JP3936814B2 - スパークプラグ製造方法及びスパークプラグ製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパークプラグ製造方法及びスパークプラグ製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スパークプラグの製造においては、その火花ギャップ間隔の調整法の一つとして押圧パンチを備えた曲げ装置により、接地電極に調整曲げ加工を施す方法が知られている。具体的には、火花ギャップ部を例えばカメラ等により撮影してギャップ間隔を測定し、現在のギャップ間隔とその目標値との差から必要な押圧ストロークを算出して、当該ストロークにより押圧パンチを駆動して接地電極に押圧を施し、ギャップ間隔が目標値に到達するように調整する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ギャップ間隔調整の従来の方法においては、加工位置に位置決めされたスパークプラグに対し押圧パンチの原点位置を固定し、その原点位置から、指示された押圧ストローク分だけ押圧パンチを駆動して、曲げ加工の押圧を行うようにしていた。この方法は簡便であり、処理すべきスパークプラグの個体間で、接地電極の押圧方向の先端位置が比較的揃っている場合には、ギャップ間隔の調整精度もある程度期待できる。ところが実際には、接地電極の先端位置はスパークプラグのロット内あるいはロット間でばらつくことが多く、該先端位置がプラグ個体間で大きく異なっていると、同じ押圧ストロークを設定しても、押圧パンチの接地電極に対する接触開始位置が異なる分だけ押圧曲げの量に差が生じてしまい、ギャップ間隔の調整精度が低下する問題がある。
【0004】
本発明の課題は、押圧方向の接地電極の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができ、ひいてはギャップ間隔不良等を生じにくいスパークプラグ製造方法及び製造装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明のスパークプラグの製造方法(装置)は、接地電極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スパークプラグの製造方法(装置)に関するものであって、火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定工程(調整押圧ストローク決定手段)と、接地電極に対して火花ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、ギャップ間隔が目標値に到達するように、決定された押圧ストローク量により接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ工程(押圧曲げ手段)とを含み、上記の課題を解決するために、接地電極に向けて接近する押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その検出のあった押圧パンチの位置を押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、上記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで押圧パンチが移動するように、当該押圧パンチの駆動制御(装置においては、パンチ駆動制御手段がこの機能を担う)を行うとともに、パンチ当接検出手段は、当接に伴う押圧パンチへの付加荷重の変化を、当接の情報として検出する荷重検出手段を含むことを特徴とする。
【0006】
上記本発明の製造方法ないし製造装置によれば、押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その当接検出のあった押圧パンチの位置を押圧ストロークの開始位置として、ここから設定された押圧ストロークだけ押圧パンチを移動させることにより、接地電極に対する曲げ加工の押圧を行うようにした。これにより、押圧方向の接地電極の先端位置がプラグ個体間でばらついている場合でも、接地電極との当接位置を基準として押圧ストロークが設定されるので、接地電極に実際に施される押圧曲げの量を精度よくコントロールすることができ、ひいてはギャップ間隔不良等を生じにくくすることが可能となる。
【0007】
押圧パンチの駆動部としては、駆動モータと、その駆動モータの回転を、押圧ストローク方向の運動に変換して押圧パンチに伝達する駆動変換・伝達手段(例えばねじ軸機構)とを含むものを使用できる。この場合、押圧パンチの駆動制御においては、例えば角度センサにより、押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段が検出したときの駆動モータの回転角度位置を、押圧ストロークの開始位置として検出することができる。これにより、押圧ストロークの開始位置を高精度に定めることができ、ひいてはギャップ間隔の調整精度をさらに高めることができる。
【0008】
パンチ当接検出手段は、当接に伴う押圧パンチへの付加荷重の変化を、当接の情報として検出する荷重検出手段を含むものとすることができる。押圧パンチへの付加荷重は、接地電極との当接に伴い鋭敏に変化するので、これを検出することにより押圧ストロークの開始位置を高精度に検出することができる。
【0009】
この場合、その荷重検出手段は、押圧パンチのパンチ軸上において、該押圧パンチに軸線方向に付加される荷重を検出する荷重センサとすることができる。荷重センサをパンチ軸に設けることで、接地電極との当接に伴う荷重変化を極めて直接的に検出することができ、押圧ストロークの開始位置の検出精度をさらに高めることができる。例えば、パンチ駆動部により押圧方向に駆動される可動ベースの先端側に、押圧パンチを荷重センサを挟み付けた状態にて取り付け、接地電極との当接に伴い該荷重センサが、押圧パンチと可動ベースとの間で挾圧されて該当接に伴う荷重変化を検出する装置構成を用いれば、荷重変化の検出精度を一層高めることができる。
【0010】
上記方法ないし装置には、中心電極の中心軸線と直交する投影面を考え、この投影面上に接地電極の先端エッジ線を投影して、中心電極の外周エッジ線との間隔が最小となる該先端エッジ線上の点を間隔最小点uとする一方、その投影面上において、中心軸線Oを通って押圧パンチによる接地電極の押圧方向と略平行な基準方向を設定し、中心軸線Oと間隔最小点uとを結ぶ方向と基準方向とのなす角度をθuとして、該火花ギャップ間隔が目標値に到達するのに必要な押圧パンチの調整押圧ストロークを、火花ギャップ間隔の算出値に基づき、θuの値が増加するほど大きくなるように決定する調整押圧ストローク決定工程(調整押圧ストローク決定手段)を付加することができる。
【0011】
上記角度θuが例えば0°であれば、これはギャップ間隔の最小となる位置が中心電極の周方向において調整押圧ストロークの向きに一致していること、すなわち調整押圧ストロークの投影方向が間隔最小点uにおけるギャップ縮小方向と一致していることを意味し、加えた調整押圧ストロークのうちギャップ縮小に反映される量は最大となる。しかしながら、角度θuが増大すると、調整押圧ストロークの投影方向は間隔最小点uにおけるギャップ縮小方向とはもはや一致しなくなり、角度が大きくなるほど同じ調整押圧ストロークでも、ギャップ縮小に反映される量は小さくなる。
【0012】
そこて、曲げ加工の調整押圧ストロークを、ギャップ縮小量に応じて一律に定めるのではなく、θuの値が増加するほど大きくなるように設定するので、多極プラグのギャップ間隔調整において、ギャップ間隔最小位置が中心電極の周方向において調整押圧ストロークの向きに一致していなくとも、常に十分なギャップ縮小量を達成することができ、ひいてはギャップ間隔不良を生じにくくすることができる。
【0013】
具体的には、調整押圧ストローク決定工程(手段)においては、接地電極の幅方向中心位置を通る接地電極中心線ζを投影面上に設定し、押圧パンチの押圧方向を該投影面上にてこの接地電極中心線ζと略平行な向きに設定するとともに、この接地電極中心線ζと、中心軸線Oと間隔最小点uとを結ぶ直線Jとのなす角度をθuとしたときに、該直線Jの向きにおいて到達目標ギャップ値gaが得られるように、調整押圧ストロークを決定することができる。接地電極への押圧方向は、上記接地電極中心線ζの方向を向いていることが、曲げによる接地電極の幅方向への偏心が生じにくく、ギャップを均一に縮小できるので好都合である。この場合、この接地電極中心線ζを基準方向としてθuを上記のように定めることで、所期のギャップ縮小量を達成するための、θuに応じた調整押圧ストロークの値を容易に決定することができる。
【0014】
調整押圧ストロークは、曲げ実施前の中心軸線Oと間隔最小点uとの距離Rを反映した情報と、角度θuを反映した情報と、到達目標ギャップ値gaを反映した情報とに基づいて、例えば幾何学的な算出アルゴリズムに基づいて算出することができる。他方、各種θuの値に対応する調整押圧ストロークを反映した調整押圧ストロークパラメータの値を所定の記憶手段にθuの値と対応付けた形で記憶しておき、間隔最小点uの角度位置θuの値に対応する調整押圧ストロークパラメータ値を記憶手段から読み出すとともに、その読み出した調整押圧ストロークパラメータ値に基づいて調整押圧ストロークを決定することもできる。前者の場合は、調整押圧ストローク算出に必要なデータ量を削減することができ、後者の場合は、例えばθuの値に応じた調整押圧ストロークパラメータ値を記憶手段から読み出すだけで調整押圧ストロークを簡単に決定することができる。
【0015】
【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製造装置(以下、単に製造装置という)の一実施例を概念的に示す平面図である。該製造装置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。
【0016】
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W1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W1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W1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を移動させることにより、これをワークWの撮影対象部分(この場合、接地電極W2の先端面)に合焦する位置に位置決めする役割を果たす。
【0026】
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。図11(a)に示すように、該カメラ40は、ワークWの火花ギャップgと、これに面する接地電極W2及び中心電極W1の各エッジが視野210内に収まるように撮影する。
【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8に示すように、押圧パンチ54の先端部には接地電極W2に当接する曲げ金具58が取り付けられており、可動ベース53と押圧パンチ54との間には荷重センサとしてのロードセル155が配置されている。具体的には、可動ベース53の先端側に、押圧パンチ54がロードセル155を挟み付けた状態にて取り付けられており、押圧パンチ54(曲げ金具58)が接地電極W2と当接するに伴い、ロードセル155は、押圧パンチ54と可動ベース53との間で挾圧されて、該当接に伴う荷重変化を検出するようになっている。ここでは押圧パンチ54の基端側が筒状に形成され、その後方側開口部において可動ベース53の先端部が内側に差し込まれている。ロードセル155は、押圧パンチ54の筒状の内面底部と可動ベース53の先端面との間に配置されている。
【0029】
また、図20に示すように、押圧パンチ54(図8)の接地電極W2に対する接近・離間方向、すなわち調整押圧ストローク方向OPは、中心電極W1の中心軸線と直交する面を基準面(後述する投影面と平行:ここでは略水平に設定されている)Hとのなす角度Bが略45°に設定されている。他方、曲げ金具58の先端面(接地電極W2との当接面となる)と調整押圧ストローク方向OPの垂線Vとは一定の角度A(ただし、この実施例では0°)をなしている。
【0030】
図9は、スパークプラグ製造装置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、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。
【0031】
図16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から指示された調整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。なお、RAM104は、CPU102のワークエリア104aとして機能する。また、前述のロードセル155は、ロードアンプ157及びA/D変換器158を介してI/Oポート151に接続されている。
【0032】
図10は、撮影・解析ユニット15の電気的構成を示すものである。その制御部(以下、画像解析部ともいう)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おり、ROM113には画像解析プログラム113aが格納されている。また、I/Oポート111には、撮影手段としての前述のカメラ40(二次元CCDセンサ115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116とを含む)とが接続されている。また、RAM114には、CPU112のワークエリア114aと、撮影カメラ40によるワークWの撮影画像データを記憶するためのメモリ114bとが形成されている。なお、CPU112は、画像解析プログラム113aにより、電極エッジ線情報生成手段、火花ギャップ間隔算出手段、調整押圧ストローク決定手段等の主体となるものである。
【0033】
以下、製造装置1を用いた、本発明のスパークプラグの製造方法の処理の流れを、図12のフローチャートを参照して説明する。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。S1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。S2では、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において、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。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。
【0034】
続いて、S3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の先端位置を測定する。次いでS4において、図7のカメラ駆動部39は、測定された接地電極W2の先端位置を参照してカメラ40を昇降させ、接地電極W2に合焦する位置に位置決めする。S5ではギャップ撮影・解析処理が行われる。ここでは、ワークWが、カメラ40を位置決め済みの撮影・解析ユニット15に対して撮影位置に移動・位置決めされ、画像解析部110(図10)がカメラ40からの画像を取り込み、その画像を解析する。これにより、図11に示すようにギャップgを挟んで対向する中心電極W1のエッジE1と、接地電極W2のエッジE2とを決定し、それらエッジE1,E2間の中心電極W1の半径方向の距離として火花ギャップgの値を求める。
【0035】
次いで、S6では火花ギャップgの目標値(例えばROM103(図9)に記憶されている)を読み出し、測定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。S7では、ワークWを曲げ装置14の曲げ加工位置へ移動・位置決めし、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8)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。
【0036】
そして、S8でワークWを再び撮影位置に移動させ、再びギャップ間隔の測定を行う。そして、S9で測定したギャップ間隔を目標値と比較・判定し、ギャップ間隔が目標値に到達していなければ、S10を経てS6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、S10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、S11へ進んでワーク排出となる。他方、S9でギャップ間隔が目標値に到達すれば正常と判定し、S12を経てS13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、S3に戻り、上記の工程を繰り返す。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。そして、S12において全て接地電極W2についての処理が完了すれば、S11に進んでワーク排出となり、終了となる。
【0037】
さて、図12のギャップ撮影・解析処理(S5,S8)では、画像により決定されたエッジE1,E2の情報を用いてギャップ測定処理が行われる。図13は、その処理の流れの一例を示すものである。まず、L1において、接地電極W2の先端エッジ線E2の情報(例えば、エッジ線上の各点の位置座標集合として与えられる)と、中心電極W1の外周エッジ線Eの情報(例えば、中心座標Oと半径r0として与えられる)とを読み出す。次いで、図15(a)に示すように、L2においてスキャン角度位置θを基準角度位置θ0(基準線は、例えばOと接地電極W2の先端エッジ線E2の一方の端点とを結ぶ線)とし、L3で該角度位置θ(=θ0)において中心Oを通る基準線Lを生成する。そして、L4で接地電極W1のエッジ線E2との交点Pの座標を求め、L5で中心座標OからPまでの距離R=OPを算出する。このRとθとの値の組を制御部110(図10)のRAM114に記憶する。次に、L6で角度位置を一定微小角Δθだけ増加させて、L7で新たな基準線Lを生成し、さらにL8を経てL4に戻り、E2との交点を求めて同様にRを算出し、そのときのθ値と対応づけてRAM114に記憶する。この処理をLとE2との交点が生じなくなるまで繰り返す。
【0038】
これにより、RAM114には、図14に示すように、各角度位置θと対応するR値の組(θ,R)=(θ1 ,R1)、(θ2 ,R2)、‥‥‥、(θn ,Rn)が記憶される。これらの値の組は、図15(b)に一点鎖線にて示すように、θ−R平面上の点としてプロットすることにより、接地電極W2の先端エッジ線E2の起伏レベルプロファイルPFを表すこととなる。
【0039】
図13に戻り、L9において、この起伏レベルプロファイルPFに平滑化処理を行う。この平滑化処理は、例えば図15(b)に示すように、起伏レベルプロファイルPFを複数の所定長さの区間Seg1,‥‥,segmに区分し、各区間Seg毎に起伏レベルプロファイルPFを平均化する処理として行うことができる。例えば、区間Seg2には打抜き時のバリ等に起因すると思われる突起BPが生じているが、平均化処理によりこの突起BPが馴らされて突出高さが小さくなり、後述するギャップ間隔測定への影響が軽減される。
【0040】
次に、図12の調整押圧ストローク算出工程(S6)と調整曲げ工程(S7)について説明する。図17は、調整押圧ストローク算出処理の一例を示すフローチャートであり、図18はその説明図である。まず、C1にて、ギャップ間隔が最小値gaとなる点、すなわち間隔最小点uの(θ,R)の組を図10のRAM114から読み出す。この場合のθは、基準角度位置θ0からの角度で表されている。
【0041】
次に、中心電極W1の中心軸線と直交する投影面πを考え、この投影面π上に接地電極W2の先端エッジ線を投影した状態を考える。図7に示すようにカメラ40の撮影方向が中心電極W1の軸線方向と一致しているから、上記投影面πは、カメラ40の視野平面、換言すれば撮影画像の表示画面と等価なものとみなすことができる。まず、図17のC2にて、接地電極W2の幅方向中心位置を通る接地電極中心線ζを投影面π上に設定する。ζは、例えばエッジ線E2の一方の端点の角度位置である基準角度位置θ0から反対側の端点の角度位置であるθnに至る角度区間を二分する線として決定することができる。なお、押圧パンチの押圧方向は、投影面π上にてこの接地電極中心線ζと略平行な向きに設定される形となる。
【0042】
そして、C4において点uのθ値を、接地電極中心線ζと、中心軸線Oと間隔最小点uとを結ぶ直線Jとのなす角度θuの値に変換し、C5において、直線Jの向きにおいて到達目標ギャップ値gaが得られるように、調整押圧ストロークの投影面π上における投影長さx(以下、θuの関数であることを示すためにx(θu)とも書く)を、次の算出式(又はこれと実質的に等価な結果が得られる算出アルゴリズム)により算出する:
x(θu)=Rcosθu−
(R2cos2θu−{R2−(r0+ga)2}2)1/2 ‥‥▲1▼
ただし、r0は中心電極W1のエッジ線Eの半径であり、RはOから点uまでの距離である。この算出式は、図18に示すように、押圧によりエッジ線E2がζに沿ってx(θu)だけ平行移動してE2’に移るとの仮定に基づき、図中(1)及び(2)の方程式を幾何学的に導き、これをxについて解くことにより得られるものである。なお、φは、E2がE2’に移動するときの点uの角度変位である。
【0043】
なお、押圧により達成されるx(θu)の値が小さい場合はφも小さく、押圧後においてもuは角度位置θuをほぼ保持すると考えることができる。この場合は、図19に示すように、押圧前の点uにおけるギャップ間隔をg、同じく押圧後のギャップ間隔すなわち目標ギャップ間隔をgaとすれば、点uの(半径方向の)目標変位量λをg−gaで表すことができる。そして、これを用いてx(θu)を、
x(θu)=λ/cosθu ‥‥▲2▼
にて、より簡便に算出することができる。
【0044】
他方、各種θuの値に対応する上記xの値を、最終的な調整押圧ストロークσを反映した調整押圧ストロークパラメータ値として所定の記憶手段、例えば図10の記憶装置115に対し、図21に示すように、θuの値と対応付けた形で記憶しておくこともできる。そして、θuの値に応じて、対応するxの値を記憶手段から読み出し、上記算出値の代わりに使用することとなる。この場合、データ処理可能な全てのθuの値に対応するxの値を記憶しておいてもよいし、θuのいくつかの代表値に対応するxの値のみを記憶しておき、中間のxの値を補間法により算出するようにしてもよい。
【0045】
次に、図17のC5に進み、x(θu)を用いて押圧パンチ34の調整押圧ストロークσを算出する。まず、接地電極W2の調整押圧ストローク方向のスプリングバックを考えない場合の調整押圧ストロークσ’は、例えば以下のようにして求めることができる。すなわち、図20に示すように、押圧パンチ54の調整押圧ストローク方向OPは、基準面H(すなわち投影面π)に対し所定角度B(略45°)をなすように斜めに設定され、かつ曲げ金具58の先端面も調整押圧ストローク方向OPの垂線Vと一定の角度A(ただし、この実施例では、図8に示すように0°)にて交差している。そして、x(θu)が、曲げ金具58の先端面の、基準面Hに沿う移動量(この場合、水平方向移動量)に対応していると仮定して、σ’は幾何学的に、
σ’=x・sin(B+A)/cosA ‥‥▲3▼
として算出することができる。そして、このσ’に対し、見込まれるスプリングバック量νを加味することにより、最終的な調整押圧ストロークσを、
σ=σ’+ν ‥‥▲4▼
にて算出する。
【0046】
次に、図22は、調整曲げ工程の処理内容の一例を示すフローチャートである。曲げ装置14の制御部150(図16)は、B1にて主制御部100からの起動信号を受け、B2で調整押圧ストロークσの値を受信して、これを該ストローク数に対応するモータ56の回転数すなわちPG159のパルス数Pσに変換する。そして、B3でPGパルスカウンタ(例えばRAM154内に形成される)をリセットし、B4でモータ56を起動する。これにより、曲げ金具58(図8)は、接地電極W2に向けて接近を開始する。また、同時に、ロードセル155からの出力Lxの読み込みをスタートする。
【0047】
曲げ金具58が接地電極W2に当接すると、その当接に伴う圧力変化をロードセル155が検知して、その出力値Lxを変化させる。B5では、Lxの値が基準値L0を超えた場合(あるいは、Lxの微分値が所定値を超えた場合としてもよい)に、曲げ金具58が接地電極W2と当触したとみなし、これを調整押圧ストロークの開始位置として、PG159からのパルスカウントを開始する(B6)。そして、そのパルスカウント値PがPσに到達すれば、調整押圧ストローク終了とみなし、モータを停止する(B8)。最後にB9で、モータを逆転して押圧パンチ54を退避させ、処理を終了する。
【0048】
なお、接地電極W2と押圧パンチ54との当接は、該当接に伴うパンチ54への付加荷重変化を、ロードセル155(荷重センサ)により検出する態様の他に、例えば図23に示すように近接スイッチ(あるいはリミットスイッチ)160を用いた構成も可能である。この構成では、図8と同様に、押圧パンチ54の基端部が筒状に形成され、ここに可動ベース53の先端部が挿入されているが、可動ベース53の先端面と、押圧パンチ54の基端部内面とに間には、押圧ストローク方向に弾性変形する弾性部材(例えばばね)161が配置されており、曲げ金具58が接地電極W2に当接すると、押圧パンチ54は弾性部材161を圧縮しながら可動ベース53に対し軸線方向に相対摺動する。そして、可動ベース53上の所定位置に取り付けられた前記近接スイッチ160が、摺動する押圧パンチ54の基端部後端面を検出することにより、押圧パンチ54(曲げ金具58)の接地電極W2への当接が認識されることとなる。なお、押圧パンチ54の筒状の基端部の内側に設けられた162は、押圧パンチ54の可動ベース53への摺動限度を規定するストッパである。
【0049】
また、パンチ54への付加荷重変化は、荷重センサを用いず、例えばパンチ駆動モータ56の駆動電流値の変動に基づいて検出することもできる。この場合、図16のロードセル155、ロードアンプ157及びA/D変換器158に代えて、図24に示す荷重変化検出回路165(パンチ当接検出手段を構成する)を設ける。ここでは、パンチ駆動モータ56へ駆動電流を供給するサーボアンプ(サーボ駆動ユニット156内に設けられる)156aからの、モータ56への出力経路上に電流検出抵抗166を配置し、その両端電圧差(駆動電流値が反映される)を差動増幅器163で検出してA/D変換器164にてデジタル化し、I/Oポート151を介して制御部150にとりこむ。該差動増幅器163の出力変化から、パンチ54への付加荷重変化、すなわちパンチ54と接地電極W2との当接を検出することができる。
【0050】
他方、図25に示すように、押圧パンチ54(曲げ金具58)と主体金具W3とを検出電源167に接続しておき、押圧パンチ54と接地電極W2との接触に伴う電気的な導通に基づいて、両者の接触を検出することもできる。ここでは、検出電源167の負極側が接地される一方、正極側に抵抗169を介してバッファ168がつながれており、押圧パンチ54(曲げ金具58)と接地電極W2とが接触した場合はバッファ168の出力はL(アクティブ)となり、接触しない場合はHとなる。すなわち、検出電源167、抵抗R及びバッファ168が、パンチ接触検出手段としての接触検出回路170を構成している。
【0051】
また、図26は、接地電極W2と押圧パンチ54(曲げ金具58)との接触を、カメラ168が撮影する画像により検出する例を示している。この場合、カメラ168が接触検出手段を構成する。
【0052】
なお、本発明は、上記のように多極スパークプラグへの適用に限られるものではなく、図27に示すように、接地電極W2の側面が中心電極W1の先端面と対向する、いわゆる平行電極型スパークプラグWの火花ギャップgの間隔調整にも全く同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパークプラグ製造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】ワークWの要部と、これに対するレーザ光の投射位置とを示す説明図。
【図7】撮影・解析ユニットの要部正面図及び側面図。
【図8】曲げ装置の側面図。
【図9】図1の製造装置の主制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図10】撮影・解析ユニットの画像解析部の電気的構成を示すブロック図。
【図11】カメラ視野の例を示す模式図。
【図12】図1の製造装置の処理の流れを示すフローチャート。
【図13】ギャップ測定処理の流れを示すフローチャート
【図14】接地電極エッジ線のデータを概念的に表す図。
【図15】ギャップ測定処理の概念を示す説明図。
【図16】曲げ装置の電気的構成の一例を示すブロック図。
【図17】調整押圧ストローク算出処理の流れを示すフローチャート。
【図18】x(θu)の幾何学的算出原理を示す説明図。
【図19】同じく、その簡便な方法を示す説明図。
【図20】x(θu)を調整押圧ストロークに変換する原理を説明する図。
【図21】記憶装置に記憶されるxとθuとのデータの組を概念的に示す図。
【図22】調整曲げ工程の流れを示すフローチャート。
【図23】パンチ接触検出手段の第一の変形例を示す図。
【図24】同じく第二の変形例を示す図。
【図25】同じく第三の変形例を示す図。
【図26】同じく第四の変形例を示す図。
【図27】平行電極型スパークプラグの例を示す図。
【符号の説明】
1 スパークプラグ製造装置
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
E1,E2 電極エッジ線
14 曲げ装置
15 撮影・解析ユニット(撮影手段)
40 カメラ(撮影手段)
53 可動ベース
100 主制御部
110 画像解析部(ギャップ間隔算出手段、調整押圧ストローク決定手段)
150 制御部(パンチ駆動制御手段)
155 ロードセル(荷重センサ、荷重検出手段、パンチ当接検出手段)
165 荷重変化検出回路(パンチ当接検出手段)
168 カメラ(接触検出手段)
170 接触検出回路(パンチ当接検出手段)
210 視野
Claims (4)
- 接地電極が中心電極と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたスパークプラグの製造方法であって、前記火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定工程と、前記接地電極に対して前記ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、前記火花ギャップ間隔が目標値に到達するように、前記決定された押圧ストローク量により前記接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ工程とを含み、前記接地電極に向けて接近する前記押圧パンチと該接地電極との当接をパンチ当接検出手段により検出し、その検出のあった前記押圧パンチの位置を前記押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、前記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで前記押圧パンチが移動するように、当該押圧パンチの駆動制御を行うとともに、
前記パンチ当接検出手段は、前記当接に伴う前記押圧パンチへの付加荷重の変化を、前記当接の情報として検出する荷重検出手段を含むことを特徴とするスパークプラグ製造方法。 - 前記荷重検出手段は、前記押圧パンチのパンチ軸上において、該押圧パンチに軸線方向に付加される荷重を検出する荷重センサである請求項1記載のスパークプラグ製造方法。
- パンチ駆動部により前記押圧方向に駆動される可動ベースの先端側に、前記押圧パンチが前記荷重センサを挟み付けた状態にて取り付けられており、前記接地電極との当接に伴い該荷重センサは、前記押圧パンチと前記可動ベースとの間で挾圧されて、該当接に伴う荷重変化を検出するものとされている請求項2記載のスパークプラグ製造方法。
- 接地電極が中心電極と対向してそれらの間に火花ギャップが形成されたスパークプラグの製造装置であって、前記火花ギャップのギャップ間隔を調整するために、調整前のギャップ間隔を測定し、これを目標値と比較することにより調整押圧ストロークを決定する調整押圧ストローク決定手段と、前記接地電極に対して前記ギャップの縮小方向に接近・離間可能な押圧パンチを用い、前記火花ギャップ間隔が目標値に到達するように、前記決定された押圧ストローク量により前記接地電極に押圧曲げ加工を施す押圧曲げ手段と、前記接地電極に向けて接近する前記押圧パンチと該接地電極との当接を検出するパンチ当接検出手段と、その検出のあった前記押圧パンチの位置を前記押圧ストロークの開始位置として、この開始位置から、前記押圧ストローク量に対応して定まる押圧終了位置まで前記押圧パンチが押圧方向に移動するように、当該押圧パンチの駆動制御を行うパンチ駆動制御手段とを含み、前記パンチ当接検出手段は、前記当接に伴う前記押圧パンチへの付加荷重の変化を、前記当接の情報として検出する荷重検出手段を含むことを特徴とすることをスパークプラグ製造装置。
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