JP2008069986A - グロープラグの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】歩留まりの向上を図ることのできるグロープラグの製造方法を提供する。
【解決手段】グロープラグは、軸孔4を有する筒状の主体金具2と、主体金具2の先端側から突出した状態で軸孔4内に圧入固定されるシースヒータ3とからなる。圧入工程においては、サーボプレス22により印加される荷重値を荷重計測装置23により計測するとともに、サーボプレス22のストローク量をストローク量計測装置24により計測する。そして、一定量の圧入が終了する毎に、当該圧入に要した荷重値の最大値及び当該圧入によって変化したチューブ出寸法を取得し、これら取得した値と製造荷重規格及び完成時突出長とを比較して圧入工程の合否を判定する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグの製造方法に関する。
ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグとしては、シースヒータを用いたものが広く使用されている。当該グロープラグは、軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から突出した状態で前記軸孔内に取付けられるシースヒータとからなる。
シースヒータは、先端部が閉じた金属製のシースチューブ内に抵抗線コイルと絶縁性粉末とを封入するとともに、当該シースチューブと、抵抗線コイルに通電させる通電端子軸とを一体化させた構成となっており、シースチューブの後部を主体金具の軸孔に固定することにより先端が突出した状態で固定される。
シースヒータと主体金具との固定方法としては一般的に圧入固定が用いられる。この方法では、例えば、主体金具の先端側から軸孔に対しシースヒータを挿入し、両者を仮組みさせた状態で、油圧プレス等によりシースヒータの先端側から荷重をかけることで、当該シースヒータを主体金具に圧入固定させる(例えば、特許文献1参照。)。
上記グロープラグは、予め定められた規格寸法に基づいて製造される。例えば、主体金具の先端面からシースヒータ先端部までの突出長、いわゆるチューブ出寸法が、所定の公差を含み、完成時突出長24.0mm±0.5mmといったように定められている。
特開2003−336842号公報
しかしながら、シースチューブの外径や、当該シースチューブが圧入される主体金具の軸孔の内径には製造誤差などによりバラツキが生じるため、シースヒータが適正に固定されないおそれがある。
そのため、従来では、チューブ出寸法が完成時突出長の中心値(例えば24.0mm)となった時点、すなわち圧入工程の完了時点において、圧入に要した荷重値の最大値(以下、単に圧入荷重値という)が製造荷重規格に適合しているか否かを判定することによって、シースヒータの圧入固定が適正に行われたか否かを判定している。つまり、当該圧入工程の合否を判定している。
この際、圧入荷重値が製造荷重規格の下限値(例えば50kgf)を下回っている成形品に関しては、十分な固定強度が得られず、シースヒータが主体金具から抜け落ちてしまうおそれのある不適合品とみなす。一方、圧入荷重値が製造荷重規格の上限値(例えば500kgf)を超えている成形品に関しては、圧入工程においてシースチューブが座屈したおそれのある不適合品とみなす。従って、上記各条件を満たす成形品、すなわち圧入荷重値が製造荷重規格の範囲内(50kgf〜500kgf)にある成形品のみが適合品とみなされる。
ところが、上記不適合品の中には、チューブ出寸法が完成時突出長の上限値(例えば24.5mm)以下の公差範囲内に達し、完成時突出長及び製造荷重規格の両規格を満たしているにも関わらず、完成時突出長の中心値に達するまで圧入が行われたため、圧入荷重値が製造荷重規格の上限値を超えてしまったものが含まれる可能性がある。逆に、チューブ出寸法が完成時突出長の中心値に達した時点では、圧入荷重値が製造荷重規格の下限値を下回っているが、チューブ出寸法が完成時突出長の下限値(例えば23.5mm)を超えない公差範囲内で圧入を継続することで、十分な固定強度を得るものまで含んでいる可能性もある。このため、従来では、製造荷重規格に係る不適合品の発生する割合が高くなり、歩留まりの低下、ひいては製造コストの増加を招くおそれがあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩留まりの向上、ひいては製造コストの増加抑制を図ることのできるグロープラグの製造方法を提供することにある。
以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。
構成1.本構成のグロープラグの製造方法は、
軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から前記軸孔内に自身の後端部を圧入して自身の先端部が前記主体金具の先端面を基準に公差を含めた所定の完成時突出長を有するシースヒータとを備えてなるグロープラグの製造方法であって、
圧入に要する過程荷重値と、前記主体金具の先端面からシースヒータ先端部までの過程突出長とを取得し、製造荷重規格及び完成時突出長と前記取得した値とを比較し、その比較した結果に基づき、前記主体金具へ前記シースヒータを圧入固定する圧入工程の合否を判定することを特徴とする。
上記構成1では、圧入工程途中における過程荷重値と過程突出長とを取得するとともに、当該取得した値と製造荷重規格及び完成時突出長とを比較することで、圧入工程の合否を判定している。これにより、規格外の成形品(不適合品)が発生する割合を低減することができる。結果として、歩留まりの向上、ひいては製造コストの増加抑制を図ることができる。
構成2.本構成のグロープラグの製造方法では、上記構成1において、
前記圧入工程は、
所定量の圧入を行う圧入ステップと、
前記圧入ステップに要した荷重値の最大値を前記過程荷重値として取得する荷重値取得ステップと、
前記圧入ステップよりも後に当該圧入ステップによって変化した前記過程突出長を取得する突出長取得ステップと、
前記過程荷重値が前記製造荷重規格の範囲に含まれているかどうかを判定する荷重値判定ステップと、
前記過程突出長が前記完成時突出長の範囲に含まれているかどうかを判定する突出長判定ステップと、
を備えることを特徴とする。
上記構成2によれば、所定量の圧入が行われる毎のシースヒータの過程突出長及び過程荷重値の変化をリアルタイムに監視しながら、合否を判定しつつ圧入工程が行われこととなる。その結果、例えば過程荷重値が製造荷重規格の範囲を超えそうな場合には圧入工程が早めに切り上げられ、下回りそうな場合には圧入工程が長めに行われるといったように、シースヒータの完成時突出長の公差を最大限に利用して圧入作業が調節されることで、規格外の成形品が発生する割合を低減することができる。
構成3.本構成のグロープラグの製造方法では、上記構成2において、
前記荷重値判定ステップは、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の上限値以下であるかどうかを判定する荷重値上限判定ステップと、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の下限値以上であるかどうかを判定する荷重値下限判定ステップとを有し、
前記突出長判定ステップは、前記過程突出長が前記完成時突出長の上限値に達しているかどうかを判定する突出長上限判定ステップと、前記完成時突出長の下限値に達しているかどうかを判定する突出長下限判定ステップとを有し、
前記荷重値上限判定ステップと前記突出長上限判定ステップよりも後に、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の上限値であるかどうかを判定する荷重値上限終了判定ステップを備えることを特徴とする。
上記構成3によれば、シースヒータの過程突出長が完成時突出長の上限値に達した後に、過程荷重値が製造荷重規格の上限値に達した場合には、圧入工程を終了することができる。これにより、例えば圧入工程が継続されると、シースヒータの過程突出長が完成時突出長の中心値に達する前に、過程荷重値が製造荷重規格の上限値を超えてしまう成形品に関して、過程荷重値が製造荷重規格の上限値に達した時点で即座に圧入作業を終了することで、当該成形品を完成時突出長及び製造荷重規格の両規格を満たした適合品として得ることができる。さらに、シースヒータの過程突出長が完成時突出長の上限値に達するまでに、過程荷重値が製造荷重規格の上限値を超えた場合には、圧入作業を終了することができる。従って、製造荷重規格を満たさない成形品に関して、無駄な圧入作業を継続しなくともよく、生産効率を高めることができる。
構成4.本構成のグロープラグの製造方法では、上記構成3において、
前記荷重値上限終了判定ステップに次いで、前記過程突出長が前記完成時突出長の中心値を含めて当該中心値より下限値側の値であるかどうかを判定する中心値判定ステップを備え、
当該中心値判定ステップに次いで、前記荷重値下限判定ステップと前記突出長下限値判定ステップを備えることを特徴とする。
上記構成4によれば、シースヒータの過程突出長が完成時突出長の中心値に達した時点では、過程荷重値が製造荷重規格の下限値を下回り、製造荷重規格外の不適合品となってしまう成形品に関して、シースヒータの過程突出長が完成時突出長の下限値を下回らない公差範囲内で圧入工程を継続することで、当該成形品を完成時突出長及び製造荷重規格の両規格に適合した適合品として得ることも可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1(a)は、本発明により製造されるグロープラグの一例を示す全体図であり、図1(b)はその縦断面図である。
図1(a),(b)に示すように、グロープラグ1は、筒状の主体金具2と、主体金具2に装着されたシースヒータ3とを備えている。
主体金具2は、軸線C1方向に貫通する軸孔4を有するとともに、その外周面には、ディーゼルエンジンへの取付用のねじ部5と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部6とが形成されている。
シースヒータ3は、シースチューブ7と通電端子軸8とが軸線C1方向に一体化されて構成されている。
図2に示すように、シースチューブ7は、先端部が閉じた金属製チューブであって、その内側には、チューブ先端に接続された発熱体としての発熱コイル9と、当該発熱コイル9の後端に直列接続された制御コイル10とがマグネシア粉末等の絶縁性粉末11とともに封入されている。シースチューブ7の後端は、通電端子軸8との間で環状ゴム17により封止されている。
また、シースチューブ7の後端側には大径部7aが形成されている。そして、この大径部7aが、主体金具2の軸孔4に形成された小径部4aに対し圧入固定されることにより、シースチューブ7が主体金具2の先端より突出した状態で保持される。
通電端子軸8は、自身の先端がシースチューブ7内に挿入され、前記制御コイル10の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具2の軸孔4に挿通されている。通電端子軸8の後端は主体金具2の後端から突出しており、この主体金具2の後端部においては、ゴム製等のOリング12、樹脂製等の絶縁ブッシュ13、絶縁ブッシュ13の脱落を防止するための押さえリング14、及び、通電用のケーブル接続用のナット15がこの順序で通電端子軸8に嵌め込まれた構造となっている。
次に、グロープラグ1の製造方法について説明する。まずシースヒータ3の成形工程について説明する。シースヒータ3の成形工程では、最終寸法よりも加工代分だけ大径に形成され、かつ、先端が閉じられていない筒状のシースチューブ7内に、通電端子軸8の先端と、当該通電端子軸8と一体となった発熱コイル9及び制御コイル10とを配置する。そして、シースチューブ7の先端を閉塞させるとともに、当該先端部に発熱コイル9の先端を接合する。その後、シースチューブ7内に絶縁性粉末11を充填した後、当該シースチューブ7にスウェージング加工を施す。これにより、大径部7aを有するシースチューブ7が形成されるとともに、当該シースチューブ7が通電端子軸8と一体となって、シースヒータ3が完成する。
続いて、上記のように成形されたシースヒータ3を主体金具2の軸孔4に圧入固定する圧入工程について図3,4を参照して詳しく説明する。図3は、圧入工程において使用される圧入固定装置の構成を示す模式図であり、図4は、圧入工程の流れを示すフローチャート図である。
圧入工程では、先ずステップS1において、圧入固定装置20の支持台21にて主体金具2を軸線C1方向への移動を拘束するように固定するとともに、当該主体金具2の先端側から軸孔4に対し、シースヒータ3をその後端側より挿入し、両者を仮組みさせる(図3参照)。
その後、ステップS2において、シースヒータ3の先端部に当接されるサーボプレス22を介して軸線C1方向に荷重を印加し、一定量(例えば0.001mm)の圧入を行う(圧入ステップ)。これにより、シースチューブ7の大径部7aが軸孔4の小径部4a内に一定量圧入される。
圧入固定装置20には、サーボプレス22により印加される荷重値を計測する荷重計測装置23と、サーボプレス22のストローク量すなわちシースヒータ3の圧入長を計測するストローク量計測装置24と、両計測装置23,24によって計測された値を基にサーボプレス22を制御する制御装置25と、前記計測値など各種データを表示可能なモニタ26とが備えられている。なお、制御装置25は、各種演算処理を行うCPU27と、当該CPU27による演算結果や前記計測値など各種データを記憶するメモリ28と、サーボプレス22におけるプレス量を制御するプレス量制御装置29とを備えている。
本実施形態におけるグロープラグ1は、主体金具2の先端面2aを基準としたチューブ出寸法(シースヒータ3の突出長)L1の完成時突出長が24.0mm±0.5mmと規定されるとともに、圧入に要した荷重値に係る製造荷重規格は50kgf以上〜500kgf以下と規定されている。これに基づき、サーボプレス22による圧入が行われる際には、例えば、サーボプレス22のストローク量が9.5mmでチューブ出寸法L1が完成時突出長の上限値24.5mmとなり、ストローク量が10.0mmでチューブ出寸法L1が完成時突出長の中心値である規格中心寸法24.0mmとなり、ストローク量が10.5mmでチューブ出寸法L1が完成時突出長の下限値23.5mmとなるように設定されている。
ステップS2による一定量の圧入が終了すると、続くステップS3において当該圧入に要した荷重値の最大値を過程荷重値として取得するとともに(荷重値取得ステップ)、ステップS4において当該圧入によって変化したチューブ出寸法L1を過程突出長として取得する(突出長取得ステップ)。
そして、これ以降、これら取得した値と上記製造荷重規格及び完成時突出長とを比較し、圧入工程の合否を判定する。
詳しくは、先ずステップS5において、ステップS3で取得した過程荷重値すなわち圧入時最大荷重値が製造荷重規格の上限値500kgf以下であるかどうかを判定する(荷重値上限判定ステップ)。
ここで、圧入時最大荷重値が上限値500kgfを超えていると判定された場合(ステップS5:NO)には圧入工程を終了する。なお、圧入時最大荷重値が製造荷重規格の上限値500kgfを超える成形品に関しては、シースチューブ7が座屈したおそれのある製造荷重規格外の不適合品とみなされる。
一方、圧入時最大荷重値が上限値500kgf以下であると判定された場合(ステップS5:YES)には、続くステップS6において、ステップS4で取得した過程突出長すなわちチューブ出寸法L1が完成時突出長の上限値24.5mmに達しているかどうかを判定する(突出長上限判定ステップ)。
ここで、チューブ出寸法L1が上限値24.5mmに達していないと判定された場合(ステップS6:NO)には、上記ステップS2以降の処理を繰り返し行い、圧入工程を継続する。
一方、チューブ出寸法L1が上限値24.5mmに達していると判定された場合(ステップS6:YES)には、続くステップS7において、圧入時最大荷重値が製造荷重規格の上限値500kgfであるかどうかを判定する(荷重値上限終了判定ステップ)。
ここで、圧入時最大荷重値が上限値500kgfであると判定された場合(ステップS7:YES)には、当該圧入工程に係る成形品を適合品とみなし、圧入工程を終了する。
一方、圧入時最大荷重値が上限値500kgfでないと判定された場合(ステップS7:NO)には、続くステップS8において、チューブ出寸法L1が完成時突出長の中心値24.0mm以下であるかどうかを判定する(中心値判定ステップ)。
ここで、チューブ出寸法L1が中心値24.0mm以下でないと判定された場合(ステップS8:NO)には、上記ステップS2以降の処理を繰り返し行い、圧入工程を継続する。
チューブ出寸法L1が中心値24.0mm以下であると判定された場合(ステップS8:YES)には、続くステップS9において、圧入時最大荷重値が製造荷重規格の下限値50kgf以上であるかどうかを判定する(荷重値下限判定ステップ)。
ここで、圧入時最大荷重値が下限値50kgf以上であると判定された場合(ステップS9:YES)には、ステップS10へ移行し、圧入時最大荷重値が下限値50kgf以上でないと判定された場合(ステップS9:NO)には、ステップS11へ移行する。
ステップS10,11では、それぞれチューブ出寸法L1が完成時突出長の下限値23.5mmに達しているかどうかを判定する(突出長下限判定ステップ)。
そして、ステップS10において、チューブ出寸法L1が下限値23.5mm以上であると判定された場合(ステップS10:YES)には、適合品とみなし、圧入工程を終了する。一方、チューブ出寸法L1が下限値23.5mm以上でないと判定された場合(ステップS10:NO)には、不適合品とみなし、圧入工程を終了する。圧入時最大荷重値が製造荷重規格の下限値50kgfを下回っている成形品に関しては、十分な固定強度が得られず、シースチューブ7が主体金具2から抜け落ちてしまうおそれのある製造荷重規格外の不適合品とみなされる。
また、ステップS11において、チューブ出寸法L1が下限値23.5mm以上であると判定された場合(ステップS11:YES)には、上記ステップS2以降の処理を繰り返し行い、圧入工程を継続する。一方、チューブ出寸法L1が下限値23.5mm以上でないと判定された場合(ステップS11:NO)には、不適合品とみなし、圧入工程を終了する。
なお、上記荷重値上限判定ステップ(ステップS5)及び荷重値下限判定ステップ(ステップS9)によって、本実施形態における荷重値判定ステップが構成される。つまり、これらのステップにより、圧入時最大荷重値が製造荷重規格の範囲に含まれているかどうかが判定される。また、上記突出長上限判定ステップ(ステップS6)及び突出長下限判定ステップ(ステップS10,11)によって、本実施形態における突出長判定ステップが構成される。つまり、これらのステップにより、チューブ出寸法L1が完成時突出長の範囲に含まれているかどうかが判定される。
上述した圧入工程により、シースヒータ3が所定の位置まで圧入されると、通電端子軸8の後端部が主体金具2の後端部から外方に突出する。この突出した部位に上記Oリング12等が嵌め込まれることによって、グロープラグ1が完成する。
以上詳述したように、本実施形態では、一定量の圧入が行われる毎のチューブ出寸法L1(過程突出長)及び圧入時最大荷重値(過程荷重値)の変化をリアルタイムに監視しながら圧入工程を行っている。
これにより、チューブ出寸法L1が完成時突出長の上限値24.5mmに達する前までに、圧入時最大荷重値が製造荷重規格の上限値500kgfを超えた場合には、圧入工程が終了される。
また、チューブ出寸法L1が上限値24.5mmに達した後、圧入時最大荷重値が上限値500kgfに達すれば、当該圧入工程に係る成形品を適合品とみなし、圧入工程が終了される。一方、この時点で、圧入時最大荷重値が上限値500kgfに達していなければ、そのまま圧入工程が継続され、圧入時最大荷重値が上限値500kgfに達した時点で適合品とみなし、圧入工程が終了される。
さらに、圧入時最大荷重値が上限値500kgfに達することなく、チューブ出寸法L1が完成時突出長の中心値24.0mmに達した場合には、その時点で圧入時最大荷重値が下限値50kgfに達していれば、当該圧入工程に係る成形品を適合品とみなし、圧入工程が終了される。一方、この時点で、圧入時最大荷重値が下限値50kgfに達していなければ、そのまま圧入が継続され、チューブ出寸法L1が下限値23.5mmに達する前であれば、圧入時最大荷重値が下限値50kgfに達した時点で適合品とみなし、圧入工程が終了される。
圧入時最大荷重値が下限値50kgfに達することなく、チューブ出寸法L1が下限値23.5mmを下回った場合には、当該圧入工程に係る成形品を不適合品とみなして圧入工程が終了される。
上述したように、本実施形態ではチューブ出寸法L1の完成時突出長24.0mm±0.5mmの公差を最大限に利用して圧入作業が調節されることで、製造荷重規格外の不適合品の発生割合を低減することができる。結果として、歩留まりの向上、ひいては製造コストの増加抑制を図ることができる。
なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
(a)グロープラグ1の形状、規格寸法、製造荷重規格等は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、シースチューブ7は、大径部7aが省略され、その外径が略一定のストレート形態のものであってもよい。また、主体金具2の軸孔4の小径部4aを省略し、軸線C1方向にストレート形態となった軸孔4にシースチューブ7が圧入される構成としてもよい。
(b)圧入工程において使用される装置は上記実施形態の圧入固定装置20等に限定されるものではない。少なくともシースヒータ3や主体金具2に荷重を印加する機構と、当該荷重値を計測する機構と、シースヒータ3の圧入長(チューブ出寸法)を計測する機構とを備えていればよい。
(c)上記実施形態では、ストローク量計測装置24により計測されたサーボプレス22のストローク量、すなわちシースヒータ3の圧入長を基に間接的にチューブ出寸法L1(過程突出長)を取得しているが、これに限らず、例えばレーザー測定装置等を使用して直接的にチューブ出寸法L1を測定する構成としてもよい。
(d)上記実施形態における圧入工程では、圧入固定装置20の支持台21にて主体金具2を固定するとともに、当該主体金具2の先端側に仮組みされたシースヒータ3にサーボプレス22を介して荷重を印加する構成となっている。これに限らず、主体金具2とシースヒータ3の位置関係を逆にして、主体金具2に対し荷重を印加する構成としてもよい。
(a)は本実施形態のグロープラグを示す全体図であり、(b)はその縦断面図である。 シースヒータを説明するための部分拡大断面図である。 圧入工程において使用される圧入固定装置の構成を示す模式図である。 圧入工程の流れを示すフローチャート図である。
符号の説明
1…グロープラグ、2…主体金具、3…シースヒータ、4…軸孔、4a…小径部、7…シースチューブ、7a…大径部、22…サーボプレス、23…荷重計測装置、24…ストローク量計測装置、25…制御装置、26…モニタ、L1…チューブ出寸法。

Claims (4)

  1. 軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から前記軸孔内に自身の後端部を圧入して自身の先端部が前記主体金具の先端面を基準に公差を含めた所定の完成時突出長を有するシースヒータとを備えてなるグロープラグの製造方法であって、
    圧入に要する過程荷重値と、前記主体金具の先端面からシースヒータ先端部までの過程突出長とを取得し、製造荷重規格及び完成時突出長と前記取得した値とを比較し、その比較した結果に基づき、前記主体金具へ前記シースヒータを圧入固定する圧入工程の合否を判定することを特徴とするグロープラグの製造方法。
  2. 前記圧入工程は、
    所定量の圧入を行う圧入ステップと、
    前記圧入ステップに要した荷重値の最大値を前記過程荷重値として取得する荷重値取得ステップと、
    前記圧入ステップよりも後に当該圧入ステップによって変化した前記過程突出長を取得する突出長取得ステップと、
    前記過程荷重値が前記製造荷重規格の範囲に含まれているかどうかを判定する荷重値判定ステップと、
    前記過程突出長が前記完成時突出長の範囲に含まれているかどうかを判定する突出長判定ステップと、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のグロープラグの製造方法。
  3. 前記荷重値判定ステップは、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の上限値以下であるかどうかを判定する荷重値上限判定ステップと、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の下限値以上であるかどうかを判定する荷重値下限判定ステップとを有し、
    前記突出長判定ステップは、前記過程突出長が前記完成時突出長の上限値に達しているかどうかを判定する突出長上限判定ステップと、前記完成時突出長の下限値に達しているかどうかを判定する突出長下限判定ステップとを有し、
    前記荷重値上限判定ステップと前記突出長上限判定ステップよりも後に、前記過程荷重値が前記製造荷重規格の上限値であるかどうかを判定する荷重値上限終了判定ステップを備えることを特徴とする請求項2に記載のグロープラグの製造方法。
  4. 前記荷重値上限終了判定ステップに次いで、前記過程突出長が前記完成時突出長の中心値を含めて当該中心値より下限値側の値であるかどうかを判定する中心値判定ステップを備え、
    当該中心値判定ステップに次いで、前記荷重値下限判定ステップと前記突出長下限値判定ステップを備えることを特徴とする請求項3に記載のグロープラグの製造方法。
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