(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状のワークを、該ワークの中心軸線回りに回転可能に保持し、
前記ワークと該ワークの外周面をねじ加工するための工具とを先に相対回転させた状態としておき、その回転状態にて前記ワーク上に定められた周方向基準位置と前記工具上に定められた１又は複数の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに角度位置信号が検出され、
前記角度位置信号に基づいて寄り付き開始信号が出力され、この信号出力により前記工具と前記ワークとを相対接近させて、前記ワークの外周面にねじ加工を施すねじ加工方法において、
前記工具が多条ねじダイスであって、前記工具側基準位置として設定され、かつねじ加工を開始する食い付き候補位置が、ねじ条数に対応して該ダイスの周方向に所定角度間隔で複数設定され、この複数の食い付き候補位置のうち１以上のものに対応して、前記角度位置信号が出力されるようにしたことを特徴とするねじ加工方法。
【請求項２】
前記ワークの前記周方向基準位置が、該ワークの周方向における特定部位に対応して予め定められている請求項１記載のねじ加工方法。
【請求項３】
前記角度位置信号は、前記工具と前記ワークとのうちいずれか一方の回転軸又はこれに同期回転する軸に設置されて回転角度位置を検出するエンコーダの出力に基づいて発せられる請求項１又は２記載のねじ加工方法。
【請求項４】
前記工具と前記ワークとのうち他方のものは、少なくとも前記ワークのセット完了後ねじ加工開始までの間回転停止している請求項３記載のねじ加工方法。
【請求項５】
前記角度位置信号が得られてから、前記工具又は前記ワークの回転方向に対して所定の回転角度である遅延角度だけ遅延させて前記寄り付き開始信号を出力する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項６】
前記遅延角度は、予め定められた複数の位相角度から選んで設定される請求項５記載のねじ加工方法。
【請求項７】
前記遅延角度は、前記工具と前記ワークとのうちいずれか一方の回転軸又はこれに同期回転する軸に設置されたエンコーダを用いて検出され、該エンコーダの出力が前記寄り付き開始信号のトリガとして用いられる請求項５又は６記載のねじ加工方法。
【請求項８】
前記工具がねじ転造用ダイスである請求項１ないし７のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項９】
前記食い付き候補位置のそれぞれについて前記角度位置信号が出力される請求項１ないし８のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項１０】
前記工具と前記ワークとの相対回転に伴い所定順序で到来する複数の前記角度位置信号のうち、１つのものをランダムに選択して前記寄り付き開始信号の出力に用いる請求項１ないし９のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項１１】
前記寄り付き開始信号は、複数の前記角度位置信号のうち、前記ワークのセット完了後に最初に到来する前記角度位置信号に基づいて出力される請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項１２】
複数のワークに対してねじ加工を繰り返し行う際に、複数の前記食い付き候補位置に対応する複数の前記角度位置信号のそれぞれが、加工サイクルの反復に伴いほぼ均等な確率にて用いられるようにそれら角度位置信号の選択シーケンスが定められている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のねじ加工方法。
【請求項１３】
異なる位相毎に前記角度位置信号の出現回数をカウントし、各位相毎のカウント数が均等化するように複数の前記角度位置信号が各加工サイクルに振り分けて使用される請求項１２記載のねじ加工方法。
【請求項１４】
複数の前記食い付き候補位置に対応する複数の前記角度位置信号が、前記加工サイクルの反復に伴い、予め定められた順序にて使用される請求項１２記載のねじ加工方法。
【請求項１５】
軸状のワークを、該ワークの中心軸線回りに回転可能に保持する支持部と、
前記ワークと該ワークの外周面をねじ加工するための工具とを先に相対回転させた状態としておき、その回転状態にて前記ワーク上に定められた周方向基準位置と前記工具上に定められた１又は複数の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに角度位置信号を検出する回転駆動部と、
前記角度位置信号に基づいて寄り付き開始信号を出力する制御部と、
この信号出力により前記工具と前記ワークとを相対接近させる寄り付き駆動部とを有し、
前記ワークの外周面にねじ加工を施すねじ加工装置において、
前記工具が多条ねじダイスであって、前記工具側基準位置として設定され、かつねじ加工を開始する食い付き候補位置が、ねじ条数に対応して該ダイスの周方向に所定角度間隔で複数設定され、この複数の食い付き候補位置のうち１以上のものに対応して、前記角度位置信号が出力されるようにしたことを特徴とするねじ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ねじ加工方法及びねじ加工装置に関し、特に軸状ワークのねじ転造方法及びねじ転造装置に好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
外周面にねじ加工が施される軸状ワークとして、スパークプラグの主体金具を例示することができる。
【０００３】
ところで、最近の自動車用エンジン等においては、排気ガス規制が強化されるに伴い、混合気もリーン領域のものが多く使用されるようになってきている（いわゆるリーンバーンエンジン）。図８に示すように、大抵のエンジンでは、スパークプラグ２００の主体金具２０１に形成されたガスシール部２０１ｂのガスケット座面ＳとシリンダヘッドＳＨのガスケット支持面ＲとでガスケットＧを挟み込みながら、主体金具２０１に形成されたねじ部２０１ａがシリンダヘッドＳＨにねじ込まれる。これにより、スパークプラグ２００はシリンダヘッドＳＨにガスシール性を保持しつつ固定される。ここで、リーンの混合気は燃料混合比率が低いため、スパークプラグ２００の燃焼室Ｋ内における接地電極２０４の方向によっては、燃焼室Ｋ内での圧縮行程において発生するスワール流（混合気流）に対して火花放電ギャップｇが接地電極２０４の陰になり、点火ミスを生じることがある。そのため、このようなエンジンにおいては、接地電極２０４が点火に最適な位置となるように要望され、主体金具２０１のねじ部２０１ａのシリンダヘッドＳＨに対するねじ込み終了の角度位置が指定されていることがある。このことは、ねじ部２０１ａの加工時にねじ加工の開始位置が指定されることを意味している。
【０００４】
一方、図９に示すように、エンジンの排気管Ｅ等にねじ込み固定され、検知面３０４ａを有する板状の検出素子３０４を備えたガスセンサ３００等においても、排気ガスの流れに対して検知面が方向性を有するために、主体金具３０１のねじ部３０１ａのねじ込み終了の角度位置が指定される場合がある。この場合にも、ねじ部２０１ａの加工時と同様に、ねじ部３０１ａの加工時にねじ加工の開始位置が指定されることになる。
【０００５】
そこで、ここではスパークプラグ２００の主体金具２０１となるべき軸状のワークＷのねじ部をねじ加工する場合について述べる。従来、スパークプラグ２００の接地電極２０４が点火に最適な位置となるように、接地電極２０４となるべき接地電極材Ｘが溶接されたワークＷへのねじ加工の開始位置（食い付き位置ともいう）を周方向において位置決めするには、例えばポジショニング転造によるねじ加工が行われていた。このポジショニング転造とは、図１０に示す通り、所定位置にセットされた停止状態のワークＷに停止状態の工具（丸ダイス４００）を寄り付かせ（図１０（ａ）参照）、丸ダイス４００がワークＷに食い付いた時点で丸ダイス４００を駆動回転させて、ワークＷの外周面にねじ加工を行う転造方法である（図１０（ｂ）参照）。丸ダイス４００のワークＷへの食い付きのタイミングは例えば丸ダイス４００の押し付け圧力の変化等を検出することにより行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ポジショニング転造によるねじ加工においては、丸ダイス４００がワークＷに接触して（食い付いて）から駆動回転される。したがって、丸ダイス４００の食い付き位置を位置決めするために、ワークＷに接合された接地電極材Ｘを周方向の基準位置として当該ワークＷを所定位置に保持し、かつ、接地電極材Ｘに対する所定の回転角度位置からねじ加工が開始されるように丸ダイス４００とワークＷとを位置決めする必要がある。しかもこれらの操作はワークＷへのねじ加工サイクル毎に目視にて行うこととなるので、ワークＷへのねじ加工の開始位置を任意に設定することは困難であり、また、加工時間が長くなるとともに加工に手間を要し、製造コストの上昇を招く恐れがある。
【０００７】
なお、フライス盤、旋盤等により軸状ワークの外周面にねじ切り加工を行うに当たり、次のような場合にも同様の課題を指摘できる。すなわち、周方向に位置決めされた停止状態のワークＷに停止状態の工具（ねじ切りバイト、ねじ切りフライス等）を相対接近させ（寄り付かせ）、両者が接触した時点で工具又はワークを駆動回転させて、ワークＷの外周面にねじ切り加工を行うような場合である。かかる場合にもポジショニング転造の場合と同様に、ワークＷへのねじ切り加工の開始位置を任意に設定することは困難であり、また、加工時間が長くなるとともに加工に手間を要し、製造コストの上昇を招く恐れがある。
【０００８】
本発明の課題は、ワーク外周面へのねじ加工の開始位置を任意に設定することができるとともに、加工時間を短縮して製造コストの減少を図ることのできるねじ加工方法及びねじ加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明に係るねじ加工方法は、
軸状のワークを、該ワークの中心軸線回りに回転可能に保持し、
前記ワークと該ワークの外周面をねじ加工するための工具とを先に相対回転させた状態としておき、その回転状態にて前記ワーク上に定められた周方向基準位置と前記工具上に定められた１又は複数の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに角度位置信号が検出され、
前記角度位置信号に基づいて寄り付き開始信号が出力され、この信号出力により前記工具と前記ワークとを相対接近させて、前記ワークの外周面にねじ加工を施すねじ加工方法において、
前記工具が多条ねじダイスであって、前記工具側基準位置として設定され、かつねじ加工を開始する食い付き候補位置が、ねじ条数に対応して該ダイスの周方向に所定角度間隔で複数設定され、この複数の食い付き候補位置のうち１以上のものに対応して、前記角度位置信号が出力されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
同様に、本発明に係るねじ加工装置は、
軸状のワークを、該ワークの中心軸線回りに回転可能に保持する支持部と、
前記ワークと該ワークの外周面をねじ加工するための工具とを先に相対回転させた状態としておき、その回転状態にて前記ワーク上に定められた周方向基準位置と前記工具上に定められた１又は複数の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに角度位置信号を検出する回転駆動部と、
前記角度位置信号に基づいて寄り付き開始信号を出力する制御部と、
この信号出力により前記工具と前記ワークとを相対接近させる寄り付き駆動部とを有し、
前記ワークの外周面にねじ加工を施すねじ加工装置において、
前記工具が多条ねじダイスであって、前記工具側基準位置として設定され、かつねじ加工を開始する食い付き候補位置が、ねじ条数に対応して該ダイスの周方向に所定角度間隔で複数設定され、この複数の食い付き候補位置のうち１以上のものに対応して、前記角度位置信号が出力されるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るねじ加工方法及びねじ加工装置では、ねじ加工用の工具とワークとを相対回転させながら、ワーク上に定められた周方向基準位置と工具上に定められた１又は複数の工具側基準位置との相対的な回転角度位置関係を検出する。そして、周方向基準位置と工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに寄り付き開始信号を出力し、この信号出力により工具とワークとを相対接近させる。これによって、ワーク外周面へのねじ加工の開始位置（食い付き位置）に合わせて、ワーク上の周方向基準位置と工具上の工具側基準位置との相対的な回転角度位置関係を予め任意に設定しておくだけでよく、ねじ加工が容易となる。しかも、周方向基準位置に対して所定の回転角度位置からねじ加工を開始するように工具とワークとをねじ加工サイクル毎に目視にてセットする必要がなくなり、加工時間を短縮して製造コストの減少を図ることもできる。
【００１２】
このときの具体的な実施態様としては、例えば、
ワーク上の周方向基準位置は、工具がワークの外周面に食い付いてねじ加工を開始する食い付き予定位置に対して第一の相対的な回転角度位置関係を有し、
一方、工具側基準位置は、食い付き予定位置に対して第二の相対的な回転角度位置関係を有するようになすことができる。
【００１３】
そして、ワークの外周面にねじ加工を施すに際して、工具とワークとを先に相対回転させた状態としておき、その回転状態にて周方向基準位置と工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたときに角度位置信号が検出され、この角度位置信号に基づいて寄り付き開始信号を出力するときは、工具にかかる負荷を減少させ、工具の摩耗を抑えて長寿命化を図ることができる。
【００１４】
なお、ワークの周方向基準位置は、ワークの周方向における特定部位に対応して予め定めておくことができる。具体的には、ワークがスパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークの場合には、周方向基準位置として接地電極となるべき接地電極材の接合位置又は接合予定位置に対応して定めることができる。また、ワークがガスセンサの主体金具となるべき軸状のワークの場合には、周方向基準位置としてガス検出素子のガス検知面の位置に対応して定めることができる。
【００１５】
また、寄り付き開始信号が出力されるきっかけとなる角度位置信号は、工具又はワークの回転角度位置を検出するエンコーダの出力信号を利用することができ、このエンコーダは工具とワークとのうちいずれか一方の回転軸又はこれに同期回転する軸に設置されて回転角度位置を検出する。したがって、工具とワークとのうち他方のものは、少なくともワークのセット完了後ねじ加工開始までの間回転停止していても差し支えない。
【００１６】
そして、上記角度位置信号が得られてから、工具又はワークの回転方向に対して所定の回転角度（以下、遅延角度という）だけ遅延させて寄り付き開始信号を出力するようにしてもよい。この遅延角度は、工具とワークとのうちいずれか一方の回転軸又はこれに同期回転する軸に設置されたエンコーダを用いて設定及び検出することができる。ここで、この遅延角度を、予め周方向基準位置に対して複数の位相角度をもった形で設定しておくと、周方向基準位置を基準とした複数の位相角度（遅延角度）を有するねじ加工品が得られる。具体的には、ワークがスパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークの場合には、例えば接地電極となるべき接地電極材の接合位置又は接合予定位置（周方向基準位置）を基準として、周方向に９０度毎隔てた位置を工具の食い付き位置（ねじ加工の開始位置）とする合計４種の加工品を得ることができる。シリンダヘッドのねじ部（めねじ）のねじ加工開始位置がエンジンの型式や個体によってばらつきがある場合にも、シリンダヘッドのねじ加工開始位置に応じたスパークプラグをこの４種の中から適切に選択できるようになり、接地電極を点火に最適な位置に設定しやすくなる。また、ワークがガスセンサの主体金具となるべき軸状のワークの場合には、例えばガス検出素子のガス検知面の位置（周方向基準位置）を基準として、周方向に９０度毎隔てた位置を工具の食い付き位置（ねじ加工の開始位置）とする合計４種の加工品を得ることができる。
【００１７】
さらに本発明の工具が転造用多条ねじダイスの場合、工具側基準位置として設定され、かつねじ加工を開始する食い付き候補位置が、ねじ条数に対応してダイスの周方向に所定角度間隔で複数設定される。そして、この複数の食い付き候補位置のうち１以上のものに対応して、上記した角度位置信号が出力されるように（望ましくは、食い付き候補位置のそれぞれについて角度位置信号が出力されるように）関連付けることができる。これによって、工具側基準位置として食い付き候補位置を有効に活用し、ワーク上に定められた周方向基準位置との相対的な回転角度位置関係の検出を容易に行える。
【００１８】
そして本発明の工具が転造用多条ねじダイスの場合、工具とワークとの相対回転に伴い所定順序で到来する複数の角度位置信号のうち、１つのものをランダムに選択して寄り付き開始信号の出力に用いることによって、多条ねじダイスの偏摩耗を防止することができる。例えば、周方向に５カ所の食い付き候補位置を有する５条ねじダイスに対して、５カ所の角度位置信号を設定すれば、各角度位置信号は対応する食い付き候補位置でねじ加工が開始されるので、５カ所の食い付き候補位置が無作為に使用される。
【００１９】
また、本発明の工具が転造用多条ねじダイスの場合、複数のワークに対してねじ転造加工を繰り返し行う際に、複数の食い付き候補位置に対応する複数の角度位置信号のそれぞれが、加工サイクルの反復に伴いほぼ均等な確率にて用いられるようにそれら角度位置信号の選択シーケンスが定められていることによって、多条ねじダイスの摩耗を均一化することもできる。具体的には、異なる位相ごとに角度位置信号の出現回数をカウントし、各位相毎のカウント数が均等化するように複数の角度位置信号を各加工サイクルに振り分けて使用する方法や、複数の食い付き候補位置に対応する複数の角度位置信号を、加工サイクルの反復に伴い、予め定められた順序にて使用する方法等が採用できる。
【００２０】
【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は本発明の一実施例であるねじ転造装置の基本的構成を示すブロック図である。このねじ転造装置（ねじ加工装置）１００は、ワークＷを支える支持部１、工具を回転させる回転駆動部２、工具をワークＷの周方向に寄り付かせる寄り付き駆動部３、回転駆動部２及び寄り付き駆動部３にねじ転造のための制御指令を発する制御部４等から構成される。なお、この実施例では、軸状のワークＷとして筒状形態のスパークプラグ用主体金具（以下、単に主体金具ともいう）となるべき軸状のワークを用い、その外周面にねじ部Ｗ0を形成する場合を示している。ワークＷの先端面の特定部位には接地電極となるべき接地電極材Ｘが溶接接合されている。なお、接地電極材Ｘは中心電極側へ折り曲げられた接地電極の最終形態（図８参照）ではなく、折り曲げ前の直棒状である。
【００２１】
支持部１において、ワークＷを内側からスプリング等の弾性体で保持するマンドレル式ストッパ１１をワークＷの上方側（接地電極材Ｘが接合されている側の反対側）から挿入して、ワークＷを中心軸線回りに回転可能に支持している。そしてワークＷが図１及び図２に示す所定位置にセットされたことを検出するワークセット検知センサ１２（例えばリミットスイッチ等の接触式センサ、光電センサ・近接スイッチ等の非接触式センサ、又は画像解析等のソフトウェア処理用撮像手段等）が支持部１に設けられている。ここで、ワークＷは、パーツフィーダ等のワーク供給装置（図示せず）及びストッパ１１により、接地電極材Ｘ（の接合位置）が所定の位置に配置されるようにして支持部１にセットされる。ワークセット検知センサ１２は、接地電極材ＸがワークＷの周方向基準位置にセットされたか否かをも検出できる位置に設けることが望ましい。なお、ワークＷのガスケット座面Ｓとねじ転造用丸ダイス２７（後述）の上端面との間の距離ｈが一定となるように、ワークＷがセットされる。
【００２２】
次に回転駆動部２には、回転式の第一アクチュエータ２１（例えば電気モータ、油圧式モータ等）が設けられ、その駆動軸２１ａの回転は歯車列２２により互いに同方向に同期回転する３本の歯車軸２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに分配される。歯車軸２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの回転は、それぞれスプライン等の摺動軸２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ及びウォームとウォームホイール２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ（ただし、２５Ｃは図示省略）等を経て、一端側にそれぞれねじ転造用丸ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ（ねじ加工用工具；ただし、２７Ｃは図示省略）が固定された３本のダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ（工具回転軸；ただし、２６Ｃは図示省略）に伝達される。３個のねじ転造用丸ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ（これらを一括してダイス２７という）には、ほぼ同径の外周面に多条（実施例では５条）のねじ２７ａがそれぞれ形成されており、ねじ２７ａの凹凸をワークＷの外周面に押圧し、ワークＷとダイス２７とを相対回転することで、ワークＷのねじ部Ｗ0が形成される。なお、ダイス２７の回転軸２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに同期回転する駆動軸２１ａに、回転角度位置検出手段としてエンコーダ２８が設けられ、接地電極材Ｘ（周方向基準位置）に対するダイス２７の相対的な回転角度位置を検出している。エンコーダ２８は他の軸、例えばダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ（これらを一括してダイス軸２６という）のいずれかに設けてもよい。
【００２３】
寄り付き駆動部３には、ダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが各々軸支された３個の軸ケース３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが配置されている。これら軸ケース３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには、往復動式（例えば流体圧シリンダ等）又は回動式（例えば電気モータ、油圧式モータ等）の第二アクチュエータ３１が設けられる。第二アクチュエータ３１は、各軸ケース３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ毎に連動して、又は軸ケース３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃをカム等を介して一斉に、各軸心を内側方向に移動させる。これによって、ダイス２７の外周面がワークＷの外周面に接近する（本明細書では、ねじ転造のためダイス２７の外周面がワークＷの外周面に接近することを「寄り付き」、ダイス２７の外周面のねじ２７ａがワークＷの外周面に接触してねじ加工を開始することを「食い付き」と呼ぶ）。
【００２４】
制御部４は、Ｉ／Ｏポート４１とこれに接続されたＣＰＵ４２、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ４３には制御プログラム４３ａが格納されている。そしてＩ／Ｏポート４１の出力側には、回転駆動部２の第一アクチュエータ２１がそのアクチュエータを駆動するためのサーボ駆動ユニット２０を介して接続され、また寄り付き駆動部３の第二アクチュエータ３１がそのアクチュエータを駆動するためのサーボ駆動ユニット３０を介して接続されている。一方、Ｉ／Ｏポート４１の入力側には、ワークセット検知センサ１２と、エンコーダ２８とが接続されている。
【００２５】
ダイスとワークとの配置関係を表した図２において、ワークＷを中心に３個の５条ねじ転造用丸ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが周方向にほぼ等間隔で取り囲むように配置されている。既述の通り第二アクチュエータ３１の往復動又は回動に伴って、ダイス軸２６がワークＷの中心に向かって同期して移動し、ダイス２７はワークＷから離間した状態（実線）からワークＷに接触する状態（破線）に寄り付く。
【００２６】
ここで、転造用丸ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの直径がいずれもワークＷの直径の５倍に設定されているので、ダイス２７がワークＷと接触状態で１回転したとき、両外周面間の滑りがなければ、ワークＷは５回転する。つまりダイス２７が７２゜回転するときワークＷが１回転する。一方、ダイス軸２６に同期回転する駆動軸２１ａに設けられたエンコーダ２８が、ダイス２７の相対的な回転角度位置を常時検出している。そして、本実施形態においては図２（ａ）のように、転造用丸ダイス２７ＡのNo.１位置がワークＷ上に定められた周方向基準位置としての接地電極材Ｘに対向位置したとき（所定の回転角度位置関係を満たしたとき）に、エンコーダ２８によって得られるダイス２７の回転角度位置の検出信号を利用して制御部４から角度位置信号のパルス（検出信号）No.１を出力すべく構成している。
【００２７】
次に転造用丸ダイス２７ＡがワークＷの１回転分（つまり７２゜回転分）回ってNo.２位置がワークＷの接地電極材Ｘに対向位置したとき（所定の回転角度位置関係を満たしたとき）に、再びエンコーダ２８によるダイス２７の回転角度位置の検出信号を利用して制御部４から角度位置信号のパルス（検出信号）No.２が出力される。このように、ダイス軸２６に同期回転する駆動軸２１ａに設けられたエンコーダ２８を使って、転造用丸ダイス２７Ａが７２゜回転（ワークＷが１回転）する毎に、角度位置信号のパルスNo.１〜No.５を出力する。なお、転造用丸ダイス２７ＡとワークＷとの接触（食い付き及び連れ回り）の有無に関係なく角度位置信号のパルスNo.１〜No.５は出力される（図４参照）。
【００２８】
ところでダイス２７は５条ねじであり、その端面外周縁には図２（ｂ）に示すようにワークＷの外周面に食い付いてねじ転造を開始するための５つの食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5（ねじ２７ａの成形始めの点）を周方向に等間隔で有する。そして、転造用丸ダイス２７Ａにおいて、これら食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5を工具側基準位置として設定し、また、前述した角度位置信号のパルスNo.１〜No.５の送出位置とこれらの食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5とがそれぞれ対応するように設定する。
【００２９】
ここで、図２（ａ）のように、角度位置信号のパルスNo.１の送出位置をワークＷの接地電極材Ｘに対向する位置に設定した場合について考える。このように設定した場合、ワークＷ上に定められた接地電極材Ｘの位置（周方向基準位置）と転造用丸ダイス２７Ａ上に定められた食い付き候補位置Ｔ1（工具側基準位置）との相対的な回転角度位置関係を検出するためには、ワークＷと転造用丸ダイス２７Ａとの相対回転状態においてエンコーダ２８に基づく角度位置信号のパルスNo.１を利用するとよい。すなわち、角度位置信号のパルスNo.１の送出位置で接地電極材Ｘの位置と工具側基準位置である食い付き候補位置Ｔ1とが対向して位置するとき（周方向基準位置と工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を満たしたとき）に角度位置信号のパルスNo.１に基づいて寄り付き開始信号が出力される。この寄り付き開始信号によって、直ちに転造用丸ダイス２７ＡがワークＷに相対接近してワークＷに食い付き、ワークＷのねじ部Ｗ0は接地電極材Ｘの位置から形成されることになる。
【００３０】
そして、ダイス軸２６を一定回転数で駆動回転する通常の使用態様であれば、５カ所の工具側基準位置である食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5が、周方向基準位置であるワークＷの接地電極材Ｘに対向したときに、５個の角度位置信号のパルスNo.１〜No.５が順次出力される。なお、これらの角度位置信号No.１〜No.５をランダムに（無作為に）用いることによって、ダイス２７の食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5がランダムにねじ加工の開始に寄与するため、偏摩耗が防止される。
【００３１】
次に、転造用丸ダイス２７ＡがNo.１の位置から回転下手側へ１８゜移動したＡの位置でワークＷの外周面に食い付きを開始すると、ワークＷのねじ部Ｗ0は接地電極材Ｘの位置から回転下手側へ９０゜（１８゜×５）移動した位置から形成されることになる。同様に、Ａの位置から回転下手側へさらに１８゜移動したＢの位置でワークＷの外周面に食い付きを開始すると、ねじ部Ｗ0は接地電極材Ｘの位置から回転下手側へ１８０゜移動した位置から形成される。このようにして、ワークＷのねじ部Ｗ0の食い付き位置（ねじ加工開始位置）と接地電極材Ｘの位置（周方向基準位置）との間に周方向で９０゜毎の位相差（転造用丸ダイス２７Ａでは１８゜の位相差）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する４種のスパークプラグ用主体金具が得られる。したがって、これらの中から最適な点火性能を発揮する位置に接地電極材Ｘを有するスパークプラグ（スパークプラグ用主体金具）を選択して、エンジンのシリンダヘッドに取り付けることができる。なお、転造用丸ダイス２７Ａでの１８゜の位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、No.１とNo.２の間のみならず、No.２とNo.３の間等にも同様に形成される。また、ワークＷでの周方向の位相角度差は９０゜に限らず任意の設定が可能であり、位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが等間隔でなくてもよい。
【００３２】
ここで、スパークプラグとシリンダヘッドとのねじ加工開始位置の適合性について図１１により説明する。一般にシリンダヘッドのねじ部（めねじ）のねじ加工開始位置はエンジンの型式によって（場合によっては同じ型式でも個々のエンジンによって）まちまちである。したがって、スパークプラグのねじ部（おねじ）のねじ加工開始位置を一点に定めたとしても、このスパークプラグをエンジンのシリンダヘッドのねじ部（めねじ）にねじ込んで固定したとき、最適な点火性能を発揮する位置にスパークプラグの接地電極Ｘ’が常に位置しているとは限らない。図１１において、接地電極Ｘ’の位置とねじ部Ｗ0のねじ加工開始位置とをＡ位置で一致させたスパークプラグＷ’（スパークプラグ用主体金具となるべき軸状ワークＷ）が準備された場合を想定する。シリンダヘッドｗのねじ部ｗ0のねじ加工開始位置は上記の通り周方向においてまちまちであるから、スパークプラグＷ’のねじ部Ｗ0をシリンダヘッドｗのねじ部ｗ0にねじ込んだ場合、接地電極Ｘ’の周方向における位置は一定位置に定まらない。
【００３３】
そこで、本実施例では、接地電極Ｘ’の位置に対してねじ部Ｗ0のねじ加工開始位置が周方向で９０゜毎の位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する４種のスパークプラグＷ’を作成する。次に、スパークプラグＷ’のねじ部Ｗ0がねじ込まれるシリンダヘッドｗのねじ部ｗ0のねじ加工開始位置の範囲（全周）を周方向にａ，ｂ，ｃ，ｄの４等分し、スパークプラグＷ’のねじ加工開始位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、シリンダヘッドｗのねじ加工開始位置の範囲ａ，ｂ，ｃ，ｄとを対応させる。これによって、シリンダヘッドｗのねじ部ｗ0のねじ加工開始位置の範囲ａ，ｂ，ｃ，ｄに応じたねじ加工開始位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するスパークプラグＷ’を適切に選択できるようになり、接地電極Ｘ’を点火に最適な位置に設定しやすくなる。なお、スパークプラグＷ’のねじ部Ｗ0のねじ加工開始位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとシリンダヘッドｗのねじ部ｗ0のねじ加工開始位置の範囲ａ，ｂ，ｃ，ｄとの分割数は適宜変更できる。
【００３４】
さらに、転造用丸ダイス２７Ａにおける位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを形成する方法について、図４のタイミングチャートを用いて説明する。上述の通り、転造用丸ダイス２７Ａが７２゜回転（ワークＷが１回転）する毎に、周方向基準位置であるワークＷの接地電極材Ｘと工具側基準位置である丸ダイス２７の食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5のいずれかとが対向して所定の回転角度位置関係を満たすことになり、エンコーダ２８による回転角度位置の検出信号に基づいて角度位置信号のパルスNo.１〜No.５のいずれかが出力される。ワークセット完了後最初の角度位置信号のパルスの出力が検出されると（本実施例ではパルスNo.１が検出されている）、設定された遅延角度９０゜をエンコーダ２８による回転角度位置の検出信号を利用してカウントする。遅延角度９０゜のカウント終了（パルス立ち下がり）によって直ちに寄り付き開始信号がＯＮとなってダイスのワークＷへの寄り付き（食い付き）が開始される。それにより、図２（ａ）において、転造用丸ダイス２７ＡがNo.２の位置から回転下手側へ１８゜移動したＡ’（位相差はＡと同様）の位置で転造用丸ダイス２７ＡがワークＷの外周面に寄り付き（食い付き）を開始するので、ワークＷのねじ部Ｗ0は接地電極材Ｘの位置から回転下手側へ９０゜移動した位置から形成される。遅延角度を１０８゜に設定すれば寄り付き（食い付き）位置はＢ’（位相差はＢと同様）に移行する。寄り付き（食い付き）位置がＣ’とＤ’の場合も同様に設定される。なお、回転方向の遅延角度は９０゜に限らず、望まれるワークＷのねじ加工開始位置に合わせて任意の設定が可能である。また、遅延角度は、ダイス２７の回転軸２６等にダイス２７の回転角度位置を検出するエンコーダ２８とは別のエンコーダを設け、この第二のエンコーダを用いてカウントしてもよい。
【００３５】
ここで、図４のタイミングチャートを参照しつつ、図３の転造加工の流れを示すフローチャートについて説明する。まず、転造加工の準備段階として遅延角度（図４において遅延角度は９０°に設定）とねじ転造時間とを読み込む（Ｓ１）。マンドレル式ストッパ１１等によるワークＷのセットが行われ（Ｓ２）、検知センサ１２がワークセット完了を検知したか否かをチェックする（Ｓ３）。ワークセットが完了していなければ動作を終了し（警報を出力してもよい）、ワークセットが完了していれば、第一アクチュエータ２１を回転駆動させるとダイス軸２６が一定回転数（例えば４１０ｒｐｍ）で同期回転する（Ｓ４）。
【００３６】
次いでワークセット完了後最初の角度位置信号の検出が確認される（図４において角度位置信号のパルスNo.１が出力される）と（Ｓ５）、設定された遅延角度９０゜をエンコーダ２８を用いてカウントする（Ｓ６）。遅延角度９０゜のカウント終了（パルス立ち下がり）によって寄り付き開始信号がＯＮとなり（Ｓ７）、第二アクチュエータ３１を駆動させて、ダイス２７のワークＷへの寄り付きが開始される（Ｓ８）。ダイス２７のワークＷの外周面への食い付きからねじ転造が始まり（Ｓ９）、読み込み設定されたねじ転造時間の経過の後、ダイス離間信号を出力し（Ｓ１０）、第二アクチュエータ３１を逆作動させて、ダイス２７をワークＷから離間させる（Ｓ１１）。最後にマンドレル式ストッパ１１等によるワークＷの搬出が行われて（Ｓ１２）ワークＷに対する１ループのねじ転造加工が終了し、次のワークＷをセットする工程に戻る。ねじ転造時間について、タイマ等で直接時間測定してもよいが、ねじ転造中ダイス軸２６が一定回転であれば、ダイス軸２６の回転数（回転角度）をエンコーダ２８によりカウントしてもよい。
【００３７】
次に図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートの変更例について説明する。
（１）第一変更例として、異なる位相毎に角度位置信号の出現回数をカウントし、各位相毎のカウント数が均等化するように複数の角度位置信号が各加工サイクルに振り分けて使用される場合の一例を図５のフローチャートに示す。この例では、５個の角度位置信号No.１〜No.５に対応して、角度位置信号毎に計５個の出現回数のカウンタＫ1〜Ｋ5を設け、カウンタＫ1〜Ｋ5のうちの最大値Ｋｉと最小値Ｋｊ（ただし、ｉ，ｊは１〜５のうちのいずれかでｉ≠ｊ）との差が所定回数（図５では５回）以内の時は、図３の実施例と同様の制御を行う。また、最大値Ｋｉと最小値Ｋｊとの差が所定回数を超える時は最小値Ｋｊに関する角度位置信号No.ｊを用いた制御を集中的に行う。
【００３８】
具体的には、スタート時にはカウンタＫ1〜Ｋ5はすべてリセットされる（Ｓ１４）ので、スタートしてしばらくの間は、最大値Ｋｉと最小値Ｋｊとの差は５回以内に保たれ（Ｓ２１でＹｅｓ）、図３の実施例と同様の制御が行われる（Ｓ３〜Ｓ１３）。ただし、何番目の角度位置信号No.n（nは１〜５のいずれか）を用いたかを記憶し（Ｓ５１）、ねじ加工終了時に角度位置信号No.nに対応するカウンタＫnに１を加算する（Ｓ１３）。やがて、最大値Ｋｉと最小値Ｋｊとの差が５回を超えると（Ｓ２１でＮｏ）、最小値Ｋｊに関する角度位置信号No.ｊを用いた制御を集中的に行う（Ｓ３０〜Ｓ１３０）。このとき使用する角度位置信号は、ワークセット後に最初に出現するもの（Ｓ５）に代わってNo.ｊとなる（Ｓ５０）。以上の繰り返しによって、ダイス２７の複数の食い付き候補位置Ｔ1〜Ｔ5をほぼ均等に振り分け使用することになり、ダイス２７の摩耗を均一化することができる。
【００３９】
（２）第二変更例として、複数の食い付き候補位置に対応する角度位置信号が、加工サイクルの反復に伴い、予め定められた順序にて使用される場合の一例を図６のフローチャート及び図７のタイミングチャートに示す。この例では、累積ワーク数カウンタＫを設け（Ｓ１５）、角度位置信号No.１→角度位置信号No.２→角度位置信号No.３→角度位置信号No.４→角度位置信号No.５の順に角度位置信号を振り分け使用している。すなわち、累積ワーク数カウンタＫが１個ずつ増えるたびに使用する角度位置信号を１つずつずらしていく。Ｍはこのような順序使用のためのパラメータで、［（Ｋ−１）／５］は（Ｋ−１）／５の整数部分を表している（Ｓ２２）。このように、角度位置信号を所定の順序通りに使用することによって、ダイス２７の摩耗を均一化することができる。
【００４０】
なお、第一及び第二変更例では、回転角度位置の絶対値を検出するためにエンコーダ２８にアブソリュート形のものを用いるか、角度位置信号No.１〜No.５のそれぞれに対応させて５個のインクリメント形エンコーダを使用するとよい。
【００４１】
本発明において、ねじ加工方法（装置）にはねじ転造加工の他、旋盤、フライス盤等によるねじ切り加工が含まれる。また、ねじ転造加工において、丸ダイスが３個以外に２個のものでもよく、旋盤用ローリングヘッド付き転造アタッチメントを用いることもできる。さらに、ワークとしてスパークプラグ及びガスセンサの例を挙げて説明したが、本発明の適用範囲はこれらに限られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるねじ転造装置の基本的構成を示すブロック図。
【図２】図１におけるダイスとワークとの配置関係を示す模式図。
【図３】図１のねじ転造装置の転造加工の流れを示すフローチャート。
【図４】図１のねじ転造装置の作動を示すタイミングチャート。
【図５】図３のフローチャートの第一変更例。
【図６】図３のフローチャートの第二変更例。
【図７】図６のタイミングチャート。
【図８】スパークプラグのシリンダヘッドへの取り付け状態を示す断面図。
【図９】ガスセンサの排気管への取り付け状態を示す断面図。
【図１０】ポジショニング転造の模式図。
【図１１】スパークプラグとシリンダヘッドとのねじ加工開始位置の適合性を示す模式図。
【符号の説明】
１００  ねじ転造装置（ねじ加工装置）
１      支持部
２      回転駆動部
２６    ダイス回転軸（工具回転軸）
２７    ダイス（ねじ加工工具）
２８    エンコーダ
３      寄り付き駆動部
４      制御部
Ｗ      ワーク
Ｘ      接地電極材（周方向基準位置）
Ｔ1〜Ｔ5食い付き候補位置（工具側基準位置）
【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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