JP2002164149A - スパークプラグの火花間隔創成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工速度を適切に速くすることの可能なスパ
ークプラグの火花間隔創成方法を提供する。 【解決手段】 対向する中心電極と接地電極とを持つス
パークプラグを保持し、中心電極の先端位置を計測し、
計測された中心電極の先端位置と接地電極との距離が火
花間隔の目標値となるのに必要な接地電極押圧手段の中
心電極側への移動距離を算出した後、算出された移動距
離の分、接地電極押圧手段としての押圧ヘッドを中心電
極側へ移動させることによって接地電極の外面を押圧
し、両電極の間隔を圧縮するように接地電極を中心電極
側へ近づけることにより、両電極間の対向面間において
所望の火花間隔を創成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパークプラグの
火花間隔創成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スパークプラグは、中心電極
と、該中心電極の周囲を碍子（絶縁体）を介して絶縁保
持するハウジング（取付金具）と、該ハウジングに固定
され中心電極と対向配置された接地電極とを備え、これ
ら両電極の対向間隔を所望の値（例えば１ｍｍ）とする
ことにより、火花間隔（放電ギャップ）を形成する。

【０００３】従来より、スパークプラグの火花間隔創成
方法としては、特許第２６３６８１４号明細書に記載の
ものが提案されている。このものは、スパークプラグを
保持し、中心電極と接地電極との間隔をＣＣＤカメラ等
にて撮像し、それによって得られる映像信号を処理する
ことにより当該間隔を計測しながら、接地電極押圧手段
により接地電極の外面を押圧していき、当該間隔を圧縮
するように接地電極を中心電極側へ近づけることによ
り、所望の火花間隔を創成するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スパークプラグの生産
性向上の面から火花間隔創成の加工速度を速くすること
が望まれるが、上記従来の創成方法では、電極間隔を計
測しながら接地電極の押圧を行っているため、接地電極
押圧手段が接地電極を押圧しながら移動する速度（以
下、押圧速度という）は、画像処理による電極間隔の計
測時間に制約される、という問題があった。つまり、上
記押圧速度が速すぎると、電極間隔の計測が追いつかず
に計測不能となってしまう。

【０００５】例えば、取り込まれる映像信号の１画面の
計測（計測の１スキャン）に要する時間が仮に０．２秒
／スキャンであるとすると、火花間隔（例えば１ｍｍ）
の寸法公差が通常０．１ｍｍ程度であるため、上記押圧
速度は０．５ｍｍ／秒程度が最高速となる。一方で、電
極間隔計測の正確性を追求するならば、押圧速度は遅い
ほうがよい。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、加工速度を適切
に速くすることの可能なスパークプラグの火花間隔創成
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、接地電極押圧手
段（３１）により接地電極（１２）の外面を押圧する前
に、中心電極（１１）の先端位置を計測し、計測された
中心電極の先端位置と接地電極との距離が火花間隔（１
３）の目標値となるのに必要な接地電極押圧手段の中心
電極側への移動距離（Ｌ）を算出し、算出された移動距
離の分、接地電極押圧手段を中心電極側へ移動させるこ
とによって、接地電極押圧手段による接地電極の外面の
押圧を行うことを特徴としている。

【０００８】本発明によれば、予め目標の火花間隔を得
るのに必要な接地電極押圧手段の移動距離が求められる
ため、その移動距離の分だけ接地電極押圧手段を移動さ
せれば所望の火花間隔を得ることができ、押圧中に両電
極の間隔を計測する必要がない。そのため、従来のよう
に両電極の間隔を計測しながら押圧する場合に比べて、
押圧速度を速くすることができ、結果的に加工速度を適
切に速くすることの可能なスパークプラグの火花間隔創
成方法を提供することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の発明では、接地電
極押圧手段（３１）は、接地電極（１２）の外面を押圧
する側の部位に、接地電極の外面に接触するための第１
の面（３１ａ）と、接地電極の外面に接触しないように
第１の面から凹んでいる第２の面（３１ｂ）とを有する
ものであることを特徴としている。

【００１０】それによれば、接地電極押圧手段は、その
第１の面によって接地電極の先端部のみに確実に接触し
て押圧することができるため、火花間隔創成のための接
地電極の変形が精度良く行われるとともに、さらに、接
地電極に接触しない第２の面を持つことで、接地電極押
圧手段自体の幅を大きくすることができるため、接地電
極押圧手段の強度を確保できる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、接地電極押圧
手段（３１）による接地電極（１２）の外面の押圧を行
った後、火花間隔（１３）を計測し、火花間隔の計測値
が火花間隔の目標値よりも小さい場合、計測値と目標値
との差に基づいて接地電極押圧手段の移動距離（Ｌ）を
補正することを特徴としている。

【００１２】これによれば、火花間隔１３が目標値ｄよ
りも小さいもの（再加工ができないもの）が製造される
ことを防止ないしは減少することができる。

【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明のスパークプラグの
火花間隔創成方法に用いる火花間隔創成装置の一実施形
態を示す。また、図２は、図１に示すスパークプラグ１
０における火花間隔部分の拡大図である。なお、図２に
おいて、破線で示す接地電極１２は、火花間隔１３を創
成する前の状態（仮曲げ状態）を示す。

【００１５】図２に示す様に、スパークプラグ１０は、
碍子等の絶縁体（図示せず）に保持された中心電極１１
と、中心電極１１の先端部に正対して設けられた接地電
極１２とを備える。各電極１１、１２は周知の材質を用
いることができる。そして、両電極１１、１２が正対す
る部分の間隔（電極間隔）が火花間隔（例えば１ｍｍ程
度）１３として構成される。

【００１６】図１に示す様に、この装置は、火花間隔１
３部分を上方にしてスパークプラグ１０を固定保持する
ホルダ２０と、接地電極１２を押圧し両電極１１、１２
の間隔を圧縮する電極間隔圧縮手段３０と、電極間隔圧
縮手段３０の側部に配設された投光装置４０及びカメラ
５０からなる撮像手段と、カメラ５０から出力される映
像信号を処理する画像処理手段６０と、電極間隔圧縮手
段３０を制御する制御手段７０とからなる。なお、図２
は、ホルダ２０に保持されたスパークプラグ１０の火花
間隔１３部分を、図１中の右側からみたものである。

【００１７】電極間隔圧縮手段３０は、接地電極１２の
外面を押圧するための接地電極押圧手段としての押圧ヘ
ッド３１と、この押圧ヘッド３１を上下に昇降させるた
めのサーボモータ３２と、押圧ヘッド３１及びサーボモ
ータ３２を連結するシャフト部３３と、図示しない基部
に固定されシャフト部３３を昇降可能な状態で支持する
固定台３４とを備える。

【００１８】ここで、シャフト部３３は、その出力軸３
３ａがジョイント３３ｂを介してサーボモータ３２に連
結された構成となっており、該出力軸３３ａは固定台３
４に設けられたボールネジユニット３４ａに挿入され、
その先端部（図中、下方側）に超硬材よりなる押圧ヘッ
ド３１が取り付けられている。

【００１９】そして、電極間隔圧縮手段３０は、サーボ
モータ３２によって押圧ヘッド３１及びシャフト部３３
を昇降させることにより、押圧ヘッド３１を接地電極１
２の外面に接触させて押圧を行ったり、押圧ヘッド３１
を接地電極１２の外面から離して押圧を停止するように
なっている。

【００２０】ここで、図２に示す様に、押圧ヘッド３１
は、接地電極１２の外面を押圧する側の部位に、押圧さ
れる接地電極１２の外面に接触するための第１の面３１
ａと、接地電極１２の外面に接触しないように第１の面
３１ａから凹んでいる第２の面３１ｂとを有することが
好ましい。つまり、押圧ヘッド３１においては、第２の
面３１ｂが逃し部分となって接地電極１２の先端部のみ
が接触する様になっている。

【００２１】それにより、押圧ヘッド３１は、その第１
の面３１ａによって接地電極１２の先端部のみに確実に
接触して押圧することができるため、火花間隔創成のた
めの接地電極１２の変形が精度良く行われるとともに、
さらに、接地電極１２に接触しない第２の面３１ｂを持
つことで、押圧ヘッド３１自体の幅を大きくすることが
できるため、押圧ヘッド３１の強度確保や磨耗対策とし
ても有効である。

【００２２】投光装置４０は、光源（照明）となる光フ
ァイバ４１と、光ファイバ４１の光を両電極の対向間に
均一に分布させるための拡散板４２とを備え、これら光
ファイバ４１及び拡散板４２は、固定台３４の側部に固
定されている。

【００２３】固定台３４の側部の取付部５１に固定支持
されたカメラ５０は、ＣＣＤカメラ等から構成され、撮
像することによって得られる映像信号は画像処理手段６
０に出力されるようになっている。ここで、カメラ５０
の光軸は、光ファイバ４１の光軸と略一致している。

【００２４】画像処理手段６０は、汎用の画像処理プロ
セッサを内蔵する画像処理装置からなり、カメラ５０か
ら出力される映像信号を所定のアルゴリズムに従って処
理し、当該映像信号に映し出される中心電極１１や接地
電極１２等の位置を座標にて認識することができるよう
になっている。なお、該アルゴリズム自体は良く知られ
ているのでその説明を省略する。

【００２５】制御手段７０は、例えば、プログラマブル
ロジックコントローラ（ＰＬＣ）等で構成されており、
画像処理手段６０から得られる情報に応じてサーボモー
タ３２を制御し、押圧ヘッド３１の動作を制御するよう
になっている。

【００２６】以下、この火花間隔創成装置の動作を、図
２及び図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に
係る火花間隔創成方法のフローチャートである。まず、
人手もしくはハンドリング装置により、火花間隔１３の
部分を上方に向けてスパークプラグ１０をホルダ２０に
固定保持する。

【００２７】ここで、スパークプラグ１０は、前工程に
て予め接地電極１２を仮曲げし、中心電極１１とが対向
するように接地電極１２が位置決めされた状態でホルダ
２０に保持される。このときの接地電極１２の状態（仮
曲げ状態）は、図２中の破線で示される様に、両電極１
１、１２の間隔が所望の火花間隔１３よりも広めとなる
ように位置決めされている。

【００２８】起動スイッチ（図示せず）を投入するとル
ーチンが開始され、まず、中心電極１１の先端の位置を
計測する（ステップＳ１）。即ち、投光装置４０が投光
し、カメラ５０は中心電極１１の先端及びその近傍を撮
像する。カメラ５０により撮像された画像は、映像信号
として画像処理手段６０へ出力される。そして、画像処
理手段６０に取り込まれた映像信号に基づいて、中心電
極１１の先端位置が計測される。

【００２９】例えば、画像処理手段６０へ出力される映
像信号は、上記図２中の一点鎖線で示される矩形Ｋ内の
領域の画像としている。そして、画像処理手段６０にお
いては、当該矩形Ｋの例えば左下の点を基準点としてｘ
ｙ座標系（図２参照）を設定し、このｘｙ座標系におけ
る中心電極１１の先端位置のｙ座標の値、即ち図２中の
距離ｙ１（以下、中心電極先端距離ｙ１という）を中心
電極１１の先端位置として認識する。

【００３０】次に、画像処理手段６０によって、計測さ
れた中心電極１１の先端位置と接地電極１２との距離が
火花間隔１３の目標値となるのに必要な接地電極押圧手
段３０の中心電極１１側への移動距離を算出する（ステ
ップＳ２）。この接地電極押圧手段３０の中心電極１１
側への移動距離は、本実施形態では押圧ヘッド３１の下
降距離Ｌ（図２参照）である。

【００３１】具体的には、図２に示す様な押圧ヘッド３
１の原位置ｂ、接地電極の厚みｃ、火花間隔１３の目標
値ｄといった各値は一定と仮定できるため、画像処理手
段６０に予め記憶させておく。そして、これら各値ｂ、
ｃ、ｄと計測された上記中心電極先端距離ｙ１とによ
り、画像処理手段６０は、押圧ヘッド３１の下降距離Ｌ
を算出する。

【００３２】なお、上記絶縁体からの中心電極の突き出
し量のばらつき等により、計測される中心電極先端距離
ｙ１は、プラグ毎に変わるが、計測された中心電極先端
距離ｙ１と、上記各値ｂ、ｃ、ｄとにより、押圧ヘッド
３１の下降距離（接地電極押圧手段の中心電極側への移
動距離）Ｌを算出し求めることができる。

【００３３】次に、算出された下降距離Ｌの分、押圧ヘ
ッド３１を中心電極１１側へ下降させることによって、
押圧ヘッド３１による接地電極１２の外面の押圧を行
う。それにより、計測された中心電極１１の先端位置と
接地電極１２との距離即ち電極間隔が火花間隔１３の目
標値となるまで圧縮される。

【００３４】具体的には、画像処理手段６０によって押
圧ヘッド３１の下降距離Ｌが算出された後、この下降距
離Ｌが画像処理手段６０から制御手段７０へ信号として
伝達される。すると、制御手段７０によって電極間隔圧
縮手段３０のサーボモータ３２が回転（正転）し、押圧
ヘッド３１が下降を始める（ステップＳ３）。

【００３５】押圧ヘッド３１は下降していき、接地電極
１２の外面に接触し、電極間隔を圧縮するように接地電
極１２を中心電極１１側へ近づける。なお、押圧ヘッド
３１の下降速度は、制御手段７０によって制御され、接
地電極１２に接触する前の下降速度と接触した後の下降
速度（押圧速度）は、同一とすることができる。

【００３６】そして、下降距離Ｌの分、押圧ヘッド３１
が中心電極１１側へ下降した時点、つまり、電極間隔が
火花間隔１３の目標値になるのに必要な距離分、押圧ヘ
ッド３１が下降した時点で、制御手段７０によりサーボ
モータ３２を逆転させ、電極間隔圧縮手段３０の駆動を
停止して押圧ヘッド３１を上昇させ（ステップＳ４）、
接地電極１２の押圧を停止させる。こうして、接地電極
１２は図２中の実線で示す状態となり、スパークプラグ
１０において所望の火花間隔１３が創成される。

【００３７】以上が、本実施形態に係る火花間隔創成方
法である。なお、本実施形態では、図３に示す様に、こ
の後、上記撮像手段４０、５０及び画像処理手段６０を
用いて、創成された火花間隔１３の計測を行い（ステッ
プＳ５）、もし、火花間隔１３の計測値が目標値ｄより
も大きければステップＳ６がＹＥＳとなり、再び上記ス
テップＳ１に戻る。この火花間隔１３の計測は、従来に
おいても、火花間隔創成後に行われていたものであり、
火花間隔の検査工程に相当する。

【００３８】ところで、本実施形態によれば、予め目標
の火花間隔１３を得るのに必要な押圧ヘッド（接地電極
押圧手段）３１の下降距離（移動距離）Ｌが求められる
ため、その下降距離Ｌの分だけ押圧ヘッド３１を移動さ
せれば所望の火花間隔１３を得ることができ、押圧中に
両電極１１、１２の間隔を計測する必要がない。

【００３９】そのため、従来のように両電極１１、１２
の間隔を計測しながら接地電極１２を押圧する場合に比
べて、押圧速度を大幅に速くする（例えば、３ｍｍ／
秒）ことができる。なお、上記ステップＳ１及びＳ２に
要する時間は非常に短く（例えば０．１秒以下）、全体
の加工時間に与える影響は少ない。

【００４０】このように、本実施形態によれば、電極間
隔を計測しないで加工することができることから、従来
に比べて、加工速度を確実に速くすることの可能なスパ
ークプラグの火花間隔創成方法を提供することができ
る。また、従来よりも高速で加工することにより、生産
性が向上し、接地電極１２のスプリングバック（押圧後
の戻り量）のばらつきも少なく、創成された火花間隔１
３のばらつきも抑えられる。

【００４１】また、従来の創成方法では、電極間隔を計
測しながら接地電極の押圧を行っているため、電極間隔
が目標の火花間隔に丁度なった時点で接地電極押圧手段
に対して押圧停止の信号を送った場合、実際に押圧が停
止されるまでに多少時間がかかるため、この時間（遅れ
時間）分、押圧が行われ目標の火花間隔よりも更に圧縮
されてしまう。

【００４２】そのため、従来では、この遅れ時間を見込
んで、電極間隔が目標の火花間隔よりも少し大きめとな
った時点で押圧停止信号を出すことが必要となるが、こ
のことによって、創成された火花間隔がばらつく可能性
もある。しかし、本実施形態では、予め目標の火花間隔
を実現するために必要な距離だけ押圧ヘッドを移動させ
るので、火花間隔のばらつきを抑えることができる。

【００４３】本発明者の検討によれば、従来のスパーク
プラグの火花間隔創成方法に比べて、本実施形態では、
加工に要する時間が例えば約１／３となる程度まで加工
速度が速くなり、また、創成された火花間隔１３のばら
つきは例えば約１／２にまで低減することができる。

【００４４】（他の実施形態） 上記実施形態において、図３のステップＳ６がＮＯ
になった場合、すなわち、火花間隔１３の計測値ｄ１が
目標値ｄよりも小さい場合、次のワークを加工する際
に、計測値ｄ１と目標値ｄとの差に基づいて押圧ヘッド
３１の下降距離Ｌ（図２参照）を補正するようにしても
よい。

【００４５】具体的には、まず、（ｄ１−ｄ）／ｎの式
により補正量を求める。ここで、ｎは任意に設定される
もので、通常は２〜６の範囲の値を用いる。そして、次
のワークを加工する際に、ステップＳ２（図３参照）に
おいて、上記実施形態と同様にして算出した押圧ヘッド
３１の下降距離Ｌに、上記式で求めた補正量を加算す
る。

【００４６】これによれば、火花間隔１３が目標値ｄよ
りも小さいもの（再加工ができないもの）が製造される
ことを防止ないしは減少することができる。

【００４７】 上記実施形態では、画像処理手段６０
へ出力される映像信号は、上記図２中の矩形Ｋ内の領域
の画像とし、当該矩形Ｋの例えば左下の点を基準点とし
て座標系を設定しているが、基準点は当該矩形Ｋの右下
の点、左上の点、右上の点、あるいは、矩形Ｋ内の任意
の点でも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る火花間隔創成装置の一実施形態を
示す図である。

【図２】図１に示すスパークプラグにおける火花間隔部
分の拡大図である。

【図３】上記実施形態に係る火花間隔創成方法を説明す
るフローチャートである。

【符号の説明】

１１…中心電極、１２…接地電極、１３…火花間隔、３
１…押圧ヘッド（接地電極押圧手段）、３１ａ…第１の
面、３１ｂ…第２の面、Ｌ…押圧ヘッドの下降距離。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する中心電極（１１）と接地電極
   （１２）とを持つスパークプラグ（１０）を保持し、 接地電極押圧手段（３１）により前記接地電極の外面を
   押圧し、前記両電極の間隔を圧縮するように前記接地電
   極を前記中心電極側へ近づけることにより、前記両電極
   間の対向面間において所望の火花間隔（１３）を創成す
   るようにしたスパークプラグの火花間隔創成方法におい
   て、 前記接地電極押圧手段により前記接地電極の外面を押圧
   する前に、前記中心電極の先端位置を計測し、計測され
   た前記中心電極の先端位置と前記接地電極との距離が前
   記火花間隔の目標値となるのに必要な前記接地電極押圧
   手段の前記中心電極側への移動距離（Ｌ）を算出し、 算出された前記移動距離の分、前記接地電極押圧手段を
   前記中心電極側へ移動させることによって、前記接地電
   極押圧手段による前記接地電極の外面の押圧を行うこと
   を特徴とするスパークプラグの火花間隔創成方法。
2. 【請求項２】 前記接地電極押圧手段（３１）は、前記
   接地電極（１２）の外面を押圧する側の部位に、前記接
   地電極の外面に接触するための第１の面（３１ａ）と、
   前記接地電極の外面に接触しないように前記第１の面か
   ら凹んでいる第２の面（３１ｂ）とを有するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグの火
   花間隔創成方法。
3. 【請求項３】 前記接地電極押圧手段（３１）による前
   記接地電極（１２）の外面の押圧を行った後、前記火花
   間隔（１３）を計測し、 前記火花間隔の計測値が前記火花間隔の目標値よりも小
   さい場合、前記計測値と前記目標値との差に基づいて前
   記接地電極押圧手段の移動距離（Ｌ）を補正することを
   特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグの
   火花間隔創成方法。