JP4202665B2

JP4202665B2 - Method for producing sintered ceramic molded body and method for producing ceramic heater

Info

Publication number: JP4202665B2
Application number: JP2002089102A
Authority: JP
Inventors: 竜二江本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003285314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未焼成セラミック成形部材の余剰部分を除去する除去工程を備える焼成済セラミック成形体の製造方法、及びセラミックヒータの製造方法と、この製造方法で製造されたセラミックヒータを有するグロープラグとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、焼成済セラミック成形体の製造において、未焼成セラミック成形部材を射出成形によって成形した場合、射出成形で生じた余剰部分を除去する必要がある。このため、未焼成セラミック成形部材を射出成形金型から取り出して、この未焼成セラミック成形部材の狙いの外形形状に合わせた専用の切断金型によって、バリ等の余剰部分を切断除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような専用の切断金型は高価であり、さらに、切断の繰り返しにより切断刃が劣化するために定期的に交換しなければならず、経済的な方法ではなかった。このような焼成済セラミック成形体としては、例えば、グロープラグの先端側に組付けられるセラミックヒータや、ガスセンサの固体電解質材料からなる検出素子を加熱して活性化させるために用いられるセラミックヒータが挙げられる。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、射出成形によって成形した未焼成セラミック成形部材の余剰部分を、低コストな方法で除去することができる焼成済セラミック成形体の製造方法、及びセラミックヒータの製造方法と、この製造方法で製造されたセラミックヒータを有するグロープラグとを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決しようとする課題、作用及び効果】
その解決手段は、焼成済セラミック成形体の製造方法であって、焼成後に上記焼成済セラミック成形体の一部または全部をなす、射出成形された未焼成セラミック成形部材について、上記射出成形で生じた余剰部分をレーザを用いて除去する除去工程を備え、上記未焼成セラミック成形部材を、上記射出成形に用いた複数の金型のうち保持用金型に保持しつつ、他の金型を上記保持用金型から分離した後、上記保持用金型に保持したままで上記未焼成セラミック成形部材を上記除去工程に供し、上記除去工程は、上記未焼成セラミック成形部材の加工位置を、上記保持用金型を基準として位置決めする除去工程であって、上記保持用金型に形成されている基準マークを画像認識により検出し、この検出した基準マークを利用して、上記射出成形された未焼成セラミック成形部材のうち上記余剰部分を除いた未焼成セラミック成形部材の仮想外形線を、上記加工位置として位置決めし、この位置決めした加工位置にレーザを照射して、上記余剰部分を切断する焼成済セラミック成形体の製造方法である。
【０００６】
本発明の製造方法では、射出成形された未焼成セラミック成形部材について、射出成形で生じたバリ等の余剰部分をレーザを用いて除去することにした。レーザを用いた除去工程は、未焼成セラミック成形部材の加工寸法をレーザ加工装置に設定し、その加工寸法（狙いの外形形状）に基づいて、レーザを未焼成セラミック成形部材の外側面の特定部位または略全体に照射することで可能となるので、従来のような専用の切断金型は不要となり、さらに、未焼成セラミック成形部材の寸法変更・外形形状変更にも容易に対応することができるので経済的である。
さらに、本発明では、射出成形された未焼成セラミック成形部材を保持用金型から取り出さずに、保持用金型に保持したまま除去工程に供することにした。つまり、射出成形用の金型の１つをレーザ加工における未焼成セラミック成形部材の保持用治具としても用い、未焼成セラミック成形部材の余剰部分を除去することにした。このため、本発明では、除去工程専用の未焼成セラミック成形部材の保持用治具が不要であり、さらに、射出成形された未焼成セラミック成形部材を、除去工程で用いる未焼成セラミック成形部材の保持用治具に移し換える必要もないので、作業効率が良く、低コストである。
本発明では、前述したように、射出成形された未焼成セラミック成形部材を保持用金型から移し換えることなく保持用金型に保持したまま除去工程に供するので、除去工程における未焼成セラミック成形部材の保持用金型に対する位置は一定となる。従って、本発明の除去工程では、未焼成セラミック成形部材の加工位置を保持用金型を基準として位置決めするので、高精度に未焼成セラミック成形部材の加工位置を位置決めすることができ、高精度にバリ等の余剰部分を切断することが可能となる。
特に、未焼成セラミック成形部材の加工位置を、保持用金型に形成されている基準マークを利用して位置決めするので、未焼成セラミック成形部材について高精度に加工位置を位置決めでき、高精度にバリ等の余剰部分を切断することができる。
【０００７】
さらに、上記焼成済セラミック成形体の製造方法であって、前記除去工程では、レーザを用いて切断された前記余剰部分を吸引または飛散させて除去する焼成済セラミック成形体の製造方法とすると良い。
【０００８】
ところで、未焼成セラミック成形部材は、射出成形によって成形される関係から、バインダ（有機結合材）を含んでいるために粘着性を有している。このため、バリ等の余剰部分をレーザを用いて切断しても、切断された余剰部分が未焼成セラミック成形部材に付着し、残留してしまうことがあった。
そこで、本発明では、切断されたバリ等の余剰部分を吸引または飛散させて除去することにした。このようにすることで、切断された余剰部分が付着していない未焼成セラミック成形部材を得ることができる。なお、バリ等の余剰部分を吸引または飛散させつつ切断すれば、切断された余剰部分が未焼成セラミック成形部材に付着することがないので好ましい。
【０００９】
さらに、上記焼成済セラミック成形体の製造方法であって、前記未焼成セラミック成形部材は、一端から他端に向かって延びる形状であって、一部と他の一部とが互いに接近する形状を有し、焼成後に導電性を発現する材質からなり、前記除去工程は、上記未焼成セラミック成形部材の上記一部と他の一部のうち少なくとも互いに接近する接近部に生じた前記余剰部分を除去する焼成済セラミック成形体の製造方法とすると良い。
【００１０】
本発明の未焼成セラミック成形部材のように、一端から他端に向かって延びる形状であって、一部と他の一部とが互いに接近する形状の未焼成セラミック成形部材では、射出成形で生じたバリ等の余剰部分が上記接近部に存在していると、この余剰部分を介して接近部が接続してしまう虞がある。さらに、本発明では、このような未焼成セラミック成形部材を焼成した焼成済セラミック成形体が導電性を有するため、この焼成済セラミック成形体を使用に供すれば、バリ等の余剰部分を介して電気的なショートが生じる虞がある。
【００１１】
これに対し、本発明の除去工程では、このような未焼成セラミック成形部材について、少なくとも接近部に生じたバリ等の余剰部分をレーザによって切断し、さらに、切断したバリ等の余剰部分を吸引または飛散させて除去する。このため、本発明の除去工程後の未焼成セラミック成形部材には、バリ等の余剰部分が接近部に存在しなくなる。従って、本発明の除去工程を用いて製造した導電性を有する焼成済セラミック成形体は、バリ等の余剰部分を介して電気的なショートが生じにくく好ましい。
【００１２】
なお、一端から他端に向かって延びる形状であって、一部と他の一部とが互いに接近する形状としては、例えば、一端から他端までに少なくとも一部が屈曲しているものが挙げられる。具体的には、Ｕ字状、螺旋状、渦巻き状、波状等が挙げられる。さらに具体的には、例えば、略Ｕ字状の未焼成セラミック成形部材であって、このうち略平行な直線部分が接近しているものが挙げられる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
他の解決手段は、導電性セラミックからなる発熱体と、絶縁性セラミックからなり、上記発熱体の少なくとも一部を包囲してこれと一体に焼成されてなる絶縁性基体と、を有するセラミックヒータの製造方法であって、焼成後に上記発熱体となる射出成形された未焼成セラミック成形部材のうち、上記射出成形で生じた余剰部分をレーザを用いて除去する除去工程を備え、上記未焼成セラミック成形部材を、上記射出成形に用いた複数の金型のうち保持用金型に保持しつつ、他の金型を上記保持用金型から分離した後、上記保持用金型に保持したままで上記未焼成セラミック成形部材を上記除去工程に供し、上記除去工程は、上記未焼成セラミック成形部材の加工位置を、上記保持用金型を基準として位置決めする除去工程であって、上記保持用金型に形成されている基準マークを画像認識により検出し、この検出した基準マークを利用して、上記射出成形された未焼成セラミック成形部材のうち上記余剰部分を除いた未焼成セラミック成形部材の仮想外形線を、上記加工位置として位置決めし、この位置決めした加工位置にレーザを照射して、上記余剰部分を切断するセラミックヒータの製造方法である。
【００１８】
本発明は、セラミックヒータの製造方法であり、このうち、焼成後に発熱体となる射出成形された未焼成セラミック成形部材について、射出成形で生じたバリ等の余剰部分をレーザを用いて除去することにした。レーザを用いた除去工程は、発熱体となる未焼成セラミック成形部材の加工寸法をレーザ加工装置に設定し、その加工寸法（狙いの外形形状）に基づいて、レーザを未焼成セラミック部材の外側面の特定部位または略全体に照射することで可能となるので、従来のような専用の切断金型は不要となり、さらに、未焼成セラミック成形部材の寸法変更・外形形状変更にも容易に対応することができるので経済的である。
さらに、本発明の製造方法では、射出成形用の金型の１つをレーザ加工における未焼成セラミック成形部材の保持用治具としても用いるため、除去工程専用の未焼成セラミック成形部材の保持用治具が不要である。また、未焼成セラミック成形部材を除去工程で用いる保持用治具に移し換える必要もなくなり、作業効率が良く、低コストである。
本発明の製造方法では、前述したように、未焼成セラミック成形部材を保持用金型に保持したまま除去工程に供するので、除去工程における未焼成セラミック成形部材の保持用金型に対する位置は一定となる。従って、この除去工程では、未焼成セラミック成形部材の加工位置を保持用金型を基準として位置決めするので、高精度に未焼成セラミック成形部材の加工位置を位置決めすることができ、高精度にバリ等の余剰部分を切断することが可能となる。
特に、未焼成セラミック成形部材の加工位置を、保持用金型に形成されている基準マークを利用して位置決めするので、未焼成セラミック成形部材について高精度に加工位置を位置決めでき、高精度にバリ等の余剰部分を切断することができる。
【００１９】
さらに、上記セラミックヒータの製造方法であって、前記除去工程では、レーザを用いて切断された前記余剰部分を吸引または飛散させて除去するセラミックヒータの製造方法とするのが好ましい。このようにすることで、切断された余剰部分が付着していない、焼成後に発熱体となる未焼成セラミック成形部材を得ることができる。なお、バリ等の余剰部分を吸引または飛散させつつ切断すれば、切断された余剰部分が未焼成セラミック成形部材に付着することがないので好ましい。
【００２０】
さらに、上記セラミックヒータの製造方法であって、前記未焼成セラミック成形部材は、一端から他端に向かって延びる形状であって、一部と他の一部とが互いに接近する形状を有し、前記除去工程は、上記未焼成セラミック成形部材の上記一部と他の一部のうち少なくとも互いに接近する接近部に生じた前記余剰部分を除去するセラミックヒータの製造方法とするのが好ましい。
例えば、前述したような、接近部を有する略Ｕ字状の未焼成セラミック成形部材では、射出成形で生じたバリ等の余剰部分が接近部に存在していると、これを焼成した後の発熱体において、バリ等の余剰部分を介しての電気的なショートが生じ、十分に発熱しない虞がある。これに対し、この製造方法の除去工程では、少なくとも接近部に生じたバリ等の余剰部分を除去するので、セラミックヒータについて、バリ等の余剰部分を介しての電気的なショートが生じにくくできる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
また、上記セラミックヒータの製造方法によって製造された上記セラミックヒータを有するグロープラグが好ましい。
【００２４】
このグロープラグは、レーザを用いた除去工程を備える製造方法によって製造したセラミックヒータを有するグロープラグである。前述したように、レーザを用いた除去工程は、焼成されて発熱体となる未焼成セラミック成形部材の加工寸法をレーザ加工装置に設定し、その加工寸法（狙いの外形形状）に基づいて、レーザを未焼成セラミック成形部材の外側面の特定部位または略全体に照射することで可能となるので、従来のような専用の切断金型は不要となり、さらに、グロープラグの品番変更に伴う未焼成セラミック成形部材の寸法変更・外形形状変更にも容易に対応することができるので経済的である。従って、このグロープラグは、低コストなグロープラグとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の製造方法によって製造されるセラミックヒータ１０を使用したグロープラグ１を、その内部構造と共に示すものである。このグロープラグ１は、その先端に設けられたセラミックヒータ１０と、このセラミックヒータ１０の先端部１０ｂが突出するようにその外周を覆う金属製の外筒２、さらにこの外筒２を外側から覆う筒状の金属ハウジング３を備えている。なお、セラミックヒータ１０と外筒２、及び外筒２と金属ハウジング３は、それぞれろう付けにより接合され、または圧入されて一体化している。
【００２６】
セラミックヒータ１０の後端部１０ｃには、金属線により両端が弦巻バネ状に形成された結合部材５の一端が外側から嵌合している。この結合部材５の他端側は、金属ハウジング３内に挿入された金属軸６の先端部に嵌着している。金属軸６の後端側は、金属ハウジング３の外側へ延びると共に、その外周面に形成されたネジ部６ｂにナット７が螺合し、これを金属ハウジング３に向けて締付けることにより、金属軸６が金属ハウジング３に対して固定されている。また、ナット７と金属ハウジング３との間には、絶縁ブッシュ８が嵌め込まれている。そして、金属ハウジング３の外周面には、図示しないエンジンブロックにグロープラグ１を固定するためのネジ部４が形成されている。
【００２７】
セラミックヒータ１０は、図２にその断面図を示すように、略Ｕ字状の発熱体１１を備え、その端部には線状の第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６の先端部が埋設されている。この発熱体１１、第１電極リード部材１５、及び第２電極リード部材１６は、円形断面を有する棒状の絶縁性基体１７内に埋設されるように形成されている。ただし、第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６の他端１５ｂ，１６ｂは、絶縁性基体１７の外表面から露出している。このうち、発熱体１１は、絶縁性基体１７の先端部１７ｂに位置する方向変換部１４と、これに連結する互いに平行な第１直線部１２及び第２直線部１３とを有する。さらに、この第１直線部１２と第２直線部１３とは互いに接近しており、第１直線部１２のうち第２直線部１３に接近している部分を第１接近部１２ｂ、第２直線部１３のうち第１直線部１２に接近している部分を第２接近部１３ｂとする。
【００２８】
このようなセラミックヒータ１０は、次のようにして製造する。
まず、Ｓｉ３Ｎ４を主成分とする粉末を８５重量％、焼結助剤としてのＹｂ２Ｏ３粉末を１０重量％、及びＳｉＯ２粉末を５重量％の割合で配合した絶縁成分用原料を用意する。さらに、この絶縁成分用原料を４５重量％、ＷＣ粉末を５５重量％の割合で混合し、原料粉末とする。次いで、図３に示すような、第１金型３１と第２金型３２とからなる射出成形用金型３０のうち電極設置部３０ｂに、断面形状が円形のタングステン製の第１電極材２５及び第２電極材２６を固定する。図３（ａ）は射出成形用金型３０の上面図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。なお、第１電極材２５及び第２電極材２６は、焼成後に第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６となる。
【００２９】
次いで、公知の射出成形手法によって、上記原料粉末とバインダ（有機結合剤；例えばワックス系の有機材料）とを混練したスラリーを、図３に示す射出口３０ｄから射出成形用金型３０内へ射出し、成形室３０ｃ内に未焼成セラミック成形部材２１を成形する（図４参照）。このとき、未焼成セラミック成形部材２１と第１電極材２５及び第２電極材２６とが一体となった、一体成形体２０が形成される（図４参照）。なお、第１金型３１が、前述した保持用金具に相当する。
【００３０】
次いで、この一体成形体２０が第１金型３１に保持されるように、第２金型３２の貫通孔３２ｃ内に挿入されている図示しないノックアウトピンを用いて押圧し、一体成形体２０を第２金型３２から分離させつつ、第２金型３２を第１金型３１から分離する。分離後の第１金型３１に保持された一体成形体２０を図４に示す。図４に示すように、一体成形体２０のうち未焼成セラミック成形部材２１は略Ｕ字状であり、成形材料の流入経路部分が成形した連結部２９ｃによって複数の未焼成セラミック成形部材２１が一体となっている。さらに、図４に拡大して示すように、未焼成セラミック成形部材２１は、第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂを有し、この第１、第２接近部２２ｂ，２３ｂを含む未焼成セラミック成形部材２１の外側面には、射出成形によって生じた複数のバリ２９ｂが存在している。
【００３１】
次に、除去工程において、このような未焼成セラミック成形部材２１から、余剰部分２９であるバリ２９ｂ及び連結部２９ｃをレーザを用いて除去する。
具体的には、まず、一体成形体２０を第１金型３１に保持したままの状態で、図５に示すように、公知のＣＯ２レーザ加工装置４０のＸ−Ｙテーブル４１上に載置する。次いで、第１金型３１に形成されている基準マーク３１ｂ（図６参照）を画像認識により検出し、これを利用して未焼成セラミック成形部材２１の加工位置を位置決めする。すなわち、未焼成セラミック成形部材２１のうち、図６に破線で示すような、余剰部分２９を除いた未焼成セラミック成形部材２１の仮想外形線を加工位置として位置決めする。このようにして位置決めした、図６に破線で示す加工位置にＣＯ２レーザを照射して、余剰部分２９であるバリ２９ｂ及び連結部２９ｃを切断する。
【００３２】
レーザを用いた除去工程は、未焼成セラミック成形部材２１の加工寸法をレーザ加工装置４０に設定し、その加工寸法（狙いの外形形状）に沿った形でレーザを未焼成セラミック成形部材２１に照射することで可能となるので、従来のような専用の切断金型は不要となり、さらに、焼成されて発熱体となる未焼成セラミック成形部材の寸法変更・外形形状変更にも容易に対応することができるので経済的である。さらに、本実施形態では、射出成形された未焼成セラミック成形部材２１を第１金型３１から取り出さずに、第１金型３１に保持したまま除去工程に供することにした。つまり、射出成形用の金型の１つである第１金型３１をレーザ加工における未焼成セラミック成形部材２１の保持用治具としても用いることにした。このため、本実施形態では、除去工程専用の未焼成セラミック成形部材２１の保持用治具が不要であり、さらに、射出成形された未焼成セラミック成形部材２１を、除去工程で用いる未焼成セラミック成形部材２１の保持用治具に移し換える必要もないので、作業効率が良く、低コストである。
【００３３】
さらに、本実施形態では、射出成形した未焼成セラミック成形部材２１を第１金型３１から移し換えることなく、第１金型３１に保持したまま除去工程に供したので、除去工程における未焼成セラミック成形部材２１の第１金型３１に対する位置は一定となった。且つ、未焼成セラミック成形部材２１の加工位置を、第１金型３１に形成されている基準マーク３１ｂ（図４参照）を利用して位置決めしたので、未焼成セラミック成形部材２１について高精度に加工位置を位置決めでき、高精度にバリ等の余剰部分２９を切断することができた。従って、本実施形態の除去工程では、未焼成セラミック成形部材について、射出成形で生じた余剰部分を高精度に切断することができる。
【００３４】
次いで、図７に示すように、公知の真空技術を利用した吸引除去装置５０を用いて、切断したバリ２９ｂを吸引して除去する。具体的には、吸引除去装置５０の吸引口５１を、一体成形体２０を搭載している第１金型３１の上方に位置させ、一定の間隔を保持しつつ切断したバリ２９ｂを吸引除去した。その後、一体成形体２０を第１金型３１から取り出すことによって、切断した連結部２９ｃとも分離し、図８に示すような、切断した余剰部分２９が未焼成セラミック成形部材２１に付着していない、特に、第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂに余剰部分２９が存在しない未焼成セラミック成形部材２１を得ることができた。
【００３５】
一方、これとは別に、絶縁性基体１７を形成するための原料粉末を、予め金型プレス成形することにより、図９に示すような、上下別体に形成された分割絶縁部材２７，２８を用意しておく。具体的には、まず、Ｓｉ３Ｎ４粉末を８３重量％、焼結助剤としてのＹｂ２Ｏ３粉末を１０重量％、ＳｉＯ２粉末を５重量％、及びＭｏＳｉ２粉末を２重量％の割合で配合した原料粉末を用意する。次いで、この原料粉末をバインダと共に２０時間湿式混合したものをスプレードライにより造粒し、この造粒粉末を金型プレス成形によって圧粉し、分割絶縁部材２７，２８を形成した。この分割絶縁部材２７，２８の合わせ面２７ｃ，２８ｃには、図９に示すように、一体成形体２０に対応した形状の凹部２７ｂ，２８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３６】
次に、図９に示すように、一体成形体２０を分割絶縁部材２８の凹部２８ｂ内に配置する。さらに、分割絶縁部材２７の凹部２７ｂ内に一体成形体２０を収容させつつ、合わせ面２７ｃを合わせ面２８ｃに接触させるようにして、一体成形体２０を分割絶縁部材２７，２８内に収容する。次いで、これらをプレス・圧縮することにより、一体成形体２０及び分割絶縁部材２７，２８が一体化した複合成形体６０を形成する。
【００３７】
こうして得られた複合成形体６０について、まず、原料粉末中のバインダ成分を除去するために、所定の温度（例えば約６００℃）で仮焼する。続いて、これをホットプレス用金型内に収容し、加圧しながら所定の温度（例えば約１８００℃）で焼成する。このとき、未焼成セラミック成形部材２１が発熱体１１に、分割絶縁部材２７，２８が絶縁性基体１７に、第１電極材２５及び第２電極材２６が第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６になる。次いで、絶縁性基体１７の外側の面に研磨加工を施して、図２に示したように、第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６の他端１５ｂ，１６ｂが絶縁性基体１７の外表面から露出したセラミックヒータ１０を得ることができた。
【００３８】
本実施形態では、特に、本実施形態の未焼成セラミック成形部材２１が第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂを含む略Ｕ字形状であり、この第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂには射出成形で生じた余剰部分２９が複数存在していた。このため、この余剰部分２９を介して第１接近部２２ｂと第２接近部２３ｂとが接続してしまう虞があった。しかも、未焼成セラミック成形部材２１を焼成した発熱体１１は導電性を有するため、第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂに余剰部分２９が存在したままでセラミックヒータ１０を使用に供すれば、余剰部分を介して電気的なショートが生じる虞があった。
【００３９】
これに対し、本実施形態の除去工程では、このような未焼成セラミック成形部材２１のうち、第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂに生じた余剰部分２９についてもレーザによって切断し、切断した余剰部分２９を吸引して確実に除去することができた。このため、本実施形態では、除去工程後の未焼成セラミック成形部材２１のうち第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂには、図８に示したように、余剰部分２９が存在することがなく、焼成後のセラミックヒータ１０について、余剰部分を介して電気的なショートが生じる虞はなくなった。
【００４０】
その後、公知の手法によって、図１に示すような、セラミックヒータ１０を用いたグロープラグ１を完成させる。具体的には、まず、金属製の外筒２内にセラミックヒータ１０を挿入し、その先端部１０ｂが金属製の外筒２から突出するような位置で、両者をろう付けにより接合する。次いで、これらと金属軸６とをバネ状の結合部材５の両端部に嵌合させて連結し、さらに、この連結したものを筒状の金属ハウジング３内に挿入し、外筒２と金属ハウジング３とをろう付けにより接合する。次いで、金属軸６の後端側から絶縁ブッシュ８を嵌め込み、さらに、金属軸６のネジ部６ｂにナット７を螺挿して金属ハウジング３に向けて締付けることにより、金属軸６を金属ハウジング３に対して固定する。このようにして、図１に示すような、セラミックヒータ１０を用いたグロープラグ１を完成させた。
【００４１】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、レーザ加工装置４０を用いて余剰部分２９を切断した後に、吸引除去装置５０を用いて切断した余剰部分２９を吸引して除去した。しかし、吸引除去装置５０を用いて吸引しつつ、レーザ加工装置４０を用いて余剰部分２９を切断するようにしても良い。このようにすれば、切断された余剰部分２９が、未焼成セラミック成形部材２１に付着する可能性をさらに小さくできるので好ましい。さらに、切断された余剰部分２９の除去にあたっては、上記実施形態のように吸引装置５０を用いずに、公知の空気噴出装置を用いて一体成形体２０を搭載している第１金型３１に加圧空気を供給し、切断したバリ２９ｂ等を飛散させつつ除去しても良い。
【００４２】
また、本実施形態の除去工程に供した未焼成セラミック成形部材２１は、第１接近部２２ｂ及び第２接近部２３ｂを含む略Ｕ字形状であったが、このような形状に限定されることはない。本実施形態の除去工程は、直線形状、方形状、コイル形状等、いずれの形状の未焼成セラミック成形部材についても、射出成形で生じた余剰部分を高精度に除去することができる。
また、本実施形態では、未焼成セラミック成形部材２１と分割絶縁部材２７，２８とを一体にした複合成形体６０を焼成してセラミックヒータ１０（焼成済セラミック成形体）とした。しかし、未焼成セラミック成形部材２１のみを焼成して焼成済セラミック成形体としても良い。
【００４３】
また、本実施形態では、ＣＯ２レーザ加工装置４０を用いて、未焼成セラミック成形部材２１にＣＯ２レーザを照射したが、ＹＡＧレーザ加工装置を用いてＹＡＧレーザを照射するようにしても良い。
また、本実施形態では、未焼成セラミック成形部材２１の加工位置の位置決めを、第１金型３１に形成されている基準マーク３１ｂを画像認識により検出し、Ｘ−Ｙテーブル４１を移動させるようにしたが、レーザ照射部をＸ−Ｙ方向に移動させるようにしても良い。また、基準マーク３１ｂを用いずに、第１金型３１の枠体から外側に突出している第１電極リード部材１５及び第２電極リード部材１６を、未焼成セラミック成形部材２１ごとに画像認識により検出しながら、Ｘ−Ｙテーブルを移動させて位置決めするようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかるセラミックヒータ１０を組付けたグロープラグ１の部分断面図である。
【図２】実施形態にかかるセラミックヒータ１０の断面図である。
【図３】実施形態にかかる射出成形用金型３０を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施形態にかかる射出成形後の第１金型３１に保持された一体成形体２０を示す上面図、及び未焼成セラミック成形部材２１の拡大図である。
【図５】実施形態にかかる除去工程における、レーザ加工方法を説明するための説明図である。
【図６】実施形態にかかる除去工程における、レーザ加工位置を示す説明図である。
【図７】実施形態にかかる除去工程において、切断した余剰部分２９を吸引除去する方法を説明するための説明図である。
【図８】実施形態にかかる未焼成セラミック成形部材２１を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】実施形態にかかる複合成形体６０の分解斜視図である。
【符号の説明】
１グロープラグ
１０セラミックヒータ（焼成済セラミック成形体）
１２ｂ，２２ｂ第１接近部
１３ｂ，２３ｂ第２接近部
１１発熱体
１７絶縁性基体
２０一体成形体
２１未焼成セラミック成形部材
２９余剰部分
２９ｂバリ
２９ｃ連結部
３０射出成形用金型
３１第１金型（保持用金型）
３２第２金型（他の金型）
６０複合成形体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a fired ceramic molded body comprising a removal step of removing an excess portion of an unfired ceramic molded member, a method for producing a ceramic heater, and a glow plug having a ceramic heater produced by the production method. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the production of a fired ceramic molded body, when an unfired ceramic molded member is molded by injection molding, it is necessary to remove excess portions generated by injection molding. For this reason, the unfired ceramic molded member is taken out from the injection mold, and excess portions such as burrs are cut and removed by a dedicated cutting die that matches the target outer shape of the unfired ceramic molded member.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a dedicated cutting die is expensive, and further, since the cutting blade deteriorates due to repeated cutting, it must be replaced periodically, which is not an economical method. Examples of such a fired ceramic molded body include a ceramic heater assembled on the tip side of a glow plug and a ceramic heater used for heating and activating a detection element made of a solid electrolyte material of a gas sensor. It is done.
[0004]
The present invention has been made in view of such problems, and a method for producing a fired ceramic molded body capable of removing an excess portion of an unfired ceramic molded member formed by injection molding by a low-cost method. Another object of the present invention is to provide a ceramic heater manufacturing method and a glow plug having a ceramic heater manufactured by the manufacturing method.
[0005]
[Problems, actions and effects to solve problems]
The solution is a method for producing a fired ceramic molded body, and the injection molded green ceramic molded member that forms part or all of the fired ceramic molded body after firing is produced by the injection molding. A removal step of removing excess portions using a laser, and holding the unfired ceramic molded member in a holding mold among a plurality of molds used in the injection molding while holding the other molds After being separated from the mold, the green ceramic molded member is subjected to the removing step while being held in the holding mold, and the removing step determines the processing position of the green ceramic molded member for the holding. A removal step of positioning with a mold as a reference, wherein a reference mark formed on the holding mold is detected by image recognition, and the injection reference is detected using the detected reference mark. The virtual contour line of the green ceramic molded member excluding the surplus portion of the green ceramic molded member is positioned as the processing position, and the laser is irradiated to the positioned processing position to cut the surplus portion. This is a method for producing a fired ceramic molded body.
[0006]
In the manufacturing method of the present invention, the surplus parts such as burrs generated by the injection molding are removed from the unfired ceramic molded member that has been injection molded by using a laser. The removal process using the laser sets the processing dimensions of the unfired ceramic molded member in the laser processing apparatus, and based on the processing dimensions (target outer shape), the laser is sent to a specific part of the outer surface of the unfired ceramic molded member. Or it can be done by irradiating almost the entire surface, so there is no need for a conventional cutting die, and it is possible to easily deal with changes in dimensions and external shape of unfired ceramic molded parts. Economical.
Furthermore, in the present invention, the injection-molded green ceramic molded member is not taken out from the holding mold, but is used for the removing step while being held in the holding mold. That is, one of the molds for injection molding is also used as a jig for holding an unfired ceramic molded member in laser processing, and an excess portion of the unfired ceramic molded member is removed. For this reason, in this invention, the jig | tool for holding | maintenance of the unbaking ceramic shaping | molding member only for a removal process is unnecessary, and also the holding | maintenance of the unbaking ceramic shaping | molding member used in the removal process by the non-baking ceramic shaping | molding member injection-molded Since it is not necessary to transfer to a jig for work, the work efficiency is good and the cost is low.
In the present invention, as described above, the unfired ceramic molded member that has been injection molded is used in the removal process while being held in the holding mold without being transferred from the holding mold. The position with respect to the holding mold is constant. Therefore, in the removal process of the present invention, the processing position of the unfired ceramic molded member is positioned with reference to the holding mold, so that the processing position of the unfired ceramic molded member can be positioned with high accuracy and high accuracy. It is possible to cut excess portions such as burrs.
In particular, since the processing position of the green ceramic molded member is positioned using the reference marks formed on the holding mold, the processing position of the green ceramic molded member can be positioned with high accuracy, and the high precision variability can be achieved. Etc. can be cut off.
[0007]
Furthermore, it is preferable that the method for manufacturing the fired ceramic molded body is a method for manufacturing a fired ceramic molded body in which the excess portion cut by using a laser is removed by suction or scattering in the removing step.
[0008]
By the way, the non-fired ceramic molded member has adhesiveness because it includes a binder (organic binder) because of being molded by injection molding. For this reason, even if a surplus portion such as a burr is cut using a laser, the cut surplus portion may adhere to the green ceramic molded member and remain.
Therefore, in the present invention, the excess portion such as the cut burr is removed by suction or scattering. By doing in this way, the non-fired ceramic molded member to which the cut | disconnected excess part has not adhered can be obtained. It is preferable to cut while surplus portions such as burrs are sucked or scattered because the cut surplus portions do not adhere to the green ceramic molded member.
[0009]
Furthermore, in the method for manufacturing a fired ceramic molded body, the unfired ceramic molded member has a shape extending from one end toward the other end, and a shape in which one part and another part are close to each other. And having a material that exhibits conductivity after firing, and the removing step removes the surplus portion generated in at least the approaching portion of the unfired ceramic molded member that is close to each other. A method for producing a fired ceramic molded body is preferable.
[0010]
As in the case of the unfired ceramic molded member of the present invention, the unfired ceramic molded member having a shape extending from one end to the other end and in which one part and the other part are close to each other is produced by injection molding. If surplus parts such as burrs are present in the approaching part, the approaching part may be connected via the surplus part. Further, in the present invention, since the fired ceramic molded body obtained by firing such an unfired ceramic molded member has electrical conductivity, if this fired ceramic molded body is used, it is passed through an excess portion such as a burr. There is a risk of electrical shorting.
[0011]
On the other hand, in the removal step of the present invention, for such an unfired ceramic molded member, at least a surplus part such as a burr generated in the approaching part is cut by a laser, and further, a surplus part such as the cut burr is sucked or sucked. Scatter and remove. For this reason, surplus parts, such as a burr | flash, do not exist in an approach part in the non-baking ceramic molded member after the removal process of this invention. Therefore, the fired ceramic molded body having conductivity produced by using the removing step of the present invention is preferably less likely to cause an electrical short through an excess portion such as a burr.
[0012]
The shape extending from one end toward the other end, and the shape in which one part and the other part are close to each other, for example, is one in which at least a part is bent from one end to the other end. It is done. Specific examples include a U shape, a spiral shape, a spiral shape, and a wave shape. More specifically, for example, there are substantially U-shaped unfired ceramic molded members, of which substantially parallel straight portions are close to each other.
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
Another solution is a ceramic heater having a heating element made of a conductive ceramic and an insulating base made of an insulating ceramic, surrounding at least a part of the heating element and fired integrally therewith. A method of manufacturing, comprising a removal step of removing, by using a laser, a surplus portion generated in the injection-molded non-fired ceramic molded member that becomes the heating element after firing using a laser. While holding the member in the holding mold among the plurality of molds used in the injection molding, the other mold is separated from the holding mold, and then held in the holding mold. The green ceramic molded member is subjected to the removing step, and the removing step is a removing step of positioning the processing position of the green ceramic molded member with reference to the holding mold. An unfired ceramic molded member obtained by detecting a reference mark formed on a metal mold by image recognition and using the detected reference mark to remove the surplus portion of the injection molded unfired ceramic molded member Is a ceramic heater manufacturing method in which the virtual outline is positioned as the processing position, and the positioned processing position is irradiated with a laser to cut the surplus portion.
[0018]
The present invention is a method for manufacturing a ceramic heater, and of these, an excess portion such as a burr generated by injection molding is removed using a laser for an injection-molded unfired ceramic molded member that becomes a heating element after firing. I made it. The removal process using the laser sets the processing dimensions of the unfired ceramic molded member to be a heating element in the laser processing apparatus, and the laser is applied to the outer surface of the unfired ceramic member based on the processing dimensions (target outer shape). Because it is possible to irradiate a specific part or almost the whole, there is no need for a dedicated cutting die as in the past, and it is easy to respond to changes in dimensions and external shape of unfired ceramic molded parts. Is economical.
Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, since one of the injection molds is used as a jig for holding the unfired ceramic molded member in laser processing, the jig for holding the unfired ceramic molded member dedicated to the removal process is used. No tools are needed. Further, it is not necessary to transfer the unfired ceramic molded member to a holding jig used in the removing step, and the work efficiency is good and the cost is low.
In the manufacturing method of the present invention, as described above, since the unfired ceramic molded member is subjected to the removal step while being held in the holding mold, the position of the unfired ceramic molded member relative to the holding die in the removal step is constant. Become. Therefore, in this removal step, the processing position of the green ceramic molded member is positioned with reference to the holding mold, so that the processing position of the green ceramic molded member can be positioned with high accuracy, such as burrs with high accuracy. It is possible to cut off the surplus part of.
In particular, since the processing position of the green ceramic molded member is positioned using the reference marks formed on the holding mold, the processing position of the green ceramic molded member can be positioned with high accuracy, and the high precision variability can be achieved. Etc. can be cut off.
[0019]
Furthermore, it is preferable that the method for manufacturing the ceramic heater is a method for manufacturing a ceramic heater in which, in the removing step, the excess portion cut using a laser is sucked or scattered. By doing in this way, the non-baking ceramic molded member which becomes a heat generating body after baking without the excess part cut | disconnected can be obtained. It is preferable to cut while surplus portions such as burrs are sucked or scattered because the cut surplus portions do not adhere to the green ceramic molded member.
[0020]
Furthermore, in the method for manufacturing the ceramic heater, the unsintered ceramic molded member has a shape extending from one end toward the other end, and a part and another part are close to each other, It is preferable that the removing step be a method for manufacturing a ceramic heater that removes the surplus portion generated in at least an approaching part that is close to each other among the part and the other part of the green ceramic molded member.
For example, in a substantially U-shaped unfired ceramic molded member having an approaching portion as described above, if there are surplus parts such as burrs generated by injection molding in the approaching portion, heat is generated after firing this In the body, there is a possibility that an electrical short-circuit occurs through an excess portion such as a burr and heat is not sufficiently generated. On the other hand, in the removal step of this manufacturing method, at least the surplus portion such as burrs generated in the approaching portion is removed, so that it is difficult for the ceramic heater to be electrically short-circuited through the surplus portions such as burrs.
[0021]
[0022]
[0023]
Also A glow plug having the ceramic heater manufactured by the method for manufacturing the ceramic heater Is preferred .
[0024]
this The glow plug is a glow plug having a ceramic heater manufactured by a manufacturing method including a removal process using a laser. As described above, in the removal process using a laser, the processing dimensions of an unfired ceramic molded member that is fired to become a heating element is set in the laser processing apparatus, and the laser is determined based on the processing dimensions (target outer shape). Is made possible by irradiating a specific part or almost the entire outer surface of the unfired ceramic molded member, so that a conventional cutting die is not required, and the unfired ceramic accompanying the change in the part number of the glow plug It is economical because it can easily cope with changes in dimensions and external shape of the molded member. Therefore, this The glow plug is a low-cost glow plug.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a glow plug 1 using a ceramic heater 10 manufactured by the manufacturing method of this embodiment together with its internal structure. The glow plug 1 includes a ceramic heater 10 provided at the tip thereof, a metal outer tube 2 that covers the outer periphery of the ceramic heater 10 so that a tip portion 10b of the ceramic heater 10 protrudes, and further covers the outer tube 2 from the outside. A cylindrical metal housing 3 is provided. The ceramic heater 10 and the outer cylinder 2 and the outer cylinder 2 and the metal housing 3 are joined by brazing or press-fitted and integrated.
[0026]
One end of a coupling member 5 having both ends formed in a string spring shape by a metal wire is fitted to the rear end portion 10c of the ceramic heater 10 from the outside. The other end of the coupling member 5 is fitted to the tip of the metal shaft 6 inserted into the metal housing 3. The rear end side of the metal shaft 6 extends to the outside of the metal housing 3, and a nut 7 is screwed into a screw portion 6 b formed on the outer peripheral surface of the metal shaft 6. 6 is fixed to the metal housing 3. An insulating bush 8 is fitted between the nut 7 and the metal housing 3. A screw portion 4 for fixing the glow plug 1 to an engine block (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the metal housing 3.
[0027]
The ceramic heater 10 includes a substantially U-shaped heating element 11 as shown in a cross-sectional view in FIG. 2, and ends of linear first electrode lead members 15 and second electrode lead members 16 at the ends thereof. The part is buried. The heating element 11, the first electrode lead member 15, and the second electrode lead member 16 are formed so as to be embedded in a rod-shaped insulating substrate 17 having a circular cross section. However, the other ends 15 b and 16 b of the first electrode lead member 15 and the second electrode lead member 16 are exposed from the outer surface of the insulating substrate 17. Among them, the heating element 11 includes a direction changing portion 14 positioned at the tip end portion 17b of the insulating base 17, and a first straight portion 12 and a second straight portion 13 that are connected to each other and that are parallel to each other. Further, the first straight line portion 12 and the second straight line portion 13 are close to each other, and a portion of the first straight line portion 12 that is close to the second straight line portion 13 is defined as the first approach portion 12b and the second straight line portion. A portion of the portion 13 that is approaching the first straight portion 12 is referred to as a second approaching portion 13b.
[0028]
Such a ceramic heater 10 is manufactured as follows.
First, a raw material for an insulating component is prepared in which 85% by weight of powder containing Si3N4 as a main component, 10% by weight of Yb2O3 powder as a sintering aid, and 5% by weight of SiO2 powder are blended. Further, this insulating component raw material is mixed at a ratio of 45 wt% and WC powder at a ratio of 55 wt% to obtain a raw material powder. Next, as shown in FIG. 3, the first electrode member 25 made of tungsten having a circular cross-sectional shape is formed in the electrode installation portion 30 b in the injection mold 30 including the first mold 31 and the second mold 32. And the 2nd electrode material 26 is fixed. FIG. 3A is a top view of the injection mold 30 and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA. The first electrode material 25 and the second electrode material 26 become the first electrode lead member 15 and the second electrode lead member 16 after firing.
[0029]
Next, a slurry obtained by kneading the raw material powder and a binder (organic binder; for example, a wax-based organic material) by a known injection molding method is injected into the injection mold 30 from the injection port 30d shown in FIG. Then, the unfired ceramic molded member 21 is molded in the molding chamber 30c (see FIG. 4). At this time, an integrally molded body 20 is formed in which the unfired ceramic molded member 21, the first electrode material 25, and the second electrode material 26 are integrated (see FIG. 4). The first mold 31 corresponds to the holding metal fitting described above.
[0030]
Next, the integrally molded body 20 is pressed using a knockout pin (not shown) inserted into the through hole 32c of the second mold 32 so that the integrally molded body 20 is held by the first mold 31, and the integral molded body 20 is pressed. The second mold 32 is separated from the first mold 31 while being separated from the second mold 32. FIG. 4 shows the integrally molded body 20 held by the first mold 31 after separation. As shown in FIG. 4, the green ceramic molded member 21 of the integrally formed body 20 is substantially U-shaped, and a plurality of green ceramic molded members 21 are integrally formed by a connecting portion 29 c formed by the inflow path portion of the molding material. It has become. Further, as shown in FIG. 4 in an enlarged manner, the unfired ceramic molded member 21 has a first approach portion 22b and a second approach portion 23b, and includes an unsintered portion including the first and second approach portions 22b and 23b. A plurality of burrs 29 b generated by injection molding are present on the outer surface of the ceramic molded member 21.
[0031]
Next, in the removing step, the burr 29b and the connecting portion 29c, which are the surplus portions 29, are removed from the unfired ceramic molded member 21 using a laser.
Specifically, first, as shown in FIG. 5, the integrally molded body 20 is held on the XY table 41 of the known CO 2 laser processing apparatus 40 while being held by the first mold 31. . Next, the reference mark 31b (see FIG. 6) formed on the first mold 31 is detected by image recognition, and the processing position of the green ceramic molded member 21 is positioned using this. That is, the virtual outline of the unfired ceramic molded member 21 excluding the surplus portion 29 as shown by the broken line in FIG. The CO2 laser is irradiated to the processing position positioned in this way and indicated by a broken line in FIG. 6 to cut the burr 29b and the connecting portion 29c which are the surplus portions 29.
[0032]
In the removal process using a laser, the processing dimensions of the unfired ceramic molded member 21 are set in the laser processing apparatus 40, and the unfired ceramic molded member 21 is irradiated with the laser along the processing dimensions (target outer shape). This makes it possible to eliminate the need for a dedicated cutting die as in the prior art, and can easily cope with changes in dimensions and external shapes of unfired ceramic molded members that are fired to become heating elements. It is economical because it can. Furthermore, in this embodiment, the injection-molded green ceramic molded member 21 is not taken out from the first mold 31 and is used for the removing step while being held in the first mold 31. That is, the first mold 31 which is one of the molds for injection molding is also used as a holding jig for the unfired ceramic molded member 21 in laser processing. For this reason, in this embodiment, the jig | tool for holding | maintenance of the unbaking ceramic shaping | molding member 21 only for a removal process is unnecessary, and also the non-baking ceramic shaping | molding which uses the injection-molded non-baking ceramic shaping | molding member 21 in a removal process. Since it is not necessary to transfer to the holding jig for the member 21, the working efficiency is good and the cost is low.
[0033]
Further, in the present embodiment, since the unfired ceramic molded member 21 that has been injection molded is not transferred from the first mold 31 and is held in the first mold 31, it is subjected to the removal process. The position of the molding member 21 with respect to the first mold 31 was constant. In addition, since the processing position of the green ceramic molded member 21 is positioned using the reference mark 31b (see FIG. 4) formed on the first mold 31, the green ceramic molded member 21 is processed with high accuracy. The position could be determined and the surplus portion 29 such as a burr could be cut with high accuracy. Therefore, in the removal step of the present embodiment, the surplus portion generated by injection molding can be cut with high accuracy for the unfired ceramic molded member.
[0034]
Next, as shown in FIG. 7, the cut burr 29 b is sucked and removed using a suction removal device 50 using a known vacuum technique. Specifically, the suction port 51 of the suction removing device 50 is positioned above the first mold 31 on which the integrally molded body 20 is mounted, and the cut burr 29b is sucked and removed while maintaining a constant interval. . Thereafter, the integrally molded body 20 is taken out from the first mold 31 to be separated from the cut connecting portion 29c, and the cut surplus portion 29 as shown in FIG. In particular, the green ceramic molded member 21 in which the surplus portion 29 does not exist in the first approach portion 22b and the second approach portion 23b could be obtained.
[0035]
On the other hand, separately from the above, by dividing the raw material powder for forming the insulating base 17 by die pressing in advance, the divided insulating members 27 and 28 formed separately in the upper and lower parts as shown in FIG. Have it ready. Specifically, first, a raw material powder prepared by mixing 83% by weight of Si3N4 powder, 10% by weight of Yb2O3 powder as a sintering aid, 5% by weight of SiO2 powder, and 2% by weight of MoSi2 powder is prepared. To do. Next, the raw material powder was wet-mixed with a binder for 20 hours and granulated by spray drying, and the granulated powder was compacted by die press molding to form divided insulating members 27 and 28. As shown in FIG. 9, concave portions 27b and 28b having shapes corresponding to the integrally formed body 20 are formed on the mating surfaces 27c and 28c of the divided insulating members 27 and 28, respectively.
[0036]
Next, as shown in FIG. 9, the integrally formed body 20 is disposed in the concave portion 28 b of the divided insulating member 28. Further, the integral molded body 20 is accommodated in the divided insulating members 27 and 28 such that the mating surface 27c is brought into contact with the mating surface 28c while the integral molded body 20 is accommodated in the recess 27b of the split insulating member 27. Next, by pressing and compressing them, a composite molded body 60 in which the integrally molded body 20 and the divided insulating members 27 and 28 are integrated is formed.
[0037]
The composite molded body 60 thus obtained is first calcined at a predetermined temperature (for example, about 600 ° C.) in order to remove the binder component in the raw material powder. Subsequently, this is housed in a hot press mold and fired at a predetermined temperature (for example, about 1800 ° C.) while being pressurized. At this time, the unfired ceramic molded member 21 is the heating element 11, the divided insulating members 27 and 28 are the insulating base 17, and the first electrode material 25 and the second electrode material 26 are the first electrode lead member 15 and the second electrode. It becomes the lead member 16. Next, the outer surface of the insulating substrate 17 is polished, and the other ends 15b and 16b of the first electrode lead member 15 and the second electrode lead member 16 are formed on the insulating substrate 17 as shown in FIG. The ceramic heater 10 exposed from the outer surface could be obtained.
[0038]
In the present embodiment, in particular, the unfired ceramic molded member 21 of the present embodiment has a substantially U shape including the first approach portion 22b and the second approach portion 23b, and the first approach portion 22b and the second approach portion 23b. There are a plurality of surplus portions 29 produced by injection molding. For this reason, there exists a possibility that the 1st approach part 22b and the 2nd approach part 23b may connect via this surplus part 29. FIG. Moreover, since the heating element 11 obtained by firing the unfired ceramic molded member 21 has conductivity, if the ceramic heater 10 is used while the surplus portion 29 exists in the first approach portion 22b and the second approach portion 23b. There is a possibility that an electrical short circuit may occur through the surplus portion.
[0039]
On the other hand, in the removal process of the present embodiment, of the unfired ceramic molded member 21, the surplus portion 29 generated in the first approach portion 22b and the second approach portion 23b is also cut and cut by the laser. The surplus portion 29 could be removed by suction. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the surplus part 29 may exist in the 1st approach part 22b and the 2nd approach part 23b among the unbaking ceramic shaping | molding members 21 after a removal process. In addition, there was no possibility that an electrical short would occur through the surplus portion of the fired ceramic heater 10.
[0040]
Thereafter, the glow plug 1 using the ceramic heater 10 as shown in FIG. 1 is completed by a known method. Specifically, first, the ceramic heater 10 is inserted into the metal outer cylinder 2, and the two are joined by brazing at a position where the tip end portion 10 b protrudes from the metal outer cylinder 2. Subsequently, these and the metal shaft 6 are connected to both ends of the spring-like coupling member 5 and connected, and the connected product is inserted into the cylindrical metal housing 3, and the outer cylinder 2 and the metal housing are connected. 3 are joined by brazing. Next, the insulating bush 8 is fitted from the rear end side of the metal shaft 6, and further, the nut 7 is screwed into the screw portion 6 b of the metal shaft 6 and tightened toward the metal housing 3, whereby the metal shaft 6 is attached to the metal housing 3. Fix against. Thus, the glow plug 1 using the ceramic heater 10 as shown in FIG. 1 was completed.
[0041]
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the embodiment, after cutting the surplus portion 29 using the laser processing device 40, the surplus portion 29 cut using the suction removing device 50 is removed by suction. However, the excess portion 29 may be cut using the laser processing device 40 while sucking using the suction removing device 50. This is preferable because the possibility that the cut surplus portion 29 adheres to the green ceramic molded member 21 can be further reduced. Furthermore, when removing the cut surplus portion 29, the first mold 31 on which the integrally molded body 20 is mounted using a known air ejection device without using the suction device 50 as in the above embodiment. Pressurized air may be supplied and the cut burrs 29b and the like may be removed while being scattered.
[0042]
In addition, the unfired ceramic molded member 21 subjected to the removal process of the present embodiment has a substantially U shape including the first approach portion 22b and the second approach portion 23b, but is limited to such a shape. There is no. The removal process of this embodiment can remove the surplus part which arose by injection molding with high precision also about the non-fired ceramic molded member of any shape, such as a linear shape, a square shape, and a coil shape.
In the present embodiment, the composite molded body 60 in which the unfired ceramic molded member 21 and the divided insulating members 27 and 28 are integrated is fired to obtain the ceramic heater 10 (fired ceramic molded body). However, only the unfired ceramic molded member 21 may be fired to form a fired ceramic molded body.
[0043]
In the present embodiment, the CO2 laser processing apparatus 40 is used to irradiate the unfired ceramic molded member 21 with the CO2 laser. However, the YAG laser processing apparatus may be used to irradiate the YAG laser.
In this embodiment, the processing position of the unfired ceramic molded member 21 is determined by detecting the reference mark 31b formed on the first mold 31 by image recognition and moving the XY table 41. However, the laser irradiation unit may be moved in the XY direction. Further, the first electrode lead member 15 and the second electrode lead member 16 protruding outward from the frame of the first mold 31 without using the reference mark 31b are recognized by image recognition for each unfired ceramic molded member 21. While detecting, the XY table may be moved and positioned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a glow plug 1 in which a ceramic heater 10 according to an embodiment is assembled.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ceramic heater 10 according to the embodiment.
3A and 3B are views showing an injection mold 30 according to the embodiment, in which FIG. 3A is a top view thereof, and FIG.
4 is a top view showing an integrally molded body 20 held by a first mold 31 after injection molding according to an embodiment, and an enlarged view of an unfired ceramic molded member 21. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a laser processing method in the removing step according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a laser processing position in the removing step according to the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a method of sucking and removing a cut excess portion 29 in the removing step according to the embodiment.
8A and 8B are diagrams showing an unfired ceramic molded member 21 according to the embodiment, in which FIG. 8A is a top view and FIG. 8B is a side view.
FIG. 9 is an exploded perspective view of a composite molded body 60 according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Glow plug
10 Ceramic heater (fired ceramic molded body)
12b, 22b 1st approach part
13b, 23b 2nd approach part
11 Heating element
17 Insulating substrate
20 Integrated molded body
21 Unfired ceramic molded parts
29 Surplus part
29b Bali
29c connecting part
30 Mold for injection molding
31 1st mold (holding mold)
32 Second mold (other molds)
60 Composite molded body

Claims

A method for producing a fired ceramic molded body,
The injection-molded unfired ceramic molded member, which forms part or all of the fired ceramic molded body after firing, includes a removal step of removing excess portions generated by the injection molding using a laser,
While holding the unfired ceramic molded member in the holding mold among the plurality of molds used in the injection molding, after separating the other mold from the holding mold, to the holding mold While holding, subject the green ceramic molded member to the removal step,
The removal step is
A removal step of positioning the processing position of the green ceramic molded member with reference to the holding mold,
A reference mark formed on the holding mold is detected by image recognition, and an unfired ceramic obtained by removing the surplus portion of the injection-molded unfired ceramic molded member using the detected reference mark. A method for producing a fired ceramic molded body, wherein a virtual outline of a molded member is positioned as the processing position, and the positioned processing position is irradiated with a laser to cut the surplus portion.

A method for producing a fired ceramic molded body according to claim 1,
In the removing step, a method for producing a fired ceramic molded body in which the excess portion cut using a laser is removed by suction or scattering.

A method for producing a fired ceramic molded body according to claim 2,
The unsintered ceramic molded member has a shape extending from one end toward the other end, a part and another part are close to each other, and is made of a material that develops conductivity after firing,
The said removal process is a manufacturing method of the sintered ceramic molded object which removes the said surplus part which arose in the approach part which at least mutually approaches among the said one part and other part of the said unbaking ceramic molded member.

A heating element made of conductive ceramic;
An insulating base made of an insulating ceramic, surrounding at least a part of the heating element and fired integrally therewith;
A method for producing a ceramic heater comprising:
Among the injection-molded unfired ceramic molded member that becomes the heating element after firing, it includes a removal step of removing an excess portion generated by the injection molding using a laser,
While holding the unfired ceramic molded member in the holding mold among the plurality of molds used in the injection molding, after separating the other mold from the holding mold, to the holding mold While holding, subject the green ceramic molded member to the removal step,
The removal step is
A removal step of positioning the processing position of the green ceramic molded member with reference to the holding mold,
A reference mark formed on the holding mold is detected by image recognition, and an unfired ceramic obtained by removing the surplus portion of the injection-molded unfired ceramic molded member using the detected reference mark. A method for manufacturing a ceramic heater, wherein a virtual outline of a molded member is positioned as the processing position, and the positioned processing position is irradiated with a laser to cut the surplus portion.