JP2002143969A - スパークプラグの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 予めワークＷの軸線方向において、ワー
ク側位置決め端面Ｓとダイス側位置決め端面Ｆとの間に
位置決め端面間距離ｈが生ずるように、ワークＷをダイ
ス２７に対して位置決めする。そして、ワークＷの周方
向基準位置Ｘと、ダイス２７の工具側基準位置Ｔ１〜Ｔ
５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Ｗとダイス２７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２７とワークＷ
とを相対接近させて、ワークＷの外周面にねじ転造加工
を施す。したがって、ダイス２７の回転に対するワーク
Ｗの追従性に遅れを生じることがなくなる。また、ねじ
転造加工当初にダイス２７の加工面にかかる負荷が減少
し、ダイス２７の摩耗が抑えられる。

Description

【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２０
４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２
０１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４０
０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４０
０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４０
０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。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。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】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】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，２５
Ｃ（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２
１ａ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２６
Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが各々軸支された３個の軸ケース３
２Ａ，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，３
２Ｃ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２６
Ａに固定されたタイミングプーリ２Ａ１３と、ベース２
Ｃ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２７
Ａ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２７
Ａ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２
６Ａ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２
７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１１
Ｃ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１
２Ｂ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２７
Ａ，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〜Ｔ
５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１
１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Ｗ
0’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２
７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）Ｗ_１のガスシール部Ｇ
Ｓ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）Ｗ_１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、Ａ
１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２
７Ａ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Ｗ
１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Ｘ_１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２７
Ａ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２
７Ａ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（ＳＴ
６）とともに第一アクチュエータ２１が停止する（ＳＴ
７）。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

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。
16. 【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。
17. 【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。
18. 【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。