特表 2024-540418 溶接検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-31

(54)【発明の名称】溶接検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/954 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

G01N21/954 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527221

(86)(22)【出願日】2022-11-08

(85)【翻訳文提出日】2024-05-08

(86)【国際出願番号】 KR2022017417

(87)【国際公開番号】W WO2023080756

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】10-2021-0152638

(32)【優先日】2021-11-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0055065

(32)【優先日】2022-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】キュフン・シム

(72)【発明者】

【氏名】ギルヨン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ジュンオ・イ

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA11

2G051AB02

2G051BB01

2G051CA04

2G051CC01

(57)【要約】

本発明は、ジェリーロール型電極組立体を含むタブレス円筒型バッテリセルにおいて、電極組立体の無地部に溶接される集電プレートが、さらに電極組立体が収容された円筒型電池缶の一端部に設けられた閉鎖面を貫通するように固定された電極端子と、電極組立体の中空部内側から溶接された後に、前記溶接状態を検査することができる、溶接検査装置及び溶接検査方法に関する。前記電池缶は、ジグによって固定され、前記溶接検査装置は、内視鏡部又は望遠レンズを備えたビジョンカメラ検査装置であって、前記電池缶の他側端部に設けられた開放部を介して挿入されるか挿入されていない状態で、前記溶接部位及び前記中空部の内側面を撮影して、弱溶接、過溶接、又は溶接スパッタによる不良有無を検査することができる。また、これは、リニアトラック上の検体に対しても適用することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池缶の閉鎖面に固定された第１電極端子と、前記電池缶に収容されたジェリーロール型電極組立体の第１集電プレートとの溶接部位を検査する溶接検査装置であって、
前記電池缶の開放部が第１方向に向かうように、前記電池缶を支持するジグ、及び
前記開放部と向い合って配置されるカメラ、
を含み、
前記カメラは、
イメージを獲得する映像感知センサ、及び
前記イメージの焦点が、前記映像感知センサに合わせられるように、前記映像感知センサと前記溶接部位との間に配置されるレンズ、
を含み、
前記ジグは、前記ジェリーロール型電極組立体の中心軸が前記第１方向と揃うように、前記ジェリーロール型電極組立体を支持し、
前記映像感知センサと前記レンズとは、前記ジェリーロール型電極組立体の中心軸に沿って延在するように、前記ジェリーロール型電極組立体の中空部と第１方向に整列する、
溶接検査装置。

【請求項2】

前記カメラは、前記第１方向に沿って前記中空部内に移動挿入されて、前記溶接部位に近接するように、その外径が、前記中空部の内径よりも小さい内視鏡部を含み、
前記内視鏡部は、第１方向端部に前記レンズ及び照明が備えられる、
請求項１に記載の溶接検査装置。

【請求項3】

前記照明は、前記レンズと一体型である、
請求項２に記載の溶接検査装置。

【請求項4】

前記内視鏡部は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に自由に平行移動が可能であるように、サブモータが装着されている、
請求項２に記載の溶接検査装置。

【請求項5】

前記レンズは、前記中空部に挿入することもなく、前記溶接部位を撮影するように長い焦点距離を有する、
請求項１に記載の溶接検査装置。

【請求項6】

前記レンズは、前記中空部の内周面における溶接スパッタを確認することができるように広い画角を有する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の溶接検査装置。

【請求項7】

前記映像感知センサで獲得される前記溶接部位のイメージを分析して、溶接不良有無を検査する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の溶接検査装置を利用する溶接検査方法。

【請求項8】

前記溶接検査方法は、リニアトラック上の検体を対象とする、
請求項７に記載の溶接検査方法。

【請求項9】

前記溶接検査方法は、３００ｍｓ以下の時間内に処理される、
請求項８に記載の溶接検査方法。

【請求項10】

前記溶接検査方法は、２００ｍｓ以下の時間内に処理される、
請求項８に記載の溶接検査方法。

【請求項11】

前記映像感知センサで獲得される前記中空部の内周面のイメージを分析して、溶接スパッタによる不良有無を検査する、
請求項６に記載の溶接検査装置を利用する溶接検査方法。

【請求項12】

前記溶接検査方法は、リニアトラック上の検体を対象とする、
請求項１１に記載の溶接検査方法。

【請求項13】

前記溶接検査方法は、３００ｍｓ以下の時間内に処理される、
請求項１２に記載の溶接検査方法。

【請求項14】

前記溶接検査方法は、２００ｍｓ以下の時間内に処理される、
請求項１２に記載の溶接検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年１１月８日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１５２６３８号及び２０２２年５月３日付韓国特許出願第１０－２０２２－００５５０６５号に基づく優先権を主張し、同韓国特許出願の文献で開示の全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、溶接検査装置に関し、具体的には、リニアトラック上の円筒型電極組立体の中空部の内部溶接状態を検査する装置に関する。

【背景技術】

【0003】

製品群による適用容易性が高い、且つ高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器のみならず、電気的駆動源により駆動する電気自動車（ＥＶ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ，Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。

【0004】

これら二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという長所も有することから、環境に優しい、且つエネルギー効率性の向上のため新エネルギー源として注目されている。

【0005】

現在、広く使用される二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。これら単位二次電池セル、つまり単位バッテリセルの作動電圧は、約２．５Ｖ～４．５Ｖである。よって、これよりもさらに高い出力電圧が求められる場合、複数本のバッテリセルを直列に連結して、バッテリパックを構成したりもする。また、バッテリパックに求められる充放電容量に応じて、複数のバッテリセルを並列に連結して、バッテリパックを構成したりもする。よって、前記バッテリパックに含まれるバッテリセルの数及び電気的連結の形態は、求められる出力電圧及び／又は充放電容量に応じて様々な設定が可能である。

【0006】

一方、単位二次電池セルの種類として、円筒型、角型及びパウチ型バッテリセルが知られている。円筒型バッテリセルの場合、正極と負極との間に絶縁体である分離膜を介在し、これを巻き取ってジェリーロール型電極組立体を形成し、これを電池缶の内部に挿入して、電池を構成する。そして、前記正極及び負極それぞれの無地部には、ストリップ状の電極タブが連結されていてもよく、電極タブは、電極組立体と外部に露出する電極端子との間を電気的に連結する。参考までに、正極電極端子は、電池缶の開放口を密封する密封体のキャッププレートであり、負極電極端子は、電池缶である。ところが、かかる構造を有する従来の円筒型バッテリセルによれば、正極無地部及び／又は負極無地部と結合されるストリップ状の電極タブに電流が集中するため、抵抗が大きくて、熱がたくさん発生し、集電効率が良くないという問題点があった。

【0007】

１８６５０や２１７００のフォームファクタを有する小型円筒型バッテリセルは、抵抗と発熱が大したイシューにならない。しかしながら、円筒型バッテリセルを電気自動車に適用するためにフォームファクタを増加させると、急速充電過程で、電極タブの周辺で多くの熱が発生しつつ、円筒型バッテリセルが発火する問題が発生し得る。

【0008】

かかる問題点を解決するために、ジェリーロール型電極組立体の上端及び下端に、それぞれ正極無地部及び負極無地部が位置するように設計し、これら無地部に集電プレートを溶接して、集電効率の改善した構造を有する円筒型バッテリセル（いわゆる、タブレス（Ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒型バッテリセル）が提示されている。

【0009】

タブレス円筒型バッテリセルの中では、電極組立体の無地部に集電プレートが溶接され、さらに前記集電プレートが前記電池缶の一端部を貫通するように固定されて、電池缶の外に突出する電極端子と、前記電池缶の内部から溶接される方式で、前記電極組立体が外部と電気的に連結できるように構成されたものが挙げられる。

【0010】

図１は、円筒型電池セルの製造ステップのうち、電極組立体の無地部と第１集電プレートが溶接され、その後、電池缶の一端部にリベット固定された第１電極端子と前記第１集電プレートが溶接された状態を示した側面断面図である。これを参照すると、第１集電プレート１３は、第１無地部１１１ａに溶接され、電極組立体１１は、電池缶１２の内部に、第２無地部１１１ｂが前記電池缶１２の開放部１２１に向かって収容される。前記第１集電プレート１３は、前記電池缶１２の底面を貫通するようにリベット固定された第１電極端子１５と中空部１１Ｈの一端部に位置した溶接部位１３Ｗで溶接される。

【0011】

上記のような構造を有する円筒型電池セルの場合、前記溶接部位１３Ｗが前記中空部１１Ｈを通過しなくては確認し難い構造であるため、一般的なビジョンカメラ検査装置によっては溶接状態を検査することが困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、上記のような従来技術の背景下で創案したものであって、一側端部に閉鎖面を有し、他側端部に開放部を有する、円筒型電池缶に収容されたジェリーロール型電極組立体の一側無地部と溶接された集電プレートと、前記閉鎖面を貫通するように固定された電極端子との間の過溶接可否又は弱溶接可否などの溶接状態を検査することができる、溶接検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

【0013】

本発明の他の技術的課題は、前記溶接検査装置がビジョンカメラである場合、前記ビジョンカメラのレンズ画角を適宜提示して、溶接部位の過溶接などの溶接状態と共に、前記中空部の内周面における溶接スパッタによる不良有無を検査することができる、検査装置を提供することにある。

【0014】

本発明のさらに他の技術的課題は、前記溶接検査装置をリニアトラック上の検体に適用する溶接検査方法を提供することである。

【0015】

本発明のさらに他の技術的課題は、前記リニアトラック上の検体を対象とする、溶接検査方法の処理過程の最適化によって全体製造工程の経済性を向上させることである。

【0016】

本発明の技術的課題は、以上に言及した目的に制限されず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解することができ、本発明の実施形態によってより明らかに理解することができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かりやすい。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決するために本発明は、検体である電池缶を、その開放部が第１方向に向かうように支持固定するジグと、第１集電プレートと第１電極端子との間の溶接部位と前記第１方向に整列するレンズ及び映像感知センサを備えたカメラとを含む、溶接検査装置を提供する。

【0018】

前記電池缶に収容された電極組立体は、その軸方向一側端部には、第１無地部及びこれに溶接された第１集電プレートが設けられ、他側端部には、第２無地部及びこれに溶接された第２集電プレートが設けられたものであってもよく、前記第２集電プレートには、前記電極組立体の中空部が、前記電池缶の開放部を介して開放できるように、前記中空部の他側端部の内径と同様であるか、これよりも大きい中央孔が設けられていてもよい。

【0019】

前記カメラは、その一端部に、第１方向に沿って前記中空部内に移動挿入されて、前記溶接部位を近接撮影することができる内視鏡部を含むことができる。

【0020】

前記内視鏡部は、その外径が、前記中空部の内径よりも小さくてもよい。

【0021】

前記内視鏡部は、前記第２集電プレートの中央孔を通過して、前記中空部に挿入されていてもよい。

【0022】

前記内視鏡部は、その第１方向端部にレンズと共に照明を備えることができ、前記照明は、前記レンズと一体型であってもよい。

【0023】

前記内視鏡部は、前記カメラが、第１方向に沿って検体に接近することで、前記中空部に挿入することができ、前記ジグが、検体自体を第１方向に沿って前記カメラに接近させることで、前記中空部に挿入することができる。

【0024】

前記内視鏡部は、前記挿入前後に、前記溶接部位又は中空部との整列又は焦点合わせ等のため、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸に平行移動を可能にするサブモータを備えることができる。前記サブモータは、前記３方向のいずれか一方向への移動を可能にすることから、前記３方向ともへの自由移動を可能にすることまで、様々な場合の数に備えることができる。

【0025】

前記レンズは、広角レンズであってもよい。前記広角レンズとは、前記内視鏡部が、前記中空部内に挿入された状態で、前記中空部の内周面を撮影することができる程に広い画角を有することを意味し得る。

【0026】

前記レンズは、望遠レンズであってもよい。前記望遠レンズとは、前記カメラに内視鏡部を備えていないなど、前記中空部に挿入することがなくても、前記溶接部位を撮影できる程に長い焦点距離を有することを意味し得る。

【0027】

前記カメラは、前記映像感知センサで獲得されるイメージを処理して、検査結果を導出するために、外部の映像処理装置と連結することができる。

【0028】

前記映像処理装置は、前記映像感知センサで獲得される前記溶接部位のイメージを処理して、前記溶接部位の弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を判断して、検査判定信号を出力することができるようにプログラムしたものであってもよい。

【0029】

前記映像処理装置は、前記映像感知センサで獲得される前記溶接部位のイメージにおいて、前記溶接部位に、過溶接による空洞が発生したか否かを識別することで、前記溶接部位が過溶接されたものであるかを判断して、検査判定信号を出力することができるようにプログラムしたものであってもよい。

【0030】

前記映像処理装置は、前記映像感知センサで獲得される前記中空部の内周面のイメージを処理して、前記内周面に、溶接によるスパッタが発生したかを判断して、検査判定信号を出力することができるようにプログラムしたものであってもよい。

【0031】

本発明は、また、前記溶接検査装置を用いて、前記溶接部位又は前記中空部の内周面を撮影することで、溶接状態を検査する方法を提供する。

【0032】

前記溶接検査方法は、前記溶接部位の弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を判定する検査方法であってもよい。

【0033】

前記溶接検査方法は、前記中空部の内周面における溶接スパッタの発生有無を判定する検査方法であってもよい。または、前記溶接検査方法は、前記溶接スパッタの発生有無及び前記溶接部位の弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を判定する検査方法であってもよい。

【0034】

前記溶接検査方法は、リニアトラック上の検体を対象とするものであってもよい。

【0035】

前記リニアトラック上の溶接検査方法は、製品データがある時だけ、トリガーインプットを提供するように設定することができる。

【0036】

前記リニアトラック上の溶接検査方法は、トリガーを常にＯＮ状態にして、検査判定信号を無視する検査機パスモードに設定することができる。

【0037】

前記リニアトラック上の溶接検査方法は、２００ＰＰＭの不良率を有するように設定することができる。前記不良率を基準とするとき、前記リニアトラックのタグタイムは、３００ｍｓ以下に設定することができる。

【0038】

前記タグタイムは、スキャンタイムを考慮して、２００ｍｓ以下に設定することもできる。

【発明の効果】

【0039】

本発明は、照明及びレンズが設けられた内視鏡部を備えたカメラを含み、一側端部に閉鎖面を有し、他側端部に開放部を有する、円筒型電池缶に収容されたジェリーロール型電極組立体の中空部に前記内視鏡部が挿入されることで、前記電極組立体の一側無地部と溶接された集電プレートと、前記閉鎖面を貫通するように固定された電極端子との間の溶接状態を検査することができる、溶接検査装置を提供することができる。

【0040】

本発明は、さらに他の側面から、前記内視鏡部が自由に平行移動することができる、溶接検査装置を提供することができる。

【0041】

本発明は、さらに他の側面から、前記カメラが内視鏡部を備えないか、前記中空部に挿入されずに望遠レンズを備えることで、前記溶接部位の溶接状態を検査することができる、溶接検査装置を提供することができる。

【0042】

本発明は、さらに他の側面から、前記電極組立体の中空部の内周面を撮影して、溶接スパッタの発生有無を検査することができる、溶接検査装置を提供することができる。

【0043】

本発明は、さらに他の側面から、前記溶接検査装置を用いてリニアトラック上の検体を対象とする、溶接検査方法を提供することができる。

【0044】

本発明は、さらに他の側面から、前記リニアトラック上の溶接検査をタグタイム２００ｍｓ以下に行う、溶接検査方法を提供することができる。

【0045】

この他も、本発明は、種々の効果を有することができ、これについては、各実施形態で説明するか、通常の技術者が容易に類推できる効果などについては、当該説明を省略することとする。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】ジェリーロール型電極組立体の第１電極無地部は、第１集電プレートと溶接され、第１集電プレートは、第１電極端子に溶接される、製造過程中にある円筒型バッテリセルの断面図である。

【図2】第１集電プレートと第１電極端子との間の溶接状態を検査するために、電極組立体の中空部に挿入される内視鏡部を備えたカメラを示す模式図である。

【図3】内視鏡部を備えたカメラが、電極組立体の中空部に挿入された様子を示した模式図である。

【図4】内視鏡部及び広角レンズを備えたカメラが、電極組立体の中空部に挿入されて、中空部の内周面を撮影する様子を示した模式図である。

【図5】望遠レンズを備えたカメラが、電極組立体に挿入されずに溶接部位を撮影する様子を示した模式図である。

【図6】リニアトラック上において、内視鏡部を備えた溶接検査装置を用いて溶接状態を検査する方法を時系列的に示した手順図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知の技術に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には、詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳説することとする。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すために使われる。

【0048】

たとえ、第１、第２などは、様々な構成要素を示すために使われるものの、これら構成要素は、これらの用語によって制限されないことは勿論である。これらの用語は、単に一構成要素を他の構成要素と区別するために使うものであり、特に逆の記載がない限り、第１構成要素は、第２構成要素であってもよいことは勿論である。

【0049】

全明細書において、特に逆の記載がない限り、各構成要素は、単数であってもよく、複数であってもよい。

【0050】

以下では、構成要素の「上部（又は下部）」又は構成要素の「上（又は下）」に任意の構成が配されるということは、任意の構成が、上記構成要素の上面（又は下面）に接して配されるだけでなく、上記構成要素と、上記構成要素上に（又は下に）配された任意の構成との間に他の構成が介在し得ることを意味する。

【0051】

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、上記構成要素は、互いに直接に連結されるか、或いは接続されていてもよいものの、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」するか、各構成要素が他の構成要素を介して「連結」、「結合」又は「接続」されていてもよいと理解しなければならない。

【0052】

本明細書で使われる単数の表現は、文脈上白らかに他に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願における「構成される」又は「含む」などの用語は、明細書上に記載した複数の構成要素、或いは複数のステップを必ずしも全て含むものであると解釈されてはならず、その中、一部の構成要素又は一部のステップは含まれていなくてもよく、或いはさらなる構成要素又はステップをさらに含むことができると解釈しなければならない。

【0053】

また、本明細書で使われる単数の表現は、文脈上明らかに他に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願における「構成される」又は「含む」などの用語は、明細書上に記載した複数の構成要素、或いは複数のステップを必ずしも全て含むものであると解釈されてはならず、その中、一部の構成要素又は一部のステップは含まれていなくてもよく、或いはさらなる構成要素又はステップをさらに含むことができると解釈しなければならない。

【0054】

全明細書における「Ａ及び／又はＢ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ａ、Ｂ又はＡ及びＢを意味し、「Ｃ～Ｄ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ｃ以上かつＤ以下であることを意味する。

【0055】

説明の便宜上、本明細書におけるジェリーロール型に巻かれる電極組立体の巻取軸の長さ方向に沿う方向（Ｙ）を軸方向又は幅方向と称する。そして、前記巻取軸を囲む方向（Ｘ）を円周方向又は周方向と称する。そして、前記巻取軸に近くなるか巻取軸から遠くなる方向（Ｚ）を半径方向又は放射方向と称する。これらのうち、特に、巻取軸に近くなる方向を求心方向、巻取軸から遠くなる方向を遠心方向と称する。

【0056】

本発明は、正極板と負極板及び前記電極板が介在する分離膜が積層されて、巻取中心を囲みながら巻り取られるジェリーロール型電極組立体１１を含む円筒型バッテリセル、その中でも特に、タブレス円筒型バッテリセルの製造過程で用いられる溶接検査装置及び溶接検査方法を提供する。これら検査装置及び溶接検査方法は、前記タブレス円筒型バッテリセルの製造過程だけでなく、後述するように、細長い中空部を含み、前記中空部の内側一端に溶接部が設けられたいずれか検体に対する溶接状態検査においても、通常の技術者によって十分応用及び適用が可能であることは勿論である。

【0057】

以下では、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。

【0058】

図１は、製造過程中にある円筒型バッテリセルの断面図である。これを参照すると、前記円筒型バッテリセルは、ジェリーロール型電極組立体１１と、前記電極組立体１１の軸方向両端部に設けられた第１電極無地部１１１及び第２電極無地部１１１に、それぞれ溶接された第１集電プレート１３及び第２集電プレート１４は、軸方向一側端部には閉鎖面１２２が備えられ、他側端部には、開放部１２１を備えた円柱状の電池缶１２に収容され、前記閉鎖面１２２の中央部には、前記閉鎖面１２２を貫通して固定される第１電極端子１５が設けられる。前記第１集電プレート１３は、前記電極組立体１１の中心軸１１Ａを貫通して延在する中空部１１Ｈを介して、内側から前記第１電極端子１５と溶接されて、溶接部位１３Ｗを形成する。

【0059】

前記第１集電プレート１３と第１電極端子１５との間の溶接は、前記中空部１１Ｈの内面に配置され得る分離膜及びコア（ジェリーロール型電極組立体における巻取中心に位置する管状部材）を損傷しないために、溶接棒及びガイドを挿入する方式で行うことができる。しかし、溶接方式が必ずしもこれに限定されるものではなく、レーザ溶接、抵抗溶接など、様々な方式の溶接を適用することができることは勿論である。

【0060】

前記第２集電プレート１４は、その内径が、前記中空部１１Ｈの軸方向他側端部の開放部の内径と同様であるか、それよりも大きい中央孔１４Ｈを備えて、前記第２集電プレート１４が溶接された後も、前記中空部１１Ｈが、前記軸方向他側に向かって開放されるように形成することができる。後述するが、これら中央孔１４Ｈを備えることで、前記第２集電プレート１４が溶接された状態でも、前記第１集電プレート１３と前記第１電極端子１５との間の溶接状態を検査することが可能になる。

【0061】

前記第１電極端子１５は、前記電池缶１２とガスケットなどで絶縁されていてもよい。これに加えて、前記第２集電プレート１４は、追って前記電池缶１２と電気的に連結されてもよく、この場合、前記第１電極端子１５は、前記電極組立体１１の負極又は正極を外部と連結できるようにする端子となり、前記電池缶１２は、前記電極組立体１１の正極又は負極を外部と連結できるようにする端子となり得る。

【0062】

本発明による溶接検査装置又は溶接検査方法の検体は、前記電池缶１２と、電極組立体１１と、第１集電プレート１３と、第１電極端子１５と、を含むように、組み立て及び溶接が完了した状態であってもよい。これに加えて、前記第２集電プレート１４が中央孔１４Ｈを備える場合、前記第２集電プレート１４まで溶接が完了した状態でも、前記中空部１１Ｈの軸方向他側端部が開放されて、前記溶接部位１３Ｗに対する光学的接近、つまり撮影が可能であるところ、前記第２集電プレート１４まで溶接が完了した状態で、前記溶接検査が行われても構わない。

【0063】

図２は、本発明の他の一実施形態による溶接検査装置に含まれて、溶接部位１３Ｗを撮影するカメラ４２であって、内視鏡部４２４を備えたことを示した模式図である。これを参照すると、前記カメラ４２は、必ずレンズ４２２及び映像感知センサ４２１を含み、内視鏡部４２４及び／又は照明４２３をさらに備えることができる。

【0064】

前記映像感知センサ４２１は、前記レンズ４２２から入った光を介してイメージを獲得するセンサであって、前記映像感知センサ４２１で獲得したイメージは、前記カメラ４２の外部に連結される映像処理装置に伝送することができる。前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１で獲得したイメージを分析して、前記溶接部位１３Ｗの溶接状態を判断することができるようにプログラムしたものであってもよい。

【0065】

前記溶接状態とは、弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を意味し得る。前記映像処理装置は、前記カメラ４２が前記電極組立体１１の中空部１１Ｈの内周面までも撮影することができる場合、前記映像感知センサ４２１が獲得した前記中空部１１Ｈの内周面のイメージを分析して、前記中空部１１Ｈの内周面における溶接スパッタの発生有無を判断することができるものであってもよい。

【0066】

後述するように、前記内視鏡部４２４は、前記電極組立体１１の中空部１１Ｈ内に移動挿入されて、前記溶接部位１３Ｗを撮影することができるものであってもよい。

【0067】

前記照明４２３は、前記レンズ４２２の撮影部位に照射することができるように、前記レンズ４２２に隣接して配置することができ、図２に示したように、前記レンズ４２２と一体型であってもよい。前記照明４２３は、前記中空部１１Ｈ内に照射して、前記溶接部位１３Ｗを照らすように、適宜な位置かつ適宜な方向に配置されていてもよい。前記カメラが、前記内視鏡部４２４を備える場合、前記照明４２３は、前記内視鏡部４２４の末端部に位置していてもよい。

【0068】

図３は、本発明の一実施形態による内視鏡部４２４を備えたカメラ４２が、電極組立体１１の中空部１１Ｈに挿入された様子を示した模式図である。これを参照すると、本発明の一実施形態において、ジグ４１は、電池缶１２を、その開放部１２１が第１方向に向かうように固定し、前記内視鏡部４２４を備えたカメラ４２は、前記内視鏡部４２４の末端部に位置するレンズ４２２及び前記カメラ４２の本体側に位置する映像感知センサ４２１が、溶接部位１３Ｗから前記第１方向に整列した状態で、前記電池缶１２の開放部１２１側に配置される。

【0069】

前記内視鏡部４２４は、前記電極組立体１１の中心軸１１Ａに沿って延在し、前記レンズ４２２を前記溶接部位１３Ｗに近接させて、前記中空部１１Ｈに挿入することができる。前記カメラ４２は、前記内視鏡部４２４が前記中空部１１Ｈに挿入されることで、前記内視鏡部４２４の末端部に設けられるレンズ４２２を介して前記溶接部位１３Ｗを撮影することができる。

【0070】

前記内視鏡部４２４は、上記挿入のため、その外径が前記中空部１１Ｈの内径よりも小さくてもよい。前記内視鏡部４２４は、また、前記第２集電プレート１４に備えられた中央孔１４Ｈを通過して、前記中空部１１Ｈに挿入することもでき、このため前記内視鏡部４２４は、その外径が前記第２集電プレート１４の内径よりも小さいものであってもよい。

【0071】

前記内視鏡部４２４が、前記中空部１１Ｈに挿入されるために移動する方式は、様々である。例えば、前記カメラ４２は、全体として前記溶接部位１３Ｗに向かって接近移動するものであってもよい。または、前記カメラ４２が固定された状態で、前記内視鏡部４２４だけが独自に延在して、前記溶接部位１３Ｗに接近するものであってもよい。または、前記ジグ４１が、前記電池缶自体を前記第１方向に沿って移動させることにより、前記内視鏡部４２４は、前記中空部１１Ｈに挿入されるものであってもよい。

【0072】

このとき、前記内視鏡部４２４の末端部は、照明４２３を備えることができ、前記照明４２３は、前記レンズ４２２と一体型であってもよい。

【0073】

前記内視鏡部４２４は、前記中空部１１Ｈに挿入される前後又は挿入される過程で、Ｘ軸、Ｙ軸、及び／又はＺ軸に自由に平行移動できるようにサブモータを備えることができる。前記サブモータは、前記カメラ４２の撮影部位又は焦点などを微細調整するために用いることができる。

【0074】

前記レンズ４２２を介して、前記映像感知センサ４２１に獲得されるイメージは、映像処理装置に伝送されて、前記溶接部位１３Ｗの溶接状態、つまり弱溶接、正常溶接、又は過溶接有無を判断することになる。前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送されるイメージを分析して、前記溶接状態を判断可能であるようにプログラムすることができる。例えば、前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送される前記溶接部位１３Ｗのイメージに、前記過溶接による空洞が表されるか否かを識別することで、前記過溶接可否を判断するようにプログラムすることができる。すなわち、これは一種のビジョン検査装置であってもよい。

【0075】

図４は、図３における広角レンズをさらに備えたカメラが、電極組立体の中空部に挿入されて、中空部の内周面を撮影する様子を示した模式図である。これを参照すると、本発明の一実施形態において、前記内視鏡部４２４の末端部に設けられたレンズ４２２は、広角レンズであってもよい。前記広角レンズとは、前記カメラ４２が、前記中空部１１Ｈの内周面を撮影することができるように、十分広い画角４２２Ａを有するレンズ４２２を意味し得る。

【0076】

前記レンズ４２２を介して、前記映像感知センサ４２１に獲得されるイメージは、映像処理装置に伝送されて、前記中空部１１Ｈの内周面における溶接スパッタの発生有無を判断することになる。前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送されるイメージを分析して、前記溶接スパッタが発生するか否かを判断できるようにプログラムすることができる。例えば、前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送される前記中空部１１Ｈの内周面のイメージに、溶接によるスパッタ状が表されるか否かを識別して、前記溶接スパッタの発生有無を判断することができようにプログラムすることができる。

【0077】

前記溶接状態の検査と、前記溶接スパッタの発生有無の検査は、その末端部に広角レンズ４２２を備えた内視鏡部４２４を含む、１つの溶接検査装置によって同時に行うこともできる。このとき、前記映像処理装置は、前記溶接状態及び溶接スパッタの発生有無を同時に判断できるようにプログラムすることができる。

【0078】

図５は、本発明のさらに他の一実施形態による望遠レンズを備えたカメラが、電極組立体に挿入されずに溶接部位を撮影する様子を示した模式図である。これを参照すると、本発明の一実施形態において、ジグ４１は、電池缶１２をその開放部１２１が第１方向に向かうように固定し、前記カメラ４２は、前記溶接部位１３Ｗを基準に、レンズ４２２及び映像感知センサ４２１が第１方向に整列するように配置されていてもよい。このとき、前記カメラ４２は、内視鏡部４２４を備えなくてもよく、前記レンズ４２２は、前記中空部１１Ｈに挿入されていなくてもよい。

【0079】

このとき、前記レンズ４２２は、望遠レンズであってもよい。前記望遠レンズとは、前記レンズ４２２を前記中空部１１Ｈに挿入することがなくても、前記溶接部位１３Ｗを撮影することができるように、狭い画角４２２Ａと長い焦点距離を有するレンズを意味し得る。前記カメラ４２は、前記レンズ４２２と隣接した照明４２３を備えることができ、前記照明４２３は、前記レンズ４２２と一体型であってもよい。

【0080】

前記レンズ４２２を介して、前記映像感知センサ４２１に獲得されるイメージは、映像処理装置に伝送されて、前記溶接部位１３Ｗの溶接状態、つまり弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を判断することになる。前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送されるイメージを分析して、前記溶接状態を判断できるようにプログラムすることができる。例えば、前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１に獲得して伝送される前記溶接部位１３Ｗのイメージに、前記過溶接による空洞が表されるか否かを識別することで、前記過溶接可否を判断するようにプログラムすることができる。

【0081】

前記溶接検査装置は、リニアトラック上の検体を対象とすることができる。前記リニアトラックは、前記タブレス円筒型バッテリセルが製造されるリニアトラックであってもよい。前記リニアトラック上で、前記検体は、前記溶接検査装置に移動する前に、溶接装置による溶接過程を先に経ることになる。前記溶接過程とは、前記第１集電プレート１３と前記第１電極端子１５との間の溶接、前記第１集電プレート１３と前記第１無地部１１１ａとの間の溶接、及び／又は前記第２集電プレート１４と前記第２無地部１１１ｂとの間の溶接過程であってもよい。

【0082】

図６は、本発明の一実施形態による内視鏡部４２４を含む溶接検査装置を用いて、リニアトラック上の検体の溶接状態を検査する方法を時系列的に示した手順図である。以下では、図３～図６を参照して、前記溶接検査方法を説明する。

【0083】

溶接過程を終えた電池缶１２は、ジグ４１とともにリニアトラック上で溶接検査位置に移動する（Ｓ１１）。前記溶接検査位置において、前記電池缶１２は、前記ジグ４１によって、その開放部１２１が第１方向に向かい、前記溶接検査装置のカメラ４２に含まれたレンズ４２２及び映像感知センサが、第１集電プレート１３と第１電極端子１５との間の溶接部位１３Ｗから電極組立体１１の中心軸１１Ａに沿って第１方向に整列するように固定されていてもよい。

【0084】

内視鏡部４２４は、電極組立体１１の中空部１１Ｈに挿入される（Ｓ１２）。前記内視鏡部４２４は、前記カメラ４２の本体から前記電極組立体１１の中心軸１１Ａに沿って、前記中空部１１Ｈの内部に延在していてもよい。このとき、前記挿入は、前記溶接検査装置又は前記カメラ４２全体が、前記溶接部位方向に移動接近することで行うこともでき、前記内視鏡部４２４のみが独立に延在して、前記レンズ４２２を前記溶接部位１３Ｗに接近させるか、又は前記ジグ４１が移動して、前記電池缶１２を前記レンズ４２２に接近させることで行うこともできる。前記レンズ４２２は、前記内視鏡部４２４の末端部に備えることができ、前記レンズ４２２と隣接した部位に、又は前記レンズ４２２と一体型に照明４２３が備えられていてもよい。上記過程（Ｓ１２）は、前記望遠レンズを備えた溶接検査装置を用いた溶接検査方法では、省略することができる。

【0085】

カメラ４２が、溶接部位１３Ｗを撮影して、映像処理装置でイメージを伝送する（Ｓ１３）。前記撮影は、前記溶接部位１３Ｗのイメージが、前記レンズ４２２を介して、前記映像感知センサ４２１に獲得されることで行うことができる。上記過程において、前記広角レンズを備えた溶接検査装置を用いる溶接検査方法では、前記溶接部位１３Ｗのみならず、溶接スパッタの発生有無を検査するために、前記中空部１１Ｈの内周面も同時に撮影することができる。

【0086】

映像処理装置は、イメージを分析して不良有無を判定する（Ｓ１４）。前記映像処理装置は、前記映像感知センサ４２１で獲得して伝送されるイメージを分析して、溶接不良有無を判断するようにプログラムすることができる。すなわち、前記映像処理装置は、前記溶接部位１３Ｗのイメージを分析して、弱溶接、正常溶接、又は過溶接可否を判断できるようにプログラムすることができる。例えば、前記映像処理装置は、前記溶接部位１３Ｗのイメージにおいて、過溶接による空洞が現われるか否かを識別することで、過溶接可否を判断するようにプログラムすることができる。上記過程において、前記広角レンズを備えた溶接検査装置を用いる溶接検査方法では、前記溶接部位１３Ｗの溶接状態だけでなく、前記中空部１１Ｈの内周面における溶接スパッタの発生有無も同時に判断できるようにプログラムすることができる。

【0087】

前記リニアトラック上の溶接検査方法は、製品データがある時だけ、トリガーインプットを提供するように設定することができ、トリガーを常にＯＮ状態にし、検査判定信号を無視する検査機パスモードに設定することもできる。

【0088】

前記リニアトラック上の溶接検査方法は、２００ＰＰＭの不良率を有するように設定することができる。前記不良率を基準とするとき、前記リニアトラックのタグタイムは、３００ｍｓ以下に設定することができる。前記タグタイムは、スキャンタイムを考慮して、２００ｍｓ以下に設定することもできる。

【0089】

前述した実施形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならず、本発明の範囲は、前述した詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示される。そして、後述する特許請求の範囲の意味及び範囲はもちろん、その等価概念から想到するあらゆる変更及び変形可能な形態は、本発明の範囲に含まれると解釈しなければならない。

【0090】

以上のように、本発明について例示の図面を参照して説明したが、本発明は、本明細書で開示の実施形態と図面によって限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で通常の技術者によって様々な変形が行われることは自らかである。なお、本発明の実施形態を前述しつつ、本発明の構成による作用効果を明示的に記載して説明しなかったとしても、当該構成によって予測可能な効果も認めるべきであることは当然である。

【符号の説明】

【0091】

１ 電池セル（円筒型バッテリセル）
１１ 電極組立体
１１Ａ 中心軸
１１Ｈ 中空部
１１１ 無地部
１１１ａ 第１無地部
１１１ｂ 第２無地部
１２ 電池缶
１２１ 開放部
１２２ 閉鎖面
１３ 第１集電プレート
１３Ｗ 溶接部位
１４ 第２集電プレート
１４Ｈ 中央孔
１５ 第１電極端子
２ リニアトラック
３ 溶接装置
４ 溶接検査装置
４１ ジグ
４２ カメラ
４２１ 映像感知センサ
４２２ レンズ
４２２Ａ 画角
４２３ 照明
４２４ 内視鏡部
Ｐ バッテリパック
Ｖ 自動車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】