(57)【要約】【課題】スパークプラグ用の主体金具をなす主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、両部材間に加圧力を付与した状態の下で、抵抗溶接で、その両部材を高強度に、低コストで溶接できるようにする。【解決手段】主体金具本体３０ｂの先端３１ａに、接地電極用の棒部材５０の一端５０ａを接触させて、両部材間に加圧力を付与する。加圧力はコイルスプリング２２０を圧縮することによって弾性的に付与されるものとし、加圧力のうち、抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から通電終了までの加圧力を、回転カム１８０の駆動によってコイルスプリング２２０の圧縮量を大きくすることによって、所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御を行う。通電初期には、電気抵抗の増大による発熱効率を高められる上、通電途中以降の発熱部の軟化、溶融による加圧力の低下を防止できるので、低コストで高強度の溶接が得られる。【選択図】図４
2015050140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造方法において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御を行うことを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具の製造方法。
【請求項２】
スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造方法において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御を行うことを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具の製造方法。
【請求項３】
前記加圧力はバネを圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、前記加圧力調整制御を、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させることによって行うことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法。
【請求項４】
前記カムは回転カムであることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造装置において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御手段を設けたことを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具の製造装置。
【請求項７】
スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造装置において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御手段を設けたことを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具の製造装置。
【請求項８】
前記加圧力はバネを圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、前記加圧力調整制御手段が、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させるカム装置であることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造装置。
【請求項９】
前記カムは回転カムであることを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの着火に使用されるスパークプラグの主要構成部品である主体金具の製造方法、及びこの製造方法を含むスパークプラグの製造方法、並びにスパークプラグ用の主体金具の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関の着火に使用される公知のスパークプラグの一例として、図６に示した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このスパークプラグ１は、先端３１ａ側が小径で後端が大径の異径筒状構造をなす主体金具本体３０と、この内側（中空部）において包囲される形で保持、固定された、先端（図６下端）に中心電極５を突出させた中空軸状（筒状）のセラミック製の絶縁体（筒状碍子または絶縁碍子）２１、そして、主体金具本体３０の先端３１ａに中心電極５の先端とで火花ギャップを形成する接地電極（外側電極）５１などから構成されている。このようなスパークプラグ１は、主体金具本体３０の先端３１ａ寄り部位の小径の筒状部３３の外周面に設けられたネジ３４を、図示しないエンジンヘッドのプラグホール（ねじ穴）に、自身の後端寄り部位に設けられたねじ込み用多角形部３８を介して回転させてねじ込み、この多角形部３８とネジ３４との先後間に位置するフランジ３７を着座させて取り付けられるように構成されている。なお、本願において、スパークプラグ１、又はその構成部材である主体金具本体３０や接地電極５１等の構成部品及び部位（又は部分）において、先端というときは、図６におけるそれらの下端を言い、後端というときはその逆の端（上端）を言うものとする。
【０００３】
前記したスパークプラグ１を構成する主体金具３１は次のようにして製造される。まず、多段の冷間鍛造工程により、出発素材を順次成形して、図７のＡ（左図）に示したように、主体金具本体３０と略同一形状の成形体３０ａを製造する。なお、図７は、図６におけるのと上下を逆にして図示している。そして、この成形体３０ａから、図７のＢ（図７の中央）に示したように、筒状部３３のネジ３４を除いて必要箇所を切削で仕上げられた主体金具本体仕掛品３０ｂとする。次いで、この仕掛品３０ｂにおける筒状部３３の先端３１ａに、横断面矩形の接地電極用の棒部材５０を、筒状部３３の軸線Ｇと平行で、その後端（一端）５０ａが位置決めされて接触（当接）する突き合わせ状態となるように配置して溶接する。その後、図７のＣ（右図）に示したように、先端３１ａ側の小径の筒状部３３にネジ３４を形成する加工（転造）や表面処理等を行うことで、主体金具３１となる。スパークプラグ１は、このような主体金具３１内側に、中心電極５等を含む絶縁部材２１を組付けて、後端のカシメ用の薄肉円筒部（蓋部）３９を内側に折り曲げると同時に先端側に圧縮するカシメ加工を行い、その後、接地電極用の棒部材５０の曲げ加工をして、中心電極５との火花ギャップを形成することで組立てられ、製造される。
【０００４】
ところで、主体金具本体３０の先端３１ａに接地電極用の棒部材５０を溶接して主体金具３１を製造する場合において、溶接を抵抗溶接で行うときには、スパークプラグ用の主体金具の製造装置である抵抗溶接機の、例えば、下方の固定電極側に、主体金具本体３０を先端３１ａが上向きとなるように位置決め配置し、上方の可動電極側に、接地電極用の棒部材５０を保持させ、この可動電極を所定ストローク下降し、その棒部材５０の一端（下端）５０ａを、主体金具本体３０の先端３１ａに突き合わせるように接触（当接）させ、所定の押付け力Ｆで加圧する（図７−Ｂ参照）。ただし、可動電極は、バネ（例えば、コイルスプリング）を介して、上方の可動盤に取り付けられており、したがって、この加圧には、そのバネの圧縮によるバネ力（弾性力）を用いている。
【０００５】
そして、その所定の加圧状態の下で、主体金具本体３０と接地電極用の棒部材５０の両部材間に所定の電流を、所定の時間流し、その通電による接触部の電気抵抗による発熱作用、及びその加圧力による押し付けにより、その溶接を行っていた（特許文献１）。ここで、加圧力Ｆ、電流、そして、通電時間等の溶接条件は、接触部間に適切な発熱、溶融が得られて、所望とする溶接が得られるように、両部材の材質、大きさ、接触面の状態等を考慮し、テスト溶接を繰り返すことで見つけ出される。
【０００６】
このような抵抗溶接においては、通電時の加圧力が小さいと、接触部では電気抵抗が大きくなるため、同じ電流を流す場合でも、加圧力が大きい場合に比べると、その接触部においては集中的な発熱が得られるから、高強度の溶接が得られる。一方、その加圧力が小さすぎると、スパッタや溶接バリ等の発生を招くなど、外観不良を発生させやすい。他方、通電時の加圧力が大きければ逆に電気抵抗が小さくなるため、所望とする発熱、溶融による融合が得られず、溶接強度の低下を招く。このため、上記したような抵抗溶接において、一定の加圧力を付与した状態の下で、一定の電流で、主体金具本体に接地電極を抵抗溶接する場合には、このような抵抗溶接の特性を考慮し、言わば中間的な加圧力を付与していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−４４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、一定の加圧力を付与した状態の下で、例えば、上記したように、バネを圧縮することで得られる所定の弾性力による加圧状態で、一定の電流を流して抵抗溶接するとしても、その通電開始から所定時間の経過時以降においては、接触部の発熱による軟化、溶融により、その接触部（軟化、溶融箇所）には潰され変形（又は棒部材の一端の主体金具本体の先端に対する埋没）が生じる。結果、この潰され変形分、バネが微量伸びることで圧縮力が弱まるため、この所定時間経過後においては、僅かであるが加圧力が低減する傾向がある。とはいえ、通電当初から、この加圧力の低下を見込んで、その分、加圧力を高めに設定すれば、通電開始時の電気抵抗が小さくなるから、その開始時において所望とする発熱、溶融による融合が得られず、溶接強度の低下を招いてしまう。かといって、発熱作用を高めるために電流を増大すれば、接触部以外でも発熱し、材料の脆化やスパッタ等の発生を招いてしまうという問題がある。
【０００９】
一方、溶接強度の低下は、その溶接箇所が高温、高圧の爆風に晒され続けるスパークプラグにおいては、耐久性上において重大な問題である。とくに、近年、スパークプラグに対する耐熱等の耐久性能についての要求は、益々、厳しくなっている。その上に、主体金具本体は低炭素鋼（Ｓ２５Ｃなど）製でも、接地電極は着火性能の向上のため、Ｎｉ合金製など各種の新素材が採用されてきており、その溶接は、熱伝導率や融点に相違のある異種金属間の抵抗溶接となる。しかも、主体金具の製造における抵抗溶接では、溶接される棒部材の一端に対し、溶接相手部材である主体金具本体の先端が、相対的に極端に大きい上に、両部材の体積が極端に異なるなどから、溶接条件の設定が極めて難しく、高溶接強度の実現が難しい。
【００１０】
こうした中、本願発明者らは、通電開始初期から溶融開始温度に発熱するまでは、相対的に小さい加圧力を付与し、その後、加圧力を増大するなど、通電時間中において加圧力を調整制御することが、この種の溶接においてその高強度化の実現に有効であると考えた。とはいえ、このような溶接においては、通電時間が極めて短時間（例えば１秒程度）であることから、その間における加圧力の安定した調整制御は容易でない。しかも、スパークプラグ用の主体金具は種類も多く、その製造においては、多数を効率的に、かつ、低コストで溶接しなければならない。したがって、加圧力調整、制御により、製造コストの増大を招く手法は適さない。このため、この加圧力の調整、制御に、例えばサーボモータ（サーボモータ機構）を用いる場合には、抵抗溶接時間（通電時間）の短さからして、サーボモータ制御で得られる精度では、上記の加圧力変化に追随した制御が困難である。そればかりか、装置、制御が複雑化する上に、コスト上の難点もある。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑み、スパークプラグ用の主体金具を構成する主体金具本体の先端に、微小な接地電極用の棒部材を抵抗溶接で、高強度に、しかも低コストで溶接できるようにすることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造方法において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造方法において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記加圧力はバネを圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、前記加圧力調整制御を、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させることによって行うことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法である。
請求項４に記載の発明は、前記カムは回転カムであることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造方法を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造装置において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、スパークプラグ用の主体金具本体の先端に、接地電極用の棒部材の一端を接触させて、前記先端と前記一端との間に加圧力を付与した加圧力状態の下で、前記主体金具本体と前記棒部材とを抵抗溶接によって溶接するスパークプラグ用の主体金具の製造装置において、
前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記加圧力はバネを圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、前記加圧力調整制御手段が、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させるカム装置であることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造装置である。
請求項９に記載の発明は、前記カムは回転カムであることを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグ用の主体金具の製造装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１又は２に記載の本発明によれば、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時（以下、「通電途中」ともいう）から、少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御を行うこととしている。このため、例えば、前記加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも、小さくならないように加圧力調整制御を行うか、請求項２に記載のように大きくする、加圧力調整制御を行うことにより、通電開始時の接触部における電気抵抗を大きくすることができる上に、通電途中の後における加圧力の低下も防止できるから、高強度の抵抗溶接が得られる。すなわち、本発明によれば、通電初期（通電途中の前）には、接触部における電気抵抗を大きくすることができるから、接触部の発熱（温度上昇）効率がよく、したがつて、接触部間の軟化、溶融を速めることができるので溶接強度が高められる。一方、通電途中から加圧力が低下しないか大きくなるように調製制御することとしている。これにより、通電途中以降の接触部間の軟化、又は溶融による該接触部間の潰され変形（又は棒部材の溶接側をなす一端の、主体金具本体の先端に対する埋没又は溶融による融合）に起因する加圧力の低下の防止が図られる。結果、スパッタや溶接バリ等の発生による溶接外観不良もなく、高強度の溶接が効率的に得られる。なお、加圧力を変化させる、通電開始後の所定時間経過時の設定は、材質や、電流等の他の溶接条件により、接触部間の発熱、軟化、溶融の時期が異なる。このため、これらの諸条件に応じてテスト溶接を繰り返し、溶融部の好ましい変形（棒部材の一端（接触部）の主体金具本体の先端への押込まれによる埋没）が得られて所望とする溶接強度が得られるタイミングを見つけ出し、所定時間経過時を設定すればよい。
【００１９】
本発明において、前記加圧力を変化させるには、請求項３に記載の本発明のように、前記加圧力が、バネを圧縮することによって弾性的に付与されるものである場合には、前記加圧力調整制御を、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させる（例えばその圧縮量を増大させる）こととするのがよい。もっとも、このように加圧力が弾性的に付与されるものでない場合には、その加圧力（荷重）自体を増大すればよい。ここに、バネは、コイルスプリング等のバネ部材に限られず、空気バネも含まれる。いずれのバネを用いるとしても、そのバネを別途のエアシリンダにてその圧縮量を変化させるようにしてもよいが、請求項３に記載の本発明のように、カムの駆動によりそれを圧縮することによって弾性的に付与するのがよい。理由は次に述べる。なお、前記加圧力の変化は、バネを圧縮する場合にかきらず、主体金具本体又は棒部材の少なくとも一方を保持する抵抗溶接用の電極を、直線往復動するように設けておき、この電極に対して、往復運動を付与できるものとしておけばよい。
【００２０】
上記したように請求項３に記載の本発明においては、前記加圧力はバネを圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、前記加圧力調整制御を、カムの駆動によって該バネの圧縮量を変化させることによって行うこととしている。このため、その加圧力調整制御（加圧力調整制御手段）はカム装置によって得られるから、装置の複雑化を招くこともなく、しかも、確実な制御が容易に得られる。この場合のカムは、直動カムの往復動においてその調整制御を行わせることもできるが、請求項４に記載の本発明のように、回転カム（以下、単にカムともいう）によれば、モータによって、その回転を１回行う過程の中で抵抗溶接を行うこととする一方、そのカムに、その１回転において、加圧力の所望とする調整が行われる所定のカム線図（カム曲線）を付与しておくことで、バネの加圧力の調整制御を簡易かつ、確実に行うことができる。これにより、通電時間が短時間であり、多数のワークを順次、溶接することが要請される主体金具の製造においては、その製造の効率化が図られる。すなわち、本発明によれば、従来の例えば可動電極の上下動工程に、このカムの駆動による上下動工程を組み込み、その１回転において、部材の供給、位置決め、溶接、及び溶接後の可動電極の戻し、カムの回転停止、そして、主体金具の取り出しを含む１溶接工程を容易に実現できる。このため、スパークプラグ用の主体金具の製造装置である抵抗溶接機、装置の複雑化も、加工工程の長時間化を招くこともないので、コストの増大を招くこともなく、低コストで高品質の溶接が得られる。結果、本発明によれば、接地電極が高強度で溶接された主体金具、ひいては、これを備えたスパークプラグがコストの増大を招くことなく得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の製造方法を具体化した実施形態に用いる抵抗溶接機（スパークプラグ用の主体金具の製造装置）を説明する図であって、Ａ（右側図）はその全体の模式図（正面図）、及び被溶接部材をなす主体金具本体と接地電極用の棒部材の各部位を含む部分拡大図、そして、Ｂ（左側図）は、Ａの上部を左から見た部分図。
【図２】Ａ（左図）は、図１のＡの上部の拡大図、Ｂは、Ａ（左図）を右から見た図。
【図３】図１の抵抗溶接機に使用されている回転カムのカム線図。
【図４】図１において回転カムを回転して溶接する工程を説明する図、及びその回転カムの部位と、被溶接部材をなす部位の拡大図。
【図５】図１において回転カムを回転して溶接する工程を説明する図、及びその回転カムの部位と、被溶接部材をなす部位の拡大図。
【図６】スパークプラグの一例を説明する半断面図。
【図７】スパークプラグ用の主体金具の製造工程を説明する図であって、Ａは冷間鍛造によって製造した成形体を示す半断面図、Ｂは溶接前仕掛品において接地電極用の棒部材を溶接する工程の説明用の半断面図、そして、Ｃは主体金具の完成品の半断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を具体化した製造方法について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。まず、本実施の形態において用いる図１に示した抵抗溶接機（スパークプラグ用の主体金具の製造装置）１００の概要について説明する。この抵抗溶接機１００は、フレーム本体１０３において、その下部に設けられた抵抗溶接用の下部電極（固定電極）１１０と、この下部電極１１０の上部において直線状に上下動するように設けられた抵抗溶接用の上部電極（可動電極）１１３等から構成されている。下部電極１１０は、図１に示したように、主体金具本体（仕掛品）３０ｂをその先端３１ａが上端に位置する形で、位置決め保持するように、詳細は図示しないがチャック機構を有するものとされている。主体金具本体３０ｂは、その先端３１ａが下部電極１１０の上に突出する形で、この下部電極１１０にて保持されている（図１の左下の拡大図参照）。そして、この主体金具本体３０ｂの上方において、その中心軸線Ｇと同軸で上下に所定ストローク移動する直動軸（円軸）１２０が配置されている。ただし、この直動軸１２０は、抵抗溶接機１００の正面視、縦長矩形の縦フレーム１０５に、上下に間隔をおいて固定された２つの直動軸受１３０にて回り止め状態で、上下に摺動するように支持されている。なお、各直動軸受１３０は、自身の取付けフランジ１３３においてボルト締めにて縦フレーム１０５に固定されている。
【００２３】
この直動軸１２０の下端（下端面に取付けたフランジ１２１）には、接地電極用の棒部材（例えば、Ｎｉ合金棒材）５０をチャックするチャック装置１４０がボルト締め等により取付けられている。そして、このチャック装置１４０の下端には下向きに突出するチャック用の爪（例えば３つ爪）１４３を備えている。この爪１４３は、棒部材５０を上下（中心軸線Ｇに平行）にしてチャックした際に、その棒部材５０の下端５０ａが、平面視、上記したように下部電極１１０に位置決め保持された主体金具本体３０ｂの先端３１ａのうちの溶接されるべき位置に来るように設定されている。なお、この爪１４３が上部電極１１３をなしている。
【００２４】
一方、上方の直動軸受１３０より上に突出する直動軸１２０の部分のうち、その上端部は、同軸で小径をなす小径軸部（円軸部）１２３をなしている（図２参照）。そして、その小径軸部１２３の上端寄り部位には、直動軸１２０の外径と略同径の軸側円形フランジ１２５が設けられている。そして、小径軸部１２３のうち、この軸側円形フランジ１２５より上には、これを包囲し、かつこれと同軸で、図示しないガイド手段で回り止め状態でガイドされて上下動のみ可能とされた円筒部材１５０が配置されている。ただし、この円筒部材１５０の下端部には、軸側円形フランジ１２５の下端面に、上面が係合（係止）支持するように、周方向に沿って内向きに突出する、円リング状の支持フランジ１５３が設けられている。そして、この支持フランジ１５３と、上方の直動軸受１３０のリテーナ１３７の上端との間には、コイルスプリング１６０が直動軸１２０を包囲する形で配置されている。円筒部材１５０は、このコイルスプリング（以下、直動軸戻しスプリングという）１６０の圧縮力により、その支持フランジ１５３を介して上向きに弾性的に押し上げられるように支持されている。そして、この円筒部材１５０の支持フランジ１５３の上には、直動軸１２０の軸側円形フランジ１２５が係合状態にあるから、直動軸１２０は、直動軸戻しスプリング１６０の弾性により、常時、上向きに押し上げられる形で支持されている。すなわち、直動軸戻しスプリング１６０による押し上げにより、下端のチャック装置１４０を含む直動軸１２０は、常時、そのバネ性で上向きに押し上げられる形で支持されている。
【００２５】
一方、抵抗溶接機１００の縦フレーム１０５の上方には、回転カム取付け用の取付け板（縦長矩形板）１０７が、ボルト締め等により固定されている。この取付け板１０７には、上記した上下に伸びる中心軸線Ｇに垂直な軸を回転軸１７０として回転する回転カム１８０が取り付けられている。なお、このカム１８０は、抵抗溶接機１００のフレーム本体１０３の上にブラケット１０９を介して取付けられた、回転角度検出手段付きの低速モータ１９０にて回転可能に設けられている（図１のＢ参照）。回転カム１８０の回転軸１７０は、取付け板１０７に取付けられた軸受１９３に通され、モータ１９０の軸とカップリングで連結されている。この回転カム１８０についての詳細は後述する。
【００２６】
この回転カム１８０の下には、このカム１８０の回転により、中心軸線Ｇと同軸で、上下動するように配置された従節棒部材（従動節）２１０が設けられており、両者でカム装置（加圧力調整制御手段）を構成している。ただし、この従節棒部材（従動節）２１０は、上記した円筒部材１５０の上端内部にねじ込み方式で固着されたリング状のブッシュ２３０にてガイドされる形で、上下動するように設けられている（図２参照）。また、この従節棒部材２１０の上端には、回転カム１８０の回転軸１７０と平行な回転軸を有するローラ２１３が設けられている。また、この従節棒部材２１０の下端寄り部位には、その外周面に突出する従節側円形フランジ２１５が設けられており、この従節側円形フランジ２１５と、直動軸１２０における軸側円形フランジ１２５との上下間であって、円筒部材１５０の内側には、圧縮コイルスプリング２２０が中心軸線Ｇと同軸で配置されている。ただし、圧縮コイルスプリング２２０は、常時、上下に適度の圧縮状態が保持されるようにして配置されている。すなわち、直動軸戻しスプリング１６０（の圧縮）により、直動軸１２０は常時、上向きに押し上げ作用を受けているが、同時に、この圧縮コイルスプリング２２０の圧縮により、従節棒部材２１０の上端のローラ２１３は、常時、カム１８０の外周面（輪郭）１８３に押し付けられる設定とされている。
【００２７】
なお、円筒部材１５０は、直径方向においてその筒部（筒壁）の上下方向に伸び、上端に開口する一対のスリット１５５が形成されている。一方、従節棒部材２１０の下端５０ａ寄り部位に設けられた従節側円形フランジ２１５の外周面には、その直径方向外向きに突出する２つの回り止め用軸２１７が設けられている。この回り止め用軸２１７は、スリット１５５に相対的に上下動可能に嵌合され、円筒部材１５０の外周面から突出するように設けられている。これにより、従節棒部材２１０はその軸回りに回転することなく、上下動のみする設定とされている。また、円筒部材１５０はその外周面のうち、スリット１５５の先後（上下）長に対応する部位にネジ１５７が形成されており、このネジ１５７に位置決めナット２４０、及びロックナット２４５がねじ込まれており、この位置決めナット２４０の上下位置の調節により、回り止め用軸２１７を上下動させて圧縮コイルスプリング２２０の初期の圧縮量を調節するようにされている。
【００２８】
次に本例における回転カム１８０について詳細に説明する。この回転カム１８０は、一定厚さの板カムであり、ローラ２１３及び従節棒部材２１０が最上位にあるとき、すなわち、図１、図２に示したように、回転カム１８０の回転開始位置（Ｓ点）にローラ２１３が接しているとき、チャック装置１４０の爪１４３に供給されてチャックされた棒部材５０と、主体金具本体３０ｂの先端３１ａとの間には、直動軸戻しスプリング１６０によるチャック装置１４０等の押し上げ作用により、所定の上下間寸法の空間が保持される設定とされている。この空間は、溶接部材のハンドリング（供給、取り出し）のためのスペースである。これにより、本例では、この図１、図２の状態からローラ２１３及び従節棒部材２１０を下動して、チャックされた棒部材５０を、その下端５０ａが主体金具本体３０ｂの先端３１ａに突き合わされる状態とし、そして、加圧力を付与する設定とされている。本例の抵抗溶接機１００においては、上記したように、直動軸戻しスプリング１６０にて直動軸１２０が、常時、上向きに押し上げ支持されているが、直動軸１２０の全体（下端のチャック装置１４０を含む）が最上位にあるときにおいて（図１参照）、この圧縮コイルスプリング２２０は適度の初期の圧縮状態にある。そして、この状態（回転開始位置Ｓ点）から、カム１８０の回転（図１における右回転）により、ローラ２１３及び従節棒部材２１０を押し下げるように設定されている。
【００２９】
次に、本例の回転カム１８０について、それが１回転する過程において、その回転角に応じて縦節棒部材５０を上下動させる変位（カム線図）について、図２〜図５を参照しながら説明する。前記したように、ローラ２１３及び従節棒部材２１０は、それが最上位にあるとき、すなわち、図１、図２のときが、回転カム１８０の回転開始位置であり、そのときのカム１８０のＳ点にてローラ２１３が接しているときが出発点（カムの回転開始時）とする。この回転開始位置（Ｓ点）から、カム１８０が回転すると、上記構成に基づきローラ２１３が、直動軸戻しスプリング１６０、及び圧縮コイルスプリング２２０のバネ性に抗して下に押されることからチャック装置１４０が下動する。そして、カム１８０が回転してカムのＡ点においてローラ２１３を下に押すに至ったとき、チャック装置１４０にチャックされた棒部材５０の下端５０ａが主体金具本体３０ｂの先端３１ａに突き合わされ、当接状態になるように設定されている。
【００３０】
そして、回転が進んで、Ｂ点に至るまでにローラ２１３の押し下げが漸増され、Ｂ点からＣ点においてその押し下げ量は一定に保持される設定とされている（図３参照）。図４は、カム１８０が回転してＢ点においてローラ２１３を下に押しているときの図である。また、回転が進み、ローラ２１３との接点がＣ点からＤ点に至るときは、急激に大きくローラ２１３を押し下げる設定とされている（図３参照）。図５（左上）は、カム１８０が回転してＤ点においてローラ２１３を下に押しているときの図である。そして、さらに回転が進み、ローラ２１３が、Ｄ点からＳ点（開始位置）に至るカムリの外周面１８３において接する回転過程では、これらとは逆には、直動軸戻しスプリング１６０により、ローラ２１３が押し上げられるように形成されている（図３参照）。ただし、回転が進んでＤ点からＳ点（元位置）に向かう回転のうち、上記したローラ２１３の押し下げ工程中の、加圧開始点であるＡ点からＤ点までの回転角と略同一の回転角の間（Ｄ点からＥ点）においては、ローラ２１３が初期の一定の加圧力が得られるときの高さ位置（ローラがＢ点とＣ点との間において接しているときの高さ位置）となる設定とされている。
【００３１】
本例の回転カム１８０は、このようなカム線図（図３参照）を持つことから、下部電極１１０に保持された主体金具本体３０ｂの先端３１ａに対し、チャック装置１４０の爪１４３にてチャックされた棒部材５０は、そのカム１８０の回転により、次のようにして突き合わされ、押付けられる。すなわち、図１、図２に示した回転開始位置（Ｓ点）から、モータ１９０の回転駆動により、カム１８０が所定角度回転し、Ａ点にてローラ２１３を下に押し下げた位置となると、チャックされた棒部材５０は、その下端５０ａが主体金具本体３０ｂの先端３１ａに突き合わされ、当接状態になる。そして、回転が進んで、Ｂ点に至るまではローラ２１３を漸次押し下げることから（図４参照）、その間、圧縮コイルスプリング２２０が圧縮され、その圧縮力によりその両部材間には所定の加圧力（初期加圧力）が付与される。この初期加圧力は、Ｂ点からＣ点までの回転過程では一定に保持される。一方、回転が進んで、Ｄ点でローラ２１３を押し下げるとき（図５参照）は、そのカム形状に基づき、圧縮コイルスプリング２２０が急激に大きく圧縮される。これにより、Ｄ点でローラ２１３を押し下げるときは、両部材間には初期加圧力より大きい加圧力が付与される。なお、図４と図５においては、圧縮コイルスプリング２２０の圧縮量は、図示したようにカムの変位量の変化に応じて異なるが、主体金具本体３０ｂに対するチャック装置１４０の見かけ上の位置は同じである。そして、その後、一定角度回転が進んで、例えば、Ｐ２点でローラ２１３を押し下げるまで加圧力は一定に保持され、Ｅ点に至るまでは初期加圧力より加圧力が大きく保持される。なお、Ｄ点でローラ２１３を押し下げたときから、その加圧力は一定に保持されることなく、漸減してもよい。 
【００３２】
したがって、本例の溶接機１００を用いて、下部電極１１０に保持された主体金具本体３０ｂの先端３１ａに対し、チャック装置１４０の爪１４３にてチャックされた棒部材５０を溶接する場合には、カム１８０を図１の回転開始位置（Ｓ点）から回転して、ローラ２１３の押し下げが、例えば、Ｂ点とＣ点との中間位置Ｐ１においてなされるときに抵抗溶接のための通電を開始し、Ｄ点を超えてＥ点に至る前に（例えば、中間位置Ｐ１とＤ点との間の回転角と同じ回転角位置であるＰ２点において）通電を停止する。すなわち、図２〜図５中のカム１８０の回転角Ｔが通電時間となる。こうすることで、加圧力のうち、前記抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時（Ｃ点又はＤ点でローラ２１３が押し下げられるとき）から通電終了時（Ｐ２点）までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力よりも大きくする、加圧力調整制御が行われる。したがって、その通電停止後における所定時間経過時の適時において、チャック装置１４０の爪１４３を開くことでその加圧力を解除することで溶接を終了することができる。なお、その後はカム１８０が回転して回転開始位置の状態に戻るが、圧縮コイルスプリング２２０は、図５の回転位置から圧縮力が小さくなると共に、直動軸戻しスプリング１６０によってチャック装置１４０を含む直動軸１２０は、カム１８０の回転に追随するように押し上げられる。これにより、カム１８０の１回転において１溶接工程を終えることとなる。
【００３３】
このように、本例抵抗溶接においては、加圧力を、通電時間Ｔの途中において増大させる加圧力調整制御を行っている。このため、通電開始時から所定時間経過時（ローラ２１３がカム１８０のＣ点で押し下げられる時）までは接触部における電気抵抗を相対的に大きくできるから、接触部の発熱（温度上昇）効率を高めることができるので、接触部間の軟化、溶融を速めることができ、溶接強度が高められる。一方、通電途中（ローラ２１３がカム１８０のＤ点で押し下げられる時）において、圧縮コイルスプリング２２０の圧縮量を大きくして加圧力を大きくしているから、通電途中以降の接触部間の軟化、溶融による該接触部間の潰され変形に起因する加圧力の低下が防止される。これにより、スパッタや溶接バリ等の発生による溶接外観不良もなく、高強度の溶接が得られる。
【００３４】
なお、溶接が終了した主体金具は、チャック装置１４０の爪１４３が開いて上昇している過程、或いは、その上昇後、カム１８０の回転を停止してそれを取り出せばよい。そして、下部電極１１０に次の主体金具本体３０ｂの供給を行うと共に、チャック装置１４０に次の棒部材５０を供給し、上記した工程を繰り返せばよい。なお、このようにして製造された主体金具（仕掛品）は、その後、必要なネジ加工（ネジの転造）等が行われて主体金具となる。スパークプラグは、このような主体金具内に、中心電極等を含む絶縁部材を組付けて、主体金具の後端のカシメ用の薄肉円筒部を内側に折り曲げると同時に先端側に圧縮するカシメ加工を行い、その後、接地電極の曲げ加工をして、中心電極との火花ギャップを形成することで、図６に示したものと同様に、その組立て、製造がなされる。
【００３５】
本発明において加圧力を変化させる、通電開始後の所定時間経過時については、主体金具や棒部材の材質や、電流等の他の溶接条件により、接触部間の発熱、軟化、溶融の時期が異なることから、これらの諸条件に応じてテスト溶接を繰り返し、所望とする溶接強度が得られるところを、加圧力を変化させるべき程度と共に見つけ出せばよい。本例では従節棒部材２１０の上下動ストロークは、回転カム１８０のカム線図により定まる。一方、加圧力は、このカム線図と、従節棒部材２１０の上下動ストロークや、圧縮コイルスプリング２２０のバネ定数、及びその圧縮量に依存する。したがって、これらは、溶接の諸条件、及び、カム線図及び圧縮コイルスプリングのバネ定数により、テスト溶接から最適条件を求めればよい。また、本例では、回転角度検出手段付きの低速モータを使用しているから、通電開始時や終了時は、その回転角（信号）に基づいて制御すればよい。なお、通電開始後の所定時間経過時までの加圧力は、５０〜１００Ｎで、所定時間経過時から通電終了までは２００〜３００Ｎとするのが例示されるが、これは主体金具本体及び棒部材の材質（熱伝導率や融点）や、接触部の平滑性等により異なるべきものであるため、カム線図や圧縮コイルスプリングの圧縮量、及びその強さ等を変更してテスト溶接を繰り返すことで見つけ出せばよい。
【００３６】
なお、主体金具本体３０ｂの先端３１ａへの接地電極をなす棒部材５０の抵抗溶接においては、上記したような加圧下における溶融金属の融合により、主体金具本体３０ｂの先端（先端面）３１ａに対し、棒部材５０の一端５０ａが上下方向において入り込む（埋没する）形となって溶接（溶着）される。すなわち、抵抗溶接後の棒部材５０は、これを溶接する前に、主体金具本体３０ｂの先端３１ａに当接させたときのその先端３１ａからの上下（突出状態の上下）寸法より、その一端５０ａの軟化、溶融分、ないしその入り込み分、その上下寸法が短く（小さく）なる。この入り込み量（埋没深さ、又は溶融先後長）は、３ｍｍ以下となるように、加圧力の調整制御をするのが、溶接強度を高める上で好ましい。なお、この埋没深さは、カム１８０による上下動ストロークに起因するだけでなく、溶接部の溶融に起因して圧縮コイルスプリング２２０が伸び、そのバネ力にてチャック装置１４０を押し下げる作用にも関係する。そして、この場合には、その伸びに対応して一時的な加圧力の低減が発生するが、その低減後の加圧力が所定時間経過時前の加圧力より小さくならないように、加圧力調整制御をし得るように、その圧縮コイルスプリング２２０を選定するのがよい。
【００３７】
上記例では、加圧力は、カム１８０の駆動により圧縮コイルスプリング２２０を圧縮することによって弾性的に付与されるものであり、その加圧力の調整制御を、回転カム１８０の駆動によって圧縮コイルスプリング２２０の圧縮量を変化させることによって行っている。このため、その加圧力調整制御、及びこれを具体化する装置の複雑化を招くこともない。なお、加圧力調整制御は回転カムでなく、直動カムの往復動やその他の公知のカムを用いたカム装置によっても、その調整制御を行うことができる。また、上記例における回転カム１８０において、従節棒部材２１０の上端（ローラ２１３）が、上記カム１８０の外周面をなすカム線図に相当する溝を通る確動カムとしておけば、直動軸戻しスプリング１６０がなくとも、上記したのと同様の作用効果が得られる。このときは、従節棒部材２１０の下端において、圧縮コイルスプリング２２０に常に圧縮力が付与される設定としておくのがよい。
【００３８】
本発明では、上記した加圧力のうち、抵抗溶接のための通電開始後の所定時間経過時から少なくとも通電終了までの加圧力を、該所定時間経過時前の加圧力から変化させる加圧力調整制御を行うことができればよく、したがって、その加圧力の付与手段、及びその加圧力調整制御はカムの駆動によるものに限定されるものではない。例えば、空気圧シリンダを用い、そのロッドストロークを所定値に設定して、そのストローク途中で上記抵抗溶接における加圧力を付与すると共に、そのシリンダへの供給空気圧を、通電開始後の所定時間経過時から変化させることでも具体化できる。これは、例えば、上記例における溶接機の縦フレーム１０５に、空気圧シリンダを、そのロットが上記中心軸線Ｇと同軸となるように取付け、ロッド先端にチャック装置を設けることでも具体化できる。また、空気圧シリンダは、そのロッド先端に直動軸１２０の上端を固定するなど、ロッドの先後動を直接用いるだけでなく、リンク装置を介して間接的に用いることもできる。また、上記例においてカム１８０によって行った圧縮コイルスプリング２２０の圧縮を、空気圧シリンダ、若しくは、油圧シリンダ等の流体圧シリンダのロッドのストローク（先後動）、又は他のリンク機構の駆動により行うこととしてもよい。
【００３９】
上記例では、上部電極（可動電極）に接地電極をなす棒部材をチャックして、これを押し下げるものとしたが、逆に、主体金具本体を上部電極にチャックしても具体化できるなど、いずれを上部電極に固定するかは、抵抗溶接機に応じて適宜に設定すればよい。また、上記例では、棒部材の一端が主体金具本体の先端に接触して載置するまでの、棒部材の上下動工程もカムの変位により行うこととしたが、カムは、その載置後、加圧工程の加圧力の維持、変化、すなわち、加圧力の調整制御のためにのみ用いることとしてもよい。例えば、上記例における直動軸の下端に、流体シリンダをそのロットが同軸となるように設けておき、このロッドの先端に、上記例におけるチャック装置を取り付け、シリンダのロッドの前進で、棒部材を主体金具本体の先端に載置する工程を行うものとし、この載置状態又は、載置前の近接状態から、カムを駆動するものとしてもよい。上記例では、加圧力を弾性的に付与するために用いられるバネとして、コイルスプリングを用いたが、本発明においては、その他、各種の公知のバネを用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  スパークプラグ
３０ｂ  スパークプラグ用の主体金具本体
３１ａ  主体金具本体の先端
５０  接地電極用の棒部材
５０ａ  接地電極用の棒部材一端
１００  抵抗溶接機（スパークプラグ用の主体金具の製造装置）
１８０  回転カム
２２０  圧縮コイルスプリング（バネ）
【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】
2015050140.tif 000007
【図６】
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【図７】
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