(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同極性極板の耳部がそれぞれ集合溶接された金属材料製の複数のストラップと、各前記ストラップから導出されたセル間接続体と、貫通孔を有する電槽隔壁と、を有する鉛蓄電池における、前記貫通孔を介して溶接された一対の前記セル間接続体の溶接部の状態を、電磁誘導探傷法を用いて検査する検査装置において、
交流磁束を発生して送信し、前記溶接部を通過させて、通過後の前記交流磁束を受信して検査信号を出力する検出コイルと、
前記溶接部を通過し前記耳部に向かう前の交流磁束を前記検出コイルの受信側に導く磁路形成部材と、
前記検査信号に基づいて、前記溶接部の状態の適否を判別する判別部と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、
前記磁路形成部材は、前記ストラップを構成する金属材料の比透磁率よりも大きな比透磁率を有する非磁性体で構成されていることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に係り、特にモノブロック式の鉛蓄電池において、セル間接続体の溶接状態を非破壊で検査することが可能な検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛蓄電池のセル間接続にはいくつかの方式が用いられてきた。
その代表的な方式として隔壁貫通方式（スルーパーティション方式）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このスルーパーティション方式は、隔壁を介して隣接するセル室内の中間極柱同士を、隔壁の貫通孔において溶接し接続するものである。これは従来から用いられてきた隔壁オーバー方式に比べ、接続に必要な導体を短くすることができるので、電圧特性が向上し、使用する鉛合金の量も低減可能となる利点を有している。
【０００３】
スルーパーティション方式の鉛蓄電池の溶接部においては、セル間接続体（中間極柱）は複数枚の極板の耳部を溶接一体化させたものである。そして、セル間接続体が隣接するセル間の隔壁に設けられた貫通孔において溶接されている。このスルーパーティション方式では、溶接部に要求される特性を確保し、かつ、量産性に優れているという理由から、抵抗溶接を採用している。
スルーパーティション方式の抵抗溶接においては、セル間の隔壁に設けた貫通孔を挟む形でセル間接続体（中間極柱）を配置する。
次に、電極を押圧した状態で正負それぞれのセル間接続体に接触させ、この電極により両セル間接続体を加圧して変形させ、セル間の隔壁の貫通孔内へ導入して、貫通孔内部で両セル間接続体を接触させる。その後、電極に所定の溶接電流を流して、両セル間接続体の接触面で抵抗溶接を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０６５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この抵抗溶接時に正負それぞれのセル間接続体の間に絶縁物あるいは不純物が存在すると、溶接不十分となったり、セル間接続体を構成している鉛合金が溶けて溶融鉛が飛散してしまったりする可能性がある。
また、溶接不十分な状態や、溶融鉛が飛散した状態であっても、外観からはその発見が困難であるという問題点があった。
さらに溶接時の溶融鉛の飛散は、その後の化成工程や、実際の使用状態において動作不良などの不具合が生じる可能性があり、セル間接続体の溶接状態を非破壊で確実に検出できることが望まれていた。
そこで、本発明の目的は、電槽隔壁を介して隣接するセル内に配置されたセル間接続体同士を、隔壁の貫通孔内において溶接することにより得られる溶接部の欠陥を非破壊で確実に検出することができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、同極性極板の耳部がそれぞれ集合溶接された金属材料製の複数のストラップと、各前記ストラップから導出されたセル間接続体と、貫通孔を有する電槽隔壁と、を有する鉛蓄電池における、前記貫通孔を介して溶接された一対の前記セル間接続体の溶接部の状態を、電磁誘導探傷法を用いて検査する検査装置において、交流磁束を発生して送信し、前記溶接部を通過させて、通過後の前記交流磁束を受信して検査信号を出力する検出コイルと、前記溶接部を通過し前記耳部に向かう前の交流磁束を前記検出コイルの受信側に導く磁路形成部材と、前記検査信号に基づいて、前記溶接部の状態の適否を判別する判別部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、検出コイルは、交流磁束を発生して送信し、前記溶接部を通過させる。
これにより、磁路形成部材は、溶接部を通過し耳部に向かう前の交流磁束を前記検出コイルの受信側に導き、検出コイルは受信した交流磁束に基づいて検査信号を判別部に出力する。
判別部は、検査信号に基づいて、セル間接続体の溶接部の状態（溶接部における溶接状態）の適否を判別する。
【０００８】
したがって、交流磁束は、溶接部を通過し、耳部に向かう前に検出コイルの受信側に導かれるため、ストラップと耳部との集合溶接部分の形状、あるいは、集合溶接部分の溶接状態の影響を受けることなく、セル間接続体の溶接部の溶接状態の適否を判別することができ、より正確に溶接状態の適否を判別することができる。
【０００９】
この場合において、前記磁路形成部材及び前記検出コイルが前記セル間接続体に直接触れないように前記検出コイルに対向するようにカバー部を設け、該カバー部と検出コイルとを一体に保持した検査プロープを備えることが好ましい。
上記構成によれば、検査プローブをセル間接続体に対し、適切な位置に配置するだけで、検出コイルから送信された交流磁束を、確実に溶接部を通過させ、耳部に向かう前に検出コイルの受信側に導かせることができるので、より容易に検査を行うことができる。
【００１０】
また、前記磁路形成部材は、前記ストラップを構成する金属材料の比透磁率よりも大きな比透磁率を有する非磁性体で構成されているようにしてもよい。
上記構成によれば、溶接部を通過した後の交流磁束を確実に耳部に向かう前に検出コイルの受信側に導かせることができるので、ストラップと耳部との集合溶接部分の形状あるいは溶接状態の影響を受けることなく、確実に検査が行える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ストラップと耳部との集合溶接部分の形状、あるいは、集合溶接部分の溶接状態の影響を受けることなく、セル間接続部の溶接部の欠陥を非破壊で確実に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の検査装置の概要構成ブロック図である。
【図２】検出プローブの外観斜視図である。
【図３】検出プローブの動作説明図である。
【図４】セル室を有する電槽を備えた鉛蓄電池の良品／不良品判定結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態の検査装置の概要構成ブロック図である。
検査装置１０は、大別すると、検出コイル１１を有し、鉛蓄電池１２を構成するストラップ１３Ａ、１３Ｂから導出されたセル間接続体１４Ａ、１４Ｂの溶接部１５に対向して溶接部１５の検査を行うための検査プローブ１６と、参照コイル１７と、検出コイル１１及び参照コイル１７からの検査信号ＳＤ１、ＳＤ２に基づいて溶接部１５の適否判定を行う検査装置本体１８と、を備えている。
【００１４】
次に検査対象の鉛蓄電池の構成について説明する。なお、図１においては、電槽内が６個のセル室に仕切られた６セルモノブロック式の鉛蓄電池の電槽の部分断面図が示されており、隣接する二つのセル室２２を示しているが、実際には６つのセル室２２からなる電槽を有する鉛蓄電池である。
鉛蓄電池１２は、スルーパーティション方式のモノブロック式鉛蓄電池であり、電槽内は、電槽隔壁２１により各セル室２２に仕切られ、電槽隔壁２１の上部には貫通孔２１Ａが形成されている。
各セル室２２内には、図示しない複数の正極板と、負極板とが図示しないセパレーターを介して交互に積層された極板群が収容されており、符号１３Ａは、二つのセル室２２のうち、一方のセル室２２内に収納された極板群の正極板のみの複数の耳部２３Ａをキャストオンストラップ法（ＣＯＳ）等により形成したストラップである。また符号１３Ｂは、他方のセル室２２内に収納された極板群の負極板のみの複数の耳部２３Ｂをキャストオンストラップ法（ＣＯＳ）等により形成したストラップである。
各ストラップ１３Ａ、１３Ｅは、金属材料（鉛合金等）で形成されている。各ストラップ１３Ａ、１３Ｂの一端側の端部には、上方に起立するセル間接続体１４Ａ、１４Ｂが導出されており、このセル間接続体１４Ａ、１４Ｂは、電槽隔壁２１の貫通孔２１Ａ内で溶接などによって一体化されている。
【００１５】
そして、正極のセル間接続体１４Ａと、負極のセル間接続体１４Ｂとが貫通孔２１Ａを介して両面で密着して互いに対向して配置され、圧接した状態で抵抗溶接され、溶接部１５が形成されている。
そして、図示しない両端のセル室２２のストラップ１３Ａ、１３Ｂからそれぞれ導出された正極柱および負極柱を図示しない電槽蓋体を介して上方に起立する正極端子、負極端子を形成し、鉛蓄電池として構成している。
【００１６】
図２は、検出プローブの外観斜視図である。
また、図３は、検出プローブの動作説明図である。
検査プローブ１６は、交流磁束を発生する検出コイル１１と、検出コイル１１から引き出された信号ケーブル３１と、検査時にセル間接続体１４Ａ、１４Ｂを構成する金属材料に検出コイル１１が直接ふれないようにするための樹脂製のカバー部３２と、セル間接続体１４Ａ、１４Ｂにおける溶接部１５を通過し耳部２３Ａ、２３Ｂに向かう前の交流磁束を捕捉し、検出コイル１１の受信側に導く磁路形成部材３３と、を備えている。
【００１７】
ここで、磁路形成部材３３について説明する。
磁路形成部材３３としては、ストラップ１３Ａ、１３Ｂを構成する金属材料（鉛合金）の比透磁率よりも大きな比透磁率を有する非磁性体材料で構成する。
具体的には、ストラップ１３Ａ、１３Ｂの比透磁率＝０．９９９の場合に、比透磁率＝１．０１５のステンレス（ＳＵＳ３０４）を磁路形成部材３３としている。
この場合において、本実施形態では、磁路形成部材３３を板状としているが、このときストラップ１３Ａ、１３Ｂ側から見て、直径ｘφ、厚さＬ１の検出コイル１１が見えないように下方側を覆うように、幅Ｗ≧ｘ、奥行きＬ２≧Ｌ１となるように磁路形成部材３３の寸法を定めるのが好ましい。
【００１８】
また、この好ましい寸法よりも幅Ｗあるいは奥行きＬ２が小さい場合でも実用的には問題がない場合があるが、その場合には、検出コイル１１への印加電圧あるいは交流磁束の周波数を適宜設定するのが好ましい。ここで、印加電圧を変更すると、検査範囲が変わり、交流磁束の周波数を変更すると、磁力線の透過しやすさが変わることとなる。
すなわち、印加電圧を高くすると検査範囲が広くなり、交流磁束の周波数を上げると磁力線の透過がしがたくなる。
また、板状ではなく、磁路形成部材３３を円筒を直径部分で切った半円筒状としたり、検出コイル１１の周囲を覆うことが可能な円筒形状や、断面矩形状の筒形状としたりしてもよい。
【００１９】
次に検出コイル１１とストラップ１３Ａ、１３Ｂとの配置関係について詳細に説明する。
検出コイル１１は、図２に示すように、略ドーナツ形状を有しており、その発生する磁界中の磁束経路中にストラップ１３Ａ、１３Ｂから導出されたセル間接続体１４Ａ、１４Ｂを溶接することにより得られる溶接部１５が位置するように、図３に示すように、検出コイル１１の回転中心軸ＣＣが電槽隔壁２１の貫通孔２１Ａの中心とほぼ一致するように配置することが好ましい。
このため、磁路形成部材３３の厚さは、検出コイル１１の回転中心軸ＣＣが貫通孔２１Ａの中心とほぼ一致するのを必要以上に妨げない厚さとすることが好ましい。
【００２０】
また、検出コイル１１は、できる限りセル間接続体１４Ａ、１４Ｂに近い方が交流磁束の利用効率的にも好ましいので、図３に示すように、カバー部３２のすぐ裏面に配置されている。この場合において、カバー部３２の厚さは、０．５〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。
続いて、検査原理について説明する。
参照コイル１７により送信され、受信されて出力される検査信号ＳＤ２は、検出対象を地磁気以外の影響を受けていない大気としているため、一様であり、変動しない。
【００２１】
これに対し、検出コイル１１により送信されて受信されて出力される検査信号ＳＤ１は、溶接部１５の状態（不純物、鬆（す）、割れなどの不均一層の存在）により大きく影響を受け、磁力線の実効的な経路長等が変化し、検出コイル１１により受信された交流磁束により発生する電圧の振幅および位相が変化することとなるので、これに対応する検査信号ＳＤ１が入力された検査装置本体１８は、検査信号ＳＤ２に対応する交流磁束により発生する電圧の振幅及び位相と比較して、これらを解析することにより、溶接部１５の良品／不良品を判別することができることとなる。
【００２２】
例えば、不良品に対応する検査信号ＳＤ１の波形は、検査信号ＳＤ２の波形に対し、電圧が高く位相がずれることとなる。したがって、電圧差あるいは位相差について、良品／不良品を識別するためのしきい値を予め定めておくことにより、検査装置本体１８は、このしきい値を超えたら不良品として判別するようにしている。この場合において、検査により得られる位相差は、ストラップや耳部の形状、材料などにより大きく変化するため、良品／不良品判定のためのしきい値ＴＨは、検査対象により実験などにより定めることとなる。
【００２３】
次に具体的な動作について説明する。
まず、検査装置本体１８は、予め設定された電圧及び周波数の交流電力を検出コイル１１及び参照コイル１７に出力する。
これにより所定の周波数を有する交流磁束が検出コイル１１及び参照コイル１７から送信されることとなる。
この状態で、オペレーターが検査プローブ１６の把持部１６Ａを把持して、図３に示すように、ストラップ１３Ｂの上面に検査プローブ１６を載せ、カバー部３２をセル間接続体１４Ｂに押し当てるようにすると、検出コイル１１の回転中心軸ＣＣは、溶接部１５の中心とほぼ一致するような位置となる。
【００２４】
そして、溶接部１５の中心より上方では、検出コイル１１の送信側（図３中、検出コイル１１の左端面）から送信された交流磁束は、図３に実線ＭＧ１，ＭＧ２で示すような経路に沿って溶接部１５を通過して再び検出コイル１１の受信側（図３中、検出コイル１１の右端面）に受信されることとなる。
一方、溶接部１５の中心より下方では、検出コイル１１から送信された交流磁束は、磁路形成部材３３を設けない場合には、図３に破線ＭＧ３で示すような経路に沿って溶接部１５を通過して再び検出コイル１１に受信されることとなる。この結果、ストラップ１３Ａの下方に溶接されている耳部２３Ａおよびストラップ１３Ｂの下方に溶接されている耳部２３Ｂの材料および形状の影響を受けてしまうこととなり、正確な溶接部１５の状態を把握することは困難となるが、本実施形態では、磁路形成部材３３としてＳＵＳ３０４の板状部材を検出コイル１１とストラップ１３Ｂとの間の位置に配置するようにしているので、検出コイル１１から送信された交流磁束は、図３に実線ＭＧ２で示すように、ストラップ１３Ｂよりも交流磁束が通過しやすい、磁路形成部材３３の中、あるいは、近傍を通って、再び検出コイル１１に受信されることとなる。
【００２５】
この結果、ストラップ１３Ａの下方に溶接されている耳部２３Ａおよびストラップ１３Ｂの下方に溶接されている耳部２３Ｂの材料および形状の影響を受けずに、溶接部１５の情報を含む検査信号ＳＤ１を得ることが可能となっている。
【００２６】
図４は、セル室を有する電槽を備えた鉛蓄電池の良品／不良品判定結果の説明図である。
一つの鉛蓄電池１２が６個のセル室２２を有する電槽とした場合には、溶接部１５は、電槽隔壁２１の枚数５枚と等しい、５箇所存在する。
そこで、二つの鉛蓄電池Ａ、Ｂのそれぞれの溶接部について、上述したような方法で、測定結果を得ると、得られる位相差（°）は、図４に示すようなものとなっていた。
この場合に、不良品判別用のしきい値ＴＨとして、位相差２０°と設定したとすると、一方の鉛蓄電池Ａは、全ての溶接部１５において、しきい値ＴＨ＝位相差２０°以下となっているため、検査装置本体１８により良品と判別される。
【００２７】
これに対し、他方の鉛蓄電池Ｂは、第三番目の溶接部１５の検査により得られる位相差は、しきい値ＴＨ＝位相差２０°を越えていたため、検査装置本体１８により不良品と判別されることとなった。
この場合において、同一の鉛蓄電池に対して、磁路形成部材３３を設けた場合には、溶接部１５が良品である場合には、その値が磁路形成部材３３を設けない場合と比較して位相差が小さく検出され、溶接部１５が不良品である場合には、その値が磁路形成部材３３を設けない場合と比較して位相差が大きく検出されていた。
このため、磁路形成部材３３を設けなかった従来においては、しきい値ＴＨをより大きな値とする必要があり（例えば、従来はしきい値ＴＨを位相差３０°に設定）、検査精度をあまり高くすることができなかったが、本実施形態のように磁路形成部材３３を設けることで、しきい値ＴＨを上述したように小さな値とすることができ、より確実、かつ、高精度で不良品を判別できることがわかった。
【００２８】
以上の説明のように、本実施形態によれば、検出コイル１１により発生された交流磁束は、セル間接続体１４Ａ、１４Ｂの溶接部１５を通過し、検出コイル１１に戻ることとなるが、このとき、磁路形成部材３３によりセル間接続体１４Ａ、１４Ｂにおける溶接部１５を通過し耳部２３Ａ、２３Ｂに向かう前の交流磁束は、捕捉されて耳部２３Ａ、２３Ｂ側をほとんど通らずに検出コイル１１の受信側に導かれるので、それらによる検査信号の劣化（ノイズの増加など）を招くことなく、良好な検査信号を得ることができ、ひいては、確実に鉛蓄電池の溶接部の良品／不良品判定を行うことができる。
【００２９】
以上の説明においては、磁路形成部材３３として、ステンレスの場合について説明したが、ストラップ１３Ａ、１３Ｂおよび耳部２３Ａ、２３Ｂを含む交流磁束の通路の実効的な比透磁率よりも大きな比透磁率を有し、かつ、非磁性体（おおよそ比透磁率として、１．０２未満の材料）であれば、同様に適用が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  検査装置
１１  検出コイル
１２  鉛蓄電池
１３Ａ  ストラップ
１３Ｂ  ストラップ
１４Ａ、１４Ｂ  セル間接続体
１５  溶接部
１６  検査プローブ
１７  参照コイル
１８  検査装置本体（判別部）
２１  電槽隔壁
２１Ａ  貫通孔
２２  セル室
２３Ａ、２３Ｂ  耳部
３２  カバー部
３３  磁路形成部材
ＣＣ  回転中心軸
ＳＤ１、ＳＤ２  検査信号
ＴＨ  しきい値
【図１】
0005456405.tif 000002
【図２】
0005456405.tif 000003
【図３】
0005456405.tif 000004
【図４】
0005456405.tif 000005