(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部が形成されたスパークプラグを製造するための設備であって、
前記絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、前記焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を、その原料粉末の充填層が、前記絶縁体の軸線方向において前記中心電極側から軟化し始めるように予め加熱する加熱装置を含み、
前記加熱装置は、内側に前記組立体が配置される加熱室が形成された加熱炉であり、前記加熱室内において前記組立体は、前記絶縁体を軸方向に立てた状態で配置されるようになっており、さらに前記加熱炉には、前記加熱室内に配置された前記組立体の上側又は下側のうち、前記中心電極に面する側に加熱源が設けられていることを特徴とするスパークプラグの製造設備。
【請求項２】
絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部が形成されたスパークプラグを製造するための設備であって、
前記絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、前記焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を、前記絶縁体の軸線方向において前記中心電極側が前記端子金具側よりも高温となるように加熱する加熱装置を含むことを特徴とするスパークプラグの製造設備。
【請求項３】
前記加熱装置は、内側に前記組立体が配置される加熱室が形成された加熱炉であり、前記加熱室内において前記組立体は、前記絶縁体を軸方向に立てた状態で配置されるようになっており、さらに前記加熱炉には、前記加熱室内に配置された前記組立体の上側又は下側のうち、前記中心電極に面する側に加熱源が設けられている請求項２記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項４】
前記加熱装置により予め加熱された前記組立体に対し、前記貫通孔に対する前記中心電極の位置は固定して、前記端子金具を前記貫通孔の軸方向において前記中心電極に近づく方向に加圧することにより、前記貫通孔内の前記原料粉末の充填層をプレスするプレス装置を含む請求項１ないし３のいずれかに記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項５】
前記加熱装置の加熱源はガスバーナを含むものである請求項１ないし４のいずれかに記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項６】
前記ガスバーナは、熱放射側となる開口部が前記組立体側を向くように配置されるカップ状の熱放射体と、そのカップ状の熱放射体の底部に炎噴射口を開口するバーナ本体とを備えたカップバーナである請求項５記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項７】
前記加熱炉には、加熱すべき前記組立体を前記加熱室内に導くための入口部と、加熱後の前記組立体を前記加熱室から排出するための出口部とを有するとともに、前記入口部から前記加熱室を通って前記出口部に至る経路で前記組立体の搬送路が形成され、前記加熱源は、その搬送路の上側又は下側のうち前記中心電極に面する側において、該搬送路に沿うように所定の間隔で複数配置されており、前記組立体は、前記加熱室内を前記搬送路に沿って連続的又は間欠的に搬送されながら、前記複数の加熱源により加熱されるようになっている請求項１ないし６のいずれかに記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項８】
前記加熱源はガスバーナを含むものであり、該ガスバーナは、その搬送路の上側又は下側のうち前記中心電極に面する側において、該搬送路に沿うように所定の間隔で複数配置されている請求項７記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項９】
前記組立体は、該組立体を軸線方向に立てた状態で着脱可能に保持する組立体保持体に保持された状態で前記搬送路に沿って前記加熱室内を搬送されるとともに、前記組立体保持体には前記組立体が、少なくとも前記搬送路の幅方向に沿って複数個保持されるようになっており、その組立体保持体の単位で前記加熱室内を搬送されつつ、前記ガスバーナにより加熱される請求項８記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項１０】
前記組立体の前記絶縁体を軸線方向に立てた状態で着脱可能に保持する組立体保持体が設けられ、前記組立体は該組立体保持体に保持された状態で、前記搬送路に沿って前記加熱室内を搬送されるとともに、前記プレス装置は前記加熱炉の前記出口側に隣接して配置され、該加熱炉から排出された前記組立体を、これを保持する前記組立体保持体とともに所定のプレス位置に搬入する搬入機構が設けられている請求項４ないし９のいずれかに記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項１１】
前記加熱炉には、前記絶縁体の軸方向において、前記加熱装置の加熱源と反対側に、該加熱源よりも発熱量の小さい補助加熱源が設けられている請求項１ないし１０のいずれかに記載のスパークプラグの製造設備。
【請求項１２】
絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部が形成されたスパークプラグを製造するための方法であって、前記絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、前記焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を製造する組立体製造工程と、前記絶縁体の軸線方向において前記中心電極側が前記端子金具側よりも高温となるように前記組立体を加熱する加熱工程と、その加熱された組立体に対し、前記貫通孔に対する前記中心電極の位置は固定して、前記端子金具を前記貫通孔の軸方向において前記中心電極に近づく方向に加圧することにより、前記貫通孔内の前記原料粉末の充填層を前記中心電極と前記端子金具との間でプレスするプレス工程と、を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパークプラグの製造設備及び製造方法に関するものであり、特に、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、それらを電気的に接合する焼結導電材料部（例えば導電性ガラスシール層や抵抗体など）が形成されたスパークプラグを製造するための設備及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関用のスパークプラグとして、電波ノイズ発生を低減するために抵抗体を内蔵したものが使用されている。このような抵抗体入りスパークプラグは、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具を固定し、同じく他方の端部側に中心電極を固定するとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に抵抗体を配置した構造を有する。また、抵抗体と端子金具との間あるいは抵抗体と中心電極との間には一般に、両者を電気的に接合するための導電性ガラスシール層が配置される。
【０００３】
このような抵抗体入りスパークプラグは、例えば図２３に示すような工程により製造されている。すなわち、同図（ａ）に示すように、絶縁体２の貫通孔６に中心電極３を挿入した後、導電性ガラス粉末を充填し、次いで抵抗体組成物の原料粉末を充填し、さらに導電性ガラス粉末を再び充填し、最後に中心電極３とは反対側から端子金具１３を圧入して組立体を作る。絶縁体２の貫通孔６内には、中心電極３側から導電性ガラス粉末層２６、抵抗体組成物粉末層２５及び別の導電性ガラス粉末層２７が積層された形で形成される。この状態で、組立体を加熱炉内に搬入してガラス軟化点以上に加熱し、中心電極３とは反対側から一軸方向に端子金具１３を押し込むことにより各層２５〜２７を圧縮して、同図（ｂ）に示すように、ガラスシール層１６，１７及び抵抗体１５を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記抵抗体入りスパークプラグの製法では、中心電極３の位置は固定して、端子金具１３を中心電極３側に押し込むいわば片側プレス的な方法により各層を圧縮している。この場合、図２３（ａ）において、最も下側に位置する導電性ガラス粉末層２６には、上側の充填物と貫通孔６壁面との摩擦によって加圧力が十分に作用しにくくなることから、粉末の圧縮あるいは流動が阻害され、ひいてはガラスシール層１６側が低密度となって焼結が十分に進まなくなることがある。このような状態になると、ガラスシール層１６中のカーボンが焼損したり金属成分が酸化したりして、ガラスシール層１６を介した抵抗体１５と中心電極３との導通状態が不完全となり、例えば長期間スパークプラグを使用するに伴い導通抵抗が増大して、正常な着火に支障を来たすこともありうる。
【０００５】
本発明の課題は、端子金具を中心電極側に押し込む片側プレス的な方法によりつつも、導電性ガラスシール層や抵抗体等を介した端子金具と中心電極との接合不良を生じにくいスパークプラグの製造設備及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明のスパークプラグの製造設備及び方法は、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部が形成されたスパークプラグを製造するためのものである。そして、その製造設備の第一の構成は、絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を、その原料粉末の充填層が、絶縁体の軸線方向において中心電極側から軟化し始めるように予め加熱する加熱装置を含み、加熱装置は、内側に組立体が配置される加熱室が形成された加熱炉であり、加熱室内において組立体は、絶縁体を軸方向に立てた状態で配置されるようになっており、さらに加熱炉には、加熱室内に配置された組立体の上側又は下側のうち、中心電極に面する側に加熱源が設けられていることを特徴とする。なお、上記第一の構成には、上記加熱装置により予め加熱された組立体に対し、貫通孔に対する中心電極の位置は固定して、端子金具を貫通孔の軸方向において中心電極に近づく方向に加圧することにより、貫通孔内の原料粉末の充填層をプレスするプレス装置を付加することができる。
【０００９】
次に、製造設備の第二の構成は、絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を、絶縁体の軸線方向において中心電極側が端子金具側よりも高温となるように加熱する加熱装置を含むことを特徴とする。なお、上記第三の構成には、上記加熱装置により予め加熱された組立体に対し、貫通孔に対する中心電極の位置は固定して、端子金具を貫通孔の軸方向において中心電極に近づく方向に加圧することにより、貫通孔内の原料粉末の充填層をプレスするプレス装置を設けることができる。
【００１０】
また、本発明に係る製造方法は、絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、焼結導電材料部の原料粉末の充填層が形成された組立体を製造する組立体製造工程と、絶縁体の軸線方向において中心電極側が端子金具側よりも高温となるように組立体を加熱する加熱工程と、その加熱された組立体に対し、貫通孔に対する中心電極の位置は固定して、端子金具を貫通孔の軸方向において中心電極に近づく方向に加圧することにより、貫通孔内の原料粉末の充填層を中心電極と端子金具との間でプレスするプレス工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記原料粉末の充填層が、絶縁体の軸線方向において中心電極側から軟化し始めるように組立体を加熱すると、該原料粉末の充填層はその軸方向において中心電極に近い側で、端子金具に近い側よりもガラスの軟化が進むこととなる。そして、これを端子金具側から軸線方向において中心電極側に、いわば片側プレス的な方法によりプレスした場合、圧力が伝播しにくい中心電極側の原料粉末も、ガラスの軟化の進行により流動抵抗が減少して、端子金具側と同様に圧縮が進行する。これにより、中心電極側においても焼結導電材料部の圧縮・焼結がよく進み、ひいては焼結導電材料部と中心電極との間に、常に良好な接合状態を確保することができるようになる。
【００１２】
絶縁体の軸方向において原料粉末の充填層を中心電極側から軟化させる方法としては、中心電極側が端子金具側よりも高温となるように組立体を加熱し、中心電極側に位置する原料粉末充填層のガラスを優先的に軟化ないし溶融させる方法がある。他方、原料粉末充填層中のガラスを、中心電極側において軟化点の低いもので構成し、端子金具側で軟化点の高いもので構成すれば、中心電極側と端子金具側とでほぼ同温度になるか、あるいは逆に端子金具側で若干高温となるような加熱条件でも、原料粉末充填層を中心電極側から軟化させることが可能となる。
【００１３】
上記加熱装置は、具体的には、内側に組立体が配置される加熱室が形成された加熱炉とすることができ、加熱室内において組立体が、絶縁体を軸方向に立てた状態で配置されるように構成することができる。この場合、加熱炉には、加熱室内に配置された組立体の上側又は下側のうち、中心電極に面する側に加熱源を設ることができる。これにより、炉内の組立体に対し、中心電極側が端子金具側よりも高温となる本発明の加熱条件を容易に形成することができる。
【００１４】
次に、上記加熱源は、ガスバーナを含むものとして構成できる。これによる作用・効果を以下に説明する。
【００１５】
すなわち、組立体を加熱する加熱炉としては、従来より抵抗発熱体を用いた電気炉が使用されている。図２２に示すように、そのような電気炉２００においては、複数の組立体ＰＡが、各絶縁体を軸方向に立てた状態でトンネル式の炉本体２０１内を１列に並んで搬送されるとともに、その搬送路の両側に配置された抵抗発熱体２０２からの輻射熱を各組立体ＰＡに対し側方から当てる構造となっている。ところが、側方からの輻射による加熱では効率が悪く、組立体の全体を均一に加熱するのに長時間を要し、生産効率が悪い問題がある。
【００１６】
しかしながら、加熱源としてガスバーナを使用した場合、専ら輻射熱伝達に頼らなければならない電気ヒータ等とは異なり、バーナからの炎により加熱が行われるので、輻射熱伝達に加えて炎の気流による対流熱伝達の効果が加わる。従って、組立体への熱伝達効率が飛躍的に向上し、短時間で目標温度に到達させることができるので、加熱時間が短縮され、生産性向上と省エネルギーの効果が極めて大きい。また、高価な電気エネルギーを使用せず、安価なガスの燃焼エネルギーを使用するのでエネルギーコストを削減することができる。さらに、対流により、高温の気流が組立体の表面（あるいは絶縁体の表面）に沿って流れることで、電気ヒータよりも均一に組立体を加熱することができる。また、複数の組立体が隣接して炉内に配置されている場合でも、それらの隙間に高温の気流を偏りなく分配することができ、ひいては多数の組立体を一度にかつ均一に加熱することができるので、生産効率の向上にも寄与する。
【００１７】
ガスバーナは、例えば熱放射側となる開口部が前記組立体側を向くように配置されるカップ状の熱放射体と、そのカップ状の熱放射体の底部に炎噴射口を開口するバーナ本体とを備えたカップバーナを採用することができる。このようなカップバーナでは、バーナ本体からの炎により熱放射体が加熱され、炎による対流熱伝達に、熱放射体からの輻射熱伝達が加わって、組立体をさらに均一に加熱することができる。
【００１８】
この場合、加熱炉は、加熱すべき組立体を加熱室内に導くための入口部と、加熱後の組立体を加熱室から排出するための出口部とを有するとともに、入口部から加熱室を通って出口部に至る経路で組立体の搬送路が形成され、加熱源が、その搬送路の上側又は下側のうち中心電極に面する側において、該搬送路に沿うように所定の間隔で複数配置されたものとして構成することができる。この場合、組立体は、加熱室内を搬送路に沿って連続的又は間欠的に搬送されながら、複数の加熱源により加熱されることとなる。これにより、搬送により順次供給される組立体を次々と加熱することが可能となり、加熱工程の能率をさらに向上させることが可能となる。なお、加熱源がガスバーナを含む場合、該ガスバーナーは、その搬送路上の上側又は下側のうち中心電極に面する側において、該搬送路に沿うように所定の間隔で複数配置することができる。
【００１９】
この場合、組立体の絶縁体を軸線方向に立てた状態で着脱可能に保持する組立体保持体を設け、組立体を該組立体保持体に保持した状態で、搬送路に沿って加熱室内を搬送されるように構成することができる。また、組立体保持体に組立体が、少なくとも搬送路の幅方向に沿って複数個保持されるようにしておき、その組立体保持体の単位で加熱室内を搬送されつつ、ガスバーナにより加熱されるように構成することができる。
【００２０】
例えば、図２２に示す従来の電気炉２００では、処理能率を向上させるために、搬送される組立体ＰＡの列数を増やすと、内側に位置する組立体の列には、外側の組立体に遮られて抵抗発熱体２０１からの輻射熱が十分に到達せず、加熱不足や加熱不均一による不良が発生しやすい問題がある。そのため、組立体の列数は精々２列までと小さく抑さえる必要があり、製造能率の劇的な改善は期待すべくもなかった。しかしながら上記本発明の構成では、組立体ＰＡ同士の間隙にも、対流熱伝達により偏りなく熱が分配される。その結果、多数の組立体ＰＡを同時にしかも均一に加熱することが可能となり、製造効率と歩留まりとを大幅に向上させることができるようになる。
【００２１】
なお、プレス装置は加熱炉の出口側に隣接して配置することができ、加熱炉から排出された組立体を、これを保持する組立体保持体とともに所定のプレス位置に搬入する搬入機構を設けることができる。これにより、組立体に対し、加熱工程に続いて直ちにプレス工程を実施することができるので、処理能率をさらに向上させることができ、また加熱炉の外に搬出した組立体の冷却もそれほど進まないので、該冷却による不良等も発生しにくい。
【００２２】
なお、加熱炉には、絶縁体の軸方向において、上記加熱源と反対側に、該加熱源よりも発熱量の小さい補助加熱源を設けることができる。これにより、組立体を一層短時間で目標温度に到達させることができる。なお、この補助加熱源もガスバーナにより構成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。
図１は本発明のスパークプラグの製造設備により製造されるスパークプラグの一例を示している。このスパークプラグ３０は、いわゆる抵抗体入りスパークプラグとして構成され、筒状の主体金具１、先端部が突出するようにその主体金具１に嵌め込まれた絶縁体２、その絶縁体２の内側に設けられた中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極３の先端部と対向するように配置された接地電極４等を備えている。そして、接地電極４と中心電極３との間には火花ギャップｇが形成されている。また、主体金具１は炭素鋼等で形成され、図１に示すように、その外周面には機関への取付け用のねじ部１２が形成されている。また、中心電極３はＮｉ合金等で構成されている。さらに、絶縁体２はアルミナ等のセラミックス焼成体で構成されている。
【００２４】
絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形成されており、その一方の端部側に端子金具１３が挿入・固定され、同じく他方の端部側に中心電極３が挿入・固定されている。また、貫通孔６内において端子金具１３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続されている。なお、抵抗体１５と導電性ガラスシール層１６，１７は、焼結導電材料部を形成している。
【００２５】
抵抗体１５は、ガラス粉末と導電材料粉末（及び必要に応じてガラス以外のセラミック粉末）とを混合して、これを焼結した抵抗体組成物からなり、以下に詳細に説明する工程により製造・形成されるものである。また、導電性ガラスシール層１６，１７は、Ｃｕ、Ｆｅ（あるいはそれらの合金）等の金属粉末を混合したガラスにより構成される。
【００２６】
図１に示すように、絶縁体２の軸方向中間には、周方向外向きに突出する突出部２ｅが例えばフランジ状に形成されている。そして、絶縁体２には、中心電極３の先端に向かう側を前方側として、該突出部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成された本体部２ｂとされている。一方、突出部２ｅの前方側にはこれよりも細径の第一軸部２ｇと、その第一軸部２ｇよりもさらに細径の第二軸部２ｉがこの順序で形成されている。なお、本体部２ｂの外周面には釉薬２ｄが施され、当該外周面の後端部にはコルゲーション２ｃが形成されている。また、第一軸部２ｇの外周面は略円筒状とされ、第二軸部２ｉの外周面は先端に向かうほど縮径する略円錐面状とされている。
【００２７】
次に、中心電極３の軸断面径は抵抗体１５の軸断面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁体２の貫通孔６は、中心電極３を挿通させる略円筒状の第一部分６ａと、その第一部分６ａの後方側（図面上方側）においてこれよりも大径に形成される略円筒状の第二部分６ｂとを有する。端子金具１３と抵抗体１５とは第二部分６ｂ内に収容され、中心電極３は第一部分６ａ内に挿通される。中心電極３の後端部には、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸部３ｃが形成されている。そして、上記貫通孔６の第一部分６ａと第二部分６ｂとは、第一軸部２ｇ内において互いに接続しており、その接続位置には、中心電極３の電極固定用凸部３ｃを受けるための凸部受け面６ｃがテーパ面あるいはアール面状に形成されている。なお、中心電極３の内部には、放熱促進のためにＣｕあるいはＣｕ合金等で構成された芯材３ｂが埋設されている。
【００２８】
また、第一軸部２ｇと第二軸部２ｉとの接続部２ｈの外周面は段付面とされ、これが主体金具１の内面に形成された図示しない主体金具側係合部としての凸状部とリング状の板パッキンを介して係合することにより、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具１の後方側開口部内面と、絶縁体２の外面との間には、フランジ状の突出部２ｅの後方側周縁と係合するリング状の線パッキン２２が配置され、そのさらに後方側にはタルク等の充填層２１を介してリング状のパッキン２０が配置されている。そして、絶縁体２を主体金具１に向けて前方側に押し込み、その状態で主体金具１の開口縁をパッキン２０に向けて内側に加締めることにより加締め部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に対して固定されている。
【００２９】
上記抵抗体入りスパークプラグ３０における、絶縁体２への中心電極３と端子金具１３との組付け、及び抵抗体１５と導電性ガラスシール層１６，１７との形成工程の概略は以下の通りである。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁体２の貫通孔６に対し、その第一部分６ａに中心電極３を挿入した後、（ｂ）に示すように導電性ガラス粉末Ｈを充填する。そして、（ｃ）に示すように、貫通孔６内に押さえ棒２８を挿入して充填した粉末Ｈを予備圧縮し、第一の導電性ガラス粉末層２６を形成する。次いで抵抗体組成物の原料粉末を充填して同様に予備圧縮し、さらに導電性ガラス粉末を充填して予備圧縮を行うことにより、図２（ｄ）に示すように、中心電極３側（下側）から貫通孔６内には、第一の導電性ガラス粉末層２６、抵抗体組成物粉末層２５及び第二の導電性ガラス粉末層２７が積層された状態となる。
【００３０】
そして、図３（ａ）に示すように、貫通孔６に端子金具１３を上方から挿入して組立体ＰＡを形成する。そして、この状態で炉内に挿入してガラス軟化点以上である９００〜１０００℃の所定温度（ただし、この温度は、組立体ＰＡ全体における平均的な温度を意味するものとする）に加熱し、その後、端子金具１３を貫通孔６内へ中心電極３と反対側から軸方向に圧入して積層状態の各層２５〜２７を軸方向にプレスする。これにより、同図（ｂ）に示すように、各層は圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層１６、抵抗体１５及び導電性ガラスシール層１７となる。
【００３１】
図４は上記抵抗体１５と導電性ガラスシール層１６，１７との形成を行う本発明のスパークプラグ製造設備４０の一例を示してる。該製造設備４０は、図４及び図５（ａ）に示すように、組立体ＰＡをガラス軟化点以上に加熱する加熱炉（加熱装置）４１と、その出口側に隣接して設けられたプレス装置４２とを含んで構成されている。加熱炉４１は内側に加熱室５０を有し、これをほぼ水平に貫く形で組立体ＰＡの搬送路ＰＬが形成されるとともに、その搬送方向前方側の側面に入口部４１ａが、同じく後方側に出口部４１ｂが形成されている。そして、上記図２ないし図３（ａ）に示す組立体製造工程において形成された組立体ＰＡが、組立体保持体としてのセッタＳに複数個（本実施例では３６個）セットされた状態で、入口部４１ａから搬送路ＰＬに沿って加熱室５０内に順次搬入され、出口部４１ｂから排出されるようになっている。
【００３２】
図５に示すように、セッタＳはセラミック又は金属からなる方形板状のもので、複数の組立体保持用貫通孔（以下、単に保持用貫通孔ともいう）Ｓａが、図３に示すように、マトリックス状（縦６×横６の計３６個：ただし、本実施例では搬送方向の配列を縦方向又は行方向といい、これと直交する方向の配列を横方向又は列方向という）に形成されている。図３に示すように、該保持用貫通孔Ｓａはその内径が、絶縁体２の第一軸部２ｇの外径よりも少し大きく、かつ突出部２ｅの外径よりは小さく形成されている。これにより、該保持用貫通孔Ｓａに組立体ＰＡを上方から挿入することにより、セッタＳは組立体ＰＡを、中心電極３が下側となるように立てた状態で保持するようになっている。
【００３３】
本実施例では、図２ないし図３（ａ）に示す組立体製造工程において組立体ＰＡを、図１３（ａ）に示すように列方向に６個並んだ状態で一括して形成し、これを同図（ｂ）に示すようにセッタＳに対して１列毎（６個づつ）にセットする工程を行の数の回数（この場合６回）だけ繰り返すことにより、最終的に保持用貫通孔Ｓａの全てに組立体ＰＡがセットされるようになっている。
【００３４】
図４に示すように、加熱炉４１の加熱室５０には、その上面側にガスバーナ（補助加熱源）４８が、同じく下面側にガスバーナ（加熱源）４９がそれぞれ搬送路ＰＬに沿って所定の間隔で複数設置されている。ガスバーナ４８，４９はセッタＳの搬送方向に複数列（本実施例では２列）配置されるとともに、該搬送路ＰＬの下側のガスバーナ４９の数は、上側のガスバーナ４８の数よりも多くされている。
【００３５】
本実施例においてガスバーナ４８，４９はカップバーナが採用されている。図２１にその一例を示すカップバーナ１５０は、遠赤外線セラミック等で開口部１５１ａを有するカップ状に形成された熱放射体１５１と、そのカップ状の熱放射体１５１の底部に炎噴射口１５３を開口するバーナ本体１５２とを備えている。バーナ本体１５２は、ガス導入側の外周面に取付けねじ部１５４が形成されたガスチューブ１５５と、そのガスチューブ１５５の内側に挿入されるバーナチップ１５６とを備える。ガスチューブ１５５の外周面上端部には、周方向に張り出す外筒受け部１５７が一体化され、その支持面１５７ａ上には外筒部１５８が、熱放射体１５１の外側を取り囲む形態で配置されている。バーナチップ１５６は、熱放射体１５１及び外筒部１５８の底部を貫いて、ガスチューブ１５５に対し軸方向に挿入されるとともに、その頭部１５６ａの外周面には空気導入溝１５６ｂが周方向に複数形成されている。
【００３６】
該カップバーナ１５０においては、ガスチューブ１５５に天然ガス、ＬＰＧガス等の燃料ガスが供給されるとともに、バーナチップ１５６の頭部外周面に形成された空気導入溝１５６ｂから導入された空気と混合され、炎噴射口１５３から流出しながら燃焼して炎を発生させる。この炎により熱放射体１５１は加熱されて赤熱し、遠赤外線ＦＩを放射する。
【００３７】
そして、このようなカップバーナで構成されたガスバーナ４８，４９は、図４に示すように、熱放射側となる熱放射体１５１の開口部１５１ａが組立体ＰＡ側を向くように配置される。これにより、炎による対流熱伝達に、熱放射体１５１からの遠赤外線に基づく輻射熱伝達が加わって、組立体ＰＡを均一に加熱することができる。
【００３８】
図４（ｂ）に示すように、加熱室５０の両側壁面には、その高さ方向中間位置において搬送路ＰＬの幅方向に内向きに張り出すほぼ水平な段面５０ｃ，５０ｃが形成され、その段面５０ｃ，５０ｃの内縁（すなわち、搬送路ＰＬの向き）に沿ってそれぞれガイド溝４５，４５が形成されている。図５（ａ）に示すように、ガイド溝４５，４５上には複数のセッタＳが１列に隣接して並ぶようになっている。そして、図４（ｂ）に示すように各セッタＳは、その下面両縁が該ガイド溝４５，４５の底面４５ａ，４５ａにより支持された状態で搬送路ＰＬに沿って搬送されるとともに、その幅方向両側面が該ガイド溝４５，４５の各側面でガイドされることとなる。
【００３９】
加熱室５０においてセッタＳにセットされた組立体ＰＡは、その上部側がガスバーナ４８により、同じく下部側がガスバーナ４９により加熱される。また、加熱室５０は、ガイド溝４５，４５に支持された複数のセッタＳにより、搬送路ＰＬを挟んで上部側と下部側に仕切られ、上部側加熱室５０ａと下部側加熱室５０ｂとを形成している。そして上部側加熱室５０ａの両側面には排気孔５１が、また下部側加熱室５０ｂには排気孔５２が、搬送方向に所定の間隔でそれぞれ複数形成されている。そして、加熱炉４１の外側面には、排気孔５１，５２に連通する排気路５３，５４を有する排気管５５，５５が取り付けられている。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、搬送路ＰＬにおいて加熱炉４１の入口側にはセッタ搬送手段としてのプッシャー４６が配置されている。プッシャー４６は、シリンダ４６ａにより伸縮するピストンロッド４６ｂにより、セッタの搬送方向に前進・後退するようになっている。そして、搬送路ＰＬの入口部４１ａに形成された受入れ位置４７に搬入されたセッタＳを、同図（ｂ）に示すように出口側に押すことにより、該セッタＳを加熱炉４１内に搬入する。これにより、加熱炉４１内において、搬送方向に密接配置された各セッタＳが押されて一体的に移動し、出口部４１ｂに最も近いセッタＳ’が加熱炉４１の外へ押し出される。
【００４１】
こうして、受入れ位置４７に搬入されたセッタＳをプッシャー４６により次々に加熱炉４１内に押し込むことにより、各セッタＳは、搬送路ＰＬに沿って、セッタＳの長さに対応して定まる１ステップ長さ毎に、間欠的に加熱炉４１内を搬送されることとなる。
【００４２】
ここで、本実施例においては加熱炉４１の加熱室５０内の加熱温度は、組立体ＰＡの平均的な到達温度レベルが９００℃〜１０００℃の範囲で調整されるとともに、セッタＳひいては組立体ＰＡの上記温度での加熱時間は８分〜２０分となるように、その搬送速度が調整されている。他方、図４（ａ）に示すように、加熱室５０内において、搬送路ＰＬの下側のガスバーナ４９は、上側のガスバーナ４８よりも数が多く、図３（ａ）に示すように、セッタＳにセットされた組立体ＰＡは、中心電極３側で端子金具１３側よりも高温となるように加熱されることとなる。この場合、中心電極３側と端子金具１３側との温度差は、０〜１００℃の範囲で調整するのがよい。
【００４３】
なお、図４（ｂ）に示すように、本実施例では、上側のガスバーナ４８から、セッタＳに装着された組立体ＰＡの上端位置までの距離Ｈ1と、下側のガスバーナ４９から、組立体ＰＡの下端位置までの距離Ｈ2とがほぼ同じに設定されるとともに、上下とも同列数（本実施例では２列）のガスバーナが配置されている。そして、下側のガスバーナ４９の搬送路ＰＬにおける配置間隔を、上側のガスバーナ４８よりも狭く設定することで、組立体ＰＡは、中心電極３側で端子金具１３側よりも高温となるように加熱されるようになっている。他方、上下のガスバーナ４８，４９の該配置間隔をほぼ同じとして、上側のガスバーナ４８の列数を下側よりも少なくする構成や、あるいは距離Ｈ1を距離Ｈ2よりも大きく設定する構成、さらには上側のガスバーナ４８を省略する構成等も可能である。
【００４４】
図４（ａ）及び図５に示すように、加熱炉４１の出口部４１ｂにはシャッター６０が設けられている。シャッター６０は、図６（ａ）に示すようにシリンダ６１のピストンロッド６２に対し、連結部材６３を介して接続されており、該シリンダ６１のピストンロッド６２が伸縮することにより出口部４１ｂを開閉するようになっている。加熱炉４１の出口部４１ｂにシャッター６０を設けることで、該出口側に位置するプレス装置４２その他の機構等が常時高熱にさらされることが防止されるようになっている。
【００４５】
次に、図１２に示すようにプレス装置４２は、セッタＳに対して下側から接近・離間可能に設けられ、該セッタＳを下面側から支持する下ダイ７０と、セッタＳに対して上側から接近・離間可能に設けられ、セッタＳに装着された組立体ＰＡの端子金具１３を上側から軸方向にプレスする上ダイ７１と、上ダイ７１及び下ダイ７０を駆動するシリンダ７２及び７３とを含んで構成されている。図８（ａ）に示すように、下ダイ７０は、セッタＳの外形寸法よりも小さい略正方形状の形態を有している。また下ダイ７０には、セッタＳの組立体保持用貫通孔Ｓａに対応して、上面側にそれぞれ開口する複数の凹部７０ａが形成されている。図１２に示すように、凹部７０ａは、下ダイ７０がシリンダ７２により上昇した状態で、組立体ＰＡのセッタＳの下面から突出した突出部分（第二軸部）２ｉを収容するようになっている。そして、下ダイ７０はその上面７０ｂがセッタＳの下面に当接することによりセッタＳを支持することとなる。
【００４６】
一方、上ダイ７１は、パンチプレート７１ａと、そのパンチプレート７１ａの下面側に取り付けられたプレスピン７５とを備えている。プレスピン７５は、下ダイ７０の凹部７０ａに一対一に対応して複数（本実施例では３６個）設けられている。パンチプレート７１ａは、シリンダ７３のピストンロッド７３ａの先端に連結部材７４を介して連結されており、該ピストンロッド７３ａが伸縮することにより、該パンチプレート７１ａを厚さ方向に貫くガイド部材７６に沿って昇降するようになっている。下ダイ７０に支持されたセッタＳに対しパンチプレート７１ａが下降することにより、各プレスピン７５が一体的に組立体ＰＡの端子金具１３に接近し、絶縁体２内の各層２５〜２７（図３（ａ））が、端子金具１３を介して軸方向にプレスされる。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、加熱炉４１の出口側においてプレス装置４２にはローラコンベアとして構成された搬送コンベア（搬入機構）８０が設けられている。搬送コンベア８０は、加熱炉４１の出口部４１ｂから押し出されたセッタＳを受け取ってプレス装置４２のプレス位置まで搬送し、プレス後において該セッタＳをさらに下流側へ搬送する。搬送コンベア８０においては、図８及び図９に示すように、セッタＳの幅よりも少し大きい幅を有するガイド溝８１が、加熱炉４１の搬送路ＰＬに沿って形成されている。このガイド溝８１には複数の駆動ローラ８２が、ガイド溝８１の底面８１ａからロール面８２ａが突出した状態で、その長手方向に沿って複数設けられている。
【００４８】
図８（ｂ）に示すように、搬送コンベア８０は、その入口側の駆動ローラ８２の組からなる入口側コンベア８５と、中間部の駆動ローラ８２の組からなる中間コンベア８６と、さらに出口側の駆動ローラ８２の組からなる出口側コンベア８７とを含み、これらコンベア８５，８６，８７は、駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３によりそれぞれ独立に駆動されるようになっている。そして、プレス装置４１の上下のダイ７０，７１は、搬送コンベア８０の搬送方向において中間コンベア８６に対応して設置されている。
【００４９】
以下、製造設備４０の作動を説明する。図１３に示すように、組立体ＰＡの組立体保持用貫通孔Ｓａへのセットが全て（３６個）完了したセッタＳは、加熱炉４１に向けて搬送される。図５（ａ）に示すように、上記セッタＳがセッタ受け入れ位置４７に到達すると、図５（ｂ）に示すように、シャッター６０が開き、プッシャー４６が前進する。これにより、セッタＳが搬送方向出口側に押されて加熱炉４１内に搬入されるとともに、出口側のセッタＳ’は加熱炉４１から押し出される。ここで、図６（ｂ）に示すように、加熱炉４１の出口側からセッタＳ’が押し出されると、搬送コンベア８０の入口側コンベア８５の駆動ローラ８２がモータＭ１の駆動により回転し、該セッタＳ’は搬送コンベア８０に受け渡される（図７も参照）。そして、搬送コンベア８０にセッタＳ’が受け渡されると加熱炉４１のシャッター６０が閉じられる。
【００５０】
図１０（ａ）に示すように、搬送コンベア８０に受け渡されたセッタＳ’（Ｓ）は、図１１に示すように入口側コンベア８５及び中間コンベア８６の駆動により、プレス装置４２のプレス位置に搬送される。図１０（ａ）に示すように、セッタＳがプレス位置に到達すると、コンベア８５及び８６の駆動が停止する。そして、図１０（ｂ）に示すように、プレス装置４２の下ダイ７０が上昇することによりセッタＳが下ダイ７０に支持される（図９も参照）。続いて、この状態で図１０（ｃ）に示すように上ダイ７１が下降することにより、図１２に示すように、組立体ＰＡの端子金具１３が上ダイ７１のプレスピン７５で圧入される。これにより、図３に示すように、積層状態の各層２５〜２７が軸方向にプレスされ、同図（ｂ）に示すように各層が圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層１６、抵抗体１５及び導電性ガラスシール層１７となる。
【００５１】
このようにプレスが完了すると、図１０（ｄ）に示すように、下ダイ７０が下降するとともに上ダイ７１が上昇して、プレス装置４２の待機状態に復帰する。そして、図１１（ｂ）に示すように、搬送コンベア８０の中間コンベア８６及び出口側コンベア８７がモータＭ２，Ｍ３の駆動により回転駆動され、プレス位置からセッタＳを下流側へ排出することとなる。セッタＳの排出が終わると、図５（ｂ）に示すように、加熱炉４１のシャッタ６０が開き、プッシャー４６が前進する。これにより、セッタＳが搬送方向に押されて加熱炉４２内に搬入されるとともに、出口側のセッタＳ’は加熱炉４１から押し出される。
【００５２】
なお、プレスが完了した組立体ＰＡには、主体金具１や接地電極４等が組み付けられて、図１に示すスパークプラグ３０が完成する。
【００５３】
さて、本発明のスパークプラグ製造設備４０では、加熱炉４１内において組立体ＰＡが、中心電極３側で高温となり、端子金具１３側で低温となるように加熱されることとなる。その結果、図２０（ａ）に示すように、積層状態の各層２５〜２７はその軸方向において中心電極３に近い側が、端子金具１３に近い側よりもガラスの軟化が進むこととなる。そして、同図（ｂ）に示すように、これを端子金具１３側から軸線方向にプレスした場合、圧力が伝播しにくい中心電極３側の粉末も、ガラスの軟化の進行により流動抵抗が減少して、端子金具１３側と同様に圧縮が進行する。これにより、中心電極３側のガラスシール層１６の圧縮・焼結がよく進み、ガラスシール層１６を挟んで抵抗体１５と中心電極３との間に、常に良好な接合状態を確保することができるようになる。また軸方向において端子金具１３側と中心電極３側とで密度差の少ない、均一に焼き締まった抵抗体１５を得ることができるので、抵抗体１５の性能、特に負荷寿命特性を向上させることが可能となる。
【００５４】
なお、中心電極３側に位置する導電性ガラスシール層１６のガラスを、反対側の導電性ガラスシール層１７よりも軟化点の低いガラスを用いて形成してもよい。この場合、組立体ＰＡは、例えば中心電極３側と端子金具１３側とをほぼ同温度となるように加熱しても、中心電極３側のガラスが先に軟化することとなり、上記のように中心電極３側が高温となるように加熱した場合と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、加熱炉４１においては、加熱源としてガスバーナ３８，３９を使用している。この構成では、専ら輻射熱伝達に頼らなければならない電気ヒータ等とは異なり、バーナからの炎により加熱が行われるので、輻射熱伝達に加えて炎の気流による対流熱伝達の効果が加わる。従って、組立体ＰＡへの熱伝達効率が飛躍的に向上し、短時間で目標温度に到達させることができるので、加熱時間が短縮され、生産性向上と省エネルギーの効果が極めて大きい。また、高価な電気エネルギーを使用せず、安価なガスの燃焼エネルギーを使用するのでエネルギーコストを削減することができる。
【００５６】
さらに、上記のようなガスバーナ４８，４９が、複数立てた状態でセッタＳ上に配置された組立体ＰＡに対し上下方向に対向する形で配置されている。従って、組立体ＰＡ同士の間隙にも、対流熱伝達により偏りなく熱が分配される。その結果、多数の組立体ＰＡを同時にしかも均一に加熱することが可能となり、製造効率と歩留まりとを大幅に向上させることができるようになる。
【００５７】
なお、以上の実施例においては、マトリクス状に組立体保持用貫通孔Ｓａが形成されたセッタＳを用いる構成となっていたが、図１４に示すように、保持用貫通孔Ｓａが一列のみ形成されたセッタＳを用いてもよい。この場合、セッタＳは、保持用貫通孔Ｓａに組立体ＰＡが一列セットされる毎に加熱炉４１へ搬送されることとなる。他方、図１５に示すように、組立体製造工程において、絶縁体２を予めマトリックス状に配列しておき、それらの全てに同時に粉末の充填及び予備圧縮を行って、組立体ＰＡを上記マトリックス単位でまとめて形成することも可能である。この場合、セッタＳへの組立体ＰＡの装着は、該マトリックス単位で一括して行ってもよいし、あるいは行単位で逐次的に行ってもいずれでもよい。
さらに、図１６に示すように、組立体製造工程において、複数の組立体ＰＡをマトリックス状に配置された形で一括形成し、これを組立体保持用貫通孔Ｓａが１列のみ形成されたセッタＳに対し、１列毎に区切ってセットするようにしてもよい。
【００５８】
次に、図１７に示すように加熱炉４１においてガスバーナ４８，４９は、火力の強い大型のものを搬送方向に一列に配置するようにしてもよい。また、前述の通り、ガスバーナ４８，４９のうち上側のガスバーナ４８を省略することも可能である。
【００５９】
また、加熱炉４１内におけるセッタＳの搬送手段はプッシャー４６に限らず、図１８に示すように、駆動ローラ９０により構成することも可能である。この場合、駆動ローラ９０は例えばアルミナ等のセラミックで構成でき、ガイド溝４５の底面４５ａからそのロール面９０ａを突出させた状態で、ガイド溝４５に沿って複数所定の間隔で配置することができる。これにより、セッタＳは、その両側下面がロール面９０ａにより支持されるとともに、その幅方向がガイド溝４５の側面により規制される。そして、駆動ローラ９０が図示しないモータ等の駆動手段により回転駆動されることにより、セッタＳはガイド溝４５に沿って移動することとなる。
【００６０】
さらに、組立体ＰＡは、図３（ａ）に示すのとは上下を反対にした状態で加熱炉内を搬送し、プレス装置４２においては、下側の端子金具１３を上側の中心電極３側に向けて押し上げるようにして、図３（ａ）の各層２５〜２７の圧縮を行うようにしてもよい。この場合、図４の加熱炉４１においては、下側のヒータ１９の配置個数を減ずるか、あるいはこれを省略して、組立体ＰＡが中心電極３側で高温となるように加熱するようにする。
【００６１】
なお、本発明の製造設備によって製造されるスパークプラグは、図１のような抵抗体入りスパークプラグ３０に限らず、例えば図１９に示すように、抵抗体を有さないスパークプラグ１３０にも適用可能である。該スパークプラグ１３０では、絶縁体２の貫通孔６内において、端子金具１３と中心電極３とが、焼結導電材料部としての１層のガラスシール層１６により互いに電気的に接合されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパークプラグ製造設備により製造されるスパークプラグの一例を示す正面断面図。
【図２】図１のスパークプラグの製造工程を示す説明図。
【図３】図２に続く説明図。
【図４】本発明のスパークプラグ製造設備の一例を示す全体側面部分断面図及びそのＡ−Ａ断面図。
【図５】図４の作動平面図。
【図６】作用説明側面拡大図。
【図７】図５（ｂ）の部分拡大平面図。
【図８】搬送コンベアの平面図及び側面図。
【図９】搬送コンベア上においてセッタがプレス装置の下ダイに支持された状態を示す断面図。
【図１０】プレス工程の作動説明模式図。
【図１１】搬送コンベアの作動を示す説明模式図。
【図１２】プレス装置の正面図。
【図１３】セッタに対する組立体のセット工程を示す説明図。
【図１４】図１３の変形例を示す説明図。
【図１５】その別の変形例を示す説明図。
【図１６】そのさらに別の変形例を示す説明図。
【図１７】加熱炉内におけるガスバーナの変形例を示す図。
【図１８】加熱炉の搬送手段の変形例を示す正面部分断面図及び側面断面図。
【図１９】スパークプラグの変形例を示す正面断面図。
【図２０】図４の製造設備を用いたときの作用説明図。
【図２１】カップバーナの一例を示す部分断面斜視図。
【図２２】従来のスパークプラグの製造設備を示す説明図。
【図２３】その問題点を示す説明図。
【符号の説明】
１  主体金具
２  絶縁体
３  中心電極
４  接地電極
６  貫通孔
１５  抵抗体（焼結導電材料部）
１６，１７  導電性ガラスシール層（焼結導電材料部）
３０，１３０  スパークプラグ
４０  製造設備
４１  加熱炉（加熱装置）
４２  プレス装置
４８  ガスバーナ（補助加熱源）
４９  ガスバーナ（加熱源）
５０  加熱室
８０  搬送コンベア（搬入機構）
１５０  カップバーナ
Ｓ  セッタ（組立体保持体）
ＰＡ  組立体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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