(57)【要約】【課題】ダイスがねじ形成の開始位置をずらされることなく調整された開始位置からワークにねじを形成できる。【解決手段】スパークプラグにおいて主体金具となる部位および接地電極となる部位を有するワークを保持する保持部と、前記保持部に前記ワークを供給する供給部と、前記主体金具となる部位にねじを形成するダイスと、前記ワークが保持されている状態において、前記接地電極となる部位の位置を測定する位置測定部と、前記ダイスに前記ワークへの切り込みを指示するダイス指示部と、を備えるスパークプラグの製造装置において、前記ダイスは、前記ワークに対する位相を変えることができ、前記位置測定部は、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定し、前記ダイス指示部は、前記位置測定部が測定した前記位置に基づいて、前記位相を調整して前記ワークへ切り込むよう前記ダイスに指示することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパークプラグにおいて主体金具となる部位および接地電極となる部位を有する棒状のワークを保持する保持部と、
前記保持部に前記ワークを供給する供給部と、
前記主体金具となる部位の外側面にねじを形成するダイスと、
前記ワークが前記保持部に保持されている状態において、前記接地電極となる部位の位置を測定する位置測定部と、
前記ダイスに前記ワークへの切り込みを指示するダイス指示部と、を備えるスパークプラグの製造装置において、
前記ダイスは、前記ワークに対して切り込む位相を変えることができ、
前記位置測定部は、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定し、
前記ダイス指示部は、前記位置測定部が測定した前記位置に基づいて、前記位相を調整して前記ワークへ切り込むよう前記ダイスに指示することを特徴とするスパークプラグの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグの製造装置であって、
前記接地電極となる部位は、前記ワークの端部において前記ワークの軸中心とは異なる位置に配され、
前記位置測定部は、前記接地電極となる部位に対して前記ワークの軸方向とは直交する方向からレーザーを照射することによって、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定する、スパークプラグの製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスパークプラグの製造装置であって、
前記接地電極となる部位は、前記ワークの端部において前記ワークの軸中心とは異なる位置に配され、
前記位置測定部は、前記接地電極となる部位を撮影した画像を解析することによって、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定する、スパークプラグの製造装置。
【請求項４】
スパークプラグにおいて主体金具となる部位および接地電極となる部位を有する棒状のワークを保持する保持工程と、
前記ワークが保持されている状態において、前記接地電極となる部位の位置を測定する位置測定工程と、
ダイスに前記ワークへの切り込みを指示するダイス指示工程と、を備えるスパークプラグの製造方法において、
前記位置測定工程は、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定し、
前記ダイス指示工程は、前記位置測定工程で測定された前記位置に基づいて、前記ダイスが前記ワークに対する位相を調整して前記ワークへ切り込むよう前記ダイスに指示する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、シリンダヘッドにねじ込まれて固定されることによってエンジンに設置される。そのため、スパークプラグの主体金具における外側面には、ねじが形成されている。ねじを形成する際には、スパークプラグがエンジンに設置された状態においてエンジンの燃焼室内に配置された接地電極が所定の方向を向くよう設定するために、ねじ形成の開始位置を調整されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８４０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のスパークプラグの製造装置では、主体金具となる部位を有するワークにダイスを用いた転造加工を施すことによって、ワークの外側面にねじを形成している。このような製造装置には、ダイスが配置された位置までワークを保持して移動させる保持部に対して、ねじ形成の開始位置を調整するためにワークの方向を矯正した状態で保持して保持部にワークを供給する供給部を有するものがある。しかし、このような製造装置では、供給部が保持部にワークを供給した際に供給部による保持力を除荷することでワークに生じる微小なズレによって、ねじ形成の開始位置がずれる場合があった。このため、ダイスを用いた転造加工を施す場合に、ねじ形成の開始位置がずれることなくねじを形成することが可能な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造装置が提供される。このスパークプラグの製造装置は、スパークプラグにおいて主体金具となる部位および接地電極となる部位を有する棒状のワークを保持する保持部と、前記保持部に前記ワークを供給する供給部と、前記主体金具となる部位の外側面にねじを形成するダイスと、前記ワークが前記保持部に保持されている状態において、前記接地電極となる部位の位置を測定する位置測定部と、前記ダイスに前記ワークへの切り込みを指示するダイス指示部と、を備えるスパークプラグの製造装置において、前記ダイスは、前記ワークに対して切り込む位相を変えることができ、前記位置測定部は、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定し、前記ダイス指示部は、前記位置測定部が測定した前記位置に基づいて、前記位相を調整して前記ワークへ切り込むよう前記ダイスに指示することを特徴とする。この形態によれば、ワークが保持部に保持されてから、ワークにおいて接地電極となる部位の位置を非接触で測定した位置に基づいて、ワークに対するダイスの位相を調整できる。位相を調整してからダイスがねじを形成し始めるまでワークに対して物理的な接触がされないことから、ダイスは、ねじ形成の開始位置をずらされることなく調整された開始位置からワークにねじを形成できる。
【０００７】
（２）上記形態におけるスパークプラグの製造装置において、前記接地電極となる部位は、前記ワークの端部において前記ワークの軸中心とは異なる位置に配され、前記位置測定部は、前記接地電極となる部位に対して前記ワークの軸方向とは直交する方向からレーザーを照射することによって、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定してもよい。この形態によれば、接地電極となる部位の位置のうちいずれの部分を測定対象とするか精度良く指定できる。また、接地電極となる部位にレーザーを直接照射して測定する直接測定であるため、精度良く測定できる。
【０００８】
（３）上記形態におけるスパークプラグの製造装置において、前記接地電極となる部位は、前記ワークの端部において前記ワークの軸中心とは異なる位置に配され、前記位置測定部は、前記接地電極となる部位を撮影した画像を解析することによって、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定してもよい。
【０００９】
（４）本発明の他の形態は、スパークプラグの製造方法である。このスパークプラグの製造方法は、スパークプラグにおいて主体金具となる部位および接地電極となる部位を有する棒状のワークを保持する保持工程と、前記ワークが保持されている状態において、前記接地電極となる部位の位置を測定する位置測定工程と、ダイスに前記ワークへの切り込みを指示するダイス指示工程と、を備えるスパークプラグの製造方法において、前記位置測定工程は、前記接地電極となる部位の位置を非接触で測定し、前記ダイス指示工程は、前記位置測定工程で測定された前記位置に基づいて、前記ダイスが前記ワークに対する位相を調整して前記ワークへ切り込むよう前記ダイスに指示することを特徴とする。この形態におけるスパークプラグの製造方法は、前記形態のスパークプラグの製造装置と同様に、ワークが保持部に保持されてから、ワークにおいて接地電極となる部位の位置を非接触で測定した位置に基づいて、ダイスのワークに対する位相を調整できる。このため、位相を調整してからダイスがねじを形成し始めるまでワークに対する物理的な接触がされないことから、ダイスは、ねじ形成の開始位置をずらされることなく指定された開始位置からワークにねじを形成できる。
【００１０】
本発明の形態は、スパークプラグの製造装置に限るものではなく、例えば、内燃機関に搭載するスパークプラグ、その内燃機関を備えた内燃機関システム、その内燃機関システムを搭載した車両などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スパークプラグの部分断面を示す説明図である。
【図２】スパークプラグの製造方法を示す工程図である。
【図３】本実施形態のスパークプラグの製造装置を示す説明図である。
【図４】ダイスの配置を示す斜視図である。
【図５】ダイスがワークへ切り込んでいるときの状態を示した説明図である。
【図６】ダイスがワークへ切り込んでいるときの状態を示した斜視図である。
【図７】ねじ切り工程の詳細を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．第１実施形態
Ａ１．スパークプラグの構成
図１は、スパークプラグ１００の部分断面を示す説明図である。図１には、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＣＡを境界として、軸線ＣＡより紙面左側にスパークプラグ１００の外観形状が図示され、軸線ＣＡより紙面右側にスパークプラグ１００の断面形状が図示されている。本実施形態では、スパークプラグ１００における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸は、他の図のＸＹＺ軸に対応する。図１に示した軸線ＣＡは、Ｚ軸に沿った軸線である。
【００１３】
スパークプラグ１００は、中心電極１０と、端子金具２０と、絶縁体３０と、主体金具４０と、接地電極５０とを備える。本実施形態では、スパークプラグ１００の軸線ＣＡは、中心電極１０、端子金具２０、絶縁体３０および主体金具４０の各部材における軸心でもある。
【００１４】
スパークプラグ１００は、中心電極１０と接地電極５０との間に形成された火花放電間隙（火花放電ギャップ）を先端側に有する。スパークプラグ１００は、火花放電間隙が形成された先端側を燃焼室９２の内壁９１から突出させた状態で内燃機関９０に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ１００が内燃機関９０に取り付けられた状態で中心電極１０に高電圧（例えば、１万〜３万ボルト）を印加された場合、火花放電間隙において火花放電が発生する。火花放電間隙に発生した火花放電は、燃焼室９２における混合気に対する着火を実現する。
【００１５】
中心電極１０は、導電性を有する電極である。中心電極１０は、軸線ＣＡ方向に延びた棒状を成す。中心電極１０の外側面は、絶縁体３０によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１０の先端側は、絶縁体３０の先端側から突出している。
【００１６】
端子金具２０は、電力の供給を受けるための端子であり、中心電極１０に電気的に接続されている。中心電極１０の後端側は、端子金具２０を介して絶縁体３０の後端側へと電気的に接続されている。
【００１７】
絶縁体３０は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体３０は、軸線ＣＡを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体３０は、絶縁性セラミックス材料（例えば、アルミナ）を焼成することによって作製される。絶縁体３０は、軸線ＣＡ方向に延びた貫通孔である軸孔３９を有する。軸孔３９には、絶縁体３０の先端側から中心電極１０を突出させた状態で、中心電極１０が軸線ＣＡ上に保持されている。
【００１８】
主体金具４０は、導電性を有する金属体である。主体金具４０は、軸線ＣＡ方向に延びた筒状を成す。本実施形態では、主体金具４０は、筒状に成形された低炭素鋼にニッケルめっきを施した部材である。主体金具４０の先端側の外側面には、スパークプラグ１００を内燃機関の燃焼室９２に取り付けるためのねじ部４２が形成されている。
【００１９】
主体金具４０の先端側には、端面４４が形成されている。端面４４の中央からは、中心電極１０と共に絶縁体３０が＋Ｚ軸方向（先端方向）に向けて突出している。端面４４には、接地電極５０が接合されている。
【００２０】
接地電極５０は、導電性を有する電極である。接地電極５０は、棒状を成し、一端が主体金具４０の端面４４に接合されている。接地電極５０は、主体金具４０の端面４４から＋Ｚ軸方向に延びた後に軸線ＣＡに向けて屈曲されている。本実施形態では、接地電極５０の材質は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金である。
【００２１】
Ａ２．スパークプラグの製造方法
図２は、スパークプラグ１００の製造方法を示す工程図である。スパークプラグ１００の製造者は、スパークプラグ１００を製造する際、製造途中の主体金具４０である主体金具４０Ｐを作製する（工程Ｐ１００）。本実施形態では、主体金具４０Ｐは、プレス加工および切削加工によって作製される。本実施形態では、主体金具４０Ｐには、ねじ部４２が形成されていない。
【００２２】
主体金具４０Ｐが作製された後（工程Ｐ１００）、主体金具４０Ｐには、溶接工程（工程Ｐ１１０）が実施される。溶接工程（工程Ｐ１１０）は、製造途中の接地電極５０である接地電極５０Ｐが主体金具４０Ｐの端面４４に溶接される工程である。本実施形態では、接地電極５０Ｐは、屈曲しておらず、真っ直ぐに延びた形状を成す。本実施形態では、接地電極５０ＰのＺ軸方向に垂直な断面は、長方形断面である。本実施形態では、接地電極５０Ｐは、主体金具４０Ｐの軸中心（軸線ＣＡ）とは異なる位置に配されるよう溶接される。
【００２３】
溶接工程（工程Ｐ１１０）を実施した後、主体金具４０Ｐは、ねじ切り工程を実施されることによって、主体金具４０Ｐの外側面にねじ部４２を形成される（工程Ｐ１２０）。その後、主体金具４０Ｐは、表面加工（めっき）が実施される（工程Ｐ１３０）。これによって、主体金具４０は完成する。
【００２４】
主体金具４０が完成した後（工程Ｐ１３０）、主体金具４０は、他の部材（中心電極１０、端子金具２０、絶縁体３０など）を組み付けられる（工程Ｐ１４０）。これによって、スパークプラグ１００が完成する。本実施形態では、主体金具４０に他の部材が組み付けられる工程（工程Ｐ１４０）において、接地電極５０Ｐに曲げ加工が実施される。
【００２５】
Ａ３．スパークプラグの製造装置の構成
図３は、主体金具４０Ｐにねじ部４２が形成されるねじ切り工程（工程Ｐ１２０）において用いられる本実施形態のスパークプラグの製造装置２００を示す説明図である。スパークプラグの製造装置２００は、保持部２１０と、供給部２２０と、ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと、位置測定部２４０と、ダイス指示部２５０と、を備える。
【００２６】
尚、本実施形態では、溶接工程（工程Ｐ１１０）において、製造途中の接地電極５０である接地電極５０Ｐを主体金具４０Ｐの端面４４に溶接したものをワークＷと呼ぶ。
【００２７】
保持部２１０は、ワークＷを保持する。保持部２１０は、軸線ＣＡ方向に延びた筒状を成す主体金具４０Ｐの筒内にＺ軸方向の＋側から挿入されることによって、ワークＷを保持する。保持部２１０は、ワークＷを保持した状態でＺ軸方向の−側に下降することによって、ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃが配置されたＺ軸方向の位置までワークＷを移動させることができる。
【００２８】
供給部２２０は、保持部２１０にワークＷを供給する。供給部２２０は、保持部２１０から見てＺ軸方向の−側の位置に、ワークＷを把持した状態で供給する。保持部２１０は、保持部２１０から見てＺ軸方向の−側の位置に供給部２２０が供給したワークＷに対してＺ軸方向の−側に下降することによって、ワークＷを保持する。
【００２９】
本実施形態では、供給部２２０は、ワークＷの方向を所定の方向にある程度矯正した状態で保持部２１０にワークＷを供給する。本実施形態では、供給部２２０は、所定の方向から３度のズレまでの範囲内でワークＷの方向を矯正する。他の実施形態では、供給部２２０は、所定の方向から３度から９０度のズレまでの範囲内でワークＷの方向を矯正してもよい。
【００３０】
図４は、ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの配置を示す斜視図である。図４では、理解を容易にするために、ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃのみを示した。ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、軸線ＣＡから見て１２０度間隔でそれぞれ配されている。ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、互いに平行なそれぞれの中心軸ａｘ、ｂｘ、ｃｘを中心に回転可能に構成される。中心軸ａｘ、ｂｘ、ｃｘは、軸線ＣＡとも平行である。ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、ワークＷにおける主体金具４０Ｐの外側面４２Ｐに切り込むことによってねじ部４２を形成する。ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、主体金具４０Ｐにねじ部４２を形成する際において、ワークＷに対して切り込む位相を変えることができる。尚、本実施形態の説明では、３つのダイスの各々を総称する場合には符号「２３０」を使用する。
【００３１】
図３に戻って、位置測定部２４０は、ワークＷが保持部２１０に保持されている状態において、ワークＷにおける接地電極５０Ｐの位置をＹ軸方向の＋側からレーザーを照射することによって非接触で測定する。本実施形態では、位置測定部２４０は、接地電極５０Ｐに照射したレーザーのうち反射してきたレーザーを受容して解析することによって、接地電極５０Ｐの位置を非接触で測定する。他の実施形態では、位置測定部２４０は、接地電極５０Ｐに照射したレーザーのうち反射されなかったレーザーを受容する受容部を有し、受容部が受容したレーザーを解析することによって、接地電極５０Ｐの位置を非接触で測定してもよい。位置測定部２４０は、測定した接地電極５０Ｐの位置を示す信号をダイス指示部２５０に出力する。
【００３２】
本実施形態では、接地電極５０Ｐは、主体金具４０Ｐの軸中心（軸線ＣＡ）とは異なる位置に配されている。そのため、位置測定部２４０がＹ軸方向の＋側から測定した接地電極５０Ｐの位置によって、ダイス指示部２５０は、ワークＷの方向を推定できる。
【００３３】
本実施形態における位置測定部２４０は、レーザーを照射することによって、接地電極５０Ｐの位置を測定するため、接地電極５０Ｐの位置のうちいずれの部分を測定対象とするか精度良く指定できる。また、接地電極５０Ｐにレーザーを直接照射して測定する直接測定であるため、精度良く測定できる。
【００３４】
ダイス指示部２５０は、ダイス２３０にワークＷへ切り込むよう指示する。ダイス指示部２５０は、位置測定部２４０から出力された接地電極５０Ｐの位置を示す信号に基づいて、ワークＷに対して切り込む際のダイス２３０の位相を調整して、ダイス２３０にワークＷへの切り込みを指示する。
【００３５】
図５は、ダイス２３０がワークＷへ切り込んでいるときの状態を示した説明図である。図６は、ダイス２３０がワークＷへ切り込んでいるときの状態を示した斜視図である。図５では、理解を容易にするために、ワークＷと、保持部２１０と、ダイス２３０のみを示した。図６では、理解を容易にするために、ワークＷと、ダイス２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃのみを示した。図５および図６におけるワークＷは、保持部２１０によってダイス２３０が配置されたＺ軸方向の位置まで移動させられている状態である。この状態のワークＷにおける主体金具４０Ｐの外側面４２Ｐにダイス２３０が切り込むことによって、主体金具４０Ｐにはねじ部４２が形成される。
【００３６】
図７は、スパークプラグの製造装置２００が主体金具４０Ｐにねじ部４２を形成するねじ切り工程（図２の工程Ｐ１２０）の詳細を示す工程図である。溶接工程（工程Ｐ１１０）が実施された後、ワークＷは、供給部２２０によって保持部２１０に供給される（工程Ｐ１２１）。供給部２２０によって保持部２１０に供給されたワークＷは、保持部２１０に保持される（工程Ｐ１２２）。
【００３７】
保持部２１０に保持されたワークにおける接地電極５０Ｐの位置は、位置測定部２４０によってＹ軸方向の＋側から測定される（工程Ｐ１２３）。位置測定部２４０は、測定した接地電極５０Ｐの位置を示す信号を、ダイス指示部２５０に出力する（工程Ｐ１２４）。
【００３８】
保持部２１０に保持されているワークＷは、保持部２１０によってダイス２３０が配置された位置まで移動させられる（工程Ｐ１２５）。ダイス２３０は、接地電極５０Ｐの位置を示す信号に基づくダイス指示部２５０からの指示に応じて、ワークＷに対して切り込む際の位相を調整してワークＷへの切り込みを開始する（工程Ｐ１２６）。これらの工程を経て、ワークＷにおける主体金具４０Ｐに、ねじ部４２が形成される。
【００３９】
以上説明した実施形態によれば、ワークＷが保持部２１０に保持されてから、ワークＷにおいて接地電極５０Ｐの位置を非接触で測定した位置に基づいて、ワークＷに対するダイス２３０の位相を調整できる。位相を調整してからダイス２３０がねじ部４２を形成し始めるまでワークＷに対して物理的な接触がされないことから、ダイス２３０は、ねじ形成の開始位置をずらされることなく調整された開始位置からワークＷにねじ部４２を形成できる。
【００４０】
Ｂ．変形例：
第１実施形態では、位置測定部２４０は、レーザーを照射することによって、接地電極５０Ｐの位置を非接触で測定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、位置測定部２４０は、接地電極５０Ｐの位置を撮影した画像を解析することによって、接地電極５０Ｐの位置を非接触で測定してもよい。
【００４１】
第１実施形態では、位置測定部２４０が測定した接地電極５０Ｐの位置を示す信号を、ダイス指示部２５０に出力した後に（工程Ｐ１２４）、保持部２１０に保持されているワークＷは、保持部２１０によってダイス２３０が配置された位置まで移動させられていたが（工程Ｐ１２５）、本発明はこれに限られない。例えば、保持部２１０に保持されているワークＷが、保持部２１０によってダイス２３０が配置された位置まで移動させられてから（工程Ｐ１２５）、位置測定部２４０は測定した接地電極５０Ｐの位置を示す信号を、ダイス指示部２５０に出力してもよいし（工程Ｐ１２４）、これらの２つの工程（工程Ｐ１２４と工程Ｐ１２５）が並行して行われてもよい。また、ワークＷが、保持部２１０によってダイス２３０が配置された位置まで移動させられている間に（工程Ｐ１２５）、ダイス２３０は、接地電極５０Ｐの位置を示す信号に基づくダイス指示部２５０からの指示に応じて、ワークＷに対して切り込む際の位相を調整していてもよい。
【００４２】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…中心電極
２０…端子金具
３０…絶縁体
３９…軸孔
４０…主体金具
４０Ｐ…主体金具
４２…ねじ部
４２Ｐ…外側面
４４…端面
５０…接地電極
５０Ｐ…接地電極
９０…内燃機関
９１…内壁
９２…燃焼室
１００…スパークプラグ
２００…製造装置
２１０…保持部
２２０…供給部
２３０…ダイス
２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ…ダイス
２４０…位置測定部
２５０…ダイス指示部
ＣＡ…軸線
Ｗ…ワーク
ａｘ、ｂｘ、ｃｘ…中心軸
【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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