JP2016173958A - Manufacturing method of spark plug and manufacturing apparatus of spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパークプラグの製造に関する。 The present invention relates to the manufacture of spark plugs.
従来から、内燃機関に用いられるスパークプラグとして、中心電極および端子電極を含む中心部材と、主体金具との間に絶縁碍子を配置し、主体金具に設けられた接地電極の端部と中心電極の端部との間の空隙(火花放電ギャップ)において火花放電を行なうスパークプラグが用いられている。絶縁碍子にピンホール等の欠陥が生じていると、かかる欠陥を通して放電が生じて絶縁碍子に厚さ方向の貫通孔が生じるおそれがある。このような貫通孔が生じると、正常な火花放電が行なわれないおそれがある。そこで、スパークプラグの製造過程において、中心部材と主体金具との間に高電圧を印加し、このときに測定される電圧波形や撮像される画像に基づいて絶縁碍子における欠陥の有無を特定する工程(以下、「耐電圧試験工程」と呼ぶ)が行われていた。この耐電圧試験において、中心部材と主体金具との間で絶縁碍子の表面を這うように生じる放電(いわゆるフラッシュオーバー)が発生すると、測定される電圧波形が絶縁碍子に欠陥が有る場合に測定される電圧波形と近似するために、絶縁碍子に欠陥が無い場合であっても、欠陥有りと誤って特定されるおそれがある。特許文献1の耐電圧試験工程では、中心電極と主体金具と絶縁体とが組み付けられた組付体を耐圧容器内に配置し、耐圧容器内の圧力を大気圧以上、例えば、5MPa程度まで昇圧することで、フラッシュオーバーの発生を抑制して、欠陥の有無の特定精度を向上させている。
Conventionally, as a spark plug used for an internal combustion engine, an insulator is disposed between a central member including a center electrode and a terminal electrode and a metal shell, and an end of a ground electrode provided on the metal shell and the center electrode A spark plug that performs spark discharge in a gap (spark discharge gap) between the ends is used. If a defect such as a pinhole occurs in the insulator, a discharge may occur through the defect and a through hole in the thickness direction may be formed in the insulator. When such a through hole is generated, there is a possibility that normal spark discharge is not performed. Therefore, in the spark plug manufacturing process, a high voltage is applied between the central member and the metal shell, and the presence or absence of a defect in the insulator is specified based on the voltage waveform measured at this time and the imaged image. (Hereinafter referred to as “withstand voltage test process”). In this withstand voltage test, when a discharge (so-called flashover) occurs between the center member and the metal shell, the measured voltage waveform is measured when the insulator is defective. Therefore, even if the insulator has no defect, it may be erroneously identified as having a defect. In the withstand voltage test process of
しかしながら、特許文献1の耐電圧試験工程では、耐圧容器内の圧力を大気圧以上に昇圧させるので、かかる圧力に耐え得るだけの堅牢さが耐圧容器に求められる。そこで、容器の材料として高い剛性の材料を用いた場合、耐圧容器の重量が非常に大きくなり耐圧容器の据え付けが困難となるという問題や、製造設備全体の製造コストが上昇するという問題が生じる。加えて、耐圧容器内の圧力が非常に高くなるため、製造設備の安全性を向上できないという問題も生じる。
However, in the withstand voltage test process of
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
(1)本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。このスパークプラグの製造方法は、絶縁体を有するスパークプラグの製造方法であって、(a)セラミックスを含む材料を所定の形状に成形して成形体を得る工程と、(b)前記成形体を焼成することにより、前記絶縁体を得る工程と、(c)容器内において前記絶縁体を挟んで配置される2つの電極間に所定電圧を印加して、前記所定電圧に対する前記絶縁体の耐電圧性を評価する工程と、を備え、前記工程(c)は、前記容器内の圧力を大気圧未満に調整する工程を含むことを特徴とする。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、容器内の圧力を大気圧未満に調整して絶縁体の耐電圧性を評価するので、容器内の圧力を大気圧以上に昇圧して耐電圧性を評価する構成に比べて、容器の堅牢さを低減できる。このため、容器の据え付けを容易に実現できる。また、スパークプラグの製造設備の製造コストを抑えることができる。また、容器内の圧力を大気圧未満に調整して絶縁体の耐電圧性を評価するので、スパークプラグの製造設備の安全性を向上できる。 (1) According to one form of this invention, the manufacturing method of a spark plug is provided. The spark plug manufacturing method is a method of manufacturing a spark plug having an insulator, and (a) a step of obtaining a molded body by molding a material containing ceramics into a predetermined shape; and (b) the molded body. A step of obtaining the insulator by firing; and (c) a withstand voltage of the insulator with respect to the predetermined voltage by applying a predetermined voltage between two electrodes disposed between the insulators in the container. And the step (c) includes a step of adjusting the pressure in the container to less than atmospheric pressure. According to the method for manufacturing a spark plug of this embodiment, the withstand voltage resistance of the insulator is evaluated by adjusting the pressure in the container to less than atmospheric pressure. The robustness of the container can be reduced as compared with the configuration for evaluating the above. For this reason, the installation of the container can be easily realized. Moreover, the manufacturing cost of the spark plug manufacturing facility can be reduced. Moreover, since the withstand voltage of the insulator is evaluated by adjusting the pressure in the container to less than atmospheric pressure, the safety of the spark plug manufacturing facility can be improved.
(2)上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記工程(c)は、前記容器内の圧力を5Pa以下に調整する工程を含んでもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、容器内の圧力を5Pa以下に調整するので、フラッシュオーバーの前兆となるコロナ放電の発生を抑制することができる。したがって、所定電圧として非常に高い電圧を2つの電極間に印加しつつ、絶縁体の耐電圧性を精度良く評価できる。 (2) In the manufacturing method of the spark plug of the said form, the said process (c) may include the process of adjusting the pressure in the said container to 5 Pa or less. According to the spark plug manufacturing method of this embodiment, the pressure in the container is adjusted to 5 Pa or less, so that the occurrence of corona discharge that is a precursor of flashover can be suppressed. Therefore, it is possible to accurately evaluate the voltage resistance of the insulator while applying a very high voltage as the predetermined voltage between the two electrodes.
(3)上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記スパークプラグは:自身の軸線に沿って延びる軸孔を有する前記絶縁体と;前記軸孔内に少なくとも一部が挿入され、自身の先端部が前記軸孔から露呈している中心部材と;前記絶縁体の外周に配置されている筒状の主体金具と;前記主体金具の端部に接合されている接地電極と;を有し、前記工程(c)において、前記中心部材と前記主体金具とは、前記2つの電極として用いられてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、スパークプラグが有する中心部材と主体金具とを2つの電極として所定電圧を印加して耐電圧性を評価するので、実際の使用態様に近い態様で絶縁体の耐電圧性を評価できる、すなわち、スパークプラグの完成品における絶縁体の耐電圧性を精度良く評価できる。 (3) In the method of manufacturing a spark plug according to the above aspect, the spark plug includes: the insulator having an axial hole extending along its own axis; and at least a part of the insulator being inserted into the axial hole; A central member exposed from the shaft hole; a cylindrical metal shell disposed on the outer periphery of the insulator; and a ground electrode joined to an end of the metal shell; In the step (c), the central member and the metallic shell may be used as the two electrodes. According to the spark plug manufacturing method of this aspect, the voltage resistance is evaluated by applying a predetermined voltage using the central member and the metal shell of the spark plug as two electrodes, so that the insulation is performed in a manner close to the actual usage. The withstand voltage of the body can be evaluated, that is, the withstand voltage of the insulator in the finished spark plug can be accurately evaluated.
(4)上記形態のスパークプラグの製造方法において、さらに、(d)前記工程(c)の後に実行され、前記接地電極を前記中心部材の前記先端部に向かって曲げる工程を備えてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、工程(c)の後に接地電極を曲げる工程が実行されるので、工程(c)において、接地電極と中心電極との間の距離を比較的長くできる。このため、工程(c)において2つの電極間に印加する電圧をより高電圧化できる。 (4) The spark plug manufacturing method according to the above aspect may further include (d) a step that is performed after the step (c) and that bends the ground electrode toward the tip of the central member. According to the spark plug manufacturing method of this embodiment, since the step of bending the ground electrode is performed after step (c), the distance between the ground electrode and the center electrode can be made relatively long in step (c). . For this reason, the voltage applied between two electrodes in the step (c) can be further increased.
本発明は、スパークプラグの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの製造装置、スパークプラグの試験方法、スパークプラグの試験装置、スパークプラグ用絶縁体の製造装置、スパークプラグ用絶縁体の試験装置、およびスパークプラグ等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the spark plug manufacturing method. For example, it can be realized in the form of a spark plug manufacturing apparatus, a spark plug test method, a spark plug test apparatus, a spark plug insulator manufacturing apparatus, a spark plug insulator test apparatus, a spark plug, and the like. .
A.実施形態:
A1.装置構成:
図1は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグの製造装置の構成を示す説明図である。スパークプラグ製造装置200は、スパークプラグを製造する装置であり、後述するスパークプラグの製造の一部の工程(耐電圧試験)を実行するために用いられる。
A. Embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a spark plug manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. The spark
スパークプラグ製造装置200は、容器300と、通電金具350と、圧力調整部400と、電圧印加部500と、電圧測定部510と、試験制御部600とを備えている。
The spark
容器300は、後述する耐電圧試験を行う際に、組付体100を収容する。容器300は、略立方体の外観形状を有し、組付体100を出し入れするための図示しない開閉部を有する。かかる開閉部はロック機構を有し、ロック機構により開閉部がロックされると、容器300の内部は気密となる。なお、図1では、容器300に組付体100が収容された状態を示している。また、図1では、少なくとも容器300、通電金具350、および組付体100に関しては、図の上方が鉛直上方に相当し、図の下方が鉛直下方に相当する。上述の「組付体100」とは、スパークプラグの製造過程において製作される部材であり、所定の工程(後述する接地電極の曲げ工程およびガスケットの取り付け工程)を経てスパークプラグの完成品となる。図1に示すように、組付体100は、組付体100の先端側が鉛直下方側に位置し、組付体100の基端側が鉛直上方側に位置するように容器300に収容される。「組付体100の先端側」とは、組付体100において後述の接地電極30が配置されている側を意味し、「組付体100の基端側」とは、組付体100において後述の端子金具40が配置されている側を意味する。
The
容器300は、第1支持板311と第2支持板312と、導電支持部320とを備えている。第1支持板311は、容器300が載置された状態において、容器300の内側底面から所定の距離だけ上方の位置で水平面と平行に配置され、自身の周縁が容器300の筐体の内側面に接合されている。第1支持板311の中央には、厚さ方向に貫通孔が設けられており、第1支持板311は、かかる貫通孔に挿入された組付体100を支持する。第2支持板312は、第1支持板311から所定の距離だけ上方の位置で第1支持板311と平行に配置され、自身の周縁が容器300の筐体の内側面に接合されている。第2支持板312の中央には、厚さ方向に貫通孔が設けられており、第2支持板312は、かかる貫通孔に挿入された通電金具350を支持する。導電支持部320は、第1支持板311と共に組付体100を支持する。導電支持部320は、導電性部材により形成され、上端において組付体100が有する後述の主体金具と接し、下端において容器300の筐体の内側底面に接合されている。導電支持部320は、例えば、鋼材(例えば、ステンレス鋼材やS45C−H等)製のコイルばねにより構成されてもよい。容器300の筐体は、導電性の板状部材、例えば、ステンレス鋼板を接合して構成されており、接地されている。したがって、組付体100が有する主体金具は、導電支持部320および容器300の筐体を介して接地されている。容器300の筐体の1つの側面部には、樹脂およびガラス等の透明材料で形成された2つの観察窓331,332が設けられている。観察窓331は、容器300の内部に組付体100が収容された状態において、組付体100の先端部を観察可能な位置に配置されている。観察窓332は、容器300の内部に組付体100が収容された状態において、組付体100と通電金具350との接触部を視認可能な位置に配置されている。容器300の筐体には、上述の2つの観察窓331,332に加えて、給排気口340が設けられており、かかる給排気口340において、圧力調整部400と接続されている。
The
通電金具350は、導電性を有する棒状の部材であり、先端が組付体100が有する後述の端子金具と接し、基端が接続配線550を介して電圧印加部500と電気的に接続されている。通電金具350は、電圧印加部500により印加される電圧を組付体100に伝える。なお、通電金具350として、スパークプラグを用いてもよい。
The current-carrying metal fitting 350 is a bar-like member having conductivity, the tip is in contact with a later-described terminal fitting included in the
圧力調整部400は、容器300と接続されており、容器300の内部の圧力を調整する。圧力調整部400は、配管部410と、ロータリーポンプ421と、ターボポンプ422と、を備えている。配管部410は、給排気口340を介して容器300の内部と連通している。また、配管部410は、ロータリーポンプ421およびターボポンプ422とそれぞれ接続されている。ロータリーポンプ421およびターボポンプ422は、配管部410を介して容器300内の気体(空気)を排出して、容器300内の圧力を減圧する。なお、配管部410には、図示しない大気開放弁が設けられており、かかる弁が開かれることにより、減圧された状態の容器300の内部の圧力が大気圧まで昇圧される。
The
電圧印加部500は、接続配線550および通電金具350を介して組付体100に電圧を印加する。例えば、後述する耐電圧試験では、32kV以上の非常に高い電圧を印加する。電圧印加部500は、試験制御部600と電気的に接続されており、試験制御部600が出力する制御信号に従って組付体100に電圧を印加する。
The
図2は、図1に示す電圧印加部500の詳細構成を示す説明図である。電圧印加部500は、一次コイル511と、二次コイル512と、コア513と、イグナイタ514と、バッテリ520とを備えている。一次コイル511は、コア513を中心とする巻線からなり、一端がバッテリ520に接続され、他端がイグナイタ514に接続されている。二次コイル512は、コア513を中心とする巻線からなり、一端が一次コイル511およびバッテリ520に接続されると共に、他端が接続配線550を介して通電金具350に接続されている。イグナイタ514は、本実施形態では、トランジスタにより構成されている。イグナイタ514は、試験制御部600から出力される制御信号に応じて、バッテリ520から一次コイル511に電力が供給されている状態と、かかる電力の供給が停止された状態とを切り替える。接続配線550および通電金具350を介して組付体100に高電圧を印加する場合には、バッテリ520から一次コイル511に電流を流し、コア513の周囲に磁界を形成すると共に、試験制御部600から出力される制御信号をオンからオフに切り替えることにより、コア513の磁界を変化させて二次コイル512に高電圧を発生させる。電圧測定部510は、接続配線550に接続され、電圧印加部500が電圧を印加した際に、その電圧を測定する。電圧測定部510は、試験制御部600と電気的に接続されており、測定した電圧値を示す信号を、試験制御部600に送信する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the
図1に示す試験制御部600は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等を有し、後述の耐電圧試験の各工程を制御する。試験制御部600は、電圧印加部500、ロータリーポンプ421、およびターボポンプ422と電気的に接続されており、これらの各機能部を制御する。例えば、試験制御部600は、電圧印加部500に対して上述の制御信号を出力することにより、組付体100に印加する電圧の大きさを制御する。また、試験制御部600は、ロータリーポンプ421およびターボポンプ422の駆動および停止を制御する。試験制御部600は、評価部610を有する。評価部610は、CPUがROMに格納されているプログラムを実行することにより機能する機能部である。評価部610は、電圧測定部510から受信する電圧測定値を記録すると共に、その電圧測定値に基づき組付体100(絶縁碍子10)の耐電圧性を評価する。
A
A2.組付体100の構成:
図3は、図1に示す組付体100の詳細構成を示す部分断面図である。組付体100は、図3において一点鎖線で示す軸線AXに沿った細長な柱状の外観形状を有する。軸線AXの右側は、外観正面図を示し、軸線AXの左側は、軸線AXを通る断面で組付体100を切断した断面図を示している。以下の説明では、図3の下方側(後述の接地電極30が配置されている側)を先端側と呼び、図3の上方側(後述の端子金具40が配置されている側)を基端側と呼ぶ。
A2. Configuration of assembly 100:
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a detailed configuration of the
組付体100は、絶縁碍子10と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50とを備えている。中心電極20は棒状の外観形状を有し、先端が絶縁碍子10から突出するようにして絶縁碍子10の軸孔12内部に配置されている。絶縁碍子10の軸孔12内部には、中心電極20の基端部とセラミック抵抗3の間にシール体4aが挟まるように中心電極20とセラミック抵抗3とシール体4aとが配置され、また、セラミック抵抗3の基端に接してシール体4bが配置されている。また、絶縁碍子10の軸孔12内部には、端子金具40の先端側がシール体4bと接して配置されている。端子金具40の基端側は絶縁碍子10の基端側の端部から露呈している。中心電極20は、セラミック抵抗3およびシール体4a,4bを介して端子金具40と電気的に接続されている。絶縁碍子10の外周は、端子金具40から先端側に離れた位置で主体金具50によって保持されている。接地電極30は、棒状の外観形状を有し、主体金具50の先端面57に接合されて軸線AXと平行に配置されている。接地電極30は、スパークプラグの製造過程において中心電極20側に屈曲され、中心電極20の先端との間に火花を発生させる隙間である火花放電ギャップを形成する。なお、上述した中心電極20と、シール体4a,4bと、セラミック抵抗3と、端子金具40とを含み軸線AXに沿って延設されている部材は、請求項における中心部材の下位概念に相当する。
The
絶縁碍子10は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁部材である。絶縁碍子10は、中心電極20および端子金具40を収容する軸孔12が中心に形成された筒状の外観形状を有する。絶縁碍子10の軸方向中央には他の部分に比べて外径を大きくした中央胴部19が形成されている。中央胴部19よりも端子金具40側には、端子金具40と主体金具50との間を絶縁する基端側胴部18が形成されている。中央胴部19よりも中心電極20側には、基端側胴部18よりも外径が小さい先端側胴部17が形成され、先端側胴部17の更に先には、先端側胴部17よりも小さい外径であって中心電極20側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部13が形成されている。なお、絶縁碍子10は、請求項における絶縁体の下位概念に相当する。
The
主体金具50は、絶縁碍子10の基端側胴部18の先端側の一部から脚長部13に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具である。本実施形態では、主体金具50は、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具50は、工具係合部51と、取付ネジ部52と、シール部54とを備える。主体金具50の工具係合部51は、スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。主体金具50の取付ネジ部52は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。主体金具50のシール部54は、取付ネジ部52の根元に位置し、鍔状の外観形状を有する。シール部54の先端面55には、スパークプラグの製造過程においてガスケットが取り付けられ、かかるガスケットをシール部54によってエンジンヘッドに押し付けることにより、エンジン室内の気密性を確保する。主体金具50の先端面57は、円環状の平面形状を有する。先端面57の中央から絶縁碍子10の脚長部13が突出し、さらに脚長部13の先端面から中心電極20が突出している。主体金具50の軸孔の内周面と、絶縁碍子10の脚長部13の外周面との間には、所定の寸法の空隙31が形成されている。
The
主体金具50の工具係合部51より基端側には薄肉の加締部53が設けられている。また、シール部54と工具係合部51との間には、加締部53と同様に薄肉の圧縮変形部58が設けられている。工具係合部51から加締部53にかけての主体金具50の内周面と基端側胴部18の外周面との間には、円環状のリング部材6,7が介在されており、さらに両リング部材6,7間にタルク(滑石)9の粉末が充填されている。スパークプラグの製造過程において、加締部53を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部58が圧縮変形し、この圧縮変形部58の圧縮変形により、リング部材6,7およびタルク9を介し、絶縁碍子10が主体金具50内で先端側に向け押圧される。この押圧により、タルク9が軸線AX方向に圧縮されて主体金具50内の気密性が高められる。
A
また、主体金具50の内周においては、取付ネジ部52の位置に形成された金具内段部56に、環状の板パッキン8を介して絶縁碍子10の脚長部13の基端に位置する碍子段部15が押圧されている。この板パッキン8は、主体金具50と絶縁碍子10との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出を防止する。上述の主体金具50および中心部材は、請求項における2つの電極の下位概念に相当する。
Further, on the inner periphery of the
本実施形態では、後述のスパークプラグの製造において、スパークプラグ製造装置200を用いて絶縁碍子10の耐電圧性を評価する。このとき、容器300内の圧力を大気圧未満に減圧して組付体100に高電圧を印加する。このようにすることで、組付体100に対してフラッシュオーバーを発生させずにより高い電圧を印加することができる。
In the present embodiment, the withstand voltage of the
図4は、容器300内の圧力およびその圧力における組付体100への印加可能最高電圧の一例を示す説明図である。図4の例では、容器300内に組付体100を配置して容器300内の圧力を所定圧力まで減圧し、組付体に印加する電圧を徐々に上昇させつつ、実際に組付体100に印加される電圧を電圧測定部510により測定して、印加可能な電圧の最高値を特定した結果を表している。容器300内の圧力を、標準大気圧(およそ101kPa)よりも十分に低い6.5Pa、6Pa、5.0Paまでそれぞれ減圧して組付体100への印加可能最高電圧を特定した。図4に示すように、容器300内の圧力がより低減するほど、組付体100への印加可能最高電圧は、より高くなっている。これは、5.0〜6.5Paという真空に近い圧力環境下では、容器300内に存在する自由電子数が減るために、フラッシュオーバーの前兆となるコロナ放電の発生が抑制され、フラッシュオーバーの発生が抑制されるものと推定される。このため、図4に示すように、32kVという非常に高い電圧を印加できるものと推定される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the pressure in the
A3.スパークプラグの製造:
図5は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグの製造手順を示すフローチャートである。スパークプラグの製造の際には、まず、スパークプラグを構成する各部材を準備する(ステップS105)。このステップS105には、絶縁碍子10を準備するための後述する2つの工程が含まれる。すなわち、アルミナやシリカ(酸化珪素)等のセラミック原料とバインダが混合された泥將を、スプレードライによって造粒し、造粒された粉体をプレスしてプレス体を成形し、砥石を用いて所定の形状に切削することで成形体を得る工程(ステップS205)と、ステップS205で得られた成形体を焼成することにより、絶縁碍子10を得る工程(ステップS210)とが含まれる。また、ステップS105では、絶縁碍子10の他、組付体100を構成する他の構成要素(中心電極20、端子金具40、主体金具50等)も準備される。
A3. Spark plug manufacturing:
FIG. 5 is a flowchart showing a manufacturing procedure of a spark plug as one embodiment of the present invention. When manufacturing the spark plug, first, each member constituting the spark plug is prepared (step S105). This step S105 includes two steps to be described later for preparing the
絶縁碍子10の軸孔12に中心電極20および端子金具40を挿入して、絶縁碍子10に中心電極20および端子金具40を組み付ける(ステップS110)。なお、軸孔12内において、軸孔12と端子金具40との間には、シール体4a,4bおよびセラミック抵抗3が封入される。主体金具50の先端面57に接地電極30を接合する(ステップS115)。ステップS115の後、主体金具50および接地電極30にめっき処理を行なってもよい。ステップS110において中心電極20および端子金具40が組み付けられた絶縁碍子10と、主体金具50とを組み付けて図3に示す組付体100を得る(ステップS120)。
The
組付体100が容器300内にセットされた後、試験制御部600は、圧力調整部400を制御して、容器300内の圧力を大気圧未満の所定圧力まで減圧する(ステップS125)。この所定圧力は、後の工程において組付体100に印加する最高電圧に応じて予め定められている。例えば、組付体100への最高印加電圧として、32kVが設定されている場合には、図4の例に基づき、5.0Pa以下の圧力がステップS125の所定圧力として設定され得る。ステップS125において、試験制御部600は、先ずロータリーポンプ421を駆動させて粗引き排気を行い、次にターボポンプ422を駆動させて真空に近い圧力範囲まで排気を行なう。
After the
評価部610は、電圧印加部500を制御して、組付体100の端子金具40と主体金具50との間に所定電圧を印加すると共に、実際に組付体100に印加された電圧値を、電圧測定部510の測定結果に基づき記録する(ステップS130)。上述のように、容器300内の圧力は、真空に近い圧力まで減圧されているので、ステップS130の所定電圧として、非常に高い電圧を設定することができる。例えば、ステップS125により容器300内の圧力が5.0Pa以下まで減圧されていれば、32kV以上の電圧を、ステップS130の所定電圧として設定できると共に、組付体100(絶縁碍子10)に欠陥がなければ、かかる所定電圧を実際に組付体100に印加できる。
The
ステップS130において印加電圧の測定および記録が完了すると、試験制御部600は、圧力調整部400を制御して、容器300内の圧力を大気圧まで昇圧する(ステップS135)。評価部610は、ステップS130で測定および記録された印加電圧の波形に基づき、絶縁碍子10の耐電圧性を評価する(ステップS140)。上述のステップS125〜S140は、絶縁碍子10の耐電圧試験に相当する。なお、上述のステップS135とステップS140とは、上述した順序とは逆の順序で実行してもよい。また、これら2つのステップS135,S140を同時に実行してもよい。
When the measurement and recording of the applied voltage are completed in step S130, the
図6は、ステップS130において測定される印加電圧の波形の一例を示す説明図である。図6(a)は、絶縁碍子10に欠陥が無い場合(正常時)に測定される電圧波形S1を示し、図6(b)は、絶縁碍子10に欠陥が有る場合(異常時)に測定される電圧波形S2を示す。図6(a)に示すように、正常時には、ステップS130で印加する所定電圧とほぼ等しい電圧V1が測定される。これに対して、図6(b)に示すように、異常時には、欠陥部分を介して放電が生じるために瞬間的に高い電圧が印加されるものの、所定期間だけ継続して印加可能な最高電圧V2として、ステップS130で印加する所定電圧よりも低い電圧が測定される。このように、正常時と異常時とで測定される印加電圧の波形が異なるため、かかる波形に基づき、欠陥の有無を推定できる。そして、印加電圧の波形が図6(a)のような波形であれば耐電圧性が高いと評価し、図6(b)のような波形であれば耐電圧性が低いと評価する。なお、ステップS130の実行中において、フラッシュオーバーおよびその前兆となるコロナ放電が発生した場合、印加電圧の波形は、図6(b)に示す波形に近似する。しかしながら、ステップS125において容器300内の圧力が大気圧未満まで減圧されているので、フラッシュオーバーおよびコロナ放電の発生が抑制されている。それゆえ、ステップS130で得られた印加電圧の波形が図6(b)に示す波形と近似する場合、フラッシュオーバーおよびコロナ放電が発生している可能性に比べて、絶縁碍子10の欠陥が生じている可能性が非常に高い。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the waveform of the applied voltage measured in step S130. FIG. 6A shows the voltage waveform S1 measured when the
ステップS140の評価の結果、所定の基準を満たした組付体100において、接地電極30の曲げ加工を行なう(ステップS145)。具体的には、接地電極30の先端が中心電極20に向かうように、接地電極30を曲げる。本実施形態では、中心電極20の先端面が接地電極30の先端部の内側面と対向するように接地電極30を曲げる。このとき、中心電極20の先端面と接地電極30との間の空隙、すなわち、火花放電ギャップが所定の寸法となるように曲げ加工を行なう。なお、上述のような曲げに代えて、接地電極30の先端面が中心電極20の先端部の外周面と対向するように接地電極30を曲げてもよい。
As a result of the evaluation in step S140, the
図示しないガスケットを、シール部54の先端面55に接するように取り付ける(ステップS150)。ガスケットとしては、例えば、金属性の板体を折り曲げて形成した環状のガスケットを用いてもよい。かかるガスケットの中央の孔に主体金具50の取付ネジ部52を挿入して、ガスケットを取り付けることができる。このように、耐電圧試験の後にガスケットを取り付けるため、耐電圧試験において組付体100が容器300に密着した際に、ガスケットが損傷する或いはガスケットの軸線AXに沿った方向の反発力が弱まりシール性が低下することを抑制できる。ステップS165が完了すると、スパークプラグが完成する。このようにして製造されたスパークプラグは、例えば、内燃機関に取り付けられて、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。
A gasket (not shown) is attached so as to be in contact with the
以上説明した実施形態のスパークプラグの製造装置200およびスパークプラグの製造手順によれば、容器300内の圧力を大気圧未満に調整して絶縁碍子10の耐電圧性を評価するので、容器300内の圧力を大気圧以上に昇圧して耐電圧性を評価する構成に比べて、容器300の堅牢さを低減できる。このため、容器300の据え付けを容易に実現できる。また、スパークプラグの製造設備の製造コストを抑えることができる。また、容器300内の圧力を大気圧未満に調整して絶縁碍子10の耐電圧性を評価するので、スパークプラグの製造設備の安全性を向上できる。
According to the spark
また、容器300内の圧力を大気圧未満に調整して絶縁碍子10の耐電圧性を評価するので、フラッシュオーバーおよびコロナ放電の発生を抑制した状態で耐電圧性を評価できる。このため、組付体100に非常に高い電圧を印加しつつ、絶縁碍子10の耐電圧性を精度良く評価できる。
Moreover, since the voltage resistance of the
また、絶縁碍子10に中心部材および主体金具50を組み付けた状態の組付体100を用いて、絶縁碍子10の耐電圧性を評価するので、実際の使用態様に近い態様で耐電圧性を評価できる。すなわち、スパークプラグの完成品における絶縁碍子10の耐電圧性を精度良く評価できる。
Moreover, since the withstand voltage of the
また、接地電極30を曲げ加工する前の状態において耐電圧試験を行なうことができるので、耐電圧試験を実行する際の接地電極30と中心電極20との間の距離を比較的大きくすることができる。このため、耐電圧試験において、接地電極30と中心電極20との間における放電を抑制できるので、非常に高い電圧を印加することができる。
In addition, since the withstand voltage test can be performed before the
B.変形例:
B1.変形例1:
上記実施形態では、組付体100の先端部は、耐電圧試験実行中に容器300の内部空間内に露呈していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、容器300内に、絶縁油が充填された絶縁油槽を用意し、かかる油槽内に組付体100の先端部を浸してもよい。また、例えば、組付体100を図1に示す状態とは上下逆転させて配置し、主体金具50の先端部(取付ネジ部52から先端側の部分)を筒状のチューブに挿入する。そして、かかるチューブ内に絶縁油を充填してもよい。これらの構成によれば、中心電極20の先端と接地電極30との間の絶縁抵抗値を増加できるので、その後に高電圧を組付体100に印加した際に、フラッシュオーバーの発生をより抑制できる。
B. Variations:
B1. Modification 1:
In the said embodiment, although the front-end | tip part of the
B2.変形例2:
上記実施形態では、ステップS125において容器300内を減圧した際の容器300内の圧力として、5.0Pa以下を例示したが、本発明はこれに限定されない。5.0Paよりも低ければ低いほど好ましい。容器300内の圧力がより低いほど、容器300内の自由電子数がより減るため、コロナ放電の発生をより抑制できるからである。また、容器300内の圧力を5.0Paよりも大きく6.5Pa以下の任意の圧力まで減圧してもよい。かかる構成においても、容器300内の自由電子の数を、大気圧以上である場合に比べて減少させることができるので、コロナ放電の発生を抑制できる。なお、実施形態に記載のように、5.0Pa以下まで減圧することが好ましい。
B2. Modification 2:
In the said embodiment, although 5.0 Pa or less was illustrated as a pressure in the
B3.変形例3:
上記実施形態では、絶縁碍子10の耐電圧性を、電圧測定部510により測定された印加電圧の波形に基づき判断していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップS130において、電圧測定部510による印加電圧の測定に加えて、組付体100の先端部を撮影し、得られた撮像画像と、印加電圧の波形とに基づき、絶縁碍子10の耐電圧性を評価してもよい。具体的には、例えば、印加電圧の波形が図6(b)に示す波形に近似する場合には、電圧が測定されたタイミングで得られた撮像画像に火花が写っているか否かを判定する。そして、火花が写っていれば、フラッシュオーバーまたはコロナ放電が発生したものとして、絶縁碍子10の耐電圧性は高いと評価する。これに対して、印加電圧の波形が図6(b)に示す波形に近似し、且つ、撮像画像に火花が写っていない場合には、絶縁碍子10の欠陥を介して通電されたものと推定されるため、この場合には、絶縁碍子10の耐電圧性を低いと評価する。このような構成により、絶縁碍子10の欠陥の有無をより精度良く判定できる。この構成では、観察窓331を介して組付体100の先端部を撮影してもよい。なお、撮影することに代えて、観察窓331を介して火花の有無を目視してもよい。また、電圧測定部510により測定された印加電圧(例えば、最大電圧や平均電圧)が、所定の閾値電圧以上であれば耐電圧性は高いと判定し、閾値電圧未満であれば耐電圧性は低いと判定してもよい。このような構成により、耐電圧性を容易に且つ短時間で評価できる。
B3. Modification 3:
In the above embodiment, the withstand voltage of the
B4.変形例4:
上記実施形態では、耐電圧試験は、スパークプラグの絶縁碍子10の耐電圧性を評価していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、グロープラグ、ガスセンサ、および真空スイッチなど、セラミックを含有する絶縁体が用いられた任意の装置(セラミック含有装置)の製造過程において、かかる絶縁体の耐電圧性を評価する場合に、本発明を適用してもよい。
B4. Modification 4:
In the said embodiment, although the withstand voltage test evaluated the withstand voltage property of the
B5.変形例5:
上記実施形態では、接地電極30の曲げ工程(ステップS145)およびガスケットの取り付け工程(ステップS150)は、いずれも耐電圧試験(ステップS125〜S140)の後に実行されていたが、耐電圧試験の前に実行されてもよい。
B5. Modification 5:
In the above embodiment, the bending process of the ground electrode 30 (step S145) and the gasket mounting process (step S150) are both performed after the withstand voltage test (steps S125 to S140). May be executed.
B6.変形例6:
上記実施形態では、組付体100を対象として耐電圧試験(ステップS125〜S140)を実行していたが、絶縁碍子10を対象として耐電圧試験を実行してもよい。この構成においては、例えば、ステップS105により得られた組付体100を対象として、耐電圧試験を実行し、所定の基準を満たした絶縁碍子10に中心電極20、端子金具40、および主体金具50等を組み付け、その後、接地電極30の曲げ工程およびガスケットの取り付けを行なってもよい。また、この構成の耐電圧試験では、容器300内に、電圧印加用の2つの電極を用意し、一方の電極を、容器300にセットされた絶縁碍子10の軸孔12内部に配置し、他方の電極を、絶縁碍子10の外側に配置し、これら2つの電極間に所定電圧を印加してもよい。この構成においては、容器300内に用意された電圧印加用の2つの電極は、請求項における2つの電極の下位概念に相当する。したがって、この構成においては、主体金具50および中心部材は、請求項における2つの電極の下位概念には相当しない。
B6. Modification 6:
In the above embodiment, the withstand voltage test (steps S125 to S140) is performed on the
B7.変形例7:
上記実施形態におけるスパークプラグ製造装置200の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、容器300の筐体は、2つの観察窓331,332を備えていたが、これら2つの観察窓331,332を省略してもよい。また、容器300は、2つの観察窓331,332を除き、ステンレス鋼材により形成されていたが、ほぼすべてを2つの観察窓331,332と同様な材料(透明な樹脂またはガラス材料)により形成してもよい。また、給排気口340は、容器300の筐体の側面部に設けられていたが、側面部に代えて、底面部または天面部に設けられてもよい。上記実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
B7. Modification 7:
The configuration of the spark
本発明は、上述の実施形態および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することができる。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本実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上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可能である。また、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、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the present embodiment and the modified examples corresponding to the technical features in the embodiments described in the column of the summary of the invention are to solve part or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
3…セラミック抵抗
4a…シール体
4b…シール体
6,7…リング部材
8…板パッキン
9…タルク
10…絶縁碍子
12…軸孔
13…脚長部
15…碍子段部
17…先端側胴部
18…基端側胴部
19…中央胴部
20…中心電極
30…接地電極
31…空隙
40…端子金具
50…主体金具
51…工具係合部
52…取付ネジ部
53…加締部
54…シール部
55…先端面
56…金具内段部
57…先端面
58…圧縮変形部
100…組付体
200…スパークプラグ製造装置
300…容器
311…第1支持板
312…第2支持板
320…導電支持部
331…観察窓
332…観察窓
340…給排気口
350…通電金具
400…圧力調整部
410…配管部
421…ロータリーポンプ
422…ターボポンプ
500…電圧印加部
510…電圧測定部
511…一次コイル
512…二次コイル
513…コア
514…イグナイタ
520…バッテリ
550…接続配線
600…試験制御部
610…評価部
AX…軸線
S1…電圧波形
S2…電圧波形
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(a)セラミックスを含む材料を所定の形状に成形して成形体を得る工程と、
(b)前記成形体を焼成することにより、前記絶縁体を得る工程と、
(c)容器内において前記絶縁体を挟んで配置される2つの電極間に所定電圧を印加して、前記所定電圧に対する前記絶縁体の耐電圧性を評価する工程と、
を備え、
前記工程(c)は、前記容器内の圧力を大気圧未満に調整する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。 A method of manufacturing a spark plug having an insulator,
(A) forming a material containing ceramics into a predetermined shape to obtain a molded body;
(B) firing the molded body to obtain the insulator;
(C) applying a predetermined voltage between two electrodes disposed in the container with the insulator interposed therebetween, and evaluating the withstand voltage of the insulator with respect to the predetermined voltage;
With
The method of manufacturing a spark plug, wherein the step (c) includes a step of adjusting the pressure in the container to less than atmospheric pressure.
前記工程(c)は、前記容器内の圧力を5Pa以下に調整する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。 In the spark plug manufacturing method according to claim 1,
The method of manufacturing a spark plug, wherein the step (c) includes a step of adjusting the pressure in the container to 5 Pa or less.
前記スパークプラグは、
自身の軸線に沿って延びる軸孔を有する前記絶縁体と、
前記軸孔内に少なくとも一部が挿入され、自身の先端部が前記軸孔から露呈している中心部材と、
前記絶縁体の外周に配置されている筒状の主体金具と、
前記主体金具の端部に接合されている接地電極と、
を有し、
前記工程(c)において、前記中心部材と前記主体金具とは、前記2つの電極として用いられることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。 In the manufacturing method of the spark plug of Claim 1 or Claim 2,
The spark plug is
The insulator having an axial hole extending along its own axis;
A central member in which at least a portion is inserted into the shaft hole, and a tip portion of the center member is exposed from the shaft hole;
A cylindrical metal shell disposed on the outer periphery of the insulator;
A ground electrode joined to an end of the metal shell,
Have
In the step (c), the center member and the metal shell are used as the two electrodes, and the method of manufacturing a spark plug.
(d)前記工程(c)の後に実行され、前記接地電極を前記中心部材の前記先端部に向かって曲げる工程を備える、スパークプラグの製造方法。 The spark plug manufacturing method according to claim 3, further comprising:
(D) A method for manufacturing a spark plug, which is performed after the step (c) and includes a step of bending the ground electrode toward the tip portion of the central member.
前記絶縁体を収容可能な容器と、
前記容器内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記容器内において前記絶縁体を挟んで配置される2つの電極間に所定電圧を印加して、前記所定電圧に対する前記絶縁体の耐電圧性を評価する評価部と、
を備え、
前記圧力調整部は、前記評価部による前記所定電圧の印加が実行される際に、前記容器内の圧力を大気圧未満に調整することを特徴とする、スパークプラグの製造装置。 An apparatus for producing a spark plug having an insulator,
A container capable of containing the insulator;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the container;
An evaluation unit that applies a predetermined voltage between two electrodes disposed between the insulators in the container, and evaluates a voltage resistance of the insulator with respect to the predetermined voltage;
With
The said pressure adjustment part adjusts the pressure in the said container to less than atmospheric pressure, when the application of the said predetermined voltage by the said evaluation part is performed, The manufacturing apparatus of the spark plug characterized by the above-mentioned.
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US10644483B2 (en) | 2018-08-06 | 2020-05-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method of inspecting spark plug and method of manufacturing spark plug |
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- 2015-03-18 JP JP2015054096A patent/JP2016173958A/en active Pending
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