JP2008153202A - スパークプラグの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極接合位置とが一定となるようにねじ転造を行なうとともに、ワークを装置にセットしてから転造開始までに要する時間を短縮でき、転造能率を向上できるほか、接地電極接合位置に対するねじ部開始位置の形成精度もより高めることができるスパークプラグの製造装置を提供する。
【解決手段】 ワーク支持部１１の転造位置Ｐ２に向けた送り駆動期間と寄り付き駆動期間との間に時間的な重なりが生じつつ、ワークＷの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワークＷの先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、特定されたスラスト送り量に基づいて寄り付き駆動条件を算出し、その算出された寄り付き駆動条件に基づいて寄り付き駆動部の動作を制御するようにする。
【選択図】 図５

Description

この発明は、スパークプラグの製造装置及び製造方法に関する。

特開２００１−２８４０１５号公報

スパークプラグの主体金具には、ねじ加工により外周面にシリンダヘッドにねじ込むためのねじ部が形成されるのが通常である。具体的には、スパークプラグの主体金具に形成されたガスシール部のガスケット座面とシリンダヘッドのガスケット支持面とでガスケットを挟み込みながら、主体金具に形成されたねじ部がシリンダヘッドにねじ込まれる形で取り付けられる。

ところで、最近の自動車用エンジン等においては、排気ガス規制が強化されるに伴い、混合気もリーン（希薄）領域のものが多く使用されるようになってきている（いわゆるリーンバーンエンジン）。リーンバーンエンジンでは燃料混合比率が低いため、スパークプラグの燃焼室内における接地電極の方向によっては、燃焼室内での圧縮行程において発生するスワール流（混合気流）に対して火花放電ギャップが接地電極の陰になり、点火ミスを生じることがある。そのため、このようなエンジンにおいては、接地電極が点火に最適な位置となるように調整してスパークプラグを取り付けることが要望されている。この場合、ガスケットの圧縮ストロークを一定にするために、主体金具のねじ部をシリンダヘッドに取り付ける際のねじ螺進量は規定範囲に制限されており、エンジン取り付け時の接地電極の角度位置を一定に調整するには、主体金具に対し取付ねじ部を、その開始角度位置が接地電極接合位置に対して一定となるように転造形成しなければならない。

この要望を満たすために、ガススシール部のねじ形成予定部に面する端面と、ワーク側位置決め端面に対応するダイスの端面との間に、ねじスラスト方向の転造開始位置に対応した一定量の距離が生ずるように、ダイスとワークとを予め位置決めし、次いでダイスとワークとを相対回転させながら、上記接地電極接合位置に応じて規定されたねじ開始位置からねじ転造が開始されるように、ダイスをワーク外周面に向けて寄り付きを開始させるスパークプラグの製造装置が特許文献１に開示されている。しかし、特許文献１の出願時には、こうしたスパークプラグの搭載車の製造はそれほど進んでおらず、装置生産能力にもそれほど厳しい要求はなかった。

例えば欧州等においては、コモンレールディーゼル（ディーゼル直噴）技術の普及によりディーゼル車の比率が増加しているが、これに対応してガソリンエンジン車においても、コモンレールディーゼルの噴射機構（例えばピエゾインジェクタ）を応用した低燃費・高出力の直噴エンジンの開発が進んでいる。当該の直噴エンジンではより緻密な燃料噴射が必要となり、エンジンに取り付けた状態におけるスパークプラグの接地電極の位置制限もより厳しくなっている。そして、該直噴エンジンの搭載車種が最近急増しており、特許文献１に開示されている製造装置では、ねじ転造開始位置の精度や転造能率が必ずしも十分でない問題がある。例えば、転造装置のワーク支持部へのワーク装着に際して、ワークのスラスト方向への位置決め精度に誤差を生ずる可能性がある。また、ダイスとワークとをスラスト方向に先に位置決めし、次いでダイスとワークとを相対回転させながらダイスのワークに対する寄り付きを開始させるので、ワークを装置にセットしてから転造開始までに要する時間が長く、転造能率の低下につながっていた。

本発明の課題は、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極接合位置とが一定となるようにねじ転造を行なうとともに、接地電極接合位置に対するねじ部開始位置の形成精度をより高めることができるスパークプラグの製造装置と、それを用いたスパークプラグの製造方法と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

上記の課題を解決するために、本発明のスパークプラグの製造装置は、
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するワーク支持部と、
ダイス回転駆動手段により転造実施方向に回転駆動されるとともに、該ワーク支持部に保持されたワークの外周面をねじ転造加工するダイスと、
ワークを装着したワーク支持部を、転造準備のための退避位置から、ガスシール部のねじ形成予定部側の端面と、ダイスにおけるワーク側位置決め端面に対応する端面との間に予め定められた転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するワーク搬送手段と、
ねじ転造加工を開始するために、回転駆動状態のダイスとワークとをラジアル方向に相対接近させる寄り付き駆動を行なう寄り付き駆動手段と、
寄り付き駆動の開始に先立って、転造位置に搬送されたワークとダイスとの間に形成されている転造逃げ隙間の値を測定し、該転造逃げ隙間の目標値からのずれ量である転造逃げ隙間ずれ量を特定する転造逃げ隙間ずれ量特定手段と、
特定された転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに、ダイスに形成されたねじ部とワークとの位置関係をスラスト補正するスラスト方向補正手段と、
ワークの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、特定された転造逃げ隙間ずれ量に基づいて寄り付き駆動条件を算出する寄り付き駆動条件算出手段と、
算出された寄り付き駆動条件に基づいて寄り付き駆動手段の動作を制御する寄り付き駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明のスパークプラグの製造装置は、上記本発明のスパークプラグの製造装置を用いて主体金具の外周面にねじ転造を行なうようにしたことを特徴とする。

上記本発明によると、寄り付き駆動の開始に先立って、転造位置に搬送されたワークとダイスとの間に形成されている転造逃げ隙間の値を測定し、該転造逃げ隙間の目標値からのずれ量である転造逃げ隙間ずれ量を特定するとともに、特定された転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに、ダイスに形成されたねじ部とワークとの位置関係をスラスト補正する。そして、ワークの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、特定された転造逃げ隙間ずれ量に基づいて寄り付き駆動条件を算出し、その算出された寄り付き駆動条件に基づいて寄り付き駆動手段の動作を制御するようにした。つまり、ワークをセットしたワーク支持部を転造位置に搬送した際の転造逃げ隙間ずれ量を特定し、その転造逃げ隙間ずれ量を用いて、ねじ部の開始位置と接地電極接合位置との位置関係が一定となるようにダイスをワーク外周面に相対的に寄り付かせるための寄り付き駆動条件を補正することで、ワークセット時のワーク支持部のスラスト方向位置がばらついても、その都度転造逃げ隙間ずれ量を特定し、これを用いて寄り付き駆動条件を算出するので、上記ばらつきが接地電極接合位置に対するねじ部開始位置の形成精度に影響しにくくなる。

寄り付き駆動制御手段は、寄り付き駆動の実行期間とスラスト補正の実行期間との間に時間的な重なりが生じるように寄り付き駆動手段の動作を制御するものとして構成できる。転造逃げ隙間ずれ量の補正を考慮に入れた寄り付き駆動条件を事前に算出しておくことで、ワークとダイスとのとの位置関係のスラスト補正とダイスの寄り付き駆動動作とを並列的に実施することができる。その結果、ワークを装置にセットしてから転造開始までに要する時間を短縮でき、転造能率を向上できる。

ワーク搬送手段は、ワークを装着したワーク支持部を、転造準備のための退避位置からスラスト方向に送り駆動して、ガスシール部のねじ形成予定部側の端面と、ダイスにおけるワーク側位置決め端面に対応する端面との間に予め定められた転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するスラスト送り駆動手段とすることができる。ワーク搬送機構をスラスト方向の進退機構により簡単に構成できる利点がある。この場合、スラスト方向補正手段は、転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きにワーク保持部をスラスト送り駆動手段により補正駆動するものとして構成できる。ワーク自身をスラスト方向に移動させることで、上記のスラスト補正を確実かつ簡単に実行することができる。一方、スラスト方向補正手段は、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相を転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに補正するものとすることもできる。つまり、転造開始時のダイスの回転角度位相を変更することで、転造するべきねじ部の開始位置を、ワークに対しスラスト方向に相対補正できるから、転造逃げ隙間ずれ量の補正をダイスの回転駆動に組み込むことができ、ワークのスラスト送りを行なわなくとも上記のスラスト補正が可能である。

一方、ワーク搬送手段は、ワークを、転造位置において互いに平行となるダイスの回転軸線とワークの中心軸線とが規定する基準平面を考えたとき、当該基準平面と交差する向きに転造位置から離間して定められた退避位置から、転造位置へ一体的に搬送するものとして構成できる。この構成によると、ダイスの回転軸線後方にワーク退避のための広いスペースを確保する必要がなくなり、装置全体をコンパクト化できる利点がある。

なお、上記のワーク搬送手段は、ワークを装着したワーク支持部を、転造準備のための退避位置から、ガスシール部のねじ形成予定部側の端面と、ダイスにおけるワーク側位置決め端面に対応する端面との間に一定の転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するために、ワークを、転造位置において互いに平行となるダイスの回転軸線とワークの中心軸線とが規定する基準平面を考えたとき、当該基準平面と交差する向きに転造位置から離間して定められた退避位置から転造位置へ、一定の転造逃げ隙間を与える軸線方向位置を保持しつつ搬送するものとして構成することも可能である。この方式であると、ワーク搬送手段が退避位置にて、一定の転造逃げ隙間を形成するための軸線方向位置決めを事前に実施し、その軸線方向位置を保持したまま転造位置へ搬送するので、一端転造位置に搬送されたあとは、転造逃げ隙間の目標値からのずれ量である転造逃げ隙間ずれ量を特定する必要がなくなる。つまり、転造逃げ隙間ずれ量特定手段とスラスト方向補正手段とが構成上必須でなくなる利点がある。

この場合、参考発明として、スパークプラグの製造装置を以下のように構成することができる。すなわち、該構成は、
スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するワーク支持部と、
ダイス回転駆動手段により転造実施方向に回転駆動されるとともに、該ワーク支持部に保持されたワークの外周面をねじ転造加工するダイスと、
ワークを装着したワーク支持部を、転造準備のための退避位置から、ガスシール部のねじ形成予定部側の端面と、ダイスにおけるワーク側位置決め端面に対応する端面との間に一定の転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するために、ワークを、転造位置において互いに平行となるダイスの回転軸線とワークの中心軸線とが規定する基準平面を考えたとき、当該基準平面と交差する向きに転造位置から離間して定められた退避位置から転造位置へ、一定の転造逃げ隙間を与える軸線方向位置を保持しつつ搬送するワーク搬送手段と、
ねじ転造加工を開始するために、回転駆動状態のダイスとワークとをラジアル方向に相対接近させる寄り付き駆動を行なう寄り付き駆動手段と、
ワークの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、転造逃げ隙間ずれ量に基づいて寄り付き駆動条件を算出する寄り付き駆動条件算出手段と、
算出された寄り付き駆動条件に基づいて寄り付き駆動手段の動作を制御する寄り付き駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

具体的には、ワーク搬送手段は、転造位置におけるワーク中心軸線を通り基準平面と交差する平面内にて、ダイスのワーク側位置決め端面が位置する側へのワーク中心軸線の延長上の所定位置と直交する回転軸線周りに回転可能に配置されたターレットと、
該ターレットの外周縁部に、該ターレットの回転半径方向においてねじ形成予定部がターレット外周面から突出するよう、各々ワークを回転半径方向に支持するとともに、該ターレットの周方向に予め定められた角度間隔にて複数配置されたワーク支持部と、
複数のワーク支持部のいずれかに装着されたワークが転造位置に位置決めされるよう、ターレットを、ワーク支持部の配置角度間隔を単位として、回転軸線周りに間欠的に回転駆動するターレット駆動部と、を有するものとして構成できる。ターレットの間欠的な回転駆動により、複数のワークを効率よく転造位置へ搬送でき、また、転造終了後のワークを転造位置から速やかに排出できる。また、転造位置から外れたワーク保持部には、転造位置でのワークのねじ転造加工を継続しながら外段取りによりワーク装着工程を並行実施できる。かくして、スパークプラグのねじ転造工程の大幅な能率化を図ることができる。

ターレットには、回転半径方向を深さ方向とする形で各々該ターレットの外周面に開口する複数のワーク装着凹部を形成でき、各ワーク装着凹部内にワーク支持部を、支持されるワークの回転半径方向におけるガスシール部の位置が一定となるよう、各々凹部底から凹部開口へ向けて突出配置することができる。ガスシール部の位置は、転造位置に搬送されたときの前述の転造逃げ隙間が前記目標値に対応した値となるように調整できるので、転造位置外のワーク装着凹部のワーク支持部に対しワークを装着した段階で、転造逃げ隙間の目標値に対応したワーク位置調整が完了し、転造位置でのスラスト方向補正量を大幅に縮小することができる（特に、後述の、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相による調整だけでも十分な補正が可能となる利点がある）。

他方、ワーク搬送手段は、転造位置におけるワーク中心軸線を母線の一つとする円筒面上に、各々該円筒面の中心軸線と平行に、かつ該中心軸線方向におけるガスシール部の位置が一定となるよう、ワークを装着するためのワーク装着部が円筒面の周方向に予め定められた間隔で複数配置形成されたワークホルダと、複数のワーク装着部のいずれかに装着されたワークが転造位置に位置決めされるよう、ワークホルダを、ワーク装着部の配置角度間隔を単位として、円筒面の中心軸線周りに間欠的に回転駆動するワークホルダ駆動部とを有するものとして構成してもよい。この方式でも、前述のターレットを用いる場合とほぼ同様の効果を達成できる。また、ワークホルダ上の個々のワーク装着部は、（ワーク支持部とは無関係に）ガスシール部の位置が一定となるようワークを装着保持するものなので、ワーク支持部は、ワークホルダ上のワークのうち、転造位置に位置するものに対して設ければよい。そして、当該ワーク支持部を、ワークの中心軸線方向において該ワークの後端面後方側に位置する準備位置と、該ワークを後端面側から支持する支持位置との間で進退可能に配置しておけば、ワーク支持部によりガスシール部の位置が転造逃げ隙間の目標値に対応した概略位置にワークを事前位置決めできるので、その状態で転造のためにワーク支持部をワークに結合すれば、転造逃げ隙間の最終補正量は僅少で済む。

また、ワーク搬送手段は、ワークを把持するワーク把持部と、該ワークを把持したワーク把持部を退避位置と転造位置との間で進退させるワーク進退機構とを有するものとして構成してもよい。この場合、スラスト方向補正手段は、転造位置においてワークを把持したワーク把持部を、ワークの中心軸線方向において転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに補正駆動するワーク把持部駆動手段を有するものとして構成できる。

ワーク支持部は、ワークを一体回転可能に、かつ、その回転軸線回りにおけるワークの接地電極接合位置の保持角度位相が一定となるように保持するものとして構成できる。ワークセット時に、ワーク支持部に対する接地電極接合位置の保持角度位相がばらつかなくなることで、ねじ部の開始位置と接地電極接合位置との位置関係が一定となるための寄り付き駆動条件の算出をより単純化できる。

一方、ワーク支持部は、ワークを一体回転可能に、かつ、その回転軸線回りにおけるワークの接地電極接合位置の保持角度位相が任意となるように保持するものとしてもよい。この場合は、ワーク支持部に取り付けられたワークの接地電極接合位置の、該ワーク支持部に対する取り付け角度位置を特定する接地電極接合位置角度特定手段を設け、寄り付き駆動条件算出手段は、特定された該取り付け角度位置と転造逃げ隙間ずれ量とに基づいて寄り付き駆動条件を算出するものとする。この構成であると、寄り付き駆動条件の算出に、ワーク取り付け時に不定となる接地電極接合位置の取り付け角度位置の測定と、その寄り付き駆動条件への算出組み入れを行なわなければならないが、接地電極接合位置を整列した形でワーク支持部にワークを取り付ける必要がなくなり、装置へのワークフィードの能率を高めることができる。

寄り付き駆動手段は、ダイスをワークの外周面からラジアル方向に離間させた寄り付き退避位置と、該ダイスをワークの外周面に当接させてねじ転造を行なう転造位置との間でダイスとワークとをラジアル方向に相対的に接近・離間させるものととして構成することができる。この場合、寄り付き駆動条件算出手段は、寄り付き退避位置と転造位置とのラジアル方向距離である寄り付き駆動距離、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相、及びダイスの回転速度、のうちの３つを一定の既定値とし、残余の一つを転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として、該転造逃げ隙間ずれ量と上記３つの既定値とに基づいて算出決定するものとすることができる。これにより、転造逃げ隙間ずれ量のバラツキの影響を、寄り付き駆動距離、相対寄り付き速度（又は加速度）、寄り付き開始時のダイスの回転角度位相、及びダイスの回転速度のうち、可変値とすべき１つのものに吸収させることができ、寄り付き駆動条件の算出を大幅に単純化することができる。

寄り付き駆動条件算出手段は、具体的には、寄り付き駆動距離を一定とし、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相、及びダイスの回転速度、のうちの２つを既定値とし、残余の一つを転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として、該２つの既定値と寄り付き駆動距離と転造逃げ隙間ずれ量とに基づいて算出決定するものとすることができる。この方法によると、寄り付き駆動距離が一定となるので、可変制御アルゴリズムがやや複雑となるダイスの相対寄り付き速度（又は加速度）及びダイスの回転速度の少なくとも一方を一定とでき、制御プログラムの単純化を図ることができる。

この場合、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度（又は加速度）と、ダイスの回転速度とを既定値として、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相を転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するものとすることが、制御プログラムのさらなる単純化を図る上で望ましい。また、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度（又は加速度）と、ダイスの回転速度とがいずれも一定となることで、ダイスがワークに当たる時の衝撃荷重がばらつき難くなり、転造されるねじ部の品質を一様化できる利点がある。

なお、寄り付き駆動条件算出手段は、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相と、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度又は加速度を既定値とし、ダイスの回転速度を転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するものとすることも可能である。また、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相と、ダイスの回転速度とを既定値とし、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度又は加速度を転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するものとすることも可能である。

他方、寄り付き駆動条件算出手段は、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相、及びダイスの回転速度を既定値とし、寄り付き駆動距離を転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するように構成することもできる。この場合も、ダイスのワークに対する相対寄り付き速度（又は加速度）と、ダイスの回転速度とがいずれも一定となることで、ダイスがワークに当たる時の衝撃荷重がばらつき難くなり、転造されるねじ部の品質を一様化できる他、寄り付き駆動を開始するときのダイスの回転角度位相も一定となるので制御プログラムのさらなる単純化を図ることができる。

次に、寄り付き駆動条件算出手段は、ねじ転造のためにダイスをワークに食いつかせるときの、該ダイスのワークに対する角度滑り量を特定する角度滑り量特定手段を有し、寄り付き駆動条件を該角度滑り量に応じて補正しつつ算出するものとすることができる。ダイスがワーク外周面に食いつく際のダイスの角度滑り量を補正することで、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係を一層高精度に保つことができる。

この場合、角度滑り量が大きいほど、最終的にダイスがワークに食いついて同期回転するまでに要する滑り時間が長くなるので、当該滑り時間を吸収するためにダイスのワークに対する相対寄り付き速度（又は加速度）を角度滑り量に応じて補正することが有効である。

また、ワークの種別（特に、ワークのサイズや材質）により角度滑り量の再現性が比較的高い場合は、角度滑り量特定手段を、ねじ転造に供するワークの種別を特定するワーク種別特定情報を取得するワーク種別特定情報手段と、ワークの種別と、各種別毎に予め特定されている角度滑り量とを対応付けた角度滑り量マップを記憶する手段とを有し、取得されたワーク種別に対応する角度滑り量を角度滑り量マップ上で検索することにより角度滑り量特定するものとして構成することができる。これにより、ワーク種別に応じて角度滑り量を容易に特定することができる。

次に、本発明のスパークプラグの製造装置には、転造形成されるねじ部の接地電極接合位置に対する開始位置精度が反映された装置側パラメータであるねじ開始位置精度反映パラメータの値を取得するねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段と、取得された転造完了反映パラメータの値に基づいて、ねじ転造が適正に実行されたか否かを判定する転造判定手段と、その判定結果に基づいてねじ転造完了ワークの選別又は選別支援を行なうための選別出力手段と、を設けることができる。この構成によると、ねじ開始位置精度反映パラメータを装置側から取得するだけで、実際にねじ転造されたワークを検査しなくとも、該ねじ開始位置精度反映パラメータに基づいてねじ転造の良否を容易に判定（あるいは推定）することができ、不良品の検査ないし選別工程の大幅な簡略化及び能率化を図ることができる。

ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、寄付き駆動完了時におけるダイスの角度位置をねじ開始位置精度反映パラメータとして取得するものとできる。上記の角度位置は、ワーク外周面に対するダイスの当たり角度位置を示し、この値が異常値を示すか否かにより、ワーク先端面への接地電極接合位置との相対位置関係不良の発生を直接的に特定することができる。

また、ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、ねじ転造のためにダイスをワークに食いつかせるときの、該ダイスのワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータをねじ開始位置精度反映パラメータとして取得するものとできる。ダイスのワークに対する角度滑り量が過度に発生した場合は、上記ダイスの角度位置が異常値となるので、転造形成されるねじ部の開始位置の、ワーク先端面への接地電極接合位置との相対位置関係不良の発生を容易に判別することができる。

具体的には、ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、ダイスからワークに作用する転造荷重を検出する転造荷重検出手段を有し、該転造荷重が予め定められた判定基準値まで到達するのに要する時間をワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータとして取得するように構成できる。他方、ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、ダイスとワークとの各回転速度を検出する回転速度検出手段を有し、該回転速度の検出結果に基づいて、ワークが転造開始に伴う連れ回りにより回転開始してから、ダイスと同期回転するまでに要する時間をワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータとして取得するようにも構成できる。いずれも、当該の時間が長いほど角度滑り量が大きいことを示し、転造荷重の時間変化に基づいて角度滑り量の大小を容易に判別することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
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は本発明の一実施形態であるスパークプラグ製造装置の基本的構成を示すブロック図である。この実施例では、軸状のワークＷとして筒状形態のスパークプラグ用主体金具（以下、単に主体金具ともいう）となるべき軸状のワークを用い、その外周面にねじ部Ｗ０を形成する。ワークＷは、ねじ形成予定部Ｗ０’の基端側の外周面にガスシール部７１が半径方向外向きに突出して形成され、先端面には接地電極となるべき接地電極材Ｘが溶接接合されている。なお、接地電極材Ｘは中心電極側へ折り曲げられた接地電極の最終形態ではなく、折り曲げ前の直棒状である。

スパークプラグ製造装置１００は、ワークＷを、その中心軸線回りに回転可能に保持するワーク支持部１１と、モータ２５Ａ，２５Ｂ（ダイス回転駆動手段）により転造実施方向に回転駆動されるとともに、該ワーク支持部１１に保持されたワークＷの外周面をねじ転造加工するダイス２７Ａ，２７Ｂを有する。

ワーク支持部１１は、例えばワークＷを内側からスプリング等の弾性体で保持するマンドレル式ストッパとして構成されており、ワークＷの接地電極材Ｘが接合されているのと反対の開口側から挿入される。なお、ワーク支持部１１に装着されたワークＷの接地電極材Ｘの角度位置を検出するワークセット検知センサ１２が設けられている。ワークセット検知センサ１２は、例えばリミットスイッチ等の接触式センサ、光電センサ・近接スイッチ等の非接触式センサ、あるいは画像解析等のソフトウェア処理用撮像手段により構成される。この場合、ワークＷは、接地電極材Ｘの位置決めを特に行なわず、ワーク支持部１１に任意の角度位相で取り付けることが可能である。一方、ワークＷは、ワークフィーダに整列装置（図示せず）を組み込むことにより、接地電極材Ｘ（の接合位置）が常に一定となるようにワーク支持部１１にセットすることも可能である。

また、スパークプラグ製造装置１００は、ワークＷを該ワーク支持部１１にセットする退避位置Ｐ１と、ガスシール部７１のねじ形成予定部Ｗ０’側の端面と、ダイス２７Ａ，２７ＢにおけるワークＷ側位置決め端面に対応する端面との間に一定量の転造逃げ隙間Ｌを残す形で定められた転造位置Ｐ２との間でワーク支持部１１を進退駆動するスラスト送り駆動手段を有する。スラスト送り駆動手段はワーク搬送手段を構成するもので、モータ５５と、該モータ５５により回転駆動される図示しないねじ軸機構等で構成される。ワーク支持部１１（すなわち、ワークＷ）のスラスト方向の送り位置は、モータ５５の回転軸に設けられた角度センサ（ここではアブソリュート式ロータリエンコーダ）５６により検出される。また、転造逃げ隙間Ｌは、該隙間Ｌをワークラジアル方向から撮影するカメラ９０（転造逃げ隙間ずれ量特定手段）により撮影され、その目標値からのずれである転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が特定される。転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’は、例えば、ワークＷのワーク支持部１１へのスラスト方向取り付け誤差により生ずるものである。

モータ５５はサーボユニット５０につながれており、後述のマイコン制御部４からの速度指令値Ｖｙに従いサーボ駆動される。サーボユニット５０は、角度センサ５６からの角度検知出力が入力され、該角度検知入力値が示すモータの現在速度値を速度指令値Ｖｙと比較して差分値を出力するサーボ制御部５２と、該差分値に基づいて駆動指示電圧値を発生させるＰＩ処理部５３と、該ＰＩ処理部５３からの駆動指示電圧値を増幅してモータ５５の駆動電圧として出力するサーボアンプ５４とを有する。

ダイス２７Ａ，２７Ｂは、ほぼ同径の外周面に多条（例えば５条）のねじがそれぞれ形成されたものであり、該ねじの凹凸をワークＷの外周面に押圧してモータ２５Ａ，２５Ｂにより同期回転駆動することで、ワークＷにねじ部を転造形成する。これらダイス２７Ａ，２７Ｂの回転角度位相は、モータ２５Ａ，２５Ｂの各モータ軸に取り付けられた角度センサ２６Ａ，２６Ｂ（ここでは、アブソリュート式ロータリエンコーダ）により検出される。

モータ２５Ａ，２５Ｂは同期制御サーボユニット２０につながれており、後述のマイコン制御部４からの速度指令値Ｎに従い同期サーボ駆動される。ここでは、モータ２５Ａがマスター、モータ２５Ｂがスレーブとして定められている。サーボユニット２０は、各角度センサ２６Ａ，２６Ｂからの角度検知出力が角度偏差検出部２１に入力される。角度偏差検出部２１は、入力された角度検知出力から、スレーブ側モータ２５Ｂのマスター側モータ２５Ａに対する角度偏差を検出し、同期制御部２２に出力する。同期制御部２２は、該角度偏差がゼロに近づくように各角度検知入力値が示すモータの現在速度値を補正しつつ、これを速度指令値Ｎと比較して差分値を出力する。そして、各モータ２５Ａ，２５Ｂに対し、上記差分値に基づいて駆動指示電圧値を発生させるＰＩ（比例・積分）処理部２３Ａ，２３Ｂと、該ＰＩ処理部２３Ａ，２３Ｂからの駆動指示電圧値を増幅してモータ２５Ａ，２５Ｂの駆動電圧として出力するサーボアンプ２４Ａ，２４Ｂとを有する。

また、ねじ転造加工を開始するために、回転駆動状態のダイス２７Ａ，２７ＢをワークＷの外周面に対しラジアル方向に接近離間駆動させる寄り付き駆動手段が設けられている。該寄り付き駆動手段は、ダイス２７Ａ，２７Ｂを各々回転可能に支持する図示しない個別の主軸台を、ねじ軸機構等を介してモータ３５Ａ，３５Ｂにより同期進退駆動するものである。ダイス２７Ａ，２７Ｂの寄り付き方向（ラジアル方向）の位置は、モータ３５Ａ，３５Ｂの各モータ軸に取り付けられた角度センサ３６Ａ，３６Ｂ（ここでは、アブソリュート式ロータリエンコーダ）により検出される。

モータ３５Ａ，３５Ｂは同期制御サーボユニット３０につながれており、後述のマイコン制御部４からの速度指令値Ｖに従い同期サーボ駆動される。ここでは、モータ３５Ａがマスター、モータ３５Ｂがスレーブとして定められている。サーボユニット３０は、各角度センサ３６Ａ，３６Ｂからの角度検知出力が角度偏差検出部３１に入力される。角度偏差検出部３１は、入力された角度検知出力から、スレーブ側モータ３５Ｂのマスター側モータ３５Ａに対する角度偏差を検出し、同期制御部３２に出力する。同期制御部３２は、該角度偏差がゼロに近づくように各角度検知入力値が示すモータの現在速度値を補正しつつ、これを速度指令値Ｖと比較して差分値を出力する。そして、各モータ３５Ａ，３５Ｂに対し、上記差分値に基づいて駆動指示電圧値を発生させるＰＩ処理部３３Ａ，３３Ｂと、該ＰＩ処理部３３Ａ，３３Ｂからの駆動指示電圧値を増幅してモータ３５Ａ，３５Ｂの駆動電圧として出力するサーボアンプ３４Ａ，３４Ｂとを有する。

次に、スパークプラグ製造装置１００はマイコン制御部４を有する。マイコン制御部４は、制御主体となるＣＰＵ４２と、そのワークメモリをなすＲＡＭ４４及び制御プログラムが格納されたＲＯＭ４３と、入出力部４１とが内部バスで接続された電気的構成を有する。内部バスには、該内部バスを介して転送されてくる表示データを、画像メモリ４６を介してモニタ４７に出力するモニタコントローラ４５がつながれている。また、入出力部４１には、各モータ２５Ａ，２５Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ及び５５の角度センサ２６Ａ，２６Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ及び５６が出力する現在角度位置θ_Ａ，θ_Ｂ，Ｘ_Ａ，Ｘ_Ｂ及びＹのデジタルビットコードが入力されている。さらに、入出力部４１には、タッチパネルやキーボード、マウス等からなる入力デバイス４８が接続されている。

ＲＯＭ４３に格納された制御プログラムにより、以下のような機能が実現されている。
・転造逃げ隙間ずれ量特定手段：寄り付き駆動の開始に先立って、転造位置に搬送されたワークとダイスとの間に形成されている転造逃げ隙間の値Ｌをカメラ９０により測定し、該転造逃げ隙間の目標値からのずれ量である転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’を算出する。
・特定された転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに、ダイス２７Ａ，２７Ｂに形成されたねじ部とワークＷとの位置関係をスラスト補正する。転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が解消される向きにワーク保持部１１を補正駆動しても、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転角度位相を転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が解消される向きに補正しても、いずれでもよい。
・寄り付き駆動条件算出手段：ワークＷの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワークＷ先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、上記特定された転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’に基づいて寄り付き駆動条件を算出する。
・寄り付き駆動制御手段：算出された寄り付き駆動条件に基づいてモータ３５Ａ，３５Ｂの動作を制御する。ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する寄り付き駆動と、前述のスラスト補正とは並列的に行なわれる。

・角度滑り量特定手段：ねじ転造のためにダイス２７Ａ，２７ＢをワークＷに食いつかせるときの、該ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する角度滑り量δを特定する。具体的には、ねじ転造に供するワークＷの種別を特定するワークＷ種別特定情報を例えば、入力部４８ないし図示しないネットワークから取得するとともに（ワークＷ種別特定情報手段）、取得されたワークＷ種別に対応する角度滑り量δを角度滑り量マップ８０上で検索することにより角度滑り量を特定する。角度滑り量マップ８０は、図１０に示すように、ワークＷの種別と、各種別毎に予め特定されている角度滑り量δとを対応付けた形で記憶しており（ここでは、ねじ部の呼び径とワークタイプ（例えば主体金具の材質）との二次元マトリックスとして構成されている）、例えば、制御プログラムのソースに組み込まれた形でＲＯＭ４３内に記憶されている。

・ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段：転造形成されるねじ部の接地電極接合位置に対する開始位置精度が反映された装置側パラメータであるねじ開始位置精度反映パラメータの値を取得する。
・転造判定手段：取得された転造完了反映パラメータの値に基づいて、ねじ転造が適正に実行されたか否かを判定する。
・選別出力手段：その判定結果に基づいてねじ転造完了ワークＷの選別又は選別支援を行なう。出力先は、モニタ４７ないし図示しないワーク排出機構である。

図２、図３、図４は、制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。以下、スパークプラグ製造装置１００の動作について、該フローチャートに従い説明する。まず、Ｓ１で、ワークＷ（ねじ転造前）の外径φｄを装置外にて測定する。Ｓ２では、図１のエンコーダ入力値Ｘ_Ａ，Ｘ_Ｂ（ダイス２７Ａ，２７Ｂは、その接近・離間中心Ｇに対し同期的に寄り付き駆動される：従って、ＸＡ＝ＸＢであり、以下、総称して単にＸ’と記載する）の値と、上記外径φｄ（ワーク種別により値が相違する）の値とに基づいて、ワーク外周面とダイス外周面との距離、すなわち寄り付き駆動距離ξを算出する。

次に、Ｓ３でワークＷをワーク支持部１１にセットする。図５の工程１に示すように、複数のワークＷは六角部側の開口端面が揃うように整列してワークフィーダにより搬送され、先頭のものから順次ローダ６０によりワーク装着位置に運ばれる。ワーク装着位置に搬送されたワークＷに対し、工程２に示すごとくワーク支持部１１が前進し、その六角部側の開口から内側に装着される。このときのワーク支持部１１の位置が退避位置Ｐ１である。

図２に戻り、Ｓ４では、ワーク支持部１１に装着されたワークＷの接地電極の角度位置θ１が測定される。ワーク支持部１１はワークＷを支持した状態で該ワークＷと一体的に空転可能とされており、その回転位置が角度センサ７０（アブソリュート型ロータリエンコーダである）により検出可能となっている。そして、図示しないモータ等で構成される仮回転駆動部により、該ワーク支持部１１を中心軸線周りに回転させ、接地電極Ｘがワークセット検知センサ１２により検出されたときの角度センサ７０の角度出力（基準角度位置：Ｕ）から、上記角度位置θ１を特定可能である。

図６の工程３１に示すように、ワーク支持部１１は、スラスト方向に送り駆動され、ガスシール部７１のねじ形成予定部Ｗ０’側の端面と、ダイス２７Ａ，２７ＢにおけるワークＷ側位置決め端面に対応する端面との間に一定量の転造逃げ隙間Ｌを残す形で定められた転造位置Ｐ２に搬送される。転造位置Ｐ２に対応するワーク支持部１１の送り駆動位置は一定であるが、例えば、ワーク支持部１１に対するワークＷのスラスト方向の装着位置がばらつくと、転造逃げ隙間Ｌが目標値からずれることがある。そこで、このずれ量である転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’を測定し、該Ｌ’が解消されるように補正しつつ、寄り付き駆動を行なって転造を実施する。この発明では、上記転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’を解消するためのスラスト補正と、ダイス２７Ａ，２７Ｂの転造位置に向けた寄り付き駆動とが同時に実行され、工程短縮が図られる（工程３２→工程３３）。図２のＳ５では、まず、転造位置Ｐ２にてガスシール部７１のねじ形成予定部Ｗ０’側の端面と、ダイス２７Ａ，２７ＢにおけるワークＷ側位置決め端面に対応する端面との距離、つまり、転造逃げ隙間Ｌをカメラ９０による撮影画像から特定する。そして、Ｓ６では、その目標値からのずれが転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’として算出される。なお、この転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’に対応するねじ螺進量を与えるダイス２７Ａ，２７Ｂの角度変位がずれ対応角度変位θ２として算出される（Ｓ７）。

図３に進み、寄り付き駆動条件の算出を行なう。この実施形態では、例えば入力部４８からの入力情報に基づいて、４つの算出方式から適宜選んで実行できるようになっており、図１に示すように、個々の計算ルーチンがメインプログラムルーチンから分離されている。

方式１（ＳＳ１０１）では、ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する寄り付き速度Ｖと、ダイス２７Ａ，２７Ｂの回転速度Ｎとを既定値として、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転開始角度位置αを転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’（ずれ対応角度変位θ２）に応じた可変値として算出決定する（以下の説明にも使用する各パラメータを図６の工程３２に図示してある）。図８に示すように、前述のごとく寄り付き駆動距離ξ（ｍｍ／ｍｉｎ）が算出済であり、ダイスにワークが接触するまでの時間ｔ（ｓｅｃ）は、
ｔ＝ξ／Ｖ ‥(1)
で表わされる。

そして、ダイスの回転速度Ｎ（ｒｐｍ）を用いると、上記時間ｔの間のダイス回転数をｍとして、
ｔ＝６０ｍ／Ｎ ‥(2)
なので、前記(1)を代入して、
ｍ＝（ξ・Ｎ）／（６０Ｖ） ‥(3)
である。例えば、図８に示すごとく、ワークＷの接地電極Ｘの角度位置θ１が一定保持されている場合は、例えば角度位置θ１を、角度センサ２６Ａ，２６Ｂの角度出力（同期回転なので、θ_Ａ＝θ_Ｂ＝θ’）の原点位置で見たときに、ねじ転造開始位置が該原点位置Ｕと一致するように定めておくと、角度位置θ１は、計算上はゼロとなり、該原点位置Ｕから上記回転数ｍだけダイスを逆回ししたときの角度位置を基準として、さらにＬ’に対応するずれ対応角度変位θ２だけ回転させた位置を寄り付き開始角度位置α（＝β）として決定することができる（あるいは、ｍ（角度換算）を上記のずれ対応角度変位θ２にて補正してｍ’として用いてもよい）。また、角度位置θ１が任意である場合は、図８に示すように、仮に角度位置θ１をゼロと見て算出した寄り付き開始角度位置α’を、測定により得られた実際のθ１の値で加算又は減算する補正を行なえばよい。なお、寄り付き開始角度位置αをθ２で補正する代わりに、Ｌ’自体が解消されるようにワークＷをスラスト方向に補正駆動することも可能である。

次に、方式２（ＳＳ１０２）では、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転開始角度位置αと、ダイス２７Ａ，２７Ｂの回転速度Ｎとを既定値とし、ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する相対寄り付き速度Ｖを転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’（ずれ対応角度変位θ２）に応じた可変値として算出決定する。この場合は、上記(3)にてｍ（角度換算）を上記のずれ対応角度変位θ２にて補正してｍ’とし、さらにＶについて解くことにより、
Ｖ＝（ξ・Ｎ・ｍ’）／６０ ‥(3)’
にてＶを計算できる。

また、方式３（ＳＳ１０３）では、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転開始角度位置αと、ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する相対寄り付き速度Ｖを既定値とし、ダイス２７Ａ，２７Ｂの回転速度Ｎを転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’（ずれ対応角度変位θ２）に応じた可変値として算出決定する。この場合は、上記(3)をＮについて解くことにより、
Ｎ＝６０Ｖ／（ξ・ｍ’） ‥(3)”
にてＮを計算できる。

方式４（ＳＳ１０４）は、ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する相対寄り付き速度Ｖ、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転開始角度位置α、及びダイス２７Ａ，２７Ｂの回転速度Ｎを既定値とし、寄り付き駆動距離Ｘを転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’（ずれ対応角度変位θ２）に応じた可変値として算出決定する。ここではα、Ｖ及びＮが全て一定であるため、ダイスが前記θ２だけ進角（実際に角度が進むか遅れるかは、θ２の符号により決まる）するか、又は、ワークの送りが目標位置からＬ’だけずれるのに必要な距離（正負両方ありえる）だけξを随時変更して定めることとなる。

図４に進み、Ｓ８では、ダイス２７Ａ，２７Ｂの同期回転を確認する（角度検出入力値θ_Ａ，θ_Ｂの一致により確認できる）。Ｓ９では、寄り付き開始角度位置αが到来したかを確認し、到来していれば、Ｓ１０に進んで、取得されたワーク種別に対応する角度滑り量δを角度滑り量マップ８０（図１０）上で検索し、ダイス２７Ａ，２７ＢのワークＷに対する相対寄り付き速度Ｖを角度滑り量δに応じて補正する。角度滑り量δが大きいほど、最終的にダイス２７Ａ，２７ＢがワークＷに食いついて同期回転するまでに要する滑り時間が長くなるので、この滑り時間をダイス回転速度Ｎにより算出し、当該滑り時間が吸収されるように相対寄り付き速度Ｖを補正する。

そして、Ｓ１１に進み、ダイスのワークに対する寄り付き駆動を開始する（図５：工程３）。Ｓ１２でねじ転造が完了すればＳ１３に進み、ダイスの離間を開始する。続いて、Ｓ１４では、ねじ開始位置精度反映パラメータを取得し、取得した転造完了反映パラメータの値に基づいて、ねじ転造が適正に実行されたか否かを判定するステップに進む。

具体的には、寄付き駆動完了時におけるダイス２７Ａ，２７Ｂの角度位置γ（＝γ_Ａ，γ_Ｂ：図６）を、ワークＷ外周面に対するダイス２７Ａ，２７Ｂの当たり角度位置として取得する。この値が規定の範囲内に入っていない場合は不良判定とする。また、ダイス２７Ａ，２７ＢからワークＷに作用する転造荷重ｗを、例えばダイスの回転駆動軸等に設けた歪ゲージ等からなる荷重センサ７１（図１）により検出し、該転造荷重ｗが予め定められた判定基準値まで到達するのに要する時間ＴＷを、ワークＷに対する角度滑り量δを反映した装置側パラメータとして取得する。この時間ＴＷが、図９に示すように、規定の規定の範囲内に入っていない場合は不良判定とする。

さらに、ダイス２７Ａ，２７ＢとワークＷとの各回転速度を角度センサ２６Ａ，２６Ｂ及び７０により検出し、ワークＷが転造開始に伴う連れ回りにより回転開始してから、それら回転速度速度が一致するまでの、つまり、ダイス２７Ａ，２７ＢとワークＷとが同期回転するまでの時間ＴＮを、ワークＷに対する角度滑り量δを反映した装置側パラメータとして取得する。この時間ＴＮが、図９に示すように、規定の規定の範囲内に入っていない場合も不良判定とする。そして、いずれの不良判定にも該当しない場合のみ合格判定とする。以上の結果はモニタ４７に表示するとともに、不良判定の場合はワークを不良品として排出し（Ｓ１６）、合格良判定の場合はワークを合格品として排出する（Ｓ１５）。

以下、ワーク搬送手段を中心とした種々の別実施形態について説明する。
図１１〜図１４は、いずれもワーク搬送手段を、転造位置Ｐ２において互いに平行となるダイスの回転軸線Ｏ_ＤとワークＷの中心軸線Ｏ_Ｗとが規定する基準平面ＳＰを考えたとき、当該基準平面ＳＰと交差する向きに転造位置Ｐ２から離間して定められた退避位置Ｐ１から、転造位置Ｐ２へワークＷを搬送するものとして構成した例である。

まず、図１１のワーク搬送手段では、ワーク支持部１１とこれに支持されたワークＷとを、転造位置Ｐ２から離間して定められた退避位置Ｐ１から、転造位置Ｐ２へ一体的に搬送するものとして構成した例である。具体的には、転造位置Ｐ２におけるワーク中心軸線Ｏ_Ｗを通り基準平面ＳＰと交差する平面内にて、ダイスのワーク側位置決め端面が位置する側へのワーク中心軸線Ｏ_Ｗの延長上の所定位置と直交する回転軸線Ｏ_Ｔ周りに回転可能に配置されたターレット２０１を備える。該ターレット２０１の外周縁部には、該ターレット２０１の回転半径方向においてねじ形成予定部がターレット２０１外周面から突出するよう、各々ワークＷを回転半径方向に支持するとともに、該ターレット２０１の周方向に予め定められた角度間隔にてワーク支持部１１が複数配置されている。また、複数のワーク支持部１１のいずれかに装着されたワークＷが転造位置Ｐ２に位置決めされるよう、ターレット２０１を、ワーク支持部１１の配置角度間隔を単位として、回転軸線周りに間欠的に回転駆動するターレット駆動部２０３（モータ）が設けられている。ターレット２０１の間欠的な回転駆動により、複数のワークＷを効率よく転造位置Ｐ２へ搬送でき、また、転造終了後のワークＷを転造位置Ｐ２から速やかに排出できる。また、転造位置Ｐ２から外れたワーク保持部には、転造位置Ｐ２でのワークＷのねじ転造加工を継続しながら外段取りによりワーク装着工程を並行実施できる。

ターレット２０１には、回転半径方向を深さ方向とする形で各々該ターレット２０１の外周面に開口する複数のワーク装着凹部２０２が形成されている。この実施形態においては、ターレット２０１は正多角形をベース形状とし、各頂点部を等長さ切り落とした板状に形成されている（この実施形態では、正方形の各頂点を切り落として短辺部を形成し、残余の辺部が長辺部をなす不等辺八角形状である）。切り落とされた各頂点部に、方形開口を有するワーク装着凹部２０２が形成されている。

各ワーク装着凹部２０２内にはワーク支持部１１が、支持されるワークＷの回転半径方向におけるガスシール部７１の位置が一定となるよう、各々凹部底から凹部開口へ向けて突出配置されている。ワーク支持部１１は、ここでもワークＷを内側からスプリング等の弾性体で保持するマンドレル式ストッパとして構成されており、ワークＷの接地電極材Ｘが接合されているのと反対の開口側から挿入される。ただし、この実施形態では、ターレット２０１に組み付けられたワーク支持部１１はターレット２０１の回転半径方向の位置が固定とされ、スラスト送り駆動手段（図１のモータ５５）に相当するものは設けられていない。

ターレット２０１のワーク支持部１１の各位置は、ワークＷを装着したとき、ガスシール部７１の位置が、転造位置Ｐ２に搬送されたときの転造逃げ隙間が目標値Ｌ（ただし、ワーク装着状態に応じたばらつきを含む）に対応した値となるように調整されている。従って、転造位置Ｐ２外のワーク装着凹部２０２のワーク支持部１１に対しワークＷを装着した段階で、転造逃げ隙間の目標値Ｌに対応したワーク位置調整が完了する。この状態で形成されている転造逃げ隙間がカメラ９０（図１）による撮影により特定され、転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が算出される。これを解消するためのスラスト方向補正は、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転角度位相の調整によりもっぱら実施される。また、ターレット２０１のワーク支持部１１にワークＷを装着したときの、転造逃げ隙間Ｌの目標値に対するずれが十分に小さい場合は、転造逃げ隙間Ｌを一定とみなして該転造逃げ隙間Ｌのカメラ９０（図１）による撮影を省略すること（つまり、転造逃げ隙間の測定そのものを省略すること）も可能である。

図１２に示す構成では、ワーク搬送手段は、転造位置Ｐ２におけるワーク中心軸線Ｏ_Ｗを母線の一つとする円筒面上に、各々該円筒面の中心軸線Ｏ_Ｃと平行に、かつ該中心軸線方向におけるガスシール部７１の位置が一定となるよう、ワークＷを装着するためのワーク装着部２５１が円筒面の周方向に予め定められた間隔で複数配置形成されたワークホルダ２５０を有するものとされている。そして、複数のワーク装着部２５１のいずれかに装着されたワークＷが転造位置Ｐ２に位置決めされるよう、ワークホルダ２５０を、ワーク装着部２５１の配置角度間隔を単位として、円筒面の中心軸線周りに間欠的に回転駆動するワークホルダ駆動部２５２（モータ）が設けられている。

この実施形態では、ワークホルダ２５０は、一方のダイス２７Ａと回転軸線Ｏ_Ｃ（Ｏ_Ｄ）共有し、かつ、軸線方向に一定の距離隔てて配置される円筒部材として構成されている。該ワークホルダ２５０は、ダイス２７Ａ，２７Ｂに対し、図示しないねじ軸機構等により軸線方向に進退可能である。また、ダイス２７Ａは、ワークホルダ２５０に保持された転造位置Ｐ２のワークＷに対し、ワークホルダ２５０の内部にて寄り付き可能となっている。

ワークホルダ２５０の外周面に形成されたワーク装着部２５１は、ワークＷのねじ形成予定部Ｗ０’よりも径大の部分円筒面からなる内側面を有し、かつ、外周面にワークＷを出入りさせる開口を有した溝状の凹部からなり、その内面には、ねじ形成予定部Ｗ０’を、ワークＷの軸線回りの回転を許容した形で図示しないスプリングにより付勢把持するワーク把持体２５１が個別に設けられている。

図１２の下に示すように、ワークホルダ２５０上の個々のワーク装着部２５１は、ワークホルダ２５０の後端面側に開口し、ここから後端部を突出させる形態でワークＷが装着される。そして、該後端面側の開口部２５１Ａはねじ形成予定部Ｗ０’を収容する本体部２５１Ｂよりも径大であり、その境界位置に段部からなるワークストッパ２５１Ｊが形成される。ワークＷは転造位置外にあるワーク装着部２５１に外段取りにより装着され、ワークホルダ２５０の回転により転造位置へ運ばれる。この過程でダイス２７Ａは転造位置の後方に退避した状態になっている。

転造位置のワーク装着部２５１の後方には、ワーク支持部１１が、ワークＷの中心軸線Ｏ_Ｗ方向において該ワークＷの後端面後方側に位置する準備位置にて待機している。そして、ワークホルダ２５０が回転し、加工対象となるワークＷが転造位置Ｐ２に運ばれるとワーク支持部１１が前進し、ガスシール部７１の前端面をワークストッパ２５１Ｊに向けて押し当てつつ、ワーク支持部１１がワークＷに装着される。このとき、ガスシール部７１の位置が、転造逃げ隙間の目標値Ｌに対応した概略位置にワークＷが位置決めされるように定められている。そして、この状態で形成されている転造逃げ隙間がカメラ９０（図１）による撮影により特定され、転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が算出される。また、これを解消するためのスラスト方向補正が、前述の図示しないねじ軸機構等によるワークホルダ２５０の軸線方向の進退移動か、あるいは寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転角度位相の調整により実施される。

なお、図１２に示す構成においては、ワークホルダ２５０を軸線方向に移動不能に配置することもできる。この場合、転造逃げ隙間ずれ量Ｌを解消するためのスラスト方向補正は、寄り付き駆動を開始するときのダイス２７Ａ，２７Ｂの回転角度位相の調整のみにより実施すればよい。他方、ワークホルダ２５０に対しワークストッパ２５１Ｊに当て止めする形でワークＷを装着したときの、転造逃げ隙間Ｌの目標値に対するずれが十分に小さい場合は、転造逃げ隙間Ｌを一定とみなして該転造逃げ隙間のカメラ９０（図１）による撮影を省略すること（つまり、転造逃げ隙間の測定そのものを省略すること）も可能である。

図１３は、ワーク搬送手段を、ワークＷを把持するワーク把持部（ローダ）６０と、該ワークＷを把持したワーク把持部（ローダ）６０を退避位置Ｐ１と転造位置Ｐ２との間で進退させるワーク進退機構２６０とを有するものとして構成している。ワークＷを把持したローダ６０は、ワーク把持部駆動機構（手段）２６３により、ワークＷの中心軸線Ｏ_Ｗ方向において転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに補正駆動される。ローダ６０はワークＷをねじ形成予定部Ｗ０’にて周知のシリンダ機構（図示せず）当により半径方向に挟圧把持するものである。この実施形態では、ワークＷは転造位置Ｐ２の上方に位置する退避位置にてローダ６０により把持され、ワーク進退機構をなす昇降シリンダ２６０により転造位置Ｐ２に下降・位置決めされる。そして、転造位置Ｐ２にて転造逃げ隙間がカメラ９０（図１）による撮影により特定され、転造逃げ隙間ずれ量Ｌ’が算出される。そして、これを解消するためのスラスト方向補正が、ローダ６０及び昇降シリンダ２６０をワーク把持部駆動機構２６３により一体移動させることで実施される。この実施形態では、ワーク把持部駆動機構２６３は、ベース２６１を介して昇降シリンダ２６０に結合され、モータ２６２により駆動されるねじ軸機構として構成されている。

また、図１４は、ワーク搬送手段を、転造位置Ｐ２の下方にある退避位置Ｐ１から該転造位置Ｐ２にワークＷを上昇させて搬送する実施形態を示すものである。退避位置Ｐ１にてワーク装着部２７１の上面にねじ形成予定部Ｗ０’を載置する形態でワークＷがロードされ、その状態でシリンダ２７２によりワーク装着部２７１が上昇し、ワークＷが転造位置Ｐ２に位置決めされる。この状態でワークＷの外周面が付勢用把持部材２８０により把持され、さらにベース部２８１との間に配置された弾性部材２８２によりワークＷが付勢用把持部材２８０を介して前方側に付勢される。これにより、ガスシール部７１の前端面はワーク装着部２７１の後端面に当て止めされる形で位置決めされる。

本発明のスパークプラグ製造装置の一実施形態を示すブロック図。 図１のスパークプラグ製造装置の動作の流れを示すフローチャート。 図２に続くフローチャート。 図３に続くフローチャート。 図１のスパークプラグ製造装置の概略動作説明図。 制御に使用する各パラメータの説明図。 寄り付き駆動条件の計算思想を説明する第一図。 同じく第二図。 ワークの良否判定条件を示す図。 角度滑り量マップの概念図。 ワーク搬送手段の第一別実施例を示す図。 同じく第二別実施例を示す図。 同じく第三別実施例を示す図。 同じく第四別実施例を示す図。

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｗ０’ ねじ形成予定部
４ マイコン制御部（寄り付き駆動条件算出手段、寄り付き駆動制御手段、ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段、転造判定手段）
１１ ワーク支持部
１２ ワークセット検知センサ（接地電極接合位置角度特定手段）
２５Ａ，２５Ｂ モータ（ダイス回転駆動手段）
２７Ａ，２７Ｂ ダイス
３５Ａ，３５Ｂ モータ（寄り付き駆動手段）
５５ モータ（ワーク搬送手段、スラスト送り駆動手段）
５６ 角度センサ（転造逃げ隙間ずれ量特定手段）
７１ ガスシール部
９０ カメラ（転造逃げ隙間ずれ量特定手段）

Claims (28)

1. スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するワーク支持部と、
   ダイス回転駆動手段により転造実施方向に回転駆動されるとともに、該ワーク支持部に保持された前記ワークの外周面をねじ転造加工するダイスと、
   前記ワークを装着した前記ワーク支持部を、転造準備のための退避位置から、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面と、前記ダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面との間に予め定められた転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するワーク搬送手段と、
   前記ねじ転造加工を開始するために、回転駆動状態の前記ダイスと前記ワークとをラジアル方向に相対接近させる寄り付き駆動を行なう寄り付き駆動手段と、
   前記寄り付き駆動の開始に先立って、前記転造位置に搬送された前記ワークと前記ダイスとの間に形成されている前記転造逃げ隙間の値を測定し、該転造逃げ隙間の目標値からのずれ量である転造逃げ隙間ずれ量を特定する転造逃げ隙間ずれ量特定手段と、
   特定された前記転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに、前記ダイスに形成されたねじ部と前記ワークとの位置関係をスラスト補正するスラスト方向補正手段と、
   前記ワークの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、前記ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、特定された前記転造逃げ隙間ずれ量に基づいて前記寄り付き駆動条件を算出する寄り付き駆動条件算出手段と、
   算出された寄り付き駆動条件に基づいて前記寄り付き駆動手段の動作を制御する寄り付き駆動制御手段と、
   を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造装置。
2. 前記寄り付き駆動制御手段は、前記寄り付き駆動の実行期間と前記スラスト補正の実行期間との間に時間的な重なりが生じるように前記寄り付き駆動手段の動作を制御する請求項１記載のスパークプラグの製造装置。
3. 前記ワーク搬送手段は、前記ワークを装着した前記ワーク支持部を、転造準備のための退避位置からスラスト方向に送り駆動して、前記ガスシール部の前記ねじ形成予定部側の端面と、前記ダイスにおける前記ワーク側位置決め端面に対応する端面との間に予め定められた転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するスラスト送り駆動手段である請求項１又は請求項２に記載のスパークプラグの製造装置。
4. 前記スラスト方向補正手段は、前記転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに前記ワーク保持部を前記スラスト送り駆動手段により補正駆動するものである請求項３に記載のスパークプラグの製造装置。
5. 前記ワーク搬送手段は、前記ワークを、前記転造位置において互いに平行となる前記ダイスの回転軸線と前記ワークの中心軸線とが規定する基準平面を考えたとき、当該基準平面と交差する向きに前記転造位置から離間して定められた前記退避位置から、前記転造位置へ搬送するものである請求項１記載のスパークプラグの製造装置。
6. 前記ワーク搬送手段は、前記転造位置におけるワーク中心軸線を通り前記基準平面と交差する平面内にて、前記ダイスの前記ワーク側位置決め端面が位置する側へのワーク中心軸線の延長上の所定位置と直交する回転軸線周りに回転可能に配置されたターレットと、
   該ターレットの外周縁部に、該ターレットの回転半径方向においてねじ形成予定部がターレット外周面から突出するよう、各々前記ワークを前記回転半径方向に支持するとともに、該ターレットの周方向に予め定められた角度間隔にて複数配置された前記ワーク支持部と、
   複数の前記ワーク支持部のいずれかに装着された前記ワークが前記転造位置に位置決めされるよう、前記ターレットを、前記ワーク支持部の配置角度間隔を単位として、前記回転軸線周りに間欠的に回転駆動するターレット駆動部と、を有する請求項５記載のスパークプラグの製造装置。
7. 前記ターレットには、前記回転半径方向を深さ方向とする形で各々該ターレットの外周面に開口する複数のワーク装着凹部が形成され、各ワーク装着凹部内に前記ワーク支持部が、支持される前記ワークの前記回転半径方向における前記ガスシール部の位置が一定となるよう、各々凹部底から凹部開口へ向けて突出配置されている請求項６記載のスパークプラグの製造装置。
8. 前記ワーク搬送手段は、前記転造位置におけるワーク中心軸線を母線の一つとする円筒面上に、各々該円筒面の中心軸線と平行に、かつ該中心軸線方向における前記ガスシール部の位置が一定となるよう、前記ワークを装着するためのワーク装着部が前記円筒面の周方向に予め定められた間隔で複数配置形成されたワークホルダと、
   複数の前記ワーク装着部のいずれかに装着された前記ワークが前記転造位置に位置決めされるよう、前記ワークホルダを、前記ワーク装着部の配置角度間隔を単位として、前記円筒面の中心軸線周りに間欠的に回転駆動するワークホルダ駆動部と、を有する請求項５記載のスパークプラグの製造装置。
9. 前記ワーク支持部は、前記ワークホルダ上の前記ワークのうち、前記転造位置に位置するものに対し、当該ワークの中心軸線方向において該ワークの後端面後方側に位置する準備位置と、該ワークを前記後端面側から支持する支持位置との間で進退可能に配置されている請求項８記載のスパークプラグの製造装置。
10. 前記ワーク搬送手段は、前記ワークを把持するワーク把持部と、該ワークを把持した前記ワーク把持部を前記退避位置と前記転造位置との間で進退させるワーク進退機構とを有する請求項９に記載のスパークプラグの製造装置。
11. 前記スラスト方向補正手段は、前記転造位置において前記ワークを把持した前記ワーク把持部を、前記ワークの中心軸線方向において前記転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに補正駆動するワーク把持部駆動手段を有する請求項１０記載のスパークプラグの製造装置。
12. 前記スラスト方向補正手段は、前記寄り付き駆動を開始するときの前記ダイスの回転角度位相を前記転造逃げ隙間ずれ量が解消される向きに補正するものである請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置。
13. 前記ワーク支持部は、前記ワークを一体回転可能に、かつ、その回転軸線回りにおける前記ワークの接地電極接合位置の保持角度位相が一定となるように保持するものである請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置。
14. 前記ワーク支持部は、前記ワークを一体回転可能に、かつ、その回転軸線回りにおける前記ワークの接地電極接合位置の保持角度位相が任意となるように保持するものであり、
    前記ワーク支持部に取り付けられた前記ワークの前記接地電極接合位置の、該ワーク支持部に対する取り付け角度位置を特定する接地電極接合位置角度特定手段を有し、
    かつ、前記寄り付き駆動条件算出手段は、特定された該取り付け角度位置と前記転造逃げ隙間ずれ量とに基づいて前記寄り付き駆動条件を算出するものである請求項１３記載のスパークプラグの製造装置。
15. 前記寄り付き駆動手段は、前記ダイスを前記ワークの外周面からラジアル方向に離間させた寄り付き退避位置と、該ダイスを前記ワークの外周面に当接させてねじ転造を行なう転造位置との間で前記ダイスと前記ワークとをラジアル方向に相対的に接近・離間させるものであり、
    前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記寄り付き退避位置と前記転造位置とのラジアル方向距離である寄り付き駆動距離、前記ダイスの前記ワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、前記寄り付き駆動を開始するときの前記ダイスの回転角度位相、及び前記ダイスの回転速度、のうちの３つを一定の既定値とし、残余の一つを前記転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として、該転造逃げ隙間ずれ量と前記３つの既定値とに基づいて算出決定するものである請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置。
16. 前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記寄り付き駆動距離を一定とし、前記ダイスの前記ワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、前記寄り付き駆動を開始するときの前記ダイスの回転角度位相、及び前記ダイスの回転速度、のうちの２つを既定値とし、残余の一つを前記転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として、該２つの既定値と前記寄り付き駆動距離と前記転造逃げ隙間ずれ量とに基づいて算出決定するものである請求項１５記載のスパークプラグの製造装置。
17. 前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記ダイスの前記ワークに対する相対寄り付き速度又は加速度と、前記ダイスの回転速度とを既定値として、前記寄り付き駆動を開始するときの前記ダイスの回転角度位相を前記転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するものである請求項１６記載のスパークプラグの製造装置。
18. 前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記ダイスの前記ワークに対する相対寄り付き速度又は加速度、前記寄り付き駆動を開始するときの前記ダイスの回転角度位相、及び前記ダイスの回転速度を既定値とし、前記寄り付き駆動距離を前記転造逃げ隙間ずれ量に応じた可変値として算出決定するものである請求項１５記載のスパークプラグの製造装置。
19. 前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記ねじ転造のために前記ダイスを前記ワークに食いつかせるときの、該ダイスの前記ワークに対する角度滑り量を特定する角度滑り量特定手段を有し、前記寄り付き駆動条件を該角度滑り量に応じて補正しつつ算出するものである請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置。
20. 前記寄り付き駆動条件算出手段は、前記ダイスの前記ワークに対する相対寄り付き速度又は加速度を前記角度滑り量に応じて補正するものである請求項１９記載のスパークプラグの製造装置。
21. 前記角度滑り量特定手段は、ねじ転造に供する前記ワークの種別を特定するワーク種別特定情報を取得するワーク種別特定情報手段と、前記ワークの種別と、各種別毎に予め特定されている前記角度滑り量とを対応付けた角度滑り量マップを記憶する手段とを有し、取得されたワーク種別に対応する角度滑り量を前記角度滑り量マップ上で検索することにより前記角度滑り量を特定するものである請求項１９又は請求項２０に記載のスパークプラグの製造装置。
22. 転造形成されるねじ部の前記接地電極接合位置に対する開始位置精度が反映された装置側パラメータであるねじ開始位置精度反映パラメータの値を取得するねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段と、
    取得された転造完了反映パラメータの値に基づいて、前記ねじ転造が適正に実行されたか否かを判定する転造判定手段と、
    その判定結果に基づいてねじ転造完了ワークの選別又は選別支援を行なうための選別出力手段と、
    を有する請求項１ないし請求項２１のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置。
23. 前記ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、前記寄付き駆動完了時における前記ダイスの角度位置を前記ねじ開始位置精度反映パラメータとして取得するものである請求項２２に記載のスパークプラグの製造装置。
24. 前記ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、前記ねじ転造のために前記ダイスを前記ワークに食いつかせるときの、該ダイスの前記ワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータを前記ねじ開始位置精度反映パラメータとして取得する請求項２２又は請求項２３に記載のスパークプラグの製造装置。
25. 前記ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、前記ダイスから前記ワークに作用する転造荷重を検出する転造荷重検出手段を有し、該転造荷重が予め定められた判定基準値まで到達するのに要する時間を前記ワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータとして取得する請求項２４記載のスパークプラグの製造装置。
26. 前記ねじ開始位置精度反映パラメータ取得手段は、前記ダイスと前記ワークとの各回転速度を検出する回転速度検出手段を有し、該回転速度の検出結果に基づいて、前記ワークが転造開始に伴う連れ回りにより回転開始してから、前記ダイスと同期回転するまでに要する時間を前記ワークに対する角度滑り量を反映した装置側パラメータとして取得する請求項２４記載のスパークプラグの製造装置。
27. 請求項１ないし請求項２６のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造装置を用いて前記主体金具の外周面にねじ転造を行なうようにしたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
28. スパークプラグの主体金具となるべき軸状のワークであって、ねじ形成予定部の基端側の外周面にガスシール部が半径方向外向きに突出して形成されるワークを、その中心軸線回りに回転可能に保持するワーク支持部と、
    ダイス回転駆動手段により転造実施方向に回転駆動されるとともに、該ワーク支持部に保持されたワークの外周面をねじ転造加工するダイスと、
    ワークを装着したワーク支持部を、転造準備のための退避位置から、ガスシール部のねじ形成予定部側の端面と、ダイスにおけるワーク側位置決め端面に対応する端面との間に一定の転造逃げ隙間を残す形で定められた転造位置に搬送するために、ワークを、転造位置において互いに平行となるダイスの回転軸線とワークの中心軸線とが規定する基準平面を考えたとき、当該基準平面と交差する向きに転造位置から離間して定められた退避位置から転造位置へ、一定の転造逃げ隙間を与える軸線方向位置を保持しつつ搬送するワーク搬送手段と、
    ねじ転造加工を開始するために、回転駆動状態のダイスとワークとをラジアル方向に相対接近させる寄り付き駆動を行なう寄り付き駆動手段と、
    ワークの周方向において、転造形成されるねじ部の開始位置と、ワーク先端面への接地電極の接合位置との位置関係が一定となるように、転造逃げ隙間ずれ量に基づいて寄り付き駆動条件を算出する寄り付き駆動条件算出手段と、
    算出された寄り付き駆動条件に基づいて寄り付き駆動手段の動作を制御する寄り付き駆動制御手段と、
    を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造装置。

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