描述。图2为表示检查装置10的电气结构的方框图。

像图2所示的那样，控制器16包括：照射控制部21，该照射控制部21对X射线照射装置14进行控制；照相机控制部22，该照相机控制部22对X射线线传感器照相机15的摄像时刻进行控制；传送器控制部23，该传送器控制部23对传送器13进行控制；图像数据存储部24，该图像数据存储部24存储从X射线线传感器照相机15获得的X射线透射图像数据；运算处理部25，该运算处理部25进行各种图像处理、运算处理，包括根据存储于图像数据存储部24中的X射线透射图像数据对电池元件1中的电极箔4、5的卷绕偏移进行检查等。在这里，通过图像数据存储部24、运算处理部25等构成本实施方式的图像处理机构。

另外，检查装置10还包括：输入机构，该输入机构由键盘、接触面板构成；CRT或液晶等的具有显示画面的显示机构；各种存储机构，该机构用于存储检查的判断基准值、各种运算结果、检查结果等；输出检查结果等的输出机构等，虽然关于这一点的图示省略。

照相机控制部22对将X射线线传感器照相机15摄像的X射线透射图像数据获取到图像数据存储部24中的时刻进行控制。该时刻根据来自设置于传送器13上的图中未示出的编码器的信号而进行控制，每当以规定量而运送电池元件1时，进行摄像。

图像数据存储部24按照时间序列，依次存储通过X射线线传感器照相机15摄像的X射线透射图像数据。由此，形成电池元件1整体的X射线透射图像数据。

运算处理部25根据存储而形成于图像数据存储部24中的电池元件1的整体的X射线透射图像，检查电池元件1的卷轴线H方向的电池箔4、5的卷绕偏移。

接着，对通过检查装置10实施的卷绕偏移检查的程序进行具体描述。

首先，将结束了规定卷绕机的卷绕的电池元件1送给检查装置10，装载于传送器13上。在这里，电池元件1按照本身的卷轴线H沿传送器13的运送方向的方式装载。

然后，控制器16(传送器控制部23)对传送器13进行驱动控制，按照恒定速度连续运送电池元件1。另外，控制器16(照明控制部21和照相机控制部22)根据来自设置于传送器13上的图中未示出的编码器的信号，驱动控制X射线照射装置14和X射线线传感器照相机15。

更具体地说，每当电池元件1按照规定量Δx而运送时，即每当经过规定时间Δt时，从X射线照射装置14照射X射线，并且通过X射线线传感器照相机15对照射了该X射线的电池元件1进行摄像。在本实施方式中，运送方向的X射线线传感器照相机15a的宽度，即相当于1个CCD的宽度的距离作为上述规定量Δx而设定。

通过X射线线传感器照相机15摄像的X射线透射图像数据在该照相机15的内部转换为数字信号，然后，按照数字信号的形式输入到控制器16(图像数据存储部24)中。

图像数据存储部24按照时间序列，依次存储从X射线线传感器照相机15输入的X射线透射图像数据。

另外，每当电池元件1按照规定量Δx而运送时，反复进行上述一系列的处理，照射X射线的位置相对移动，由此，在图像数据存储部24中形成电池元件1整体的X射线透射图像(二维数据)。

如果像这样，形成一个电池元件1的X射线透射图像，则根据该X射线透射图像，通过运算处理部25进行卷绕偏移检查。在这里，参照图5、图6，对本实施方式的检查方法进行说明。

图5(a)为表示没有卷绕偏移的合格件的电池元件1的卷轴线H方向的一端部附近的剖视图，图5(b)为表示对该一端部附近进行X射线摄像的X射线透射图像的示意图。另一方面，图6(a)为表示产生卷绕偏移的不合格件的电池元件1的卷轴线H方向的一端部附近的剖视图，图6(b)为表示对该一端部附近进行X射线摄像的X射线透射图像的示意图。另外，在本实施方式中，正电极箔4和负电极箔5的端部在沿卷轴线H方向不同的位置分别对齐的电池元件1为没有卷绕偏移的合格件。

在X射线透射图像上，与电池元件1相对应的部分作为X射线的透射量少、亮度低的“暗部”而呈现。另一方面，关于X射线的透射量多的运送皮带13a等的背景部分，作为亮度高的“明部”而呈现。特别是，越是电极箔4、5的叠层数多的部分越暗，越是电极箔4、5的叠层数少的部分越亮。

于是，可根据X射线透射图像中的各像素的亮度不同(X射线的透射量的不同)，检测有无卷绕偏移。

比如，像图5所示的那样，在正电极箔4和负电极箔5的端部分别对齐的合格件的场合，在X射线透射图像中，与电池元件1相对应的部分分为亮度不同的两个区域。另一方面，像图6所示的那样，在负电极箔5的卷绕偏移在一个部位产生的不合格品的场合，与电池元件1相对应的部分分为亮度不同的三个区域。

另外，在具有电极箔4、5的卷绕偏移的场合，计算该卷绕偏移量，判定该卷绕偏移量是否在预定的允许范围内。在这里，如果在允许范围内，判定为合格件，如果不在允许范围内，则判定为不合格件。

将检查装置10的判断结果送给设置于该检查装置10的下游侧的图中未示出的分配机构。该分配机构在通过检查装置10而判断电池元件1为合格件的场合，将该电池元件1送给正规的线，在判定电池元件1为不合格品的场合，将该电池元件1分配给不合格件排出机构。

像上面具体描述的那样，如果采用本实施方式，则一边将本身的卷轴线H方向作为运送方向，将电池元件1沿水平方向连续运送，一边相对该电池元件1，从垂直上方照射扇形射束状的X射线，通过X射线线传感器照相机15一维地对在该电池元件1中实现透射的X射线进行摄像，由此，获得电池元件1整体的X射线透射图像。

由此，不受到电池元件1的径向的各电极箔4、5的位置的差异的影响，可获得抑制形变的X射线透射图像，该形变为打算作为检测电极箔4、5的卷绕偏移的方向上，电池元件1向卷轴线H方向的形变。其结果是，可谋求电极箔4、5的卷绕偏移检查的检查精度的提高。另外，由于也不必要求暂时停止电池元件1的运送或降低运送速度等的动作，故可谋求检查效率的提高。

另外，并不限于上述实施方式的记载内容，比如，也可像下述那样实施。显然，在下面列举的其它的应用例、变更例也当然是可能的。

(a)在本实施方式中，通过检查装置10形成检查锂离子电池的电池元件1的结构，但是，通过检查装置10检查的对象(元件)并不限于此，比如，也可形成检查电容器的元件等的结构。

(b)在本实施方式中，为对截面呈大致圆形状卷绕的电池元件1进行检查的结构，但是，构成检查对象的电池元件1的形状并不限于此，比如，也可检查截面为椭圆形、截面为长圆状、截面为多边形、截面为扁平状等的截面为非圆形的电池元件的结构。

另外，在本实施方式中，将正电极箔4和负电极箔5的端部在分别不同的位置对齐的电池元件1作为检查对象，但是，并不限于此，也可将正电极箔4和负电极箔5的端部在全部的位置对齐的电池元件作为检查对象。

(c)在本实施方式中，在带状的分隔件2、3和带状的电极箔4、5重合的状态卷绕的电池元件1(卷绕型元件)构成检查对象，但是，检查对象并不限于此。

也可将比如，夹设矩形的分隔件而交替地叠置矩形的正、负两片电极箔的叠层型电池等的叠层型元件作为检查对象。像图7所示的那样，叠层型电池40通过从下方起依次地以负电极箔41、分隔件42、正电极箔43、分隔件44、再次负电极箔41、......的顺序反复地叠置的方式制造。

(d)分隔件2、3以及电极箔4、5的材质并不限于上述实施方式。比如，在上述实施方式中，通过PP而形成分隔件2、3，但是，也可通过其它的绝缘性材料形成分隔件2、3。

(e)在本实施方式中，运送机构采用传送器13，但是并不限于此，比如，也可采用持握电池元件1而运送的结构。

另外，还可形成按照电池元件1的姿势不改变的方式，在传送器13上设置定位机构(接纳凹部等)的结构。

(f)在本实施方式中，摄像机构为采用闪烁体的CCD照相机，但是，也可为直接射入X射线，进行摄像的照相机。

(g)在上述实施方式中，摄像机构采用CCD按照一排并列的X射线线传感器照相机15，但是并不限于此，也可采用比如具有多排CCD的X射线TDI照相机。由此，可谋求检查精度和检查效率的进一步的提高。

标号说明

标号1表示电池元件；

标号2、3表示分隔件；

标号4表示正电极箔；

标号5表示负电极箔；

标号10表示检查装置；

标号13表示传送器；

标号14表示X射线照射装置；

标号15表示X射线线传感器照相机；

标号16表示控制器；

标号24表示图像数据存储部；

标号25表示运算处理部；

符号H表示卷轴线。

Claims (4)

1.一种检查装置，其检查电气元件中的电极箔向指定方向的位置偏移，该电气元件由正、负两片电极箔重合而得到，其中夹设由绝缘材料形成的分隔件，其特征在于，该检查装置包括：

照射机构，该照射机构从与上述指定方向相垂直的第1方向对上述电气元件照射X射线，该电气元件将上述指定方向作为运送方向，通过规定的运送机构而被运送；

摄像机构，该摄像机构按照沿上述第1方向与上述照射机构面对的方式设置，并且具有检测元件排，在该检测元件排中，沿与上述运送方向相垂直的第2方向呈直线状设置多个能检测透射上述电气元件的X射线的X射线检测元件，每当以规定量而运送上述电气元件时，该摄像机构依次输出已拍摄的X射线透射图像数据；

图像处理机构，该图像处理机构对从上述摄像机构输出的图像信号进行处理，

根据上述电气元件的X射线透射图像，检查该电气元件中的上述电极箔向上述指定方向的位置偏移。

2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，上述摄像机构沿上述运送方向包括多排的上述检测元件排。

3.根据权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于，上述电气元件为：在夹设带状的上述分隔件、将带状的上述正、负两片电极箔重合的状态而卷绕的卷绕形元件，

上述指定方向为上述卷绕型元件的卷轴线方向。

4.根据权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于，上述电气元件为：夹设矩形的上述分隔件、交替地叠置矩形的上述正、负两片电极箔的叠层型元件，

上述指定方向为沿矩形的上述电极箔的规定边部的方向，

上述照射机构从与上述指定方向相垂直的上述第1方向、并且与上述电极箔的叠置方向平行的方向，对上述叠层型元件照射X射线。