JP2006185784A - スパークプラグの溶接装置、スパークプラグの製造装置、未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法、及びスパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く外側電極に貴金属チップを溶接できる未曲げスパークプラグの溶接装置、これを用いたスパークプラグの製造装置、未曲げスパークプラグの溶接方法及びスパークプラグの製造方法を提供する。
【解決手段】
溶接装置２０は、未曲げスパークプラグ１０Ｂの溶接を行う装置である。
この溶接装置２０は、ビデオカメラ２２と、レーザ出射ユニット２６と、未曲げスパークプラグ１０Ｂを保持・回動させる溶接台２１からなる。ビデオカメラ２２の撮像光軸２２ＡＸは、溶接台２１の回動軸２５ＡＸと同軸とされている。溶接装置２０では、スパークプラグ２０Ｂを固定後、ビデオカメラ２２の画像４０において、チップ先端画像４４の中心４４Ｃが画像４０の画像中心４１に一致させてレーザ溶接を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、中心電極との火花放電を行う外側電極に円柱状の貴金属チップを溶接するスパークプラグの溶接装置、及びこれを用いたスパークプラグの製造装置に関する。また、未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法、及びこれを含むスパークプラグの製造方法に関する。

スパークプラグとしては、耐久性向上のため、外側電極に円柱状の貴金属チップを溶接してなるものが知られている。
また、外側電極に貴金属チップを溶接する溶接装置としては、例えば、外側電極が折り曲げ成形前の状態である未曲げスパークプラグについて、外側電極の内側面の溶接予定部に配置された貴金属チップのうち、外側電極の内側面と当接する接合端面の中心を回動軸に一致させる。そして、未曲げスパークプラグ全体を回動させつつ、回動軸と交差する斜め方向から貴金属チップの接合端面の周縁にレーザ光を照射して貴金属チップを外側電極に溶接するものが知られている。

特開２００１−１３５４５６号公報

しかるに、このタイプのスパークプラグ溶接装置では、溶接に先立って、レーザ照射装置が備えているレーザ光軸と同軸の撮像光軸を有するカメラを用いて、外側電極や貴金属チップを撮像し、その画像をもとに貴金属チップ（未曲げスパークプラグ）を移動させて、接合端面の中心を回動軸に一致させる。このため貴金属チップをその軸線に対し斜め方向から撮像することとなり、回動軸と貴金属チップの接合端面の中心との位置合わせが困難である。
そこで、まだ位置合わせができていない状態で、一旦スパークプラグを回動させ、カメラで貴金属チップの動き（その接合端面の周縁の動き）を確認し、貴金属チップ（未曲げスパークプラグ）の移動方向、及び移動量を算出する。そして、その算出結果に基づいて未曲げスパークプラグを移動させ、更に確認の為、再度、この未曲げスパークプラグを回動させ、撮像された貴金属チップの動きが正しいか否かを判断していた。
なお、この時点で貴金属テープの位置が適切でなければ再度移動及びスパークプラグの回動が繰り返すこととなる。
このようにして、貴金属チップ（未曲げスパークプラグ）の位置合わせを行うため、少なくとも２回のスパークプラグを回動させる必要があり、溶接工程の工数が大きく、コストアップとなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、効率良く外側電極に貴金属チップを溶接できるスパークプラグの溶接装置及びこれを用いたスパークプラグの製造装置を提供すること、さらには、効率良い未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法、及びこれを含むスパークプラグの製造方法の提供を目的とする。

その第一の解決手段は、中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着された外側電極であって、少なくとも後に行う曲げ加工後には上記中心電極側を向く、平坦な平坦内側面を含む外側電極と、を備える未曲げスパークプラグについて、その上記外側電極の平坦内側面のうち溶接予定部に、円柱状の貴金属チップをその接合端面が上記平坦内側面に当接された状態で溶接するスパークプラグの溶接装置であって、撮像光軸を有し、画像を撮影する撮像手段と、上記外側電極の平坦内側面が、上記撮像光軸に直交し、かつ上記撮像手段側に向いた状態で、上記未曲げスパークプラグを自身に固定する固定手段と上記固定手段を、上記外側電極の平坦内側面に平行な平面方向に移動可能としてなる平面方向移動手段と、上記撮像光軸と平行な回動軸を有し、上記固定手段及び上記平面方向移動手段とを、上記回動軸の周りに回動可能としてなる回動手段と、レーザ光を出射するレーザ照射装置であって、上記未曲げスパークプラグを上記固定手段で固定し、上記固定手段と共に上記未曲げスパークプラグを上記平面方向移動手段で移動させ、上記平坦内側面の上記溶接予定部に上記接合端面が当接した状態で配置された上記貴金属チップについて、上記接合端面の中心を上記回動軸に一致させたとき、上記レーザ光軸が、この貴金属チップの上記接合端面の周縁のうちいずれかの部分に一致し、この状態で、上記回動手段により、上記平面方向移動手段及び上記固定手段と共に、上記未曲げスパークプラグを上記回動軸の周りに回動させたとき、上記貴金属チップの上記接合端面の周縁の全周に亘り、レーザ光が照射される配置にしてなるレーザ照射装置と、を備え上記撮像手段は、上記貴金属チップの接合端面の中心を上記回動軸に一致させた上記状態において、少なくとも上記貴金属チップ及びその周縁を撮像するスパークプラグの溶接装置である。

この溶接装置では、上述の構成を有しているので、未曲げスパークプラグを固定し、撮像手段で溶接予定部に配置された貴金属チップの位置を確認し、この貴金属チップの接合端面の中心が回動軸に一致するように平面方向に移動させると、レーザ光軸は貴金属チップの接合端面周縁のうちいずれかに一致する。従って、回動手段によって回動軸の周りに、スパークプラグを回動させつつレーザ光線を照射することで、貴金属チップの接合端面の周縁を、その全周に亘り、レーザ光によって、外側電極の平坦内側面に溶接することができる。
かくして、この溶接装置を用いれば、未曲げスパークプラグを回動させて、貴金属チップの位置を確認する必要がなく、未曲げスパークプラグの位置合わせが容易で、短時間に済ますことができるから、溶接に掛かる時間を短縮でき、作業効率を向上させ、コストダウンを図ることができる。

また、未曲げスパークプラグを回動軸の周りに回動させたとき、貴金属チップの接合端面の周縁の全周に亘り、中心電極及び主体金具にレーザ光が当ることなく、レーザ光が照射されるように、レーザ照射装置が配置されている。そのため、貴金属チップの接合端面を、その全周に亘って均一かつ確実に、外側電極に溶接することができる。

さらに、レーザ照射装置は、そのレーザ光軸が回動軸と交差するように配置してなるのが好ましい。このようにすると、レーザ光が貴金属チップの接合端面に対して、その接線に直交する方向から照射されるので、レーザ光線のエネルギーが貴金属チップの径方向内側に向かって注入され、溶接が貴金属チップの径方向内側に向かうより深い部位まで行われるから、効率良く、適切な溶接を行うことができる。

なお、未曲げスパークプラグとは、この未曲げスパークプラグの完成後に外側電極を屈曲させる曲げ加工を行うことで、外形的に完成したスパークプラグとなる、未完成状態のスパークプラグをいう。また、外側電極の平坦内側面は、未曲げスパークプラグにおける外側電極の内側面全体を占めても良いし、一部であっても良い。

さらに、上記スパークプラグの溶接装置であって、前記撮像光軸と前記回動軸とが同軸であるスパークプラグの溶接装置とすると良い。

この溶接装置では、さらに撮像光軸と回動軸とを同軸としている。このようにすると、貴金属チップの接合端面が貴金属チップの軸線に対して直交する面とされている場合には、撮像された貴金属チップの接合端面とは反対側の先端面の中心が、撮像光軸の中心に位置するように平面方向移動手段で平面方向に移動させれば、貴金属チップの接合端面の中心が回動軸に（従って撮像光軸にも）一致する。従って、位置合わせをさらに容易にできる。
また、高さ方向寸法の異なる貴金属チップを溶接する場合にも、貴金属チップの先端面の中心を撮像光軸に一致させるように平面方向に移動させて位置合わせを行えば、貴金属チップの高さ方向寸法に拘らず、高精度な位置合わせができる。

また、上記いずれかに記載のスパークプラグの溶接装置であって、前記固定手段は、前記外側電極を保持して、前記未曲げスパークプラグを固定する固定手段であるスパークプラグの溶接装置とすると良い。

この溶接装置では、未曲げスパークプラグの外側電極を保持してこの未曲げスパークプラグを固定し、溶接を行う。このため、溶接予定部のごく近い部分を保持することとなるので、未曲げスパークプラグの他の部分（例えば主体金具）を保持して固定した場合に比して、溶接予定部や此処に配置された貴金属チップの位置の変動を小さくできる。このため、位置合わせのために未曲げスパークプラグを平面方向に移動させる距離を小さくできるから、位置合わせを短時間に済ませることができ、効率良く未曲げスパークプラグの溶接を行うことができる。

また、上記いずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置であって、前記固定手段は、前記外側電極の平坦内側面のうち、前記溶接予定部及びその周縁を除く部分の少なくとも一部を当接させて、前記未曲げスパークプラグの上記外側電極について、前記回動軸の軸線に沿う回動軸線方向の位置決めをする回動軸線方向基準面を含むスパークプラグの溶接装置とすると良い。

未曲げスパークプラグを固定した際に、外側電極の平坦内側面や貴金属チップの回動軸線方向の位置がずれていると、レーザ光の照射位置が相対的にずれてしまい、適切な溶接ができない虞がある。
これに対して、この溶接装置では、固定手段に回動軸線方向基準面を含むので、未曲げスパークプラグの外側電極の平坦内側面の一部をこの回動軸線方向基準面に当接させることで、この平坦内側面の回動軸線方向の位置決めを行うことができる。従って、この装置によれば、平坦内側面の回動軸方向の位置ずれが生じないので、平坦内側面に貴金属チップを適切に溶接することができる。

さらに、上記いずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置において、前記固定手段は、前記外側電極の先端面を当接させて、前記未曲げスパークプラグの上記外側電極について、前記中心電極の軸線に沿う中心軸方向の位置決めをする中心軸方向基準面を含むスパークプラグの溶接装置とすると良い。

前述と同様に、固定された未曲げスパークプラグにおいて、その外側電極の平坦内側面や貴金属チップの中心軸方向の位置がずれていると、レーザ光の照射位置が相対的にずれてしまい、適切な溶接ができない虞がある。
これに対し、この溶接装置では、固定手段に中心軸方向基準面を含むので、未曲げスパークプラグの外側電極の先端面をこの中心軸方向基準面に当接させることで、この先端面の中心電極の軸線方向の位置決めを行うことができる。従って、この装置によれば、外側電極の平坦内側側面及び貴金属チップが、中心軸線方向の位置ずれが生じないので、平坦内側面に貴金属チップを適切に溶接することができる。

他の解決手段は、中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着され、上記中心電極の先端面に自身の内側面が対向するように折り曲げ成形された外側電極とを備え、上記外側電極の内側面のうち、上記中心電極と対向する位置に円柱状の貴金属チップを溶接してなり、この貴金属チップと上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成してなるスパークプラグの製造装置であって、上記いずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置を含むスパークプラグの製造装置である。

このスパークプラグの製造装置では、前述のスパークプラグの溶接装置を含んでいる。このため、外側電極に貴金属チップを溶接するにあたって、未曲げスパークプラグの位置合わせが容易であり、短時間に済ますことができるから、溶接工程に掛かる時間を短縮できる。従って、製造効率の高いスパークプラグの製造装置となる。

他の解決手段は、中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着された外側電極であって、少なくとも後に行う曲げ加工後には上記中心電極側を向く、平坦な平坦内側面を含む外側電極と、を備える未曲げスパークプラグについて、そのうちこの貴金属チップの軸線に直交する上記外側電極の上記平坦内側面のうち溶接予定部に、円柱状の貴金属チップをその接合端面が上記平坦内側面に当接された状態でこの平坦内側面に溶接する、未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、上記未曲げスパークプラグを固定する固定ステップと、上記外側電極の上記平坦内側面に直交する撮像光軸を有する撮像手段で、この平坦内側面の上記溶接予定部に配置された上記貴金属チップを撮像し、この貴金属チップの像が撮像画面上の所定位置に位置するように、上記未曲げスパークプラグを、上記平坦内側面に平行な平面方向に、移動させる平面方向移動ステップと、上記平坦内側面に直交し、上記貴金属チップの接合端面の中心を通る回動軸の周りに上記未曲げスパークプラグを回動させつつ、上記貴金属チップの接合端面のいずれかの部分にレーザ光線を照射して、上記貴金属チップの上記接合端面の周縁の全周に亘って、上記貴金属チップを上記平坦内側面に溶接するステップと、を備える未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法である。

本発明の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法では、未曲げスパークプラグを固定し、外側電極の平坦内側面に直交する撮像光軸を有する撮像手段で溶接予定部に配置された貴金属チップを撮像する。このため、貴金属チップをその軸線に対して斜めの撮像光軸を持つ、即ち平坦内側面に斜交する撮像手段で撮像する従来とは異なり、貴金属チップを、その接合端面とは逆側の先端面側から撮像することとなる。
従って、貴金属チップの像が撮像画面上の所定位置に位置するように、未曲げスパークプラグを平面方向に移動させるにあたり、移動方向や移動量を算出するのが容易である。また、位置確認のために未曲げスパークプラグを回動させる必要もない。この移動の後は、回動軸の周りに、未曲げスパークプラグを回動させつつ貴金属チップの接合端面のいずれかの部分にレーザ光線を照射することで、貴金属チップの接合端面周縁を、その全周に亘り、レーザ光によって、外側電極の平坦内側面に溶接することができる。
かくして、この方法によれば、未曲げスパークプラグの位置合わせが容易で、短時間に済ますことができるから、溶接工程に掛かる時間を短縮でき、作業効率を向上させることができる。

なお、撮像光軸と回動軸との関係としては、これらを一致させるか、撮像光軸とこれに平行な回動軸との間隔に対し、平坦内側面から撮像手段までの距離をその１０倍以上の十分大きな値としておくのが好ましい。撮像手段が貴金属チップの先端面と正対あるいはほぼ正対し、貴金属チップをその軸線に一致する撮像光軸を有する撮像手段で撮像した場合とほぼ変わりがない像が撮像できるので、移動量等の算出が容易だからである。

さらに、上記未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、前記撮像光軸と前記回動軸とが同軸であり、前記平行方向移動ステップで、前記貴金属チップの先端面の像の中心が前記撮像光軸に対応する画像位置に一致するように前記未曲げスパークプラグを移動させる、未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法とすると良い。

この未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法では、さらに撮像光軸と回動軸を同軸としている。このため、撮像された貴金属チップの先端面の像の中心が、撮像光軸の中心に位置するように、平面方向移動手段で未曲げスパークプラグを平面方向に移動させれば、貴金属チップの接合端面の中心が回動軸に（従って撮像光軸にも）一致するから、未曲げスパークプラグの位置合わせがさらに容易である。
また、高さ方向寸法の異なる貴金属チップを溶接する場合にも、この溶接方法によれば、貴金属チップの先端面の中心を撮像光軸に一致させるように平面方向に移動させて位置合わせを行えば、貴金属チップの高さ方向寸法に関わらず、高精度な位置合わせができる。

さらに、上記いずれかに記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、前記固定ステップでは、前記外側電極を保持して、前記未曲げスパークプラグを固定する未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法とすると良い。

この未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法では、未曲げスパークプラグの外側電極を保持してこの未曲げスパークプラグを固定し、溶接を行う。このため、溶接予定部のごく近い部分を保持することとなるので、未曲げスパークプラグを他の部分（例えば主体金具）を保持して固定した場合に比して、溶接予定部や此処に配置された貴金属チップの位置の変動が小さくなる。従って、未曲げスパークプラグの位置合わせのために平面方向に移動させる距離を小さくできるから、位置合わせを短時間に済ませることができ、効率良く未曲げスパークプラグの溶接を行うことができる。

さらに、上記いずれかに記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、前記固定ステップは、前記未曲げスパークプラグについて、前記外側電極の平坦内側面についての前記回動軸の軸線に沿う回動軸線方向の位置を、回動軸線方向基準位置に固定する未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法とすると良い。

この未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法では、固定ステップにおいて、未曲げスパークプラグの外側電極の平坦内側面の回動軸線方向を、回動軸線方向基準位置に固定して、溶接を行う。このため、未曲げスパークプラグの外側電極の平坦内側面について、その回動軸線方向の位置にずれを生じることなく、高精度に未曲げスパークプラグの溶接を行うことができる。
なお、外側電極の平坦内側面の回動軸方向に関する位置を、回動軸方向基準位置に固定する手法として、例えば具体的には、この回動軸方向基準位置に配置した回動軸方向基準面に、外側電極の平坦内側面を当接させた状態で、未曲げスパークプラグを固定する手法が挙げられる。

さらに、上記いずれかに記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、前記固定ステップは、前記未曲げスパークプラグについて、前記外側電極の先端面についての前記中心電極の軸線に沿う中心軸方向の位置を、中心軸方向基準位置に固定する未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法とすると良い。

この未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法では、固定ステップにおいて、未曲げスパークプラグの外側電極の先端面の中心軸方向を、中心軸線方向基準位置に固定して、溶接を行う。このため、未曲げスパークプラグの外側電極の先端面について、その中心軸線方向の位置にずれを生じることなく、高精度に未曲げスパークプラグの溶接を行うことができる。
なお、外側電極の先端面の中心軸方向に関する位置を、中心軸方向基準位置に固定する手法としては、例えば具体的には、この中心軸方向基準位置に配置した中心軸方向基準面に、外側電極の先端面を当接させた状態で、未曲げスパークプラグを固定する手法が挙げられる。

さらに、中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着され、上記中心電極の先端面に自身の内側面が対向するように折り曲げ成形された外側電極とを備え、上記外側電極の内側面のうち、上記中心電極と対向する位置に円柱状の貴金属チップを溶接してなり、この貴金属チップと上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成してなるスパークプラグの製造装置であって、上記いずれかに記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法を含むスパークプラグの製造方法とするとよい。

このスパークプラグの製造方法では、上記のスパークプラグの溶接装置を用いてスパークプラグの製造を行う。このため、外側電極に貴金属チップを溶接するにあたり、未曲げスパークプラグの位置合わせが容易で、短時間に済ますことができるから、スパークプラグの製造全体としても時間を短縮でき、製造効率を向上させることができる。

本発明の実施例にかかるスパークプラグの溶接装置、スパークプラグの製造装置、スパークプラグの溶接方法及びスパークプラグの製造方法を図１〜図８を参照して説明する

まず、スパークプラグ１０について説明する。このスパークプラグ１０は図１に示す通り、中心電極１１と、この中心電極１１を環状に包囲する主体金具１２と、中心電極１１と主体金具１２に介在してこれらの絶縁を図る絶縁碍子１６と、を備える。このうち、中心電極１１は、中心電極本体１１Ｂの先端（図１中、下端）に貴金属チップ１１Ｐを溶接してなる。また、主体金具１２の先端面１２Ｓには、自身の一端が固着され、中心電極１１の先端面に自身の内側面１４が対向するように折り曲げ成形された外側電極１３を備える。この外側電極１３のうち、中心電極１１を向く内側面１４には、中心電極１１と対向する位置に円柱状の貴金属チップ１５が溶接されており、この貴金属チップ１５と中心電極１１の貴金属チップ１１Ｐとの間に火花放電ギャップＧを形成している。

次に、本実施例で溶接の対象とされる未曲げスパークプラグ１０Ｂについて説明する。この未曲げスパークプラグ１０Ｂは、図１破線で示す通り、スパークプラグ１０の外側電極１３が折り曲げ成形される前の未曲げの外側電極１３Ｂ（以後、単に外側電極１３Ｂと言う）とされたものである。この外側電極１３Ｂは、その一端が主体金具１２の先端面１２Ｓに固着されている。この外側電極１３Ｂのうち、後に行う曲げ加工後には中心電極１１側を向く、平坦な平坦内側面１４Ｂは、この未曲げスパークプラグ１０Ｂの完成後に、外側電極１３Ｂを折り曲げて外側電極１３とした場合には、中心電極１１を向く内側面１となる。そして、この平坦内側面１４Ｂのうち、折り曲げ成形後の外側電極１３において中心電極１１と対向する溶接予定部１４ＢＷに、円柱状の貴金属チップ１５が溶接される。なお、貴金属チップ１５は溶接前に溶接予定部１４ＢＷに抵抗溶接によって仮固定されている。

さらに、本実施例の未曲げスパークプラグ溶接装置（以下、単に溶接装置とも言う）２０について説明する。図２は溶接装置２０に未曲げスパークプラグ１０Ｂをセットした状態の説明図である。
この溶接装置２０は、鉛直方向（図２中、上下方向）に延びる撮像光軸２２ＡＸを有し、ビデオ画像を撮影するビデオカメラ２２と、レーザ光軸２６ＡＸを有し、レーザ溶接を行うレーザ出射ユニット２６と、未曲げスパークプラグ１０Ｂを保持・回動させる溶接台２１とからなる。

溶接台２１は、未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定保持する固定治具２３と、固定治具２３を保持し、これを撮像光軸２２ＡＸと直交する方向（以下、平面方向という）に移動可能なＸＹステージ２４を有する。さらにこの溶接台２１は、撮像光軸２２ＡＸと同軸の回動軸２５ＡＸを有し、固定治具２３及びＸＹステージ２４を回動軸２５ＡＸの周りに回動可能に保持する回動テーブル２５を含む。

このうち、固定治具２３は、図３、図４に示す、上面プレート３１と、プッシャ３２とを含む。
上面プレート３１は、固定治具２３の最も上面に位置しており、平面視略矩形状で略平板状をなしている。この上面プレート３１は、その片側端面であるプラグ側端面３１Ｇ付近（図３（ａ）中、右端付近）に、上面３１Ｊ側に向かうほど径大となるテーパ孔３１Ｐと、その底部分に、上面プレート３１の厚さの約半分の厚みを有する円筒形の円筒孔３１Ｃを備えている。

さらに、この円筒孔３１Ｃの裏面３１Ｋ側には、外側電極１３Ｂの幅ＧＷ（図３（ａ）参照）よりもわずかに大きな幅ＳＷ１（図４（ｂ）参照）を有する第１スリット３１Ｓが、裏面３１Ｋ及びプラグ側端面３１Ｇに達するように形成されている。さらに、円筒孔３１Ｃ及びテーパ孔３１Ｐとプラグ側端面３１Ｇとの間には、第１スリット３１Ｓの幅ＳＷ１より幅狭で、かつ、外側電極１３Ｂの幅ＧＷより幅狭の幅ＳＷ２を有する、すり割り状の第２スリット３１Ｒ（図４（ｂ）参照）が形成されている。従って、各幅は、ＳＷ１＞ＧＷ＞ＳＷ２という関係とされている。

第１スリット３１Ｓと第２スリット３１Ｒとの間に生じた段差部分の端面は、回動軸２５ＡＸに直交する平面状の第１基準面３１Ｔとされている。また、第１スリット３１Ｓのうち、プラグ側端面３１Ｇと逆側の端面は、平坦な第２基準面３１Ｕとされている。

なお、後述するように、未曲げスパークプラグ１０Ｂの外側電極１３Ｂを、この固定治具２３にセットする。第１基準面３１Ｔは、この際に、その平坦内側面１４Ｂを当接させて、この平坦内側面１４Ｂ及びこれを含む未曲げスパークプラグ１０Ｂについて、回動軸２５ＡＸに沿う回動軸線方向ＤＲ（図５（ｂ）中、上下方向）の位置決めを行うのに用いる。
また、第２基準面３１Ｕは、外側電極１３Ｂの先端面１８Ｓを当接させて、この先端面１８Ｓ及びこれを含む未曲げスパークプラグ１０Ｂについて、中心軸線ＰＡＸに沿う中心軸線方向ＤＰ（図５（ａ）中、左右方向）の位置決めを行うのに用いる。
さらに、面取り部３１Ｍは、図５（ａ）に示すように、外側電極１３Ｂの先端面１８Ｓを当接させたとき、未曲げスパークプラグ１０Ｂの中心電極１１及び絶縁碍子１６が上面プレート３１に接触しないよう、プラグ側端面３１Ｇに面取り加工を施した部分である。

また、上面プレート３１の裏面３１Ｋ側に配置されたプッシャ３２は、断面、逆Ｔ字状（図３（ｃ）、図５（ｂ）参照）で、本体部３２Ｂと、この本体部３２Ｂよりも上面プレート３１側に突出する押圧部３２Ｐとを有する。この押圧部３２Ｐは、上面プレート３１の第１スリット３１Ｓの幅ＳＷ１よりわずかに小さな幅を有している。このため、この押圧部３２Ｐは、その頂面である押圧面３２ＰＴ側から第１スリット内に挿入可能である。

プッシャ３２は、図示しない公知の駆動機構により、回動軸線方向ＤＲ（図３（ｃ）中、上下方向）に移動可能とされている。そこで図５（ｂ）に示すように、押圧面３２ＰＴで、第１スリット３１Ｓ内に挿入した外側電極１３Ｂを、第１基準面３１Ｔ側に押しつけることで、未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定治具２３に固定することができる。

また、ＸＹステージ２４は、互いに直交するよう配置された２つの単軸方向テーブル、即ち、Ｘ軸方向ＴＸに移動可能なＸ軸テーブル２４ＸとＹ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル２４Ｙとを備え、載置する固定治具２３を回動軸２５ＡＸと直交する平面方向ＴＰ（図２において紙面に直交する平面に沿う方向）に移動させることができる。Ｘ軸テーブル２４Ｘ及びＹ軸テーブル２４Ｙは、ウォームギアとモータとを用いた公知のウォームギア駆動機構２４ＸＭ、２４ＹＭにより、各々のテーブルに搭載した物をＸ軸方向ＴＸあるいはＹ軸方向ＴＹに移動させることができる。

さらに、回動テーブル２５は、回動テーブルベース２５Ｂと、この回動テーブルベース２５Ｂの上面に載置され、回動軸２５ＡＸ周りに回動可能としてなる回動部２５Ｃと、この回動部２５Ｃに載置結合された回動プレート２５Ｄとからなる。この回動テーブル２５は、図示しない公知のモータ駆動装置により、回動部２５Ｃ、回動プレート２５Ｄ、これに載置されたＸＹステージ２４及び固定治具２３が回動軸２５ＡＸの周りに回動させることができる。

一方、ビデオカメラ２２は、その光軸（撮像光軸）２２ＡＸが回動軸２５ＡＸと同軸となるように配置されている。このため、未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定治具２３にセットすると、外側電極１３Ｂ及び貴金属チップ１５の先端面１５Ｓを撮像できる。
このビデオカメラ２２で撮像した矩形状の画像４０（図６参照）は、その画像中心４１（上下及び左右の中心）が撮像光軸２２ＡＸの位置に対応している。
また、図６で示される画像４０のうち、Ｘ軸４２の方向（左右方向）は、図２におけるＸ軸方向ＴＸ（図２中、左右方向）に対応しており、Ｙ軸４３の方向（上下方向）は、図２におけるＹ軸方向ＴＹ（図２中、紙面に垂直な方向）に対応している。
このビデオカメラ２２の焦点は、上面プレート３１の上面３１Ｊないし第１基準面３１Ｔの位置に合わせてある（あるいは自動合焦をされている）。

レーザ出射ユニット２６は、レーザ光軸２６ＡＸに沿ってレーザ光を出射するＹＡＧレーザであり、そのレーザ光軸２６ＡＸが、ビデオカメラ２２の撮像光軸２２ＡＸ及び回動テーブル２５の回動軸２５ＡＸと、交角θで交差するように配置されている。さらに具体的には、図５（ｂ）及び図７に示すように、未曲げスパークプラグ１０Ｂの外側電極１３Ｂを固定治具２３で固定する。ついで、ＸＹステージ２４で、平坦内側面１４Ｂの溶接予定部１４ＢＷに載置された貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒ（図７中、下面）の中心１５ＲＣを、撮像光軸２２ＡＸ及び回動軸２５ＡＸに一致させる。このとき、レーザ光軸２６ＡＸが、貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒの周縁１５ＲＰの一部（図７中、右端）に一致し、かつ、交点ＣＲで交角θをもって、回動軸２５ＡＸと交差するように、レーザ出射ユニット２６が配置されている。

このため、上述の状態で、回動テーブル２５を回動させて、未曲げスパークプラグ１０Ｂを回動軸２５ＡＸの周りに一回転分回動させると、レーザ光軸２６ＡＸに一致する部分が貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒの周縁１５ＲＰの全周に亘ることとなる。
さらに、本例では、撮像光軸２２ＡＸ及び回動軸２５ＡＸと、レーザ光軸２６ＡＸとが同一平面内に位置するように、従って、貴金属チップ１５の周縁１５ＲＰのうち、レーザ光軸２６ＡＸに一致する部分における接合端面１５Ｒの接線と、レーザ光軸２６ＡＸとが直交するように、レーザ出射ユニット２６が配置されている。

次に、本実施例の溶接装置２０を含むスパークプラグ製造装置６０、溶接装置２０を使用した未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法、及びスパークプラグの製造方法について説明する。
スパークプラグ製造装置６０は図８に示す通り、主体金具１２の先端面１２Ｓに外側電極１３Ｂを溶接するなどして、未曲げスパークプラグ１０Ｂを製造する未曲げスパークプラグ製造装置６１と、上述した溶接装置２０と、外側電極１３を屈曲成形する外側電極屈曲成形装置６２とからなる。
そこで、本実施例のスパークプラグ製造装置６０のうち、未曲げスパークプラグ製造装置６１によって製造した未曲げスパークプラグ１０Ｂに、溶接装置２０で貴金属チップ１５を溶接する

まず、未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定治具２３で固定する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図５（ａ）、（ｂ）に示す通り、未曲げスパークプラグ１０Ｂの外側電極１３Ｂを、その平坦内側面１４Ｂがビデオカメラ２２の方向を向くように（図５（ｂ）中、上方向き）して、上面プレート３１の第１スリット３１Ｓ内に挿入し、外側電極１３Ｂの先端面１８Ｓを第２基準面３１Ｕに当接させるまた、プッシャ３２を上昇させ、さらに押圧部３２Ｐを第１スリット３１Ｓ内に挿入し、押圧面３２ＰＴで外側電極１３Ｂの平坦外側面１７Ｂを押圧して、当接させて外側電極１３Ｂを保持する。
これにより、未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定治具２３に固定保持させる。
本実施例では、このように未曲げスパークプラグ１０Ｂを固定するに当たり、貴金属チップ１５や溶接予定部１４ＢＷの近くの外側電極１３Ｂを保持固定したので、固定された際の、溶接予定部１４ＢＷや貴金属チップ１５の位置変動を小さくできる。

次に、図６に示すように、ビデオカメラ２２で撮影された画像４０を用いて、未曲げスパークプラグ１０Ｂ、詳しくは、外側電極１３Ｂ及び貴金属チップ１５の位置合わせを行う。具体的には、ビデオカメラ２２で撮像された、貴金属チップ１５の先端面１５Ｓに対応するチップ先端画像４４の中心４４Ｃを、撮像光軸２２ＡＸに相当する画像中心４１に一致させる。このために、固定治具２３を載せたＸＹステージ２４のＸ軸テーブル２４Ｘ及びＹ軸テーブル２４Ｙをそれぞれ移動させる。すると、撮像光軸２２ＡＸ及び回動軸２５ＡＸが、貴金属チップ１５の先端面１５Ｓの中心１５ＳＣを通ることとなる。さらに、貴金属チップ１５は、円柱形状で、接合端面１５Ｒとチップ軸線１５ＡＸが直交している。このため、結局、チップ軸線１５ＡＸは撮像光軸２２ＡＸ及び回動軸２５ＡＸに一致し、これらは、接合端面１５Ｒの中心１５ＲＣをも通ることとなる。さらに前述したように、貴金属チップ１５をこの状態に配置したとき、レーザ出射ユニット２６のレーザ光軸２６ＡＸは、接合端面１５Ｒの周縁１５ＲＰの一部に一致するように配置されている。

そこで、回動テーブル２５を回動軸２５ＡＸの周りに回動させながら、レーザ出射ユニット２６からレーザ光を照射すると、貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒの全周に亘り、レーザ光が照射される。かくして、未曲げスパークプラグ１０Ｂの外側電極１３Ｂの平坦内側面１４Ｂに貴金属チップ１５が溶接される。

なお、レーザ光軸２６ＡＸと撮像光軸２２ＡＸ及び回動軸２５ＡＸとの交角θとしては、回動テーブル２５により、未曲げスパークプラグ１０Ｂを回動させたときに、レーザ光が、主体金具１２や中心電極１１に当たらない角度にしておくと良い。接合端面１５Ｒの周縁１５ＲＰの全周に亘って均一に溶接を行うことができるからである。また、レーザ光の焦点は、接合端面１５Ｒの周縁１５ＲＰに一致またはその近傍に位置するように調整しておく。

本実施例では、回動軸２５ＡＸと同軸の撮像光軸２２ＡＸを持つビデオカメラ２２で撮影された画像４０を用い、チップ先端画像４４の中心４４Ｃが画像中心４１に一致するように未曲げスパークプラグ１０Ｂの位置合わせを行う。これにより、貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒの中心１５ＲＣを回動テーブル２５の回動軸２５ＡＸに一致させることができる。このため、未曲げスパークプラグ１０Ｂの位置合わせが容易で、短時間に済ますことができるから、溶接工程で要する時間を短縮でき、工数を低減し、作業効率を向上させることができる。

また、高さ方向寸法の異なる貴金属チップ１５を溶接する場合にも、貴金属チップ１５の先端面１５Ｓの中心１５ＳＣを撮像光軸２２ＡＸに一致させるように、ＸＹステージ２４で未曲げスパークプラグ１０Ｂを平面方向に移動させて位置合わせを行えば、貴金属チップ１５の高さ方向寸法に拘わらず、高精度な位置合わせができる利点もある。

さらに、レーザ光軸２６ＡＸが回動軸２５ＡＸと交差するように、レーザ出射ユニット２６を配置している。従って、レーザ光が貴金属チップ１５の接合端面１５Ｒに対して、その接線に直交する方向から照射されるので、レーザ光線のエネルギーが貴金属チップ１５の径方向内側に向かって注入され、溶接が貴金属チップ１５の径方向内側に向かうより深い部位まで行われるから、効率良く、適切な溶接を行うことができる。

本実施例では、固定治具２３の上面プレート３１に第１基準面３１Ｔを含む。このため、未曲げスパークプラグ１０Ｂの外側電極１３Ｂの平坦内側面１４Ｂの一部をこの第１基準面３１Ｔに当接させることで、この平坦内側面１４Ｂの回動軸線方向ＤＲの位置決めを行える。従って、回動軸線方向ＤＲに位置ずれを生じることがないので、適切な溶接を行うことができる。

同じく、本実施例では、固定治具２３の上面プレート３１に第２基準面３１Ｕを含む。このため、外側電極１３Ｂの先端面１８Ｓをこの第２基準面３１Ｕに当接させることで、この先端面１８Ｓの中心軸線方向ＤＰの位置決めを行うことができる。従って、外側電極１３Ｂの平坦内側面１４Ｂや貴金属チップ１５が、中心軸線方向ＤＰに位置ずれを生じることがないので、適切な溶接を行うことができる。

さて、その後、図８に示すように、貴金属チップ１５が溶接された未曲げスパークプラグ１０Ｂについて、その外側電極１３Ｂを、公知の外側電極屈曲成形装置６２で屈曲成形する。かくして、溶接にかかる時間を短くし、外側電極１３を有するスパークプラグ１０（図１参照）を効率よく製造することができる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して運用できることは言うまでもない。
例えば、実施例において、ビデオカメラ２２の撮像光軸２２ＡＸと回動テーブル２５の回動軸２５ＡＸとが同軸になるよう設置しているが、両者が平行になるようにビデオカメラ２２と回動テーブル２５を設置していても良い。ただし、同軸になるよう設置した方が特に好ましい。
また、実施例では、貴金属チップ１５を未曲げの外側電極１３Ｂの溶接予定部１４ＢＷにあらかじめ抵抗溶接で仮固定しているが、外側電極１３Ｂ（未曲げスパークプラグ１０Ｂ）を固定した後に、溶接予定部１４ＢＷに貴金属チップ１５を載せても良い。その場合でも、貴金属チップ１５の位置調整にあたり、上述のようにすると良い。
さらに、実施例では、ビデオカメラで撮像された貴金属チップ１５の先端面１５Ｓに対応するチップ先端画像４４の中心４４Ｃを求め、この中心４４Ｃを、撮像光軸２２ＡＸに相当する画像中心４１に一致させるように、貴金属チップ１５の位置を調整した。しかし、図６に示すように、そのチップ先端画像４４があらかじめ撮像光軸２２ＡＸに設けられた領域７０内（図6参照）に配置されるように、貴金属チップ１５の位置を調整しても良い。

本発明の溶接装置により製造されるスパークプラグの一例を示す説明図である。 実施例にかかる未曲げスパークプラグ溶接装置に、未曲げスパークプラグをセットした状態を示す説明図である。 実施例にかかる未曲げスパークプラグ溶接装置の固定治具のうち、上面プレート及びプッシャの説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡＡ矢視断面図、（ｃ）はＢＢ矢視断面図である。 図３に示す上面プレートの要部拡大図であり、（ａ）は図３（ｂ）の要部拡大図、（ｂ）は図３（ｃ）の要部拡大図である。 実施例にかかる未曲げスパークプラグ溶接装置の固定治具に、未曲げスパークプラグをセットするときの様子を示す説明図であり、（ａ）は図４（ａ）に対応する図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応する図である。 実施例にかかる未曲げスパークプラグ溶接装置のビデオカメラで、貴金属チップを撮像した画像及びその位置合わせの様子を示す説明図である。 実施例にかかる未曲げスパークプラグ溶接装置の固定治具に、未曲げスパークプラグをセットし、位置合わせを行った状態において、撮像光軸、回動軸線、レーザ光軸及び貴金属チップのチップ軸線の関係を示す説明図である。 実施例にかかるスパークプラグ製造装置の説明図である。

符号の説明

１０ スパークプラグ
１０Ｂ 未曲げスパークプラグ
１１ 中心電極
ＰＡＸ （中心電極の）中心軸線
ＤＰ 中心軸線方向
１２ 主体金具
１３ 外側電極
１３Ｂ （未曲げ）外側電極
１４ 内側面
１４Ｂ 平坦内側面
１４ＢＷ （平坦内側面のうち、貴金属チップ）溶接予定部
１５ 貴金属チップ
１７Ｂ 平坦外側面
１８Ｓ （未曲げ外側電極の）先端面
２０ 未曲げスパークプラグ溶接装置
２１ 溶接台
２２ ビデオカメラ（撮像手段）
２２ＡＸ 撮像光軸
２３ 固定治具（固定手段）
２４ ＸＹステージ（平面方向移動手段）
２５ 回動テーブル（回動手段）
２５ＡＸ 回動軸
ＤＲ 回動軸線方向
２６ レーザ出射ユニット（レーザ照射装置）
２６ＡＸ レーザ光軸
３１ 上面プレート
３１Ｔ 第１基準面（回動軸線方向基準面）
３１Ｕ 第２基準面（中心軸線方向基準面）
３２ プッシャ
４０ 画像
４１ 画像中心
４４ チップ先端面画像（貴金属チップ画像）
４４Ｃ （先端面画像の）中心
６０ スパークプラグ製造装置

Claims (12)

1. 中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着された外側電極であって、少なくとも後に行う曲げ加工後には上記中心電極側を向く、平坦な平坦内側面を含む外側電極と、を備える未曲げスパークプラグについて、その上記外側電極の平坦内側面のうち溶接予定部に、円柱状の貴金属チップをその接合端面が上記平坦内側面に当接された状態で溶接するスパークプラグの溶接装置であって、
   撮像光軸を有し、画像を撮影する撮像手段と、
   上記外側電極の平坦内側面が、上記撮像光軸に直交し、かつ上記撮像手段側に向いた状態で、上記未曲げスパークプラグを自身に固定する固定手段と
   上記固定手段を、上記外側電極の平坦内側面に平行な平面方向に移動可能としてなる平面方向移動手段と、
   上記撮像光軸と平行な回動軸を有し、上記固定手段及び上記平面方向移動手段とを、上記回動軸の周りに回動可能としてなる回動手段と、
   レーザ光を出射するレーザ照射装置であって、
   上記未曲げスパークプラグを上記固定手段で固定し、上記固定手段と共に上記未曲げスパークプラグを上記平面方向移動手段で移動させ、上記平坦内側面の上記溶接予定部に上記接合端面が当接した状態で配置された上記貴金属チップについて、上記接合端面の中心を上記回動軸に一致させたとき、上記レーザ光軸が、この貴金属チップの上記接合端面の周縁のうちいずれかの部分に一致し、
   この状態で、上記回動手段により、上記平面方向移動手段及び上記固定手段と共に、上記未曲げスパークプラグを上記回動軸の周りに回動させたとき、上記貴金属チップの上記接合端面の周縁の全周に亘り、レーザ光が照射される配置にしてなる
   レーザ照射装置と、を備え
   上記撮像手段は、上記貴金属チップの接合端面の中心を上記回動軸に一致させた上記状態において、少なくとも上記貴金属チップ及びその周縁を撮像する
   スパークプラグの溶接装置。
2. 請求項１に記載のスパークプラグの溶接装置であって、
   前記撮像光軸と前記回動軸とを同軸としてなる
   スパークプラグの溶接装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグの溶接装置であって、
   前記固定手段は、
   前記外側電極を保持して、前記未曲げスパークプラグを固定する固定手段である
   スパークプラグの溶接装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置であって、
   前記固定手段は、
   前記外側電極の平坦内側面のうち、前記溶接予定部及びその周縁を除く部分の少なくとも一部を当接させて、前記未曲げスパークプラグの上記外側電極について、前記回動軸の軸線に沿う回動軸線方向の位置決めをする回動軸線方向基準面を含む
   スパークプラグの溶接装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置において、
   前記固定手段は、
   前記外側電極の先端面を当接させて、前記未曲げスパークプラグの上記外側電極について、前記中心電極の軸線に沿う中心軸方向の位置決めをする中心軸方向基準面を含む
   スパークプラグの溶接装置。
6. 中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着され、上記中心電極の先端面に自身の内側面が対向するように折り曲げ成形された外側電極とを備え、上記外側電極の内側面のうち、上記中心電極と対向する位置に円柱状の貴金属チップを溶接してなり、この貴金属チップと上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成してなるスパークプラグの製造装置であって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグの溶接装置を含む
   スパークプラグの製造装置。
7. 中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着された外側電極であって、少なくとも後に行う曲げ加工後には上記中心電極側を向く、平坦な平坦内側面を含む外側電極と、を備える未曲げスパークプラグについて、そのうちこの貴金属チップの軸線に直交する上記外側電極の上記平坦内側面のうち溶接予定部に、円柱状の貴金属チップをその接合端面が上記平坦内側面に当接された状態でこの平坦内側面に溶接する、未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、
   上記未曲げスパークプラグを固定する固定ステップと、
   上記外側電極の上記平坦内側面に直交する撮像光軸を有する撮像手段で、この平坦内側面の上記溶接予定部に配置された上記貴金属チップを撮像し、この貴金属チップの像が撮像画面上の所定位置に位置するように、上記未曲げスパークプラグを、上記平坦内側面に平行な平面方向に、移動させる平面方向移動ステップと、
   上記平坦内側面に直交し、上記貴金属チップの接合端面の中心を通る回動軸の周りに上記未曲げスパークプラグを回動させつつ、上記貴金属チップの接合端面のいずれかの部分にレーザ光線を照射して、上記貴金属チップの上記接合端面の周縁の全周に亘って、上記貴金属チップを上記平坦内側面に溶接するステップと、を備える
   未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法。
8. 請求項７に記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、
   前記撮像光軸と前記回動軸とが同軸であり、
   前記平行方向移動ステップで、前記貴金属チップの先端面の像の中心が前記撮像光軸に対応する画像位置に一致するように前記未曲げスパークプラグを移動させる、
   未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、
   前記固定ステップでは、
   前記外側電極を保持して、前記未曲げスパークプラグを固定する
   未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法。
10. 請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、
    前記固定ステップは、
    前記未曲げスパークプラグについて、前記外側電極の平坦内側面についての前記回動軸の軸線に沿う回動軸線方向の位置を、回動軸線方向基準位置に固定する
    未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法。
11. 請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法であって、
    前記固定ステップは、
    前記未曲げスパークプラグについて、前記外側電極の先端面についての前記中心電極の軸線に沿う中心軸方向に関する位置を、中心軸方向基準位置に固定する
    未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法。
12. 中心電極と、この中心電極を環状に包囲する主体金具と、この主体金具の先端面に自身の一端が固着され、上記中心電極の先端面に自身の内側面が対向するように折り曲げ成形された外側電極とを備え、上記外側電極の内側面のうち、上記中心電極と対向する位置に円柱状の貴金属チップを溶接してなり、この貴金属チップと上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成してなるスパークプラグの製造装置であって、
    請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載の未曲げスパークプラグへの貴金属チップの溶接方法を含む
    スパークプラグの製造方法。

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