JP4157721B2

JP4157721B2 - スパークプラグの製造方法

Info

Publication number: JP4157721B2
Application number: JP2002127999A
Authority: JP
Inventors: 昌秀住
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003323963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパークプラグの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパークプラグの主体金具には、ねじ加工により外周面にシリンダヘッドにねじ込むためのねじ部が形成されている。
【０００３】
ところで、最近の自動車用エンジンにおいては、排気ガス規制が強化されるに伴い、混合気もリーン領域のものが多く使用されるようになってきている（いわゆるリーンバーンエンジン）。図１４に示すように、大抵のエンジンでは、スパークプラグ２００の主体金具３０に形成されたガスシール部ＧＳのガスケット座面ＳとシリンダヘッドＳＨのガスケット支持面ＲとでガスケットＧを挟み込みながら、主体金具３０に形成されたねじ部３４がシリンダヘッドＳＨにねじ込まれる。これにより、スパークプラグ２００はシリンダヘッドＳＨにガスシール性を保持しつつ固定される。ここで、リーンの混合気は燃料混合比率が低いため、スパークプラグ２００の燃焼室Ｋ内における接地電極３３の方向によっては、燃焼室Ｋ内での圧縮行程において発生するスワール流ＳＷ（混合気流）に対して火花放電ギャップｇが接地電極３３の陰になり、点火ミスを生じることがある。そのため、このようなエンジンにおいては、接地電極３３が点火に最適な位置となるように要望され、主体金具３０のねじ部３４のシリンダヘッドＳＨに対するねじ込み終了の角度位置が指定されていることがある。このことは、ねじ部３４の加工時にねじ加工の開始位置が指定されることを意味している。
【０００４】
従来、スパークプラグ２００の接地電極３３が点火に最適な位置となるように、主体金具３０となるワークＷへのねじ加工の開始位置を周方向において位置決めするには、たとえばポジショニング転造によるねじ加工が行われていた。このポジショニング転造とは、図１６に示す通り、所定位置にセットされたワークＷにダイス４００を寄り付かせ、ワークＷの外周面にねじ加工を行う方法である。図１６に示す例は３ダイス式であるが、２ダイスでも同じことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにしてポジショニング転造を行う場合、ダイスに対するワークの初期位置が極めて重要である。スパークプラグをシリンダヘッドに所定量ねじ込んだ際、たとえば規定位置から±３０°以内に接地電極を位置させる場合には、転造軸方向におけるダイスとワークとの相対位置決めを±０．０５ｍｍ以内の精度で行わなければならない。市販の転造装置には、ダイスの回転をサーボアクチュエータにより精密に制御するものもあるが、ワーク自体の位置決め精度を向上させるものではない。ワークの初期位置がバラつくようでは、正確なねじ切り開始位置の実現など到底望めるはずもない。そのため、スパークプラグの製造現場において、ポジショニング転造の加工精度を高めるための具体的な方法が切望されている。
【０００６】
本発明の課題は、ねじ切り開始位置を正確に定めることのできるスパークプラグの製造方法、具体的には主体金具となるワークにポジショニング転造を行う際の加工精度を高める方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明のスパークプラグの製造方法は、
被ねじ加工部の先端側に周方向基準マーク、基端側に径方向に膨出したガスシール部が形成されたスパークプラグの主体金具となる軸状のワークを転造加工して、ガスシール部に対する所定位置および周方向基準マークに対する所定角度位置からねじ形成する工程を含むスパークプラグの製造方法において、
転造加工を行う複数のダイスの回転軸線の間に、該回転軸線と平行なワーク移動軸線を仮想して、そのワーク移動軸線上にワーク準備位置を定め、
周方向基準マークがワーク移動軸線周りにおける特定方向を向くようにワークをワーク準備位置に配置したのち、その特定方向を維持しつつ、ワークをワーク移動軸線に沿って一定距離移動させて、ダイスとガスシール部とのワーク移動軸線方向における最短距離が特定距離を示すように、被ねじ加工部を複数のダイスの加工面に面する位置に配置し、
その後、前記特定距離を維持しつつ、周方向基準マークとダイス上に定められたダイス基準位置とを所定の回転角度位置関係に維持した状態でワークとダイスとを相対接近させ、被ねじ加工部を転造することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の方法は、転造を行う場所とは別の場所に一旦ワークを配置しておき、そこからダイス−ダイス間の所定位置までの搬送を、極めて単純な経路のみで行うようにしたものである。その搬送の際において、ワークを軸線周りに回転させないことも大切である。具体的にまず、ダイス−ダイス間の所定位置にワークが配置されている状態を仮想し、そのワークの仮想外形をダイスの回転軸線と平行な方向に一定距離移動させることにより、転写された仮想空間をワーク準備位置として設定する。そのワーク準備位置にワークをセットすれば、あとはワークを一軸方向に一定距離移動させるだけで、ダイス−ダイス間の所定位置にワークがセットされることとなる。
【０００９】
複数経路を経たり、多次元の搬送を繰り返したりすることは、精度低下につながる。本発明の方法のように、単純な動きのみでワークの供給を行うようにすれば、±０．０５ｍｍ以内の位置決め精度も困難ではない。したがって、極めて高精度のポジショニング転造を行えるようになる。また、ワーク準備位置からダイス−ダイス間の所定位置へのワークの供給は、シリンダ機構などの１次元の駆動系で実現できるため、設備費用も極力おさえることができる。また、ダイスの近傍で位置決め作業を行わずに済むので、装置の取り回しも容易である。
【００１０】
より好適な態様においては、ワーク移動軸線方向においてガスシール部のダイス側端と、ダイスの加工面のガスシール側端との距離が｛Ｘ＋ｈ｝（Ｘ，ｈ：正の実数）となる位置にワーク準備位置を定め、そのワーク準備位置にワークを配置したのち、ワークをワーク移動軸線方向に沿って距離Ｘだけ移動させる。このようにすれば、ワーク準備位置に配置されたワークは、ワーク移動軸線方向へ距離Ｘだけ移動させることとなる。
【００１１】
同じく課題を解決するために本発明の第二方法は、
転造加工を行う複数のダイスの回転軸線の間に、該回転軸線と平行なワーク移動軸線を仮想して、周方向基準マークがワーク移動軸線周りにおける特定方向を向くようにワークをワーク移動軸線上に配置したのち、
その特定方向を維持しつつ、ワークをワーク移動軸線に沿って必要量移動させて、ダイスとガスシール部とのワーク移動軸線方向における最短距離が特定距離を示すように、被ねじ加工部を複数のダイスの加工面に面する位置に配置し、
その後、前記特定距離を維持しつつ、周方向基準マークとダイス上に定められたダイス基準位置とを所定の回転角度位置関係に維持した状態でワークとダイスとを相対接近させ、被ねじ加工部を転造することを特徴とする。
【００１２】
この方法においても、一軸方向のみの搬送動作で、ダイス−ダイス間の所定位置にワークを供給する点については同様である。異なるのは、ワークの位置を測定するためのセンサ、その測定結果から必要移動量を算出する計算機、算出された量だけワークを搬送できるサーボアクチュエータなど、フィードバック系の制御装置が必要となる点である。ワークの搬送を、サーボアクチュエータに頼らざるを得ないので、前述した方法の方がコストパフォーマンスは高い。しかし、いずれの方法も、高精度のポジショニング転造の実現に寄与することはもちろんであり、製品ごとのねじ切り開始位置にバラツキを生じさせないという目的は達成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、ねじ転造装置の基本的構成を示すブロック図である。このねじ転造装置１００は、ダイス７Ａ，７Ｂを回転させる回転駆動部２、ダイス７Ａ，７ＢをワークＷの周方向に寄り付かせる寄り付き駆動部３、回転駆動部２および寄り付き駆動部３にねじ転造のための制御指令を発する制御部４等から構成される。そして、制御部４と回転駆動部２の一部とによって回転制御機構６が構成されている。
【００１４】
軸状の形態を有するワークＷは、スパークプラグ２００の主体金具３０となるものであり、その先端側外周面部が被ねじ加工部Ｗ０とされている。被ねじ加工部Ｗ０のさらに先端側には、周方向基準マークである接地電極３３が溶接接合される一方、基端側（後端側）にはガスシール部ＧＳが隣接形成されている。接地電極３３は、折り曲げていない直棒状である。このようなワークＷは、該ワークＷに形成された軸孔３５にワークホルダ１１が後端側から挿入され、ガスシール部ＧＳよりも先端側が、ダイス７Ａとダイス７Ｂとの間に位置するように配置される。ワークホルダ１１に保持されたワークＷは、該ワークホルダ１１と一体に軸線Ｏ’周りの回転が許容されている。ワークＷの軸線Ｏ’は、ダイス７Ａ，７Ｂの回転軸線ＯＡ，ＯＢと平行に設定される。ワークホルダ１１は、ワークＷを保持する先端部１１ａが、コレットチャックやマンドレル型ストッパにより構成されている。なお、ワークＷに関していえば、スパークプラグ２００として完成された際に、火花放電ギャップｇが位置する側を先端側（または下側）、これと反対側を後端側（または上側）とする。
【００１５】
また、ワークホルダ１１がねじ転造装置１００内の所定位置にセットされたことを検出するワークセットセンサ１２（たとえばリミットスイッチ等の接触式センサ、光電センサ・近接スイッチ等の非接触式センサ、または画像解析等のソフトウェア処理用撮像手段等）がダイス７Ａ、７Ｂに隣接して設けられている。
【００１６】
次にねじ転造用丸ダイス７Ａ，７Ｂが固定された２本のダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂには、回転式の第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂ（たとえば電気式サーボモータ、油圧式サーボモータ等；サーボアクチュエータ）が設けられている。第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂの駆動力は、駆動軸２３Ａ，２３Ｂおよびウォームとウォームホイール２５Ａ，２５Ｂ等を経てダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂにそれぞれ伝達され、これによりねじ転造用丸ダイス７Ａ，７Ｂが互いに同方向にほぼ同一回転数で回転駆動される。２個のねじ転造用丸ダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂには、多条のねじがそれぞれ形成されている。また、ワークＷは、ダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂの凹凸が外周面に押圧されることで、それらダイス７Ａ，７Ｂとは回転方向が逆となるように回転され、被ねじ加工部Ｗ０におねじが形成される。駆動軸２３Ａ，２３Ｂには、第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂの回転角度位置を検出するエンコーダ２８Ａ，２８Ｂ（回転センサ）が設けられ、これにより第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂは、所定の回転角度位置で正確に回転停止する機能（定位置回転停止機能）を有する。
【００１７】
寄り付き駆動部３には、ダイス回転軸２６Ａ，２６Ｂが各々軸支された２個の軸ケース３２Ａ，３２Ｂが配置されている。これら軸ケース３２Ａ，３２Ｂには、往復動式（たとえば流体圧シリンダ）または回動式（たとえば電気モータ、油圧式モータ）の第二アクチュエータ３１が設けられる。第二アクチュエータ３１は、各軸ケース３２Ａ，３２Ｂごとに連動して、または軸ケース３２Ａ，３２Ｂをカム等を介して一斉に、各軸心（回転軸線ＯＡ，ＯＢ）を内側方向に移動させる。これにより、ダイス７Ａ，７ＢとワークＷとが相対接近する。なお、本明細書では、ねじ転造のためダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂがワークＷに接近することを”寄り付き”、ダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂがワークＷの被ねじ加工部Ｗ０に接触することを”食い付き”という。
【００１８】
制御部４は、Ｉ／Ｏポート９４とこれに接続されたＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３等からなるマイクロプロセッサおよび記憶装置等により構成されており、ＲＯＭ９２には制御プログラム９２ａが格納されている。そしてＩ／Ｏポート９４の出力側には、回転駆動部２の第一アクチュエータ２１Ａ、２１Ｂがそのアクチュエータを駆動するためのサーボ駆動ユニット２０Ａ，２０Ｂを介して接続され、また寄り付き駆動部３の第二アクチュエータ３１がそのアクチュエータを駆動するためのサーボ駆動ユニット９０を介して接続されている。一方、Ｉ／Ｏポート９４の入力側には、ワークセットセンサ１２と、エンコーダ２８Ａ，２８Ｂとが接続されている。
【００１９】
このような制御部４と、前述した回転駆動部２のうちの第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂ、エンコーダ２８Ａ，２８Ｂ等とによって、回転制御機構６が形成されている。この回転制御機構６は、いわゆるサーボ系と称されるフィードバック制御系の一類型であり、エンコーダ２８Ａ，２８Ｂによって第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂの回転角度位置を検出し、制御部４からの指令に基づき第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂが所定の回転角度位置で停止する。これによって、ワークＷの周方向基準マークに対して、ダイス７Ａ，７Ｂの基準位置を所定の回転角度位置に設定することができる。また、ダイス７Ａ，７Ｂを所望の位置で精密に停止させることもできる。なお、ワークＷの周方向基準位置とダイス７Ａ，７Ｂの基準位置との所定の回転角度位置関係についての詳細は後述する。
【００２０】
上記のようなねじ転造装置１００を用いてポジショニング転造を行う場合、ダイス７Ａ−ダイス７Ｂ間に設定される所定位置に、ワークＷを正確に供給することが重要である。以下、その方法について具体的に説明する。
【００２１】
（第一形態）
図２は、ワークホルダ１１にワークＷを装着する過程、図３は、ワークホルダ１１が連結されたワーク供給装置３００によりダイス７Ａ，７Ｂ間の所定位置にワークＷを供給する過程をそれぞれ示す模式図である。図２−▲１▼に示すように、まず、ワーク供給装置３００は、リニアガイド５０が形成された固定ベース４０を備える。固定ベース４０は、リニアガイド５０の伸延方向が、ねじ転造装置１００のダイス７Ａ，７Ｂの回転軸線ＯＡ，ＯＢと平行となるように、ダイス７Ａ，７Ｂに対して固定配置される。移動ベース４１は、モータやエアシリンダなどのアクチュエータを含むスライド機構を有し（図示せず）、固定ベース４０上をリニアガイド５０に沿って移動する。移動ベース４１上には、固定ベース４０と同様のリニアガイド４９が、ねじ転造装置１００のダイス７Ａ，７Ｂの回転軸線ＯＡ，ＯＢと平行となるように設けられている。そして、該移動ベース４１と同様のスライド機構を備えるワーク供給部４８と補助部４７とが、リニアガイド４９に沿って移動可能に移動ベース４１上に配置されている。
【００２２】
固定ベース４０において、リニアガイド５０の伸延方向には、移動ベース４１の移動を制限するストッパ４３，４５が設けられている。同様に、移動ベース４１において、リニアガイド４９の伸延方向には、ワーク供給部４８の移動を制限するストッパ４４が設けられている。これらストッパ群４３，４４，４５の配置位置は、ダイス７Ａ，７Ｂに対して極めて厳密に設定される。詳細は後述する。
【００２３】
ワーク供給部４８には、棒状のワークホルダ１１がベアリング等を介して回転可能に設けられている。ワークホルダ１１の回転軸は、ワーク供給部４８のスライド方向と平行に設定される。このワークホルダ１１の先端部１１ａは、ワークＷを保持するチャックを構成している。一方、ダイス７Ａ，７Ｂの回転軸線ＯＡ，ＯＢと平行、かつ該回転軸線ＯＡ，ＯＢの間に仮想的に設定されるワーク移動軸線Ｏ上には、ワーク準備位置ＷＡが定められる。すなわち、ワーク準備位置ＷＡにワークＷが配置された際には、ワークホルダ１１の回転軸、ワークＷの軸線Ｏ’およびワーク移動軸線Ｏが互いに一致することとなる。具体的に、ワーク準備位置ＷＡは、ワーク移動軸線Ｏ方向においてワークＷのガスシール部ＧＳのダイス側端Ｓと、ダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂのガスシール側端７ｐ，７ｑとの距離が｛Ｘ＋ｈ｝（Ｘ，ｈ：正の実数）となる位置に定められる。すなわち、上記ガスシール側端７ｐ，７ｑは、回転軸線ＯＡ，ＯＢ方向においてワーク供給時にワークＷが接近してくる側となる。
【００２４】
上記に規定された距離｛Ｘ＋ｈ｝のうち、ワーク準備位置ＷＡに配置されたワークＷが実際に移動される距離は”Ｘ”である。図１５の左図に示すように、”ｈ”は、ワークＷがダイス７Ａ，７Ｂ間の所定位置に供給された際の、ワークＷにおけるガスシール部ＧＳのダイス側端Ｓ（＝ガスケット座面Ｓ）と、ダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂのガスシール側端７ｐ，７ｑとのワーク移動軸線Ｏ方向における距離を表す。このように、ねじ加工部Ｗ０を転造する際には、ガスケットＧの高さを考慮してシリンダヘッドＳＨの座面Ｒとガスケット座面Ｓとの間の隙間ｈを決定する。なお、ガスケットを使用しないコニカルシートタイプのスパークプラグにおいては、図１５の右図に示すように、テーパ面Ｓ’のダイス側端Ｐを、隙間ｈを設定する際の基準にすればよい。
【００２５】
図２に示すように、ワーク供給装置３００は、板状のワーク固定治具６０を含む。ワーク準備位置ＷＡへのワークＷの配置は、ワーク固定治具６０を介して行われる。ワーク固定治具６０は、固定ベース４０に連結された昇降機構（図示せず）により、ワーク移動軸線Ｏと直交する方向ＶＤに可動とされる。このワーク固定治具６０は、ワーク挿通孔６０ｋ（図６参照）を備えるとともに、ダイス７Ａ，７Ｂのガスシール側端７ｐ，７ｑからワーク移動軸線Ｏ方向に距離｛Ｘ＋ｈ｝を有する仮想的な基準面ＢＨと、ワーク挿通孔６０ｋの開口したワーク挿通側面６０ｐとが面一となるように、全体が基準面ＢＨよりもダイス７Ａ，７Ｂ側に位置するよう配設される。ワーク固定治具６０のワーク挿通孔６０ｋにワークＷをセットしたのち、そのワーク固定治具６０をワーク移動軸線Ｏと直交する方向ＶＤに移動させて、ワーク準備位置ＷＡにワークＷを供給する仕組みである。このワーク固定治具６０は、いわば極めて精度の高いパーツフィーダの役割を果たす。ワーク挿通孔６０ｋにワークＷを嵌め込む際には、一般的なパーツフィーダを使用できる。なお、ワーク固定治具６０には、光電センサ、近接スイッチ等の非接触センサが近接されている（図示せず）。非接触センサにより、ワークＷの有無が確認されるとともに、ワークＷの存在が確認されたら、ワーク固定治具６０によりワークＷがワーク準備位置ＷＡに搬送される。
【００２６】
また、本実施形態では、被ねじ加工部Ｗ０に隣接形成された接地電極３３を、周方向基準マークとして使用するようにしている。そして、その接地電極３３を基準にしてワークＷをワークＷの軸線Ｏ’周りに回転させることにより、該ワークＷの角度位置を調整する。これにより、位置決めマークをいちいちセンシングする必要がなくなる。
【００２７】
図６は、ワークＷの軸線Ｏ’に平行なワーク固定治具６０の断面図（６−１）および軸線Ｏ’方向からの平面図（６−２）である。ワーク固定治具６０は、板状の形態を有するとともにその板厚方向にワーク挿通孔６０ｋが貫通形成されており、前述したワーク挿通側面６０ｐにガスシール部ＧＳが当接するまで、ワーク挿通孔６０ｋにワークＷを挿し込むようになっている。ワーク挿通孔６０ｋにワークＷを挿し込んで、ワーク挿通側面６０ｐの反対側（裏面６０ｑ側）に突出した接地電極３３を挟持する際にワークＷを回転させることにより、ワークＷを特定方向に向かせる。なお、一般にガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓは、わずかにテーパ状に形成されている。このため、正確に位置合わせをするためには、基準面ＢＨ側のワーク挿通孔６０ｋの開口端部に、ガスケット座面Ｓのテーパよりも若干大きなテーパを設けるとよい。また、ワーク挿通孔６０ｋの径とワークＷの被ねじ加工部Ｗ０との径差ができる限り小さくなるように、ワーク挿通孔６０ｋの径の公差を小さくする必要がある。ワーク挿通側面６０ｐは、ワーク移動軸線Ｏ方向においてダイス７Ａ，７Ｂの加工面２７ａ，２７ｂのガスシール側端７ｐ，７ｑとの距離が厳密に設定・維持される。したがって、ワーク挿通側面６０ｐにガスシール部ＧＳがぴったり着座するように、ワーク固定治具６０にワークＷをセットすれば、軸線Ｏ’方向におけるワークＷの位置を、ＮＣ制御を行わずともいとも簡単に定めることができる。そして、そのとき一緒に軸線Ｏ’周りの角度位置調整を行うので、ワークＷを軸線Ｏ’周りに回しているときに、軸線Ｏ’方向における位置がずれるといった心配もしなくてよい。
【００２８】
図７は、軸線Ｏ’周りの角度位置調整の方法を示す模式図である。ワーク固定治具６０の板厚は、ワーク挿通孔６０ｋにワークＷを十分に差し込んだとき、ワーク挿通側面６０ｐの反対側となる裏面６０ｑ側から、ワークＷの先端に溶接接合された接地電極３３が突出するように調整されている。そして、その突出した接地電極３３を、チャック５２で挟んで保持することにより所定の角度位置まで強制的にワークＷを回転させる。チャック５２は、ワークＷがワークホルダ１１に固定されるまで、接地電極３３を挟持した状態が維持される。
【００２９】
上記のようにして、ワーク固定治具６０にワークＷを固定したのち、ワーク固定治具６０をチャック５２と一体的に、ワーク準備位置ＷＡに向けてワーク移動軸線Ｏに直交する方向ＶＤにまっすぐ下降させる。そして、ワーク固定治具６０の邪魔にならないように若干後退させておいたワーク供給部４８を、ダイス７Ａ，７Ｂに近づく方向に前進させる。すると、図２−▲２▼および図８に示すように、ダイス７Ａ，７Ｂに接近する方向においてワークホルダ１１の先端部１１ａがワークＷに形成された軸孔３５に挿入される。このとき、ワークホルダ１１の先端部１１ａは、ワークＷの軸孔３５内における縮径部５４にまで達しない位置で停止され、軸孔３５の内側からワークＷを固定する。すなわち、図２−▲２▼に示すように、ワークホルダ１１が固定されたワーク供給部４８は、ストッパ４４の働きにより前進が停止される。その結果として、図８のように、ワークホルダ１１の先端面１１ｐと縮径部５４の下端との間に隙間ｄが残余する。このようにすれば、ワークＷがワークホルダ１１に押されて、軸線Ｏ方向の位置がずれるという不具合が発生しなくなる。
【００３０】
上記のようにワークホルダ１１にワークＷを固定したら、ワークホルダ回転阻止部４２を作動させて、ワークホルダ１１がワーク移動軸線Ｏ周りに回転しないようにして、ワークＷの角度位置を保持する。その後、図２−▲３▼に示すように、チャック５２の挟持動作を解除して接地電極３３をフリーにし、ワークＷがワーク固定治具６０から完全に離脱するまでワーク供給部４８を後退させる。その後、ワーク固定治具６０およびチャック５２を元の位置まで上昇させる。
【００３１】
次に、ワーク供給部４８をストッパ４４に前進が阻止されるまで、再び前進させる（図３−▲４▼参照）。するとワークＷは、ワーク移動軸線Ｏ方向において、ガスシール部ＧＳのダイス側端Ｓからダイス７Ａ，７Ｂのガスシール側端７ｐ，７ｑまでの距離がちょうど｛Ｘ＋ｈ｝の位置に再び固定される。その状態を維持しつつ、ワーク供給部４８と対向する位置に設けられた補助部４７を、ワーク供給部４８に接近させる。補助部４７には、ワークＷの軸孔３５に挿入されて転造時においてワークが跳ね飛ぶことを防ぐ支持棒４６が、ワークホルダ１１との対向位置に設けられている。補助部４７が、ワーク供給部４８に接近するにともない、その支持棒４６がワークホルダ１１に保持されたワークＷの先端側から軸孔３５内に入り込む（図３−▲５▼参照）。
【００３２】
そして、移動ベース４１を前進させることにより、複数のダイス７Ａ，７Ｂの間に向けてワークＷをまっすぐ一定距離（＝Ｘ）移動させる。すると、ワーク移動軸線Ｏ方向におけるガスシール部ＧＳとダイス７Ａ，７Ｂとの最短距離は、必ず特定距離ｈ（＝隙間ｈ）を示す。移動ベース４１は、固定ベース４０に設けられたストッパ４５に前進が停止されるまでに距離Ｘだけ、極めて正確に進む。このように、ワークＷをワーク移動軸線Ｏに沿って一軸搬送するワーク供給装置３００には、移動距離Ｘに対応したストッパ群４３，４４，４５が設けられ、該ストッパ群４３，４４，４５によりワークＷは、ワーク基準位置ＷＡと、該ワーク基準位置ＷＡから距離Ｘだけ移動させた位置とで停止される。つまり、ストッパ群４３，４４，４５に強制停止されるまで、各ベース４０，４１を移動させるだけで、極めて高精度の位置決めが行える。このようにワーク供給装置３００は、動作量がフィードバックされないシリンダ機構やモータなどの駆動機構を備えるのみで既述した動作をすべてフォローでき、測定誤差も生じないため、ワークＷの加工品質も向上する。
【００３３】
（第二形態）
次に、センサの検出結果に基づいてサーボアクチュエータを制御するフィードバック系の駆動機構を備えるワーク供給装置３０１について説明する。図４−▲１▼に示すように、ワーク供給装置３０１は、第一形態におけるワーク供給装置３００の構成を概ね援用できる。移動ベース７０は、固定ベース４０のリニアガイド５０に沿ってサーボアクチュエータにより駆動される。同様に、ワーク供給部７４は、移動ベース７０のリニアガイド７１に沿ってサーボアクチュエータにより駆動される。以下、具体的にねじ転造装置１００へのワークＷの供給方法を説明する。
【００３４】
まず、ワークホルダ１１の先端部１１ｂにワークＷを配置する。この際、近接スイッチ等の非接触型のセンサでワークＷの有無を確認する。そして、ワークＷの存在が確認されたら、接地電極３３がワーク移動軸線Ｏ周りにおける特定角度を示すようにワークＷの角度位置を調整することと、ダイス７Ａ，７ＢとワークＷとの相対位置を測定してその測定結果よりワークＷの必要移動量を算出することとを独立に行う。ワークホルダ１１へのワークＷの供給は、図示しないパーツフィーダ等により行うことができる。ワークホルダ１１の先端部１１ｂは、後端側からワークＷの軸孔３５内に挿通される。図９に示すように、ワークホルダ１１の先端部１１ｂには、軸孔３５の開口部に着座する鍔状部１１ｔが形成されており、より安定にワークＷを保持することが図られている。また、ワークホルダ１１の先端部１１ｂは、軸孔３５における縮径部５４にさしかかる位置までしっかりと挿通される。
【００３５】
一方、ダイス７Ａ，７Ｂに対するワークＷの位置測定は、光センサ７７，７８および変位センサ８１のいずれかにより行うことができる。図１０は、光センサ７７，７８によりワークＷの位置測定を行う形態を説明する模式図であって、ワーク供給装置３０１を上方から見た平面図を表している。光センサは、固定ベース４０に対して固定的に設けられたビーム出力部７８と、同じく検出部７７とからなる。すなわち、ビーム出力部７８および検出部７７は、ダイス７Ａ，７Ｂにおけるガスシール側端７ｐ，７ｑに対し、ワーク移動軸線Ｏ方向において位置固定されている。図１０から理解できるように、本実施形態では２ダイス式のねじ転造装置１００を使用している。
【００３６】
ビーム出力部７８より出力されたブロードなビームＬＢは、ワークＷなどの障害物がその進行経路上に存在しない場合、その全成分が検出部７７に検出される。他方、図１０および図４−▲３▼に示すように、レーザＬＢの進行経路とワークＷとが重なると、ワークＷに遮られない成分のみが検出部７７に到達する。検出部７７は、検出結果を制御装置（図示せず）に出力する。制御装置においては、入力された検出結果よりワーク移動軸線Ｏ方向におけるワークＷの位置を特定し、ワーク移動軸線Ｏ方向への必要移動量が算出される。そして、算出された必要移動量だけ、サーボアクチュエータによりワークＷが搬送される。なお、ダイス７Ａ，７Ｂに対するワークＷの相対位置測定についていえば、ワーク移動軸線Ｏ方向におけるガスシール部ＧＳのダイス側端Ｓ（ガスケット座面）の位置をセンシングする方法が好適である。ガスシール部ＧＳは、転造を行う際の軸線Ｏ方向におけるワークＷの基準位置として重要だからである。
【００３７】
また、光センサ７７，７８の替わりに変位センサ８１を用いることもできる。図１１に示すように、変位センサ８１は、その変位量測定方向ＯＱがワーク移動軸線Ｏ方向と平行となるように設けられ、さらにダイス７Ａ，７Ｂにおけるガスシール側端７ｐ，７ｑに対し、ワーク移動軸線Ｏ方向において位置固定されている。ワーク移動軸線Ｏ方向に沿って移動するワークＷに対し、被ねじ加工部Ｗ０の通過は許容し、ガスシール部ＧＳの下端Ｓより後方側の通過は阻止する当て板８０が、変位センサ８１の検出部８１ｓに接触状態で設けられる。ワークＷがダイス７Ａ，７Ｂに接近する方向に搬送される際、ガスシール部ＧＳのダイス側端Ｓが当て板８０の表面８０ｐに当接して、ワークＷが該当て板８０を進行方向に強制移動させた場合、当て板８０の裏面８０ｑに接触状態で設けられた変位センサ８１の検出部８１ｓが変位量測定方向ＯＱに沿って変位される。その際の変位量に基づいて、ワーク移動軸線Ｏ方向におけるワークＷの位置測定が行われる。あとは、光センサの場合と同様である。
【００３８】
また、ワークホルダ１１にワークＷをセットしたのち、接地電極３３がワーク移動軸線Ｏ周りにおける特定角度を示すように位置調整を行い、その後でダイス７Ａ，７Ｂに対するワークＷの位置測定を行うこともできる。この順番によれば、接地電極３３の角度位置調整を行っている最中に、万が一、ワーク移動軸線Ｏ方向においてワークＷに位置ズレが生じたとしても、そのズレはフィードバック制御により解消されるので問題にならない。
【００３９】
図４および図５に基づいて、ねじ転造装置１００へのワークＷの搬送手順について説明する。まず、図示しないパーツフィーダによりワークホルダ１１にワークＷを固定する（図４−▲１▼，▲２▼参照）。次に、ワーク供給部７４をチャック５２の下方まで移動させるとともに、チャック５２を接地電極３３に向けて下降させる。そして、図７で説明した要領で接地電極３３をチャック５２で挟むことにより、所定の角度位置まで強制的にワークＷを回転させる。その後すぐにワークホルダ回転阻止部４２を作動させて、ワークホルダ１１が回転しないようにし、ワークＷの角度位置を保持する（図４−▲３▼）。ワークＷの角度位置決めが終了したのち、チャック５２を接地電極３３より離間させて、前述のワークＷの位置測定を行う（図５−▲４▼）。そして、補助部４７を、ワーク供給部４８に接近させ、支持棒４６をワークホルダ１１に保持されたワークＷの先端側から軸孔３５内に挿通させる。位置測定の結果より算出された必要移動量だけワークＷを、ワーク移動軸線Ｏに沿って移動させる（図５−▲５▼）。上記必要移動量は、ワーク移動軸線Ｏ方向におけるガスシール部ＧＳとダイス７Ａ，７Ｂとの最短距離がｈに等しくなる量である。以上により、ダイス７Ａ，７Ｂに対するワークＷのワーク移動軸線Ｏ方向における位置と、ワーク移動軸線Ｏ周りの角度位置とが確定され、転造装置１００へのワークＷの供給が完了する（図５−▲６▼）。
【００４０】
以上、説明したように転造装置１００へのワークＷの供給が完了したら転造工程に移る。転造工程は、図１２を用いて説明することができる。まず、ダイス７Ａ，７Ｂの基準位置Ｔ１〜Ｔ５を、所定の角度位置に予め移動させておく。その後に、ダイス７Ａ，７ＢおよびワークＷを回転停止状態で相対接近させ、ワークＷにダイス７Ａ，７Ｂが完全に接触してから転造を開始する。回転停止状態で食い付かせることにより、ダイス７Ａ，７ＢとワークＷとが接触した際にズレが生じ難い。なお、上記相対接近は、前述した隙間ｈを維持しつつ行われる。
【００４１】
図１２に示すように、ワークＷを挟んで２個のダイス７Ａ，７Ｂが対向配置されている。図１で説明したように、第二アクチュエータ３１の往復動または回動にともない、ダイス軸２６Ａ，２６ＢがワークＷの中心に向かって移動し、ダイス７Ａ，７ＢはワークＷから離間した状態（実線）からワークＷに接触する状態（破線）に寄り付く。ダイス７Ａ，７ＢがワークＷに食い付いたら、食い付き信号が出力されるとともに、ワークホルダ回転阻止部４２によるワークホルダ１１の回転規制が解除され、その後に転造が開始される。本実施形態において、ダイス７Ａ，７Ｂの直径は、被ねじ加工部Ｗ０の直径の５倍に設定されているので、ダイス７Ａ，７ＢがワークＷと接触状態で１回転したとき、両外周面間の滑りがなければ、ワークＷは５回転する。つまりダイス７Ａ，７Ｂが７２゜回転するときワークＷが１回転する。一方、駆動軸２３Ａ，２３Ｂに設けられたエンコーダ２８Ａ，２８Ｂが、第一アクチュエータ２１Ａ，２１Ｂの回転角度位置を常時検出しており、このことは結果的にダイス７Ａ，７Ｂの相対的な回転角度位置を検出することになる（図１参照）。
【００４２】
図１３に示すように、ダイス７Ａ，７Ｂは５条ねじであり、その端面外周縁にねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５を周方向に等間隔で有する。ダイス７Ａ，７Ｂにおいて、これらねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５をダイス基準位置として設定することができ、また、ねじ転造加工の際はこれらのＴ１〜Ｔ５がランダムに使用される。
【００４３】
たとえば、図１２に示すように、ダイス７Ａにおける工具側ねじ切り開始位置Ｔ１とワークＷの接地電極３３とを、対向させる形にて加工を開始する。ダイス７Ａの周長は、被ねじ加工部Ｗ０の周長の５倍に設定しているため、ダイス７Ａの工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれがワークＷと接する際には、接地電極３３と対向して接することになる。一定位置にセットされるワークＷの接地電極３３を基準にして、ワークＷとダイス７Ａ，７Ｂとにおける相対角度位置関係をずらすことにより、ワークＷのねじ切り開始位置を変更することができる。たとえば、ダイス７Ａの基準位置であるねじ切り開始位置Ｔ１を、接地電極３３と対向する位置より１８°だけ図１２において時計回りにワークＷとは独立に回転させる。すると、ねじ切り開始位置Ｔ１に代わり、位置Ａが接地電極３３と対向することになる。そして、その状態でダイス７ＡをワークＷに食い付かせて転造を行うと、ダイス７Ａにおける工具側ねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれがワークＷと接する際には、接地電極３３が図１２において時計回りに９０°ずれた位置にて接することになる。
【００４４】
このようにして、接地電極３３とねじ切り開始位置Ｔ１〜Ｔ５のいずれかとの相対角度位置関係を維持ないし調整することにより、ワークＷの被ねじ加工部Ｗ０において、ワークの補正角度９０゜ごとの位相差（ダイス７Ａではダイスの補正角度１８゜の位相差）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する４種のスパークプラグ用主体金具が得られる。このようにして得られた主体金具３０を用いてスパークプラグ２００を製造し、その中から最適な点火性能を発揮する位置に接地電極３３を有するものを選択して、エンジンのシリンダヘッドに取り付けることができる。なお、ダイス７Ａでの１８゜の位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、Ｔ１とＴ２の間のみならず、Ｔ２とＴ３の間等にも同様に形成される。また、ワークＷでの周方向の位相角度差は９０゜に限らず任意の設定が可能であり、位相差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが等間隔でなくてもよい。また、本実施形態ではワークＷは、転造中においてダイス７Ａ，７Ｂの押圧力により回転されるようにしたが、ワークＷがダイス７Ａ，７Ｂと同期して回転駆動されるようにしてもよい。
【００４５】
以上のようなポジショニング転造によって、ねじ加工の施されたワークＷに、絶縁体、中心電極、端子金具およびガスケット等を組付けることにより、スパークプラグが得られる。
【００４６】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまでも発明の理解を容易にするために付与したものであり、特許請求の範囲における各構成要件の概念をなんら限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ねじ転造装置の基本的構成を示すブロック図。
【図２】ワークホルダにワークを装着する過程を示す模式図。
【図３】ワークホルダが連結された供給装置により所定位置にワークを供給する過程を示す模式図。
【図４】図２の別形態を示す模式図。
【図５】図３の別形態を示す模式図。
【図６】ワーク固定治具の断面図および軸線方向からの平面図。
【図７】軸線周りの角度位置調整の方法を示す模式図。
【図８】ワークホルダによるワークの固定形態を説明する模式図。
【図９】図８の別形態を説明する模式図。
【図１０】光センサによりワークの位置測定を行う形態を説明する模式図。
【図１１】変位センサによりワークの位置測定を行う形態を説明する模式図。
【図１２】ダイスとワークとの平面的配置関係を示す模式図
【図１３】ダイスの斜視図。
【図１４】スパークプラグのシリンダヘッドへの取り付け状態を示す断面図。
【図１５】ダイスとワークとの配置関係を表す模式図。
【図１６】ポジショニング転造の模式図。

Claims

被ねじ加工部（Ｗ０）の先端側に周方向基準マーク（３３）、基端側に径方向に膨出したガスシール部（ＧＳ）が形成されたスパークプラグ（２００）の主体金具（３０）となる軸状のワーク（Ｗ）を転造加工して、前記ガスシール部（ＧＳ）に対する所定位置および前記周方向基準マーク（３３）に対する所定角度位置からねじ形成する工程を含むスパークプラグ（２００）の製造方法において、
前記転造加工を行う複数のダイス（７Ａ，７Ｂ）の回転軸線（ＯＡ，ＯＢ）の間に、該回転軸線（ＯＡ，ＯＢ）と平行なワーク移動軸線（Ｏ）を仮想して、そのワーク移動軸線（Ｏ）上にワーク準備位置（ＷＡ）を定め、
前記周方向基準マーク（３３）が前記ワーク移動軸線（Ｏ）周りにおける特定方向を向くように前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク準備位置（ＷＡ）に配置したのち、その特定方向を維持しつつ、前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）に沿って一定距離移動させて、前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）と前記ガスシール部（ＧＳ）との前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向における最短距離が特定距離を示すように、前記被ねじ加工部（Ｗ０）を前記複数のダイス（７Ａ，７Ｂ）の加工面（２７ａ，２７ｂ）に面する位置に配置し、
その後、前記特定距離を維持しつつ、前記周方向基準マーク（３３）と前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）上に定められたダイス基準位置（Ｔ１〜Ｔ５）とを所定の回転角度位置関係に維持した状態で、前記ワーク（Ｗ）と前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）とを相対接近させ、前記被ねじ加工部（Ｗ０）を転造することを特徴とするスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記周方向基準マーク（３３）は、前記被ねじ加工部（Ｗ０）に隣接形成された接地電極（３３）である請求項１記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向において前記ガスシール部（ＧＳ）の前記ダイス側端（Ｓ）と、前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）の加工面（２７ａ，２７ｂ）の前記ガスシール側端（７ｐ，７ｑ）との距離が｛Ｘ＋ｈ｝（Ｘ，ｈ：正の実数）となる位置に前記ワーク準備位置（ＷＡ）を定め、そのワーク準備位置（ＷＡ）に前記ワーク（Ｗ）を配置したのち、前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向に沿って距離Ｘだけ移動させる請求項１または２記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）の加工面（２７ａ，２７ｂ）の前記ガスシール側端（７ｐ，７ｑ）から前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向に前記距離｛Ｘ＋ｈ｝を有する基準面（ＢＨ）を仮想する一方、ワーク挿通孔（６０ｋ）が形成されたワーク固定治具（６０）を、前記ワーク挿通孔（６０ｋ）の開口したワーク挿通側面（６０ｐ）が前記基準面（ＢＨ）と面一となるように、前記基準面（ＢＨ）よりも前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）側に配設し、前記ワーク挿通孔（６０ｋ）に前記ワーク（Ｗ）をセットしたのち、前記ワーク固定治具（６０）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）と直交する方向（ＶＤ）に移動させて、前記ワーク準備位置（ＷＡ）に前記ワーク（Ｗ）を供給する請求項３記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク固定治具（６０）は、板状の形態を有するとともにその板厚方向に前記ワーク挿通孔（６０ｋ）が貫通形成されており、前記ワーク挿通側面（６０ｐ）に前記ガスシール部（ＧＳ）が当接するまで、前記ワーク（Ｗ）を前記先端側から前記ワーク挿通孔（６０ｋ）に挿し込み、前記ワーク挿通側面（６０ｐ）の反対側に突出した前記周方向基準マーク（３３）である前記接地電極（３３）を挟持する際に前記ワーク（Ｗ）を回転させることにより、前記ワーク（Ｗ）を前記特定方向に向かせる請求項４記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク（Ｗ）が前記ワーク固定治具（６０）に存在するか否かを判別するワーク有無判別センサによって、前記ワーク移動軸線（Ｏ）と直交する方向（ＶＤ）に移動させる前に前記ワーク（Ｗ）の有無を確認する請求項４または５記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）に沿って一軸搬送するワーク供給装置（３００）には、移動距離Ｘに対応したストッパ群（４３，４４，４５）が設けられ、該ストッパ群（４３，４４，４５）により、前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク準備位置（ＷＡ）と、該ワーク準備位置（ＷＡ）から距離Ｘだけ移動させた位置とで停止させる請求項３記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク供給装置（３００）は、前記ワーク（Ｗ）に形成された軸孔（３５）に挿入され、該軸孔（３５）の内側から前記ワーク（Ｗ）を固定するワークホルダ（１１）を備える請求項７記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
被ねじ加工部（Ｗ０）の先端側に周方向基準マーク（３３）、基端側に径方向に膨出したガスシール部（ＧＳ）が形成されたスパークプラグ（２００）の主体金具（３０）となる軸状のワーク（Ｗ）を転造加工して、前記ガスシール部（ＧＳ）に対する所定位置および前記周方向基準マーク（３３）に対する所定角度位置からねじ形成する工程を含むスパークプラグ（２００）の製造方法において、
前記転造加工を行う複数のダイス（７Ａ，７Ｂ）の回転軸線（ＯＡ，ＯＢ）の間に、該回転軸線（ＯＡ，ＯＢ）と平行なワーク移動軸線（Ｏ）を仮想して、前記周方向基準マーク（３３）が前記ワーク移動軸線（Ｏ）周りにおける特定方向を向くように前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）上に配置したのち、その特定方向を維持しつつ、前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）に沿って必要量移動させて、前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）と前記ガスシール部（ＧＳ）との前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向における最短距離が特定距離を示すように、前記被ねじ加工部（Ｗ０）を前記複数のダイス（７Ａ，７Ｂ）の加工面（２７ａ，２７ｂ）に面する位置に配置し、
その後、前記特定距離を維持しつつ、前記周方向基準マーク（３３）と前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）上に定められたダイス基準位置（Ｔ１〜Ｔ５）とを所定の回転角度位置関係に維持した状態で前記ワーク（Ｗ）と前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）とを相対接近させ、前記被ねじ加工部（Ｗ０）を転造することを特徴とするスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク移動軸線（Ｏ）上に配置したのち、前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）に対する前記ワーク（Ｗ）の相対位置を測定し、その測定結果より前記ワーク（Ｗ）の必要移動量を算出する請求項９記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ワーク（Ｗ）の位置測定は、前記ワーク（Ｗ）の前記ワーク移動軸線（Ｏ）方向における前記ガスシール部（ＧＳ）のダイス側端（Ｓ）の位置をセンシングすることである請求項１０記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。
前記ダイス基準位置（Ｔ１〜Ｔ５）を、所定の角度位置に予め移動させておき、前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）および前記ワーク（Ｗ）を回転停止状態で相対接近させ、前記ワーク（Ｗ）に前記ダイス（７Ａ，７Ｂ）が接触してから転造を開始する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のスパークプラグ（２００）の製造方法。