JP2005251485A

JP2005251485A - スパークプラグ用絶縁碍子の検査方法

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Publication number: JP2005251485A
Application number: JP2004058305A
Authority: JP
Inventors: Mai Moribe; 真衣森部; Masaichi Kamimura; 政一上村; Tomohiro Ito; 智裕伊藤; Toshitaka Honda; 稔貴本田; Yutaka Taniguchi; 豊谷口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: JP4307291B2

Abstract

【課題】スパークプラグの絶縁碍子にクラック等の不良が存在するか否かの判定を容易に且つ精度よく行うことができるスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法を提供する。
【解決手段】超音波発信子２２０より発信された超音波は、保持部材２１１を介してスパークプラグ１００の主体金具５に入射される。このとき、主体金具５に密接された絶縁碍子１にも超音波が伝播される。そして超音波は、主体金具５の先端部５７の端面よりピン２１５を介し、超音波受信子２３０によって受信される。ところで、超音波発信子２２０からは複数の周波数の超音波が発信され、スパークプラグ１００の構成部材の固有振動数と一致する周波数の超音波が入射されると、共振が発生する。その共振が発生した周波数と、あらかじめ測定したスパークプラグ１００絶縁碍子１の良品の固有振動数とを比較し、異なれば、絶縁碍子１に割れが存在すると判定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、スパークプラグの絶縁碍子の状態を判定することができるスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法に関するものである。

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。このスパークプラグは、一般的に、中心電極と、中心電極を軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、その絶縁碍子を保持する主体金具と、中心電極と火花放電間隙を形成する接地電極とを備えている。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われ、両電極間に曝された混合気に点火する。

絶縁碍子はアルミナ等を焼成して形成されており、火花放電を行うため２〜３万Ｖの電位差が生じる中心電極と接地電極との間の絶縁を確実なものとしている。ところで、このような絶縁碍子を、例えば、主体金具に保持させるため組み付けたとき等に、絶縁碍子に過大な荷重がかかり、絶縁碍子に割れや欠け等のクラックが発生することがある。そして絶縁碍子にクラックが生じると、中心電極と接地電極との間の絶縁が保たれず着火不良などが発生する場合がある。そこで、全ての絶縁碍子に対して目視によるクラックの検査を行う必要がある。しかしながら、このような検査は、生産性、コスト面で有効でない。その上、絶縁碍子を主体金具に組み付けた後のスパークプラグにおいて、絶縁碍子のクラックが主体金具で覆われた部分に起こっている場合、生産工程において、出荷前のスパークプラグの外観を目視してそのクラックを見つけることは難しい。このため、目視にはよらずにクラックの検査を行う必要があった。

そこで、スパークプラグ用絶縁碍子の検査方法としては、いわゆるパッシェンの法則を利用し、火花放電間隙（放電ギャップ）近傍の空気圧を高めた状態で、中心電極と接地電極との間に電圧を印加することが知られている。これにより、絶縁碍子のクラックが生じている部分があれば、その部分を経ての放電が、火花放電間隙における火花放電よりも先に開始される。そして、このときに印加される電圧の変化を測定し、これに基づく判定処理を行うことで、絶縁碍子のクラックの有無の検査を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３２２８１５９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の検査方法を利用してスパークプラグの出荷前にクラックの有無の検査を行うには、例えば特許文献１に記載されたエンジンの様なスパークプラグの火花放電間隙近傍に密閉空間を設けた上で、その火花放電間隙近傍の空気圧を高める必要がある。しかし、このためには空気圧発生のための大がかりな装置が必要になるという問題があった。また、検査品ごとに設けられた密閉空間に挿入したり抜き出したりするため、密閉空間を形成する形成物（例えばチャンバー等）が、検査品を傷つけずに密閉性を保つための柔軟性や、加圧に耐えうる耐圧性が必要とされ、その耐久性を鑑みると頻繁に交換されなければならず、検査のための手間やコストがかかるという問題があった。さらに、周囲の大気圧等の環境によって検査結果が左右されるため、例えば室温、湿度、大気圧等の測定環境を整えなければならず、精度の高い検査を得ることが難しいという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、スパークプラグの絶縁碍子にクラック等の不良が存在するか否かの判定を容易に且つ精度よく行うことができるスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、スパークプラグに用いられる絶縁碍子に、超音波を入射し、その超音波が入射された前記絶縁碍子の固有振動数を検出し、検出された前記絶縁碍子の固有振動数に基づいて、前記絶縁碍子の状態を判定することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、請求項１に記載の発明の構成に加え、あらかじめ測定されたクラックが生じていない絶縁碍子の固有振動数と、前記検出された絶縁碍子の固有振動数とを比較し、前記絶縁碍子にクラックが存在するか否かを判定することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記スパークプラグは、前記絶縁碍子の先端側の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具を備え、前記主体金具に前記超音波を入射することで前記絶縁碍子の固有振動数の検出が行われることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記主体金具の後端側に当接した状態で、前記スパークプラグを保持する保持部材と、前記保持部材に当接し、前記保持部材を介して前記絶縁碍子に超音波を入射する超音波入射手段と、前記主体金具の先端面に一端が当接する接触子と、前記接触子の他端に当接し、前記接触子を介して前記絶縁碍子の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、を備え、前記超音波入射手段と前記保持部材と、および、前記固有振動数検出手段と前記接触子と、および、前記保持部材と前記主体金具と、および、前記接触子と前記主体金具とがそれぞれ互いに押圧されていることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記スパークプラグは、前記絶縁碍子の後端側にて保持された接続端子を備え、前記接続端子の後端に当接し、前記保持部材を介して前記絶縁碍子に超音波を入射する超音波入射手段と、前記主体金具の先端面に一端が当接する接触子と、前記接触子の他端に当接し、前記接触子を介して前記絶縁碍子の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、を備え、前記超音波入射手段と前記接続端子と、および、前記固有振動数検出手段と前記接触子と、および、前記接触子と前記主体金具とがそれぞれ互いに押圧されていることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、請求項３乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記絶縁碍子および前記端子金具に当接する前記固有振動数検出手段を複数備え、前記超音波が入射された前記絶縁碍子の固有振動数は、前記複数の固有振動数検出手段のそれぞれによって検出されることを特徴とする。

請求項１に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、スパークプラグの絶縁碍子に超音波を入射して、その絶縁碍子の固有振動数の検出を行う。特定の絶縁碍子の固有振動数は特定の周波数帯に収まるので、その周波数帯に固有振動数が検出できなければ絶縁碍子に異常があると判断することができる。このように超音波を利用して絶縁碍子の状態を判定することができれば、絶縁不良を検査するため、大がかりな装置を用意したり、従来行われているように高電圧を印加したりする必要がないため、安全かつ低コストで、絶縁碍子の検査を行うことができる。また、周囲の測定環境を整える必要もなく、精度の高い検査を得ることができる。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、請求項１に係る発明の効果に加え、クラックが生じていないスパークプラグの絶縁碍子の固有振動数をあらかじめ測定しておき、検査を行うスパークプラグの絶縁碍子の固有振動数を検出し、両者の固有振動数を比較する。そして異なれば、検査を行ったスパークプラグの絶縁碍子に割れが存在すると判定することができるので、容易に絶縁碍子のクラックの存在の有無の判定を行うことができる。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、請求項１または２に係る発明の効果に加え、絶縁碍子の径方向周囲を取り囲む主体金具を介して絶縁碍子の固有振動数の検出を行うことができるので、絶縁碍子から直接、固有振動数の検出を行わずともよく、スパークプラグの完成品に対しても、絶縁碍子の割れの検査を容易に行うことができる。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、請求項３に係る発明の効果に加え、超音波入射手段と保持部材との接触部分、固有振動数検出手段と接触子との接触部分、超音波入射手段および固有振動数検出手段と主体金具との接触部分の各接触部分において、押圧によって空気層を薄くすることで、各部材間を超音波が伝播される際の減衰を低減することができる。

また、請求項５に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、請求項３に係る発明の効果に加え、超音波入射手段と接続端子との接触部分、固有振動数検出手段と接触子との接触部分、固有振動数検出手段と主体金具との接触部分の各接触部分において、押圧によって空気層を薄くすることで、各部材間を超音波が伝播される際の減衰を低減することができる。

また、請求項６に係る発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、請求項３乃至５のいずれかに係る発明の効果に加え、複数の固有振動数検出手段によって絶縁碍子の固有振動数を検出することができるので、絶縁碍子内における超音波の伝播方向によっては検出しにくい固有振動数を検出することができるので、検出精度を高めることができる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態において検査が行われるスパークプラグの一例として、スパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１と、絶縁碍子１の長手方向略先端部に設けられ、この絶縁碍子１を保持する主体金具５と、絶縁碍子１内に軸線方向に延びるようにして保持された中心電極２と、主体金具５の先端部５７に一端部（基部６２）を溶接され、他端部（先端部６１）が中心電極２の先端面２２に対向する接地電極６０と、絶縁碍子１の上端部に設けられた接続端子４とから構成されている。

まず、このスパークプラグ１００の絶縁碍子１について説明する。絶縁碍子１は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その後端部（図１における上部）には、沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１１が形成されている。また、絶縁碍子１の先端部（図１における下部）には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１３が設けられている。さらに、絶縁碍子１の軸中心には中心貫通孔１２が形成され、この中心貫通孔１２には中心電極２が保持されている。

中心電極２は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等からなる電極母材２１を少なくとも表層部に有している。そして、中心部に、放熱促進のための銅、あるいは銅合金などで構成された芯材２３が埋設されている。この中心電極２の先端面２２は絶縁碍子１の先端面から突出している。また、中心電極２は、中心貫通孔１２の内部に設けられたシール体１４および抵抗体３を経由して、上方の接続端子４に電気的に接続されている。そして接続端子４には、プラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５について説明する。図１に示すように、主体金具５は、絶縁碍子１を保持し、図示外の内燃機関にスパークプラグ１００を固定するためのものである。主体金具５は絶縁碍子１を取り囲むように保持している。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部である六角部５１と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。さらに、主体金具５は、六角部５１の後端側にかしめ部５３を有し、かしめ部５３をかしめることにより、板パッキン８を介して段部５６に絶縁碍子１が支持されて、主体金具５と絶縁碍子１とが一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に環状のリング部材６，７が介在され、リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、主体金具５の中央部には鍔部５４が形成され、ねじ部５２の後端部側（図１における上部）近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット１０が嵌挿されている。このようにして絶縁碍子１を保持する主体金具５は、絶縁碍子１の略中央から先端（脚長部１３）にかけて絶縁碍子１を取り囲んでいる。

次に、接地電極６０について説明する。接地電極６０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１などのＮｉ合金が用いられている。この接地電極６０は、自身の長手方向と直交する横断面が略長方形であり、屈曲された角棒状の外形を呈している。そして、角棒状の一端部（基部６２）が、主体金具５の軸線方向の先端側の一端部（先端部５７）の端面に溶接などにより接合されている。一方、この接地電極６０の基部６２とは反対側の他端部（先端部６１）は、中心電極２の先端面２２に対向するよう屈曲され、中心電極２と接地電極６０との互いの対向面の隙間に火花放電ギャップが形成されている。

このように構成されるスパークプラグ１００の生産工程において絶縁碍子１に割れが生じていないか否か検査するための検査装置について、図２，図３を参照して説明する。図２は、第１の実施の形態の超音波検査装置２００の機構を示す図である。図３は、第１の実施の形態の超音波検査装置２００に保持されたスパークプラグ１００の近傍の拡大図である。

以下に説明する第１の実施の形態のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、図２に示す超音波検査装置２００を利用して、絶縁碍子１の割れの存在の有無の判定を行っている。超音波検査装置２００は、スパークプラグ１００に超音波を入射して絶縁碍子１の固有振動数（共振が発生する周波数）を検出する装置である。

図２に示すように、超音波検査装置２００は、スパークプラグ１００を保持する保持部材２１１と、保持部材２１１に当接する超音波発信子２２０と、超音波発信子２２０に接続されたパルス発生部２４０と、スパークプラグ１００に当接するピン２１５に当接した超音波受信子２３０と、超音波受信子２３０に接続された増幅部２５０と、増幅部２５０およびパルス発生部２４０に接続された解析部２６０と、解析部２６０に接続された表示部２７０と、超音波発信子２２０，超音波受信子２３０，保持部材２１１，ピン２１５のそれぞれを支持する加圧部２１０とから構成される。

パルス発生部２４０は、例えば所定時間内に規則性をもつ多数のパルス電圧を発生し、超音波発信子２２０への印加を行うものである。超音波発信子２２０は、パルス発生部２４０から印加されたパルス電圧に基づき超音波を発生するものであり、例えば圧電素子によって電圧の変化を機械的な振動に変換することで超音波を発生する。超音波受信子２３０は、スパークプラグ１００から超音波を受信し、受信した超音波を電気信号に変換するものであり、超音波発信子２２０と同様に、例えば圧電素子によって機械的な振動を電圧の変化に変換する。増幅部２５０は、超音波受信子２３０から出力される電気信号の増幅を行う。解析部２６０は、パルス発生部２４０より超音波発信子２２０に印加されるパルス電圧と、超音波受信子２３０で受信された超音波に基づく電気信号（増幅部２５０で増幅された電気信号）との固有振動数の解析を行う。なお、超音波受信子２３０で受信された超音波に基づく電気信号には、ノイズが重畳することがあるが、電気信号をＦＦＴ解析することで、超音波発信子２２０から発信された超音波の周波数付近の値を取得し、ノイズを削除することができる。表示部２７０は、解析部２６０における解析結果を、検査者が視認可能となるように周波数スペクトルとして表示する。なお、超音波発信子２２０および超音波受信子２３０が、それぞれ、本発明における「超音波入射手段」および「固有振動数検出手段」に相当する。

加圧部２１０は、固定部２０７，２０８のそれぞれに所定の荷重を印加するものである。加圧部２１０では各固定部２０７，２０８に対して付勢力が与えられ、所定の荷重が印加される。なお、それらの押圧方向については後述する（図３参照）。また、固定部２０７には超音波発信子２２０が固定され、固定部２０８には超音波受信子２３０が固定されている。

図３に示すように、保持部材２１１は有底筒状の部材であり、スパークプラグ１００の軸方向を垂直方向にして、その後端部（図１における上部）を保持している。なお、保持部材２１１は支持部２０５に間隔をおいて取り囲まれている。保持部材２１１の開放側の端部２１２の端面は筒内部に向かってテーパー状に設けられている。この端面に、スパークプラグ１００の主体金具５のかしめ部５３が当接されることで、スパークプラグ１００は保持部材２１１の内部に落ち込まないように支えられている。また、保持部材２１１の閉塞側の底面（閉塞部２１３）には、超音波発信子２２０の先端部２２１が当接されている。

次に、ピン２１５は棒状の部材であり、一端（先端部２１６）がスパークプラグ１００の主体金具５の先端部５７の端面に当接されている。なお、ピン２１５は支持部２０６に間隔をおいて取り囲まれている。また、ピン２１５の他端（先端部２１６とは反対側の後端部２１７）には、超音波受信子２３０の先端部２３１が当接されている。なお、ピン２１５が、本発明における「接触子」に相当する。

加圧部（図２参照）では、固定部２０７，２０８に荷重を印加して、各部材の接触部分の密着の度合いを高めている。つまり、固定部２０７と固定部２０８とが互いに近づく方向（図３中矢印で示す。）に押圧されることで、超音波発信子２２０と保持部材２１１、保持部材２１１とスパークプラグ１００、スパークプラグ１００とピン２１５、ピン２１５と超音波受信子２３０とがそれぞれ圧接する。これにより、各部材同士の接触部分における空気層が薄くなり、密着の度合いが増すように構成されている。なお、保持部材２１１は、超音波発信子２２０とスパークプラグ１００との圧接により軸方向に固定され、ピン２１５は、超音波受信子２３０とスパークプラグ１００との圧接により軸方向に固定される。

このように構成された超音波検査装置２００について、超音波発信子２２０から超音波受信子２３０への超音波の伝播について説明する。まず、超音波発信子２２０から発生した超音波は、保持部材２１１の閉塞部２１３に入射する。そして、超音波は保持部材２１１内を伝播し、端部２１２からスパークプラグ１００の主体金具５のかしめ部５３に入射する。ところで、リング部材６，７等を介して主体金具５のかしめ部５３と絶縁碍子１の胴部１５（図１参照）とが、または、板パッキン８を介して主体金具５の段部５６と絶縁碍子１とが接合するので、主体金具５のかしめ部５３に入射した超音波は、上記２ヶ所を経由して再度主体金具５に入射し、主体金具５の先端部５７の端面よりピン２１５に入射され、超音波受信子２３０によって受信される。

ここで、パルス発生部２４０は、規則性をもつ多数のパルス電圧を所定時間当たりの発生数を変えて超音波発信子２２０に連続的に印加するので、超音波発信子２２０は異なる周波数帯の超音波を連続的に発信する。このとき、スパークプラグ１００を構成する各部材が有する固有振動数と一致する周波数の超音波がスパークプラグ１００に入射されると、その部材において共振が発生する。従って、超音波受信子２３０によって受信した超音波に基づき、解析部２６０において周知の周波数分析処理によって得られる周波数スペクトルを表示部２７０で表示させれば、共振の発生した周波数を視認することが可能となる。そのうち絶縁碍子１の固有振動数を前もって測定しておき、その固有振動数に着目して検査を行えば、絶縁碍子１のクラックの発生の判定が可能となる。

つまり、絶縁碍子１に割れが存在する場合、その割れの位置には空気層が形成される。このため、絶縁碍子１内を伝播する超音波は、その空気層の位置で反射してしまう。よって、割れのある絶縁碍子１では、超音波が絶縁碍子１内に入射されてから反射されるまでの距離が、割れのない絶縁碍子１と比べて異なることとなる。これにより、絶縁碍子１において共振が発生する条件、すなわち、割れが存在しない場合の絶縁碍子１の固有振動数と割れが存在する場合の絶縁碍子１の固有振動数とが異なってくる。

この現象を利用して、第１の実施の形態のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、超音波により絶縁碍子１の不良の有無の検査を行う方法を実現している。以下、図４，図５を参照し、検査方法の一例としての実施例１について説明する。図４は、絶縁碍子１の全長の異なる４つのサンプルを説明するための図である。図５は、各サンプル毎の周波数スペクトルを比較して表示した図である。

［実施例１］
実施例１では、図４に示すように、絶縁碍子１の全長（絶縁碍子１の軸線方向の長さであって、図１に示す、脚長部１３の先端からコルゲーション１１の後端までの長さ）の異なる４つのサンプルを用意した。サンプルＡは、絶縁碍子１の全長が６０ｍｍである良品としてのスパークプラグ１００である。サンプルＢは、絶縁碍子１の全長が５７ｍｍとなるように、コルゲーション１１側おいて切断した不良品としてのスパークプラグ１００である。同様に、サンプルＣ，サンプルＤは、絶縁碍子１の全長がそれぞれ５２ｍｍ，４７ｍｍとなるように切断した不良品としてのスパークプラグ１００である。なお、このサンプルＡ〜Ｄのもととなるスパークプラグ１００は、その主体金具５のねじ部５２の規格が上記したＭ１４等であり、ねじ長（主体金具５の座面５５から先端部５７までの長さ）は、１９ｍｍのものが使用された。また、絶縁碍子１の胴部１５の径は１０．５ｍｍのものが使用された。

これらサンプルＡ〜Ｄのそれぞれを超音波検査装置２００にセットし、各サンプルＡ〜Ｄについてそれぞれ周波数スペクトルを作成した。なお、加圧部２１０より固定部２０７，２０８のそれぞれに約６ｋｇ重の荷重を印加した。また、図２に示す、パルス発生部２４０，増幅部２５０，解析部２６０，表示部２７０として、これらの機能を有する市販の測定器を用いた。このとき、測定を行う周波数帯として１〜２００ｋＨｚを設定し、所定の時間ごとに異なる周波数の超音波を連続的に超音波発信子２２０より出射するようにした。その測定結果より得られた各サンプルＡ〜Ｄの周波数スペクトルを比較した結果を図５に示す。なお、この比較結果より３０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの周波数帯で差異が見られたため、図５では、その部分を抜粋して表示している。

図５に示すように、サンプルＡの周波数スペクトルでは７６ｋＨｚにおいて見られたピークが、他のサンプルＢ〜Ｄの周波数スペクトルでは見られない。同様に、サンプルＢでは８４ｋＨｚ、サンプルＣでは９３ｋＨｚ、サンプルＤでは９９ｋＨｚにおいて、特異的なピークが発生していることがわかった。

各サンプルＡ〜Ｄの違いは絶縁碍子１の全長のみであり、この実施例１より、各サンプルＡ〜Ｄの周波数スペクトルで特異的にみられる周波数が絶縁碍子１の固有振動数であるとみなすことができる。すなわち、スパークプラグ１００の絶縁碍子１の固有振動数は７７ｋＨｚ付近にあるといえる。なお、付近としているのは、絶縁碍子１の個体差により多少の誤差が生ずるためである。従って、超音波検査装置２００によってスパークプラグ１００の検査を行う場合、その個体差に基づく誤差範囲を考慮する必要がある。そこで、表示部２７０に表示される周波数スペクトルの７６〜７８ｋＨｚ帯にピーク値が存在するか否かを確認するようにすれば、絶縁碍子１の良否、すなわちクラックの存在の有無を判断することが可能である。なお、保持部材２１１等の治具と絶縁碍子１の固有振動数が重なった場合、治具の寸法、材質等を変更することで、治具の固有振動数をずらし、絶縁碍子１の固有振動数を測定することもできる。

以上説明したように、第１の実施の形態のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、超音波検査装置２００を利用して、スパークプラグ１００の絶縁碍子１の割れの存在の有無の判断を行っている。超音波検査装置２００では、検査を行うスパークプラグ１００の主体金具５に保持部材２１１を介して超音波発信子２２０が当接され、また、ピン２１５を介して超音波受信子２３０が当接されている。その際に押圧力を加えることによって、保持部材２１１，ピン２１５，超音波発信子２２０，超音波受信子２３０の各接触部分の密着の度合いを増している。そして、超音波発信子２２０から保持部材２１１を介して主体金具５に超音波が入射され、さらに主体金具５との接合部分より絶縁碍子１にも超音波が入射される。そして絶縁碍子１内を伝播される超音波は、再び主体金具５の接合部分より主体金具５に入射され、主体金具５の先端部５７の端面より、ピン２１５を介して超音波受信子２３０によって受信される。

このとき、実施例１に基づいて、超音波発信子２２０より発生させる超音波の周波数を１〜２００ｋＨｚの周波数帯において切り替えつつ、スパークプラグ１００に入射した。超音波受信子２３０が受信した超音波に基づいて周知の周波数分析処理によって得られる周波数スペクトルは、表示部２７０に表示される。これを、あらかじめ実施例１に基づいて判明している割れのない絶縁碍子１の固有振動数と比較する。すなわち７６〜７８ｋＨｚ帯にピークがあるか否かを確認する。７６〜７８ｋＨｚ帯にピークがあれば、絶縁碍子１には割れが存在せず、ピークがなければ、絶縁碍子１に割れが存在すると判断することができる。

スパークプラグ１００を保持部材２１１に保持させる場合には、保持部材２１１の端部２１２側からスパークプラグ１００を嵌め込めばよいので、スパークプラグ１００のセットを容易に行うことができる。また、超音波受信子２３０はピン２１５を介して主体金具５の先端部５７の端面に接触するので、接地電極６０がすでに屈曲された状態でも検査を行うことができる。一般に、スパークプラグの製造工程において、接地電極の屈曲は最終の工程において行われるため、スパークプラグの製品に対して容易に検査を行うことができる。

次に、第２の実施の形態のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法で利用する超音波検査装置３００について説明する。なお、超音波検査装置３００は、超音波検査装置２００の構成とほぼ同様であるので、以下、超音波検査装置２００の構成と異なる部分について説明し、同様の部分についての説明は省略する。図６は、第２の実施の形態の超音波検査装置３００の機構を示す図である。なお、図６において、第１の実施の形態の超音波検査装置３００と同一の部分については同一番号で示した。

図６に示すように、超音波検査装置３００は、支持部２１４に支持された円筒状の保持部材３１１を有しており、保持部材３１１は、スパークプラグ１００の絶縁碍子１の外周を保持している。そして、保持部材３１１に保持させたスパークプラグ１００の接続端子４が保持部材３１１の後端側から露出されており、その端部に超音波発信子２２０が当接している。そして、接続端子４の端部に対して超音波発信子２２０の先端部２２１が押圧している。一方、第１の実施の形態と同様に、ピン２１５の先端部２１６は主体金具５の先端部５７の端面を押圧し、そのピン２１５の後端部２１７に対して超音波受信子２３０の先端部２３１が押圧する。これにより、各部材同士の接触部分における空気層が薄くなり、密着の度合いが増すように構成されている。このように構成されたスパークプラグ１００の超音波検査装置２００では、超音波発信子２２０によって発生する超音波は、接続端子４の端部より接続端子４内に入射され、図１に示す、中心貫通孔１２の内部において密接した絶縁碍子１に入射される。そして、絶縁碍子１内を伝播された超音波が板パッキン８またはリング部材６，７等を介して主体金具５に入射される。次いで主体金具５の先端部５７の端面よりピン２１５に伝播されて、超音波受信子２３０によって受信される。

第２の実施の形態のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法では、超音波検査装置３００を利用して、スパークプラグ１００の絶縁碍子１の割れの存在の有無の判断を行っている。超音波検査装置３００は、超音波検査装置２００とほぼ同様の構成であり、超音波発信子２２０がスパークプラグ１００の接続端子４の端部に当接される。そして、超音波発信子２２０，ピン２１５，超音波受信子２３０にはそれぞれ荷重が印加されるので、各接触部分の密着の度合いが増す。この第２の実施の形態においても、絶縁碍子１の固有振動数を視認することが可能となり、絶縁碍子１のクラックの判定が可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、各種の変更が可能である。例えば、スパークプラグ１００、保持部材２１１，３１１、ピン２１５、超音波発信子２２０、超音波受信子２３０の各接触部、あるいはそのうちのいずれかの接触部にグリス等を塗り、超音波検査装置２００，３００へのスパークプラグ１００のセットを行えば、接触部における空気層をグリスで排除することができ、その接触部における超音波の伝播時の減衰を低減することができる。

また、加圧部２１０は、固定部２０７と固定部２０８が互いに近づく方向に押圧したが、固定部２０７は固定し、固定部２０８を固定部２０７に近づくように押圧してもよく、あるいは固定部２０８は固定し、固定部２０７を固定部２０８に近づくように押圧してもよい。

また、スパークプラグ１００とは異なるスパークプラグの検査を行う場合、スパークプラグの絶縁碍子の固有振動数は、その寸法、材質等が異なれば変わってくる。そこで、異なるスパークプラグの絶縁碍子の固有振動数は、異なるスパークプラグにあわせた新たなサンプルを使用して特定してもよいし、スパークプラグ１００との寸法、材質による相関図（グラフ等）を作成し、相関図から特定してもよい。

さらに、本実施例１では、割れのないスパークプラグ１００の絶縁碍子１の固有振動数となる７６〜７８ｋＨｚの周波数帯にて、絶縁碍子にクラックが発生しているか否かを判断した。この周波数帯を整数倍した周波数帯（例えば、２倍した１５２〜１５９ｋＨｚなど）においても、本実施例１と同様の絶縁碍子１の検査を行うようにしてもよい。このように複数の周波数帯で判断することで、ノイズの影響を低減し、絶縁碍子１にクラックが発生しているか否かを判断を行う際の精度を高めることができる。

また、本実施例１では、超音波の周波数を１〜２００ｋＨｚの周波数帯で切り替えつつスパークプラグ１００に入射した。これに限らず、割れのない絶縁碍子１の固有振動数があらかじめ判明しているのであれば、その周波数帯を含む所定の範囲の周波数帯内で入射する超音波の周波数を切り替えて、スパークプラグ１００に入射してもよい。例えば、本実施例１の場合であれば、７６〜７８ｋＨｚの周波数帯を含む、例えば、７０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚの超音波をスパークプラグ１００に入射するようにする。このようにすれば、絶縁碍子１のクラックの検査にかかる時間を低減することができる。

また、図７に示すように、保持部材２１１の端部２１２（図３参照）に開口部２１９を設け、その開口部２１９を介して超音波受信子２３０をさらにスパークプラグ１００に当接させ、２つの超音波受信子２３０による超音波の受信を行ってもよい。そして各超音波受信子２３０の検出結果より得られる周波数スペクトルに基づいて、絶縁碍子１の固有振動数に着目した割れの検査を行ってもよい。なお、超音波受信子２３０をさらに設けて、２ヶ所に限らず複数ヶ所から超音波の受信を行ってもよい。このように、複数の超音波受信子２３０を複数設けることで、超音波の伝播経路によっては検出しにくい割れが絶縁碍子１に存在したとしても、それを検出することができ、より精度の高い割れの検査を行うことができる。なお、図示しないが、開口部２１９を介して絶縁碍子１に当接されている超音波受信子２３０もまた、絶縁碍子１に対して押圧することが望ましい。また、本発明における「接触子」の一例として棒状のピン２１５を用いて説明したが、接触子は必ずしも棒状でなくともよい。

本発明のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法は、絶縁碍子の検査に適用することができる。

スパークプラグ１００の部分断面図である。第１の実施の形態の超音波検査装置２００の機構を示す図である。第１の実施の形態の超音波検査装置２００に保持されたスパークプラグ１００の近傍の拡大図である。絶縁碍子１の全長の異なる４つのサンプルを説明するための図である。各サンプル毎の周波数スペクトルを比較して表示した図である。第２の実施の形態の超音波検査装置３００の機構を示す図である。超音波検査装置２００の変形例を示す図である。

符号の説明

１絶縁碍子
２中心電極
４接続端子
５主体金具
１００スパークプラグ
２１１保持部材
２１５ピン
２２０超音波発信子
２３０超音波受信子

Claims

スパークプラグに用いられる絶縁碍子に、超音波を入射し、その超音波が入射された前記絶縁碍子の固有振動数を検出し、検出された前記絶縁碍子の固有振動数に基づいて、前記絶縁碍子の状態を判定することを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法。
あらかじめ測定されたクラックが生じていない絶縁碍子の固有振動数と、前記検出された絶縁碍子の固有振動数とを比較し、前記絶縁碍子にクラックが存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法。
前記スパークプラグは、前記絶縁碍子の先端側の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具を備え、
前記主体金具に前記超音波を入射することで前記絶縁碍子の固有振動数の検出が行われ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用絶縁碍子の検査方法。
前記主体金具の後端側に当接した状態で、前記スパークプラグを保持する保持部材と、
前記保持部材に当接し、前記保持部材を介して前記絶縁碍子に超音波を入射する超音波入射手段と、
前記主体金具の先端面に一端が当接する接触子と、
前記接触子の他端に当接し、前記接触子を介して前記絶縁碍子の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、
を備え、
前記超音波入射手段と前記保持部材と、および、前記固有振動数検出手段と前記接触子と、および、前記保持部材と前記主体金具と、および、前記接触子と前記主体金具とがそれぞれ互いに押圧されていることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法。
前記スパークプラグは、前記絶縁碍子の後端側にて保持された接続端子を備え、
前記接続端子の後端に当接し、前記保持部材を介して前記絶縁碍子に超音波を入射する超音波入射手段と、
前記主体金具の先端面に一端が当接する接触子と、
前記接触子の他端に当接し、前記接触子を介して前記絶縁碍子の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、
を備え、
前記超音波入射手段と前記接続端子と、および、前記固有振動数検出手段と前記接触子と、および、前記接触子と前記主体金具とがそれぞれ互いに押圧されていることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法。
前記絶縁碍子および前記端子金具に当接する前記固有振動数検出手段を複数備え、
前記超音波が入射された前記絶縁碍子の固有振動数は、前記複数の固有振動数検出手段のそれぞれによって検出されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のスパークプラグ用絶縁碍子の検査方法。