JP3792918B2 - スパークプラグ検査方法及びスパークプラグ製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパークプラグ検査方法、スパークプラグ検査装置及びスパークプラグ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパークプラグの製造に際しては、火花ギャップの間隔や電極の偏心、あるいは発火部に貴金属チップを固着したスパークプラグの場合には、そのチップの固着位置など、各種の検査項目がある。この検査を行うに当たっては、カメラにより検査対象部位の撮影を行い、その撮影画像に基づいて検査情報を得るよう方法が一般的である。例えば、火花ギャップを検査する場合は、ギャップ周辺部分（接地電極及び中心電極のギャップを挟んで対向する部分）の撮影をＣＣＤカメラ等により撮影し、その撮影画像から各電極の対向エッジを定め、そのエッジ間距離からギャップ間隔を測定することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、火花ギャップをはじめとするスパークプラグの検査対象部位は、近年のスパークプラグの小型化とも相俟って寸法が小さくなる傾向にあり、また、許容される公差範囲も狭く厳しいものとなってきている。そのため、画像撮影による検査においても、その撮影倍率を大きくして精度向上を図ることが行われている。この場合、検査精度に影響を及ぼす重要な因子として、撮影画像の合焦精度がある。端的に言えば、得られた画像が焦点はずれ（いわゆるピンボケ）の状態になっていると、例えばギャップ間隔測定の場合はエッジ位置がぼけて不明瞭になるばかりでなく、得られる画像の大きさも変化するから、検査精度の大幅な低下につながることは必至である。
【０００４】
例えば、テレセントリック光学系を有するカメラを使用すればピンボケ時の画像サイズ変化は防止できるが、撮影倍率は低くならざるを得ないので高精度の検査には使用できない。従って、ある程度の撮影倍率を確保するには焦点方式のカメラを用いる必要があるが、倍率の高い光学系は焦点深度が浅いためピンボケの問題が一層生じやすくなる。例えば、従来の検査方式では、ホルダ等に保持された撮影対象スパークプラグに対し位置固定のカメラにより撮影を行っていたため、スパークプラグの寸法ばらつきにより検査対象部位の位置が少しでも変わると、すぐピンボケになり検査精度の低下が避けがたかった。他方、検査対象となるスパークプラグ毎に、目視にてその都度ピントを合わせ直すのは極めて面倒で能率が悪く、例えば全数検査を行うには現実的でない。
【０００５】
本発明の課題は、高倍率の画像撮影により検査精度を高めることができ、しかもピンボケによる検査精度低下を防止しつつ、高能率にて検査を行うことができるスパークプラグの検査方法及び検査装置と、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・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検査方法（装置）は、スパークプラグの検査対象部分を、所定の撮影方向からカメラにより撮影するとともに、そのカメラとして、撮影光学系の焦点距離が固定されることにより、前記検査対象部分を前記焦点距離に応じて定まる一定の倍率にて撮影するカメラを用いる撮影工程と、 前記撮影工程に先立って、前記スパークプラグの一部分を基準部として使用し、前記撮影方向におけるその基準部の位置を測定する基準部位置測定工程と、 その測定された基準部位置に基づき前記検査対象部分に合焦するカメラ位置を定め、その定められたカメラ位置へ前記カメラを移動・位置決めするカメラ位置調整工程と、 撮影された検査対象部分の画像からスパークプラグのギャップ間隔を測定し、そのギャップ間隔測定値を検査情報として生成する検査情報生成工程と、
その生成した検査情報を出力する検査情報出力工程とを含み、
前記スパークプラグは、前記接地電極の先端が前記中心電極側面と対向してそれらの間に前記火花ギャップが形成されたものであり、
前記撮影工程において前記カメラは、火花ギャップ形成部位の少なくとも一部を前記検査対象部分とし、前記中心電極の軸線方向に設定された撮影方向として該中心電極の先端側から前記検査対象部分を撮影するものであり、
前記基準部位置測定工程において、前記接地電極の前記軸線方向における先端面及び前記中心電極の先端面のうち、前記火花ギャップに面する縁部を含む部分が少なくとも前記検査対象部分とされ、かつ前記接地電極の前記軸線方向における先端位置が前記基準部位置として測定され、
前記基準部位置測定工程に先立つ前記スパークプラグの整列工程と前記基準部位置測定工程とを、該スパークプラグを搬送経路に沿って間欠的に搬送しつつ該順序で順次実施し、前記整列工程において、前記スパークプラグの前記接地電極の先端面と前記中心電極の側面との対向方向が前記搬送経路と略直交するように前記スパークプラグを整列させるとともに、前記基準部位置測定工程は、前記搬送経路を挟む形でその両側に配置された投光部と受光部とを備える基準部位置測定装置を用いて実施され、前記投光部は、幅が前記中心電極の軸線と略平行となる向きにて帯状のレーザ光を前記スパークプラグに向け、測定対象となる接地電極を先端部中間位置にて横切るように投射するものであり、前記受光部は該帯状のレーザ光を受けるラインセンサにより構成され、前記レーザ光が接地電極に遮られて生ずる影の先端位置を前記ラインセンサの出力から読み取ることにより、接地電極の先端位置を前記基準部位置として特定することを特徴とする。
【０００７】
上記の方法ないし装置においては、スパークプラグの一部分を基準部として使用し、撮影工程に先立って、撮影方向におけるその基準部の位置を予め測定する。この基準部の位置は、スパークプラグ毎にばらつくことを想定している。そして、撮影に際しては、撮影光学系の焦点距離が固定されたカメラ（すなわち、検査対象部分を焦点距離に応じた一定の倍率にて撮影するカメラ）を、測定した基準部位置の情報を参照して、検査対象部分に対し合焦するように位置合わせする。カメラとして、上記のような焦点式のものを用いることで検査対象部分を高倍率にて撮影でき、検査精度を高めることができる。また、検査対象となるスパークプラグ毎にカメラを合焦位置に位置合わせするので、ピンボケによる検査精度低下を防止することができる。
【０００８】
そして、その位置合わせは、目視によりその都度ピント合わせする形で行うのではなく、位置合わせに先立って別途センサ等により基準部位置を測定しておき、その測定結果から検査対象部分に合焦するカメラ位置を定め、その定められたカメラ位置へカメラを移動・位置決めすることにより行う。例えば既知の標準対物位置に対して合焦するカメラ位置を基準カメラ位置として予め求めておけば、測定された基準部位置と標準対物位置との隔たりから、検査対象部分に合焦するカメラ位置を容易に算出できるので、焦点式のカメラを用いているにも拘わらずカメラの位置決めを容易に行うことができ、検査工程の能率化を図ることが可能となる。この場合、本発明の検査装置のカメラ位置調整手段は、カメラを撮影方向において、任意の位置を保持可能にスパークプラグに対して接近・離間させるカメラ駆動手段と、基準部位置の測定結果に基づき、検査対象部分に合焦するカメラ位置を算出するカメラ位置算出手段と、その算出されたカメラ位置にカメラが移動・位置決めされるように、カメラ駆動手段の作動を制御するカメラ駆動制御手段とを備えるものとして構成することができる。
【０００９】
なお、カメラ位置調整工程においては、基準部と検査対象部分とは別に設定してもよいが、検査対象部分の少なくとも一部を基準部として使用することで、スパークプラグ毎の検査対象部分と基準部との間の寸法的なばらつきの影響を受けにくくなり、検査精度の一層の向上を図ることができるようになる。
【００１０】
検査対象となるスパークプラグは、接地電極の先端が中心電極側面と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたものとすることができる。このようなタイプのスパークプラグのギャップ間隔等を検査するには、火花ギャップ形成部位の少なくとも一部を検査対象部分とし、中心電極の軸線方向に設定された撮影方向として該中心電極の先端側から検査対象部分をカメラにより撮影するのが好都合である。この場合、接地電極の曲がり具合や中心電極の先端面位置のばらつきにより、ギャップ部分の撮影画像は特にピンボケ等を生じやすくなるが、本発明を適用することによりそのような不具合が解消され、火花ギャップ検査を高精度かつ能率的に行うことが可能となる。
【００１１】
この場合、基準部位置測定工程においては、接地電極の軸線方向における先端面及び中心電極の先端面のうち、火花ギャップに面する縁部を含む部分を少なくとも検査対象部分とし、かつ接地電極の軸線方向における先端位置を基準部位置として測定するようにすれば、検査対象部分にカメラのピントをより正確に合わせることができ、ひいては火花ギャップ検査を一層高精度に行うことができる。
【００１２】
スパークプラグは位置固定のホルダに装着した状態でカメラによる撮影を行うことができる。この場合、カメラ位置調整工程においては、スパークプラグに代えて所定のマスター治具をホルダに装着し、そのマスター治具に対して、ホルダへの装着状態において撮影方向における位置が既知であり、かつ検査対象となるスパークプラグの基準部に対応する標準部が設定され、その標準部位に合焦するようにカメラを位置合わせしたときのカメラ位置を基準カメラ位置として用いることができる。この場合、ホルダにスパークプラグを装着してその基準部の位置を測定し、その測定された基準部位置のマスター治具の標準部位置からの隔たりを、基準カメラ位置からのカメラ変位量として算出し、当該カメラ変位量を充足する位置にカメラを移動・位置決めするようにする。マスター治具の標準部は、前記した標準対物位置を与えるものであり、これに対するカメラ合焦位置を基準カメラ位置として用いることにより、カメラの位置決めを容易に行うことができ、検査工程の能率化を図ることが可能となる。
【００１３】
なお、スパークプラグに検査対象部位が複数設定されている場合は、各検査対象部位の撮影を行うに先立ってその都度、それら検査対象部位に対応して設定された基準部に対する基準部位置測定工程と、その基準部の位置情報に基づいてそれぞれの検査対象部位に合焦するようカメラの位置合わせを行うカメラ位置調整工程とを行うようにすれば、各検査対象部位に対する撮影並びに検査を高精度にて行うことができる。例えば、スパークプラグが、先端面が中心電極の側面と対向する接地電極が該中心電極の周囲に複数配置された多極型スパークプラグである場合、各接地電極の中心電極の軸線方向における先端面を、それぞれ基準部として使用する形で上記方法を実施することで、例えば各接地電極に対応して形成される火花ギャップの検査を高精度かつ能率よく行うことができる。
【００１４】
次に、本発明のスパークプラグの製造方法の第一は、上記した検査方法にてスパークプラグの検査を行う検査工程と、得られた検査情報に基づいて、検査対象のスパークプラグの合否判定を行う判定工程と、その判定工程の結果に基づき、スパークプラグを選別する選別工程とを含むことを特徴とする。検査工程に本発明の検査方法を適用することにより、不良品を的確に発見することができるようになり、ひいては不良品が製品流出する確率を低減することができる。また良品を不良と誤判定する確率も小さくなることから製品歩留まりの向上にも寄与する。
【００１５】
また、本発明のスパークプラグの製造方法の第二は、上記した検査方法の採用により、撮影された画像からスパークプラグのギャップ間隔を測定し、そのギャップ間隔測定値を検査情報として出力するとともに、そのギャップ間隔測定値を参照して、該ギャップ間隔が目標値に到達するように接地電極に曲げ加工を施す曲げ工程を含むことを特徴とする。すなわち、本発明の検査方法により、火花ギャップ間隔の測定・検査を高精度で行うことが可能となり、かつ目標値に到達しない火花ギャップを有するスパークプラグの接地電極に、付加的な曲げ工程を施すことでギャップ間隔の調整を容易に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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、本発明のスパークプラグ検査装置（以下、単に検査装置という）の一実施例を概念的に示す平面図である。該検査装置１は、被処理スパークプラグ（以下、ワークともいう）Ｗを搬送経路Ｃ（本実施例では直線的なものとなっている）に沿って間欠的に搬送する搬送機構としてのトラバーサ３００を備え、その搬送経路Ｃに沿って、接地電極整列機構１２、基準部位値測定装置（基準位置測定手段）１３、曲げ装置１４、及び撮影手段としての撮影・解析ユニット１５等の工程実施部が配置されている。トラバーサ３００は、搬送経路Ｃに沿って敷設されたレール３０３，３０３上を移動する移動テーブル３０２と、その移動テーブル３０２に取り付けられた回転ワークホルダ３０４とを有する移動テーブル機構１１を主体に構成されている。移動テーブル３０２は、タイミングプーリ（スプロケットでもよい）３０６，３０６に回し懸けられたタイミングベルト（チェーンでもよい）３０１の中間位置に取り付けられ、正逆両方向に回転可能な駆動モータ２４によりタイミングベルト３０１を巡回駆動することにより搬送経路Ｃに沿って往復動するとともに、各工程実施部にて停止しつつ、検査及び曲げの各工程が順次行われるようになっている。
【００１７】
図６に示すように、ワークＷは、筒状の主体金具Ｗ3、その主体金具Ｗ3の内側に嵌め込まれた絶縁体Ｗ4、絶縁体Ｗ4の軸方向に挿通された中心電極Ｗ1、及び主体金具Ｗ3に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が中心電極Ｗ1側に曲げ返され、その先端面が中心電極Ｗ1の側面に対向する接地電極Ｗ2等を備えている。接地電極Ｗ2は、中心電極Ｗ1の中心軸線周りに複数（本実施例では４つ）配置され、全体が多極スパークプラグとして構成されている。
【００１８】
図２は、移動テーブル機構１１の構造を示す断面図である。その回転ワークホルダ３０４の上面側には、その中心位置において垂直方向に形成されたワーク装着孔３１１が開口しており、ここに筒状のサブホルダ２３に後端部が嵌め込まれたワークＷが、該サブホルダ２３とともに接地電極Ｗ2側が上となるように立てた状態で着脱可能に装着される。他方、回転ワークホルダ３０４の下面中心部からは、ワーク装着孔３１１の軸線（すなわち、ワークＷの軸線）の延長上において回転軸３１０が下向きに延び、移動テーブル３０２に孔設された軸孔に挿通されるとともに、ベアリング３１３，３１４を介して回転可能に支持されている。回転軸３１０はモータ３１５により所定の角度単位、具体的にはワークＷの接地電極Ｗ2の配置角度間隔（本実施例では９０°）を単位として、正逆両方向に回転駆動される。これにより、回転ワークホルダ３０４すなわちワークＷは、自身の軸線周りに接地電極Ｗ2の配置角度間隔を単位として回転することとなる。
【００１９】
次に、回転ワークホルダ３０４の上面には、図３に示すように、装着されたワークＷを取り囲む形で複数（本実施例では３つ）のワークチャック３１６が取り付けられている。各ワークチャック３１６は、それぞれ図２に示すように、回転ワークホルダ３０４の上面に設けられたガイド３１６ｃに対し、ワーク装着孔３１１を中心とする半径方向においてワークＷに対し進退可能に取り付けられたスライド部材３１６ａと、そのスライド部材３１６ａの上面にボルト３１６ｄを用いて固定されたチャックプレート３１６ｂとを有している。図３に示すように、チャックプレート３１６ｂは先端に向かうほど狭幅となるように、両側面が斜面状に形成されており、その先端位置には、ワークＷ側の被保持面に対応する形状（この場合、主体金具Ｗ3のねじ部の外周面に対応する円弧状）のワーク保持面３１６ｅが形成されている。
【００２０】
図２に示すように、回転ワークホルダ３０４の内部には、各スライド部材３１６ａをガイド３１６に沿って進退駆動するチャックシリンダ３１７が内蔵されている。各スライド部材３１６をチャックシリンダ３１７により装着されたワークＷに向けて前進させると、図３（ａ）に示すように、ワークＷは主体金具Ｗ3のねじ部外周面において、３つのチャックプレート３１６ｂにより挟み付けられた状態で保持されることとなる。なお、図３（ｂ）は、ワークＷを保持した状態にて、回転ワークホルダ３０４を反時計方向に９０°回転させた状態を示している。
【００２１】
次に、図４は、接地電極整列機構１２の構造を示す平面図である。接地電極整列機構１２は、移動テーブル機構１１に対するワークＷの装着位置に設けられており、手動（あるいは装着用のロボットを用いてもよい）にて回転ワークホルダ３０４に装着されたワークＷの、検査対象となる火花ギャップに対応する接地電極Ｗ2を、以降の検査及び曲げ加工の工程実施に好都合となる向きに整列・位置合わせするためのものである。この場合、図１に示すように、ワークＷの搬送経路Ｃの片側に沿って、基準部位置測定を除く各工程の実施位置が配置される形となっており、接地電極整列機構１２は、接地電極Ｗ2の先端面と中心電極Ｗ3の側面との対向方向（図６も参照）が搬送経路Ｃと略直交し、かつ接地電極Ｗ2が工程実施位置の配列側を向くようにワークＷを整列させるようになっている。
【００２２】
具体的には、接地電極整列機構１２は本体３１８を備え、その先端側には、１対の整列アーム３２０，３２０が、回転ワークホルダ３０４に装着されたワークＷの接地電極Ｗ2に対応する高さ位置において、略水平な面内でそれぞれ旋回可能に取り付けられている。これら２つの整列アーム３２０，３２０は、本体３１８の先端部幅方向両側に、それぞれピン３２１，３２１により旋回可能に取り付けられており、先端部には把持ヘッド３２０ａ，３２０ａがそれぞれ形成されている。他方、各アーム３２０，３２０の後端部は、図示しないリンク機構及びエアシリンダにより進退駆動される。これにより整列アーム３２０，３２０は、把持ヘッド３２０ａ，３２０ａが互いに接近・離間する向きに旋回駆動され、整列対象となる接地電極Ｗ2を両把持ヘッド３２０ａ，３２０ａにより、所定の整列位置において挟み込む形で整列・位置決めするようになっている。
【００２３】
図５は、基準部位置測定装置１３の構成例を示すものである。該測定装置１３は、搬送経路Ｃを挟む形でその両側に配置された投光部２０１と受光部２０２とを備える。投光部２０１は、幅が中心電極Ｗ1の軸線と略平行となる向きにて帯状のレーザ光Ｌ1（図６も参照）を、測定対象となる接地電極Ｗ2を先端部中間位置にて横切るように投射するものであり、受光部２０２は該帯状のレーザ光Ｌ1を受けるラインセンサ（例えば一次元ＣＣＤセンサ）により構成されている。レーザ光Ｌ1の接地電極Ｗ2に遮られる部分は受光部２０２に到達しないので影となり、ラインセンサの出力からこの影の先端位置を読み取ることで、接地電極Ｗ2の先端位置（基準部位置）を知ることができる。
【００２４】
図７に、撮影・解析ユニット１５の構成例を示している（（ａ）は要部正面図、（ｂ）は側面図である：画像解析部の電気的構成については後述する）。撮影・解析ユニット１５は、フレーム２２上に固定されたベース３６と、そのベース３６にほぼ垂直に立設された支柱３７とを有する。そして、その支柱３７にはカメラ駆動部３９が、スライドクランプ４１，４１を介して、上下にスライド可能に取り付けられている。カメラ駆動部３９は、ケース４３内に昇降ヘッド４２と、その昇降ヘッド４２に螺合してこれを昇降移動させるねじ軸４４と、タイミングプーリ４８，４９とタイミングベルト４７とを介してねじ軸４４を正逆両方向に回転駆動するカメラ昇降モータ４６とが収容された構造を有する。昇降ヘッド４２には、撮影位置に位置決めされたワークＷを撮影するカメラ４０と、そのワークＷの先端部を照らす照明部としてのリングライト３８とが取り付けられ、それらカメラ４０とライト３８とは一体の撮影装置本体部４５を形成している。
【００２５】
カメラ４０は、例えば二次元ＣＣＤセンサを画像検出部として有するＣＣＤカメラとして構成されており、中心電極Ｗ1の軸線方向先端側、すなわち上方からワークＷを撮影する。その撮影光学系は、図７（ｃ）に示すように、固定焦点距離にて、ワークＷの中心電極Ｗ1と、これに対向する１つの接地電極Ｗ2とを、火花ギャップｇを挟んで対向する縁部同士を検査対象部分とする形で、視野２１０内において、前記焦点距離に応じて定まる倍率にて拡大撮影するものとなっている。拡大の分解能としては、１画素当りの対応実寸法が５〜２０μｍ程度となるように設定するのがよい。これが２０μｍを超えると、得られる画像からギャップ間隔測定等を行う場合、その測定精度を十分に確保できなくなる場合がある。他方、５μｍ未満になると視野が狭くなり過ぎ、例えばギャップ全体が視野内に収まらなくなって、ギャップ間隔測定等を行う上での画像情報が不十分となる問題を生ずる。例えば、二次元ＣＣＤセンサとして縦横のピクセル数が４７８×５１１のものを使用し、実寸法による視野寸法を３．５ｍｍ×３．５ｍｍとすれば、一画素当りの対応実寸法はおよそ７μｍ程度となる。
【００２６】
他方、カメラ駆動部３９は、モータ４６の作動によりねじ軸４４を回転させ、ワークＷの撮影方向（すなわち上下方向）において撮影装置本体部４５ひいてはカメラ４０を移動させるとともに、ねじ軸４４を停止させる回転角度位置に応じて、カメラ４０を任意の位置に位置決め・保持させる役割を果たす。
【００２７】
次に、図８は曲げ装置１４の構成例を示す。曲げ装置１４は、装置のベース５０上に取り付けられた例えば片持式のフレーム５０ａの前端面に、本体ケース５１が取り付けられている。その本体ケース５１内には可動ベース５３が昇降可能に収容されており、該可動ベース５３には押圧パンチ５４が、本体ケース５１の下端面から突出する形態で取り付けられている。そして、可動ベース５３に螺合するねじ軸（例えばボールねじ）５５を、押圧パンチ駆動モータ５６により正逆両方向に回転させることにより、押圧パンチ５４は、ワークＷの接地電極Ｗ2の曲げ部に対して、斜め上方から接近・離間するとともに、ねじ軸駆動の停止位置に対応して、任意の高さ位置を保持可能とされている。なお、押圧パンチ駆動モータ５６の回転伝達力は、タイミングプーリ５６ａ、タイミングベルト５７及びタイミングプーリ５５ａを介して、ねじ軸５５に伝達される。
【００２８】
図９は、スパークプラグ検査装置１の主制御部１００とその周辺の電気的構成を表すブロック図である。主制御部１００は、Ｉ／Ｏポート１０１とこれに接続されたＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３及びＲＡＭ１０４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ１０３には主制御プログラム１０３ａが格納されている。そして、Ｉ／Ｏポート１０１には、トラバーサ３００（図１）の駆動部２ｃが接続されている。該駆動部２ｃは、サーボ駆動ユニット２ａと、これに接続された駆動モータ２４と、そのモータ２４の回転角度位置を検出するパルスジェネレータ２ｂ等を含んで構成されている。また、Ｉ／Ｏポート１０１には、各工程の実施部、移動テーブル機構１１、接地電極整列機構１２、基準部位置測定装置１３、曲げ装置１４及び撮影・解析ユニット１５が接続されている。なお、ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２のワークエリア１０４ａとして機能する。
【００２９】
図１０は、移動テーブル機構１２の電気的構成例を示すブロック図である。移動テーブル機構１２は、その制御部１１０が、Ｉ／Ｏポート１１１とこれに接続されたＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１３及びＲＡＭ１１４等からなるマイクロプロセッサにより構成されている。また、Ｉ／Ｏポート１１１には、回転ワークホルダ３０４の駆動部３０４ａが接続されている。該駆動部３０４ａは、サーボ駆動ユニット１１５と、これに接続されたテーブル回転モータ３１５と、そのモータ２４の回転角度位置を検出するパルスジェネレータ（ＰＧ）１１６等を含んで構成されている。他方、Ｉ／Ｏポート１１１には、前述のチャックシリンダ３１７（図２）が、それぞれシリンダドライバ１１７を介して接続されている。ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１３に格納された制御プログラムによりＲＡＭ１１４をワークエリアとして、主制御部１００からの制御指令を受け、装着されたワークＷをチャックするためのチャックシリンダ３１７の作動と、回転ワークホルダ３０４の回転動作との制御を行う。
【００３０】
図１１は、基準部位置測定装置１３の電気的構成を示すものである。該測定装置１３は、その制御部１２０が、Ｉ／Ｏポート１２１とこれに接続されたＣＰＵ１２２、ＲＯＭ１２３及びＲＡＭ１２４等からなるマイクロプロセッサにより構成されている。また、Ｉ／Ｏポート１２１には、投光制御部（レーザー光発生制御部）１２５を介して投光部２０１が、またセンサコントローラ１２６を介して受光部２０２がそれぞれ接続されている。センサコントローラ１２６は、一次元ラインセンサである受光部２０２の各検知セルからの出力を所定の閾値により二値化して、これを制御部１２０に入力する。ＣＰＵ１２２は、ＲＯＭ１２３に格納された位置解析プログラムによりＲＡＭ１２４をワークエリアとして、主制御部１００からの測定指令を受けてセンサコントローラ１２６からの出力を取り込み、これを受けて解析プログラムにより接地電極Ｗ2の先端位置（基準部位置）に変換し、Ｉ／Ｏポート１１１から出力する処理を司る。
【００３１】
図１２は、撮影・解析ユニット１５の電気的構成を示すものである。このユニット１５は、カメラ駆動部３９の制御部１３０と、画像解析部１４０との、独立した２つの制御部を含む。まず、カメラ駆動部３９の制御部１３０は、Ｉ／Ｏポート１３１とこれに接続されたＣＰＵ１３２、ＲＯＭ１３３及びＲＡＭ１３４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ１３３には制御プログラム１３３ａが格納されている。カメラ昇降モータ５６は、サーボ駆動ユニット１３６を介してＩ／Ｏポート１３１に接続されており、パルスジェネレータ（ＰＧ）１３９がつながれている。ＣＰＵ１３２は制御プログラムによりＲＡＭ１３４をワークエリアとして、主制御部１００から転送されてくるカメラ位置にカメラ４０が位置決めされるよう、モータ５６の作動を制御する役割を果たす。
【００３２】
一方、画像解析部１４０は、Ｉ／Ｏポート１４１とこれに接続されたＣＰＵ１４２、ＲＯＭ１４３及びＲＡＭ１４４等からなるマイクロプロセッサにより構成されており、ＲＯＭ１４３には画像解析プログラム１４３ａが格納されている。ＲＡＭ１４４は、ＣＰＵ１４２のワークエリアとして機能する。また、Ｉ／Ｏポート１４１には、カメラ４０（二次元ＣＣＤセンサ４０ａと、そのセンサ出力を二次元デジタル画像入力信号に変換するためのセンサコントローラ４０ｂとを含む）が接続されている。そして、ＣＰＵ１４２は、解析プログラム１４３ａにより、例えば図７（ｃ）に示す視野の撮影画像を解析して、火花ギャップｇの幅算出等の処理制御を司る。また、Ｉ／Ｏポート１４１には、画像表示用のモニタ１４６が、モニタ制御部１４５を介してつながれている。
【００３３】
図１３は、曲げ装置１４の電気的構成例を示すブロック図である。その制御部１５０は、Ｉ／Ｏポート１５１とこれに接続されたＣＰＵ１５２、ＲＯＭ１５３及びＲＡＭ１５４等からなるマイクロプロセッサを要部として構成されている。押圧パンチ駆動モータ５６は、サーボ駆動ユニット１５６を介してＩ／Ｏポート１５１に接続されており、パルスジェネレータ（ＰＧ）１５９がつながれている。そして、ＣＰＵ１５２は、ＲＯＭ１５３に格納された制御プログラムによりＲＡＭ１５４をワークエリアとして、主制御部１００から指示された押圧ストロークが得られるようにモータ５６を駆動させ、接地電極Ｗ2に対する曲げ加工を行う制御を司る。
【００３４】
以下、検査装置１を用いた、本発明のスパークプラグの検査方法ないし製造方法の処理の流れを、図１４のフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートは、主制御部１００（図９）から見た処理の流れを表している。まずＳ１において、装置の初期化を行う。ここでは、図９〜図１３の各制御部１００，１１０，１２，１３０，１４０，１５０等のメモリをクリアし、制御プログラムのロードを行う基本的な初期化処理に続いて、マスター治具を用いた基準カメラ位置の設定を行う。
【００３５】
図１５に示すように、マスター治具Ｍは、被処理スパークプラグ（ワーク）と類似の外観を有しており、主体金具相当部Ｍ1に接地電極相当部Ｍ2が一体形成されるとともに、図２の回転ワークホルダ３０４に装着したときの接地電極相当部Ｍ2の先端位置が、対応する被処理スパークプラグＷの接地電極Ｗ2の標準的な先端位置を与えるものとなるように、各部の寸法が規定されている。なお、接地電極相当部Ｍ2には、火花ギャップに相当する部分は形成されていない。このマスター治具Ｍを、被処理スパークプラグＷと同様に図２の回転ワークホルダ３０４に装着し、図１のトラバーサ３００により基準部位置測定装置１３へ運んで、その接地電極相当部Ｍ2の先端部（標準部）の位置を測定する。測定値は主制御部１００に転送され、標準部位置Ｋ0としてＲＡＭ１０４に記憶される。
【００３６】
続いてマスター治具Ｍをトラバーサ３００により撮影・解析ユニット１５へ運び、図示しないカメラ昇降モータ５６をマニュアル駆動するとともに、図１２において、カメラ４０による撮影画像をモニタ１４６（モニタ制御部１４５を介してＩ／Ｏポート１４１につながれている）によりモニタしつつ、合焦した位置にてカメラ４０の昇降動作を止める。そして、ＰＧ１３９により測定されるそのときのカメラ位置を基準カメラ位置Ｋとして取り込む。この基準カメラ位置Ｋも、主制御部１００に転送され、ＲＡＭ１０４に記憶される。
【００３７】
以上で初期化を終了し、以降はワーク処理へと移る。まず、図１の移動テーブル３０２をワーク装着位置へ移動し、図２に示すように、ワークＷを回転ワークホルダに装着する。Ｓ２では、接地電極整列機構１２が主制御部１００からの指令を受けて、図４に示すように整列アーム３２０を作動させ、接地電極Ｗ2の１つを挟み込んで整列・位置決めを行う。その整列・位置決めされた接地電極Ｗ2が処理対象として選択されることとなる。Ｓ３で整列完了が確認されればＳ４に進み、整列アーム３２０により接地電極Ｗ2が挟み込まれたままの状態を維持しつつ、移動テーブル機構１１が主制御部１００からの指令を受けることにより、３つのワークチャック３１６をチャックシリンダにより作動させ、ワークＷをチャックする。このチャックにより、ワークＷは接地電極Ｗ2の整列状態を保持することとなる。Ｓ５でチャックが完了すれば、接地電極整列機構１２は整列アーム３２０を退避させる。
【００３８】
続いて、Ｓ６では、ワークＷはトラバーサ３００により基準部位置測定装置１３の位置へ運ばれる。基準部位置測定装置１３は主制御部１００からの指令を受け（Ｓ７）、図５に示すようにレーザ光Ｌ1により、対象となる接地電極Ｗ2の先端位置、すなわち基準部位置を測定する。なお、図１に示すように、投光部２０１と受光部２０２とが搬送経路Ｃを挟んで配置されている関係上、処理対象の接地電極Ｗ2と中心電極Ｗ1との対向方向を搬送経路Ｃの向きに一致させる必要がある。従って、フローチャートには表れていないが、この測定時にワークＷは、回転ワークホルダ３０４の回転により、左右いずれかの側に９０°回転させて接地電極Ｗ2を測定位置に位置させ、測定終了後には元の処理位置に戻すために逆方向に９０°回転させるようにする。
【００３９】
次いでＳ８において、主制御部１００は測定された基準部位置Ｋを受信し、Ｓ９で、マスター治具を用いてすでに測定済みの基準カメラ位置Ｆと標準部位置Ｋ0とを読み出す。そして、Ｓ１０では、図１７に示すように、測定された基準部位置Ｋを用いて、カメラ４０の基準カメラ位置からの変位であるカメラ変位量λをＫ−Ｋ0として算出し、さらに位置決め先のカメラ位置であるカメラ位置決め位置Ｐ1をＦ＋λとして算出する。カメラ４０は、このカメラ位置決め位置Ｐ1にて接地電極Ｗ2の先端部に合焦することとなる。なお、カメラ４０がワークＷから離間する向き（すなわち上方向）を、正方向として定義している。
【００４０】
続いて、Ｓ１１では、図１２のＰＧ１３９のカウント値から現在カメラ位置Ｐ0を読み取り、カメラ移動量ΔＰをＰ1−Ｐ0にて算出する。そして、Ｓ１２では、図１２のカメラ駆動部３９の制御部１３０が、主制御部１００からの指令を受け、カメラ４０を算出されたカメラ移動量ΔＰだけ移動させて、撮影に必要な合焦状態を得る。なお、移動後に現在カメラ位置Ｐ0の値を更新する。カメラ４０は、撮影毎に必ず基準カメラ位置に復帰させるようにし、そこからカメラ変位量λだけ移動させて位置決めするようにすることもできる。この場合、カメラ移動量ΔＰの算出は不要となる。
【００４１】
Ｓ１３では、トラバーサ３００の作動によりワークＷを、カメラ４０を位置決め済みの撮影・解析ユニット１５に対して、その撮影位置に移動・位置決めする。そして、Ｓ１４では、主制御部１００からの指令を受けた画像解析部１４０（図１２）は、カメラ４０からの画像（図７（ｃ）に示すようなもの）を取り込み、その画像を解析することにより火花ギャップｇの値を求め、これを主制御部１００へ送信する。主制御部１００では、Ｓ１６において、火花ギャップｇの目標値（例えばＲＯＭ１０３（図９）に記憶されている）を読み出し、受信したギャップ測定値ｇと比較することにより、曲げ装置１４（図８）の曲げパンチ５４の調整押圧のためのストロークを算出する。また、Ｓ１７では、トラバーサ３００の作動によりワークＷを曲げ装置１４の曲げ加工位置へ移動・位置決めする。
【００４２】
そして、Ｓ１８では図８の曲げ装置１４が、主制御部１００からの指令と調整押圧ストロークの値とを受け、そのストロークにてモータ５６（図１３）を作動させて接地電極Ｗ2に押圧を加え、曲げ加工によるギャップ間隔の調整を行う。このとき、主制御部１００では、例えばＲＡＭ１０４（図９）に記憶されている曲げ回数の値ｎをインクリメントする。
【００４３】
Ｓ１９にて曲げ動作の完了を確認すれば、Ｓ２０でワークＷを再び撮影位置に移動させ、Ｓ２１，Ｓ２２で再びギャップ間隔の測定を行って結果を受信する。そして、Ｓ２３で測定したギャップ間隔を目標値と比較・判定し、Ｓ２４でギャップ間隔が目標値に到達していなければ、Ｓ２５を経てＳ１９に戻り、以下同様の処理により曲げ加工とギャップ測定とを繰り返す。なお、Ｓ２５で曲げ回数ｎが上限値ｎmaxを超えても目標値に到達しない場合は異常として処理を打切り、Ｓ３２へ進んでワーク排出となる。
【００４４】
他方、Ｓ２４でギャップ間隔が目標値に到達すればＳ２６〜２８へ進み、トラバーサ３００の作動によりワークＷを再び基準部位置測定装置１３（図１）による測定位置へ戻し、曲げ加工後の接地電極Ｗ2の先端位置（基準部位置）を再度測定して、その値を最終基準部位置Ｔとする。そして、Ｓ２９を経てＳ３０へ進み、図３（ｂ）に示すように、回転ワークホルダ３０４を所定角度（本実施例では９０°）回転させることにより、次の接地電極Ｗ2を処理位置に移動・位置決めする。そして、Ｓ６に戻り、Ｓ２８までの工程を繰り返す。これにより、多極プラグの各接地電極Ｗ2に対するギャップ間隔の検査と、その調整処理とが順次行われてゆく。
【００４５】
そして、Ｓ２９において全て接地電極Ｗ2についての処理が完了すれば、Ｓ３０で、各接地電極Ｗ2毎に算出された最終基準部位置Ｔの最大値Ｔmax と最小値Tminとを求め、段差ＱをＴmax−Ｔminとして算出する。なお、段差Ｑの値を特に管理しない場合には、この処理は省略してもよい。
【００４６】
以上の処理が全て終わればＳ３２に進んでワーク排出となり、終了となる。
【００４７】
なお、以上の実施例では、ワークＷの基準部位置として接地電極Ｗ2の先端位置を使用していたが、例えば図６に示すように、中心電極Ｗ1の先端面位置を基準部位置として使用してもよい。この場合、中心電極Ｗ1の先端面を横切るレーザ光Ｌ2を用いて位置測定を行うようにすればよい。また、電極以外の部分を基準部として使用することも可能である。例えば、図１７に示すように、絶縁体Ｗ4の先端部が火花ギャップｇ内に入り込んだ沿面放電型のスパークプラグでは、絶縁体Ｗ4の先端面位置を基準部位置として用いた方が、ギャップ部撮影を行うときのカメラ合焦位置を定める上で好都合な場合がある。
【００４８】
また、ギャップ部周辺を構成する複数の被検査部分の間で、その合焦位置が互いに異なる場合には、それら被検査部分毎に上記した方法によりカメラを合焦位置に位置決めして、各被検査部分の画像を個別に撮影し、最後にそれらの画像を合成して、その合成画像に基づきギャップ検査を行うようにしてもよい。図１８はその一例を示している。この例では、ワークＷの中心電極Ｗ1の先端位置と接地電極Ｗ2の先端位置とが比較的大きく異なっており、ギャップｇを撮影しようとした場合に、中心電極Ｗ1と接地電極Ｗ2との両方に同時に合焦させることが困難になっている（すなわち、いずれか一方を合焦させようとすると、他方がピンボケとなる）。そこで、カメラ４０を中心電極Ｗ1に合焦するＡ位置に位置決めして撮影を行うことにより、中心電極Ｗ1の合焦画像ＩAを得る一方、同じく接地電極Ｗ2に合焦するＢ位置に位置決めして撮影を行うことにより、接地電極Ｗ2の合焦画像ＩBを得る。そして、それらを合成することにより合成画像ＩA+Bを得る。これにより、火花ギャップｇを形成するいずれの電極Ｗ1，Ｗ2のエッジも合焦画像により明瞭に得ることができるので、精度の高いギャップ測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパークプラグ検査装置の一例を示す平面図。
【図２】移動テーブル機構の側面断面図。
【図３】その回転ワークホルダの作用を説明する平面図。
【図４】接地電極整列機構をその作用とともに示す平面図。
【図５】基準部位値測定装置の平面図及び側面図。
【図６】そのワークＷに対するレーザ光の投射位置を変形例とともに示す説明図。
【図７】撮影・解析ユニットの要部正面図、側面図及びその視野の一例を示す平面図。
【図８】曲げ装置の側面図。
【図９】図１の検査装置の主制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図１０】同じく移動テーブル機構の制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図１１】同じく基準部位値測定装置の制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図１２】同じく撮影・解析ユニットの制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図１３】同じく曲げ装置の制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図１４】主制御部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】マスター治具による標準部位置の測定工程の説明図。
【図１６】カメラ位置の算出に使用するパラメータの説明図。
【図１７】沿面放電型スパークプラグの一例を示す要部縦断面図。
【図１８】合成画像により検査を行う例を示す説明図。
【符号の説明】
１ スパークプラグ検査装置
Ｗ ワーク（被処理スパークプラグ）
Ｗ1 中心電極
Ｗ2 接地電極
ｇ 火花ギャップ
１３ 基準部位値測定装置（基準位置測定手段）
１５ 撮影・解析ユニット（撮影手段）
３９ カメラ駆動部（カメラ駆動手段）
４０ カメラ（撮影手段）
１１０ 主制御部（カメラ位置算出手段、検査情報出力手段）
１３０ 制御部（カメラ駆動制御手段）
１４０ 画像解析部（検査情報生成手段）
２１０ 視野

Claims (7)

1. スパークプラグの検査対象部分を、所定の撮影方向からカメラにより撮影するとともに、そのカメラとして、撮影光学系の焦点距離が固定されることにより、前記検査対象部分を前記焦点距離に応じて定まる一定の倍率にて撮影するカメラを用いる撮影工程と、 前記撮影工程に先立って、前記スパークプラグの一部分を基準部として使用し、前記撮影方向におけるその基準部の位置を測定する基準部位置測定工程と、 その測定された基準部位置に基づき前記検査対象部分に合焦するカメラ位置を定め、その定められたカメラ位置へ前記カメラを移動・位置決めするカメラ位置調整工程と、 撮影された検査対象部分の画像からスパークプラグのギャップ間隔を測定し、そのギャップ間隔測定値を検査情報として生成する検査情報生成工程と、
   その生成した検査情報を出力する検査情報出力工程とを含み、
   前記スパークプラグは、前記接地電極の先端が前記中心電極側面と対向してそれらの間に前記火花ギャップが形成されたものであり、
   前記撮影工程において前記カメラは、火花ギャップ形成部位の少なくとも一部を前記検査対象部分とし、前記中心電極の軸線方向に設定された撮影方向として該中心電極の先端側から前記検査対象部分を撮影するものであり、
   前記基準部位置測定工程において、前記接地電極の前記軸線方向における先端面及び前記中心電極の先端面のうち、前記火花ギャップに面する縁部を含む部分が少なくとも前記検査対象部分とされ、かつ前記接地電極の前記軸線方向における先端位置が前記基準部位置として測定され、
   前記基準部位置測定工程に先立つ前記スパークプラグの整列工程と前記基準部位置測定工程とを、該スパークプラグを搬送経路に沿って間欠的に搬送しつつ該順序で順次実施し、前記整列工程において、前記スパークプラグの前記接地電極の先端面と前記中心電極の側面との対向方向が前記搬送経路と略直交するように前記スパークプラグを整列させるとともに、前記基準部位置測定工程は、前記搬送経路を挟む形でその両側に配置された投光部と受光部とを備える基準部位置測定装置を用いて実施され、前記投光部は、幅が前記中心電極の軸線と略平行となる向きにて帯状のレーザ光を前記スパークプラグに向け、測定対象となる接地電極を先端部中間位置にて横切るように投射するものであり、前記受光部は該帯状のレーザ光を受けるラインセンサにより構成され、前記レーザ光が接地電極に遮られて生ずる影の先端位置を前記ラインセンサの出力から読み取ることにより、接地電極の先端位置を前記基準部位置として特定することを特徴とするスパークプラグ検査方法。
2. 前記スパークプラグは位置固定のホルダに装着した状態で前記カメラによる撮影が行われるようになっており、前記カメラ位置調整工程においては、 前記スパークプラグに代えて所定のマスター治具を前記ホルダに装着し、また、検査対象となる前記スパークプラグの基準部に対応する標準部であって、前記ホルダへの装着状態において前記撮影方向における位置が既知となる標準部を前記マスター治具に定め、その標準部に合焦するように前記カメラを位置合わせしたときのカメラ位置を基準カメラ位置として用い、 他方、前記ホルダに前記スパークプラグを装着してその基準部の位置を測定し、その測定された基準部位置の前記マスター治具の標準部位置からの隔たりを、前記基準カメラ位置からのカメラ変位量として算出し、当該カメラ変位量を充足する位置に前記カメラを移動・位置決めする請求項１記載のスパークプラグ検査方法。
3. 前記スパークプラグには前記検査対象部位が複数設定されており、各検査対象部位の撮影を行うに先立ってその都度、それら検査対象部位に対応して設定された基準部に対する前記基準部位置測定工程と、その基準部の位置情報に基づいてそれぞれの検査対象部位に合焦するようカメラの位置合わせを行う前記カメラ位置調整工程とが行われる請求項１又は請求項２に記載のスパークプラグ検査方法。
4. 前記スパークプラグは、先端面が前記中心電極の側面と対向する前記接地電極が該中心電極の周囲に複数配置された多極型スパークプラグであり、各接地電極の前記中心電極の軸線方向における先端面が、それぞれ前記基準部として使用される請求項３記載のスパークプラグ検査方法。
5. 前記軸線方向における前記接地電極の先端位置と、前記中心電極の先端位置とが異なっており、前記接地電極の先端位置を第一の基準部位置として使用することにより、前記接地電極の先端面に合焦させた状態で第一の画像を撮影し、前記中心電極の先端位置を第二の基準部位置として使用することにより、前記中心電極の先端先端面に合焦させた状態で第二の画像を撮影し、それら第一の画像における前記接地電極の先端面と第二の画像における前記中心電極の先端面との合成画像により前記ギャップ間隔を測定する請求項４記載のスパークプラグ検査方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法にてスパークプラグの検査方法により得られた前記検査情報に基づいて、検査対象となるスパークプラグの合否判定を行う判定工程と、 その判定工程の結果に基づき、前記スパークプラグを選別する選別工程と、 を含むことを特徴とするスパークプラグ製造方法。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法にてスパークプラグの検査方法により得られた前記検査情報としての前記ギャップ間隔測定値を参照して、該ギャップ間隔が目標値に到達するように前記接地電極に曲げ加工を施す曲げ工程を含むことを特徴とするスパークプラグ製造方法。

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