(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するとともに、
前記ワークの軸線方向において、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面（以下、ワーク側位置決め端面という）と前記ワークの半径方向に位置して当該ワークの外周面をねじ転造加工するためのダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面（以下、ダイス側位置決め端面という）との間に一定量の距離（以下、位置決め端面間距離という）が生ずるように、前記ワークを前記ダイスに対して位置決めし、
前記ワーク上において、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られた周方向基準位置と、前記ダイス上に定められた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維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を、回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動し、前記ダイス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転造加工を施すことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】
前記ワークへのねじ転造加工を開始してから所定時間又は所定回転後、前記ワークの前記周方向基準位置と前記ダイスの前記工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を回転停止する請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項３】
ねじ転造装置内において、前記ワーク側位置決め端面と前記ダイス側位置決め端面との間に前記位置決め端面間距離が形成される前記ワークの位置決め位置を最終位置決め位置として、前記ねじ転造装置とは別位置にて、前記ワークをその最終位置決め位置と一定の関係を満たす予備位置決め位置に予備位置決めし、その予備位置決め位置を維持した状態で該ワークを前記最終位置決め位置に搬送する請求項１又は２記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項４】
ねじ転造装置内において、前記ワーク側位置決め端面と前記ダイス側位置決め端面との間に前記位置決め端面間距離が形成される前記ワークの位置決め位置を最終位置決め位置とするために、前記ねじ転造装置内に保持される前記ワークを直接軸線方向に位置決め調整する請求項１又は２記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項５】
前記ワーク及び／又は前記ダイスが、前記周方向基準位置に対して所定の回転角度（以下、補正角度という）だけ周方向に補正されることにより、回転角度位置関係が新たに設定・維持される請求項１ないし４のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
前記補正角度は、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記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
前記ダイス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、かつねじ転造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いずれかと前記ワーク上に定められた前記周方向基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、前記ワークと前記ダイスとが同期回転駆動される請求項１ないしの６いずれかに記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
前記ダイスが前記ワークに食い付いてねじ転造加工するに伴い、前記ダイスの回転軸線が前記ワークの回転軸線に接近して生ずる、前記ダイスとの接触部における前記ワークの回転周速の増加を吸収しつつ、前記ねじ転造加工が続行される請求項１ないし７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するとともに、
前記ワークの軸線方向において、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面（以下、ワーク側位置決め端面という）と前記ワークの半径方向に位置して当該ワークの外周面をねじ転造加工するためのダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面（以下、ダイス側位置決め端面という）との間に一定量の距離（以下、位置決め端面間距離という）が生ずるように、前記ワークを前記ダイスに対して位置決めする支持部と、
前記ワーク上において、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られた周方向基準位置と、前記ダイス上に定められた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維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を、回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動する回転制御機構と、
前記ダイス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転造加工を施すことを特徴とするスパークプラグの製造装置。
【請求項１０】
前記回転制御機構は、
前記ワークの前記周方向基準位置と前記ダイスの前記工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を回転停止する機能を備えたサーボアクチュエータと、
そのサーボアクチュエータの回転角度位置を検出する回転センサとを有する請求項９記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１１】
前記回転制御機構には、前記ダイスを駆動側とし、前記ワークを従動側として伝動回転する伝動連結部が接続されている請求項９又は１０記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１２】
前記伝動連結部は、前記ダイスの前記ワークに対する寄り付き移動を許容する形態で常時回転伝動可能な間接伝動系と、常時接触することにより常時回転伝動可能な直接伝動系とを備えている請求項１１記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１３】
前記間接伝動系がベルト伝動部であり、前記直接伝動系が歯車伝動部である請求項１２記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１４】
前記ダイスが前記ワークに食い付いてねじ転造加工するに伴い、前記ダイスの回転軸線が前記ワークの回転軸線に接近して生ずる、前記ダイスとの接触部における前記ワークの回転周速の増加を吸収する増速吸収機構を有している請求項９ないし１３のいずれかに記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１５】
前記増速吸収機構は、前記ダイスとの接触部における前記ワークの回転周速の増加に対応して、該ワークの駆動回転のみを停止する動力断続機構である請求項１４記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１６】
前記動力断続機構は、前記ダイスとの接触部における前記ワークの回転周速の増加により、当該ワークに対して一定値以上の負荷が作用したとき、前記伝動連結部における伝動回転を切断するトルクリミッタである請求項１５記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１７】
前記増速吸収機構は、前記ダイスとの接触部における前記ワークの回転周速と、前記伝動連結部を介した駆動回転による前記ワークの回転周速との速度差を調整する回転調整機構である請求項１４記載のスパークプラグの製造装置。
【請求項１８】
前記回転調整機構は、前記支持部において、前記ワークと、該ワークを回転駆動する回転軸に取り付けられ、当該ワークを摩擦保持してこれと一体的に回転するワークホルダとが、前記ワークの回転軸線回りにおいて相対滑り可能に接触形成された滑り保持部である請求項１７記載のスパークプラグの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スパークプラグの製造方法及び製造装置に関し、特にねじ転造を伴うスパークプラグの主体金具の製造方法及び製造装置に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
スパークプラグの主体金具には、ねじ加工により外周面にシリンダヘッドにねじ込むためのねじ部が形成されているのが通常である。
【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１３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】
以下、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１４に示す通り、所定位置にセットされた回転停止状態のワークＷに回転停止状態の工具（丸ダイス４００）を寄り付かせ（図１４（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１４（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。
【０００５】
【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、回転停止状態の丸ダイス４００は、同じく回転停止状態のワークＷに接触した（食い付いた）時点で駆動回転し、ワークＷの外周面にねじ転造加工を開始する。しかし、丸ダイス４００が回転を開始しても、ワークＷはその慣性や接触面間の滑りにより同時に回転を開始することができず、追従性に遅れ（ずれ）を生じる。したがって、仮に丸ダイス４００のワークＷへの食い付き位置を周方向において位置決めしてあっても、このずれによって製品としてのスパークプラグ２００の品質にバラツキを生じ、品質低下を来すことになる。そこで、ワークＷの追従性の遅れをなくすには、丸ダイス４００のワークＷへの食い付き位置を補正する必要がある。しかもこの補正はワークＷの品番（製品ロット）が変わったり、丸ダイス４００が摩耗したり、あるいは両者の接触面間の滑り状態が変化するたびに頻繁に行う必要があり、生産効率を阻害する要因となる。なお、予め駆動回転させた丸ダイス４００を回転停止状態のワークＷに食い付かせて、ワークＷの外周面にねじ転造加工を行う方法も考えられるが、この場合でもワークＷの追従性の遅れは上記と同様に発生するので、丸ダイス４００のワークＷへの食い付き位置の補正が必要となる。
【０００６】
また、上記ポジショニング転造においては、ねじ転造加工開始時に丸ダイス４００は、一方でワークＷによって回転を阻止され、他方では急激に増加する回転トルク（負荷）を受けることになるので、丸ダイス４００の加工面での摩耗が激しい。したがって、丸ダイス４００の取り替えサイクルが短くなり、製造コストの上昇、加工精度の早期低下等を招来するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、ワークの外周面にねじ転造加工を行う際に、ダイスのワークへの食い付き位置を一定に維持して、生産効率を向上させることができ、また、ねじ転造加工当初にダイスの加工面にかかる負荷を減少させ、ダイスの摩耗を抑えて長寿命化を図ることのできるスパークプラグの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【０００８】
【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、本発明に係るスパークプラグの製造方法は、
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するとともに、
前記ワークの軸線方向において、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面（以下、ワーク側位置決め端面という）と前記ワークの半径方向に位置して当該ワークの外周面をねじ転造加工するためのダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面（以下、ダイス側位置決め端面という）との間に一定量の距離（以下、位置決め端面間距離という）が生ずるように、前記ワークを前記ダイスに対して位置決めし、
前記ワーク上において、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られた周方向基準位置と、前記ダイス上に定められた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維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を、回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動し、前記ダイス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転造加工を施すことを特徴とする。
【０００９】
同様に、本発明に係るスパークプラグの製造装置は、
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するとともに、
前記ワークの軸線方向において、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面（以下、ワーク側位置決め端面という）と前記ワークの半径方向に位置して当該ワークの外周面をねじ転造加工するためのダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面（以下、ダイス側位置決め端面という）との間に一定量の距離（以下、位置決め端面間距離という）が生ずるように、前記ワークを前記ダイスに対して位置決めする支持部と、
前記ワーク上において、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られた周方向基準位置と、前記ダイス上に定められた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維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を、回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動する回転制御機構と、
前記ダイス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転造加工を施すことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るスパークプラグの製造方法及び製造装置では、予めワークの軸線方向において、ワーク側位置決め端面とダイス側位置決め端面との間に位置決め端面間距離が生ずるように、ワークをダイスに対して位置決めする。そして、ワークの周方向基準位置と、ダイスの工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を、回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動し、ダイスとワークとを相対接近させて、ワークの外周面にねじ転造加工を施す。このように、回転方向が互いに逆となるように、ワークとダイスとの双方を同期回転駆動しながら、ダイスとワークとを相対接近させてダイスをワークに食い付かせることによって、ダイスの回転に対するワークの回転に従来のような追従性の遅れを生じることがなくなる。そして、ワークの周方向基準位置と、ダイスの工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、ワークとダイスとが同期回転駆動を開始することによって、ワークの品番（製品ロット）変更等にかかわらず、ダイスのワークへの食い付き位置を所定関係に維持でき、生産効率の向上に寄与することができる。
【００１１】
また、本発明では、ワークとダイスとの双方を同期回転駆動しながら、ダイスとワークとを相対接近させ、ダイスをワークに食い付かせるので、ねじ転造加工当初にダイスの加工面にかかる負荷が減少し、ダイスの摩耗が抑えられる。このように、ダイスの取り替えサイクルが長くなることによってダイスの長寿命化が図れるとともに、製造コストの上昇や加工精度の早期低下等も防止することができる。
【００１２】
さらに本発明では、スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークの軸線方向において、ガスシール部のワーク側位置決め端面と、このワーク側位置決め端面と対応するダイス側位置決め端面との間に一定量の位置決め端面間距離が生ずるように、ワークとダイスとが位置決めされることも重要である。これにより、ワークのねじ形成予定部が軸線方向において正確に位置決めされるようになり、ワーク側位置決め端面（すなわちシリンダヘッドとの間で直接又はガスケットを介してシールに供されることになる面）とねじ転造加工開始位置との間の寸法ばらつきを同一品番（製品ロット）内でごくわずかに抑えることができる。したがって、主体金具に形成されたねじ部によりスパークプラグをシリンダヘッドにねじ込んだ際に、ガスシール部とシリンダヘッドとの間で気密性に優れたスパークプラグを生産効率よく得ることができる。
【００１３】
そして、ワークの外周面にねじ転造加工を施した後、すなわち、ワークへのねじ転造加工を開始してから所定時間又は所定回転後、ワークの周方向基準位置とダイスの工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、これらワークとダイスとの双方を回転停止する。これによって、ワークの加工後もワークの周方向基準位置とダイスの工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を保っている。そこで、次に加工されるワーク（ワークの周方向基準位置）を加工済ワークの回転停止時における周方向基準位置に合わせて供給する。そうすれば、次に加工されるワークのねじ形成予定部へのねじ転造加工が、ワークの周方向基準位置とダイスの工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、連続的かつ継続的に行える（開始できる）ようになる。
【００１４】
ワークにおけるガスシール部のワーク側位置決め端面を、このワーク側位置決め端面と対応するダイス側位置決め端面に対して一定量の位置決め端面間距離を保持して軸線方向に位置決めする方法として、次の２つの場合がある。すなわち、ねじ転造装置とは別位置にて行い、ねじ転造装置内の最終位置決め位置に搬送する場合と、ねじ転造装置内の最終位置決め位置にて直接行う場合とである。前者の場合には、ねじ転造装置内において、ワーク側位置決め端面とダイス側位置決め端面との間に位置決め端面間距離が形成されるワークの位置決め位置を最終位置決め位置として、ねじ転造装置とは別位置にて、ワークをその最終位置決め位置と一定の関係を満たす予備位置決め位置に予備位置決めし、その予備位置決め位置を維持した状態でワークを最終位置決め位置に搬送する。また後者の場合には、ねじ転造装置内において、ワーク側位置決め端面とダイス側位置決め端面との間に位置決め端面間距離が形成されるワークの位置決め位置を最終位置決め位置とするために、ねじ転造装置内に保持されるワークを直接軸線方向に位置決め調整する。
【００１５】
さらに本発明では、ワーク及び／又はダイスを、ワークの周方向基準位置に対して所定の回転角度だけずらす形で周方向に補正し、その補正により得られた新たな所定の回転角度位置関係を維持した状態でワークとダイスとの双方を同期回転駆動させることができる。
【００１６】
ワークのねじ切り開始位置についての初期設定は、例えば下記の手段により所望の位置に設定できる。すなわち、ワークとダイスとの相対角度位置関係が不明であるときには、ある相対角度位置関係にあるワークに試行的にねじ転造加工（試し切り）を行い、その試行品のねじ切り開始位置をもとに、所望の相対角度位置関係となるようにワーク及び／又はダイスを回転移動させる。この際、新たに相対角度位置関係が設定される。試行的に加工を行ったワークのねじ切り開始位置は、例えば予め用意しておいた相対角度位置設定用治具（ゲージ治具という）に螺合させて、試行的な加工の際の相対角度位置関係が所望の相対角度位置関係からどれだけずれているかを確認するという方法がある。そして、その確認したねじ切り開始位置のずれから、ワークとダイスとの相対角度位置のずれを導き出せる。
【００１７】
相対角度位置を一度設定してしまえば、その後は試行的に加工を行ってゲージ治具で相対角度位置を確認する必要はない。そして、ワークに対するねじ切り開始位置を所定位置に変更する必要がある場合には、この設定した相対角度位置から所定の補正角度だけワーク及び／又はダイスを回転移動させればよい。つまりこの補正角度を、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（補正角度）を有するねじ転造加工品（スパークプラグの主体金具）が得られる。具体的には、スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークにて、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度毎隔てた位置をダイスの食い付き位置（ねじ切り開始位置）とする合計４種の加工品を得ることができる。これにより、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。
【００１８】
なお、ワークの周方向基準位置とダイスの工具側基準位置との相対角度位置の調整は、ワークとダイスとの少なくとも一方について行えば足り、その操作はいわゆるマニュアル式（すなわち直接的に角度調整する方式）であっても自動式（すなわち機械的に自動角度調整する方式）であっても差し支えない。例えば、ダイス軸とワークホルダとの転造加工後の周方向停止位置を変更する方法、ワークの接地電極材の周方向位置決め位置を変更する方法、ダイス軸に対するダイスの周方向取付位置を変更する方法等から選んで行えばよい。
【００１９】
さらに本発明のダイス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、かつねじ転造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いずれかとワーク上に定められた周方向基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、ワークとダイスとを同期回転駆動することにより、ワークとダイスとの同期回転駆動がスムーズに行え、ワークのねじ形成予定部の外周面にねじ転造加工を施すことができる。
【００２０】
また、本発明のダイスが転造用多条ねじダイスの場合、複数の食い付き候補位置を、加工サイクルの反復に伴って、予め定められた順序にて使用するようにすれば、多条ねじダイスの摩耗を均一化することができ、多条ねじダイスの長寿命化を図ることができる。
【００２１】
なお、上記食い付き候補位置の順次使用はダイス側において行えば足り、その操作はいわゆるマニュアル式（すなわち直接的に角度調整する方式）であっても自動式（すなわち機械的に自動角度調整する方式）であっても差し支えない。例えば、ダイス軸の転造加工後の周方向停止位置を順次（１回毎に）変更する方法、ダイス軸に対するダイスの周方向取付位置を順次（所定回数毎に）変更する方法等から選んで行えばよい。
【００２２】
次に、本発明のスパークプラグの製造装置には、ダイスがワークに食い付いてねじ転造加工するのに伴って、ダイスの回転軸線がワークの回転軸線に接近し、この接近によって生ずる、ダイスとの接触部におけるワークの回転周速の増加を吸収させる増速吸収機構を設けることができる。
【００２３】
本発明においては、回転方向が互いに逆となるように、ワークとダイスとの双方を同期回転駆動する一方で、ワークへのねじ転造加工の進行につれ、ダイスの外周面（ねじ山先端）がワークの外周面よりも内側に食い込み、ワークとダイスとの回転軸間距離が転造加工開始当初よりも若干短くなる。このことによって、ダイスの外周面（ねじ山先端）上でのワークの回転周速が転造加工の進行とともに次第に増加し、ワークの回転軸線回りにねじり力が発生することがある。このねじり力を除く、あるいは緩和させるために以下のような増速吸収機構を適用できる。▲１▼ダイスとの接触部におけるワークの回転周速の増加に対応して、ワークの駆動回転のみを停止する動力断続機構。▲２▼ダイスとの接触部におけるワークの回転周速と、ワークとダイスとを同期回転駆動させるための伝動連結部を介した駆動回転によるワークの回転周速との速度差を調整する回転調整機構。
【００２４】
▲１▼に示す動力断続機構としては、例えばダイスとの接触部におけるワークの回転周速の増加により、ワークに対して一定値以上の負荷が作用したとき、伝動連結部における伝動回転を切断するトルクリミッタや、回転周速の差をセンサ等で検出して伝動連結部における伝動回転を切断するクラッチ等が適用できる。
【００２５】
▲２▼に示す回転調整機構としては、例えばワークを摩擦保持してこれと一体的に回転するワークホルダとが、ワークの回転軸線回りにおいて相対滑り可能に接触形成された滑り保持部や、回転周速の差をセンサ等で検出して、伝動連結部における伝動回転をクラッチのすべりによって調節する機構等が適用できる。
【００２６】
このようなワークの回転周速の増加を機械的に吸収する機構を設けることで、ワークへの転造加工の進行中においてワーク全体の変形・破損や加工ねじ山の歯すじのずれ等の発生を防止できる。なお、ねじり力が小さい場合、すなわちワークへのダイスの食い込みが小さく、ワークの回転周速の変化が小さい場合には、伝動連結部に使用される歯車のバックラッシにねじり力が吸収され問題とならないこともある。
【００２７】
【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１００は、ワークＷを支える支持部１、ダイス２７を回転させる回転駆動部２、ダイス２７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。そして、制御部４と回転駆動部２の一部とによって後述する回転制御機構６が構成されている。また、支持部１と回転駆動部２と寄り付き駆動部３とをあわせてワーク加工部５０と称する。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、その先端部外周面にねじ形成予定部Ｗ0を有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９参照）ではなく、折り曲げ前の直棒状である。
【００２８】
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ワークホルダ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。ワークホルダ１１は、例えばコレットチャック、マンドレル型ストッパー等を採用することができる。このワークホルダ１１にはポンチマーク等のワークＷの位置決め位置表示が記されており、ワーク取り付け時にこのポンチマークとワーク側基準位置との周方向位置を合わせることにより、ワークホルダ１１へのワークＷの取り付け位置を常に一定に保つことができる。
【００２９】
また、ワークＷがねじ転造装置１００内の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。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）、ワークホルダ１１等によりガスシール部ＧＳがダイス２７に対して軸線方向における所定の位置に配置されて支持部１にセットされる（その詳細は後述する）。
【００３０】
次に回転駆動部２には、回転式の第一アクチュエータ２１（例えば電気式サーボモータ、油圧式サーボモータ等；サーボアクチュエータ）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（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（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、各ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃはほぼ同一回転数で同じ方向に回転する。また、ワークＷとダイス２７とは回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動し、ねじ２７ａの凹凸をワークＷの外周面に押圧することで、ワークＷのねじ形成予定部Ｗ0におねじが形成される。
【００３１】
なお、第一アクチュエータ２１の駆動軸２１ａに、第一アクチュエータ２１の回転角度位置を検出するエンコーダ２８（回転センサ）が設けられ、これにより第一アクチュエータ２１は、所定の回転角度位置で正確に回転停止する機能（定位置回転停止機能）を有する。また、回転駆動部２には後述する伝動連結部２Ａが設けられ、ダイス２７Ａを駆動側とし、ワークＷを従動側として伝動回転することによって、ワークＷとダイス２７との回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動している（図２参照）。
【００３２】
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のねじ形成予定部Ｗ0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転造加工を開始することを「食い付き」と呼ぶ）。
【００３３】
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及び記憶装置等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。
【００３４】
このような制御部４と、前述した回転駆動部２のうちの第一アクチュエータ２１、エンコーダ２８等とによって、回転制御機構６が形成されている。この回転制御機構６は、いわゆるサーボ系と称されるフィードバック制御系の一類型であり、エンコーダ２８によって第一アクチュエータ２１の回転角度位置を検出し、制御部４からの指令に基づき第一アクチュエータ２１が所定の回転角度位置で停止する。これによって、ワークＷの周方向基準位置とダイス２７の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、ワークＷとダイス２７とは回転方向が互いに逆となるように同期回転駆動し、また同じくワークＷの周方向基準位置とダイス２７の工具側基準位置とが所定の回転角度位置関係を維持した状態で、ワークＷとダイス２７との同期回転を所望の位置で精密に停止させることもできる。なお、ワークＷの周方向基準位置とダイス２７の工具側基準位置との所定の回転角度位置関係についての詳細は後述する。
【００３５】
図２は伝動連結部２Ａを模式的に示し、図２（ａ）は平面スケルトン図、同（ｂ）は同（ａ）に示す点Ｏ−Ｐ−Ｑ−Ｒを結ぶ線に沿って展開した正面スケルトン図である。伝動連結部２Ａは、ダイス２７Ａの回転軸２６Ａ（以下、ダイス回転軸ともいう）を駆動側とし、ワークＷの回転軸２Ａ２１（ワークホルダ１１の回転軸でもある；以下、ワーク回転軸ともいう）を従動側として、ダイス２７ＡとワークＷとの双方が同時に互いに逆方向に回転する状態で常時伝動連結している。この伝動連結部２Ａは、ダイス２７ＡがワークＷに対して寄り付き移動することを許容しつつ常時回転伝動しているベルト伝動部２Ａ１（間接伝動系）と、常時接触することにより常時回転伝動している歯車伝動部２Ａ２（直接伝動系）とを備えている。そして、これらの伝動部は、ベルト伝動部２Ａ１が下方に、歯車伝動部２Ａ２が上方に振り分けて配置されている。
【００３６】
ベルト伝動部２Ａ１は、ダイス回転軸２６Ａに固定されたタイミングプーリ２Ａ１３と、ベース２Ｃに回転自在に支持される歯車軸２Ａ１１に固定されたタイミングプーリ２Ａ１４との間に、タイミングベルト２Ａ１６を掛け回してある。さらに、ベース２Ｃに回転自在に支持される中間軸２Ａ１２に回転可能に設けられたアイドラ２Ａ１５が、両タイミングプーリ２Ａ１３，２Ａ１４の中間に位置して、タイミングベルト２Ａ１６を三角張り状に保持するテンションとして作用している。なお、タイミングプーリ２Ａ１３及び２Ａ１４は同径とし、ダイス回転軸２６Ａと歯車軸２Ａ１１との回転数を等しくしている。
【００３７】
歯車伝動部２Ａ２は、歯車軸２Ａ１１に固定された大径歯車２Ａ２２と、ワーク回転軸２Ａ２１に固定された小径歯車２Ａ２３とを噛み合わせて構成されている。常時回転伝動が可能なベルト伝動部２Ａ１と歯車伝動部２Ａ２とを組み合わせて用いることによって、簡単な構成でありながら、ダイス２７Ａの寄り付き移動を妨げることなく、ダイス２７ＡとワークＷとを常に回転伝動（同期回転）可能に連結しておくことができる。
【００３８】
ワークＷの回転軸２Ａ２１を兼用するワークホルダ１１にワークＷが保持され、ワークホルダ１１とワークＷとは一体的に回転する。ここで、ダイス２７Ａは５条ねじとしているので、ダイス２７Ａの直径はワークＷのねじ形成予定部Ｗ0の直径の５倍に設定され（ダイス２７Ａが１回転したときワークＷは５回転）、大径歯車２Ａ２２の歯数も小径歯車２Ａ２３の歯数の５倍に設定される（大径歯車２Ａ２２が１回転したとき小径歯車２Ａ２３及びワークホルダ１１は５回転）。このように、ダイス２７Ａを伝動連結部２Ａの駆動側としているので、ワークＷよりも大径のダイス２７Ａ及び大径歯車２Ａ２２を有し、回転トルクが大なる側が駆動側となり、サーボモータ等の第一アクチュエータ２１に負荷をかけずにスムーズに回転できる。
【００３９】
図３に示すように、ワークＷとダイス２７Ａとが互いに逆方向に同期回転駆動する一方で、ねじ転造加工の進行につれダイス２７Ａの外周面（ねじ山先端）がワークＷのねじ形成予定部Ｗ0の外周面よりも内側に食い込み、ワーク回転軸２Ａ２１とダイス回転軸２６Ａとの間の距離Ｌ’が転造加工開始当初の軸間距離Ｌよりも若干短くなる（図２（ｂ）参照）。このことによって、ダイス２７Ａの外周面（ねじ山先端）上でのワークＷの回転周速が転造加工の進行とともに次第に増加し、ワーク回転軸２Ａ２１回りにねじり力が発生する。ワークＷの回転周速の増加がわずかであれば、このねじれを歯車伝動部２Ａ２等における伝動歯車間のバックラッシ等によって緩和・吸収することもできる。しかし、そのねじり力が大きくなる、すなわち軸間距離Ｌ’が転造加工開始時の軸間距離Ｌよりも短くなり、ワークＷの回転周速が無視できないほどに増加した場合、ワーク全体の変形・破損や加工ねじ山の歯すじのずれ等が発生してしまう。
【００４０】
本発明のねじ転造装置においては、ワークＷの回転周速の増加分を吸収する増速吸収機構を設け、ねじり力を緩和・吸収させつつ転造加工が行える。増速吸収機構としては、ダイス２７からワークＷへ動力を断続的に伝えることを可能とする動力断続機構、回転の差をすべりによって調整する回転調整機構等を適用するとよい。
【００４１】
具体的に動力断続機構としては、例えばダイス２７との接触部におけるワークＷの回転周速の増加により、ワークＷに対して一定値以上の負荷が作用したとき、伝動連結部２Ａにおける伝動回転を切断するトルクリミッタや、回転周速の差をセンサ等で検出して伝動連結部２Ａにおける伝動回転を切断する切断クラッチ等が例示できる。他方、回転調整機構としては、例えばワークＷを摩擦保持してこれと一体的に回転するワークホルダ１１とが、ワークＷの回転軸線回りにおいて相対滑り可能に接触形成された滑り保持部や、回転周速の差をセンサ等で検出して、伝動連結部における伝動回転をすべりによって調節する摩擦クラッチ等が例示できる。
【００４２】
図４（ｂ）は、上記したトルクリミッタ、切断クラッチ及び摩擦クラッチ等の増速吸収機構２Ｂが、本発明のねじ転造装置に設けられるときの概略を示している。図２（ｂ）と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。この増速吸収機構２Ｂは、ベース２Ｃに回転自在に支持される歯車軸２Ａ１１に設けられている。サーボアクチュエータの動力は、この増速吸収機構２Ｂを介して大径歯車２Ａ２２に伝わりワーク支持部１がワークＷと一体となって同期回転駆動する。
【００４３】
ワークＷの回転周速が増加することを防ぐために、上記した方法以外にもワークＷを回転駆動させるためのアクチュエータと、ダイス２７を駆動させるためのアクチュエータとを別々に設け、それぞれの駆動軸に設けられるエンコーダの検出結果に基づいたフィードバック制御を行い、回転周速を調整するという方法を用いてもよい。また、ワークＷの回転周速の増加に対応して作動する差動歯車機構（差動機構）を増速吸収機構として回転駆動部２に設けてもよい。
【００４４】
ダイスとワークとの平面的配置関係を表した図５（ａ）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。例えば、このワークＷの接地電極材Ｘの接合位置は周方向基準位置として好適である。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。
【００４５】
次に、ワークＷの軸線方向の位置決めを図６（ａ）に示す。ワークＷの外周面には、ねじ形成予定部Ｗ0の基端側の外周面にガスシール部ＧＳが半径方向外向きに突出して形成される。ワークＷの軸線方向において、ガスシール部ＧＳのねじ形成予定部Ｗ0側の端面がワーク側位置決め端面Ｓとして形成され、一方ワーク側位置決め端面Ｓに対応するダイス２７の端面がダイス側位置決め端面Ｆとして形成され、両端面の間に一定量の距離（位置決め端面間距離）ｈを生ずるように、ダイス２７とワークＷとを位置決めする。この状態でダイス２７をワークＷの外周面側から接近させてワークＷのねじ形成予定部Ｗ0にねじ転造加工を施す。なお、多くの場合位置決め端面間距離ｈは、図６（ｂ）のようにワークＷのガスケットＧの座面Ｓとダイス２７の上端面Ｆとの間の軸線方向の距離で表される。一方、コニカルシートタイプの場合には、ガスケットＧを用いずガスシール部ＧＳのテーパ面Ｓ’でシールする構造なので、図６（ｃ）のようにガスシール部ＧＳのうちテーパ面Ｓ’の外径が最小となる位置Ｐを選び、この位置Ｐとダイス２７の上端面Ｆとの間の軸線方向の距離を位置決め端面間距離ｈとする。
【００４６】
次に、ワークＷをねじ転造装置１００にて所望の周方向位置に位置決めし、かつ位置決め端面間距離ｈがほぼ一定となるようにセットする方法について説明する。ワークＷのねじ形成予定部Ｗ0を周方向及び軸線方向において位置決めする方法として、ねじ転造装置１００内のワーク加工部５０とは別位置にて行い、ねじ転造装置１００内のワーク加工部５０の最終位置決め位置に搬送する場合と、ねじ転造装置１００内のワーク加工部５０の最終位置決め位置にて直接行う場合とがある。
【００４７】
図７に、ねじ転造装置１００内のワーク加工部５０とは別位置において、ワークＷが周方向及び軸線方向に位置決めされ、周方向位置及び位置決め端面間距離ｈを維持しつつねじ転造装置１００の支持部１にセットされる場合の一例を示す。ワークＷは、ねじ転造装置１００内のワーク加工部５０とは別位置において、そのワーク側位置決め端面Ｓ（ガスケット座面）が基準位置ＧＬ（例えば地表面）から保持高さＨの位置にある支持台１０に対して支持される。支持台１０は、ワークＷのワーク側位置決め端面Ｓを受け止めて保持するための筒状部材１０Ｂと、この筒状部材１０Ｂが軸線方向にスライド可能に収納される筒状のガイド部材１０Ａと、基準位置ＧＬと筒状部材１０Ｂとの間に設けられ、筒状部材１０Ｂを固定する固定部材１０Ｃとから少なくとも構成される。筒状部材１０Ｂは、ワークＷのねじ形成予定部Ｗ0を軸線方向に挿入可能な筒体部１０Ｂ１と、この筒体部１０Ｂ１の一端側を塞ぐ形態の底部１０Ｂ２とからなり、例えばボルトやねじロッドで形成される固定部材１０Ｃは、そのねじ部が底部１０Ｂ２に固定される。
【００４８】
ワークＷの支持台１０へのセットに際して、ワークＷを筒状部材１０Ｂの筒体部１０Ｂ１に挿入すると、ワーク側位置決め端面Ｓが筒体部１０Ｂ１の開口側端面にて受け止められる。このとき、ワーク側位置決め端面Ｓは基準位置ＧＬから一定の保持高さＨの位置に保持される（図７（ａ））。この状態で、マンドレル型ストッパーを採用したワークホルダ１１をワークＷの上方側から挿入し、このワークホルダ１１によりワークＷを保持する。なお、このワークホルダ１１は、ねじ転造装置１００の所定位置に対して直接又は間接的に取り付けられるものであり、ねじ転造装置１００への取付位置に対する周方向の回転調整と軸線方向の高さ調整とが行えるように構成されている。このワークホルダ１１はワークＷが換装されても、ワーク側回転軸２Ａ２１に対して軸線方向及び周方向ともに全く同一位置にセットすることで、毎加工、ワークＷのワークホルダ１１への取り付け位置も常に一定に保つことができ、ワークＷの周方向基準位置も常にねじ転造装置１００内に一定に維持した形で毎加工セットすることができる。
【００４９】
図７において、まずワークホルダ１１をその軸線回りに回転させ、そのワークホルダ１１の外周面に形成した調節孔（または調節溝）１１ａに対して、ワーク加工部５０とは別位置に設ける調節板１１ｃに保持されたピン１１ｂの先端を挿通して、ワークホルダ１１における周方向の回転調整を行う。次に、保持高さＨ（一定値）と所定の位置決め端面間距離ｈとが対応するように、調節板１１ｃを上下移動してワークホルダ１１において軸線方向の高さ調整を行う。なお、ワークＷとワークホルダ１１との周方向の位置合わせは、ポンチマーク等の合わせマークによって行う。
【００５０】
続いて、周方向の回転調整と軸線方向の高さ調整とを行ったワークホルダ１１を、ワークＷを保持した状態でねじ転造装置１００内のワーク加工部５０内に搬送し、所定位置に取り付ける。するとワークＷは支持部１において、所定の周方向位置（本実施例では、ダイス２７Ａの回転軸２６Ａの中心に対向する位置（図５（ａ）参照））に対して位置決め・保持され、かつ支持部１の軸線方向において、位置決め端面間距離ｈが保持高さＨを確実に反映（転写）した状態で位置決め・保持される（図７（ｂ））。このワークホルダ１１は、図７（ｂ）においてワークＷとともに中心軸線回りに駆動回転可能な状態になっている。
【００５１】
なお、ワークホルダ１１の軸線方向の高さ調整を行うことで保持高さＨと位置決め端面間距離ｈとの対応調整を行う代わりに、次のような手段をとることもできる。すなわち、ワークホルダ１１を常に同じ高さ位置をもってねじ転造装置１００に直接又は間接的に取り付けるようにする一方、ワークＷを受ける支持台１０側の固定部材１０Ｃをねじ込み調節して保持高さＨを調整するか、あるいは高さＨの異なる支持台１０を複数準備するようにしてワークＷをワークホルダ１１にて保持することでも、型式の異なるワークＷに対して位置決め端面間距離ｈをほぼ一定に保つように位置決めすることができる。
【００５２】
図８には、ワークＷがねじ転造装置１００の支持部１（図１参照）にセットされたとき、ワークＷがねじ転造装置１００にて所定の周方向位置に位置決めされ、かつ位置決め端面間距離ｈがほぼ一定となるように位置決め・保持される場合を示している。ワークＷは、ねじ転造装置１００の支持部１において、周方向における回転調節と軸線方向における高さ調節とが可能なワークホルダ１１にワークＷの上方から摩擦保持される。ワークホルダ１１は、ワークＷの内側に挿入される第一筒状部１１Ａと、接地電極Ｘとの位置合わせ表示マーク１１Ｂ１を有し、その下端面がワークＷの上端面に接合された外径を有する第二筒状部１１Ｂと、両筒状部１１Ａ，１１Ｂの内部を軸線方向に貫通する軸状部１１Ｃとからなる。第一筒状部１１Ａの外周面には複数の孔１１Ａ０が、周方向に所定間隔で径方向に貫通して設けられる。一方、この孔１１Ａ０とほぼ同径の蓋１１Ｃ１が弾性部材（例えば圧縮スプリング）１１Ｃ２を介して軸状部１１Ｃに取り付けられている。
【００５３】
これにより、ワークホルダ１１はワークＷの上方側から挿入され、ワークＷとともに中心軸線回りに駆動回転可能に保持している。そして、ワークＷは、ワークホルダ１１の回転調節によって、周方向基準位置である接地電極材Ｘが所定の周方向位置（位置合わせ表示マーク１１Ｂ１）に対して位置決めされ、またワークホルダ１１の昇降調節によって、位置決め端面間距離ｈがほぼ一定となるように軸線方向に位置決めされる。なお、ワークホルダ１１をワークＷの下方側から挿入して、ワークＷとともに中心軸線回りに回転可能に摩擦保持してもよい。その場合、図２に示す歯車伝動部２Ａ２はダイス２７の下部に設けられることとなる。
【００５４】
ところで、図８において、既述のワークセット検知センサ１２として、周方向セットセンサ１２Ａと軸方向セットセンサ１２Ｂとを別々に設け、両センサ出力をＡＮＤ条件で機能させる（両センサが同時にワークのセットを検知したときのみワークセット信号を出力する）こととしてもよい。このうち、周方向セットセンサ１２Ａを接地電極材Ｘと対向する位置に設けることにより検出が容易に行える。また、軸方向セットセンサ１２Ｂをワーク側位置決め端面Ｓに対向させて設けると、位置決め端面間距離ｈの検出が容易に行える。
【００５５】
再び図５において、転造用丸ダイス２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの直径がいずれもワークＷのねじ形成予定部Ｗ0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、駆動軸２１ａに設けられたエンコーダ２８が、第一アクチュエータ２１の回転角度位置を常時検出しており、このことは結果的にダイス２７の相対的な回転角度位置を検出することになる（図１参照）。
【００５６】
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５（ｂ）に示すようにワークＷの外周面へのねじ２７ａの工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５を周方向に等間隔で有する。転造用丸ダイス２７Ａにおいて、これら工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５を工具側基準位置として設定することができ、また、ねじ転造加工の際はこれらのＴ１〜Ｔ５がランダムに使用される。
【００５７】
例えば、図５（ａ）に示すように、ダイス２７Ａにおける工具側ねじ切り開始位置Ｔ１とワークＷの接地電極材Ｘとを、対向させる形にて加工を開始する。ダイス２７の周の長さは、ワークＷの周の長さの５倍に設定しているため、ダイス２７Ａの工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれがワークＷと接する際には、接地電極材Ｘと対向して接することになる。そして、前述したように、支持部１におけるワークホルダ１１の取り付け位置はワーク回転軸２Ａ２１に対して常に一定とすることから、ワークＷを換装してもねじ転造装置１００内でのワークＷの周方向基準位置関係である接地電極材Ｘは常に一定位置にセットされる。それより、一定位置にセットされるワークＷの周方向基準位置である接地電極材Ｘを基準にして、ワークＷとダイス２７とにおける相対角度位置関係をずらすことにより、ワークＷのねじ切り開始位置を変更することができる。例えばダイス２７Ａの工具側基準位置であるねじ切り開始位置Ｔ１を、接地電極材Ｘと対向する位置より１８°だけ図５（ａ）において時計回りにワークＷとは独立に回転させる（つまり同期回転駆動させない）。すると、ねじ切り開始位置Ｔ１に代わり、位置Ａが接地電極材Ｘと対向することになる。そして、その状態でワークＷとダイス２７とが同期回転駆動されることで、ダイス２７Ａの工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれがワークＷと接する際には、接地電極材Ｘが図５（ａ）において時計回りに９０°ずれた位置にて接することになる。
【００５８】
このようにして、ワークＷの周方向基準位置である接地電極材Ｘとダイス２７の工具側基準位置であるねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のいずれかとの相対角度位置関係を維持ないし調整することにより、ワークＷのねじ形成予定部Ｗ0において、ワークの補正角度９０゜毎の位相差（転造用丸ダイス２７Ａではダイスの補正角度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、Ｔ１とＴ２の間のみならず、Ｔ２とＴ３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。
【００５９】
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９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が常に位置しているとは限らない。図９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’のねじ切り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。
【００６０】
そこで、本実施例では図９に示すように、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）を周方向のａ，ｂ，ｃ，ｄに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（なお、接地電極材Ｘ’はＡ位置に固定とする）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。
【００６１】
ここで、上記位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する４種のスパークプラグＷ’を形成するには、ワークＷの周方向基準位置である接地電極材Ｘとダイス２７の工具側基準位置であるねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のいずれかとからなる相対角度位置関係を適宜調整する必要があり、その調整はワークＷとダイス２７Ａとの少なくとも一方について行えば足り、その調整操作はいわゆるマニュアル式（すなわち直接的に角度調整する方式）によっても、自動式（すなわち機械的に自動角度調整する方式）によってもいずれでもよい。以下に、ワークＷの周方向基準位置である接地電極材Ｘは毎加工のワークＷにつき、常に装置内にて一定位置にセットされるようにした上でダイス側を調整して、ワークＷとダイス２７との相対角度位置を調整する場合の方法を示す。
【００６２】
なお、ねじ転造装置１００の起動時やダイス２７の交換時については、ワーク支持部１とダイス２７との相対角度位置関係が全く調整がなされていないため、その状態から所望の相対角度位置に設定するために以下の調整を行う。まず、実際にねじ転造加工を行うべきワークＷを、前述した通りの方法により本発明のねじ転造装置１００内の一定位置にセットし、試行的にねじ転造加工を行う。そして、その試行品（ワークＷ）のねじ切り開始位置を確認するためにねじ転造装置１００より取り出し、図１０に示すようにゲージ治具６０（めねじ）に螺合させる。
【００６３】
試行品（ワークＷ）Ｗ１のガスシール部ＧＳのプラグ座面ＧＳｃ１と、ゲージ治具６０のシール面６１ｃ１との間にガスケットＧをは挟み付けつつ、ゲージ治具６０に試行品（ワークＷ）Ｗ１を手締めにて螺合させる。あるいは、実際にエンジンのシリンダヘッドにスパークプラグをねじ込む際の規定締め付けトルクにて螺合させる。
【００６４】
仮に、図１０におけるＡ１に示す周方向位置に接地電極材ＸがくるようにワークＷへのねじ転造加工を行いたいとする。ところが、試行的な加工においてワークＷの周方向基準位置であった接地電極材Ｘは、Ａ１から角度γだけ余分に進んだところで停止している。これを補正するには、ワークＷとダイス２７との回転比率が（ワークＷ）：（ダイス２７）＝１：５に設定してあるためダイス側をγ／５だけワーク側とは独立に回転移動させるとよい。ワークＷとダイス２７は同期駆動回転し相対角度位置関係は常に保たれるため、一旦ダイス側の補正を行った後にねじ転造加工を行ったワークＷについては、ゲージ治具６０に試行品と同様に螺合させた時、いずれもＡ１の周方向位置に接地電極材Ｘがくるようにねじ転造加工が行われる。また、Ａ１に続いて接地電極材ＸがＢ１の周方向位置にくるようにねじ転造加工を行えるようにするには、Ａ１とＢ１とが９０°の位相差を持っていることから、９０°／５＝１８°だけダイス２７をさらに回転移動させるとよい。
【００６５】
図１１（ａ）〜（ｆ）は実際にねじ転造加工を行う際の流れに沿ったワークＷ１及びダイス２７の角度位置を示す模式図である。まず（ａ）においては、ワークＷ１がセットされたときのワークＷ１及びダイス２７Ａの角度位置を示している。ワークＷ１の周方向基準位置である接地電極材Ｘは常に一定位置にセットされる。（ａ）に示す例において、接地電極材Ｘがダイス２７Ａと対向する位置にワークが常にセットされる。また、ワークＷ１の接地電極材Ｘに対して、本図１１では工具側基準位置であるＴ１に対して補正角度β（＝３６°）がセットされている。
【００６６】
次に（ｂ）は第一アクチュエータ２１が駆動を開始し、伝動連結部２Ａを介してワークＷ１と同期回転駆動を開始したのち、寄り付き駆動部３が駆動しダイス２７ＡがワークＷ１に食い付いてねじ転造加工が開始されるときのワークＷ１及びダイス２７Ａの角度位置を示している。接地電極材Ｘがダイス２７Ａと対向する角度位置にきたときにダイス２７ＡがワークＷ１に食い付くように設定されている。ワークＷと当接する位置から角度βだけずれている工具側ねじ切り開始位置は図中ではＴ１で示されるが、実際にはＴ１〜Ｔ５のいずれでも構わない。伝動連結部２Ａを介した同期駆動回転により、ワークＷはその慣性や接触面間の滑りによりダイス２７Ａに接しても、追従性に遅れ（ずれ）を生じることはない。続いて（ｃ）は、工具側ねじ切り開始位置Ｔ１がワークＷ１に当接する角度位置にきたときのワークＷ１及びダイス２７Ａの角度位置を示している。（ａ）における、補正角度β（＝３６°）を反映してワークＷ１側にて接地電極材Ｘがもとの位置からα（＝１８０°）ずれて工具側ねじ切り開始位置Ｔ１が食い付く。接地電極材Ｘはすでにダイス２７Ａ当接する位置から離れており、ねじ転造開始前の位置Ｘ１から角度αだけ回転移動している。他方ダイス側では、工具側ねじ切り開始位置Ｔ１がワークＷ１と当接している。Ｔ１のねじ転造開始前の位置は（Ｔ１）で示され、その回転移動角度はβで示される。ここで、ワークＷ１とダイス２７Ａとの回転比率は（ワークＷ）：（ダイス２７）＝１：５としてあるため、５β＝αの関係が成立する。接地電極材Ｘが（ｃ）に示す位置にきたとき、必ずＴ１〜Ｔ５のいずれかの工具側ねじ切り開始位置がＴ１の角度位置、すなわちワークＷ１と当接する位置にくる。
【００６７】
次に、（ｄ）はねじ転造加工終了時のワークＷ１及びダイス２７Ａの角度位置を示している。ねじ転造加工が終了したら、寄り付き駆動部３が逆駆動してダイス２７ＡはワークＷ１から離間し、第一アクチュエータ２１が停止する。このとき、工具側基準位置Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが開始時、すなわち（ａ）のＴ１の位置にくるように第一アクチュエータ２１を停止させる。こうすることで、次のワークＷ２も（ａ）と同位相でねじ切りすることができる。なお、ワークＷ１、ダイス２７Ａともに何回転したかという情報はエンコーダ２８から得ることもできる。
【００６８】
（ｅ）はダイス２７ＡをワークＷ１より離間させ、ワークＷ１を搬送するときのワークＷ１及びダイス２７Ａの角度位置を示している。ワークＷ１搬送に際しても、第一アクチュエータ２１停止時の位置がそのまま維持される。この第一アクチュエータ２１の停止時の角度位置が、続く（ｆ）におけるワークＷ２のセット位置にそのまま引き継がれる。すなわち、ワークＷ１の加工終了時の位置がワークＷ２の加工開始時の位置となる。そして、（ｆ）に示されるようにワークＷ２は、工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれの角度間隔が等しく設定されているため、ダイス２７Ａとの相対角度位置関係は（ｃ）に示したワークＷ１のときと全く同一の関係が維持され、ねじ転造加工が行われる。なお、第一アクチュエータ２１を停止させる時期は、ダイス２７ＡがワークＷから離間した後でもよい。
【００６９】
図１２は、ねじ転造加工の流れを示すフローチャートである。枠内に示す初期準備の流れは人的な調整を含んでいるため、本発明のねじ転造装置１００の制御部４にて実行される処理を表すものではない。初期準備としてはまず、ワークＷのねじ切り開始位置を所望の位置に合わせるために試行的にねじ転造加工を行って、ゲージ治具６０で確認し、必要であればダイス２７の角度位置を補正する（Ｓ１〜Ｓ４）。その後、ワークＷ１をねじ転造装置１００にセットする（Ｓ５）。
【００７０】
次に、ねじ転造加工の準備段階として初期設定（ＳＴ１）が行われる。ワークＷの位置決め端面間距離ｈ（例えば、ｈ＝３ｍｍ）と、ワーク１個当たりねじ転造加工に要する時間（例えば、１０ｓｅｃ）が読み込まれ（ＳＴ１）、検知センサ１２によりワークセットが完了をしたか否か検知される（ＳＴ２）。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が回転駆動を開始してダイス回転軸２６とワーク回転軸２Ａ２１とが一定回転数（例えば、ダイス回転軸２６で１８０ｒｐｍ）で同期回転する（ＳＴ３）。続いて第二アクチュエータ３１（寄り付きシリンダ）が駆動してダイス２７がワークＷ１へ寄り付き、ねじ転造加工が開始される（ＳＴ４）。
【００７１】
続くＳＴ５においては、読み込み設定されたねじ転造時間が経過したか否か判断され、転造時間が経過したと判断された場合には寄り付きシリンダが逆駆動されて、ダイス２７がワークＷ１から離間する（ＳＴ６）とともに第一アクチュエータ２１が停止する（ＳＴ７）。その後、ワークＷの搬出が行われて（ＳＴ８）ワークＷ１に対する１サイクルのねじ転造加工が終了する。ＳＴ９においては、ワークのねじ切り開始位置を変更するか否か判断される。本発明においては、ねじ切り開始位置の変更時期は所望の時期、すなわち任意の回数のねじ転造加工を行ったのちに、ダイス２７の角度位置を所定の角度だけ自動的に補正して次の加工に移るように予め設定できる。各加工サイクルが終了する毎に、ダイス２７の角度位置が自由に設定できることはもちろんである。ＳＴ１０において、ねじ切り開始位置を変更した場合であっても、変更しなかった場合にも、次のワークＷ２をセットする工程ＳＴ１１に移り、以下同じ制御が予め設定された通りに繰り返される。
【００７２】
本発明におけるワークとダイスとの同期回転駆動について、ワーク及びダイスの各々をサーボモータ等のアクチュエータで駆動し、２つのアクチュエータが同期回転するように制御してもよい。この場合に、「ワークの回転周速の増加を吸収する差動機構」を、少なくとも一方のアクチュエータの増速（または減速）機構とすることもできる。さらに、ワークホルダを使用せず、ワークをアクチュエータで直接駆動することもできる。なお、ねじ転造ダイスは３個以外に２個のものでもよい。
【００７３】
なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実施できることはいうまでもない。
【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における伝動連結部を模式的に示し、（ａ）は平面スケルトン図、（ｂ）は（ａ）に表わされた点Ｏ−Ｐ−Ｑ−Ｒを結ぶ線に沿って展開した正面スケルトン図。
【図３】図２において、ねじ転造加工時のダイスとワークとの平面的な位置関係を示す模式図。
【図４】図２（ｂ）の変更例を示す正面スケルトン図。
【図５】図１におけるダイスとワークとの平面的配置関係を示す模式図及びダイスの斜視図。
【図６】図５におけるダイスとワークとの配置関係を正面から見た状態を表す模式図。
【図７】図１のねじ転造装置へワークをセットする第一の実施例を示す断面図。
【図８】図１のねじ転造装置へワークをセットする第二の実施例を示す断面図及び斜視図。
【図９】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。
【図１０】試行的にねじ転造加工を行ったワークをゲージ治具に螺合させた時の接地電極材Ｘの周方向位置を示す模式図。
【図１１】ねじ転造加工中のワークとダイスとの角度位置を示す模式図。
【図１２】ねじ転造加工の流れを示すフローチャート。
【図１３】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１４】ポジショニング転造の模式図。
【符号の説明】
１００  ねじ転造装置
１      支持部
１１    ワークホルダ
２      回転駆動部
２１    サーボモータ（サーボアクチュエータ）
２６Ａ  ダイス回転軸
２７    ダイス
２８    エンコーダ（回転センサ）
２Ａ    伝動連結部
２Ａ１  ベルト伝動部（間接伝動系）
２Ａ２  歯車伝動部（直接伝動系）
２Ａ２１  ワーク回転軸
２Ｂ    増速吸収機構
３      寄り付き駆動部
４      制御部
６      回転制御機構
６０    ゲージ治具
Ｗ      ワーク（主体金具となるべき軸状ワーク）
Ｗ’    スパークプラグ
Ｗ0     ねじ形成予定部
Ｗ0’   ねじ部
ＧＳ    ガスシール部
Ｘ      接地電極材（周方向基準位置）
Ｘ’    接地電極
Ｔ１〜Ｔ５  工具側ねじ切り開始位置（工具側基準位置）
Ｆ      ダイス上端面（ダイス側位置決め端面）
Ｓ      ガスケット座面（ワーク側位置決め端面）
Ｓ’    テーパ面（ワーク側位置決め端面）
ｈ      位置決め端面間距離
【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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