JP2007080842A - スパークプラグ製造方法及びスパークプラグ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 押圧方向の接地電極の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができるスパークプラグ製造方法を提供する。
【解決手段】 押圧パンチ５４と接地電極Ｗ2との当接をパンチ当接検出手段（ロードセル）１５５により検出し、その当接検出のあった押圧パンチ５４の位置を押圧ストロークの開始位置とする。そして、この開始位置から設定された押圧ストロークだけ押圧パンチ５４を移動させることにより、接地電極Ｗ2に対する曲げ加工の押圧を行う。これにより、押圧方向の接地電極Ｗ2の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極Ｗ2との当接位置を基準として押圧ストロークが設定されるので、接地電極Ｗ2に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができ、ギャップ間隔不良等を生じにくくすることが可能となる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、スパークプラグ製造方法及びスパークプラグ製造装置に関する。

スパークプラグの製造においては、その火花ギャップ間隔の調整法の一つとして押圧パンチを備えた曲げ装置により、接地電極に調整曲げ加工を施す方法が知られている。具体的には、火花ギャップ部を例えばカメラ等により撮影してギャップ間隔を測定し、現在のギャップ間隔とその目標値との差から必要な押圧ストロークを算出して、当該ストロークにより押圧パンチを駆動して接地電極に押圧を施し、ギャップ間隔が目標値に到達するように調整する。

ところで、ギャップ間隔調整の従来の方法においては、加工位置に位置決めされたスパークプラグに対し押圧パンチの原点位置を固定し、その原点位置から、指示された押圧ストローク分だけ押圧パンチを駆動して、曲げ加工の押圧を行うようにしていた。この方法は簡便であり、処理すべきスパークプラグの個体間で、接地電極の押圧方向の先端位置が比較的揃っている場合には、ギャップ間隔の調整精度もある程度期待できる。ところが実際には、接地電極の先端位置はスパークプラグのロット内あるいはロット間でばらつくことが多く、該先端位置がプラグ個体間で大きく異なっていると、同じ押圧ストロークを設定しても、押圧パンチの接地電極に対する接触開始位置が異なる分だけ押圧曲げの量に差が生じてしまい、ギャップ間隔の調整精度が低下する問題がある。

本発明の課題は、押圧方向の接地電極の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができ、ひいてはギャップ間隔不良等を生じにくいスパークプラグ製造方法及び製造装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のスパークプラグの製造方法（装置）は、接地電極が中心電極側面と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたスパークプラグの製造方法（装置）に関するものであって、火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、
調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定工程（調整押圧ストローク決定手段）と、
接地電極に対して火花ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、ギャップ間隔が目標値に到達するように、決定された押圧ストローク量により接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ工程（押圧曲げ手段）とを含み、上記の課題を解決するために、
接地電極に向けて接近する押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その検出のあった押圧パンチの位置を押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、上記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで押圧パンチが移動するように、当該押圧パンチの駆動制御（装置においては、パンチ駆動制御手段がこの機能を担う）を行うことを特徴とする。

上記本発明の製造方法ないし製造装置によれば、押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その当接検出のあった押圧パンチの位置を押圧ストロークの開始位置として、ここから設定された押圧ストロークだけ押圧パンチを移動させることにより、接地電極に対する曲げ加工の押圧を行うようにした。これにより、押圧方向の接地電極の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極との当接位置を基準として押圧ストロークが設定されるので、接地電極に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができ、ひいてはギャップ間隔不良等を生じにくくすることが可能となる。

押圧パンチの駆動部としては、駆動モータと、その駆動モータの回転を、押圧ストローク方向の運動に変換して押圧パンチに伝達する駆動変換・伝達手段（例えばねじ軸機構）とを含むものを使用できる。この場合、押圧パンチの駆動制御においては、例えば角度センサにより、押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段が検出したときの駆動モータの回転角度位置を、押圧ストロークの開始位置として検出することができる。これにより、押圧ストロークの開始位置を高精度に定めることができ、ひいてはギャップ間隔の調整精度をさらに高めることができる。

パンチ当接検出手段は、当接に伴う押圧パンチへの付加荷重の変化を、当接の情報として検出する荷重検出手段を含むものとすることができる。押圧パンチへの付加荷重は、接地電極との当接に伴い鋭敏に変化するので、これを検出することにより押圧ストロークの開始位置を高精度に検出することができる。

この場合、その荷重検出手段は、押圧パンチのパンチ軸上において、該押圧パンチに軸線方向に付加される荷重を検出する荷重センサとすることができる。荷重センサをパンチ軸に設けることで、接地電極との当接に伴う荷重変化を極めて直接的に検出することができ、押圧ストロークの開始位置の検出精度をさらに高めることができる。例えば、パンチ駆動部により押圧方向に駆動される可動ベースの先端側に、押圧パンチを荷重センサを挟み付けた状態にて取り付け、接地電極との当接に伴い該荷重センサが、押圧パンチと可動ベースとの間で挾圧されて該当接に伴う荷重変化を検出する装置構成を用いれば、荷重変化の検出精度を一層高めることができる。

上記方法ないし装置には、中心電極の中心軸線と直交する投影面を考え、この投影面上に接地電極の先端エッジ線を投影して、中心電極の外周エッジ線との間隔が最小となる該先端エッジ線上の点を間隔最小点ｕとする一方、その投影面上において、中心軸線Ｏを通って押圧パンチによる接地電極の押圧方向と略平行な基準方向を設定し、中心軸線Ｏと間隔最小点ｕとを結ぶ方向と基準方向とのなす角度をθuとして、該火花ギャップ間隔が目標値に到達するのに必要な押圧パンチの調整押圧ストロークを、火花ギャップ間隔の算出値に基づき、θuの値が増加するほど大きくなるように決定する調整押圧ストローク決定工程（調整押圧ストローク決定手段）を付加することができる。

上記角度θuが例えば０°であれば、これはギャップ間隔の最小となる位置が中心電極の周方向において調整押圧ストロークの向きに一致していること、すなわち調整押圧ストロークの投影方向が間隔最小点ｕにおけるギャップ縮小方向と一致していることを意味し、加えた調整押圧ストロークのうちギャップ縮小に反映される量は最大となる。しかしながら、角度θuが増大すると、調整押圧ストロークの投影方向は間隔最小点ｕにおけるギャップ縮小方向とはもはや一致しなくなり、角度が大きくなるほど同じ調整押圧ストロークでも、ギャップ縮小に反映される量は小さくなる。

そこて、曲げ加工の調整押圧ストロークを、ギャップ縮小量に応じて一律に定めるのではなく、θuの値が増加するほど大きくなるように設定するので、多極プラグのギャップ間隔調整において、ギャップ間隔最小位置が中心電極の周方向において調整押圧ストロークの向きに一致していなくとも、常に十分なギャップ縮小量を達成することができ、ひいてはギャップ間隔不良を生じにくくすることができる。

具体的には、調整押圧ストローク決定工程（手段）においては、接地電極の幅方向中心位置を通る接地電極中心線ζを投影面上に設定し、押圧パンチの押圧方向を該投影面上にてこの接地電極中心線ζと略平行な向きに設定するとともに、この接地電極中心線ζと、中心軸線Ｏと間隔最小点ｕとを結ぶ直線Ｊとのなす角度をθuとしたときに、該直線Ｊの向きにおいて到達目標ギャップ値ｇaが得られるように、調整押圧ストロークを決定することができる。接地電極への押圧方向は、上記接地電極中心線ζの方向を向いていることが、曲げによる接地電極の幅方向への偏心が生じにくく、ギャップを均一に縮小できるので好都合である。この場合、この接地電極中心線ζを基準方向としてθuを上記のように定めることで、所期のギャップ縮小量を達成するための、θuに応じた調整押圧ストロークの値を容易に決定することができる。

調整押圧ストロークは、曲げ実施前の中心軸線Ｏと間隔最小点ｕとの距離Ｒを反映した情報と、角度θuを反映した情報と、到達目標ギャップ値ｇaを反映した情報とに基づいて、例えば幾何学的な算出アルゴリズムに基づいて算出することができる。他方、各種θuの値に対応する調整押圧ストロークを反映した調整押圧ストロークパラメータの値を所定の記憶手段にθuの値と対応付けた形で記憶しておき、間隔最小点ｕの角度位置θuの値に対応する調整押圧ストロークパラメータ値を記憶手段から読み出すとともに、その読み出した調整押圧ストロークパラメータ値に基づいて調整押圧ストロークを決定することもできる。前者の場合は、調整押圧ストローク算出に必要なデータ量を削減することができ、後者の場合は、例えばθuの値に応じた調整押圧ストロークパラメータ値を記憶手段から読み出すだけで調整押圧ストロークを簡単に決定することができる。

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、本発明のスパークプラグ製造装置（以下、単に製造装置という）の一実施例を概念的に示す平面図である。該製造装置１は、被処理スパークプラグ（以下、ワークともいう）Ｗを搬送経路Ｃ（本実施例では直線的なものとなっている）に沿って間欠的に搬送する搬送機構としてのトラバーサ３００を備え、その搬送経路Ｃに沿って、接地電極整列機構１２、基準部位値測定装置（基準位置測定手段）１３、曲げ装置１４、及び撮影手段としての撮影・解析ユニット１５等の工程実施部が配置されている。

トラバーサ３００は、搬送経路Ｃに沿って敷設されたレール３０３，３０３上を移動する移動テーブル３０２と、その移動テーブル３０２に取り付けられた回転ワークホルダ３０４とを有する移動テーブル機構１１を主体に構成されている。移動テーブル３０２は、タイミングプーリ（スプロケットでもよい）３０６，３０６に回し懸けられたタイミングベルト（チェーンでもよい）３０１の中間位置に取り付けられ、正逆両方向に回転可能な駆動モータ２４によりタイミングベルト３０１を巡回駆動することにより搬送経路Ｃに沿って往復動するとともに、各工程実施部にて停止しつつ、検査及び曲げの各工程が順次行われるようになっている。

図６に示すように、ワークＷは、筒状の主体金具Ｗ3、その主体金具Ｗ3の内側に嵌め込まれた絶縁体Ｗ4、絶縁体Ｗ4の軸方向に挿通された中心電極Ｗ1、及び主体金具Ｗ3に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が中心電極Ｗ1側に曲げ返され、その先端面が中心電極Ｗ1の側面に対向する接地電極Ｗ2等を備えている。接地電極Ｗ2は、中心電極Ｗ1の中心軸線周りに複数（本実施例では４つ）配置され、全体が多極スパークプラグとして構成されている。

図２は、移動テーブル機構１１の構造を示す断面図である。その回転ワークホルダ３０４の上面側には、その中心位置において垂直方向に形成されたワーク装着孔３１１が開口しており、ここに筒状のサブホルダ２３に後端部が嵌め込まれたワークＷが、該サブホルダ２３とともに接地電極Ｗ2側が上となるように立てた状態で着脱可能に装着される。他方、回転ワークホルダ３０４の下面中心部からは、ワーク装着孔３１１の軸線（すなわち、ワークＷの軸線）の延長上において回転軸３１０が下向きに延び、移動テーブル３０２に孔設された軸孔に挿通されるとともに、ベアリング３１３，３１４を介して回転可能に支持されている。回転軸３１０はモータ３１５により所定の角度単位、具体的にはワークＷの接地電極Ｗ2の配置角度間隔（本実施例では９０°）を単位として、正逆両方向に回転駆動される。これにより、回転ワークホルダ３０４すなわちワークＷは、自身の軸線周りに接地電極Ｗ2の配置角度間隔を単位として回転することとなる。

次に、回転ワークホルダ３０４の上面には、図３に示すように、装着されたワークＷを取り囲む形で複数（本実施例では３つ）のワークチャック３１６が取り付けられている。各ワークチャック３１６は、それぞれ図２に示すように、回転ワークホルダ３０４の上面に設けられたガイド３１６ｃに対し、ワーク装着孔３１１を中心とする半径方向においてワークＷに対し進退可能に取り付けられたスライド部材３１６ａと、そのスライド部材３１６ａの上面にボルト３１６ｄを用いて固定されたチャックプレート３１６ｂとを有している。図３に示すように、チャックプレート３１６ｂは先端に向かうほど狭幅となるように、両側面が斜面状に形成されており、その先端位置には、ワークＷ側の被保持面に対応する形状（この場合、主体金具Ｗ1のねじ部の外周面に対応する円弧状）のワーク保持面３１６ｅが形成されている。

図２に示すように、回転ワークホルダ３０４の内部には、各スライド部材３１６ａをガイド３１６に沿って進退駆動するチャックシリンダ３１７が内蔵されている。各スライド部材３１６をチャックシリンダ３１７により、装着されたワークＷに向けて前進させると、図３（ａ）に示すように、ワークＷは主体金具Ｗ1のねじ部外周面において、３つのチャックプレート３１６ｂにより挟み付けられた状態で保持されることとなる。なお、図３（ｂ）は、ワークＷを保持した状態にて、回転ワークホルダ３０４を反時計方向に９０°回転させた状態を示している。

次に、図４は、接地電極整列機構１２の構造を示す平面図である。接地電極整列機構１２は、移動テーブル機構１１に対するワークＷの装着位置に設けられており、手動（あるいは装着用のロボットを用いてもよい）にて回転ワークホルダ３０４に装着されたワークＷの、検査対象となる火花ギャップに対応する接地電極Ｗ2を、以降の検査及び曲げ加工の工程実施に好都合となる向きに整列・位置合わせするためのものである。この場合、図１に示すように、ワークＷの搬送経路Ｃの片側に沿って、基準部位置測定を除く各工程の実施位置が配置される形となっており、接地電極整列機構１２は、接地電極Ｗ2の先端面と中心電極Ｗ1の側面との対向方向（図６も参照）が搬送経路Ｃと略直交し、かつ接地電極Ｗ2が工程実施位置の配列側を向くようにワークＷを整列させるようになっている。

具体的には、接地電極整列機構１２は本体３１８を備え、その先端側には、１対の整列アーム３２０，３２０が、回転ワークホルダ３０４に装着されたワークＷの接地電極Ｗ2に対応する高さ位置において、略水平な面内でそれぞれ旋回可能に取り付けられている。これら２つの整列アーム３２０，３２０は、本体３１８の先端部幅方向両側に、それぞれピン３２１，３２１により旋回可能に取り付けられており、先端部には把持ヘッド３２０ａ，３２０ａがそれぞれ形成されている。他方、各アーム３２０，３２０の後端部は、図示しないリンク機構及びエアシリンダにより進退駆動される。これにより整列アーム３２０，３２０は、把持ヘッド３２０ａ，３２０ａが互いに接近・離間する向きに旋回駆動され、整列対象となる接地電極Ｗ2を両把持ヘッド３２０ａ，３２０ａにより、所定の整列位置において挟み込む形で整列・位置決めするようになっている。

図５は、基準部位置測定装置１３の構成例を示すものである。該測定装置１３は、搬送経路Ｃを挟む形でその両側に配置された投光部２０１と受光部２０２とを備える。投光部２０１は、幅が中心電極Ｗ1の軸線と略平行となる向きにて帯状のレーザ光Ｌ1（図６も参照）を、測定対象となる接地電極Ｗ2を先端部中間位置にて横切るように投射するものであり、受光部２０２は該帯状のレーザ光Ｌ1を受けるラインセンサ（例えば一次元ＣＣＤセンサ）により構成されている。レーザ光Ｌ1の接地電極Ｗ2に遮られる部分は受光部２０２に到達しないので影となり、ラインセンサの出力からこの影の先端位置を読み取ることで、接地電極Ｗ2の先端位置（基準部位置）を知ることができる。

図７に、撮影・解析ユニット１５の構成例を示している（（ａ）は要部正面図、（ｂ）は側面図である：画像解析部の電気的構成については後述する）。撮影・解析ユニット１５は、フレーム２２上に固定されたベース３６と、そのベース３６にほぼ垂直に立設された支柱３７とを有する。そして、その支柱３７にはカメラ駆動部３９が、スライドクランプ４１，４１を介して、上下にスライド可能に取り付けられている。カメラ駆動部３９は、ケース４３内に昇降ヘッド４２と、その昇降ヘッド４２に螺合してこれを昇降移動させるねじ軸４４と、タイミングプーリ４８，４９とタイミングベルト４７とを介してねじ軸４４を正逆両方向に回転駆動するカメラ昇降モータ４６とが収容された構造を有する。昇降ヘッド４２には、撮影位置に位置決めされたワークＷを撮影するカメラ４０と、そのワークＷの先端部を照らす照明部としてのリングライト３８とが取り付けられ、それらカメラ４０とライト３８とは一体の撮影装置本体部４５を形成している。

カメラ駆動部３９は、モータ４６の作動によりねじ軸４４を回転させ、ワークＷの撮影方向（すなわち上下方向）において撮影装置本体部４５ひいてはカメラ４０を移動させることにより、これをワークＷの撮影対象部分（この場合、接地電極Ｗ2の先端面）に合焦する位置に位置決めする役割を果たす。

カメラ４０は、例えば二次元ＣＣＤセンサを画像検出部として有するＣＣＤカメラとして構成されており、中心電極Ｗ1の軸線方向先端側、すなわち上方からワークＷを撮影する。図１１（ａ）に示すように、該カメラ４０は、ワークＷの火花ギャップｇと、これに面する接地電極Ｗ2及び中心電極Ｗ1の各エッジが視野２１０内に収まるように撮影する。

次に、図８は曲げ装置１４の構成例を示す。曲げ装置１４は、装置のベース５０上に取り付けられた例えば片持式のフレーム５０ａの前端面に、本体ケース５１が取り付けられている。その本体ケース５１内には可動ベース５３が昇降可能に収容されており、該可動ベース５３には押圧パンチ５４が、本体ケース５１の下端面から突出する形態で取り付けられている。そして、可動ベース５３に螺合するねじ軸（例えばボールねじ）５５を、押圧パンチ駆動モータ５６により正逆両方向に回転させることにより、押圧パンチ５４は、ワークＷの接地電極Ｗ2の曲げ部に対して、斜め上方から接近・離間するとともに、ねじ軸駆動の停止位置に対応して、任意の高さ位置を保持可能とされている。なお、押圧パンチ駆動モータ５６の回転伝達力は、タイミングプーリ５６ａ、タイミングベルト５７及びタイミングプーリ５５ａを介して、ねじ軸５５に伝達される。

図８に示すように、押圧パンチ５４の先端部には接地電極Ｗ2に当接する曲げ金具５８が取り付けられており、可動ベース５３と押圧パンチ５４との間には荷重センサとしてのロードセル１５５が配置されている。具体的には、可動ベース５３の先端側に、押圧パンチ５４がロードセル１５５を挟み付けた状態にて取り付けられており、押圧パンチ５４（曲げ金具５８）が接地電極Ｗ2と当接するに伴い、ロードセル１５５は、押圧パンチ５４と可動ベース５３との間で挾圧されて、該当接に伴う荷重変化を検出するようになっている。ここでは押圧パンチ５４の基端側が筒状に形成され、その後方側開口部において可動ベース５３の先端部が内側に差し込まれている。ロードセル１５５は、押圧パンチ５４の筒状の内面底部と可動ベース５３の先端面との間に配置されている。

また、図２０に示すように、押圧パンチ５４（図８）の接地電極Ｗ2に対する接近・離間方向、すなわち調整押圧ストローク方向ＯPは、中心電極Ｗ1の中心軸線と直交する面を基準面（後述する投影面と平行：ここでは略水平に設定されている）Ｈとのなす角度Ｂが略４５°に設定されている。他方、曲げ金具５８の先端面（接地電極Ｗ2との当接面となる）と調整押圧ストローク方向ＯPの垂線Ｖとは一定の角度Ａ（ただし、この実施例では０°）をなしている。

図９は、スパークプラグ製造装置１の主制御部１００とその周辺の電気的構成を表すブロック図である。主制御部１００は、Ｉ／Ｏポート１０１とこれに接続されたＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３及びＲＡＭ１０４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ１０３には主制御プログラム１０３ａが格納されている。そして、Ｉ／Ｏポート１０１には、トラバーサ３００（図１）の駆動部２ｃが接続されている。該駆動部２ｃは、サーボ駆動ユニット２ａと、これに接続された駆動モータ２４と、そのモータ２４の回転角度位置を検出するパルスジェネレータ２ｂ等を含んで構成されている。また、Ｉ／Ｏポート１０１には、移動テーブル機構１１、接地電極整列機構１２、基準部位置測定装置１３、曲げ装置１４及び撮影・解析ユニット１５が接続されている。

図１６は、曲げ装置１４の電気的構成例を示すブロック図である。その制御部１５０は、Ｉ／Ｏポート１５１とこれに接続されたＣＰＵ１５２、ＲＯＭ１５３及びＲＡＭ１５４等からなるマイクロプロセッサを要部として構成されている。押圧パンチ駆動モータ５６は、サーボ駆動ユニット１５６を介してＩ／Ｏポート１５１に接続されており、パルスジェネレータ（ＰＧ）１５９がつながれている。そして、ＣＰＵ１５２は、ＲＯＭ１５３に格納された制御プログラムによりＲＡＭ１５４をワークエリアとして、主制御部１００から指示された調整押圧ストロークが得られるようにモータ５６を駆動させ、接地電極Ｗ2に対する曲げ加工を行う制御を司る。なお、ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２のワークエリア１０４ａとして機能する。また、前述のロードセル１５５は、ロードアンプ１５７及びＡ／Ｄ変換器１５８を介してＩ／Ｏポート１５１に接続されている。

図１０は、撮影・解析ユニット１５の電気的構成を示すものである。その制御部（以下、画像解析部ともいう）１１０が、Ｉ／Ｏポート１１１とこれに接続されたＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１３及びＲＡＭ１１４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ１１３には画像解析プログラム１１３ａが格納されている。また、Ｉ／Ｏポート１１１には、撮影手段としての前述のカメラ４０（二次元ＣＣＤセンサ１１５と、そのセンサ出力を二次元デジタル画像入力信号に変換するためのセンサコントローラ１１６とを含む）とが接続されている。また、ＲＡＭ１１４には、ＣＰＵ１１２のワークエリア１１４ａと、撮影カメラ４０によるワークＷの撮影画像データを記憶するためのメモリ１１４ｂとが形成されている。なお、ＣＰＵ１１２は、画像解析プログラム１１３ａにより、電極エッジ線情報生成手段、火花ギャップ間隔算出手段、調整押圧ストローク決定手段等の主体となるものである。

以下、製造装置１を用いた、本発明のスパークプラグの製造方法の処理の流れを、図１２のフローチャートを参照して説明する。まず、図１の移動テーブル３０２をワーク装着位置へ移動し、図２に示すように、ワークＷを回転ワークホルダに装着する。Ｓ１では、接地電極整列機構１２が主制御部１００からの指令を受けて、図４に示すように整列アーム３２０を作動させ、接地電極Ｗ2の１つを挟み込んで整列・位置決めを行う。その整列・位置決めされた接地電極Ｗ2が処理対象として選択される。Ｓ２では、整列アーム３２０により接地電極Ｗ2が挟み込まれたままの状態を維持しつつ、移動テーブル機構１１において、３つのワークチャック３１６をチャックシリンダにより作動させ、ワークＷをチャックする。このチャックにより、ワークＷは接地電極Ｗ2の整列状態を保持することとなる。チャックが完了すれば、接地電極整列機構１２は整列アーム３２０を退避させる。

続いて、Ｓ３では、ワークＷはトラバーサ３００により基準部位置測定装置１３の位置へ運ばれる。基準部位置測定装置１３は図５に示すようにレーザ光Ｌ1により、対象となる接地電極Ｗ2の先端位置を測定する。次いでＳ４において、図７のカメラ駆動部３９は、測定された接地電極Ｗ2の先端位置を参照してカメラ４０を昇降させ、接地電極Ｗ2に合焦する位置に位置決めする。Ｓ５ではギャップ撮影・解析処理が行われる。ここでは、ワークＷが、カメラ４０を位置決め済みの撮影・解析ユニット１５に対して撮影位置に移動・位置決めされ、画像解析部１１０（図１０）がカメラ４０からの画像を取り込み、その画像を解析する。これにより、図１１に示すようにギャップｇを挟んで対向する中心電極Ｗ1のエッジＥ1と、接地電極Ｗ2のエッジＥ2とを決定し、それらエッジＥ1，Ｅ2間の中心電極Ｗ1の半径方向の距離として火花ギャップｇの値を求める。

次いで、Ｓ６では火花ギャップｇの目標値（例えばＲＯＭ１０３（図９）に記憶されている）を読み出し、測定したギャップ測定値ｇと比較することにより、曲げ装置１４（図８）の曲げパンチ５４の調整押圧のためのストロークを算出する。Ｓ７では、ワークＷを曲げ装置１４の曲げ加工位置へ移動・位置決めし、図８の曲げ装置１４が、主制御部１００からの指令と調整押圧ストロークの値とを受け、そのストロークにてモータ５６（図８）を作動させて接地電極Ｗ2に押圧を加え、曲げ加工によるギャップ間隔の調整を行う。このとき、主制御部１００では、例えばＲＡＭ１０４（図９）に記憶されている曲げ回数の値ｎをインクリメントする。

そして、Ｓ８でワークＷを再び撮影位置に移動させ、再びギャップ間隔の測定を行う。そして、Ｓ９で測定したギャップ間隔を目標値と比較・判定し、ギャップ間隔が目標値に到達していなければ、Ｓ１０を経てＳ６に戻り、以下同様の処理により曲げ加工とギャップ測定とを繰り返す。なお、Ｓ１０で曲げ回数ｎが上限値ｎmaxを超えても目標値に到達しない場合は異常として処理を打切り、Ｓ１１へ進んでワーク排出となる。他方、Ｓ９でギャップ間隔が目標値に到達すれば正常と判定し、Ｓ１２を経てＳ１３へ進み、図３（ｂ）に示すように、回転ワークホルダ３０４を所定角度（本実施例では９０°）回転させることにより、次の接地電極Ｗ2を処理位置に移動・位置決めする。そして、Ｓ３に戻り、上記の工程を繰り返す。これにより、多極プラグの各接地電極Ｗ2に対するギャップ間隔の検査と、その調整処理とが順次行われてゆく。そして、Ｓ１２において全て接地電極Ｗ2についての処理が完了すれば、Ｓ１１に進んでワーク排出となり、終了となる。

さて、図１２のギャップ撮影・解析処理（Ｓ５，Ｓ８）では、画像により決定されたエッジＥ1，Ｅ2の情報を用いてギャップ測定処理が行われる。図１３は、その処理の流れの一例を示すものである。まず、Ｌ１において、接地電極Ｗ2の先端エッジ線Ｅ2の情報（例えば、エッジ線上の各点の位置座標集合として与えられる）と、中心電極Ｗ1の外周エッジ線Ｅの情報（例えば、中心座標Ｏと半径ｒ0として与えられる）とを読み出す。次いで、図１５（ａ）に示すように、Ｌ２においてスキャン角度位置θを基準角度位置θ0（基準線は、例えばＯと接地電極Ｗ2の先端エッジ線Ｅ2の一方の端点とを結ぶ線）とし、Ｌ３で該角度位置θ（＝θ0）において中心Ｏを通る基準線Ｌを生成する。そして、Ｌ４で接地電極Ｗ1のエッジ線Ｅ2との交点Ｐの座標を求め、Ｌ５で中心座標ＯからＰまでの距離Ｒ＝ＯＰを算出する。このＲとθとの値の組を制御部１１０（図１０）のＲＡＭ１１４に記憶する。次に、Ｌ６で角度位置を一定微小角Δθだけ増加させて、Ｌ７で新たな基準線Ｌを生成し、さらにＬ８を経てＬ４に戻り、Ｅ2との交点を求めて同様にＲを算出し、そのときのθ値と対応づけてＲＡＭ１１４に記憶する。この処理をＬとＥ2との交点が生じなくなるまで繰り返す。

これにより、ＲＡＭ１１４には、図１４に示すように、各角度位置θと対応するＲ値の組（θ，Ｒ）＝（θ1，Ｒ1）、（θ2 ，Ｒ2）、‥‥‥、（θn ，Ｒn）が記憶される。これらの値の組は、図１５（ｂ）に一点鎖線にて示すように、θ−Ｒ平面上の点としてプロットすることにより、接地電極Ｗ2の先端エッジ線Ｅ2の起伏レベルプロファイルＰＦを表すこととなる。

図１３に戻り、Ｌ９において、この起伏レベルプロファイルＰＦに平滑化処理を行う。この平滑化処理は、例えば図１５（ｂ）に示すように、起伏レベルプロファイルＰＦを複数の所定長さの区間Seg1，‥‥，segmに区分し、各区間Seg毎に起伏レベルプロファイルＰＦを平均化する処理として行うことができる。例えば、区間Seg2には打抜き時のバリ等に起因すると思われる突起ＢＰが生じているが、平均化処理によりこの突起ＢＰが馴らされて突出高さが小さくなり、後述するギャップ間隔測定への影響が軽減される。

次に、図１２の調整押圧ストローク算出工程（Ｓ６）と調整曲げ工程（Ｓ７）について説明する。図１７は、調整押圧ストローク算出処理の一例を示すフローチャートであり、図１８はその説明図である。まず、Ｃ１にて、ギャップ間隔が最小値ｇaとなる点、すなわち間隔最小点ｕの（θ，Ｒ）の組を図１０のＲＡＭ１１４から読み出す。この場合のθは、基準角度位置θ0からの角度で表されている。

次に、中心電極Ｗ1の中心軸線と直交する投影面πを考え、この投影面π上に接地電極Ｗ2の先端エッジ線を投影した状態を考える。図７に示すようにカメラ４０の撮影方向が中心電極Ｗ1の軸線方向と一致しているから、上記投影面πは、カメラ４０の視野平面、換言すれば撮影画像の表示画面と等価なものとみなすことができる。まず、図１７のＣ２にて、接地電極Ｗ2の幅方向中心位置を通る接地電極中心線ζを投影面π上に設定する。ζは、例えばエッジ線Ｅ2の一方の端点の角度位置である基準角度位置θ0から反対側の端点の角度位置であるθnに至る角度区間を二分する線として決定することができる。なお、押圧パンチの押圧方向は、投影面π上にてこの接地電極中心線ζと略平行な向きに設定される形となる。

そして、Ｃ４において点ｕのθ値を、接地電極中心線ζと、中心軸線Ｏと間隔最小点ｕとを結ぶ直線Ｊとのなす角度θuの値に変換し、Ｃ５において、直線Ｊの向きにおいて到達目標ギャップ値ｇaが得られるように、調整押圧ストロークの投影面π上における投影長さｘ（以下、θuの関数であることを示すためにｘ（θu）とも書く）を、次の算出式（又はこれと実質的に等価な結果が得られる算出アルゴリズム）により算出する：
ｘ（θu）＝Ｒｃｏｓθu−
（Ｒ^２ｃｏｓ^２θu−｛Ｒ^２−（ｒ0＋ｇa）^２｝^２）^１／２ ‥‥[１]
ただし、ｒ0は中心電極Ｗ1のエッジ線Ｅの半径であり、ＲはＯから点ｕまでの距離である。この算出式は、図１８に示すように、押圧によりエッジ線Ｅ2がζに沿ってｘ（θu）だけ平行移動してＥ2’に移るとの仮定に基づき、図中(1)及び(2)の方程式を幾何学的に導き、これをｘについて解くことにより得られるものである。なお、φは、Ｅ2がＥ2’に移動するときの点ｕの角度変位である。

なお、押圧により達成されるｘ（θu）の値が小さい場合はφも小さく、押圧後においてもｕは角度位置θuをほぼ保持すると考えることができる。この場合は、図１９に示すように、押圧前の点ｕにおけるギャップ間隔をｇ、同じく押圧後のギャップ間隔すなわち目標ギャップ間隔をｇaとすれば、点ｕの（半径方向の）目標変位量λをｇ−ｇaで表すことができる。そして、これを用いてｘ（θu）を、
ｘ（θu）＝λ／ｃｏｓθu ‥‥[２]
にて、より簡便に算出することができる。

他方、各種θuの値に対応する上記ｘの値を、最終的な調整押圧ストロークσを反映した調整押圧ストロークパラメータ値として所定の記憶手段、例えば図１０の記憶装置１１５に対し、図２１に示すように、θuの値と対応付けた形で記憶しておくこともできる。そして、θuの値に応じて、対応するｘの値を記憶手段から読み出し、上記算出値の代わりに使用することとなる。この場合、データ処理可能な全てのθuの値に対応するｘの値を記憶しておいてもよいし、θuのいくつかの代表値に対応するｘの値のみを記憶しておき、中間のｘの値を補間法により算出するようにしてもよい。

次に、図１７のＣ５に進み、ｘ（θu）を用いて押圧パンチ３４の調整押圧ストロークσを算出する。まず、接地電極Ｗ2の調整押圧ストローク方向のスプリングバックを考えない場合の調整押圧ストロークσ’は、例えば以下のようにして求めることができる。すなわち、図２０に示すように、押圧パンチ５４の調整押圧ストローク方向ＯPは、基準面Ｈ（すなわち投影面π）に対し所定角度Ｂ（略４５°）をなすように斜めに設定され、かつ曲げ金具５８の先端面も調整押圧ストローク方向ＯPの垂線Ｖと一定の角度Ａ（ただし、この実施例では、図８に示すように０°）にて交差している。そして、ｘ（θu）が、曲げ金具５８の先端面の、基準面Ｈに沿う移動量（この場合、水平方向移動量）に対応していると仮定して、σ’は幾何学的に、
σ’＝ｘ・ｓｉｎ（Ｂ＋Ａ）／ｃｏｓＡ ‥‥[３]
として算出することができる。そして、このσ’に対し、見込まれるスプリングバック量νを加味することにより、最終的な調整押圧ストロークσを、
σ＝σ’＋ν ‥‥[４]
にて算出する。

次に、図２２は、調整曲げ工程の処理内容の一例を示すフローチャートである。曲げ装置１４の制御部１５０（図１６）は、Ｂ１にて主制御部１００からの起動信号を受け、Ｂ２で調整押圧ストロークσの値を受信して、これを該ストローク数に対応するモータ５６の回転数すなわちＰＧ１５９のパルス数Ｐσに変換する。そして、Ｂ３でＰＧパルスカウンタ（例えばＲＡＭ１５４内に形成される）をリセットし、Ｂ４でモータ５６を起動する。これにより、曲げ金具５８（図８）は、接地電極Ｗ2に向けて接近を開始する。また、同時に、ロードセル１５５からの出力Ｌxの読み込みをスタートする。

曲げ金具５８が接地電極Ｗ2に当接すると、その当接に伴う圧力変化をロードセル１５５が検知して、その出力値Ｌxを変化させる。Ｂ５では、Ｌxの値が基準値Ｌ0を超えた場合（あるいは、Ｌxの微分値が所定値を超えた場合としてもよい）に、曲げ金具５８が接地電極Ｗ2と当触したとみなし、これを調整押圧ストロークの開始位置として、ＰＧ１５９からのパルスカウントを開始する（Ｂ６）。そして、そのパルスカウント値ＰがＰσに到達すれば、調整押圧ストローク終了とみなし、モータを停止する（Ｂ８）。最後にＢ９で、モータを逆転して押圧パンチ５４を退避させ、処理を終了する。

なお、接地電極Ｗ2と押圧パンチ５４との当接は、該当接に伴うパンチ５４への付加荷重変化を、ロードセル１５５（荷重センサ）により検出する態様の他に、例えば図２３に示すように近接スイッチ（あるいはリミットスイッチ）１６０を用いた構成も可能である。この構成では、図８と同様に、押圧パンチ５４の基端部が筒状に形成され、ここに可動ベース５３の先端部が挿入されているが、可動ベース５３の先端面と、押圧パンチ５４の基端部内面とに間には、押圧ストローク方向に弾性変形する弾性部材（例えばばね）１６１が配置されており、曲げ金具５８が接地電極Ｗ2に当接すると、押圧パンチ５４は弾性部材１６１を圧縮しながら可動ベース５３に対し軸線方向に相対摺動する。そして、可動ベース５３上の所定位置に取り付けられた前記近接スイッチ１６０が、摺動する押圧パンチ５４の基端部後端面を検出することにより、押圧パンチ５４（曲げ金具５８）の接地電極Ｗ2への当接が認識されることとなる。なお、押圧パンチ５４の筒状の基端部の内側に設けられた１６２は、押圧パンチ５４の可動ベース５３への摺動限度を規定するストッパである。

また、パンチ５４への付加荷重変化は、荷重センサを用いず、例えばパンチ駆動モータ５６の駆動電流値の変動に基づいて検出することもできる。この場合、図１６のロードセル１５５、ロードアンプ１５７及びＡ／Ｄ変換器１５８に代えて、図２４に示す荷重変化検出回路１６５（パンチ当接検出手段を構成する）を設ける。ここでは、パンチ駆動モータ５６へ駆動電流を供給するサーボアンプ（サーボ駆動ユニット１５６内に設けられる）１５６ａからの、モータ５６への出力経路上に電流検出抵抗１６６を配置し、その両端電圧差（駆動電流値が反映される）を差動増幅器１６３で検出してＡ／Ｄ変換器１６４にてデジタル化し、Ｉ／Ｏポート１５１を介して制御部１５０にとりこむ。該差動増幅器１６３の出力変化から、パンチ５４への付加荷重変化、すなわちパンチ５４と接地電極Ｗ2との当接を検出することができる。

他方、図２５に示すように、押圧パンチ５４（曲げ金具５８）と主体金具Ｗ3とを検出電源１６７に接続しておき、押圧パンチ５４と接地電極Ｗ2との接触に伴う電気的な導通に基づいて、両者の接触を検出することもできる。ここでは、検出電源１６７の負極側が接地される一方、正極側に抵抗１６９を介してバッファ１６８がつながれており、押圧パンチ５４（曲げ金具５８）と接地電極Ｗ2とが接触した場合はバッファ１６８の出力はＬ（アクティブ）となり、接触しない場合はＨとなる。すなわち、検出電源１６７、抵抗Ｒ及びバッファ１６８が、パンチ接触検出手段としての接触検出回路１７０を構成している。

また、図２６は、接地電極Ｗ2と押圧パンチ５４（曲げ金具５８）との接触を、カメラ１６８が撮影する画像により検出する例を示している。この場合、カメラ１６８が接触検出手段を構成する。

なお、本発明は、上記のように多極スパークプラグへの適用に限られるものではなく、図２７に示すように、接地電極Ｗ2の側面が中心電極Ｗ1の先端面と対向する、いわゆる平行電極型スパークプラグＷの火花ギャップｇの間隔調整にも全く同様に適用することができる。

本発明のスパークプラグ製造装置の一例を示す平面図。 移動テーブル機構の側面断面図。 その回転ワークホルダの作用を説明する平面図。 接地電極整列機構をその作用とともに示す平面図。 基準部位値測定装置の平面図及び側面図。 ワークＷの要部と、これに対するレーザ光の投射位置とを示す説明図。 撮影・解析ユニットの要部正面図及び側面図。 曲げ装置の側面図。 図１の製造装置の主制御部の電気的構成を示すブロック図。 撮影・解析ユニットの画像解析部の電気的構成を示すブロック図。 カメラ視野の例を示す模式図。 図１の製造装置の処理の流れを示すフローチャート。 ギャップ測定処理の流れを示すフローチャート。 接地電極エッジ線のデータを概念的に表す図。 ギャップ測定処理の概念を示す説明図。 曲げ装置の電気的構成の一例を示すブロック図。 調整押圧ストローク算出処理の流れを示すフローチャート。 ｘ（θu）の幾何学的算出原理を示す説明図。 同じく、その簡便な方法を示す説明図。 ｘ（θu）を調整押圧ストロークに変換する原理を説明する図。 記憶装置に記憶されるｘとθuとのデータの組を概念的に示す図。 調整曲げ工程の流れを示すフローチャート。 パンチ接触検出手段の第一の変形例を示す図。 同じく第二の変形例を示す図。 同じく第三の変形例を示す図。 同じく第四の変形例を示す図。 平行電極型スパークプラグの例を示す図。

符号の説明

１ スパークプラグ製造装置
Ｗ ワーク（被処理スパークプラグ）
Ｗ1 中心電極
Ｗ2 接地電極
ｇ 火花ギャップ
Ｅ1，Ｅ2 電極エッジ線
１４ 曲げ装置
１５ 撮影・解析ユニット（撮影手段）
４０ カメラ（撮影手段）
５３ 可動ベース
１００ 主制御部
１１０ 画像解析部（ギャップ間隔算出手段、調整押圧ストローク決定手段）
１５０ 制御部（パンチ駆動制御手段）
１５５ ロードセル（荷重センサ、荷重検出手段、パンチ当接検出手段）
１６５ 荷重変化検出回路（パンチ当接検出手段）
１６８ カメラ（接触検出手段）
１７０ 接触検出回路（パンチ当接検出手段）
２１０ 視野

Claims (5)

1. 接地電極が中心電極と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたスパークプラグの製造方法であって、前記火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、
   調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定工程と、
   前記接地電極に対して前記ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、前記火花ギャップ間隔が目標値に到達するように、前記決定された押圧ストローク量により前記接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ工程とを含み、
   前記接地電極に向けて接近する前記押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その検出のあった前記押圧パンチの位置を前記押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、前記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで前記押圧パンチが移動するように、当該押圧パンチの駆動制御を行うことを特徴とするスパークプラグ製造方法。
2. 前記パンチ当接検出手段は、前記当接に伴う前記押圧パンチへの付加荷重の変化を、前記当接の情報として検出する荷重検出手段を含むものである請求項１記載のスパークプラグ製造方法。
3. 前記荷重検出手段は、前記押圧パンチのパンチ軸上において、該押圧パンチに軸線方向に付加される荷重を検出する荷重センサである請求項２記載のスパークプラグ製造方法。
4. パンチ駆動部により前記押圧方向に駆動される可動ベースの先端側に、前記押圧パンチが前記荷重センサを挟み付けた状態にて取り付けられており、前記接地電極との当接に伴い該荷重センサは、前記押圧パンチと前記可動ベースとの間で挾圧されて、該当接に伴う荷重変化を検出するものとされている請求項３記載のスパークプラグ製造方法。
5. 接地電極が中心電極と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたスパークプラグの製造装置であって、前記火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、
   調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定手段と、
   前記接地電極に対して前記ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、前記火花ギャップ間隔が目標値に到達するように、前記決定された押圧ストローク量により前記接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ手段と、
   前記接地電極に向けて接近する前記押圧パンチと該接地電極との当接を検出するパンチ当接検出手段と、
   その検出のあった前記押圧パンチの位置を前記押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、前記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで前記押圧パンチが押圧方向に移動するように、当該押圧パンチの駆動制御を行うパンチ駆動制御手段と、
   を含むことを特徴とするスパークプラグ製造装置。

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