JP2012243697A - スパークプラグ管理用ゲージとシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージおよびそれらのゲージセット - Google Patents

Abstract

【課題】スパークプラグをプラグ穴に装着した時に外側電極が常に特定の向きとなるように管理するのに好適なプラグ管理用ゲージおよびプラグ穴管理用ゲージを提供する。
【解決手段】おねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびその回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が特定されているプラグの管理に使用するねじリング状のゲージ４０である。プラグのおねじ部に対して規定トルクで締め付けた時の外側電極の向きを指示する二面幅部４２を形成してある。同様に、プラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が予め特定されているプラグ穴のためのねじ軸状のゲージ４３は、プラグ穴のめねじ部に対して規定トルクで締め付けた時に外側電極の向きを指示する二面幅部４５，４６を形成してある。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）のシリンダヘッドに装着されるスパークプラグの回転方向位置を管理するためのスパークプラグ管理用ゲージと、そのスパークプラグが装着されるシリンダヘッド側のプラグ穴のめねじ部についてそのねじ切り開始位置を管理するためのプラグ穴管理用ゲージ、およびそれらの双方のゲージの組み合わせからなるゲージセットに関する。

内燃機関（エンジン）のシリンダヘッドに装着されるスパークプラグ（ここでは、単に「プラグ」と言う。）は、周知のようにその主体金具側のおねじ部をプラグ穴側のめねじ部に対してねじ込む（螺合）ことでその先端部側が燃焼室に臨むようにガスケットを介して固定される。その場合に、気筒間燃焼ばらつきの解消、着火性の改善および燃費の向上等の観点から、燃焼室に臨んで中心電極と対をなす外側電極（接地電極）の向き（回転方向位置）を特定の向きに合わせたいとの要請がある。

その対策として、例えば特許文献１に記載のようなスパークプラグ製造用おねじ治具を用いたスパークプラグの製造方法が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、おねじ治具をシリンダヘッド側のプラグ穴に螺合すると、機関の最適な点火性能を発揮できる外側電極の配置選定位置と、おねじ治具の原点位置との間にねじ切り位相角範囲αが特定されるとされている。さらに、めねじ治具をスパークプラグ側のおねじ部に螺合すると、めねじ治具側の原点位置を基準に、おねじ治具を用いて既に特定されているねじ切り位相角度範囲αに対応した位置に、外側電極の接合位置または接合予定位置が接合位相角度範囲α０として定められるとされている。

特開２００２−１４１１５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、おねじ治具およびめねじ治具を用いてはいても、その都度、シリンダヘッドのプラグ穴側での外側電極の配置選定位置とねじ切り位相角範囲αとを基準にこれを転写するかたちで、言い換えるならばいわゆる現物合わせのかたちでプラグ側での外側電極に接合位置を特定するようにしているので、スパークプラグの製造に際して効率的な生産を行えないことになる。

こうような手法が必要になるのは、多くの場合にシリンダヘッド側のそれぞれのプラグ穴におけるめねじ部の開始位置、すなわちめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が全く管理されることなく一定していないためである。

そこで、プラグ側のおねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびそのねじ切り開始位置の回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が常に特定の位置関係となるようにプラグの品質を管理する一方で、そのプラグ側のおねじ部に螺合するプラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が常に特定の位置となるようにプラグ穴の品質を管理するならば、上記手法が不要になって、プラグの効率的な生産を行えることになる。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、プラグの外側電極の向き（方向）を常に特定の向きに合わせたいとの要請の下に、プラグ側のおねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびその回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が常に特定の位置関係となっているプラグ、およびプラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が常に特定の位置となっているシリンダヘッドの採用を前提として、プラグおよびシリンダヘッドの製造時の品質管理を簡便な方法でしかも効率的に行えるようにしたスパークプラグ管理用ゲージとシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージおよびそれらのゲージセットを提供するものである。

本発明は、先ずプラグ用のいわゆるめすゲージとしては、先に述べたように、おねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびその回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が予め特定されているスパークプラグの品質管理に使用するねじリング状のスパークプラグ管理用ゲージとし、スパークプラグのおねじ部に対して規定トルクで締め付けた時の外側電極の向きを指示する目視可能な指標を形成してあるものとする。指標としては、例えば外側電極の向きと平行な平面をもってゲージ本体の外周面に形成した二面幅部とする。

また、シリンダヘッドに形成されたプラグ穴には、上記スパークプラグ管理用ゲージで管理されたスパークプラグが装着されるようになっていて、そのプラグ穴用のいわゆるおすゲージとしては、先に述べたように、スパークプラグ側のおねじ部に螺合するプラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が予め特定されているプラグ穴の品質管理に使用するねじ軸状のプラグ穴管理用ゲージとし、プラグ穴のめねじ部に対して規定トルクで締め付けた時に外側電極の向きを指示する目視可能な指標を形成してあるものとする。指標としては、上記と同様に例えば外側電極の向きと平行な平面をもってゲージ本体の少なくとも軸端の外周面に形成した二面幅部とする。

もちろん、上記指標としては、二面幅部に代えて、刻線、けがき線、刻印のほか、任意のマーキング等とすることも可能である。

これらのスパークプラグ管理用ゲージとプラグ穴管理用ゲージとをセットとして捉えるならば、スパークプラグ管理用ゲージのめねじ部とプラグ穴管理用ゲージのおねじ部とを螺合させて両者を規定トルクで締め付けた時に、外側電極の向きを指示するスパークプラグ管理用ゲージ側の二面幅部とプラグ穴管理用ゲージ側の二面幅部とが共に平行となるように設定してあるものとする。

本発明によれば、おねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびそのねじ切り開始位置の回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が予め特定されているスパークプラグ、およびそのスパークプラグ側のおねじ部に螺合するプラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が予め特定されているプラグ穴の品質管理に際して、簡便な方法でしかも効率的に且つ定量的に行え、生産性の向上に大きく寄与できる。

本発明を実施するためのより具体的な形態としてスパークプラグの外観形状を示す斜視図。 図１のスパークプラグが装着されるシリンダヘッドの概略構造を示す断面説明図。 図２のプラグ穴におけるａ部の拡大図。 図３のプラグ穴にスパークプラグを装着した状態を示す断面説明図。 図１に示したプラグを管理するためのプラグ管理用ゲージと図３に示したプラグ穴を管理するためのプラグ穴管理用ゲージのそれぞれの説明図。 （Ａ）は図５に示したプラグとプラグ管理用ゲージとの関係を示す斜視図、（Ｂ）はプラグにプラグ管理用ゲージを螺合させた状態を示す斜視図。 （Ａ）は図５に示したプラグ管理用ゲージとプラグ穴管理用ゲージとの関係を示す斜視図、（Ｂ）はプラグ管理用ゲージとプラグ穴管理用ゲージを螺合させた状態を示す斜視図。 図７に示したプラグ穴管理用ゲージとプラグ穴との関係を示す斜視図。 図３の着座面の加工形態を示す説明図。 プリセットタッピングツールを用いて図３のめねじ部のタッピング加工を行う際の説明図。 （Ａ）は図１０に示したタップの要部拡大概略図、（Ｂ）はその詳細説明図。 図１０に示したプリセットタッピングツールのプリセット時の手順を示す図で、（Ａ）は座面専用マスターゲージを用いたツールプリセッタの校正時の説明図、（Ｂ）はツールプリセッタにマスタータップゲージを装着した状態を示す説明図。 図１０に示したプリセットタッピングツールにおけるツールホルダの底面説明図。 図１０に示したプリセットタッピングツールのプリセット時の手順を示す図で、（Ａ）はマスタータップゲージとロケータとを併用した基準づくりの際の説明図、（Ｂ）はツールプリセッタからマスタータップゲージを取り外した状態を示す説明図。 図１４の（Ａ）に示したマスタータップゲージとロケータ側の接触子との関係を示す拡大平面説明図。 図１０に示したプリセットタッピングツールのプリセット時の手順を示す図で、（Ａ）はツールプリセッタに図１０のプリセットタッピングツールを装着して回転方向の位置決めうする際の説明図、（Ｂ）はツールプリセッタによりプリセットタッピングツールのツール長をセッティングする際の説明図。 図１６の（Ｂ）に示したツール長プリセット時の要部拡大説明図。

図１〜８は本発明を実施するためのより具体的な形態を示す図で、特に図１はスパークプラグ（ここでは、単に「プラグ」と言う。）３の外観形状を示し、また図２〜４は上記プラグ３が装着されるシリンダヘッド１の構造を示している。さらに、図５はプラグ３およびシリンダヘッド１のそれぞれの製造工程で品質管理のために使用されるゲージの概略構造を示している。なお、図５でのプラグ３の形状は図１の形状を模式的に示している。

プラグ製造メーカーで量産品として製造されるプラグ３は、図１に示すように、その主体金具４に大径の胴部５と六角部６が形成されているとともに、その胴部５に隣接しておねじ部７が形成されている。さらに、胴部５の首下側にはガスケット８が予め装着されている。そして、主体金具４の先端側から中心電極３２が突出するように臨んでいるとともに、その中心電極３２と対をなす略Ｌ字状の外側電極（接地電極）３３が主体金具４に設けられている。

このプラグ３については、おねじ部７のねじ切り開始位置の回転方向位相（回転方向位置）と、指定された規定トルクで後述するシリンダヘッド１におけるプラグ穴２側のめねじ部１０に対して締め付けた時の外側電極３３の向き（外側電極３３が指向する方向）とをそれぞれ製造段階で管理することにより、両者の相対位置関係が特定の位置関係となるように予め決められていて、例えばおねじ部７のねじ切り開始位置の回転方向位相と規定トルクでの締め付け時の外側電極３３の向きとを予め一致させてある。

他方、図２，３に示すように、シリンダヘッド１には燃焼室Ｑに開口する段付き穴状のプラグ穴（プラグホール）２が各気筒ごとに形成されていて、このプラグ穴２に対して図１に示したところのプラグ３が図４の螺合形態にて装着される。シリンダヘッド１側のプラグ穴２は燃焼室Ｑに近い小径部２ａとそれに連続する大径部２ｂとからなり、両者の中間部に着座面９が形成されているとともに、小径部２ａにめねじ部１０が形成されている。そして、予め指定された規定トルクによるプラグ３の締め込みによって、おねじ部７とめねじ部１０との螺合による螺進作用のためにプラグ３がシリンダヘッド１に締め付け固定されて、プラグ３側の胴部５がガスケット８を介して着座面９に着座することになる。その結果、プラグ３の中心電極３２およびそれと対をなす外側電極（接地電極）３３が燃焼室Ｑに臨むことになる。

製造されたプラグ３の品質管理に際しては、図５および図６に示すように、めねじ部４０ａを有するねじリング状のスパークプラグ管理用ゲージ（以下、単に「プラグ管理用ゲージ」と言う。）４０を用いるものとする。このプラグ管理用ゲージ４０は例えば精度が許容域の中央値に仕上げられたいわゆる量産中央品に相当するプラグ３そのものをマスターゲージとして使用してこれを転写するようにして製作したもので、所定厚みのゲージ本体４１の中央部にプラグ３側のおねじ部７と螺合可能なめねじ部４１ａを形成してあるとともに、外周面には後述する外側電極３３の向きの指標となる二面幅部、すなわち外部から目視可能な二面幅部４２を形成してある。

そして、製造されたガスケット８付きのプラグ３のおねじ部７に対してプラグ管理用ゲージ４０を螺合させて規定トルクで締め付けた時に、外側電極３３の回転方向位相であるところのその向き（外側電極３３の指向方向）と平行となるように上記二面幅部４２が形成してある。外側電極３３の向きはおねじ部７のねじ切り開始位置の精度に依存し、そのねじ切りに当たって所定の許容差（公差）が与えられることから、二面幅部４２はおねじ部７のねじ切り開始位置の許容差の中央値に合わせて加工される。なお、図５の符号Ｍは、図３，４に示したシリンダヘッド１側のめねじ部１０が開口している着座面９の位置を示している。

したがって、製造されたプラグ３の全数検査あるいは抜き取り検査に際しては、図５，６に示すように、上記のようにガスケット８付きのプラグ３のおねじ部７に対してプラグ管理用ゲージ４０を螺合させて規定トルクまで締め付けた時に、外側電極３３の向きが二面幅部４２と平行となっているか否かで評価してその品質管理を行うものとする。

他方、おねじ部７のねじ切り開始位置の回転方向位相およびその回転方向位相と外側電極３３の向きとの相対位置関係が先のプラグ管理用ゲージ４０にて管理されているプラグ３が装着されることになる図２〜４のシリンダヘッド１については、そのシリンダヘッド１の製造過程でのプラグ穴２の機械加工、特にプラグ穴２のめねじ部１０のタッピング加工に際して、そのめねじ部１０のねじ切り開始位置の回転方向位相が特定の位置となるように管理される。

このシリンダヘッド１側のプラグ穴２におけるめねじ部１０の品質管理に際しては、図５および図７に示すように、おねじ部４３ａを有するねじ軸状のプラグ穴管理用ゲージ４３を用いるものとする。このプラグ穴管理用ゲージ４３は、先に述べたプラグ管理用ゲージ４０をマスターゲージとして用いて当該プラグ管理用ゲージ４０を基準にこれを転写するようにして製作したものである。プラグ穴管理用ゲージ４３は大径軸部４４ａと小径軸部４４ｂとからなる段付き軸状のゲージ本体４４を主要素として形成されているもので、小径軸部４４ｂのうち大径部４４ａに最も近い位置から反大径軸部４４ａ側の所定範囲にわたってプラグ３側のおねじ部７と同等のおねじ部４３ａを形成してある。さらに、大径軸部４４ａおよび小径軸部４４ｂのそれぞれの軸端には後述する外側電極３３の向きの指標となる二面幅部、すなわち外部から目視可能な二面幅部４５，４６を形成してある。

すなわち、図７に示すように、ねじ軸状のプラグ穴管理用ゲージ４３に対して当該プラグ穴管理用ゲージ４３のマスターゲージとして機能するねじリング状のプラグ管理用ゲージ４０を実際のプラグ３と同等の規定トルクで締め付けて大径軸部４４ａのショルダー部４７（図７の（Ａ）参照のこと。）に着座させた時に、外側電極３３の回転方向位相であるところのその向き（外側電極３３の指向方向）と平行となるように上記二面幅部４５，４６をそれぞれ形成してある。言い換えるならば、プラグ穴管理用ゲージ４３のマスターゲージとして機能するねじリング状のプラグ管理用ゲージ４０の二面幅部４２は、先に述べたように実際のプラグ３に締め付けた時に外側電極３３の回転方向位相であるところのその向き（外側電極３３の指向方向）と平行となるように予め設定してあることから、図７に示すように、プラグ穴管理用ゲージ４３に対してプラグ管理用ゲージ４０を規定トルクで締め付けて大径軸部４４ａのショルダー部４７に着座させた時には、プラグ管理用ゲージ４０の二面幅部４２とプラグ穴管理用ゲージ４３の二面幅部４５，４６が共に平行となるように設定してある。

したがって、製造されたシリンダヘッド１におけるプラグ穴２の全数検査あるいは抜き取り検査に際しては、図２，３および図８に示すように、プラグ管理用ゲージ４０が螺合されていないプラグ穴管理用ゲージ４３単独の状態でこれを機械加工済みのプラグ穴２のめねじ部１０に螺合させて規定トルクまで締め付けた時に、外側電極３３の向きの指標となるプラグ穴管理用ゲージ４３の二面幅部４５，４６が特定の方向を指向しているか否かで評価してその品質管理を行うものとする。

この場合に、燃焼室Ｑに臨むことになるプラグ穴管理用ゲージ４３の二面幅部４６に例えば指針となるような別の治具を接続し、燃焼室側の特定の位置を基準に外側電極３３の向きを角度をもって指示することも可能である。

このようにおねじ部７のねじ切り開始位置の回転方向位相およびその回転方向位相と外側電極３３の向きとの相対位置関係が予め特定されているプラグ３の品質管理をねじリング状のプラグ管理用ゲージ４０を用いて行う一方、そのプラグ３が装着されることになるめねじ部１０のねじ切り開始位置の回転方向位相が予め特定されているシリンダヘッド１側のプラグ穴２の品質管理をねじ軸状のプラグ穴管理用ゲージ４３を用いて行うことにより、シリンダヘッド１側のプラグ穴２に対してプラグ３を予め指定されている規定トルクで締め付けさえすれば、燃焼室Ｑ内に臨むことになるプラグ３側の外側電極３３は常に特定の同じ方向を指向するようになる。その結果、プラグ３およびそのプラグ３が純正部品として使用されるシリンダヘッド１側のプラグ穴２の品質管理に際して、簡便な方法でしかも効率的に且つ定量的に行え、生産性の向上に大きく寄与できるようになる。

次に、上記シリンダヘッド１のプラグ穴２に対してめねじ部１０を加工するためのタッピング加工の手順について説明する。

シリンダヘッド１を製造する過程での機械加工はその大部分がマシニングセンタに代表されるＮＣ型の工作機械にて行われるが、特に図３，４に示した小径部２ａおよび大径部２ｂを含むプラグ穴２の加工手順に着目した場合、前加工として小径部２ａおよび大径部２ｂのそれぞれの切削加工を行った後に、着座面９の切削加工とめねじ部１０のねじ切り加工とが行われる。めねじ部１０のねじ切りはねじ立て、すなわちタッピングによって行われる。これらの着座面９の切削加工とめねじ部１０のタッピング加工は共にＮＣ型の工作機械である共通のマシニングセンタを用いて行うものとし、前加工として着座面９の切削加工を座ぐりとして行い、それに続いてめねじ部１０のタッピング加工を行うものとする。

着座面９の加工は、図９に示すような座ぐりカッタ１１をマシニングセンタの主軸に装着して行うものとする。この座ぐりカッタ１１は汎用のＨＳＫタイプのツールホルダ１２に座ぐりカッタ１３を脱着可能に支持させたものであり、座ぐりカッタ１３はそのボデイ先端に例えば二枚のスローアウェイ方式の面取り用のチップ１３ａを装着してある。そして、座ぐりカッタ１１を所定速度で回転させながらその座ぐりカッタ１１に軸心方向の切削送りを与えて一部の面取りとともに座ぐりを施し、着座面９を所定精度に仕上げるものとする。

なお、座ぐりカッタ１１は、マシニングセンタの主軸に装着した時のツール長が、後述する公知のツールプリセッタを用いていわゆる機外プリセット方式にて予め規定寸法にプリセットされている。

他方、めねじ部１０のタッピング加工は、図１０に示すようなプリセットタッピングツール１４をマシニングセンタの主軸に装着して行うものとする。このプリセットタッピングツール１４は上記と同様に汎用のＨＳＫタイプのツールホルダ１５にタップ１６を脱着可能に支持させたものであり、タップ１６そのものとしては例えば図１１に示すように直みぞタップタイプで且つロングシャンクタップタイプのものが使用される。そして、マシニングセンタのタッピング加工モードを使い、プリセットタッピングツール１４にタッピングのためのピッチ送りを与えて、いわゆる１パス方式にて小径部２ａをねじ下穴としてめねじ部１０を加工するものとする。なお、図１１の（Ａ）はタップ１６のねじ部１７の概略を、同図（Ｂ）はそのねじ部１７の詳細をそれぞれ示している。また、同図（Ｂ）ではＴ１が完全（ねじ）山部で、Ｔ２が食い付き部となっている。

この場合、先に切削加工が施された着座面９から所定距離Ｌ（既知の値）だけ離れた位置をタッピングのためのピッチ送り開始位置Ｍとするならば、着座面９に開口しているねじ下穴としての小径部２ａに向けてこのピッチ送り開始位置Ｍまでプリセットタッピングツール１４をアプローチさせるとともに、当該ピッチ送り開始位置Ｍにてプリセットタッピングツール１４の回転方向の位置決めを行った上で、タッピングのためのピッチ送りを開始するものとする。

なお、タッピング加工のためのツールがプリセットタッピングツール１４たる所以は、タップ１６を支持しているツールホルダ１５はその回転方向位置が特定の位置に割り出されて初めてマシニングセンタの主軸に正しく装着されることから、後述するようにめねじ部１０のねじ切り開始位置の位相を管理する上で、そのツールホルダ１５に対するタップ１６の回転方向位置がいわゆる機外プリセット方式にて特定の位置に割り出されてプリセットされていることに基づいている。同時に、プリセットタッピングツール１４をマシニングセンタの主軸に装着した時のツール長が、後述するように公知のツールプリセッタを用いていわゆる機外プリセット方式にて予め規定寸法にプリセットされていることに基づいている。

これらの着座面９の座ぐり加工およびめねじ部１０のタッピング加工は、共に共通のＮＣ型の工作機械であるマシニングセンタを用いて行うものとし、しかも加工対象ワークであるところのシリンダヘッド１をマシニングセンタのワークテーブルに一旦クランプしたならば、座ぐり加工とそれに続くタッピング加工とをいわゆる１クランプ（１チャック）方式にて一気に行うものとする。つまり、座ぐり加工を終えた後もシリンダヘッド１はワークテーブルからアンクランプすることなく、そのまま座ぐり加工に続くタッピング加工に供するものとする。同時に、着座面９の座ぐり加工をマシニングセンタの例えばＺ軸を使って行ったならば、それに続くタッピング加工も同じＺ軸を使って加工を行うものとする。

このように、同一のマシニングセンタの同一の加工軸を使って、いわゆる１クランプ方式にてシリンダヘッド１のプラグ穴２に対し座ぐり加工とタッピング加工とを行うのは、着座面９の位置精度がめねじ部１０のねじ切り開始位置の位相（回転方向での位置）の精度と大きな相関があるためで、めねじ部１０のねじ切り開始位置の位相精度の向上を図る上では上記のようにプラグ穴２に対する座ぐり加工とタッピング加工とを同一の加工基準で加工することが重要であるからである。

ここで、公知のツールプリセッタ（例えば、日本アイディーシステム株式会社製のＴＰ−４００）を使ってのプリセットタッピングツール１４のいわゆる機外プリセットは次の手順で行う。

最初に、図１２（Ａ）に示すように、予め用意してある着座面９の加工のための座面専用マスターゲージ１８を使ってツールプリセッタの校正を行う。この座面専用マスターゲージ１８は、図９に示した座ぐりカッタ１１と同じ径、同じ長さのマスターバーであり、図９の座ぐりカッタ１１のツール長をプリセットするために使用されるものである。

この座面専用マスターゲージ１８をツールプリセッタのスピンドルにセットし、ツールプリセッタの投影機による拡大投影機能（ＣＣＤカメラによる撮像拡大表示機能であっても良い。）を使って座面専用マスターゲージ１８の先端部の形状を映し出し、その画面上の指標である基準線、すなわち互いに直交する十字状の二本の基準線１９ａ，１９ｂを座面専用マスターゲージ１８のゲージ先端面および円筒面にそれぞれ合致させて校正を行う。なお、上記投影機の画面には、直交する二本の基準線１９ａ，１９ｂとは別に、後述するようにタップ１６のねじ山部における完全（ねじ）山部に相当する二本の基準線２０ａ，２０ｂを山形状にを予め表示しておくものとする。

この校正は、先にも述べたように、プラグ穴２における着座面９の位置精度がめねじ部１０のねじ切り開始位置の位相（回転方向での位置）の精度と大きな相関があり、めねじ部１０のねじ切り開始位置の位相精度の向上、すなわち角度誤差をなくすために行われる。つまり、着座面９を加工するための座ぐりカッタ１１と、めねじ部１０のタッピング加工のためのプリセットタッピングツール１４とを、同じ基準でプリセットすることが重要となるからである。ただし、この校正作業はツールプリセッタ単独での校正が十分にできている場合には、省略することができる。

校正を終えたならば、座面専用マスターゲージ１８をツールプリセッタのスピンドルから取り外し、代わって図１２の（Ｂ）に示すようにマスタータップゲージ２１をツールプリセッタのスピンドルにセットする。このマスタータップゲージ２１は図１０に示した実際の加工用のプリセットタッピングツール１４（ツールホルダ１５を含む）と同様のものであり、あくまでマスターゲージとして保管して実際の加工には使用しないものである。そして、ツールプリセッタのスピンドルにセットされたマスタータップゲージ２１の姿勢として、図１０のようにプリセットタッピングツール１４をマシニングセンタの主軸に装着した場合と同等の姿勢を再現する。

より詳しくは、図１３に示すように、プリセットタッピングツール１４をマシニングセンタの主軸に装着した場合には、ツールホルダ１５の溝部２２にキーブロック２３が嵌合することで回転方向の位置決めが行われ、同時にツールホルダ１５に付帯しているＩＤチップ２４と主軸側のＩＤチップセンサ２５との間でそのＩＤチップ２４の情報の読み取りと書き込みが行われる。そこで、マスタータップゲージ２１についても同様に、図１２の（Ｂ）に示すように、ツールプリセッタ側に予め用意されているスライド可能なキーブロック２６をツールホルダ１５の溝部２２に嵌合させて、マシニングセンタ側の主軸装着時と同様に回転方向の位置決めを行う。同時に、ツールプリセッタ側に予め用意されている図１３と同様のＩＤチップセンサとＩＤチップ２４との間で必要な情報の授受を行う。これにより、ツールプリセッタ上において、キーブロック２６を基準としたマスタータップゲージ２１の回転方向の位置決めがマシニングセンタ側の主軸装着時と同様の条件で行われたことになる。

こうして、ツールプリセッタのスピンドルにセットしたマスタータップゲージ２１の回転方向の位置決めが行われたならば、図１４の（Ａ）および図１５に示すように、マスタータップゲージ２１におけるタップ２７のねじ部のすくい面２７ａにロケータ２８の接触子２９を軽く当てて、マスタータップゲージ２１のうちタップ２７の先端部での回転方向の基準をつくる。ロケータ２８はマグネットスタンド３０の上端から平板状の接触子２９を片持ち支持状態にて付設したものであり、すくい面２７ａへの接触子２９の当接により基準づくりができたならば、マグネットスタンド３０の磁力により当該マグネットスタンド３０をツールプリセッタの非可動部分に吸着固定する。

続いて、ロケータ２８の位置が変動しないように注意しながら、図１４の（Ｂ）に示すように、マスタータップゲージ２１をツールプリセッタのスピンドルから取り外す。代わって、図１６の（Ａ）に示すように、実際のタッピング加工に供するためのプリセット前のプリセットタッピングツール１４をツールプリセッタのスピンドルにセットする。そして、先のマスタータップゲージ２１の場合と同様に、ツールプリセッタ側に予め用意されているスライド可能なキーブロック２６をツールホルダ１５の溝部２２（図１３参照）に嵌合させて、マシニングセンタ側の主軸装着時と同様に回転方向の位置決めを行う。同時に、ツールプリセッタ側に予め用意されているＩＤチップセンサ２５とＩＤチップ２４（いずれも、図１３参照）との間で必要な情報の授受を行う。これにより、キーブロック２６を基準としたプリセットタッピングツール１４の回転方向の位置決めがマシニングセンタ側の主軸装着時と同様の条件で行われたことになる。

ここで、上記プリセットタッピングツール１４の回転方向の位置決めは、正確にはツールプリセッタに付帯するキーブロック２６を基準にツールホルダ１５の回転方向の位置決めがなされているにすぎず、プリセットタッピングツール１４として最も機能上重要なタップ６の回転方向およびツール長のセッティングはなおも不完全なままである。

そこで、プリセットタッピングツール１４のツールホルダ１５に対してタップ１６をアンチャッキング状態としたままで、タップ１６の回転方向の位置決めを行うべく、タップ１６を適宜回転させて、図１５に示した場合と同様に、そのタップ１６のねじ部のすくい面１６ａをロケータ２８の接触子２９に軽く当てて、先のマスタータップゲージ２１におけるタップ２７のねじ部のすくい面２７ａにロケータ２８の接触子２９を軽く当てた状態を再現する。これにより、プリセットタッピングツール１４における少なくともタップ１６の回転方向の位置決め、すなわちタップ１６の回転方向位相の割り出しが行われたことになる。なお、タップ１６のシャンク後端の四角部についてはその回り止め機能が発揮されないようにする。

続いて、プリセットタッピングツール１４におけるタップ１６のツール長のセッティングを行う。このタップ１６のツール長のセッティングに際して、タップ１６の先端面を基準としたのでは、そのタップ１６の機能よりして先端面の加工精度が高くないために、先に述べたようにタップ１６によって加工されるめねじ部１０のねじ切り開始位置の回転方向位相を管理する上では不十分である。

そこで、本実施の形態では、プリセットタッピングツール１４におけるタップ１６のツール長のセッティング（プリセット）に際して、大きく発想を変えて、タップ１６のうちでも加工精度の高いねじ部１７のうち完全（ねじ）山部Ｔ１（図１１参照）の特定の山のフランク（ねじ部の山の頂と谷底とを連絡する傾斜面）を基準に行うものとする。

より具体的には、図１６の（Ｂ）に示すように、ツールプリセッタの投影機による拡大投影機能（ＣＣＤカメラによる撮像拡大表示機能であっても良い。）を使って、プリセットタッピングツール１４のタップ１６の先端部の形状を映し出し、その画面上の指標である基準線２０ａ，２０ｂをタップ１６の先端部に重ね合わせる。なお、投影機の画面には互いに直交する十字状の二本の基準線１９ａ，１９ｂとは別に、山形状をなす二本の基準線２０ａ，２０ｂを予め表示しておくことは先に述べた。この山形状をなす二本の基準線２０ａ，２０ｂのなす角度は後述するようにタップ１６の完全（ねじ）山部Ｔ１においてその両側のフランクのなす角度αに一致させてある。

先に図１１で説明したように、タップ１６のねじ部１７は、先端部側の食い付き部Ｔ２とそれに続く完全（ねじ）山部Ｔ１とからなり、食い付き部Ｔ２は不完全（ねじ）山部である。図１１の（Ｂ）をさらに拡大したものが図１７であり、図１７の例ではタップ１６の先端側から３山目の山１７ａが完全山部Ｔ１の１山目であり、以降が順に完全山部Ｔ１の２山目の山１７ｂ、完全山部Ｔ１の３山目の山１７ｃ…となっている。なお、不完全ねじ部である食い付き部Ｔ２の寸法（Ｔ２そのもの）はばらつきが大きく、タップ１６のツール長の基準には不向きであることは先に述べたとおりである。そして、先に述べた投影機の画面側の山形状をなす二本の基準線２０ａ，２０ｂの表示は、タップ１６のねじ部１７における完全山部Ｔ１における各山１７ａ，１７ｂ…の両側のフランク（ねじ山部の山の頂と谷底とを連絡する傾斜面）３１，３１同士のなす角度αに予め一致させてある。

タップ１６の先端部の投影形状に投影機の画面上の指標である基準線２０ａ，２０ｂ重ね合わせるにあたって、図１７に示すように完全山部Ｔ１の１山目の山１７ａのフランク３１に山形状をなす一対の基準線２０ａ，２０ｂを重ね合わせるように合致させて、ツール長が規定寸法となるようにセッティング、すなわちプリセットを行い、その状態でツールホルダ１５に内蔵されている図示外のチャックにて堅固にチャッキングを行う。これは、完全山部Ｔ１の特定の山１７ａの双方のフランク３１，３１同士のなす角度αを二分する線が水平方向の基準線１９ａであることから、完全（ねじ）山部Ｔ１の１山目の山１７ａのフランク３１に山形状をなす一対の基準線２０ａ，２０ｂを合致させることは、その山１７ａの頂部が鋭角であると仮定した場合にその鋭角な頂部を基準にセッティングを行ったことにほかならない。以上によりプリセットタッピングツール１４のプリセット作業が完了する。なお、完全山部Ｔ１の１山目の山１７ａに代えて２山目の山１７ｂ、３山目の山１７ｃを用いることも可能である。

この場合、チャッキングの際にタップ１６をツールホルダ１５側にわずかに引き込んでしまうようなチャックでは所期の目的が達成できないので、チャッキングによる締め付け力が作用してもタップを引き込むことがない例えばミーリングチャック等を採用するものとする。また、タップ１６のツール長のセッティングに際して、十字状の基準線１９ａ，１９ｂの交点を直接タップ１６の山１７ａ，１７ｂ…の頂部に合致させないのは、タップ１６の山１７ａ，１７ｂ…の頂部は図１７に示すように微視的に見ると円筒面となっていることから、投影機を使ってのセッティングでもその円筒面に十字状の基準線１９ａ，１９ｂの交点を正確に一致させることが困難であるからである。

以上の説明から明らかなように、プリセットタッピングツール１４のプリセットに際しては、座ぐりカッタ１１のツール長をプリセットするための座面専用マスターゲージ１８を使って先ずツールプリセッタの校正を行い、次いで、その校正されたツールプリセッタを使ってプリセットタッピングツール１４の回転方向の位置決めとツール長のプリセットを行っている。このことはプラグ穴２における着座面９の加工のための座ぐりカッタ１１と、同じくプラグ穴２におけるめねじ部１０の加工のためのプリセットタッピングツール１４とは、同一マシニングセンタの同一加工軸（Ｚ軸）での加工に供されることを前提に、同じ基準でプリセットされていることにほかならないことになる。

そして、着座面９の座ぐり加工は、座面専用マスターゲージ１８を基準にプリセットされた座ぐりカッタ１１を用いて図９の形態で行われ、その着座面９の位置寸法（着座面９の深さ）はマシニングセンタそのものの寸法管理機能によって管理される。

他方、着座面９の座ぐり加工に続くめねじ部１０のタッピング加工は、先に述べた手順でプリセットされたプリセットタッピングツール１４を用いて図１０の形態で行われる。この場合、先に座ぐり加工が施された着座面９から所定距離Ｌだけ離れた位置をピッチ送り開始位置Ｍとし、着座面９に開口しているねじ下穴２ａに向けてこのピッチ送り開始位置Ｍまでプリセットタッピングツール１４をアプローチさせ、当該ピッチ送り開始位置Ｍにてプリセットタッピングツール１４の回転方向の位置決めを行った上で、タッピングのためのピッチ送りを開始することは先に述べたとおりである。なお、所定距離Ｌに関してプリセットタッピングツール１４側の基準位置は、先に述べたタップ１６の完全山部Ｔ１における１山目の山１７ａである。

そして、プリセットタッピングツール１４をピッチ送り開始位置Ｍまでアプローチさせ、当該ピッチ送り開始位置Ｍにて回転方向の位置決めを行った状態では、所定距離Ｌが規定の寸法となっていて、且つタップ１６の回転方向位相が特定の位相角位置に割り出されていることになる。したがって、そのピッチ送り開始位置Ｍからタッピングのためのピッチ送りを開始すると、タップ１６はねじの螺進作用をもってねじ下穴２ａに進入し、ピッチ送り開始位置Ｍからｎ回転目であって且つそのｎ回転目の特定の位相角位置からねめじ部１０のねじ切りを開始し、最終的には通り穴タイプのめねじ部１０に仕上げることになる。このことは、ピッチ送り開始位置Ｍからｎ回転目であって且つそのｎ回転目の特定の位相角位置から始まるねめじ部１０のねじ切りは、タッピングを何回繰り返しても同様に再現されることを意味する。

言い換えるならば、着座面９の座ぐり加工とめねじ部１０のタッピング加工とを同一マシニングセンタの同一加工軸（Ｚ軸）を使って行うこと、および座ぐり加工とタッピング加工との間でシリンダヘッド１の脱着を行わないことを前提に、シリンダヘッド１のｎ気筒分のプラグ穴２のめねじ部１０を共通のプリセットタッピングツール１４にて加工したと仮定した場合には、各気筒ごとの着座面９上におけるそれぞれのめねじ部１０の開始位置は全て同じ特定の位相角位置となる。このことは、シリンダヘッド１の量産加工ラインにおいて次々と同様の加工を行っても何ら変わることはない。

このようにして加工されたシリンダヘッド１の各気筒のプラグ穴２に図４のようにプラグ３を装着する場合、先に述べたようにプラグ３における主体金具４側のおねじ部７の開始位置（おねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相）と外側電極３３との相対位置関係が特定の位置関係となるように管理されているとするならば、すなわちおねじ部７のねじ切り開始位置の回転方向位相とプラグ３を規定トルクで締め付けた時の外側電極３３の向きとを予め一致させてあるとするならば、プラグ穴２のめねじ部１０に対して所定のトルクにてプラグ３を締め込むだけで、どの気筒でも外側電極３３を常に特定の向き（回転方向位置）に合わせることが可能となる。本発明者等が試作を行った結果では、外側電極３３の目標とする特定の向きに対して±１０°程度に管理できることが確認できた。

１…シリンダヘッド
２…プラグ穴
２ａ…ねじ下穴
３…スパークプラグ
７…おねじ部
９…着座面
１０…めねじ部
１４…プリセットタッピングツール
１５…ツールホルダ
１６…タップ
１６ａ…すくい面
１７…ねじ部
１７ａ…１山目の山
３１…フランク
３３…外側電極
４０…スパークプラグ管理用ゲージ
４１…ゲージ本体
４２…二面幅部（指標）
４３…プラグ穴管理用ゲージ
４４…ゲージ本体
４４ａ…大径軸部
４４ｂ…小径軸部
４５…二面幅部（指標）
４６…二面幅部（指標）
Ｔ１…完全山部

Claims (8)

1. おねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相およびそのねじ切り開始位置の回転方向位相と外側電極の向きとの相対位置関係が予め特定されているスパークプラグの品質管理に使用するねじリング状のスパークプラグ管理用ゲージであって、
   上記スパークプラグのおねじ部に対して規定トルクで締め付けた時の外側電極の向きを指示する目視可能な指標を形成してあることを特徴とするスパークプラグ管理用ゲージ。
2. 上記指標は、外側電極の向きと平行な平面をもってゲージ本体の外周面に形成した二面幅部であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ管理用ゲージ。
3. シリンダヘッドに形成されたプラグ穴には、請求項１または２に記載のスパークプラグ管理用ゲージで管理されたスパークプラグが装着されるようになっているとともに、スパークプラグ側のおねじ部に螺合するプラグ穴側のめねじ部のねじ切り開始位置の回転方向位相が予め特定されているプラグ穴の品質管理に使用するねじ軸状のプラグ穴管理用ゲージであって、
   上記プラグ穴のめねじ部に対して規定トルクで締め付けた時に外側電極の向きを指示する目視可能な指標を形成してあることを特徴とするシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージ。
4. 大径軸部と小径軸部とからなる段付き軸状のゲージ本体について、小径軸部のうち大径軸部に最も近い位置から反大径軸部側の所定範囲にわたっておねじ部を形成してあることを特徴とする請求項３に記載のシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージ。
5. 上記プラグ穴管理用ゲージはマスターゲージを基準に作製したものであることを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージ。
6. 上記マスターゲージは請求項２に記載のスパークプラグ管理用ゲージであることを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージ。
7. 上記指標は、外側電極の向きと平行な平面をもってゲージ本体の少なくとも軸端の外周面に形成した二面幅部であることを特徴とする請求項６に記載のシリンダヘッドのプラグ穴管理用ゲージ。
8. 請求項２に記載のスパークプラグ管理用ゲージと請求項７に記載のプラグ穴管理用ゲージとからなるゲージセットであって、
   スパークプラグ管理用ゲージのめねじ部とプラグ穴管理用ゲージのおねじ部とを螺合させて両者を規定トルクで締め付けた時に、外側電極の向きを指示するスパークプラグ管理用ゲージ側の二面幅部とプラグ穴管理用ゲージ側の二面幅部とが共に平行となるように設定してあることを特徴とするゲージセット。

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