JP2016215211A - 転造装置及び転造品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成する。【解決手段】転造装置は、被検出部を有するブランクにネジ山を転造する。転造装置は、ブランクにネジ山を転造する転造ダイス３２０と、被検出部の回転方向位置を検出する検出部と、検出部によって検出された被検出部の回転方向位置に基づいて、被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイス３２０とブランクとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転位置を制御する制御部３６０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ブランクにネジ山を転造する転造装置及び転造品製造方法に関する。

従来から、ブランクにネジ山を転造する転造装置が知られている。ブランクとしては、例えば点火プラグに用いられる主体金具ブランクを挙げることができる。点火プラグは、例えば、レシプロエンジン、ロータリーエンジン、ジェットエンジンやガスタービン等の熱機関又はプラズマ装置において用いられる（特許文献１参照）。

この点火プラグは、筒状をなす絶縁体としての絶縁部と、前述した主体金具ブランクから形成される筒状の主体金具とを有している。絶縁部には、軸線方向に延びる軸孔が貫通形成されており、当該軸孔の先端側には中心電極が挿設されている。中心電極は、棒状となっており、絶縁部の先端から突出している。主体金具は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグを内燃機関や燃料電池改質器等の取付孔に取付けるためのネジ部が形成されている。主体金具の先端側には、中心電極に向かって屈曲した発火電極が設けられている。

従来では、点火プラグの外周面に形成されるネジ部の始点及び終点の位置は何等考慮されることなくネジが切られていたことから、点火プラグにおける発火電極の位置と、エンジンに設けられた排気口及び吸気口の位置とが、製造される点火プラグ毎に異なる可能性があった。

特開２０１４−１５００６５号公報

本発明は、予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成できる転造装置及び転造品製造方法を提供する。

本発明による転造装置は、
被検出部を有するブランクにネジ山を転造する転造装置であって、
前記ブランクにネジ山を転造する転造ダイスと、
前記被検出部の回転方向位置を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記被検出部の回転方向位置に基づいて、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御する制御部と、
を備える。

本発明による転造装置において、
前記ブランクは、自動車の点火プラグに用いられ、中空形状からなり発火電極を含む主体金具ブランクであり、
前記被検出部は、前記発火電極であってもよい。

本発明による転造装置において、
前記制御部は、前記発火電極側から見たときに、前記発火電極に対して時計回り又は反時計回りで規定角度又は規定角度±１５度以内からネジが開始するように、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御してもよい。

本発明による転造装置において、
複数の転造ダイスが設けられ、
前記制御部は、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、各転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御してもよい。

本発明による転造装置において、
前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際、前記転造ダイスは回転してもよい。

本発明による転造装置において、
前記転造ダイスが前記ブランクにネジ山を転造している間の前記転造ダイスの回転速度と比較して、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転速度は遅くなってもよい。

本発明による転造装置において、
前記ブランクは、自動車の点火プラグに用いられ、中空形状からなり発火電極を含む主体金具ブランクであり、
前記転造ダイスは３つ以上設けられ、
各転造ダイスと前記ブランクとは同時に接触を開始してもよい。

本発明による転造装置において、
複数の転造ダイスが設けられ、
各転造ダイスの回転位置又は回転速度を調整するサーボタイプ型電動機をさらに備えてもよい。

本発明による転造品製造方法は、
被検出部を有するブランクにネジ山を転造してネジ山を有する転造品を製造する転造品製造方法であって、
前記被検出部の回転方向位置を検出することと、
前記検出部によって検出された前記被検出部の回転方向位置に基づいて、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御することと、
を備える。

本発明によれば、検出部によって検出された被検出部の回転方向位置に基づいて、被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイスとブランクとが接触を開始する際の転造ダイスの回転位置が制御される。このため、予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成できる。

例えばブランクとして点火プラグに用いられる主体金具ブランクを用いる場合には、予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成できる結果、発火電極に対して所定の位置から主体金具ブランクの外周面にネジ山の転造を開始することができ、所定の位置でネジ山の転造を終了させることができる。したがって、点火プラグをシリンダヘッドに取り付けた際に、発火電極の方向をシリンダヘッドに対して揃えることができる。この結果、シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化することができ、燃焼効率を向上させることができる。

図１は、点火プラグの配置状態を説明するための正面断面図である。 図２は、点火プラグの一般的な態様を説明するための正面図である。 図３は、本発明の実施の形態による転造装置の構成を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態による離隔位置にある転造ダイスを示す下方図である。 図５は、本発明の実施の形態による当接位置にある転造ダイスを示す下方図である。 図６は、本発明の実施の形態による転造ダイスの縦断面を示す縦断面図である。 図７は、本発明の実施の形態による転造ダイスの移動態様を示す概略図である。 図８は、本発明の実施の形態による転造ダイスと装着軸との接続態様を説明するための上方図である。 図９は、本発明の実施の形態による転造装置によって製造された主体金具ブランクを発火電極側から見たときにおける、発火電極に対するネジの開始位置を示した平面図である。 図１０は、本発明の実施の形態による転造装置によって製造された主体金具ブランクを示した斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態による転造装置に含まれるネジ山検査部を示した概略図である。 図１２は、本発明の実施の形態による造装置に含まれるダイス１軸、ダイス２軸、ダイス３軸、切込軸、ワーク回転軸及び外部センサーの動作態様を説明するためのグラフである。 図１３は、本発明の実施の形態による転造装置における接続態様の一例を示したブロック図である。

実施の形態
以下、本発明に係る転造装置及び転造品製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図１３は本発明の実施の形態を示す図である。

本実施の形態の転造装置は、あるブランクからネジ山を有する転造品を製造するためのものであり、特に限定されるものではない。一例としては、本実施の形態の転造装置は、主体金具ブランク２０ａから主体金具２０を製造するために用いられる（図３参照）。具体的な一例としては、本実施の形態の転造装置は、自動車の点火プラグ１００に用いられ、中空形状からなり発火電極２５を含む主体金具２０を製造するために用いられる。以下では、主体金具２０を製造する態様を用いて説明するが、これに限られることはない。なお、特許請求の範囲における「被検出部」の一例として「発火電極２５」が用いられることになるが、これに限られることはない。例えば、発火電極２５とは別に「マーク」が設けられてもよい。

点火プラグ１００はエンジンに設けられるものである。図１に示すように、エンジンは、排気カムシャフト１１０と、吸気カムシャフト１２０と、排気カムシャフト１１０に連結された排気バルブ１３０と、吸気カムシャフト１２０に連結された吸気バルブ１３５と、排気バルブ１３０及び吸気バルブ１３５が当接するピストン１４０と、ピストン１４０に連結されたコネクティングロッド１５０と、コネクティングロッド１５０に連結されたクランクシャフト１６０と、排気カムシャフト１１０と吸気カムシャフト１２０との間に設けられた点火プラグ１００と、を備えている。図２に示すように、点火プラグ１００は、絶縁部１０と、中空形状からなり絶縁部１０を保持する筒状の主体金具２０とを有する。

絶縁部１０には、軸線方向（図２の上下方向）に延びる軸孔が貫通形成されており、当該軸孔の先端側には中心電極１５が挿設されている。また、中心電極１５は、棒状となっており、主体金具２０の先端（図２の下端）から突出している。

軸孔の後端側（図２の上端側）には、所定の金属（例えば、低炭素鋼等）からなる棒状の端子電極１６が設けられている。端子電極１６は、その後端部が絶縁部１０の後端から露出しており、端子電極１６の後端部に対して電力供給用の端子が接続されるようになっている。

中心電極１５と端子電極１６との間には、図示しない抵抗体が配設されている。当該抵抗体の両端部は、導電性のガラスシール層を介して、中心電極１５と端子電極１６とにそれぞれ電気的に接続されている。

主体金具２０は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１００を内燃機関や燃料電池改質器等の取付孔に取付けるためのネジ部２１が形成されている。また、ネジ部２１よりも後端側には径方向外側に突出する座部２２が形成されている。さらに、主体金具２０の後端側には、主体金具２０を内燃機関等に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状等の係合部２３が設けられている。また、主体金具２０の先端側には、中心電極１５に向かって屈曲した発火電極２５が設けられている。なお、発火電極２５は必ずしも中心電極１５に向かって屈曲している必要はなく、例えば直線状に突出しているような態様であってもよい。

次に、図３乃至図８を用いて、上述した自動車用の点火プラグ１００に用いられる主体金具２０の製造するための転造装置について説明する。主体金具ブランク２０ａの主体部２４の外周面にはネジ山は未だ形成されていない。

図３に示すように、転造装置は、主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造する転造ダイス３２０を有している。転造ダイス３２０は一つだけ設けられてもよいが、複数の転造ダイス３２０が設けられてもよい。本実施の形態では、図４及び図５に示すように、３つの転造ダイス３２０が設けられている態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、４つ以上の転造ダイス３２０が設けられてもよい。

図３に示すように、転造装置は、被検出部である発火電極２５の回転方向位置を検出する回転方向位置検出部３００（特許請求の範囲の「検出部」に対応する。）を有している。この回転方向位置検出部３００は、動画像又は静止画像を撮影することで発火電極２５の回転方向位置を検出してもよいし、発火電極２５が所定の位置にあるかを例えばレーザ光のような光を用いて検出することで発火電極２５の回転方向位置を検出してもよい。発火電極２５の回転方向位置が検出さえされれば、回転方向位置検出部３００が発火電極２５の回転方向位置を検出する方法は特に限定されない。発火電極２５の回転方向位置を検出する態様としては、リアルタイムで検出する態様には限られず、ある段階での発火電極２５の回転方向位置から転造の際の発火電極２５の回転方向位置を予測するようにしてもよい。なお、発火電極２５の回転方向位置とは、発火電極２５側（図２の下方側）から見た際の発火電極２５と主体部２４との連結箇所２５ａの位置を意味している。

転造装置は、回転方向位置検出部３００によって検出された発火電極２５の回転方向位置に基づいて、発火電極２５に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の各転造ダイス３２０の回転位置を制御する制御部３６０も備えている（図３参照）。このように転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際、転造ダイス３２０は回転していてもよく、以下では、主に転造ダイス３２０が回転しているときに転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する態様を用いて説明する。制御部３６０は、回転している各転造ダイス３２０の回転位置を常に把握しており、タイミングよく、所望の回転位置にある各転造ダイス３２０を主体金具ブランク２０ａに接触させることで、発火電極２５に対して所定の位置からネジが開始するように調整することができる。なお、ネジの開始位置は、発火電極２５側と反対側の端面におけるネジ山の位置のことを意味している（図１０参照）。なお、これは一例であり、発火電極２５側の端面におけるネジ山の位置のことをネジの開始位置としてもよい。

制御部３６０は、発火電極２５側から見たときに、発火電極２５に対して時計回り又は反時計回りで規定角度又は規定角度から若干ずれた角度（±α度）からネジが開始するように、回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングを調整するようになっている。シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化し、燃焼効率を向上させるという観点からは、ネジの開始位置が発火電極２５から見て規定角度から±１５度以内であることが好ましく、±１０度以内であることがより好ましく、燃焼効率をより向上させる観点からは±７度以内であることがさらに好ましく、工程能力を考慮した値として±５度以内にあることがさらにより好ましい。この規定角度は例えば９０度であることから（図９及び図１０参照）、発火電極２５側から見たときに、発火電極２５に対して時計回り又は反時計回りで７５度〜１０５度の位置から、より好ましくは８０度〜１００度の位置から、さらに好ましくは８３度〜９７度の位置から、さらにより好ましくは８５度〜９５度の位置からネジが開始するように、回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングを調整するようになってもよい。

本実施の形態では、３つの転造ダイス３２０が設けられていることから、制御部３６０は、発火電極２５に対して所定の位置からネジが開始するように、回転している３つの各転造ダイス３２０の各々と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングを調整する。

図３に示すように、主体金具ブランク２０ａを支持する支持部３０１が設けられている。このように支持された主体金具ブランク２０ａは、上方又は下方から３つの転造ダイス３２０の間に挿入されてもよいし、側方から３つの転造ダイス３２０の間に挿入されてもよい。一般には、ブランクの大きさが比較的大きい場合には側方から複数の転造ダイス３２０の間にブランクが位置付けられ、ブランクの大きさが比較的小さい場合には上方又は下方から複数の転造ダイス３２０の間にブランクが位置付けられる。

主体金具ブランク２０ａが上方又は下方から複数の転造ダイス３２０の間に挿入される場合には、主体金具ブランク２０ａを複数の転造ダイス３２０の間に位置付ける前に、主体金具ブランク２０ａの位置を検出する上下方向位置検出部２６０が設けられてもよい（図３参照）。この上下方向位置検出部２６０は、例えば、主体金具ブランク２０ａの上端位置及び／又は下端位置を検出することで、主体金具ブランク２０ａの上下方向の位置を検出するようになってもよい。また、上下方向位置検出部２６０は、主体金具ブランク２０ａの水平方向の位置を検出するようになっていてもよい。この上下方向位置検出部２６０による検出結果は、制御部３６０に送信されるようになってもよい。そして、この検出結果を受信した制御部３６０が、主体金具ブランク２０ａを支持する支持部３０１の上下方向の位置及び水平方向の位置を所定位置に位置づけるようになっていてもよい。

主体金具ブランク２０ａが複数の転造ダイス３２０の間に位置付けられると、当該主体金具ブランク２０ａに複数（本実施の形態では３つ）の転造ダイス３２０の当接が同時に開始されてネジ山が転造される。つまり、本実施の形態では、３つの転造ダイス３２０が初期位置から同じ距離移動されることで、３つの転造ダイス３２０の主体金具ブランク２０ａへの当接が同時に開始され、各転造ダイス３２０によってネジ山の転造が行われる。なお、主体金具ブランク２０ａに転造ダイス３２０が接触すると、主体金具ブランク２０ａは転造ダイス３２０によって連れまわし回転され、ネジ山が転造されることになる。

３つの転造ダイス３２０の同期をとるために仮想軸１軸を電気的に設け、物理的な３軸を同期させてもよい。転造ダイス３２０は連造回転のため、一度同期合わせを行うと、主体金具ブランク２０ａの挿入タイミングでサーボタイプ型電動機３４５を駆動するだけとなってもよい。

本実施の形態では、各転造ダイス３２０が回転されている状態で主体金具ブランク２０ａが転造ダイス３２０の間に挿入される。このため、所定の位置からネジ山の転造が開始されやすくするように、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間（加工時）の転造ダイス３２０の回転速度と比較して、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度が遅くなってもよい。この場合、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度は、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間の転造ダイス３２０の回転速度の１０％〜９０％程であってもよい。位置精度を高める観点からは、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度は、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間の転造ダイス３２０の回転速度の１０％〜３０％であってもよい。他方、製造効率を高める観点からは、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度は、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間の転造ダイス３２０の回転速度の７０％〜９０％であってもよい。ちなみに、位置精度を確実にするためには、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する前に転造ダイス３２０が所定の位置で一旦停止し、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触した後で、再び、転造ダイス３２０が回転し始めてもよい。

主体金具ブランク２０ａにネジ山が転造されると、主体金具ブランク２０ａが主体金具２０となる（図３参照）。この主体金具２０は、図１１に示すように、ベルトコンベア等の搬送部２７０上に載置されてもよい。このように搬送部２７０に載置された主体金具２０の各々に関して正常にネジ山が形成されているかを検査するためのネジ山検査部２８０が設けられてもよい。

上述した転造ダイス３２０はネジ転造盤に含まれている。以下では、このネジ転造盤について説明する。以下に示すネジ転造盤は、あくまでも一例である。

ネジ転造盤は、図４乃至図６に示すように、ネジ山を有する例えば３つの丸形ダイスからなる転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃと、各転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃを保持して固定する装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃと、各装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに回転駆動軸３５１を介して連結され、当該装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを回転させることによって転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃを回転開始位置に位置づける回転駆動部３５０と、を備えている。

なお、図６においては、装着軸３０４ａを駆動する一つの回転駆動部３５０のみを示しているが、装着軸３０４ｂ，３０４ｃの各々にも、これらを独立して駆動する回転駆動部３５０が回転駆動軸３５１を介して設けられている。

図６に示すように、ネジ転造盤は、各回転駆動部３５０にパルス信号を供給することによって、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃの各々を所定の位置に位置づける制御部３６０と、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃによって保持される転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃに対応した回転開始位置を記憶する記憶部３６５と、をさらに備えている。

また、転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃは、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに対して、キー又はスプラインにより嵌合されて固定されている（図８参照）。すなわち、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃにキーが設けられている場合には、転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃにキー溝が設けられており、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃにスプライン軸が設けられている場合には、転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃにスプライン溝が設けられている。なお、本実施の形態では、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃにキー３０４ｋが設けられ、転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃにキー溝３２０ｋが設けられている態様を用いて説明する（図８参照）。

なお、図８においては、装着軸３０４ａと、この装着軸３０４ａに設けられた転造ダイス３２０ａのみを図示しているが、装着軸３０４ｂ，３０４ｃと、これら装着軸３０４ｂ，３０４ｃに設けられた転造ダイス３２０ｂ，３２０ｃも同様の構成になっている。また、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに固定された転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃは、反時計回りの方向で回転される（図７参照）。

図４乃至図６に示すように、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃは、第一リンク３３１に回転可能に保持されている。そして、この第一リンク３３１は、第一リンク３３１を貫通した第一軸３０５を中心として回転自在となっている（図６参照）。また、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃは、第二リンク３３２に回転可能に保持されている。そして、この第二リンク３３２は、第二リンク３３２を貫通した第二軸３０６を中心として回転自在となっている。なお、第一軸３０５はフレーム３１２に回転可能に固定され、第二軸３０６は回転駆動リンク３１１に連結されている。

図６に示すように、回転駆動部３５０は、サーボタイプ型電動機（例えばサーボモータ）３１０と、このサーボタイプ型電動機３１０によって回転される歯車３５３とを有している。なお、この歯車３５３は回転駆動軸３５１を介して装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに連結され、歯車３５３が回転されることによって装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃが回転されることとなる。サーボタイプ型電動機３１０は、サーボ機構を採用しており、回転位置及び回転速度を自在に調整できるようになっている。

また、図４及び図５に示すように、回転駆動リンク３１１には直動駆動バー３４０が連結され、直動駆動バー３４０が直線運動することによって、３つの転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃが救心移動及び離隔移動するようになっている。なお、この直動駆動バー３４０には、図６に示すように、スクリュー機構３４６を介してサーボタイプ型電動機（例えばサーボモータ）３４５が設けられている。このスクリュー機構３４６は、サーボタイプ型電動機３４５の回転運動を直動に変換する。

ここで、スクリュー機構３４６を介して設けられたサーボタイプ型電動機３４５と、直動駆動バー３４０と、直動駆動バー３４０に連結された回転駆動リンク３１１と、第二軸３０６と、第二リンク３３２とによって、転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃを支持部３０１で支持された主体金具ブランク２０ａに向かって移動させる移動機構が構成されている。

なお、一の転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃを、隣接する他の転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃに対して、１／３（１／ｎ：ｎは用いられる転造ダイス３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ（装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ）の個数）だけ回転させることによって（進めるか、後退させるかによって）ピッチ合わせを行うことができる。より具体的には、装着軸３０４ａのネジ山の切り込み開始位置から、主体金具ブランク２０ａの長手方向においてピッチ×１／３だけ移動した点が、隣接する装着軸３０４ｂのネジ山の切り込み開始位置となり、装着軸３０４ａのネジ山の切り込み開始位置から、主体金具ブランク２０ａの長手方向においてピッチ×２／３だけ移動した点が、隣接する装着軸３０４ｃのネジ山の切り込み開始位置となればよい。

ここで、一の転造ダイス３２０（例えば、転造ダイス３２０ａ）が隣接する他の転造ダイス３２０（例えば、転造ダイス３２０ｂ）に対して、正確に１／３だけずれていないと、一の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ａ）によって主体金具ブランク２０ａに設けられた條痕と、他の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ｂ）によって設けられた條痕とが一致せず、ピッチがずれてしまう。他方、一の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ａ）が隣接する他の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ｂ）に対して、正確に１／３だけずれていると、一の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ａ）によって主体金具ブランク２０ａに設けられた條痕と、他の転造ダイス３２０（転造ダイス３２０ｂ）によって設けられた條痕とが一致する。

回転駆動部３５０のサーボタイプ型電動機３１０による回転運動や、直動駆動バー３４０を直動させるサーボタイプ型電動機３４５による回転運動は、操作者が電気操作盤（図示せず）を用いてコントロールすることができる。なお、サーボタイプ型電動機３１０の回転運動の制御は、サーボタイプ型電動機３１０に組み込まれたエンコーダ（図示せず）や装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに組み込まれたセンサー（図示せず）からの信号を受けて行われてもよいし、サーボタイプ型電動機３４５による回転運動の制御は、直動駆動バー３４０やスクリュー機構３４６に取り付けられたセンサー（図示せず）からの信号を受けて行われてもよい。

制御部３６０が、各回転駆動部３５０のサーボタイプ型電動機３１０に例えばパルス信号を供給することによって、装着軸３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃの回転位置を適宜調整してもよい。

次に、上述した転造装置を用いた転造品製造方法の一例について説明する。

まず、複数の主体金具ブランク２０ａが準備される。

主体金具ブランク２０ａは支持部３０１によって上方又は側方から支持又は保持されて複数の転造ダイス３２０の間、より具体的には複数の転造ダイス３２０の間の中央位置に位置付けられる。このように複数の転造ダイス３２０の間の中央位置に主体金具ブランク２０ａが位置付けられる前又は位置付けられた後で、回転方向位置検出部３００によって、被検出部である発火電極２５の回転方向位置が検出される（図３参照）。

この発火電極２５の回転方向位置に基づいて、回転している３つの転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングが調整される。より具体的には、規定角度、又は、規定角度から若干ずれた角度（±α度）からネジが開始するように（図９参照）、回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングが調整される。なお、規定角度からネジが開始するようにタイミングが調整された結果、規定角度から若干ずれた角度（±α度）からネジが開始するようになってもよい。このように回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングが調整されることで、結果的には、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転位置が制御されることになる。なお、各転造ダイス３２０の回転位置はサーボタイプ型電動機３１０の回転位置によって常に把握されており、所望の位置からネジが開始するよう、所望の回転位置にある各転造ダイス３２０が同時に主体金具ブランク２０ａに接触される。なおこの際、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間の転造ダイス３２０の回転速度と比較して、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度を遅くしてもよい。

このように各転造ダイス３２０が同時に主体金具ブランク２０ａに接触された後で、複数の転造ダイス３２０が同じ距離押し込まれることで、各転造ダイス３２０によってネジ山の転造が行われる。なお、主体金具ブランク２０ａに転造ダイス３２０が接触すると、主体金具ブランク２０ａは転造ダイス３２０によって連れまわし回転される。

製造された主体金具２０はベルトコンベア等の搬送部２７０上に載置される（図１１参照）。このように搬送部２７０に載置された主体金具２０は搬送部２７０によって搬送され、ネジ山検査部２８０で検査された結果、正常にネジ山が形成されていない場合には、当該主体金具２０は搬送部２７０から除去される。

≪効果≫
次に、上述した構成からなる本実施の形態による効果であって、未だ述べられていない効果又は特に重要な効果について説明する。

本実施の形態によれば、回転方向位置検出部３００によって検出された被検出部である発火電極２５の回転方向位置に基づいて、発火電極２５に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイス３２０とブランクとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転位置が制御される。このため、予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成できる。

特にブランクとして点火プラグに用いられる主体金具ブランク２０ａを用いる場合には、予め定められた所定の位置からネジが開始するようにネジ山を形成できる結果、発火電極２５に対して所定の位置から主体金具ブランク２０ａの外周面にネジ山の転造を開始することができ、所定の位置でネジ山の転造を終了させることができる。したがって、点火プラグをシリンダヘッドに取り付けた際に、発火電極２５の方向をシリンダヘッドに対して揃えることができる。この結果、シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化することができ、燃焼効率を向上（一例としては３〜５％向上）させることができる。本実施の形態のような態様を採用しない場合には、吸気バルブ１３５によって覆われる吸気口及び排気バルブ１３０によって覆われる排気口（図１参照）に対する発火電極２５の相対的位置が点火プラグ１００毎に異なる可能性があり、シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化することが困難となる。他方、本実施の形態によれば、吸気バルブ１３５によって覆われる吸気口及び排気バルブ１３０によって覆われる排気口に対する発火電極２５の相対的位置を常に同じ位置又は概ね同じ位置にすることができるので、シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化することができ、ひいては、燃焼効率を向上させることができる。

発火電極２５に対して時計回りで規定角度、又は、規定角度から若干ずれた角度（±α度）からネジが開始するように、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転位置を制御した場合には、シリンダー内での吸気から排気までの流れを整流化する効果、及び、燃焼効率を向上させる効果で優れた結果を期待できる。

なお、図９に示す態様では規定角度が９０度となっているが、これはあくまでも一例である。規定角度は製造対象によって変わる。このように規定角度が変わる場合であっても、ネジの開始位置が発火電極２５から見て規定角度から±１５度以内であることが好ましく、±１０度以内であることがより好ましく、±７度以内であることがさらに好ましく、±５度以内にあることがさらにより好ましい。なお、規定角度からずれが無い（α＝０）であることが最も好ましい。

また、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際、転造ダイス３２０が回転している態様を採用した場合には、転造ダイス３２０の回転を止めることなく製造を継続できることから、高い生産性を実現できる。

一例としては、転造開始に先立ち支持部３０１を回転させ、主体金具ブランク２０ａ上に事前に施された絶対位置マーキング（本実施の形態では、発火電極２５）を外部センサーからなる回転方向位置検出部３００で高速、高精度で検出し、同センサー信号を軸コントローラ（図１３に示す態様では「高速ネットワークコントローラ３６０ａ」が「軸コントローラ」に該当する。）経由でサーボタイプ型電動機３１０へ取り込むことで主体金具ブランク２０ａの転造ダイス３２０の位置に対する相対位置をオンラインで確認できるようにしてもよい。この場合には、このようにして得られた絶対位置マーキング（発火電極２５）に対する相対位置検出情報と、軸コントローラと各ダイス軸サーボ軸間の同期制御（同調位相制御）機能を用いて、転造ダイス３２０を一定回転で回転させながらプロセスオンラインで主体金具ブランク２０ａ上の絶対位置とすべての転造ダイス３２０の転造開始位置をサーボ制御によって合わせる。このため、転造段取りプロセスにおいてワークソーターや整列装置を用いて初期にワーク位置の整列を行なわず、かつ位置検出のために転造プロセスを途中で停止させることなく転造開始位置と主体金具ブランク２０ａ上の発火電極２５の位置の偏差を軸コントローラのよる制御で所定の誤差範囲内に収めることができる。このため、段取り設備の低コスト化を実現し、生産性（単位時間当たりのブランク転造数）を向上させることができ、さらには主体金具ブランク２０ａ上の絶対位置と転造開始位置の位置合わせを同時に達成できる。このようにして、ネジ転造開始位置と発火電極２５の方向を揃える位置制御機構付き数値制御ダイス転造機を実現できる。

この点、切り込み開始位置を主体金具ブランク２０ａの特定位置に合わせるための直接的な方法として、主体金具ブランク２０ａの方向を固定し搬送装置に主体金具ブランク２０ａを受け渡す前に整列することも考えられる（特願２０１５−００７６６９号参照）。このような態様によれば、定配装置によって発火電極の方向を拘束することは可能であるが、速度・安定性・エアー配管の取り回しなど問題点が多い。また、搬送装置で主体金具ブランク２０ａを掴む前の発火電極の方向を発火プラグの六角部対辺方向で拘束する方法も考えられるが、シリンダーの仕様変更・ブランクの送り位置の問題などを改善し、加工速度に追従するものにするのは安易にはできない。また搬送装置でどのように主体金具ブランク２０ａの姿勢を崩さずに搬送し、既定の高さに挿入するのかに関し、搬送装置の一例であるロボットハンドの回転をロックする機構を導入したり、センサーにて主体金具ブランク２０ａの掴み位置（高さ）を監視制御する機構を導入したり、転造ダイス３２０への搬入高さの精度を向上させたりする必要がある。本実施の形態では、このような定配装置等を用いないことから、前述した問題が発生しない点でも優れている。

予め定められた所定の位置からネジが開始することを精度よく行いたい場合には、転造ダイス３２０が主体金具ブランク２０ａにネジ山を転造している間の転造ダイス３２０の回転速度と比較して、転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際の転造ダイス３２０の回転速度を遅くしてもよい。

各転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが同時に接触を開始する態様を採用した場合には、支持部３０１によって単純に支持されているだけの主体金具ブランク２０ａが、ある転造ダイス３２０が他の転造ダイス３２０と比較して早く接触してしまう事態が発生することを防止できる。このような態様を防止することで、主体金具ブランク２０ａが水平方向にずれてしまうことを未然に防止することができ、精度よく主体金具ブランク２０ａにネジ山を形成することができる。

本実施の形態で、上方又は下方から主体金具ブランク２０ａを複数の転造ダイス３２０の間に位置付ける場合であって、主体金具ブランク２０ａを複数の転造ダイス３２０の間に位置付ける前に、主体金具ブランク２０ａの位置を検出する上下方向位置検出部２６０を採用した場合には、複数の転造ダイス３２０によるネジ山の転造の直前に複数の転造ダイス３２０を正確に位置づけることができる。このため、発火電極２５に対して所定の位置から主体金具ブランク２０ａの外周面にネジ山の転造を開始し、所定の位置でネジ山の転造を終了させることができる。この結果、点火プラグ１００をシリンダヘッドに取り付けた際に、点火プラグ１００の長手方向における発火電極２５の位置を所望の位置に位置づけることができ、シリンダー内での吸気から排気までの流れをより整流化することができ、燃焼効率をさらに向上させることができる。

転造ダイス３２０を３つ以上とすることで、各転造ダイス３２０から主体金具ブランク２０ａに加わる圧力を低減することができる。このため、中空形状となっており剛性が比較的弱い主体金具ブランク２０ａであっても、ネジ山を転造している間に変形してしまう可能性を極力なくすことができる。また、転造ダイス３２０を４つ以上とすると主体金具ブランク２０ａに加わる圧力をより低減することができるが、他方で、各転造ダイス３２０の回転開始位置を調整する手間がかかってしまったり、各転造ダイス３２０によって形成されるネジ山がずれてしまったりする可能性がある。この点、３つの転造ダイス３２０を用いるようにすることで、中空形状になり剛性が比較的弱い主体金具ブランク２０ａが変形してしまう可能性を極力減らしつつ、各転造ダイス３２０の回転開始位置を比較的容易に調整し、かつ、各転造ダイス３２０によって形成されるネジ山がずれてしまう可能性も減らすことができる。

サーボタイプ型電動機３１０を採用した場合には、各転造ダイス３２０の回転位置を容易に把握することができるし、また、各転造ダイス３２０の回転速度を自在に調整することもできる。また、各サーボタイプ型電動機３１０が同期して駆動される場合には、各転造ダイス３２０によって転造されたネジ山がずれることを防止することができる。

また、サーボタイプ型電動機３４５を採用した場合には、水平方向の各転造ダイス３２０の位置も容易に微調整することができる。

次に、３つの転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始する際、転造ダイス３２０が回転している態様を採用した場合について、より具体的な例を用いて説明する。

図１３に示される高速ネットワークコントローラ３６０ａは制御部３６０に含まれている。サーボタイプ型電動機３１０は、サーボタイプ型電動機３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃを有している。図１３に示すように、サーボタイプ型電動機３１０ａはＤ１サーボ（ダイス１サーボ）及びＤ１モータ（ダイス１モータ）を有し、サーボタイプ型電動機３１０ｂはＤ２サーボ（ダイス２サーボ）及びＤ２モータ（ダイス２モータ）を有し、サーボタイプ型電動機３１０ｃはＤ３サーボ（ダイス３サーボ）及びＤ３モータ（ダイス３モータ）を有している。サーボタイプ型電動機３４５は、切込サーボ及び切込モータを有している。後述する回転サーボモータ３０１ａは、ワーク回転サーボ及びワーク回転モータを有している。また、高速ネットワークコントローラ３６０ａと、Ｄ１サーボ、Ｄ２サーボ、Ｄ３サーボ、切込サーボ及びワーク回転サーボの各々とは、同期型高速シリアルネットワークによって接続されている。

本実施の形態によれば、中央処理装置としての高速ネットワークコントローラ３６０ａがサーボ軸コントローラとしての役割を果たす。このサーボ軸コントローラは、３つの転造ダイス３２０のダイス軸速度制御及びその同期化の機能に加え、支持部３０１であるワーク回転軸によるワーク回転と回転方向位置検出部３００である外部センサーを用いて位置制御と同期制御を施すことにより以下の問題を解決する。

本実施の形態で実施される切り込み位置合わせを行わない場合には、転造ダイス３２０を回転させるためダイス３軸を同期させ一旦同期運転が開始されると、後は主体金具ブランク２０ａの挿入タイミングで切込モータを駆動するのみとなっている。これに対して、特願２０１５−００７６６９号で採用された態様では、転造ダイス３２０の回転を一度停止させて主体金具ブランク２０ａをクランプさせる動作を入れるため、以下のような事項が必要となる。
（１）転造ダイス３２０を毎回停止させるため、停止位置はその度ごと異なり。サイクル毎に転造ダイス３２０側のネジの開始位置を合わせる必要がある（ダイス開始位置合わせ動作）。
（２）転造ダイス３２０で主体金具ブランク２０ａをクランプする動作を取り入れるが、主体金具ブランク２０ａの直径寸法は製品品番ごとに異なるためクランプ位置の調整機能が必要となる（クランプ位置調整機能）。
（３）転造ダイス３２０の回転は毎回停止と再起動を繰り返す。このため同期させた３軸のダイス用モータ（＝Ｄ１モータ、Ｄ２モータ及びＤ３モータ）の立ち上り制御が必要となる。
（４）転造ダイス３２０の立ち上りに合わせて切込みを同期させる動作が必要ある。

これに対して、本実施の形態では、サーボ制御における各軸制御のタイミングを合わせることのできる同調位相制御を実現することで、転造ダイス３２０の３軸同期に加えて、支持部３０１であるワーク回転サーボ軸によるワーク回転と外部センサー（＝回転方向位置検出部３００）によるワーク（ブランク）上特定部位位置検出信号を用いた同調位相制御によりダイス回転停止によるクランプ動作を行うことなく、切り込み位置合わせが可能となる。なお、支持部３０１の回転速度及び回転位置が常に把握されてもよく、支持部３０１の回転速度及び回転位置も制御部３６０によって制御できるようになっていてもよい。この場合には、支持部３０１には回転サーボモータ３０１ａ（図３参照）が連結され、回転サーボモータ３０１ａによってワークである主体金具ブランク２０ａを回転できるようになってもよい。

具体的には、回転サーボモータ３０１ａによりワークである主体金具ブランク２０ａを回転させてマーキングである発火電極２５を外部センサー（＝回転方向位置検出部３００）で確認し、同センサー信号を軸コントローラ経由サーボドライバ（＝サーボタイプ型電動機３１０）へ取り込む。これによりワークの位置を確認する。

確認後は、軸コントローラとダイス軸サーボ軸間の同期制御（同調位相制御）を実現しながら転造ダイス３２０を停止させることなく一定回転で回転させて、同期位相制御切込タイミングを合わせることにより、特定部位である発火電極２５と全転造ダイス３２０の切込歯位置を合わせる。これにより、図１２に示すように、初期にワーク位置（＝発火電極２５の回転位置）が揃っていなくても位置決めが可能となる。

なお、図１２における「ワーク回転軸」は支持部３０１の回転位置ひいては主体金具ブランク２０ａの回転位置と関連付けられ、「ダイス１軸」、「ダイス２軸」及び「ダイス３軸」は、３つの転造ダイス３２０の回転位置と関連付けられている。図１２の「外部センサー」に関するグラフにおいて下方に突出した箇所は、外部センサー（＝回転方向位置検出部３００）によって発火電極２５が検出されたことを意味し、「切込軸」に関するグラフが上方に立ち上がっている間にサーボタイプ型電動機３４５による押し込みが行われて主体金具ブランク２０ａにネジの転造が行われ、「切込軸」に関するグラフが下方に降下している間に主体金具ブランク２０ａから形成された主体金具２０から転造ダイス３２０が離隔されることになる。

図１２に示す態様では、３つの転造ダイス３２０によって主体金具ブランク２０ａにネジの転造が行われる前に回転サーボモータ３０１ａによる主体金具ブランク２０ａの回転速度が調整されることで、回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングが調整されている。なお、このように回転している転造ダイス３２０と主体金具ブランク２０ａとが接触を開始するタイミングが調整する際には、図１２に示すように回転サーボモータ３０１ａによる主体金具ブランク２０ａの回転速度が遅くなってもよいが、これに限られることはなく、回転サーボモータ３０１ａによる主体金具ブランク２０ａの回転速度が速くなってもよい。

この結果、各転造ダイス３２０の切込位置を合わせて加工を行うために同期運転を行い、切り込み位置を合わせた加工を行うことができる。ここで切込軸（リンク機構）は既設流用することができる。例えば５００ｒｐｍ回転中に位相がずれた場合、１２０ｍｓで位相をあわすことができる。また転造ダイス３２０を交換する時、各軸に補正を入れることができるため、セットアップが容易となる。

上述した各実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。

２０ 主体金具
２０ａ 主体金具ブランク
２５ 発火電極
１００ 点火プラグ
３００ 回転方向位置検出部（検出部）
３２０ 転造ダイス

Claims (9)

1. 被検出部を有するブランクにネジ山を転造する転造装置において、
   前記ブランクにネジ山を転造する転造ダイスと、
   前記被検出部の回転方向位置を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記被検出部の回転方向位置に基づいて、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする転造装置。
2. 前記ブランクは、自動車の点火プラグに用いられ、中空形状からなり発火電極を含む主体金具ブランクであり、
   前記被検出部は、前記発火電極であることを特徴とする請求項１に記載の転造装置。
3. 前記制御部は、前記発火電極側から見たときに、前記発火電極に対して時計回り又は反時計回りで規定角度又は規定角度±１５度以内からネジが開始するように、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御することを特徴とする請求項２に記載の転造装置。
4. 複数の転造ダイスが設けられ、
   前記制御部は、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、各転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転造装置。
5. 前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際、前記転造ダイスは回転していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の転造装置。
6. 前記転造ダイスが前記ブランクにネジ山を転造している間の前記転造ダイスの回転速度と比較して、前記転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転速度は遅くなることを特徴とする請求項５に記載の転造装置。
7. 前記ブランクは、自動車の点火プラグに用いられ、中空形状からなり発火電極を含む主体金具ブランクであり、
   前記転造ダイスは３つ以上設けられ、
   各転造ダイスと前記ブランクとは同時に接触を開始することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の転造装置。
8. 複数の転造ダイスが設けられ、
   各転造ダイスの回転位置又は回転速度を調整するサーボタイプ型電動機をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の転造装置。
9. 被検出部を有するブランクにネジ山を転造してネジ山を有する転造品を製造する転造品製造方法において、
   前記被検出部の回転方向位置を検出することと、
   前記検出部によって検出された前記被検出部の回転方向位置に基づいて、前記被検出部に対して所定の位置からネジが開始するように、転造ダイスと前記ブランクとが接触を開始する際の前記転造ダイスの回転位置を制御することと、
   を備えたことを特徴とする転造品製造方法。