(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の外周に筒状の取付金具を配置したワークを保持する第１の型と、
上記ワークを挟んで上記第１の型と対向配設される包みかしめ用の第２の型と、
上記ワークの側方に配設される熱かしめ用電極と、
上記ワークおよび上記第１の型をワーク軸方向に往復動させる手段を有し、上記第２の型と間隔をおいて対向する原位置から、上記取付金具の一端側が上記第２の型に近接する包みかしめ位置まで移動させるワーク送り手段と、
上記熱かしめ用電極を上記ワーク方向へ往復動させる手段を有し、上記ワークと間隔をおいて対向する原位置から、上記取付金具の側面に当接する熱かしめ位置まで移動させる電極送り手段と、
上記ワークが上記包みかしめ位置にある状態で、上記第２の型を上記第１の型方向に移動させて上記取付金具の一端部を所定の加圧力で加圧する加圧手段と、
上記熱かしめ用電極が上記熱かしめ位置にある状態で、上記第１の型との間に所定の電流を印加する通電手段とを備えることを特徴とするかしめ装置。
【請求項２】
上記ワークの上記取付金具は、一端側に包みかしめ部となる薄肉部と、上記熱かしめ用電極が当接する厚肉部を有するとともに、該厚肉部と他端側との間に熱かしめ部となる薄肉部を有し、
上記加圧手段は、上記包みかしめ部となる薄肉部を第１の加圧力で加圧して包みかしめ部を形成するとともに、上記熱かしめ部の形成時に第１の加圧力より小さい第２の加圧力を作用させる請求項１記載のかしめ装置。
【請求項３】
上記熱かしめ用電極は複数設けられ、上記取付金具に設けた厚肉部の外周囲に径方向に略均等に配置される請求項２記載のかしめ装置。
【請求項４】
上記厚肉部は多角形であり、複数の上記熱かしめ用電極は、上記厚肉部の各側面に対向配置される請求項３記載のかしめ装置。
【請求項５】
上記ワーク送り手段は、モータと、該モータによって水平方向に往復動可能なカムブロックと、該カムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより上下動するカムフォロワとを有し、上記カムフォロワに追従して上記第１の型および上記ワークを所定のタイミングで昇降させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のかしめ装置。
【請求項６】
上記電極送り手段は、モータと、該モータによって水平方向に往復動可能な第１のカムブロックと、該第１のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより上下動する第１のカムフォロワと、その上下動に追従して昇降する第２のカムブロックと、該第２のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより水平方向に往復動する第２のカムフォロワを有し、この第２のカムフォロワに追従して上記熱かしめ用電極を、所定のタイミングで前後動させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のかしめ装置。
【請求項７】
上記ワーク送り手段と上記電極送り手段に共通のモータを設ける請求項５または６に記載のかしめ装置。
【請求項８】
本発明の請求項１ないし７のいずれか１項に記載のかしめ装置を用い、ワーク本体部の外周に金属筒状の取付金具を包みかしめと熱かしめによりかしめ固定するかしめ方法であって、
上記ワークおよび上記第１の型を、上記ワーク送り手段を用いて、上記取付金具が上記第２の型に近接する包みかしめ位置まで移動させ、
上記加圧手段により上記第２の型を用いて上記取付金具の一端側に設けた薄肉部を加圧し、内周側に塑性変形させて包みかしめ部を形成し、
上記熱かしめ用電極を、上記電極送り手段を用いて、上記取付金具に設けた厚肉部の側面に当接する熱かしめ位置まで移動させ、
上記第１の型と上記第２の型の間に上記取付金具が挟持された状態で、上記熱かしめよう電極と上記第１の型との間に電流を印加して、上記取付金具の通電経路に設けた薄肉部を抵抗発熱させて熱かしめ部を形成することを特徴とするかしめ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスパークプラグの組付工程に用いられ、包みかしめと熱かしめを同一工程にて実施するためのかしめ装置およびかしめ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の着火を行なうスパークプラグの基本構造は、例えば、特許文献１に記載されており、一般に、中心電極が挿通保持される絶縁碍子と、その外周にかしめ固定される取付金具を備える。取付金具は金属製の筒状体で、取付金具上端のかしめ部と取付金具内周の段部との間に絶縁碍子を狭持しており、下端外周のねじ部によって内燃機関に取り付けられる。
【０００３】
スパークプラグの製造方法、特にかしめ装置または方法に関する従来技術として、特許文献２、３がある。特許文献２は、取付金具の一方の開口端にかしめ部を設け、寸法精度およびシール性を高めるために、かしめ曲線部を特定形状とする発明であり、実施例として、かしめ部の開口にタルク等の充填層とシールリングを配置し、かしめパンチを押下げて、開口端縁部をかしめるとともに、くびれ状の薄肉部を変形させて、薄肉凸状部を形成することが開示されている。かしめ方法としては、冷かしめまたは熱かしめが採用され、薄肉部を座屈あるいは抵抗発熱させることにより薄肉凸状部を形成し、また、かしめパンチを下ろすスピードや位置関係等の設定を調整することにより、かしめ部以外の部位の変形を防止することが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、主体金具の挿入孔に絶縁碍子を挿入する工程と、主体金具の上端のかしめ予定部を成形してかしめ部とする工程と、軸方向にプレスすることにより圧縮変形予定部を圧縮変形させる工程とを備えるスパークプラグの製造方法が開示されている。上端のかしめ部は、プレス機に設置した第１の上型と下型の間に主体金具および絶縁碍子をセットし、上型を下降させて包みかしめすることで形成される。圧縮変形部は、熱かしめまたは冷かしめにより形成され、熱かしめの場合は、プレス機に、第１の上型と下型より導電性の高い第２の上型と下型を設置し、通電により発熱させて変形させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９８３５０号公報
【特許文献２】特開２００２−１６４１４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１２２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スパークプラグの製造において、例えばタルク等の充填材を使用しない構成では、取付金具上端部を包みかしめした後、熱かしめを行ってシール性を確保する方法が検討されている。しかしながら、従来は、この方法を採用した場合、かしめによる組付けを、包みかしめ工程と熱かしめ工程の２工程に分けて実施しており、それぞれの工程に対応する専用のかしめ装置を設置していた。これについて、次に説明する。
【０００７】
図１１に示すように、従来のかしめ装置は、一対の上型と下型を備え、絶縁碍子Ｐ２の外周に取付金具Ｐ１を有するスパークプラグを挟んで、その上下位置に対向配設させた構造を有している。包みかしめ工程では、図１１（ａ）に示すように、包みかしめ用の一対の上型１０１と下型１０２を有する装置を用い、上型１０１と下型１０２の間に、スパークプラグを保持する。そして、上型１０１を下降させて下端面に設けたＲ状の成型面１０３で、取付金具Ｐ１上端の薄肉筒状部Ｐ３を加圧し、包みかしめ部Ｐ４を形成する。さらに、熱かしめ工程では、図１１（ｂ）に示すように、熱かしめ用の一対の上型１０４と下型１０５を有する装置を用い、熱かしめ用の一対の上型１０４と下型１０５の間にスパークプラグを保持する。そして、加圧しながら一対の上型１０４と下型１０５間に電源１００を用いて通電し、熱かしめ部Ｐ５を形成する。
【０００８】
これは、包みかしめ工程では、型材を高荷重に耐える硬質材料で構成することが望ましく、一方、熱かしめ工程では、通電用の電極として使用されることから、型材を導電性材料で構成しているためである。したがって、従来は、図１１（ａ）、（ｂ）のような一対の上型と下型をそれぞれ備える２台のかしめ装置を用意するか、あるいは、１台のかしめ装置において、包みかしめ用の上型と下型を設置して包みかしめを実施し、その後に、熱かしめを実施するために型を交換する必要があった。
【０００９】
このように、従来は、包みかしめ用の装置を、そのまま熱かしめ用の装置として使用することができなかった。そして、各工程に対応する２台のかしめ装置を使用する場合は、設備コストが大きくなる上、次工程へ移動するためにワークの取り外し、取り付けの手間が必要になる。１台のかしめ装置を利用する場合も、工程毎に専用の型を使用するために、型の取り替えが必要になり、段取り時間が発生して生産性が悪化する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、スパークプラグ等の本体部外周に取付金具をかしめ固定する構造のワークに適用することができ、包みかしめと熱かしめを同一装置で、かつ型交換等を行わずに実施可能とすること、そして、加工に要する時間を大幅に短縮するとともに、設備コストを低減し、生産性を向上させることができるかしめ装置およびかしめ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のかしめ装置は
本体部の外周に金属筒状の取付金具を配置したワークを保持する第１の型と、
上記ワークを挟んで上記第１の型と対向配設される包みかしめ用の第２の型と、
上記ワークの側方に配設される熱かしめ用電極と、
上記ワークおよび上記第１の型をワーク軸方向に往復動させる手段を有し、上記第２の型と間隔をおいて対向する原位置から、上記取付金具の一端側が上記第２の型に近接する包みかしめ位置まで移動させるワーク送り手段と、
上記熱かしめ用電極を上記ワーク方向へ往復動させる手段を有し、上記ワークと間隔をおいて対向する原位置から、上記取付金具の側面に当接する熱かしめ位置まで移動させる電極送り手段と、
上記ワークが上記包みかしめ位置にある状態で、上記第２の型を上記第１の型方向に移動させて上記取付金具の一端部を所定の加圧力で加圧する加圧手段と、
上記熱かしめ用電極が上記熱かしめ位置にある状態で、上記第１の型との間に所定の電流を印加する通電手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に記載のかしめ装置において、
上記ワークの上記取付金具は、一端側に包みかしめ部となる薄肉部と、上記熱かしめ用電極が当接する厚肉部を有するとともに、上記厚肉部と他端側との間に熱かしめ部となる薄肉部を有し、
上記加圧手段は、上記包みかしめ部となる薄肉部を第１の加圧力で加圧して包みかしめ部を形成するとともに、上記熱かしめ部の形成時に第１の加圧力より小さい第２の加圧力を作用させる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載のかしめ装置において、上記熱かしめ用電極は複数設けられ、上記取付金具に設けた厚肉部の外周囲に径方向に略均等に配置される。
【００１４】
本発明の請求項４に記載のかしめ装置において、上記厚肉部は多角形であり、複数の上記熱かしめ用電極は、上記厚肉部の各側面に対向配置される。
【００１５】
本発明の請求項５に記載のかしめ装置において、上記ワーク送り手段は、モータと、該モータによって水平方向に往復動可能なカムブロックと、該カムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより上下動するカムフォロワとを有し、上記カムフォロワに追従して上記第１の型および上記ワークを所定のタイミングで昇降させる。
【００１６】
本発明の請求項６に記載のかしめ装置において、上記電極送り手段は、モータと、該モータによって水平方向に往復動可能な第１のカムブロックと、該第１のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより上下動する第１のカムフォロワと、その上下動に追従して昇降する第２のカムブロックと、該第２のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより水平方向に往復動する第２のカムフォロワを有し、この第２のカムフォロワに追従して上記熱かしめ用電極を、所定のタイミングで前後動させる。
【００１７】
本発明の請求項７に記載のかしめ装置において、上記ワーク送り手段と上記電極送り手段に共通のモータを設ける。
【００１８】
本発明の請求項８に記載のかしめ方法は、上記したいずれかのかしめ装置を用い、ワーク本体部の外周に金属筒状の取付金具を包みかしめと熱かしめによりかしめ固定するかしめ方法であって、
上記ワークおよび上記第１の型を、上記ワーク送り手段を用いて、上記取付金具が上記第２の型に近接する包みかしめ位置まで移動させ、
上記加圧手段により上記第２の型を用いて上記取付金具の一端側に設けた薄肉部を加圧し、内周側に塑性変形させて包みかしめ部を形成し、
上記熱かしめ用電極を、上記電極送り手段を用いて、上記取付金具に設けた厚肉部の側面に当接する熱かしめ位置まで移動させ、
上記第１の型と上記第２の型の間に上記取付金具が挟持された状態で、上記熱かしめよう電極と上記第１の型との間に電流を印加して、上記取付金具の通電経路に設けた薄肉部を抵抗発熱させて熱かしめ部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１の装置によれば、第１の型に保持されたワークに対して、包みかしめ用の第２の型を用いて包みかしめを実施し、取付金具の一端縁部に包みかしめ部を形成する一方、取付金具の側面を利用してその側方に熱かしめ用の電極を配置し、第１の型との間に通電して、熱かしめを実施する。したがって、包みかしめ用の第２の型を耐摩耗性材料で構成し、熱かしめ用の電極を導電性材料で構成することができ、型の交換を行うことなく、１つの装置で包みかしめと熱かしめを一連の工程として行うことができる。
【００２０】
また、ワークと第１の型を送るワーク送り手段を設けたので、ワーク第２の型に近接する包みかしめ位置まで高速移動させ、加圧手段により速やかに所定の加圧力で包みかしめを行うことができる。さらに、横電極を送る電極送り手段により、任意のタイミングで横電極を熱かしめ位置まで高速移動させるとともに、加圧手段を独立に制御して所定の加圧力とし、速やかに熱かしめを行うことができる。よって、包みかしめ用の装置と熱かしめ用の装置をそれぞれ設ける必要がないので、設備コストを大きく低減することができ、加工時間を短縮して、生産性を大幅に向上させることができる。
【００２１】
本発明の請求項２の装置によれば、加圧手段により第２の型による加圧力を可変とし、上記取付金具の一端側を加圧して包みかしめ部を形成した後、加圧力を減圧して熱かしめ部を形成するので、共通の部材を利用して効果的に包みかしめおよび熱かしめを実施し、かしめ力の向上と加工時間の短縮を実現する。
【００２２】
本発明の請求項３に記載のかしめ装置によれば、複数の熱かしめ用電極を用い、取付金具に設けた厚肉部を挟み込んで保持した状態で、熱かしめを効果的に実施することができる。
【００２３】
本発明の請求項４に記載のかしめ装置によれば、多角形の厚肉部の各側面に、複数の熱かしめ用電極を当接させるので、第１の型との間の熱かしめ部全体を均等に加熱することができる。
【００２４】
本発明の請求項５に記載のかしめ装置によれば、ワーク送り手段のカムブロックの往復動をカムフォロワの上下動に変換し、カムフォロワに追従して第１の型に保持させたワークを包みかしめ位置まで高速で上昇させることができる。また、ワーク送り手段のモータに、加圧手段の加圧力が加わることがなく、効率よくワークの高速送りが可能になり、加工時間を短縮できる。
【００２５】
本発明の請求項６に記載のかしめ装置によれば、上記電極送り手段は、モータと、該モータによって水平方向に往復動可能な第１のカムブロックと、該第１のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより上下動する第１のカムフォロワと、その上下動に追従して昇降する第２のカムブロックと、該第２のカムブロックに設けたカム面上を相対移動することにより水平方向に往復動する第２のカムフォロワを有し、この第２のカムフォロワに追従して上記熱かしめ用電極を、所定のタイミングで前後動させる。
【００２６】
本発明の請求項７に記載のかしめ装置によれば、ワーク送り手段と電極送り手段のモータが共通になるので、装置コストが削減できる。この時、カムブロックのカム面形状により、ワーク送りと電極送りのタイミングを調整して、効率よく包みかしめと熱かしめを実施することができる。
【００２７】
本発明の請求項８に記載のかしめ方法によれば、ワーク送り手段を用いて、取付金具が第２の型に近接する包みかしめ位置まで高速移動させ、加圧手段で加圧して包みかしめを行う工程と、電極送り手段を用いて、熱かしめ用電極を取付金具の厚肉部に当接する熱かしめ位置まで高速移動させ、通電手段により熱かしめを行う工程を、同時に進行させることができ、効率よく包みかしめおよび熱かしめを実施して、加工時間を大きく短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるかしめ装置の主要部概略構成図、（ｂ）は、かしめ装置の要部拡大図である。
【図２】第１実施形態におけるかしめ装置の全体概略構成図である。
【図３】（ａ）は、本発明が適用されるワークとしてのスパークプラグの全体構造および組付構造を示す一部断面図、（ｂ）は、本発明のかしめ方法を説明するためのかしめ装置の要部拡大図である。
【図４】第１実施形態におけるかしめ装置の送り機構の詳細構成と動作を説明するための図で、（ａ）は、かしめ前の原位置にある状態を示し、（ｂ）は、かしめ位置にある状態を示すかしめ装置の主要部概略構成図である。
【図５】（ａ）は、かしめ装置の加圧機構の詳細構成図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、加圧機構の動作説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のかしめ方法を説明するためのかしめ装置の要部拡大図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のかしめ方法を説明するためのかしめ装置の要部拡大図である。
【図８】かしめ装置の制御システムの構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明のかしめ方法におけるモータ制御の一例を示すフローチャート図であり、（ｂ）は、フローチャートに基づく動作を示すかしめ装置の要部概略図図である。
【図１０】本発明のかしめ方法に基づく動作を示すタイムチャート図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、従来のかしめ装置による包みかしめ方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は本発明のかしめ装置の主要部を中心とする概略構成図であり、図２にかしめ装置の全体構成図である。本発明のかしめ装置およびかしめ方法は、ワーク本体部に取付金具を包みかしめおよび熱かしめにより固定するためのものであり、図３に本発明が適用されるワークＷの一例として、スパークプラグ１の全体構成を示している。また、図４、５は、かしめ装置に設けた送り機構、加圧機構の詳細を示す図、図６、７は、本発明のかしめ装置を用いたかしめ方法の手順を説明するための図である。
【００３０】
まず、図３により、ワークＷとなるスパークプラグ１の構成を説明する。本実施形態のスパークプラグ１は、車両エンジン等に使用される公知の構成のもので、本体部としての絶縁碍子１１と取付金具１２を備え、取付金具１２は一端側（図中、上端側）に設けた包みかしめ部１２ａと熱かしめ部１２ｂによって、絶縁碍子１１の外周にかしめ固定されている。絶縁碍子１１は内部に中心電極１３ａを保持し、取付金具１２の他端側（図中、下端側）に溶接固定される接地電極１３ｂと、中心電極１３ａが軸方向に対向している。
【００３１】
取付金具１２は金属製筒状体で、一端側に多角形の厚肉部として取付用の六角部１２ｃを有し、六角部１２ｃ上方の開口端部に設けた薄肉部を包みかしめ部１２ａとするとともに、六角部１２ｃ下方に設けた薄肉部を熱かしめ部１２ｂとしている。取付金具１２の他端側は、図示しないエンジンシリンダヘッドの取付穴にねじ固定され、熱かしめ部１２ｂ下方に設けたフランジ部１４とガスケット１５によって取付穴を気密封止する（図２（ａ）の右図参照）。取付金具１２の内周面は、絶縁碍子１１の外周形状に沿う段付形状となっており、他端側内周面の段部と絶縁碍子１１外周面の段部との隙間にリング状のパッキン１６を介設し、また、一端側の包みかしめ部１２ａ内にシール用のリング１７を配置することによって、気密性を保持している。
【００３２】
かしめ構造としては、この他に、取付金具１２の六角部１２ｃと絶縁碍子１１の間に、筒状の間隙を形成し、シール用のタルクを充填する構成とすることもできる。この場合は、通常、タルク粉末を筒状に成形したものを隙間に充填し、その上下にシール用のリングとリングを配置する。これらスパークプラグ１のシール構造は、スパークプラグ１の用途や取付ねじ部のサイズ等によって適宜選択されるものであり、その他の公知の構造を採用することもできる。
【００３３】
図１（ａ）、（ｂ）において、本発明のかしめ装置は、ワーク保持用の第１の型である下型２と、包みかしめ用の第２の型である包みかしめ上型３と、熱かしめ用電極である横電極４を有する。下型２は、包みかしめ時および熱かしめ時にワークＷであるスパークプラグ１を保持するとともに、熱かしめ時には、通電用の電極として用いられる。このため下型２の中央部に、電極を兼ねる筒状保持部２１が設けられ、筒状保持部２１の筒内を、スパークプラグ１のフランジ部１４より小径の保持穴２２として、スパークプラグ１の下半部を挿通保持している。下型２は、軸方向（図の上下方向）に往復動可能に設けられ、図２に示すワーク送り手段としてのワークアプローチ機構６によって、図示の原位置からかしめ位置へ上昇またはかしめ位置から原位置へ下降させることができる。
【００３４】
包みかしめ上型３は、下型２の上方に対向して配設される。包みかしめ上型３の下端は、図示の原位置において、筒状保持部２１の保持穴２２から露出するスパークプラグ１の上端と間隔を有し、スパークプラグ１のセットを容易にしている。包みかしめ上型３の中央部には、スパークプラグ１が挿通される貫通穴３１が形成され、貫通穴３１の下端開口部を拡径して、包みかしめ部１２ａを形成するためのＲ状の成型面３２が形成されている。貫通穴３１の内径は、取付金具１２の上方に突出する絶縁碍子１１の最大径よりわずかに大きく、絶縁碍子１１の外周面と干渉しないようになっている。成型面３２となる貫通穴３１の下端開口部は、拡径した内表面を包みかしめ部１２ａに対応する曲面に形成され、スパークプラグ１の取付金具１２上端部に対向している。
【００３５】
包みかしめ上型３は、スパークプラグ１の軸方向に対向配置された下型２とともに、一対の包みかしめ型として機能する。包みかしめ上型３は、加圧手段としての加圧機構５に接続されており、スパークプラグ１がワークアプローチ機構６によって、かしめ位置へ移動した状態で、加圧機構５を駆動して、取付金具１２を加圧する。このため、包みかしめ上型３には高い材質強度が要求され、高硬度の耐磨耗性材料、例えば鋼材等で構成される。加圧機構５、ワークアプローチ機構６の作動は、次に述べるワーククランプ機構７とともに、制御部９により制御される。また、構成および作動の詳細は後述する。
【００３６】
熱かしめ用の横電極４は、スパークプラグ１の側方に複数配置される。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、スパークプラグ１の六角部１２ｃに対応する６つの横電極４を用いており、それぞれを六角部１２ｃの６つの側面に対向させて、スパークプラグ１の外周囲を放射状に取り囲むように配置している。複数の熱かしめ用の横電極４は、スパークプラグ１の径方向（図の水平方向）に往復動可能に設けられ、図２に示す電極送り手段としてのワーククランプ機構７によって、図３（ｂ）に点線で示す原位置からかしめ位置へ前進またはかしめ位置から原位置へ後退可能に設けられている。また、熱かしめ時の温度上昇は、スパークプラグ１の外周に温度計等よりなる温度計測部を設けて監視することができる。
【００３７】
熱かしめ用の横電極４は、下型２とともに、熱かしめ用の一対の通電電極として機能する。横電極４と下型２には、通電手段となる電源８が接続され、複数の熱かしめ用の横電極４は、熱かしめ時に、ワーククランプ機構７によって六角部１２ｃ側面に押圧される。この時、横電極４の背面に設けられるスプリング４１のばね力によって、複数の熱かしめ用の横電極４が六角部１２ｃに密着し、スパークプラグ１の外周囲を均等に保持する機能を有し（六角クランパ）、均等な通電を可能にする。また、熱かしめ時に、包みかしめ上型３と下型２の間にスパークプラグ１を保持し、加圧力を作用させた状態で、電源８から所定の電流を印加する。このため、熱かしめ用の横電極４には、高い材質強度が要求されず、横電極４と下型２を高導電性材料、例えば銅または銅合金等で構成することができる。
【００３８】
図２において、加圧機構５は、加圧用の第１のサーボモータＩと、サーボモータＩの回転運動を直線運動に変換して上下動する直動部５１とを有し、ロードセル５３を備える計測部５２を介して、直動部５１と同軸線上に包みかしめ上型３が連結されている。直動部５１は、例えば、公知のボールネジ機構を内蔵し、ロードセル５３の測定結果に基づいて制御部９がモータトルクの制御を行うことで、包みかしめ上型３の加圧力を調整する。これにより、加圧機構５は、包みかしめ工程において、包みかしめ部１２ａを所定形状に成形するために必要な加圧力を与えるとともに、熱かしめ工程において、取付金具１２を狭持して熱かしめ部１２ｂの熱変形に必要な加圧力を与えることができる。
【００３９】
図４において、ワークアプローチ機構６は、送り用の第２のサーボモータIIと、取付金具６１に対して回転可能に支持され、サーボモータIIの回転運動を直線運動に変換する送りねじ部６２と、送りねじ部６２と一体的に設けられてテーブル６３上を水平方向に往復動するカムブロック６４と、カムブロック６４のカム面６４ａ上を転動するカムフォロワとしての上昇用ローラ６５を有する。カムブロック６４上面のカム面６４ａは、送りねじ部６２と反対側の端部が下り傾斜する傾斜面６４ｂとなっており、図４（ａ）の原位置から、送りねじ部６２がカムブロック６４を図の左方へ送ると、ローラ６５がカム面６４ａの傾斜面６４ｂを転動しながら上昇する。
【００４０】
ここで、図２に示すように、ローラ６５は、下型２を浮動支持する支持部２３の下方に突設したブラケット２４に回転自在に支持されている。ローラ６５の上昇によって、ブラケット２４と一体の支持部２３および下型２が上昇すると、下型２に保持されるスパークプラグ１が上昇し、ローラ６５がカム面６４ａの水平面に達すると、スパークプラグ１の上昇が停止する（図４（ｂ））。この時、スパークプラグ１の六角部１２ｃの側方に、横電極４が位置する高さとなるように、カムブロック６４の高さが調整される。
【００４１】
図４において、ワーククランプ機構７は、送り用の第２のサーボモータIIと、取付金具６１および送りねじ部６２を、ワークアプローチ機構６と共通とし、送りねじ部６２に一体的に設けられてテーブル６２上を水平方向に往復動する第１のカムブロック７１と、第１のカムフォロワとしてのクランプ用ローラ７２、ローラ７２と連動する第２のカムブロック７３と、第２のカムフォロワとしてのクランプ用ローラ７４を有する。第１のカムブロック７１上面のカム面７１ａは、送りねじ部６２と反対側の端部に向けて下り傾斜する傾斜面７１ｂとこれに続く水平面７１ｃを有する形状となっており、水平面７１ｃはカムブロック７１上面より低い位置にある。図４（ａ）の原位置から、送りねじ部６２がカムブロック７１を図の左方へ送ると、ローラ７２は、カム面７１ａの水平面７１ｃを転動した後、傾斜面７１ｂを上昇し、上面の水平面に達する。
【００４２】
ここで、図２に示すように、ローラ７２は、第２のカムブロック７３が支持される支持部７５の下方に突設したブラケット７６に回転自在に支持されている。第２のカムブロック７３は、支持部７５上面に立設し、横電極４側の側面をカム面７３ａとして、その上端部を外向きに傾斜する傾斜面７３ｂとしている。ローラ７４は、第２のカムブロック７３のカム面７３ａに当接するとともに、横電極４を弾性支持する支持部４１の下方に突設したブラケット４２に回転自在に支持されている。支持部４１は、横電極４とともにスパークプラグ１の径方向（図の水平方向）に移動可能に設けられている。図４（ａ）の原位置において、ローラ７４は、カム面７３ａの傾斜面７３ｂに当接する最外方位置にある。
【００４３】
この時、ローラ７２の上昇によって、ブラケット７６と一体の支持部７５および第２のカムブロック７３が上昇すると、ローラ７４が、第２のカムブロック７３のカム面７３ａを転動し、傾斜面７１ｂに沿って最外方位置から内方へ移動する。これに伴い、ブラケット４２と一体の支持部４１が内方へ移動し、支持部４１に保持される横電極４が、スパークプラグ１へ向けて前進する。第２のカムブロック７３が最上昇位置となり、ローラ７４が、カム面７３ａの水平面に達すると、横電極４が最内方位置で停止し、スパークプラグ１の六角部１２ｃに密着する（図４（ｂ））。
【００４４】
このように、共通のサーボモータIIを用い、ワークアプローチ機構６とワーククランプ機構７を同時に作動させることができる。ワークＷであるスパークプラグ１の上昇タイミングと、スパークプラグ１への横電極４の当接タイミングは、ワークアプローチ機構６のカムブロック７１のカム面７１ａと、ワーククランプ機構７のカムブロック７３のカム面７３ａによって決まる。本実施形態では、ワーククランプ機構７のカム面７３ａに水平面７３ｃを設けて、傾斜面７３ｂが、ワークアプローチ機構６のカム面７１ａの傾斜面７１ｂと重ならないようにしたので、スパークプラグ１がかしめ位置まで上昇した後、横電極４が移動を開始し、スパークプラグ１の停止後に横電極４をスパークプラグ１に押圧することができる。
【００４５】
本発明のかしめ装置は、図１（ｂ）に示すように、包みかしめ上型３と下型２の間にスパークプラグ１を狭持し、加圧機構５を用いて包みかしめ上型３を加圧する包みかしめ工程と、６つの横電極４にて六角部１２ｃ側面を狭持し、電源８を用いて下型との間に電流を印加する熱かしめ工程を行う。これら２つの工程を、同時または連続的に行うことができるので、従来のように専用の装置または部品等の交換を行なう必要がない。さらに、熱かしめ工程では、包みかしめ上型３と下型２を利用して、熱かしめに必要な加圧力を作用させることができる。本実施形態では、加圧機構５の構成を工夫して、これら２つの工程における加圧力の調整を容易にしており、これを図５により説明する。
【００４６】
図５（ａ）において、本実施形態の加圧機構５は、サーボモータＩに連結される直動部５１の下端に設けたロードセル５３と、包みかしめ上型３の間に、トルク伝達部５４を有している。トルク伝達部５４は、筒状ハウジング５４ａ内に、上端が開口する容器状の第１トルク伝達部材５５と、これより小径の容器状で下端が開口する第２トルク伝達部材５６を順に収容し、第１トルク伝達部材５５の上方に第３トルク伝達部材５７を、第２トルク伝達部材５６内には、ガススプリング５８を配置している。筒状ハウジング５４ａは、ロードセル５３を収容する計測部５２のハウジング５２ａに固定され、第１トルク伝達部材５５および第２トルク伝達部材５６は、筒状ハウジング５４ａ内に、同心状かつ互いに摺動可能に支持されている。
【００４７】
図示の原位置では、第１トルク伝達部材５５内に収容される第２トルク伝達部材５６の上端面は、第１トルク伝達部材５５の上方に突出している。第３トルク伝達部材５７は円板状で、第２トルク伝達部材５６の上端面に固定され、下面外周部が第１トルク伝達部材５５と間隔をおいて対向するとともに、上面中央部にロードセル５３先端の荷重入力部５３ｂが当接している。第１トルク伝達部材５５は、包みかしめ上型３の上面に固定され、下端面中央部５５ａが図の上方に突出して、第２トルク伝達部材５６内においてガススプリング５８と当接している。ガススプリング５８は、公知の構成で、図の下方に突出するロッド部５８ａを有し、ロッド部５８ａの圧縮に伴う封入ガスの反力でばね力を発生させる。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、原位置において、第１トルク伝達部材５５と第３トルク伝達部材５７は、隙間Ａをおいて対向し、ガススプリング５８のロッド部５８ａによって形成される隙間Ｂに対して、隙間Ａが小さくなるように設定される（Ａ＜Ｂ）。また、ガススプリング５８のセット荷重Ｃは、熱かしめ工程で必要な加圧力Ｐｂに対してわずかに小さくなるように設定する。図５（ｃ）に示すように、包みかしめ工程で必要な加圧力Ｐａが印加されると、第３トルク伝達部材５７が下降して第１トルク伝達部材５５に当接し、包みかしめ上型３を加圧する。この時、トルク伝達経路は図示のようになり、ガススプリング５８が容易に圧縮されて第３トルク伝達部材５７と第１トルク伝達部材５５が直結されるので、速やかに所定の加圧力Ｐａで包みかしめを行なうことができる。
【００４９】
図５（ｄ）に示すように、熱かしめ工程で必要な加圧力Ｐｂが印加された場合には、第３トルク伝達部材５７が第１トルク伝達部材５５に当接せず、トルク伝達経路は図示のようになる。すなわち、第３トルク伝達部材５７と第１トルク伝達部材５５の間に、第２トルク伝達部材５６とガススプリング５８が介在するので、制御性の良好なガススプリング５８のセット荷重を利用して、熱かしめ工程で必要な加圧力Ｐｂの調整が容易にできる。
【００５０】
次に、上記構成のかしめ装置を用いたかしめ方法について、具体的に説明する。図６、７は、一連のかしめ工程における動作順序を示すもので、図６（ａ）中の点線は、包みかしめ上型３と下型２の原位置（初期位置）を示す。スパークプラグ１は下型２に保持されており、包みかしめ上型３と所定の間隔で軸方向（図の上下方向）に対向している。複数の横電極４は、包みかしめ上型３とスパークプラグ１の間の空間を取り囲むように、側方に離れて位置している。この状態から、図２、４に示したワークアプローチ機構６、ワーククランプ機構７を用いて、ワークＷであるスパークプラグ１をかしめ位置まで上昇させ、横電極４をかしめ位置まで前進させる。
【００５１】
図８は、制御部９を含む制御システムの構成例であり、制御部９は、第１のサーボモータＩ、第２のサーボモータIIをそれぞれ駆動するドライバＩ、ドライバII、ＣＰＵからの駆動信号をドライバＩ、IIに出力する通信モジュールを有している。ＣＰＵには、ロードセル出力信号がロードセルアンプを介して入力され、第１のサーボモータＩの駆動に反映される。また、熱かしめの進行を、電流計、温度計等により監視し、電源８への通電を制御する。
【００５２】
制御部９により、ワークアプローチ機構６、ワーククランプ機構７に共通の第２のサーボモータIIを駆動すると、上述したように、送りねじ部６３によってカムブロック６１および第１のカムブロック７１が水平方向に移動し、ローラ６２、７２がカム面６２ａ、７２ａに追従して上昇する。まず、図６（ｂ）において、ワークアプローチ機構６により、スパークプラグ１が下型２とともに上昇を開始して、絶縁碍子１１が包みかしめ上型３の貫通穴３１に挿通され、取付金具１２の上端が、包みかしめ上型３の貫通穴３１下端に近接する位置で停止する。続いて、ワーククランプ機構７により、ローラ７２と連動する第２のカムブロック７３が上昇を開始し、ローラ７４が追従して横電極４をスパークプラグ１方向へ前進させる。
【００５３】
スパークプラグ１の停止時に、複数の横電極４（本実施形態では６つ）は、スパークプラグ１の六角部１２ｃの側方に位置する。６つの横電極４は、それぞれに設けられたワーククランプ機構７により、スパークプラグ１の六角部１２ｃへ向けて前進し、六角部１２ｃの６つの側面に押圧される位置で停止する。この時、図１（ａ）に示したスプリング４１のばね力によって、６つの横電極４が六角部１２ｃの６つの側面に密着し、スパークプラグ１の外周を保持する。
【００５４】
次いで、図７（ａ）において、加圧機構５を用いて包みかしめを行なう。制御部９により、加圧機構５の第１のサーボモータＩを駆動し、包みかしめ上型３を下降させる。包みかしめ上型３の貫通穴３１は、下端開口部がＲ状の成型面３２となっており、スパークプラグ１の取付金具１２に当接すると、取付金具１２の薄肉筒状の上端開口部が、成型面３２形状に沿ってＲ状に内側に塑性変形し、Ｒ状の包みかしめ部１２ａが形成される。この時、制御部９によりロードセル５３にて測定される加圧力を監視し、所定の加圧力Ｐａに達したら、第１のサーボモータＩを停止する。
【００５５】
包みかしめ後、図７（ｂ）において荷重制御を行い、所定の加圧力Ｐｂとなるように、包みかしめ上型３を上昇させて、スパークプラグ１に加わる荷重を減圧する（Ｐｂ＜Ｐａ）。図５のように、加圧機構５にトルク伝達部５４を設けたので、包みかしめ上型３をわずかに上昇させることで、第１トルク伝達部材５５が第３トルク伝達部材５７から離間し、ガススプリング５８のセット荷重近傍の所定の加圧力Ｐｂに容易に制御することができる。熱かしめ時には、発熱部を軸方向に所定量圧縮変形させることができればよく、包みかしめ時の加圧力Ｐａ（例えば２０〜４０ＫＮ）に対して、比較的小さい加圧力Ｐｂ（例えば包みかしめの７０％以下）となるように、適宜設定することができる。
【００５６】
図７（ｃ）において、制御部９により電源８に通電を開始し、スパークプラグ１の六角部１２ｃとフランジ部１４の間の薄肉部を抵抗発熱させる。この時、横電極４と下型２の間に印加される電流が所定値となるようにフィードバック制御し、所定の温度に達するまで加熱し、その後、通電を停止する。この時、薄肉部が熱により軟化し加圧力Ｐｂによって座屈する。さらに熱膨張した薄肉部が常温に戻る際に熱収縮することで、絶縁碍子１１の外周に締付固定され、かしめ力を高めることができる。横電極４と下型２の間に印加される電流は、所定時間内に薄肉部が軟化する温度以上となるように、取付金具１２の材質等に応じて、適宜設定される。その後、加圧機構５、ワークアプローチ機構６、ワーククランプ機構７により、スパークプラグ１および下型２、包みかしめ上型３、横電極４を原位置に戻し、かしめ工程を終了する。
【００５７】
このように、本発明によれば、ワークの厚肉部、例えばスパークプラグ１の六角部１２ｃを利用して、その側方に熱かしめ用の横電極４を配置するので、共通の下型２と包みかしめ上型３を用いた１台のかしめ装置とすることができる。したがって、熱かしめ用の横電極４と下型２を銅系の導電材で構成して通電性を向上させ、包みかしめ上型３を鋼系の硬質材で構成して耐摩耗性を向上させることができる。さらに、包みかしめ上型３と下型２を利用してよる熱かしめに必要な加圧を実施することができ、熱かしめ用の横電極４に必要以上に高い荷重が加わらないので、耐久性を向上させることができる。
【００５８】
そして、本発明のかしめ装置は、包みかしめ上型３と下型２を用いた包みかしめと、熱かしめ用の横電極４と下型２を用いた熱かしめを、同時に進行させることができる。また、装置駆動用の２つのサーボモータＩ、IIを用い、サーボモータＩを組み込んだ加圧機構５にて包みかしめ上型３による加圧を制御し、サーボモータIIをワークアプローチ機構６、ワーククランプ機構７に共通に設けることで、効率よい駆動が可能になる。また、ワークアプローチ機構６にて、サーボモータIIに直結したカムブロック６４の前後動作によりワーク上下動作を行わせることで、下側のサーボモータIIに、上側のサーボモータＩによる包みかしめ上型３加圧の荷重負荷が伝達されない利点がある。
【００５９】
さらに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、加圧用のサーボモータＩを、高トルクで低速制御し、送り用のサーボモータIIを、低トルクで高速制御することで、包みかしめおよび熱かしめの一連の工程を高速で行なうことができる。本実施形態のワークであるスパークプラグ１は、包みかしめ部１２ｂを有する取付金具１２が、包みかしめ上型３に接近するまでのアプローチが長く、従来のように、包みかしめ上型３のみを上下動させる方式では、時間がかかる。そこで、送り用のサーボモータIIを高速駆動して、ワークアプローチ機構６によりスパークプラグ１をかしめ位置に高速で上昇させる。また、ワーククランプ機構７を同時に駆動して、横電極４をスパークプラグ１に当接させることができる。このため、加圧用のサーボモータＩは、最小限のストロークで加圧を開始することができ、高トルクで速やかに包みかしめを行なうことができる。
【００６０】
図１０は、本発明のかしめ装置を用いて、図９の手順で包みかしめおよび熱かしめを行なった場合のタイムチャートであり、サーボモータIIによりスパークプラグ１が高速で、包みかしめ上型３の位置まで上昇していること、その後、サーボモータＩにより包みかしめ上型３が下降して、高荷重で包みかしめを行なった後、速やかに減圧して熱かしめに移行していることがわかる。これにより、本発明のかしめ方法によれば、従来型の交換または２台のかしめ装置が必要となる従来方法と比較して、加工に要する時間を大幅に短縮することができる。また、設備コストを大幅に低減することができるので、生産性を大きく向上させることができる。
【００６１】
なお、上記図１に示したかしめ装置は、スパークプラグ１の取付金具１２外周に、六角部１２ｃに対応する６つの横電極４を設けたが、必ずしも全側面に配置する必要はない。例えば、６つの側面に対して１つおきに配置することもでき、横電極４を駆動するワーククランプ機構７を削減して、装置コストを低減することができる。また、六角部１２ｃに限らず、取付金具１２に設けた多角形の取付用ナット部や、多角形以外の厚肉部を利用することができる。ここで厚肉部とは、あるいは多角形以外の厚肉部であってもよく、取付金具１２の外周側面に当接させて、包みかしめ部１２ａおよび熱かしめ部１２ｂとなる薄肉部よりも肉厚であればよく、取付金具１２の側面を利用することで、同様の効果が得られる。
【００６２】
また、本発明のかしめ装置を用い、スパークプラグ１の取付金具１２に包みかしめ部１２ａおよび熱かしめ部１２ｂを形成する方法は、上記図６、７に示した手順に限定されるものではない。例えば、上記図６、７に示した手順では、包みかしめに先立って、横電極４をスパークプラグ１に当接させているが、包みかしめ後に、横電極４をスパークプラグ１に当接させてもよい。これら手順は、図２に示したワークアプローチ機構６、ワーククランプ機構７のカムブロック６４、７１、７３形状を変更することによって、任意に制御することができる。
【００６３】
上記実施形態では、スパークプラグ１を用い、絶縁碍子１１の外周に取付金具１２をかしめ固定するためのかしめ方法、かしめ装置について説明したが、スパークプラグ１に限らず、同様のかしめ構造を有するワークＷであれば、本発明を好適に利用することができる。例えば、内燃機関の排気系に設置される各種ガスセンサは、センサ素子を保持するセンサ本体部の外周に、筒状の取付金具を備えており、取付金具上端部に包みかしめ部を、その下方に厚肉部を挟んで熱かしめ部を有する同様の構成のものがある。
【００６４】
したがって、このようなセンサの包みかしめ部および熱かしめ部も、図１のかしめ装置を用いて、上記実施形態と同様の方法で容易に形成することができる。また、スパークプラグ１の基本構造およびかしめ構造は、図示した構造に限定されるものではなく、各部形状等は任意に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明のかしめ方法およびかしめ装置は、包みかしめ部と熱かしめ部により取付金具を本体部にかしめ固定する構成であれば、いずれの製品にも適用することができ、一工程で同時かしめを実施することにより、生産性を大きく向上させる効果を有する。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ  ワーク
Ｉ  第１のサーボモータ（モータ）
II  第２のサーボモータ（モータ）
１１  絶縁碍子
１２  取付金具
１２ａ  包みかしめ部
１２ｂ  熱かしめ部
１２ｃ  六角部
１２ｄ  厚肉部
１３ａ  中心電極
１３ｂ  接地電極
１４  フランジ部
１５  ガスケット
１６  パッキン
１７  リング
２１  筒状保持部
２  下型（第１の型）
２２  保持穴
３  包みかしめ上型（第２の型）
３１  貫通穴
３２  成型面
４  横電極（熱かしめ用電極）
５  加圧機構（加圧手段）
６  ワークアプローチ機構（ワーク送り手段）
６４  カムブロック
６５  ローラ（カムフォロワ）
７  ワーククランプ機構（電極送り手段）
７１  第１のカムブロック
７２  ローラ（第１のカムフォロワ）
７３  第２のカムブロック
７４  ローラ（第２のカムフォロワ）
８  電源（通電手段）
９  制御部
【図１】
0005500124.tif 000002
【図２】
0005500124.tif 000003
【図３】
0005500124.tif 000004
【図４】
0005500124.tif 000005
【図５】
0005500124.tif 000006
【図６】
0005500124.tif 000007
【図７】
0005500124.tif 000008
【図８】
0005500124.tif 000009
【図９】
0005500124.tif 000010
【図１０】
0005500124.tif 000011
【図１１】
0005500124.tif 000012