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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, und insbesondere betrifft es ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, bei der eine Spitze an ein Elektrodenbasismaterial geschweißt wird.
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BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
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Als eine Zündkerze zum Entzünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs ist eine Zündkerze bekannt, die umfasst: eine erste Elektrode, die durch Schweißen einer Edelmetall enthaltenden Spitze an ein Elektrodenbasismaterial erhalten wird; und eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei eine Funkenstrecke dazwischen angeordnet ist. Die Patentschrift 1 offenbart eine Technik, bei der, wenn eine auf einem Elektrodenbasismaterial platzierte Spitze damit verschweißt werden soll, gegen die Spitze durch eine dedizierte Einspannvorrichtung zum Verhindern einer falschen Ausrichtung der Spitze und zum Erleichtern der Wärmeabführung von der Spitze gedrückt wird.
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DOKUMENT DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
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Patentschrift 1 ist die offengelegte
japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2014-164797 .
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Technik tritt jedoch ein Problem dahingehen auf, dass, wenn die Spitze an einer von einer Zielposition auf dem Elektrodenbasismaterial verschobenen Position platziert wird, es schwierig ist, die Position der Spitze zu korrigieren, da die Einspannvorrichtung zum Drücken gegen die Spitze eine flache Oberfläche aufweist. Wenn es schwierig ist, die Position der Spitze zu korrigieren, besteht das Risiko, dass die Spitze an der Position verschweißt wird, die von der Zielposition verschoben ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des oben beschriebenen Problems erdacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze bereitzustellen, wobei das Verfahren es ermöglicht, dass die Position einer Spitze einfach korrigiert wird.
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Um die Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, die umfasst: eine erste Elektrode, die erhalten wird, indem eine Edelmetall enthaltende Spitze an ein Elektrodenbasismaterial gefügt wird; und eine zweite Elektrode, die einer ersten Fläche der Spitze gegenüberliegt, wobei eine Funkenstrecke dazwischen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst: einen Drückschritt des Drückens der Spitze über eine Einspannvorrichtung in eine erste Richtung von der ersten Fläche zu einer zweiten Fläche der Spitze auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite hin, in einem Zustand, in dem die zweite Fläche mit dem Elektrodenbasismaterial in Kontakt ist; und einen Schweißschritt des Miteinanderverschweißens des Elektrodenbasismaterials und der Spitze, gegen die durch die Einspannvorrichtung gedrückt wird.
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Die Spitze weist auf: eine Seitenfläche, die an die erste Fläche und die zweite Fläche angrenzt; und eine Kante, an der die Seitenfläche und die erste Fläche aufeinandertreffen. Die Einspannvorrichtung weist einen Ausnehmungsabschnitt auf, der mit der Kante der Spitze in Kontakt gebracht werden soll, und der Ausnehmungsabschnitt weist einen sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt auf, der eine Innenabmessung aufweist, die sich allmählich zu einer zweiten Richtung hin, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, verkleinert. Die Innenabmessung eines ersten Endabschnitts in der ersten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts ist größer als eine Außenabmessung der Kante, und die Innenabmessung eines zweiten Endabschnitts in der zweiten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts ist gleich der Außenabmessung der Kante. Im Drückschritt wird der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt mit zumindest einem Abschnitt der Kante in Kontakt gebracht, und die Spitze wird zu einer Zielposition auf dem Elektrodenbasismaterial bewegt, an das die Spitze geschweißt werden soll.
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In dem beispielhaften Verfahren zur Herstellung der Zündkerze weist der Ausnehmungsabschnitt der Einspannvorrichtung den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt auf, der eine Innenabmessung aufweist, die sich allmählich zu der zweiten Richtung hin, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, verkleinert. Die Innenabmessung des ersten Endabschnitts in der ersten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts ist größer als die Außenabmessung der Kante, und die Innenabmessung des zweiten Endabschnitts in der zweiten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts ist gleich der Außenabmessung der Kante. Durch den Drückschritt kommt der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt der Einspannvorrichtung mit zumindest einem Abschnitt der Kante der Spitze in Kontakt, so dass die Spitze über die Einspannvorrichtung in die erste Richtung von der ersten Fläche zur zweiten Fläche hin gedrückt wird. Indem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt gegen die Kante der Spitze gedrückt wird, kann die Spitze aufgrund einer Reaktionskraft auf das Drücken zur Zielposition hin gedrückt werden, wodurch die Position der Spitze vor dem Schweißen ohne weiteres korrigiert werden kann.
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Nach einer Ausführung ist der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt um eine Mittelachse rotationssymmetrisch, die einen Mittelpunkt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts durchläuft und sich zur ersten Richtung hin erstreckt. Zusätzlich zu der Wirkung wie beim ersten Aspekt kann daher dadurch, dass die Spitze durch den Gebrauch der Einspannvorrichtung in die erste Richtung gedrückt wird, die Spitze ohne weiteres zum Mittelpunkt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts bewegt werden.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführung wird im Drückschritt der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt mit der Kante der Spitze in Kontakt gebracht, während die Einspannvorrichtung und das Elektrodenbasismaterial relativ zueinander gedreht werden, wodurch zusätzlich zu der Wirkung wie beim zweiten Aspekt die Spitze des Weiteren ohne weiteres zum Mittelpunkt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts bewegt werden kann.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführung weist der Ausnehmungsabschnitt einen Bodenabschnitt auf, der an den zweiten Endabschnitt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts angrenzt. Im Drückschritt, nachdem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt mit der Kante der Spitze in Kontakt kommt, kommt der Bodenabschnitt mit einer Gesamtheit der ersten Fläche der Spitze in Kontakt. Verglichen mit einem Fall, in dem durch den Ausnehmungsabschnitt der Einspannvorrichtung gegen die Kante der Spitze gedrückt wird, kann somit die Last, die durch die Einspannvorrichtung auf die Spitze aufgebracht wird, verteilt werden. Zusätzlich zu der Wirkung wie bei einem von dem ersten bis dritten Aspekt kann daher verhindert werden, dass die Kante der Spitze beschädigt dadurch beschädigt wird, dass von der Einspannvorrichtung gegen sie gedrückt wird.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführung wird im Drückschritt in einem Zustand, in dem die Zielposition und der Mittelpunkt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts am zweiten Endabschnitt zueinander ausgerichtet sind, der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt mit der Kante der Spitze in Kontakt gebracht, und die Spitze wird in die erste Richtung gedrückt. Somit kann, auch ohne die Einspannvorrichtung in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung zu bewegen, die Position der Spitze zur Zielposition korrigiert werden, nur indem die Einspannvorrichtung in der ersten Richtung bewegt wird. Da es unnötig gemacht werden kann, irgendeinen Mechanismus bereitzustellen, um die Einspannvorrichtung in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung zu bewegen, kann der Mechanismus zum Bewegen der Einspannvorrichtung vereinfacht werden, zusätzlich zu der Wirkung wie bei einem von dem ersten bis vierten Aspekt.
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Figurenliste
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Verdeutlichende Aspekte der Erfindung werden detailliert unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen:
- 1 eine Halbquerschnittansicht einer Zündkerze nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
- 2 eine Schnittansicht einer Einspannvorrichtung und einer Spitze gemäß einer ersten Ausführungsform ist.
- 3 eine Ansicht von unten der Einspannvorrichtung ist.
- 4A eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung und der Spitze in der ersten Hälfte eines Drückschritts ist.
- 4B eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung und der Spitze in der zweiten Hälfte des Drückschritts ist.
- 5A eine Schnittansicht einer Einspannvorrichtung und einer Spitze in der ersten Hälfte des Drückschritts ist, der unter Nutzung der Einspannvorrichtung durchgeführt wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 5B eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung und der Spitze in der zweiten Hälfte des Drückschritts ist.
- 6 eine perspektivische Ansicht ist, die die Einspannvorrichtung und die Spitze schematisch darstellt.
- 7A eine Ansicht von unten einer Einspannvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ist.
- 7B eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung und der Spitze ist.
- 8 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Einspannvorrichtung und die Spitze schematisch darstellt, nach einer vierten Ausführungsform.
- 9A eine Ansicht von unten einer Einspannvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform ist.
- 9B eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung und der Spitze ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
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Hiernach werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Halbquerschnittansicht einer Zündkerze 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit einer Achse O als eine Begrenzung. Die untere Seite auf der Seite der 1 wird als eine Vorderseite der Zündkerze 10 bezeichnet, und die obere Seite auf der Seite der 1 wird als eine Rückseite der Zündkerze 10 bezeichnet.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Zündkerze 10 einen Isolator 11, eine Mittelelektrode 13 (erste Elektrode), eine Metallummantelung 17 und eine Masseelektrode 18 (zweite Elektrode). Der Isolator 11 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element, das aus Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet ist, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und Isoliereigenschaften bei hoher Temperatur aufweist. Der Isolator 11 weist ein Axialloch 12 auf, das ihn entlang der Achse O durchdringt.
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Die Mittelelektrode 13 ist eine stabförmige Elektrode, die in das Axialloch 12 eingeführt wird, um durch den Isolator 11 entlang der Achse O gehalten zu werden. Die Mittelelektrode 13 umfasst ein Elektrodenbasismaterial 14 und eine Spitze 15, die an ein vorderes Ende des Elektrodenbasismaterials 14 gefügt ist. In das Elektrodenbasismaterial 14 ist ein Kernmaterial mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit eingebettet. Das Elektrodenbasismaterial 14 ist aus einer Legierung, die Ni als Hauptinhaltsstoff enthält, oder einem aus Ni gefertigten Metallmaterial gebildet. Das Kernmaterial ist aus Kupfer oder einer Legierung gebildet, die Kupfer als Hauptinhaltsstoff enthält. Selbstverständlich kann das gesamte Elektrodenbasismaterial 14 aus einer Legierung, die Ni als Hauptinhaltsstoff enthält, oder einem aus Ni gefertigten Metallmaterial gebildet sein, wobei das Kernmaterial weggelassen wird.
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Die Spitze 15 ist aus einem Edelmetall, wie etwa Platin, Iridium, Ruthenium oder Rhodium, das eine höhere Funkenverschleißfestigkeit als das Elektrodenbasismaterial 14 aufweist, oder aus einer Legierung gebildet, die ein solches Edelmetall als Hauptinhaltsstoff enthält. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Spitze 15 durch Laserschweißen an das Elektrodenbasismaterial 14 gefügt.
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Der Metallanschluss 16 ist ein stabförmiges Element, an das ein Hochspannungskabel (nicht gezeigt) angeschlossen wird, und die Vorderseite des Metallanschlusses 16 ist im Isolator 11 angeordnet. Der Metallanschluss 16 ist mit der Mittelelektrode 13 im Axialloch 12 elektrisch verbunden. Die Metallummantelung 17 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Metallelement, das in einem Schraubloch (nicht gezeigt) einer Verbrennungskraftmaschine fixiert ist. Die Metallummantelung 17 ist am Außenumfang des Isolators 11 fixiert.
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Die Masseelektrode 18 umfasst ein Elektrodenbasismaterial 19, das an die Metallummantelung 17 gefügt ist, und eine Spitze 20, die an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt ist. In das Elektrodenbasismaterial 19 ist ein Kernmaterial mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit eingebettet. Das Elektrodenbasismaterial 19 ist aus einer Legierung, die Ni als Hauptinhaltsstoff enthält, oder einem aus Ni gefertigten Metallmaterial gebildet. Das Kernmaterial ist aus Kupfer oder einer Legierung gebildet, die Kupfer als Hauptinhaltsstoff enthält. Selbstverständlich kann das gesamte Elektrodenbasismaterial 19 aus einer Legierung, die Ni als Hauptinhaltsstoff enthält, oder einem aus Ni gefertigten Metallmaterial gebildet sein, wobei das Kernmaterial weggelassen wird.
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Die Spitze 20 ist aus einem Edelmetall, wie etwa Platin, Iridium, Ruthenium oder Rhodium, das eine höhere Funkenverschleißfestigkeit als das Elektrodenbasismaterial 19 aufweist, oder aus einer Legierung gebildet, die ein solches Edelmetall als Hauptinhaltsstoff enthält. Das Elektrodenbasismaterial 19 ist zur Mittelelektrode 13 hin gebogen, und die Spitze 20 liegt der Mittelelektrode 13 gegenüber, wobei eine Funkenstrecke dazwischen angeordnet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Spitze 20 durch Widerstandsschweißen an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt.
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Die Zündkerze 10 wird beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt. Zunächst wird die Mittelelektrode 13 in das Axialloch 12 des Isolators 11 eingeführt. Die Spitze 15 wird im Vorhinein an das Elektrodenbasismaterial 14 der Mittelelektrode 13 geschweißt. Die Mittelelektrode 13 wird so angeordnet, dass ein vorderes Ende davon vom Axialloch 12 nach außen hin freiliegt. Nachdem der Metallanschluss 16 in das Axialloch 12 derart eingeführt wurde, dass eine elektrische Leitung zwischen dem Metallanschluss 16 und der Mittelelektrode 13 sichergestellt ist, wird die Metallummantelung 17 mit dem Elektrodenbasismaterial 19, das im Vorhinein an sie gefügt wurde, am Außenumfang des Isolators 11 montiert. Nachdem die Spitze 20 an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt ist, wird das Elektrodenbasismaterial 19 so gebogen, dass die Spitze 20 der Mittelelektrode 13 in einer Richtung der Achse O gegenüberliegt, wodurch die Zündkerze 10 erhalten wird.
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Ein Verfahren zum Verschweißen des Elektrodenbasismaterials 14 und der Spitze 15 der Mittelelektrode 13 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4A und 4B beschrieben. 2 ist eine Schnittansicht einer Einspannvorrichtung 30 und der Spitze 15 gemäß einer ersten Ausführungsform, und 3 zeigt eine Ansicht von unten der Einspannvorrichtung 30. In 2 repräsentiert der Pfeil A eine Richtung (erste Richtung) von Kraft, die die Spitze 15 über die Einspannvorrichtung 30 gegen das Elektrodenbasismaterial 14 drückt, und ein Pfeil B repräsentiert eine Richtung (zweite Richtung), die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Spitze 15 eine erste Fläche 21; eine zweite Fläche 22 auf einer der ersten Fläche 21 gegenüberliegenden Seite und eine Seitenfläche 23 auf, die an die erste Fläche 21 und die zweite Fläche 22 angrenzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Spitze 15 in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die erste Fläche 21 ist eine Fläche, die der Spitze 20 (siehe 1) der Masseelektrode 18 gegenüberliegt, wobei eine Funkenstrecke dazwischen angeordnet ist. Die zweite Fläche 22 ist eine Fläche, die mit einer Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 14 in Kontakt kommt. Die Spitze 15 weist eine Kante 24 auf, an der die Seitenfläche 23 und die erste Fläche 21 aufeinandertreffen.
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Die Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 14 ist eine Fläche, an die die Spitze 15 geschweißt wird, und eine Zielposition 26 zum Schweißen ist auf der Basismaterialoberfläche 25 festgelegt. Wenn die Spitze 15 verschweißt werden soll, wird der Mittelpunkt der zweiten Fläche 22 der Spitze 15 auf die Zielposition 26 ausgerichtet, wodurch die Genauigkeit für die Position der Spitze 15 relativ zum Elektrodenbasismaterial 14 erhöht werden kann. Während die Position der Spitze 20 der Masseelektrode 18 relativ zur Zielposition 26 auf der Mittelelektrode 13 festgelegt wird und die Funkenstrecke kontrolliert wird, wird die Fehlausrichtung zwischen der Zielposition 26 und der Spitze 15 kontrolliert, wodurch die Zündfähigkeit der Zündkerze 10 sichergestellt werden kann. Die Zielposition 26 ist beispielsweise auf den Mittelpunkt der Basismaterialoberfläche 25 festgelegt.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, ist die Einspannvorrichtung 30 ein Element, um die Spitze 15 in die erste Richtung (Richtung des Pfeils A) gegen das Elektrodenbasismaterial 14 zu drücken, so dass die Position der Spitze 15, die nicht verschweißt wurde, relativ zur Zielposition 26 korrigiert wird, es verhindert wird, dass die Spitze 15 zum Zeitpunkt der Schweißens falsch ausgerichtet ist, und die Wärmeabführung von der Spitze 15 zum Zeitpunkt des Schweißens erleichtert wird. Die Einspannvorrichtung 30 weist einen Ausnehmungsabschnitt 31 auf, der mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt kommt, um somit eine Last auf die Spitze 15 aufzubringen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Einspannvorrichtung 30 aus einem Material gebildet, die eine Härte aufweist, die größer als die Härte der Spitze 15 ist.
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Der Ausnehmungsabschnitt 31 weist einen sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32, der eine Innenabmessung aufweist, die sich zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin verkleinert, und einen Bodenabschnitt 35 auf, der an den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 angrenzt. Die Innenabmessung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 meint den Durchmesser eines gedachten Kreises, der in den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist (ein Kreis, dessen Umfang ein Abschnitt des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 ist). Der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 weist einen ersten Endabschnitt 33 in der ersten Richtung und einen zweiten Endabschnitt 34 in der zweiten Richtung auf. Da der Bodenabschnitt 35 an den zweiten Endabschnitt 34 angrenzt, fallen ein Mittelpunkt 36 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 am zweiten Endabschnitt 34 (ein Mittelpunkt eines Kreises, dessen Umfang der zweite Endabschnitt 34 ist und der zur ersten Richtung rechtwinklig ist) und ein Mittelpunkt 36 des Bodenabschnitts 35 zusammen.
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In dem sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 ist eine Innenabmessung D2 des zweiten Endabschnitts 34 kleiner als eine Innenabmessung D1 des ersten Endabschnitts 33. Die Innenabmessung D1 ist größer als eine Außenabmessung E der Kante 24 der Spitze 15, und die Innenabmessung D2 ist gleich der Außenabmessung E. Die Außenabmessung E der Kante 24 der Spitze 15 meint den Durchmesser eines gedachten umlaufend gezeichneten Kreises, der um die erste Fläche 21 (Kante 24) der Spitze 15 herum eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 eine gekrümmte Fläche, die ausgenommen ist, so dass sie eine Kegelstumpfform aufweist, und der Bodenabschnitt 35 ist eine kreisförmige flache Fläche. Der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 ist eine Fläche, die rotationssymmetrisch ist, so dass sie nach einer Drehung um jeden Winkel um eine Mittelachse 37, die den Mittelpunkt 36 durchläuft und sich zur ersten Richtung hin erstreckt, mit sich selbst zusammenfällt.
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Das Elektrodenbasismaterial 14 und die Einspannvorrichtung 30 sind an einer Haltevorrichtung (nicht gezeigt) befestigt. Die Haltevorrichtung bewirkt, dass sich das Elektrodenbasismaterial 14 und die Einspannvorrichtung 30 relativ zueinander um die Mittelachse 37 drehen und sich relativ zueinander in der ersten Richtung und der zweiten Richtung, die zur Basismaterialoberfläche 25 orthogonal sind, bewegen.
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Als Nächstes wird ein Drückschritt des Korrigierens der Position der Spitze 15 relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 und ein Schweißschritt des Schweißens der Spitze 15, deren Position korrigiert wurde, an das Elektrodenbasismaterial 14 unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben. 4A ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 30 und der Spitze 15 in der ersten Hälfte eines Drückschritts, und 4B ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 30 und der Spitze 15 in der zweiten Hälfte des Drückschritts.
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Wie in 4A gezeigt, wird beim Drückschritt die Position der Einspannvorrichtung 30 relativ zum Elektrodenbasismaterial 14 zunächst so festgelegt, dass die Mittelachse 37, die den Mittelpunkt 36 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 durchläuft und sich in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) erstreckt, die Zielposition 26 auf dem Elektrodenbasismaterial 14 passiert. Ferner wird ein Winkel der Einspannvorrichtung 30 relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 derart festgelegt, dass der Bodenabschnitt 35 der Einspannvorrichtung 30 parallel zu der Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 14 wird. Der Abstand in der ersten Richtung zwischen der Einspannvorrichtung 30 und der Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 14 wird durch einen Sensor (nicht gezeigt) detektiert.
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Als Nächstes wird die Spitze 15 in der Nähe der Zielposition 26 auf der Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 14 platziert, wobei die zweite Fläche 22 in Kontakt mit der Basismaterialoberfläche 25 gebracht wird. Dann wird der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 der Einspannvorrichtung 30 durch die Haltevorrichtung (nicht gezeigt) mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt gebracht, und während über die Einspannvorrichtung 30 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) relativ eine Last auf die Spitze 15 aufgebracht wird, werden die Einspannvorrichtung 30 und das Elektrodenbasismaterial 14 relativ zueinander um die Mittelachse 37 um gewünschte Winkel verdreht. Die Spitze 15, deren Kante 24 entlang einer Schräge des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 gedrückt wird, bewegt sich so auf der Basismaterialoberfläche 25, dass sie sich der Zielposition 26 annähert.
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Wenn sich die Spitze 15 in die Zielposition 26 bewegt und die Kante 24 der Spitze 15 den zweiten Endabschnitt 34 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 erreicht, kommt der Bodenabschnitt 35 der Einspannvorrichtung 30 mit der Gesamtheit der ersten Fläche 21 der Spitze 15 in Kontakt. Der Abstand in der ersten Richtung zwischen dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Einspannvorrichtung 30 wird zu diesem Zeitpunkt der kleinste. Durch Vergleichen eines Ausgaberesultats des Sensors mit einem Abstand (bekannter, festgelegter Wert) zwischen dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Einspannvorrichtung 30, der erhalten wird, wenn der Bodenabschnitt 35 der Einspannvorrichtung 30 mit der Gesamtheit der ersten Fläche 21 der Spitze 15 in Kontakt kommt, wird daher bestimmt, ob sich die Spitze 15 innerhalb eines zulässigen Bereichs der Zielposition 26 befindet.
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Als Ergebnis der Bestimmung wird in einem Fall, in dem die Spitze 15 den zulässigen Bereich der Zielposition 26 nicht erreicht hat, die Einspannvorrichtung 30 in der zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) bewegt, um die Last, die von der Einspannvorrichtung 30 auf die Spitze 15 aufgebracht wird, zu beseitigen, und danach wird die Einspannvorrichtung 30 wieder in die erste Richtung (Richtung des Pfeils A) bewegt. Während eine Kraft in der ersten Richtung auf die Spitze 15 ausgeübt wird, werden die Einspannvorrichtung 30 und das Elektrodenbasismaterial 14 relativ zueinander um die Mittelachse 37 um gewünschte Winkel verdreht. Eine solche Aufbringung von Last in der ersten Richtung und die Beseitigung der Last werden wiederholt, bis bestimmt wird, dass die Spitze 15 den zulässigen Bereich der Zielposition 26 erreicht hat.
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Wie in 4B gezeigt wird, wird, nachdem die Spitze 15 den zulässigen Bereich der Zielposition 26 erreicht, der Bodenabschnitt 35 der Einspannvorrichtung 30 gegen die erste Fläche 21 der Spitze 15 gedrückt. Dann wird ein Bearbeitungskopf (nicht gezeigt) einer Laserschweißmaschine relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Spitze 15 gedreht, um auf die Zielposition 26 zentriert zu werden, und ein Laserstrahl (nicht gezeigt) wird durchgehend oder intermittierend auf eine Grenze zwischen der Spitze 15 und dem Elektrodenbasismaterial 14 gerichtet. Dementsprechend kann die Spitze 15 an der Zielposition 26 auf dem Elektrodenbasismaterial 14 verschweißt werden.
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Eine Drehgeschwindigkeit R1 der Einspannvorrichtung 30 relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 zum Zeitpunkt der Korrektur der Position der Spitze 15 vor dem Schweißen wird bevorzugt so festgelegt, dass sie nicht höher als eine Drehgeschwindigkeit R2 des Bearbeitungskopfs der Laserschweißmaschine relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Spitze 15 ist. Dies deshalb, weil, obwohl die Position der Spitze 15 auch dann korrigiert werden kann, wenn die Drehgeschwindigkeit R1 niedrig ist, eine Schwankung in der Größe eines Schweißabschnitts, der durch Anwendung eines Laserstrahls gebildet wird, kleiner gemacht werden kann, wenn die Drehgeschwindigkeit R2 kleiner ist.
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Wenn der Bearbeitungskopf der Laserschweißmaschine relativ zu dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Spitze 15 gedreht wird, kann ferner die Einspannvorrichtung 30 zusammen mit dem Elektrodenbasismaterial 14 gedreht werden, oder die Einspannvorrichtung 30 kann nicht mit dem Elektrodenbasismaterial 14 zusammen gedreht werden. Es ist zu beachten, dass dadurch, dass die Einspannvorrichtung 30 zusammen mit dem Elektrodenbasismaterial 14 gedreht wird, verhindert werden kann, dass auf der Spitze 15 dadurch ein Kratzer gebildet wird, dass die Einspannvorrichtung 30 an der Kante 24 oder an der ersten Fläche 21 der Spitze 15 kratzt.
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Anstatt die Spitze 15 durch Laserschweißen an das Elektrodenbasismaterial 14 zu fügen, kann die Spitze 15 durch Widerstandsschweißen an das Elektrodenbasismaterial 14 gefügt werden. Da der Bodenabschnitt 35 der Einspannvorrichtung 30 mit der Gesamtheit der ersten Fläche 21 der Spitze 15 in Kontakt kommt, kann ein Kontaktwiderstand zwischen der Spitze 15 und der Einspannvorrichtung 30 verringert werden. Durch Anlegen eines Stroms zwischen der Einspannvorrichtung 30 und der Elektrodenbasismaterial 14 können somit die Einspannvorrichtung 30 und das Elektrodenbasismaterial 14 durch Joulesche Wärme geschmolzen und aneinander befestigt werden, die aufgrund des Kontaktwiderstands zwischen dem Elektrodenbasismaterial 14 und der Spitze 15 erzeugt wird.
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Wie oben beschrieben, verringert sich bei dem sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 der Einspannvorrichtung 30 die Innenabmessung allmählich zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin, die der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) entgegengesetzt ist, und somit bewegt sich, wenn eine Last in der ersten Richtung auf die Kante 24 der Spitze 15 über den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 aufgebracht wird, die Spitze 15 entlang der Basismaterialoberfläche 25 zur Zielposition 26. Somit kann die Position der Spitze 15 vor dem Schweißen korrigiert werden.
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Der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 ist rotationssymmetrisch um die Mittelachse 37, die den Mittelpunkt 36 durchläuft und sich zur ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) hin erstreckt, und somit kann durch Drücken der Spitze 15 in die erste Richtung unter Verwendung der Einspannvorrichtung 30 die Spitze 15 ohne weiteres zum Mittelpunkt 36 des sich in dem Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 (den Mittelpunkt eines eingezeichneten Kreises, der in dem zweiten Endabschnitt 34 eingezeichnet ist und rechtwinklig zu der ersten Richtung ist) hin bewegt werden. Ferner kann im Drückschritt, indem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt gebracht wird, während die Einspannvorrichtung 30 und das Elektrodenbasismaterial 14 relativ zueinander gedreht werden, die Spitze 15 des Weiteren ohne weiteres zum Mittelpunkt 36 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 bewegt werden.
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Da im Drückschritt der Bodenabschnitt 35 mit der Gesamtheit der ersten Fläche 21 der Spitze 15 in Kontakt kommt, nachdem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32 mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt kommt, kann der Kontaktbereich zwischen der Einspannvorrichtung 30 und der Spitze 15 verglichen mit einem Fall vergrößert werden, in dem durch die Einspannvorrichtung 30 gegen die Kante 24 der Spitze 15 gedrückt wird. Da es möglich ist, eine Last, die von der Einspannvorrichtung 30 auf die Spitze 15 zum Zeitpunkt des Schweißens ausgeübt wird, zu verteilen, kann verhindert werden, dass die Kante 24 der Spitze 15 beschädigt wird.
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Da im Drückschritt die Spitze 15 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) gedrückt wird, indem der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32 mit der Kante 24 der Spitze 15 in einem Zustand in Kontakt gebracht wird, in dem die Zielposition 26 und der Mittelpunkt 36 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 32 zueinander ausgerichtet sind, kann die Position der Spitze 15 in die Zielposition 26 korrigiert werden, nur indem die Einspannvorrichtung 30 in die erste Richtung gedrückt wird, sogar ohne die Einspannvorrichtung 30 in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung zu bewegen. Es kann unnötig gemacht werden, beispielsweise einen Mechanismus bereitzustellen, um die Einspannvorrichtung 30 in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung zu bewegen, oder einen Sensor zum Detektieren des Betrags der Bewegung, wodurch der Mechanismus zum Bewegen der Einspannvorrichtung 30 vereinfacht werden kann.
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Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5A und 5B und 6 beschrieben. In der ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, in dem die Einspannvorrichtung 30 die Position der Spitze 15 korrigiert, indem sie eine Kraft in der ersten Richtung auf die Spitze 15 ausübt. Andererseits wird in der zweiten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem eine Einspannvorrichtung 50 die Position einer Spitze 40 korrigiert, indem sie eine Kraft auf die Spitze 40 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) und in einer dritten Richtung (Richtung des Pfeils C), die zu der ersten Richtung orthogonal ist, ausübt. Dieselben Komponenten, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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5A ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 50 und der Spitze 40 in der ersten Hälfte des Drückschritts, der unter Verwendung der Einspannvorrichtung 50 durchgeführt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform, und 5B ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 50 und der Spitze 40 in der zweiten Hälfte des Drückschritts. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Einspannvorrichtung 50 und die Spitze 40 schematisch darstellt. Bezüglich der Einspannvorrichtung 50 zeigt die 6 schematisch nur einen Ausnehmungsabschnitt 51 zum leichten Verständnis.
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Wie in 6 gezeigt, ist die Spitze 40 ein prismenförmiges Element, das eine rechteckige erste Fläche 41; eine rechteckige zweite Fläche 42 auf einer der ersten Fläche 41 gegenüberliegenden Seite und eine Seitenfläche 43 aufweist, die an die erste Fläche 41 und die zweite Fläche 42 angrenzt. Die Spitze 40 weist eine Kante 44 auf, an der die Seitenfläche 43 und die erste Fläche 41 aufeinandertreffen. Eine Außenabmessung E der Kante 44 der Spitze 40 meint den Durchmesser eines gedachten umlaufend gezeichneten Kreises 45, der um die erste Fläche 41 (Kante 44) der Spitze 40 herum eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung ist.
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Die Spitze 40 wird an ein Zwischenmaterial 46 geschweißt. Das Zwischenmaterial 46 ist ein Abschnitt der Masseelektrode 18 (siehe 1, erste Elektrode) und ist aus einer Legierung, die Ni als Hauptinhaltsstoff enthält, oder einem aus Ni gefertigten Metallmaterial so gebildet, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Die Spitze 40 wird an einer Zielposition 48 in einem Zustand verschweißt, in dem die zweite Fläche 42 mit einer Basismaterialoberfläche 47 des Zwischenmaterials 46 in Kontakt ist. Das Zwischenmaterial 46, an das die Spitze 40 geschweißt wird, wird durch Widerstandsschweißen oder dergleichen an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt. Indem das Elektrodenbasismaterial 19 mit der über das Zwischenmaterial 46 daran gefügten Spitze 40 gebogen wird, wird die Spitze 40 der Mittelelektrode 13 (zweite Elektrode) gegenüber angeordnet.
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Wie in 5A gezeigt ist, ist in der Einspannvorrichtung 50 der Ausnehmungsabschnitt 51 ausgebildet, der mit der Kante 44 der Spitze 40 in Kontakt kommt, um dadurch eine Last auf die Spitze 40 aufzubringen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausnehmungsabschnitt 51 eine Ausnehmung, die als die Innenfläche einer kugelförmigen Krone ausgebildet ist, die erhalten wird, indem eine Kugel entlang einer Ebene geschnitten wird. Der Ausnehmungsabschnitt 51 weist einen sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 52, der eine Innenabmessung aufweist, die sich zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin verkleinert, und einen Bodenabschnitt 55 auf, der an den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 52 angrenzt.
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Die Innenabmessung (Innendurchmesser) D1 (siehe 6) eines ersten Endabschnitts 53 in der ersten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 52 ist größer als eine Außenabmessung E der Spitze 40. Die Innenabmessung (Innendurchmesser) D2 eines zweiten Endabschnitts 54 in der zweiten Richtung des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 52 ist gleich der Außenabmessung E der Spitze 40. Der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 52 ist eine Fläche, die rotationssymmetrisch ist, so dass sie nach einer Drehung um jeden Winkel um eine Mittelachse 57, die einen Mittelpunkt 56 des sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitts 52 am zweiten Endabschnitt 54 (den Mittelpunkt 56 eines Kreises 58, der in dem zweiten Endabschnitt 54 eingezeichnet ist und rechtwinklig zu der ersten Richtung ist) durchläuft und sich zur ersten Richtung hin erstreckt, mit sich selbst zusammenfällt. Das Zwischenmaterial 46 und die Einspannvorrichtung 50 sind an einer Haltevorrichtung (nicht gezeigt) befestigt. Die Haltevorrichtung bewirkt, dass sich das Zwischenmaterial 46 und die Einspannvorrichtung 50 relativ zueinander um die Mittelachse 57 drehen und sich relativ zueinander in der ersten Richtung (zweiten Richtung) der Mittelachse 57 und der dritten Richtung (Richtung des Pfeils C), die zur Mittelachse 57 orthogonal ist, bewegen.
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Wie in 5A gezeigt, wird im Drückschritt, bevor die Spitze 40 an das Zwischenmaterial 46 geschweißt wird, die Position der Einspannvorrichtung 50 relativ zum Zwischenmaterial 46 so festgelegt, dass die Zielposition 48 auf dem Zwischenmaterial 46 an einem Abschnitt in der dritten Richtung (Richtung des Pfeils C) relativ zu der Mittelachse 57 der Einspannvorrichtung 50 vorhanden ist. Der Abstand in der ersten Richtung zwischen der Einspannvorrichtung 50 und der Basismaterialoberfläche 47 des Zwischenmaterials 46 und der Abstand in der dritten Richtung zwischen der Zielposition 48 und dem Mittelpunkt 56 der Einspannvorrichtung 50 werden durch Sensoren (nicht gezeigt) detektiert.
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Als Nächstes wird die Spitze 40 in der Nähe der Zielposition 48 auf dem Zwischenmaterial 46 platziert, wobei die zweite Fläche 42 mit der Basismaterialoberfläche 47 in Kontakt gebracht wird, so dass die Zielposition 48 auf dem Zwischenmaterial 46 an einem Abschnitt in der dritten Richtung (Richtung des Pfeils C) relativ zum Mittelpunkt der Spitze 40 vorhanden ist. Dann wird auf die Spitze 40 eine Kraft in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) und der dritten Richtung (Richtung des Pfeils C) ausgeübt, indem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 52 der Einspannvorrichtung 50 gegen die Kante 44 der Spitze 40 gedrückt wird, bis der Mittelpunkt 56 der Einspannvorrichtung 50 die Zielposition 48 in der dritten Richtung (Richtung des Pfeils C) erreicht. Die Spitze 40, deren Kante 44 entlang der Schräge des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 52 gedrückt wird, bewegt sich so auf der Basismaterialoberfläche 47, dass sie sich der Zielposition 48 annähert.
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Eine solche Aufbringung von Last auf die Spitze 40 durch die Einspannvorrichtung 50 wird solange durchgeführt, bis bestimmt wird, dass ein Ausgang von dem Sensor (nicht gezeigt) zum Detektieren des Abstands in der ersten Richtung zwischen der Einspannvorrichtung 50 und der Basismaterialoberfläche 47 des Zwischenmaterials 46 und ein Ausgang von dem Sensor (nicht gezeigt) zum Detektieren des Abstands in der dritten Richtung zwischen der Zielposition 48 und dem Mittelpunkt 56 der Einspannvorrichtung 50 in zulässige Bereiche fallen. In einem Zustand, in dem die Kante 44 der Spitze 40 den zweiten Endabschnitt 54 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 52 erreicht, ist der Abstand in der ersten Richtung zwischen der Einspannvorrichtung 50 und der Basismaterialoberfläche 47 des Zwischenmaterials 46 am kleinsten. Bis bestimmt wird, dass dieser Abstand den zulässigen Bereich erreicht, und dass die Spitze 40 den zulässigen Bereich der Zielposition 48 erreicht, werden eine solche Aufbringung von Last in der ersten Richtung und der dritten Richtung und die Beseitigung der Last wiederholt.
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Wie in 5B gezeigt, wird, nachdem die Spitze 40 den zulässigen Bereich der Zielposition 48 erreicht, der Bearbeitungskopf (nicht gezeigt) der Laserschweißmaschine relativ zu dem Zwischenmaterial 46 und der Spitze 40 gedreht, und ein Laserstrahl (nicht gezeigt) wird durchgehend oder intermittierend auf die Grenze zwischen der Spitze 40 und dem Zwischenmaterial 46 gerichtet, in einem Zustand, in dem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 52 gegen die Kante 44 der Spitze 40 gedrückt wird. Dementsprechend kann die Spitze 40 an der Zielposition 48 auf dem Zwischenmaterial 46 verschweißt werden. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann daher die Position der Spitze 40 relativ zu dem Zwischenmaterial 46 vor dem Schweißen korrigiert werden, wobei Einspannvorrichtung 50 zum Drücken gegen die Spitze 40 zum Zeitpunkt des Schweißens verwendet wird.
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Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben. In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wurden Fälle beschrieben, in denen der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32, 52 als eine ringförmige, gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Andererseits wird in der dritten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem ein Ausnehmungsabschnitt 61 als ein Polyeder ausgebildet ist, das durch Verbinden einer Mehrzahl von flachen Flächen erhalten wird. Dieselben Komponenten, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen. 7A zeigt eine Ansicht von unten einer Einspannvorrichtung 60 gemäß der dritten Ausführungsform, und 7B ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 60 und der Spitze 15.
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Wie in den 7A und 7B gezeigt ist, ist der Ausnehmungsabschnitt 61, der mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt kommt, um dadurch eine Last auf die Spitze 15 aufzubringen, in der Einspannvorrichtung 60 ausgebildet. Der Ausnehmungsabschnitt 61 ist eine Ausnehmung, die als die Innenfläche einer Dreieckspyramide ausgebildet ist, die dadurch erhalten wird, dass gleiche Seiten gleichschenkliger Dreiecke miteinander verbunden werden. Der Ausnehmungsabschnitt 61 weist einen sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 62, der eine Innenabmessung aufweist, die sich zur zweiten Richtung (die auf der Seite der 7A weiter entfernte Seite) hin verkleinert, und einen Bodenabschnitt 65 auf, der an den zweiten Endabschnitt 64 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 62 angrenzt.
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Die Innenabmessung D1 eines ersten Endabschnitts 63 in der ersten Richtung (die auf der Seite der 7A näher liegende Seite) des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 62 ist der Durchmesser eines gedachten eingezeichneten Kreises 68, der in die Flächen des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 62 am ersten Endabschnitt 63 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist. Der zweite Endabschnitt 64 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 62 ist ein solcher Abschnitt, dass der Durchmesser (Innenabmessung D2) eines gedachten eingezeichneten Kreises 69, der in die Flächen des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 62 am zweiten Endabschnitt 64 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist, gleich der Außenabmessung E der Spitze 15 ist. Die Innenabmessung D1 ist größer als die Außenabmessung E der Spitze 15. Der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 62 ist eine Fläche, die rotationssymmetrisch ist, so dass sie nach einer Drehung um 120° um eine Mittelachse 67, die einen Mittelpunkt 66 des sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitts 62 am zweiten Endabschnitt 64 (den Mittelpunkt des eingezeichneten Kreises 69) durchläuft und sich zur ersten Richtung hin erstreckt, mit sich selbst zusammenfällt.
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Da der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 62 rotationssymmetrisch um die Mittelachse 67 ist, ermöglicht es, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, die Einspannvorrichtung 60 nach der dritten Ausführungsform, dass die Position der Spitze 15 korrigiert wird, indem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 62 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) gegen die Kante 24 der Spitze 15 gedrückt wird, während die Einspannvorrichtung 60 und das Elektrodenbasismaterial 14 relativ zueinander um die Mittelachse 67 verdreht werden. Die Spitze 15 wird danach an das Elektrodenbasismaterial 14 geschweißt. Da der Ausnehmungsabschnitt 61 als ein Polyeder ausgebildet ist, dass zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin schmaler wird, kann ferner eine Last auf verschiedene Spitzen 15 aufgebracht werden, die unterschiedliche Außenabmessungen E aufweisen, indem der Ausnehmungsabschnitt 61 damit in Kontakt gebracht wird.
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Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In der ersten Ausführungsform bis zur dritten Ausführungsform wurden Fälle beschrieben, in denen die Einspannvorrichtung 30, 50, 60 den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 32, 52, 62 umfasst, der durch die flachen Flächen oder die gekrümmten Flächen gebildet wird, die in der Umfangsrichtung durchgehend sind. Andererseits wird in der vierten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem eine Einspannvorrichtung 70 sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitte 72 umfasst, die voneinander in der Umfangsrichtung getrennt sind. Dieselben Komponenten, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Einspannvorrichtung 70 und die Spitze 15 schematisch darstellt, nach der vierten Ausführungsform.
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Wie in 8 gezeigt, ist die Einspannvorrichtung 70 aus drei stabförmigen Elementen gebildet, die sich zu der ersten Richtung hin (Richtung des Pfeils A) von einem Mittelschaft 77 aus nach außen erstrecken. Ein Ausnehmungsabschnitt 71 der Einspannvorrichtung 70 weist die sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72, die eine Innenabmessung aufweisen, die sich zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin verkleinert, und Bodenabschnitte 75 auf, die an zweite Endabschnitte 74 der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 angrenzen.
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Die zweiten Endabschnitte 74 der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 sind solche Abschnitte, dass der Durchmesser (Innenabmessung D2) eines gedachten eingezeichneten Kreises 79, der in Teile der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 an den zweiten Endabschnitten 74 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist, gleich der Außenabmessung E der Spitze 15 ist. Die Innenabmessung D1 von ersten Endabschnitten 73 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitten 72 ist der Durchmesser eines gedachten eingezeichneten Kreises 78, der in Teil der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 an den ersten Endabschnitten 73 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist. Die Innenabmessung D1 ist größer als die Außenabmessung E der Spitze 15. Die sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 sind rotationssymmetrisch, so dass sie nach einer Drehung um 120° um eine Verlängerungslinie des Mittelschafts 77, die einen Mittelpunkt 76 der sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 an den zweiten Endabschnitten 74 (den Mittelpunkt des eingezeichneten Kreises 79) durchläuft und sich zur ersten Richtung hin erstreckt, mit sich selbst zusammenfallen.
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Da die sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 rotationssymmetrisch um den Mittelschaft 77 sind, ermöglicht es, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, die Einspannvorrichtung 70 nach der vierten Ausführungsform, dass die Position der Spitze 15 korrigiert wird, indem die sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitte 72 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) gegen die Kante 24 der Spitze 15 gedrückt werden, während die Einspannvorrichtung 70 und das Elektrodenbasismaterial 14 relativ zueinander um den Mittelschaft 77 verdreht werden.
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Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 9A und 9B beschrieben. In der ersten Ausführungsform bis zur Ausführungsform wurden Fälle beschrieben, in denen der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 32, 52, 62, 72 der Einspannvorrichtung 30, 50, 60, 70 um die Mittelachse 37, 57, 67 oder den Mittelschaft 77 rotationssymmetrisch ist. Andererseits wird in der fünften Ausführungsform eine Einspannvorrichtung 80 beschrieben, die keine Mittelachse aufweist, um die ein sich im Durchmesser verkleinernder Abschnitt 82 davon rotationssymmetrisch ist. Dieselben Komponenten, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen. 9A zeigt eine Ansicht von unten der Einspannvorrichtung 80 gemäß der fünften Ausführungsform, und 9B ist eine Schnittansicht der Einspannvorrichtung 80 und der Spitze 15. 9A zeigt nur einen Ausnehmungsabschnitt 81 der Einspannvorrichtung 80 zum leichten Verständnis.
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Wie in 9A und 9B gezeigt, weist der Ausnehmungsabschnitt 81 der Einspannvorrichtung 80 weist den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 82, der eine Innenabmessung aufweist, die sich zur zweiten Richtung (Richtung des Pfeils B) hin verkleinert, und einen Bodenabschnitt 85 auf, der an den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 82 angrenzt. Ein erster Endabschnitt 83 in der ersten Richtung (die auf der Seite der 9A näher liegende Seite) des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 82 ist in einer im Wesentlichen elliptischen Form ausgebildet. Die Innenabmessung D1 des ersten Endabschnitts 83 ist der Durchmesser eines gedachten Kreises 88, der in den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 82 am ersten Endabschnitt 83 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (parallel zur Seite der 9A) ist. Ein zweiter Endabschnitt 84 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 82 ist ein solcher Abschnitt, dass der Durchmesser (Innenabmessung D2) eines gedachten eingezeichneten Kreises 89, der in den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 82 am zweiten Endabschnitt 84 eingezeichnet ist, und der rechtwinklig zu der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) ist, gleich der Außenabmessung E der Spitze 15 ist. Die Innenabmessung D1 ist größer als die Außenabmessung E der Spitze 15.
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Wenn die Spitze 15 an das Elektrodenbasismaterial 14 geschweißt werden soll, wird die Position der Einspannvorrichtung 80 relativ zum Elektrodenbasismaterial 14 zunächst so festgelegt, dass eine gerade Linie 90, die einen Mittelpunkt 86 des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 82 (den Mittelpunkt des eingezeichneten Kreises 89) durchläuft und sich in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) erstreckt, die Zielposition 26 auf dem Elektrodenbasismaterial 14 passiert. Nachdem die Spitze 15 in der Nähe der Zielposition 26 auf dem Basismaterialoberfläche 25 des Elektrodenbasismaterials 15 platziert ist, werden als Nächstes die Einspannvorrichtung 80 und die Basismaterialoberfläche 25 in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) aneinander angenähert, so dass der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 82 mit der Kante 24 der Spitze 15 in Kontakt gebracht wird. Über die Einspannvorrichtung 80 wird eine Last in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) auf die Spitze 15 aufgebracht, um die Spitze 15 unter Verwendung der Schräge des sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitts 82 zu bewegen, so dass die Spitze 15 in die Nähe der Zielposition 26 gebracht wird. Eine solche Aufbringung von Last in der ersten Richtung und die Beseitigung der Last werden wiederholt, bis bestimmt wird, dass die Spitze 15 den zulässigen Bereich der Zielposition 26 erreicht. Nachdem die Position der Spitze 15 korrigiert ist, wird die Spitze 15 an das Elektrodenbasismaterial 14 geschweißt.
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Da die Einspannvorrichtung 80 nach der fünften Ausführungsform auch den sich im Durchmesser verkleinernden Abschnitt 82 aufweist, kann die Position der Spitze 15 korrigiert werden, indem der sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitt 82 gegen die Kante 24 der Spitze 15 gedrückt wird und Last in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) aufgebracht wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung basierend auf den Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung überhaupt nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Abwandlungen erdacht werden können, ohne vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise sind die Formen und Abmessungen des Elektrodenbasismaterials 14, des Zwischenmaterials 46 und der Spitze 15, 40 bloße Beispiele und können passend festgelegt werden.
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In der zweiten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem die Spitze 40 über das Zwischenmaterial 46 an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Selbstverständlich kann die Masseelektrode 18 (erste Elektrode) dadurch gebildet werden, dass die Spitze 40 an das Elektrodenbasismaterial 19 gefügt wird, wobei das Zwischenmaterial 46 weggelassen wird.
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In der dritten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem der Ausnehmungsabschnitt 61 gebildet wird, indem drei flache Flächen verbunden werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Selbstverständlich kann der Ausnehmungsabschnitt gebildet werden, indem vier oder mehr flache Flächen verbunden werden.
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In der vierten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem der Ausnehmungsabschnitt 71 gebildet wird, indem drei gerade, stabförmige Elemente verbunden werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Selbstverständlich kann der Ausnehmungsabschnitt gebildet werden, indem vier oder mehr stabförmige Elemente verbunden werden. Ferner kann selbstverständlich der Ausnehmungsabschnitt gebildet werden, indem drei oder mehr gebogene stabförmige Elemente verbunden werden. Selbstverständlich können anstelle der stabförmigen Elemente oder zusätzlich zu den stabförmigen Elementen blattartige Elemente verwendet werden, die jeweils eine relativ große Breite entlang der Umfangsrichtung eines spanabhebend zu bearbeitenden Objektes aufweisen. Als blattartiges Element kann sowohl ein blattartiges Element mit einer flachen Fläche als auch ein blattartiges Element mit einer gekrümmten Fläche verwendet werden.
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In der ersten bis vierten Ausführungsform wurden Fälle beschrieben, in denen eine Last auf die Spitze 15, 40 aufgebracht wird, während die Einspannvorrichtung 30, 50, 60, 70 und die Spitze 15, 40 relativ zueinander um die Mittelachse 37, 57, 67 oder den Mittelschaft 77 gedreht werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Auch ohne Drehen der Einspannvorrichtung 30, 50, 60, 70 und der Spitze 15, 40 relativ zueinander kann die Position der Spitze 15, 40 unter Verwendung des sich im Durchmesser verkleinernde Abschnitts 32, 52, 62, 72 korrigiert werden, indem eine Kraft in der ersten Richtung (Richtung des Pfeils A) unter Verwendung der Einspannvorrichtung 30, 50, 60, 70 auf die Spitze 15, 40 aufgebracht wird.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Fälle beschrieben, bei denen zum Zeitpunkt des Schweißens der Bearbeitungskopf (nicht gezeigt) der Laserschweißmaschine und das zu bearbeitende Objekt relativ zueinander gedreht werden und ein Laserstrahl auf das zu bearbeitende Objekt gerichtet wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Selbstverständlich kann das Schweißen durchgeführt werden, indem Laserstrahlen von einer Mehrzahl von Punkten in der Umfangsrichtung um das zu bearbeitende Objekt auf das zu bearbeitende Objekt gerichtet werden.
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Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Ausführungsform beispielsweise dadurch abgewandelt werden, dass ein Teil oder mehrere Teile der Struktur einer anderen Ausführungsform der Ausführungsform hinzugefügt wird, oder indem ein Teil oder mehrere Teile der Struktur zwischen der Ausführungsform und einer anderen Ausführungsform ausgetauscht werden. Beispielsweise können selbstverständlich die Einspannvorrichtungen 30, 60, 70, 80, die in der ersten, dritten, vierten und fünften Ausführungsform beschrieben werden, verwendet werden, wenn die Spitze 20, 40 an der Masseelektrode 18 bereitgestellt wird. Selbstverständlich kann in ähnlicher Weise die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Einspannvorrichtung 50 verwendet werden, wenn die Spitze 15 an der Mittelelektrode 13 bereitgestellt wird.
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Selbstverständlich kann das in der zweiten Ausführungsform beschriebene Zwischenmaterial 46 verwendet werden, wenn die Mittelelektrode 13 gebildet werden soll. Die Mittelelektrode 13 (erste Elektrode) kann dadurch gebildet werden, dass die Spitze 15, 40 über das Zwischenmaterial 46 an das Elektrodenbasismaterial 14 gefügt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Zündkerze
- 13:
- Mittelelektrode (erste Elektrode, zweite Elektrode)
- 14:
- Elektrodenbasismaterial
- 15, 40:
- Spitze
- 18:
- Masseelektrode (erste Elektrode, zweite Elektrode)
- 21, 41:
- Erste Fläche
- 22, 42:
- Zweite Fläche
- 23, 43:
- Seitenfläche
- 24, 44:
- Kante
- 26, 48:
- Zielposition
- 30, 50, 60, 70, 80:
- Einspannvorrichtung
- 31, 51, 61, 71, 81:
- Ausnehmungsabschnitt
- 32, 52, 62, 72, 82:
- Sich im Durchmesser verkleinernder Abschnitt
- 33, 53, 63, 73, 83:
- Erster Endabschnitt
- 34, 54, 64, 74, 84:
- Zweiter Endabschnitt
- 35:
- Bodenabschnitt
- 36, 56, 66, 76, 86:
- Mittelpunkt
- 37, 57, 67:
- Mittelachse
- 77:
- Mittelschaft
- 46:
- Zwischenmaterial (Abschnitt der ersten Elektrode)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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