DE10201698A1 - Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode - Google Patents

Abstract

Die Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zur Anfertigung einer Elektrode für eine Zündkerze, bei dem ein Laserschweißvorgang Anwendung findet. Bei dem Laserschweißvorgang wird eine Spitze (2a) an N (z. B. N = 8) Punkten auf der Spitze mit einer Mittelelektrode (2) einer Zündkerze (1) laserverschweißt. Dazu werden in der Praxis zwei Laserabstrahlgeräte (10, 11) an zwei Positionen angeordnet, die um die Spitze (2a) herum gegeneinander um einen Winkel "180-360/N (= 135) Grad" versetzt sind. Von den beiden Abstrahlgeräten (10, 11) werden Laserstrahlen abgestrahlt, sodass in einem Schweißvorgang ein gewähltes Punktepaar gleichzeitig laserverschweißt wird. Wenn ein Schweißvorgang gerader Zahl durchgeführt wird, werden die beiden zu schweißenden Punkte gegenüber den letzten beiden in dem Schweißvorgang ungerader Zahl verschweißten Punkten versetzt und durch die beiden Laserstrahlen gleichzeitig verschweißt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode und insbesondere auf ein Fertigungsverfahren für eine Elektrode, die bei einer Zündkerze Anwendung findet, die mit zwei einander über einen vorbestimmten Spalt zugewandten Elektroden (d. h. einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode) ausgestattet ist und bei der auf beiden Elektroden oder auf einer Elektrode an mehreren Punkten eine Edelmetall­ spitze laseraufgeschweißt ist.

Eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode, auf der eine Spitze aus einer Iridiumlegierung aufgeschweißt ist, ist bereits bekannt. In der Praxis wird die Spitze auf die Elektrode geschweißt, indem auf mehrere Punkte (beispielsweise 8 Punkte) am Fuß der Spitze (d. h. an den zulässigen Stellen zwischen der Mittelelektrode und der Spitze) ein Laserstrahl aufgestrahlt wird.

Das Anschweißen der Spitze an der Mittelelektrode erfolgt auf herkömmliche Weise Punkt für Punkt, was zu dem Problem führt, dass dafür viel (Arbeits-)Zeit benötigt wird. Deshalb lassen sich die Fertigungskosten für die Zündkerze nur schwer senken.

Abgesehen davon schmelzen an jedem Punkt, der die Strahlung des Laserstrahls aufnimmt, die Spitze wie auch die Elektrode teilweise auf. Während der Laserabstrahlung (d. h. während des Laserschweißens) kommt es daher aufgrund einer kleinen Störung (äußeren Kraft) leicht zu einem Verkippen der Spitze gegenüber der Elektrode, was bei der Spitze zu Neigungsfehlern führen kann.

Eine Möglichkeit, dieses Problem der Verkippung der Spitze zu lösen, besteht darin, die Ausgangsleistung des Laserstrahls zu verringern. Durch die geringere Ausgangs­ leistung lässt sich jedoch unter Umständen nicht mehr jeder Punkt der Spitze verschweißen und kann die Elektrode nicht mehr in ausreichend kurzer Zeit aufschmelzen, wodurch die Arbeitszeit zunimmt. Darüber hinaus nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, dass die Schweißung fehlerhaft ist.

Angesichts der obigen Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fertigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich bei geringerer Arbeitszeit (für die Fertigung erforderliche Zeit) die Fertigungskosten für eine Zündkerze senken lassen.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist als eine Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren zur Anfertigung einer Zünd­ kerzenelektrode vorgesehen, die bei einer Zündkerze Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze laser­ aufgeschweißt ist, und umfasst dieses Verfahren die Schritte: Positionieren von mindestens zwei Laser­ abstrahlgeräten, bei denen die Achsen der abgestrahlten Laserstrahlen an der Spitze in einer einander indirekt zugewandten Weise ausgerichtet sind; und Betätigen der zwei oder mehr Laserabstrahlgeräte, sodass mindestens zwei der Laserstrahlen im Wesentlichen gleichzeitig auf mindestens zwei der zu schweißenden Punkte abgestrahlt werden.

Die zwei Punkte unterliegen also einer gleichzeitig erfolgenden Laserschweißung. Verglichen mit der herkömmlichen Vorgehensweise lässt sich der Laserschweiß­ vorgang auf ungefähr die Hälfte verkürzen.

Abgesehen davon sind die beiden Laserabstrahlgeräte so angeordnet, dass sich die Achsen ihrer Laserstrahlen an der Spitze kreuzen und sich an der gleichzeitigen Laser­ schweißung der beiden Punkte auf der Spitze und Elektrode beteiligen. Falls sich der Brennpunkt eines der beiden Laserabstrahlgeräte in irgendeiner Weise verschiebt, besteht daher keine Gefahr, dass der von dem verschobenen Gerät abgestrahlte Laserstrahl auf das andere Gerät trifft.

Der Laserschweißvorgang lässt sich daher unter Ausschluss jeglicher Beschädigung der Laserabstrahlgeräte auf ungefähr die Hälfte des herkömmlichen Vorgangs verkürzen.

Als zweite Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode vorgesehen, die bei einer Zündkerze Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze laseraufgeschweißt ist, und umfasst dieses Verfahren die Schritte: Positionieren von mindestens zwei Laserabstrahlgeräten, die um die Spitze herum an Positionen angeordnet werden, die gegeneinander um einen Winkelbetrag von "(180-360)/N±10" Grad (N ist die Anzahl der Schweißpunkte) versetzt sind; und Durchführen einer Schweißung unter Verwendung der zwei oder mehr Laserabstrahlgeräte, sodass mindestens zwei Laserstrahlen im Wesentlichen gleichzeitig auf mindestens zwei der zu schweißenden Punkte abgestrahlt werden.

Wie auch bei der ersten Ausgestaltung unterliegen zwei Punkte einer gleichzeitig erfolgenden Laserschweißung. Verglichen mit der herkömmlichen Vorgehensweise lässt sich der Laserschweißvorgang auf ungefähr die Hälfte verkürzen.

Darüber hinaus unterliegen zwei Punkte der gleichzeitigen Schweißung durch zwei Laserabstrahlgeräte, die um die Spitze herum an Positionen angeordnet sind, die gegen­ einander um einen Winkelbetrag von "(180-360)/N±10" Grad (N ist die Anzahl der Schweißpunkte) versetzt sind. Falls sich der Brennpunkt eines der beiden Laserabstrahlgeräte in irgendeiner Weise verschiebt, besteht daher wie bei der ersten Ausgestaltung keine Gefahr, dass der von dem verschobenen Gerät abgestrahlte Laserstrahl auf das andere Gerät trifft.

Der Laserschweißvorgang lässt sich daher unter Ausschluss jeglicher Beschädigung der Laserabstrahlgeräte auf ungefähr die Hälfte des herkömmlichen Vorgangs verkürzen.

Bei der ersten und zweiten Ausgestaltung ist es vorzuziehen, dass der Schweißschritt einen Schritt umfasst, bei dem, wenn ein Schweißvorgang als ein Vorgang definiert wird, bei dem sich die beiden Laserabstrahl­ geräte an einer gemeinsamen Laserschweißung an den beiden Punkten beteiligen, die Schweißung bei einem Schweiß­ vorgang gerader Zahl an einem Punkt durchgeführt wird, der sich von dem letzten Punkt unterscheidet, der der Schweißung während eines auf den Schweißvorgang gerader Zahl folgenden Schweißvorgangs ungerader Zahl unterlag.

Durch diese Vorgehensweise kann beim Schweißen eine unausgewogene Formänderung verhindert werden, da die Schweißung in einer Weise ausgeführt wird, dass zwei Schweißpunkte paarweise für die Punktsymmetrie der Gesamtanordnungen sorgen. Dementsprechend wird die Spitze an einem Verkippen gehindert.

Als dritte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode vorgesehen, die bei einer Zündkerze Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze laseraufgeschweißt ist, und umfasst dieses Verfahren die Schritte: Positionieren von zwei Laserabstrahlgeräten, die um die Spitze herum an Positionen angeordnet werden, die gegeneinander um einen festgesetzten Winkelbetrag versetzt sind; und Veranlassen dessen, dass die beiden Laserabstrahlgeräte zu jedem Laserschweißpunkt jeweils einen Laserstrahl auf der Grundlage einer Abfolge abstrahlen, die zwischen Schweiß­ vorgängen, bei denen sich die beiden Laserabstrahlgeräte jeweils an den zwei Punkten an der gleichzeitigen Laser­ schweißung beteiligen, eine Zeitdauer ohne Laser­ abstrahlung enthält, die eine Zeitdauer darstellt, die lediglich einen Fehleranteil von höchstens 0,5 Prozent zulässt, wenn ein Verkippen der Axialmitte der Spitze gegenüber der Axialmitte der Mittelelektrode um einen Betrag von mehr als 3 Grad als Fehler definiert wird.

Dementsprechend lässt sich der Laserschweißvorgang unter Gewährleistung eines Fehleranteils von höchstens 0,5 Prozent auf ungefähr die Hälfte des herkömmlichen Vorgangs verkürzen, da wie an der Spitze zuvor zwei Punkte einer gleichzeitig erfolgenden Laserschweißung unterliegen.

Bei der dritten Ausgestaltung ist es vorzuziehen, dass die Zeitdauer ohne Laserabstrahlung zwischen einem ersten Schweißvorgang und einem zweiten Schweißvorgang kürzer als die Zeitdauer ohne Laserabstrahlung zwischen auf den zweiten Schweißvorgang folgenden Vorgängen ist. Dadurch kann der Fehleranteil weiter verringert werden.

Der Zeitdauer ohne Laserabstrahlung wird besser noch eine Zeitdauer zugewiesen, während der die geschweißten Stellen der Spitze abkühlen. Dadurch wird ausgeschlossen, dass die Temperatur an den Schweißpunkten übermäßig steigt, wodurch ein Verkippen der Spitze verhindert werden kann. Das Abkühlen geschieht vorzugsweise von selbst durch Luftkühlung.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 im Teilschnitt eine Zündkerze, bei der die Erfindung Umsetzung findet;

Fig. 2 ein Fertigungsverfahren für eine Zündkerzen­ elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen dem Fehleranteil durch Verkippung und einer dritten Ruhepause angibt; und

Fig. 4 einen Laserschweißvorgang bei dem Fertigungs­ verfahren für die Zündkerze.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel ergibt eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, bei der das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren Anwendung findet.

Fig. 1 zeigt als Längsschnitt eine Zündkerze, die bei einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor Verwendung findet.

Die Zündkerze 1 ist mit einer Mittelelektrode 2, einer Masseelektrode 3, einem im Großen und Ganzen zylinder­ förmigen Gehäuse 4, einem Isolator 5, einem Metallstiel 7 mit einem Anschluss 6, einem Widerstand 8 sowie weiteren Komponenten versehen. Die Masseelektrode 3 ist mit dem Gehäuse 4 verschweißt. Der Isolator 5 besteht aus einem elektrischen Isolator wie einer Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃). Der Widerstand 8 ist innerhalb des Isolators 5 so positioniert, dass er sich in dem Isolator 5 zwischen dem Stiel 7 und der Mittelelektrode 2 befindet, und weist einen vorbestimmten Wert für den elektrischen Widerstand auf. Zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masse­ elektrode 3 wird ein elektrischer Funken erzeugt.

Die Mittelelektrode 2 ist ein zylinderförmiges Bauteil, dessen Innenmaterial aus Metallwerkstoffen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie Cu und dessen Außenmaterial aus Metallwerkstoffen mit hoher Wärme- und Korrosions­ beständigkeit wie einer Legierung auf Nickelbasis besteht. An der Spitze der Mittelelektrode 2 ist durch Laser eine Edelmetallspitze 2a (bei diesem Ausführungs­ beispiel besteht das Metall aus Iridium) aufgeschweißt, sodass sie von dem Isolator 5 aus zur Masseelektrode 3 frei liegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden an dem Basis­ abschnitt der Spitze 2a (d. h. an den Verbindungsstellen zwischen der Mittelelektrode 2 und der Spitze 2a) acht Punkte verschweißt, indem auf die Punkte Laserstrahlen gestrahlt werden, sodass die Spitze 2a mit der Mittel­ elektrode 2 verschweißt wird. Die Mittelelektrode 2 mit der daran angeschweißten Spitze 2a wird im Folgenden als "Zündkerzenelektrode" bezeichnet.

Die Masseelektrode 3, die aus einer Legierung auf Nickel­ basis besteht, deren Hauptkomponente Nickel ist, ist (beinahe L-förmig) um etwa 90 Grad gekrümmt. Einer ihrer Endabschnitte ist mit dem Gehäuse 4 verschweißt, während der andere Endabschnitt über einen vorbestimmten Zwischenraum von der Mittelelektrode 2 (d. h. der Spitze 2a) beabstandet ist.

Der Widerstand 8 ist ein zylinderförmiges Bauteil, das aus einem mit Widerstand behafteten Pulver besteht, dessen Hauptkomponente mit Kohlenstoffpulver gemischtes Glas ist, und das in einem Ofen zu einer Zylinderform gesintert wurde. An beiden Längsenden des Widerstands 8 sind Glasabdichtschichten 8a und 8b aus leitfähigem Glas ausgebildet, um eine Verbindung zwischen der Mittel­ elektrode 2 (der Innenseite einer Verbrennungskammer) und dem Anschluss 6 (der Außenseite der Verbrennungskammer) zu verhindern.

Nachdem der Widerstand 8 innerhalb des Isolators 5 ausgebildet wurde, wird das Gehäuse 4 teilweise verstemmt (d. h. plastisch verformt), sodass das Gehäuse mechanisch an dem Isolator 5 befestigt wird.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung, anhand der das erfindungs­ gemäße Fertigungsverfahren für die Zündkerzenelektrode erläutert werden soll. Fig. 2 zeigt also eine Zündkerzen­ elektroden-Fertigungsvorrichtung. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen "A" einen Heftschweißvorgang und das Bezugszeichen "B" einen Laserschweißvorgang (Laserschweißung).

Bei dem Heftschweißvorgang wird die Spitze 2a mittels etwa elektrischer Widerstandsschweißung auf die Mittelelektrode 2 heftgeschweißt. Dann wird untersucht, ob die Koaxialität der Spitze 2a zur Mittelelektrode 2 innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt, und werden Standmarken an den folgenden Laserschweißvorgang weiter­ geleitet.

Bei dem Laserschweißvorgang werden zwei Laserabstrahl­ geräte 10 und 11 verwendet, um auf zwei Punkte gleich­ zeitig Laserstrahlen abzustrahlen. Die beiden Laser­ abstrahlgeräte 10 und 11 sind an Positionen angeordnet, an denen sie unter der Voraussetzung, dass die Spitze 2a an N Schweißpunkten (bei diesem Ausführungsbeispiel N = 8 Punkte) auf die Mittelelektrode 2 geschweißt wird, um die Spitze 2a herum gegeneinander um einen Betrag von 180-360/N Grad (bei diesem Ausführungsbeispiel 135 Grad) versetzt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Laserschweiß­ vorgang, der von zwei gleichzeitig als eine Gruppe angesteuerten Laserabstrahlgeräten 10 und 11 durchgeführt wird, als ein Vorgang definiert. Nach dieser Definition für den Vorgang lässt sich die bei diesem Ausführungs­ beispiel durchgeführte Schweißung so erklären, dass unmittelbar nach Beendigung eines Schweißvorgangs ungerader Zahl der nächste Vorgang, d. h. ein Schweiß­ vorgang gerader Zahl, eingeleitet wird, bei dem die beiden zu schweißenden Punkte gegenüber den letzten Positionen der beiden Punkte um einen Betrag von 180 Grad versetzt sind.

In der Praxis wird die heftgeschweißte Zündkerzen­ elektrode 20 zum Laserschweißen auf einen Drehtisch 12 gesetzt. Dann wird die Position (d. h. die Höhe) der Spitze 2a durch ein Lasermessgerät erfasst, um die Brennpunktposition des von dem Laserabstrahlgerät 10 abgestrahlten Laserstrahls einzustellen (zum Messvorgang siehe Bezugszeichen Sa).

Von den beiden Laserabstrahlgeräten 10 und 11, die um die Spitze 2a herum gegeneinander mit einem Winkel von 135 Grad beabstandet sind, werden dann gleichzeitig Laser­ strahlen abgestrahlt (zum ersten Abstrahlvorgang siehe Bezugszeichen Sb). Dann wird die im ersten Schweißvorgang geschweißte Zündkerzenelektrode 20 (d. h. das Werkstück) 1,3 Sekunden lang an der gleichen Position um 180 Grad gedreht. Die Schweißung erfolgt dann an zwei neuen Punkten, die gegenüber den letzten Punkten, an denen der erste Schweißvorgang durch Abstrahlen der Laserstrahlen erfolgte, um einen Winkelbetrag von 180 Grad versetzt sind. Dabei handelt es sich um den zweiten Abstrahl­ vorgang (siehe Bezugszeichen Sb).

Zwischen dem ersten und zweiten Abstrahlvorgang liegt eine Pause, während der keine Laserstrahlen abgestrahlt werden. Diese Pause wird im folgenden als "erste Ruhepause" bezeichnet.

Nach dem zweiten Abstrahlvorgang wird der Drehtisch 12 ungefähr 3 Sekunden lang um 90 Grad gedreht und werden die beiden Laserabstrahlgeräte 10 und 11 so betätigt, dass die Laserstrahlen auf zwei Punkte gleichzeitig aufgestrahlt werden (zum dritten Schweißvorgang siehe Bezugszeichen Sc). Unter erneuter Abstrahlung von Laser­ strahlen unterliegen während des dritten Schweißvorgangs daher zwei neue Punkte der gleichzeitigen Laser­ schweißung, die gegenüber den beiden Punkten, die durch die Laserstrahlen während des zweiten Abstrahlvorgangs geschweißt wurden, um 90 Grad versetzt sind.

Die während des dritten Abstrahlvorgangs geschweißte Zündkerzenelektrode 20 (Werkstück) unterliegt dann an der gleichen Position einer Drehung von 180 Grad, die 1,5 Sekunden andauert. Nach dieser Drehung erfolgt die Schweißung (d. h. der vierte Abstrahlvorgang; siehe Bezugszeichen Sc) durch Aufstrahlen von Laserstrahlen auf zwei neue Punkte, die gegenüber den letzten beiden Punkten, auf die die Laserstrahlen während des dritten Abstrahlvorgangs aufgestrahlt wurden, eine um 180 Grad versetzte Position einnehmen.

Die Pause zwischen dem zweiten und dritten Abstrahl­ vorgang, während der keine Laserstrahlen abgestrahlt werden, wird im Folgenden als "zweite Ruhepause" bezeichnet. Die Pause ohne Laserstrahlabstrahlung zwischen dem dritten und vierten Abstrahlvorgang wird entsprechend als "dritte Ruhepause" bezeichnet.

Nach dem vierten Abstrahlvorgang folgt eine visuelle Prüfung, bevor als nächstes mit einem Montagevorgang weitergemacht wird (siehe Bezugszeichen Sd).

Das Fertigungsverfahren für die Zündkerzenelektrode gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun im Hinblick auf seine Eigenschaften (Funktionsweise und Vorteile) beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht die gleich­ zeitige Schweißung von zwei Punkten, dass der Laser­ schweißvorgang nach ungefähr der Hälfte der Schweiß­ arbeitszeit abgeschlossen werden kann, die bei der herkömmlichen Technik erforderlich ist.

Die Spitze 2a ist (bei diesem Ausführungsbeispiel mit 0,4 mm Durchmesser) so klein, dass ein Paar Laser­ abstrahlgeräte 10 und 11, die einander mit der Spitze 2a dazwischen direkt zugewandt sind (d. h. zwischen denen der Winkelbetrag 180 Grad beträgt), zu Schwierigkeiten führen würden. Wenn sich nämlich bei einer solchen Anordnung der Brennpunkt eines der beiden Laserabstrahlgeräte leicht verschiebt, kann der von dem verschobenen Laserabstrahl­ gerät abgestrahlte Laserstrahl auf das andere Laser­ abstrahlgerät auftreffen, was dazu führen kann, dass das andere Gerät beschädigt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem N ( = 8) Schweiß­ punkte verwendet werden, um die Spitze 2a auf die Mittel­ elektrode 2 aufzuschweißen, werden zur gleichzeitigen Laserschweißung der beiden Punkte zwei Laserabstrahl­ geräte 10 und 11 betätigt, die um die Spitze 2a herum an Positionen angeordnet sind, die gegeneinander um "180-360/N" Grad ( = 135 Grad) versetzt sind. Das bedeutet, dass sich die optischen Achsen der von den beiden Laserabstrahlgeräten 10 und 11 abgestrahlten Laserstrahlen stets an der Spitze 2a kreuzen.

Wenn sich der Brennpunkt eines der beiden Laserabstrahl­ geräte in irgendeiner Weise verschiebt, besteht daher keine Gefahr, dass der von dem verschobenen Gerät abgestrahlte Laserstrahl auf das andere Gerät trifft. Verglichen mit dem herkömmlichen Vorgang lässt sich daher der Laserschweißvorgang unter Ausschluss jeglicher Beschädigung der Laserabstrahlgeräte auf ungefähr die Hälfte verkürzen.

Wie vorstehend angesprochen wurde, führt die Laser­ bestrahlung dazu, dass die Schweißpunkte an der Spitze 2a der Mittelelektrode 2 aufschmelzen, sodass eine kleine Störung (äußere Kraft) zu einer Verkippung der Spitze 2a gegenüber der Elektrode führen kann. Angesichts dessen sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen jeweils zwei Abstrahlvorgängen Ruhepausen vorgesehen, während der keine Laserstrahlen abgestrahlt werden, sondern die Spitze 2a auf natürliche Weise durch Luftkühlung abgekühlt wird. Durch diese Abkühlung kann jeweils ein übermäßiger Temperaturanstieg an den Schweißpunkten der Spitze 2a und der Mittelelektrode 2 verhindert werden.

Unter der Voraussetzung, dass eine Spitze 2a, deren Axialmitte um mindestens 3 Grad gegenüber der Axialmitte der Mittelelektrode 2 gekippt ist, als fehlerhaft eingestuft wird, sind die erste bis dritte Ruhepause bei diesem Ausführungsbeispiel so festgelegt, dass der Fehleranteil höchstens 0,5 Prozent beträgt.

Wenn die erste bis dritte Ruhepause die gleiche Dauer haben, führt ein späterer Abstrahlvorgang an den Schweiß­ punkten des Plättchens bzw. der Spitze 2a und der Mittel­ elektrode 2 zu einer höheren Temperatur. Dadurch kommt es eher zu einer Verkippung der Spitze 2a gegenüber der Elektrode 2.

Dieses Ausführungsbeispiel trägt diesem Umstand Rechnung und verlängert die zweite und dritte Ruhepause im Vergleich zur ersten Ruhepause. Dadurch wird verhindert, dass die Temperatur an den Verbindungsstellen zwischen der Spitze 2a und der Mittelelektrode 2 übermäßig steigt, was eine Verkippung des Plättchens 2a unterdrückt. Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung, die den Fehleranteil zeigt, der sich bei Änderung der dritten Ruhepause als Parameter ergibt. Die grafische Darstellung zeigt deutlich, dass der Fehleranteil umso geringer ist, je länger die dritte Ruhepause ist.

Des Weiteren ist die zweite Ruhepause bei diesem Ausführungsbeispiel länger als die dritte Ruhepause gewählt. Der Grund dafür ist der, dass, nachdem der erste bis vierte Vorgang für das auf dem Drehtisch 12 liegende Werkstück durchgeführt worden ist, nach dem vierten Abstrahlvorgang eine visuelle Prüfung erfolgt, weshalb der für die visuelle Prüfung benötigten Zeit Vorrang eingeräumt wird.

Dieser Vorrang ergibt sich aus dem Umstand, dass die für die visuelle Prüfung benötigte Zeit länger als die zur Nichtabstrahlung von Laserstrahlen benötigte zweite Ruhepause ist und, wie sich aus Fig. 3 ergibt, der Fehleranteil mit zunehmender zweiter Ruhepause kleiner wird. Indem der visuellen Prüfung Vorrang eingeräumt wird, entstehen daher in der Praxis keine Probleme.

Bei einem Fertigungssystem, bei dem die zweite Ruhepause nicht auf die zur visuellen Prüfung benötigte Zeit eingeschränkt ist, würde der Zusammenhang "erste Ruhepause < zweite Ruhepause < dritte Ruhepause" Anwendung finden.

Wenn also ein Schweißvorgang als ein Vorgang definiert wird, bei dem sich eine aus zwei Laserabstrahlgeräten 10 und 11 bestehende Gruppe an zwei Punkten an einer gemeinsamen Laserschweißung beteiligt, erfolgt die Schweißung während eines auf den letzten Schweißvorgang ungerader Zahl folgenden Schweißvorgangs gerader Zahl an Punkten, die gegenüber den während des letzten Schweiß­ vorgangs ungerader Zahl geschweißten Punkten um 180 Grad versetzt sind. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, erfolgt die Schweißung mit den beiden als eine Gruppe zusammen­ gefassten Punkten in Punktsymmetrie, sodass eine unausgewogene Verformung durch das Schweißen (Schweißverformung) vermieden wird. Daher kann ein Verkippen der Spitze 2a unterdrückt werden.

Weitere Ausführungsbeispiele

Obwohl bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel acht Punkte (N = 8) geschweißt werden, ist die Erfindung nicht auf diese Anzahl beschränkt, sondern kann die Anzahl der zu schweißenden Punkte N einer natürlichen Zahl von 2 oder mehr entsprechen.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wurden die beiden Punkte gleichzeitig geschweißt, doch wird der Erfindung auch dann Genüge getan, wenn mindestens zwei Punkte gleichzeitig geschweißt werden. Das Schweißen kann daher erfindungsgemäß auch ein gleichzeitiges Schweißen an drei oder mehr Punkten beinhalten.

Darüber hinaus sind die bei der Spitze 2a einsetzbaren Materialien nicht auf Iridium beschränkt, sondern schließen die Materialien auch andere Edelmetalle wie Platin und Legierungen auf Platinbasis ein.

Die Spitze 2a kann im Durchmesser beispielsweise eine Größe von 0,4 bis 1 mm haben und ist daher nicht auf die Größe des vorstehenden Ausführungsbeispiels beschränkt.

Auch wenn bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel Ruhepausen genutzt wurden, damit es durch Luftkühlung zur Selbstabkühlung kam, ist die Erfindung nicht auf diese Abkühlweise beschränkt. Als Alternative kann auch eine erzwungene Luftkühlung unter Verwendung eines Ventilators, eine Ölkühlung oder eine Wasserkühlung Anwendung finden.

Darüber hinaus ist der Winkelabstand zwischen den beiden Laserabstrahlgeräten nicht auf die oben angesprochenen, sich aus "180-360/N Grad" ergebenden Werte beschränkt. Sofern sich die optischen Achsen der von den beiden Laserabstrahlgeräten abgestrahlten Laserstrahlen an der Spitze 2a unter einem beliebigen Kreuzungswinkel kreuzen, reicht jeder beliebige Winkelabstand aus.

Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die oben angegebe­ nen Einzelheiten der Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ergibt sich ihr Schutzumfang in erster Linie aus den beigefügten Patentansprüchen.

Es ist also ein Verfahren zur Anfertigung einer Elektrode für eine Zündkerze vorgesehen, bei dem ein Laserschweiß­ vorgang Anwendung findet. Bei dem Laserschweißvorgang wird eine Spitze (2a) an N (z. B. N = 8) Punkten auf der Spitze mit einer Mittelelektrode (2) einer Zündkerze (1) laserverschweißt. Dazu werden in der Praxis zwei Laser­ abstrahlgeräte (10, 11) an zwei Positionen angeordnet, die um die Spitze (2a) herum gegeneinander um einen Winkel "180-360/N ( = 135) Grad" versetzt sind. Von den beiden Abstrahlgeräten (10, 11) werden Laserstrahlen abgestrahlt, sodass in einem Schweißvorgang ein gewähltes Punktepaar gleichzeitig laserverschweißt wird. Wenn ein Schweißvorgang gerader Zahl durchgeführt wird, werden die beiden zu schweißenden Punkte gegenüber den letzten beiden in dem Schweißvorgang ungerader Zahl verschweißten Punkten versetzt und durch die beiden Laserstrahlen gleichzeitig verschweißt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode, die bei einer Zündkerze (1) Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden (2, 3) ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze (2a) laseraufgeschweißt ist, mit den Schritten:
Positionieren von mindestens zwei Laserabstrahl­ geräten (10, 11), bei denen die Achsen der abgestrahlten Laserstrahlen an der Spitze (2a) in einer einander indirekt zugewandten Weise ausgerichtet sind; und
Betätigen der zwei oder mehr Laserabstrahlgeräte, sodass mindestens zwei der Laserstrahlen im Wesentlichen gleichzeitig auf mindestens zwei der zu schweißenden Punkte abgestrahlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schweiß­ schritt einen Schritt umfasst, bei dem, wenn ein Schweiß­ vorgang als ein Vorgang definiert wird, bei dem sich die beiden Laserabstrahlgeräte (10, 11) an einer gemeinsamen Laserschweißung an den beiden Punkten beteiligen, die Schweißung bei einem Schweißvorgang gerader Zahl an einem Punkt durchgeführt wird, der sich von dem letzten Punkt unterscheidet, der der Schweißung während eines auf den Schweißvorgang gerader Zahl folgenden Schweißvorgangs ungerader Zahl unterlag.

3. Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode, die bei einer Zündkerze (1) Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden (2, 3) ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze (2a) laseraufgeschweißt ist, mit den Schritten:
Positionieren von mindestens zwei Laserabstrahl­ geräten (10, 11), die um die Spitze (2a) herum an Positionen angeordnet werden, die gegeneinander um einen Winkelbetrag von "(180-360)/N±10" Grad (N ist die Anzahl der Schweißpunkte) versetzt sind; und
Durchführen einer Schweißung unter Verwendung der zwei oder mehr Laserabstrahlgeräte (10, 11), sodass mindestens zwei Laserstrahlen im Wesentlichen gleichzeitig auf mindestens zwei der zu schweißenden Punkte abgestrahlt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schweiß­ schritt einen Schritt umfasst, bei dem, wenn ein Schweißvorgang als ein Vorgang definiert wird, bei dem sich die beiden Laserabstrahlgeräte (10, 11) an einer gemeinsamen Laserschweißung an den beiden Punkten beteiligen, die Schweißung bei einem Schweißvorgang gerader Zahl an einem Punkt durchgeführt wird, der sich von dem letzten Punkt unterscheidet, der der Schweißung während eines auf den Schweißvorgang gerader Zahl folgenden Schweißvorgangs ungerader Zahl unterlag.

5. Verfahren zur Anfertigung einer Zündkerzenelektrode, die bei einer Zündkerze (1) Anwendung findet, die mit zwei einander über einen festgesetzten Spalt zugewandten Elektroden (2, 3) ausgestattet ist und bei der auf zumindest einer der beiden Elektroden an mehreren Punkten eine Edelmetallspitze (2a) laseraufgeschweißt ist, mit den Schritten:
Positionieren von zwei Laserabstrahlgeräten (10, 11), die um die Spitze (2a) herum an Positionen angeordnet werden, die gegeneinander um einen festgesetzten Winkelbetrag versetzt sind; und
Veranlassen dessen, dass die beiden Laserabstrahl­ geräte (10, 11) zu jedem Laserschweißpunkt jeweils einen Laserstrahl auf der Grundlage einer Abfolge abstrahlen, die zwischen Schweißvorgängen, bei denen sich die beiden Laserabstrahlgeräte jeweils an den zwei Punkten an der gleichzeitigen Laserschweißung beteiligen, eine Zeitdauer ohne Laserabstrahlung enthält, die eine Zeitdauer darstellt, die lediglich einen Fehleranteil von höchstens 0,5 Prozent zulässt, wenn ein Verkippen der Axialmitte der Spitze (2a) gegenüber der Axialmitte der Mittel­ elektrode (2) um einen Betrag von mehr als 3 Grad als Fehler definiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Zeitdauer ohne Laserabstrahlung zwischen einem ersten Schweiß­ vorgang und einem zweiten Schweißvorgang kürzer als die Zeitdauer ohne Laserabstrahlung zwischen auf den zweiten Schweißvorgang folgenden Vorgängen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Zeitdauer ohne Laserabstrahlung eine Zeitdauer zugewiesen wird, während der die geschweißten Stellen der Spitze (2a) abkühlen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Abkühlen von selbst durch Luftkühlung geschieht.