JP2016078094A - ねじ部材の製造方法、スパークプラグの製造方法、ねじ部材製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転造加工において、ワークを把持する機構の負担を軽減すること。【解決手段】自身の中心軸方向に延び、雄ねじが転造される第１部分と、第１部分よりも中心軸に垂直な方向の長さが長い第２部分とを有するワークを把持して、２つの転造ダイスを用いて第１部分の外周に雄ねじを転造する。中心軸のうち少なくとも第１部分に対応する第１部分中心軸は、２つの転造ダイスそれぞれの中心軸が含まれる第１仮想平面から所定の向きに離れている。且つ、把持された状態における第１部分中心軸は、第２部分から離れるに従って第１仮想平面からの距離が大きくなるように傾いている。【選択図】図９

Description

本発明は、ねじ部材の製造に関する。

雄ねじを形成する方法として、転造が知られている。転造には、通常、２つ又は３つの転造ダイスが用いられる。転造ダイスが２つである場合、把持したワークの中心軸を、２つの転造ダイスの中心軸を含む仮想平面上に配置する手法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−１５３２０２号公報

上記先行技術のようにワークの中心軸を上記仮想平面上に配置すると、転造時においてワークの中心軸と直交する方向に、ワークに浮き上がり挙動が発生することが見出された。この浮き上がり挙動は、ワークの把持機構の負担となる。本願発明は、この浮き上がり挙動によって発生する把持機構の負担を軽減することを解決課題とする。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。

（１）本発明の一形態によれば、自身の中心軸方向に延び、雄ねじが転造される第１部分と、前記第１部分よりも前記中心軸に垂直な方向の長さが長い第２部分とを有するワークを把持し、２つの転造ダイスによって前記第１部分の外周に雄ねじを転造するねじ部材の製造方法が提供される。この製造方法は；前記中心軸のうち少なくとも前記第１部分に対応する第１部分中心軸は、前記２つの転造ダイスそれぞれの中心軸が含まれる第１仮想平面から所定の向きに離れており；前記ワークが把持された状態における前記第１部分中心軸は、前記第２部分から離れるに従って前記第１仮想平面からの距離が大きくなるように傾いていることを特徴とする。この形態の場合、第１部分中心軸が第１仮想平面から所定の向きに離れ、且つ、把持された状態における第１部分中心軸が、第２部分から離れるに従って第１仮想平面からの距離が大きくなるように傾いて配置される。この配置によって、浮き上がり挙動が抑制されることが見出された。この結果、この形態によれば、ワークを把持する機構の負担が軽減される。これによって、例えば、ワークを把持する機構の故障が抑制される。

（２）上記形態において、前記所定の向きは、鉛直方向下向きであり；前記第１部分中心軸と前記第１仮想平面との最短距離は、０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下でもよい。この形態によれば、ワークの浮き上がり挙動が効果的に抑制される。

（３）上記形態において、前記第１部分中心軸と前記第１仮想平面とがなす角度のうち小さい方は、２×１０−４ｒａｄ以上４０×１０−４ｒａｄ以下でもよい。この形態によれば、ワークの浮き上がり挙動が効果的に抑制される。

（４）上記形態において、前記ワークは、前記転造の際に、把持機構中心軸に沿って伸びる把持機構によって把持されており；前記第１仮想平面に垂直であり且つ前記第１部分中心軸を含む第２仮想平面に対する前記把持機構中心軸の投影線と、前記第１部分中心軸とでなす角度のうち小さい方が、０度よりも大きくなることを許容してもよい。この形態によれば、ワークの浮き上がり挙動が効果的に抑制される。先の形態として説明したようにワークは転造ダイスに対して傾いている一方、転造時には転造ダイスに沿う力がワークに働く。この形態の場合、ワークの中心軸と把持機構中心軸とのずれが許容されるので、このずれによって浮き上がり挙動が抑制される。

（５）上記形態において、前記ワークは、中空部を有してもよい。この形態によれば、把持機構の負担が大きくなりやすい中空部材の場合に、その負担を軽減できる。

（６）上記形態において、前記転造の際に、前記中空部で前記ワークを把持してもよい。この形態によれば、把持機構の負担が大きくなりやすい中空部での把持の場合に、その負担を軽減できる。

（７）上記形態において、前記雄ねじは、ねじリーチが１２ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、把持機構の負担が大きくなりやすい長いねじリーチを有するねじ部材を製造する場合に、その負担を軽減できる。

（８）上記形態において、前記ワークは、自身の先端部から延びる棒状部材を備え；前記ワークの中心軸を中心とした周方向に沿った前記棒状部材の位置合わせと、前記２つの転造ダイスそれぞれの周方向の位置合わせとを、前記転造の前に実施してもよい。この形態によれば、棒状部材の位置に対するねじ切りの開始位置を制御できる。

（９）上記形態において、前記転造の前において、前記第１部分のビッカース硬さは３１０Ｈｖ以下でもよい。この形態によれば、把持機構の負担を軽減できる。ワークのビッカース硬さが低いと、転造ダイスへの反発力が小さいため、浮き上がりの力が小さくなるからである。

（１０）上記形態において、前記雄ねじは、スパークプラグ用の主体金具に形成される雄ねじでもよい。この形態によれば、スパークプラグ用の金具に適用できる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、スパークプラグの製造方法や、ねじ部材製造装置として実現できる。

スパークプラグを示す部分断面図。 スパークプラグの製造工程図。 主体金具中間体を示す図。 中間組立体を示す図。 転造ダイスを示す斜視図。 中間組立体が供給装置によって配置される様子を示す図。 中間組立体及び把持機構の断面図。 中間組立体が配置された様子を示す図。 中間組立体が配置された様子を示す図。 部分中心軸と第１仮想平面との距離の測定を説明する図。 部分中心軸の傾きの測定を説明する図。 位置合わせ治具の斜視図。 位置合わせ工程の様子を示す図。 位置合わせ工程の様子を示す図。 主体金具組立体を示す図。 中間組立体の配置と、浮き上がり挙動の抑制の度合いとの関係をテーブルで示す図。

図１は、スパークプラグ１００を示す部分断面図である。まず、スパークプラグ１００の構造を説明し、スパークプラグ１００の製造方法（ねじ部材としての主体金具組立体３５０の製造方法を含む）については後述する。

以下、図１に示す軸線方向ＯＤを、図面における上下方向と定義し、下側をスパークプラグの先端側、上側を後端側と定義して説明する。図１は、軸線Ｏの右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏの左側にスパークプラグ１００の断面を示す。

スパークプラグ１００は、ガソリンエンジンのエンジンヘッド２００に取り付けられる装置であり、燃焼室内における混合気に点火するために、先端の電極間において火花放電を生じさせる。

スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極６０と、主体金具５０とを備えている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能する部材であり、軸線Ｏに沿って延びる軸孔１２を有している。中心電極２０は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の電極であり、絶縁碍子１０の軸孔１２内に挿入された状態で保持されている。主体金具５０は、絶縁碍子１０の外周を囲む筒状の部材であり、絶縁碍子１０を内部に固定している。

接地電極３０は、一端が主体金具５０の先端に固定され、他端が中心電極２０と対向する。端子電極６０は、給電を受けるための端子であり、中心電極２０に電気的に接続されている。スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に取り付けられた状態で、端子電極６０とエンジンヘッド２００との間に高電圧が印加されると、中心電極２０と接地電極３０との間に火花放電が生じる。以下、各部材の詳細について説明する。

絶縁碍子１０は、セラミックによって形成された筒状の絶縁体であり、軸線方向ＯＤに延びる軸孔１２が軸線Ｏに沿って形成されている。

中心電極２０は、絶縁碍子１０の軸孔１２内に配置され、後端側から先端側に向かって延びた棒状の部材である。中心電極２０の先端は、絶縁碍子１０の先端側において露出している。中心電極２０の先端には、電極チップ２９が設けられている。電極チップ２９は、白金合金又はイリジウム合金等により形成され、溶接によって電極母材２１の先端に結合している。

中心電極２０は、電極母材２１の内部に、芯材２２が埋設された構造を有している。電極母材２１は、インコネル６００（INCONELは登録商標）等のニッケル合金によって形成されている。芯材２２は、電極母材２１よりも高い熱伝導率を有する金属によって形成されている。具体的には、銅を主体とする合金と、銅との何れかによって形成されている。

絶縁碍子１０の軸孔１２内のうち、中心電極２０の後端側には、シール体４及びセラミック抵抗３が設けられている。中心電極２０は、シール体４及びセラミック抵抗３を介して、端子電極６０に電気的に接続されている。

主体金具５０は、筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。主体金具５０の外周には、工具係合部５１と、雄ねじ部５２とが形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。

主体金具５０の雄ねじ部５２は、ねじ山が形成された部位であり、エンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合する。雄ねじ部５２は右ねじであり、雄ねじ部５２の呼び径はＭ１４である。スパークプラグ１００は、主体金具５０の雄ねじ部５２をエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合させて締め付けることによって、エンジンヘッド２００に固定される。

主体金具５０の工具係合部５１と雄ねじ部５２との間には、径方向外側に突き出たフランジ状の鍔部５４が形成されている。雄ねじ部５２と鍔部５４との間のねじ首５９には、環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、板体を折り曲げることによって形成されており、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、鍔部５４の座面５５と取付ねじ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。ガスケット５の変形によって、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００との隙間が封止され、取付ねじ孔２０１を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。

主体金具５０の工具係合部５１よりも後端側には、薄肉の加締部５３が形成されている。鍔部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が形成されている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が挿入されている。両リング部材６，７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。

スパークプラグ１００の製造工程において、加締部５３が内側に折り曲げられて加締められると、座屈部５８は、圧縮力の付加に伴って外向きに座屈変形するとともに、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。タルク９は、加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性が高められる。

図１に示された接地電極３０は、主体金具５０の先端に接合された電極である。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０の先端と対向している。

端子電極６０には、プラグキャップ（図示せず）を介して高圧ケーブル（図示せず）が接続される。先述したように、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じさせるために、高圧ケーブルを介して、端子電極６０とエンジンヘッド２００との間に高電圧が印加される。

次に、スパークプラグ１００の製造方法について説明する。図２は、スパークプラグ１００の製造工程図である。

まず、絶縁碍子１０と中心電極２０とを作製する（工程Ｐ６１０）。本実施形態では、絶縁碍子１０の作製として、以下の手順を採用する。アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用の素地となる造粒物を調製する。この造粒物を用いてラバープレス成形を実施すると、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工によって外形を整える。この後、成形体に焼成加工を施すことによって絶縁碍子１０が得られる。

中心電極２０は、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したニッケル合金を鍛造加工することで作製する。

次に、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、セラミック抵抗３と、端子電極６０とを、シール体４によって封着し固定する（工程Ｐ６２０）。シール体４の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製された粉末を使用する。上記の封着および固定は、例えば次のように実施する。調整した粉末を、セラミック抵抗３を挟むようにして絶縁碍子１０の軸孔１２内に注入する。その後、後方から端子電極６０で押圧しつつ、シール体４を焼き固めると、シール体４による封着および固定が実現される。焼き固めは、焼成炉によって、組み付けたもの全体を加熱することで実現する。なお、絶縁碍子１０の表面における釉薬層の焼成は、シール体４の焼成と同時、又は事前に実施する。

次に、主体金具５０を作製する（工程Ｐ６３０）。まず、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工等を施す。この加工によって、筒状の部材が成形される。その後、切削加工を施し、外形を整える。これによって、図３に示す主体金具中間体３００が作製される。

主体金具中間体３００は、被加工部３２０（第１部分）と、先述した鍔部５４（第２部分）とを備える。被加工部３２０は、中心軸ＣＬに沿って延びる部位であり、転造によって雄ねじ部５２が形成される。被加工部３２０の外径φＲは、Ｍ１４の雄ねじを転造で形成するために設定された寸法である。鍔部５４は、被加工部３２０よりも中心軸ＣＬに垂直な方向の長さが長い。つまり、鍔部５４は、φＲよりも外径が大きい。

なお、本実施形態における被加工部３２０のビッカース硬さは、２００Ｈｖ以上３１０Ｈｖ以下である。被加工部３２０のビッカース硬さは、例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２４４の規定に基づく手法によって測定できる。具体的には、正四角推状のダイヤモンド圧子により、被加工部３２０に対して所定の荷重（例えば、４．９Ｎ）を加えた際に、被加工部３２０に形成される圧痕の対角線長さに基づき、被加工部３２０のビッカース硬さを測定する。

続いて、主体金具中間体３００の先端面に、接地電極部材２７０を抵抗溶接することで、図４に示す中間組立体３１０を作製する（工程Ｐ６４０）。接地電極部材２７０は、直棒状の部材であり、接地電極３０の元になる。接地電極部材２７０は、耐腐食性に優れた材料で形成される。具体的には、ニッケルと、ニッケルを主成分とする合金（例えばインコネル６００やインコネル６０１等）との何れかによって形成されている。この溶接を実施すると、いわゆるダレが生じるため、ダレを除去した後、次から説明する雄ねじ部５２の形成を実施する。

図５は、ねじ部材製造装置５００を示す斜視図である。ねじ部材製造装置５００は、転造ダイスＤ１，Ｄ２と、位置合わせ治具ＪＧと、位置合わせ治具ＪＧを移動させる移動手段ＭＯと、供給装置４００とを備える。但し、図５においては、供給装置４００（図６参照）の図示は省略されている。

本実施形態では、図５に示すように、互いに直交する右手系のＸＹＺ軸を定義する。Ｘ軸は、転造ダイスＤ１，Ｄ２の回転中心である軸ＤＡ１，ＤＡ２との両方に直交する直線に平行な軸である。Ｙ軸は、鉛直方向に延びる軸であり、鉛直方向上向きがプラスの向きである。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸である。Ｚ軸のプラスの向きは、図５に示すように転造ダイスＤ１，Ｄ２が転造時において回転する向きに回された右ねじが進む向きである。

転造ダイスＤ１，Ｄ２は、雄ねじを転造するためのものである。転造ダイスＤ１，Ｄ２はそれぞれ、ねじの転造に必要な厚みを有する円板状をなし、外周面には、ねじ転造面が形成されている。転造ダイスＤ１，Ｄ２は、加工面が対向するようにして配置されており、軸ＤＡ１，ＤＡ２を回転軸としてそれぞれ回転可能に支持されている。軸ＤＡ１，ＤＡ２は、Ｚ軸に平行である。なお、図５及び他の図において、転造ダイスＤ１，Ｄ２の支持手段や回転手段等の図示を省略する。

転造ダイスＤ１，Ｄ２を用いた雄ねじ部５２の形成（ねじ部材の製造）は、配置工程（工程Ｐ６５０）と、位置合わせ工程（工程Ｐ６６０）と、転造工程（工程Ｐ６７０）とによって実現される。配置工程は、供給装置４００を用いて中間組立体３１０を配置する工程である。

図６は、中間組立体３１０が、供給装置４００によって配置される様子を示す。供給装置４００は、タレット４１０と、把持機構ＨＯとを備える。把持機構ＨＯは、把持機構中心軸に沿って伸び、タレット４１０に取り付けられる。把持機構ＨＯは、中間組立体３１０を片側で把持する。片側での把持とは、図６に示すように、被加工部３２０とは逆側の端部で把持することである。タレット４１０は、Ｘ軸を中心に回転できる。タレット４１０は、図示しない機構によってＺ軸方向に移動できるように構成されている。この回転および移動によって、転造ダイスＤ１，Ｄ２を基準とした所定位置に、中間組立体３１０を配置する。

なお、図６は、供給装置４００が中間組立体３１０を１つのみ把持する様子を示す。但し実際には、供給装置４００は中間組立体３１０を４つまで把持できるように構成されている。

図７は、中間組立体３１０及び把持機構ＨＯの断面図である。把持機構ＨＯは、中間組立体３１０が中心軸ＣＬを中心に回転できるように構成されている。把持機構ＨＯは、図７に示すように、ボールプランジャ機構を備え、ボールＨＢと中間組立体３１０の貫通孔（中空部）との接触によって把持を実現する。

把持機構ＨＯの中心軸である把持機構中心軸ＣＬＨは、ボールプランジャ機構によって、図７に示すように中間組立体３１０の中心軸ＣＬに対して或る程度、ずれることができる。このずれによって、把持機構ＨＯの把持機構中心軸ＣＬＨを第２仮想平面ＶＰ２（図８と共に後述）に投影して形成される投影線と中心軸ＣＬとでなす角度のうち小さい方（鋭角）が、０度よりも大きくなることが許容される。なお、中間組立体３１０に外力が作用しなければ、上記角度は略０度になる。

図８，図９は、配置工程によって、中間組立体３１０が配置された様子を示す。図８は、供給装置４００の図示を省略している。図９は、転造ダイスＤ２の図示を省略している。図９に示すように、被加工部３２０の部分中心軸ＣＬ１は、第１仮想平面ＶＰ１よりもＹ軸方向のマイナス側に配置される。部分中心軸ＣＬ１とは、中心軸ＣＬの一部であって、中心軸ＣＬ上における被加工部３２０の端から端までに対応する仮想線分である。第１仮想平面ＶＰ１とは、図８に示すように、転造ダイスＤ１の軸ＤＡ１と、転造ダイスＤ２の軸ＤＡ２とを含む仮想平面である。

図８に示すように、先述した第２仮想平面ＶＰ２が定義される。第２仮想平面ＶＰ２は、第１仮想平面ＶＰ１と直交する仮想平面（つまり、ＹＺ平面に平行な仮想平面）であって、部分中心軸ＣＬ１を含む平面である。なお、被加工部３２０は、先述したように中心軸ＣＬに沿って延びる部位であるので、部分中心軸ＣＬ１に沿って延びる部位であるとも言える。

図９に示すように、配置工程によって配置された中間組立体３１０の部分中心軸ＣＬ１は、ＹＺ平面において、第１仮想平面ＶＰ１に対して傾いている。図９に示すように、この傾きによって、中間組立体３１０が把持機構ＨＯによって把持された状態における部分中心軸ＣＬ１は、鍔部５４から離れるに従って、第１仮想平面ＶＰ１からの距離が大きくなる。

配置工程の前段階において、接地電極部材２７０の周方向に沿った位置が或る程度調節されている。この調節は、中間組立体３１０が把持機構ＨＯに挿入される際に、ガイドプレート等の位置決め手段によって実施される。このため、中間組立体３１０は、接地電極部材２７０の周方向に沿った位置が或る程度調節された状態で、転造ダイスＤ１，Ｄ２間に配置される。具体的には、接地電極部材２７０が、図９に示すように、Ｙ軸方向について最も上（以下「最上位置」という）に位置するように調節された状態で配置される。但し、接地電極部材２７０の周方向に沿った位置は、後の位置合わせ工程において移動させられる。よって、接地電極部材２７０の周方向の位置は、上記最上位置に正確に配置される必要はなく、後の位置合わせ工程が実施できる範囲に配置されればよい。

転造ダイスＤ１，Ｄ２間に中間組立体３１０を配置した後、タレット４１０がＺ軸のマイナス向きに移動することで、中間組立体３１０の座面５５の一部が転造ダイスＤ１，Ｄ２の側面に対して押し当てられる。

図１０は、部分中心軸ＣＬ１と第１仮想平面ＶＰ１との距離Ｌの測定を説明する図である。距離Ｌは、後述するように、好ましい範囲が存在する。そこで、距離Ｌをその範囲に収めるために、距離Ｌの測定を実施する。距離Ｌの測定は配置工程に先立ち実施する。この測定結果に基づき、配置工程においてタレット４１０の位置決めを行う。

先述したように部分中心軸ＣＬ１は傾いているので、距離Ｌは、第１仮想平面ＶＰ１との最短距離となる部位で測定する。つまり、最も鍔部５４に近い部位で測定する。但し、厳密に最短距離となる部位で測定する必要は無く、或る程度の誤差は許容される。

第１仮想平面ＶＰ１は、図１０に示す基準面Ｋに対して平行に、且つ、基準面Ｋとの距離が所定値ａに予め調整されている。よって、距離Ｌは、基準面Ｋから被加工部３２０までの距離ｂと、被加工部３２０の外径φＲとを測定することで求めることができる。つまり、Ｌ＝ａ−（ｂ−φＲ／２）によって算出される。なお、距離Ｌは、部分中心軸ＣＬ１の傾きを考慮した補正を実施すると、より正確な値が算出される。しかし、本実施形態の傾きは微小であるので、この補正を実施しても距離Ｌの値は殆ど変わらない。よって、本実施形態ではこの補正を実施せず、上記の式による算出値を採用する。

図１１は、上記で説明した部分中心軸ＣＬ１の傾きの測定を説明する図である。部分中心軸ＣＬ１の傾きは、第１仮想平面ＶＰ１となす角度ＡＮで表される。部分中心軸ＣＬ１が第２仮想平面ＶＰ２に含まれるので、角度ＡＮは、部分中心軸ＣＬ１と、次に述べる交線とがなす角度と表現することもできる。交線とは、第１仮想平面ＶＰ１と第２仮想平面ＶＰ２との交線のことである。部分中心軸ＣＬ１及び交線は何れも、第２仮想平面ＶＰ２に含まれる。このように角度ＡＮは、第２仮想平面ＶＰ２上における角度である。

角度ＡＮは、被加工部３２０における２点それぞれについて、基準面Ｋからの距離を測定することで求めることができる。この２点は、互いにＺ軸方向に２５ｍｍ離れており、接地電極部材２７０に遠い方の測定点における測定値を距離ｃ、近い方の測定点における測定値を距離ｄとする。角度ＡＮは、ＡＮ＝ａｔａｎ（（ｃ−ｄ）／２５ｍｍ）によって算出される。なお、本実施形態における角度ＡＮは微小値なので、ＡＮ（ｒａｄ）＝（ｃ−ｄ）／２５ｍｍでも略同じ値が算出される。

なお、距離ｂ，ｃ，ｄの値は、中間組立体３１０を中心軸ＣＬ回りに回転させることで周方向について数点、測定し、それら測定値の平均値として算出する。例えば、９０度ずつ回転させ、４箇所で測定した値の平均を算出する。

配置工程を終えた後、接地電極部材２７０の位置合わせ工程を実施する（工程Ｐ６６０）。接地電極部材２７０の位置とは、中心軸ＣＬを中心とする周方向に沿った位置のことである。接地電極部材２７０の位置合わせは、図５に示した位置合わせ治具ＪＧを用いる。位置合わせ治具ＪＧは、図５に示すように、Ｙ軸方向に沿って往復移動できる移動手段ＭＯに取り付けられている。

図１２は、位置合わせ治具ＪＧの斜視図である。位置合わせ治具ＪＧは、図１２に示すように、接触部Ｐと、基部ＢＳとを備える。基部ＢＳは、移動手段ＭＯに固定される。接触部Ｐは、基部ＢＳからＹ軸方向のプラス向きに突き出す部位である。

接触部Ｐは、中間組立体３１０（転造ダイスＤ１，Ｄ２）側に向かい合う正面Ｓ１と、正面Ｓ１の背面に位置する背面Ｓ２とを有する。正面Ｓ１と背面Ｓ２との間には、テーパ面ＴＡが形成される。テーパ面ＴＡの傾斜角度は、比較的小さな値（例えば、３０度以下）に設定されている。

テーパ面ＴＡと正面Ｓ１との間には、湾曲面部Ｒ１が形成されている。テーパ面ＴＡと背面Ｓ２との間には、湾曲面部Ｒ２が形成されている。さらに、位置合わせ治具ＪＧのＹ軸方向先端には、湾曲面部Ｒ３が形成されている。テーパ面ＴＡ及び湾曲面部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の表面は平滑化されている。

図１３，図１４は、位置合わせ工程の様子を示す。図１３，図１４は、図示を簡単にするために、中心軸ＣＬの傾きをゼロとして示している。位置合わせ工程においては、図１３，図１４に示すように、座面５５を転造ダイスＤ１，Ｄ２に押し付けた状態で、テーパ面ＴＡを接地電極部材２７０の側面に接触させながら位置合わせ治具ＪＧを移動手段ＭＯによってＹ軸方向のプラス向きへ移動させることで、接地電極部材２７０の周方向に沿った位置合わせが行われる。

この工程において、位置合わせ治具ＪＧの移動距離は、所定値に定められている。よって、図１４に示すように位置合わせ治具ＪＧが停止した際に、接地電極部材２７０は周方向の位置が所定位置に定まる。接地電極部材２７０の位置合わせ終了後、位置合わせ治具ＪＧを接地電極部材２７０から離して退避させる。

続いて、転造工程を実施する（工程Ｐ６７０）。まず、回転が停止している転造ダイスＤ１，Ｄ２同士を接近させ、転造ダイスＤ１，Ｄ２によって中間組立体３１０の被加工部３２０を挟み込む。そして、座面５５を転造ダイスＤ１，Ｄ２の側面に接触させた状態で、転造ダイスＤ１，Ｄ２の回転を開始することによって、中間組立体３１０に対して転造加工を開始する。

転造加工が開始されると、中間組立体３１０が転造ダイスＤ１，Ｄ２から受ける力によって、中心軸ＣＬが第１仮想平面ＶＰ１に対して略平行になり、さらに、中間組立体３１０が転造ダイスＤ１，Ｄ２から逃げる方向（Ｚ軸方向のプラス向き）へと移動する。

転造加工が完了すると、転造ダイスＤ１，Ｄ２の回転を停止させる。このように、１つの中間組立体３１０（ワーク）に対する転造が完了する度に転造ダイスＤ１，Ｄ２の回転を止め、新規の中間組立体３１０に対する転造の度に、止まっている転造ダイスＤ１，Ｄ２を改めて回転させることをインフィード転造と呼ぶ。

上記のようにして転造ダイスＤ１，Ｄ２の回転を停止させる度に、転造ダイスＤ１，Ｄ２の周方向位置を原点に復帰させる。これによって、本実施形態の転造加工は、転造ダイスＤ１，Ｄ２の周方向位置が原点位置である状態で開始される。

転造加工が完了すると、被加工部３２０に雄ねじ部５２が形成される。この結果、図１５に示すように、主体金具組立体３５０が作製される。なお、ねじリーチＮＬは、本実施形態においては２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下に設定される。

その後、絶縁碍子１０と主体金具組立体３５０とを組み付ける（図２：工程Ｐ６８０）。ここで組み付けられる絶縁碍子１０は、先述したように、中心電極２０と端子電極６０とが接合された接合体として構成されている。この組み付けは、絶縁碍子１０を主体金具組立体３５０に対してその基端側から挿入して組み付けた上で、比較的薄肉に形成された主体金具組立体３５０の後端側の開口部を径方向内側に加締めることによって実現される。この加締めによって、加締部５３が形成される。

最後に、接地電極部材２７０を屈曲させることによって、接地電極３０を形成する（工程Ｐ６９０）。このようにして、スパークプラグ１００が製造される。

図１６は、中間組立体３１０の配置と、浮き上がり挙動の抑制の度合いとの関係をテーブルで示す。中間組立体３１０の配置とは、先述した距離Ｌと、部分中心軸ＣＬ１の傾きとの組み合わせで表される。図１６において、部分中心軸ＣＬ１の傾きは、測定値としての（距離ｃ−距離ｄ）の値と、角度（ｒａｄ）とによって示されている。角度は、（距離ｃ−距離ｄ）の値と、図１１と共に説明した式とによる算出値である。

浮き上がり挙動とは、中間組立体３１０、或いはタレット４１０がＹ軸方向のプラス向きに移動しようとする現象のことである。図１６に示された評価Ａは、浮き上がり挙動がほぼ抑制され、特に良好であることを示す。評価Ｂは、浮き上がり挙動が従来に比べて約６０％減少し、良好であることを示す。評価Ｃは、浮き上がり挙動が確認されたものの、問題を生じさせない程度の微小な浮き上がり挙動であることを示す。評価Ｄは、従来程度の浮き上がり挙動が生じることを示す。

図１６に示されるように、距離Ｌが０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ、傾きが２×１０^−４ｒａｄ以上４０×１０^−４ｒａｄ以下であれば、評価Ｂ以上が得られる。よって、この数値範囲は好ましい。

距離Ｌが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、且つ、傾きが１６×１０^−４ｒａｄ以上２４×１０^−４ｒａｄ以下であれば、評価Ａが得られる（図１６の破線の範囲）。よって、この数値範囲は好ましい。距離Ｌが０．０７ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下、且つ、傾きが８×１０^−４ｒａｄ以上３２×１０^−４ｒａｄ以下であれば、評価Ａが得られる（図１６の二重線の範囲）。よって、この数値範囲は好ましい。距離Ｌが０．１ｍｍ、且つ、傾きが２×１０^−４ｒａｄ以上４０×１０^−４ｒａｄ以下であれば、評価Ａが得られる（図１６の太線の範囲）。よって、この数値範囲は好ましい。

本実施形態によれば、少なくとも以下の効果を得ることができる。中間組立体３１０の配置に関する上記の好ましい数値範囲によれば、浮き上がり挙動が抑制されることによって、把持機構ＨＯの負荷が軽減され、ひいては供給装置４００の故障が抑制される。

先述したようにボールプランジャ機構によって、中心軸ＣＬと把持機構中心軸ＣＬＨとのずれが許容されているため、浮き上がり挙動が更に抑制される。転造によって、中間組立体３１０には、角度ＡＮが小さくなる向きの力が作用する。上記のずれが許容されていると、この力が吸収されるので、浮き上がり挙動が抑制される。

中間組立体３１０は、中空部材であり、把持機構ＨＯは中空部を把持する。これらの条件は、把持機構ＨＯの負担が大きくなりやすい。さらに、ねじリーチＮＬが長い（２５ｍｍ以上である）こと、及び、先述したインフィード転造の実施も、把持機構ＨＯの負担が大きくなりやすい。よって、これらの条件において、浮き上がり挙動を抑制することは、特に有益である。

被加工部３２０のビッカース硬さが３１０Ｈｖ以下なので、転造ダイスＤ１，Ｄ２への反発力が小さくなり、浮き上がりが抑制される。一方で、被加工部３２０のビッカース硬さが２００Ｈｖ以上なので、転造によって被加工部３２０が変形することによる不具合が抑制される。

転造前に、接地電極部材２７０の位置合わせを行い、さらに、転造ダイスＤ１，Ｄ２の周方向位置を原点に合わせるので、ねじ切りの開始位置を、接地電極部材２７０の位置に対して、所定範囲内に収めることができる。

本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。

ねじ部材は、スパークプラグ用の主体金具でなくても、雄ねじを有する部材であれは、どのようなものでもよい。例えば、中実部材でもよい。
ねじの呼び径は、どのようなものでもよい。例えば、Ｍ６，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１６，Ｍ１８，Ｍ２０，Ｍ２２，Ｍ２４でもよい。

供給装置の構造は、どのようなものでもよい。例えば、タレット等の回転機構を用いずに、装置全体のアライメントを調整することで、所望の配置を実現してもよい。
ワークを把持する機構は、どのようなものでもよい。例えば、外径をチャックしてもよいし、ワークの両側を把持してもよい。

距離Ｌ１の算出において、測定点の位置を変更してもよい。
部分中心軸の傾きの算出において、基準面からの距離を測定する２点間の距離は、２５ｍｍでなくても、任意に設定してよい。
ねじリーチは、２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下でなくてもよい。例えば、１２ｍｍ以上２５ｍｍ未満でもよいし、１２ｍｍ未満でもよいし、３５ｍｍを超えてもよい。特に１２ｍｍ以上の場合、把持機構の負担が大きくなるので、本願発明を適用すると良い。

第２部分（実施形態では鍔部５４）は、円柱形状でなくてもよく、第１部分（実施形態では被加工部３２０）よりも中心軸に垂直な方向の長さが長ければよい。
実施形態においてはＹ軸が鉛直方向に一致するように配置したが、これに限られず、Ｙ軸が鉛直方向とずれていてもよい。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
７…リング部材
９…タルク
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１８…後端側胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…芯材
２９…電極チップ
３０…接地電極
３３…先端部
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…雄ねじ部
５３…加締部
５４…鍔部
５５…座面
５８…座屈部
５９…ねじ首
６０…端子電極
１００…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ねじ孔
２０５…開口周縁部
２７０…接地電極部材
３００…主体金具中間体
３１０…中間組立体
３２０…被加工部
３３０…座面
３５０…主体金具組立体
４００…供給装置
４１０…タレット
５００…ねじ部材製造装置
ＢＳ…基部
ＣＬ…中心軸
ＣＬ１…部分中心軸
ＣＬＨ…把持機構中心軸
Ｄ１…転造ダイス
Ｄ２…転造ダイス
ＤＡ１…軸
ＤＡ２…軸
Ｋ…基準面
Ｏ…軸線
ＯＤ…軸線方向
Ｐ…接触部
Ｒ１…湾曲面部
Ｒ２…湾曲面部
Ｒ３…湾曲面部
Ｓ１…正面
Ｓ２…背面
ＴＡ…テーパ面
ＨＢ…ボール
ＪＧ…治具
ＭＯ…移動手段
ＨＯ…把持機構
ＶＰ１…第１仮想平面
ＶＰ２…第２仮想平面

Claims (12)

1. 自身の中心軸方向に延び、雄ねじが転造される第１部分と、前記第１部分よりも前記中心軸に垂直な方向の長さが長い第２部分とを有するワークを把持し、２つの転造ダイスによって前記第１部分の外周に雄ねじを転造するねじ部材の製造方法であって、
   前記中心軸のうち少なくとも前記第１部分に対応する第１部分中心軸は、前記２つの転造ダイスそれぞれの中心軸が含まれる第１仮想平面から所定の向きに離れており、
   前記ワークが把持された状態における前記第１部分中心軸は、前記第２部分から離れるに従って前記第１仮想平面からの距離が大きくなるように傾いていること
   を特徴とするねじ部材の製造方法。
2. 前記所定の向きは、鉛直方向下向きであり、
   前記第１部分中心軸と前記第１仮想平面との最短距離は、０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であること
   を特徴とする請求項１に記載のねじ部材の製造方法。
3. 前記第１部分中心軸と前記第１仮想平面とがなす角度のうち小さい方は、２×１０^−４ｒａｄ以上４０×１０^−４ｒａｄ以下であること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のねじ部材の製造方法。
4. 前記ワークは、前記転造の際に、把持機構中心軸に沿って伸びる把持機構によって把持されており、
   前記第１仮想平面に垂直であり且つ前記第１部分中心軸を含む第２仮想平面に対する前記把持機構中心軸の投影線と、前記第１部分中心軸とでなす角度のうち小さい方が、０度よりも大きくなることを許容すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
5. 前記ワークは、中空部を有すること
   を特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
6. 前記転造の際に、前記中空部で前記ワークを把持すること
   を特徴とする請求項５に記載のねじ部材の製造方法。
7. 前記雄ねじは、ねじリーチが１２ｍｍ以上であること
   を特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
8. 前記ワークは、自身の先端部から延びる棒状部材を備え、
   前記ワークの中心軸を中心とした周方向に沿った前記棒状部材の位置合わせと、前記２つの転造ダイスそれぞれの周方向の位置合わせとを、前記転造の前に実施すること
   を特徴とする請求項１から請求項７までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
9. 前記転造の前において、前記第１部分のビッカース硬さは３１０Ｈｖ以下であること
   を特徴とする請求項１から請求項８までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
10. 前記雄ねじは、スパークプラグ用の主体金具に形成される雄ねじであること
    を特徴とする請求項１から請求項９までの何れか一項に記載のねじ部材の製造方法。
11. 中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔内に前記中心電極を保持する筒状の絶縁体とが接合された接合体を備えるスパークプラグの製造方法であって、
    請求項１０に記載の製造方法によって製造された前記ねじ部材としての前記主体金具に、前記接合体を挿入して加締める加締め工程を有すること
    を特徴とするスパークプラグの製造方法。
12. 自身の中心軸方向に延び、雄ねじが転造される第１部分と、前記第１部分よりも前記中心軸に垂直な方向の長さが長い第２部分とを有するワークを把持する把持機構と、
    前記把持機構によって前記ワークが把持された状態において、前記第１部分の外周に雄ねじを転造するための２つの転造ダイスと
    を備えるねじ部材製造装置であって、
    前記把持機構は、前記中心軸のうち少なくとも前記第１部分に対応する第１部分中心軸が、前記２つの転造ダイスそれぞれの中心軸が含まれる第１仮想平面から所定の向きに離れるように、且つ、前記把持された状態における前記第１部分中心軸が、前記第２部分から離れるに従って前記第１仮想平面からの距離が大きくなるように、前記ワークを把持すること
    を特徴とするねじ部材製造装置。

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