JP4829265B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグの製造方法に関する。

特許文献１には、スパークプラグの製造方法が開示されている。このスパークプラグは、貫通孔が軸線方向に形成された絶縁体と、貫通孔の先端側に挿入固定された中心電極と、貫通孔の後端側に挿入固定された端子電極と、貫通孔内で中心電極に固着された第１導電性シール材層と、貫通孔内で端子電極に固着された第２導電性シール材層と、貫通孔内で第１導電性シール材層と第２導電性シール材層との間に介在するように配設されて両導電性シール材層に固着された抵抗体とを備えた構造となっている。

そして、このスパークプラグは、次の２つの工程を経て製造される。まず、第１プロセスにおいては、貫通孔の先端側に中心電極を挿入した後、貫通孔の後端側から、第１導電性シール材層となる第１粉末材料と、抵抗体となる第２粉末材料と、第２導電性シール材層となる第３粉末材料とを所定量この順番で充填して押し固め、さらに、貫通孔の後端側から、端子電極を第３粉末材料に当て止まるまで挿入する。

この後、第２プロセスでは、絶縁体を第１〜３粉末材料の軟化温度以上に加熱した状態で、端子電極を所定の位置まで挿入し、これにより、第１粉末材料を第１導電性シール材層とし、第２粉末材料を抵抗体とし、第３粉末材料を第２導電性シール材層とする。

特開２００５−３４０１７１公報

上記のようにスパークプラグを製造する場合、第２プロセスでは、第１〜３粉末材料が端子電極によって圧縮されるため、絶縁体には高い応力が生じることになる。このため、絶縁体が破壊されることが懸念される。近年、スパークプラグの小型化や小径化が求められており、それに伴って、絶縁体の肉厚が薄くなっていることから、この傾向は特に高い。

絶縁体の破壊を回避する手段としては、端子電極の挿入速度を一律に低下させることが考えられるが、そうすると、歩留まりの低下は回避できるものの、第２プロセスに要する時間が長くなるため、生産性が低下してしまうことになる。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、歩留まりの低下と生産性の低下とを同時に回避することを解決すべき課題としている。

本発明は、貫通孔が軸線方向に形成された絶縁体と、前記貫通孔の先端側に挿入固定された中心電極と、前記貫通孔の後端側に挿入固定された端子電極と、前記貫通孔内で前記中心電極に固着された第１導電性シール材層と、前記貫通孔内で前記端子電極に固着された第２導電性シール材層と、前記貫通孔内で前記第１導電性シール材層と前記第２導電性シール材層との間に介在するように配設され、双方に固着された抵抗体とを備えるスパークプラグの製造方法において、
前記貫通孔の先端側に前記中心電極を挿入した後、前記貫通孔の後端側から、前記第１導電性シール材層となる第１粉末材料と、前記抵抗体となる第２粉末材料と、前記第２導電性シール材層となる第３粉末材料とを所定量この順番で充填して押し固め、さらに、前記貫通孔の後端側から、前記端子電極を前記第３粉末材料に当て止まるまで挿入する第１プロセスと、
前記第１プロセスを終えた前記絶縁体を前記第１〜３粉末材料の軟化温度以上に加熱した状態で、前記端子電極を所定の位置まで挿入して、前記第１粉末材料を前記第１導電性シール材層とし、前記第２粉末材料を前記抵抗体とし、前記第３粉末材料を前記第２導電性シール材層とする第２プロセスとを備え、
前記第２プロセスでは、開始から終了までの間において、前記端子電極を挿入する速度が落とされるところに特徴を有する。

本発明の製造方法は、第１〜３粉末材料を端子電極で圧縮する第２プロセスにおいては、工程の終期に近づくほど、第１〜３粉末材料の圧縮度が高くなって、絶縁体に作用する荷重が増大していくという点に着目し、第２プロセスの開始から終了までの間に端子電極を挿入する速度を落とすようにした。つまり、粉末材料の圧縮度が低い間は、絶縁体に作用する荷重が小さくて破壊の虞がないので、端子電極の挿入速度を速めることによって生産性の低下を抑えるようにし、圧縮工程が進んで粉末材料の圧縮度が高くなると、端子電極の挿入速度を低下させることにより、絶縁体に作用する荷重の増大を抑え、絶縁体の破壊を回避している。

このように本発明によれば、歩留まりの低下と生産性の低下を同時に回避することができる。特に、スパークプラグの小型化や小径化が図られた場合には、絶縁体の肉厚が薄くなって機械的強度の低下が懸念されることから、本願発明の製造方法は有効である。

尚、前記第２プロセスにおける端子電極の挿入速度を制御する形態としては、開始から終了までの間の時間で前記速度を制御するようにしてもよく、開始から終了までの間における前記端子電極のストローク量で前記速度を制御するようにしてもよい。

また、第２プロセスにおいて端子電極の挿入速度を低下させる形態としては、比較的高速の第１速度で挿入させた後、第１速度よりも低速の第２速度で挿入させる形態の他に、速度を３段階以上で順次に低下させていってもよく、また、第２プロセスの開始から終了まで速度を連続的に低下させてもよい。この他、速度が一定のステップと、速度が連続的に低下するステップとを組み合わせてもよい。

前記第２プロセスにおける端子電極の挿入速度を、開始から終了までの間の時間又は前記端子電極のストローク量で制御する場合において、前記第２プロセスを、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなる工程とした上で、前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングを、前記端子電極が挿入される過程において、前記第２粉末材料が前記軸線方向に圧縮されて前記抵抗体の長さに到達する時点より前としてもよい。

同じく、前記第２プロセスにおける端子電極の挿入速度を、開始から終了までの間の時間又は前記端子電極のストローク量で制御する場合において、前記第２プロセスを、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなる工程とした上で、前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングを、前記第２プロセスの開始から終了までの間における前記端子電極のストローク量のうち、半分まで前記端子電極が挿入された時点以降としてもよい。

さらに、前記第２プロセスにおける速度の別の制御形態としては、前記端子電極を挿入する過程における反力に基づいて前記速度を制御するようにしてもよい。

この場合、前記第２プロセスを、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなる工程とした上で、前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングを、前記端子電極の挿入経過に伴う前記反力の変動形態に基づいて決定してもよい。

また、端子電極を貫通孔内に挿入するための駆動機構としては、サーボモータの回転力をボールネジ機構を用いて直線運動に変換してプレスピンに伝達する構造や、サーボモータにより回転駆動されるカムの外周でプレスピンを直接的に又は間接的に押圧する構造や、油圧シリンダのロッドの進退運動をプレスピンに伝達する構造等を用い、これらの構造によって、プレスピンを介して端子電極を直線的に進退移動させることができる。

また、端子電極を挿入するための駆動機構としては、複数のプレスピンを有し、１台で同時に複数のスパークプラグの製造を行えるようにしたものであってもよい。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図５を参照して説明する。図１に示す本実施形態のスパークプラグ１０は、主体金具１１、絶縁体１２、中心電極１３、接地電極１４、端子電極１５、第１導電性シール材層１６、抵抗体１７、第２導電性シール材層１８を備えて構成されている。尚、以下の説明において、スパークプラグ１０の上下の向きについては、図１における下端を先端といい、上端を後端ということにする。

主体金具１１は上下に貫通した形態の筒状をなし、その外周には、スパークプラグ１０を図示しないエンジンブロックに取り付けるための雄ネジ部１９が形成されている。主体金具１１内には、絶縁体１２がその先端部を主体金具１１から突出させた形態で収容されている。絶縁体１２は、上下に貫通した形態であり、アルミナ質セラミックスからなる。絶縁体１２の外周にはフランジ部２０が形成され、絶縁体１２の内部には貫通孔２１が形成されている。

貫通孔２１内の下端側領域には、先端の発火部２２を絶縁体１２から突出させた形態で中心電極１３が設けられている。中心電極１３は、後端側から貫通孔２１内に挿入され、上端部の拡径部２３を貫通孔２１の段差状受け部２４に対して上から係止させることにより、下方（先端側）への抜けを規制された状態で位置決めされている。接地電極１４は、主体金具１１の下端に溶接により固着されている。接地電極１４の先端部に屈曲して形成された発火部２４と、中心電極１３の発火部２２とは、火花放電ギャップと称される隙間を空けて上下に対向している。

貫通孔２１の略上半分領域内には、端子電極１５が収容されている。端子電極１５は、後端側から貫通孔２１内に挿入され、外周の鍔部２５を絶縁体１２の後端面に係止させることにより、先端側への相対移動（貫通孔２１への挿入動作）を規制された状態で位置決めされている。

絶縁体１２の貫通孔２１における中心電極１３の後端（図１における上端）と端子電極１５の先端（図１における下端）との間の空間内には、第１導電性シール材層１６と抵抗体１７と第２導電性シール材層１８とが先端側から順に充填されている。

第１導電性シール材層１６は中心電極１３に対して電気的に導通可能に固着され、第２導電性シール材層１８は端子電極１５に対して電気的に導通可能に固着されている。第１導電性シール材層１６の一部は、貫通孔２１の内周と中心電極１３の後端部外周との隙間に侵入することにより、シール機能を発揮し、第２導電性シール材層１８の一部は、貫通孔２１の内周と端子電極１５の先端部外周との隙間に侵入することにより、シール機能を発揮している。また、第１導電性シール材層１６と第２導電性シール材層１８との間に介在する抵抗体１７の先端部は、第１導電性シール材層１６を介して中心電極１３に電気的に接続され、抵抗体１７の後端部は、第２導電性シール材層１８を介して端子電極１５に電気的に接続されている。

第１導電性シール材層１６は、図２に示すように、ガラス粉末と導電性フィラー（例えばＣｕ及びＦｅ等の金属成分の１種又は２種以上を主体とする金属粉末）との混合粉末である第１粉末材料１６Ｐを原料とし、後述のガラスシール工程においてこれを加熱・プレスすることにより形成されている。図１に示すように、抵抗体１７は、図２に示すガラス粉末と導電材料粉末（及び、必要に応じてガラス以外のセラミック粉末）との混合粉末である第２粉末材料１７Ｐを原料とし、ガラスシール工程においてこれを加熱・プレスすることにより形成されている。図１に示すように、第２導電性シール材層１８は、図２に示す第１導電性シール材層１６と同様、ガラス粉末と導電性フィラー（例えばＣｕ及びＦｅ等の金属成分の１種又は２種以上を主体とする金属粉末）との混合粉末である第２粉末材料１８Ｐを原料とし、ガラスシール工程においてこれを加熱・プレスすることにより形成されている。

次に、図３及び図３に示すように、絶縁体１２に対して後端側から中心電極１３及び端子電極１５を組み付けて、抵抗体１７及び両導電性シール材層１６，１８の形成を行うためのガラスシール工程について説明する。ガラスシール工程は、加熱・プレスする前の第１プロセスと、この第１プロセス後に加熱・プレスを行う第２プロセスとによって構成される。図２は第１プロセスにおいて端子電極１５を挿入する直前の状態を表し、図３は第２プロセスが終了した状態を表す。

第１プロセスは、図２に示すように（１）絶縁体１２の貫通孔２１に中心電極１３を挿入し、（２）第１粉末材料１６Ｐを貫通孔２１内に充填して予備圧縮することにより押し固め、（３）第２粉末材料１７Ｐを充填して予備圧縮することにより押し固め、（４）第３粉末材料１８Ｐを充填して予備圧縮することにより押し固め、（５）端子電極１５を、第３粉末材料１８Ｐの後端に当て止まる所定のプレス開始位置まで挿入する、という手順で行われる。第１プロセスが完了すると、第１粉末材料１６Ｐ、第２粉末材料１７Ｐ及び第３粉末材料１８Ｐが、先端側から順に積層された状態となる。

第２プロセスは、図３に示すように（６）絶縁体１２及び貫通孔２１内の第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐを、図示しない加熱炉内に収容して、第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８の軟化温度よりも高い温度（例えば、７００〜９５０℃）で加熱し、（７）図４に示すプレス装置３０により、プレス開始位置にある端子電極１５を、その鍔部２５が絶縁体１２の後端面に突き当たる所定のプレス完了位置まで挿入する、という手順で行われる。端子電極１５をプレス開始位置からプレス完了位置まで挿入する間に、軟化温度まで加熱されている第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐは、中心電極１３と端子電極１５との間で上下方向（スパークプラグ１０の軸線方向）に圧縮され、第第１粉末材料１６Ｐが第１導電性シール材層１６となり、第２粉末材料１７Ｐが抵抗体１７となり、第３粉末材料１８Ｐが第２導電性シール材層１８となる。

ここで、第２プロセスで用いられるプレス装置３０において、フレーム３１の下端部には、出力軸３３を上向きに突出させたサーボモータ３２が固定されている。出力軸３３には、軸線を上下方向に向けた雄ネジ棒３４が、カプラ３５を介して一体的に回転するように連結されている。雄ネジ棒３４には、内部にボール（図示せず）とボールの循環経路（図示せず）とが設けられたナット３６が螺合されている。この雄ネジ棒３４とナット３６とにより、ボールネジ機構３７が構成されている。ナット３６は、雄ネジ棒３４と平行なガイドレール３８により回転を規制され、雄ネジ棒３４の回転に伴い上下方向に平行移動するようになっている。ナット３６には、ロッド３９の下端部が一体に上下動し得るように固着され、ロッド３９は、ガイド部４０によって上下方向に移動し得るように案内されている。

フレーム３１の上端部には、軸線を水平に向けた揺動軸４１を支点としてシーソー状に揺動するアーム４２が設けられている。アーム４２の一方の端部には、ロッド３９の上端部が連結ピンと長孔との係合による連結機構によって連結され、アーム４２の他方の端部には、上下方向に長いプレスピン４３の上端部が連結ピンと長孔との係合による連結機構によって連結されている。プレスピン４３は、フレーム３１のガイド孔４４に貫通されることにより、上下方向の移動のみを可能に案内されている。プレスピン４３の下端面は、端子電極１５の後端面（図２における上端面）を押圧するための押圧面４５となっている。プレスピン４３の下方にはターンテーブル４６が設けられ、ターンテーブル４６の上面にはホルダ４７が設けられている。ホルダ４７には、絶縁体１２が、その先端部を下向きにした姿勢でフランジ部２０をホルダ４７の上端面に係止させた状態で保持される。ターンテーブル４６が回転すると、絶縁体１２は、プレスピン４３の真下のプレス位置と、プレス位置から外れた退避位置との間で移動するようになっている。

第２プロセスの工程（６）において加熱された絶縁体１２は、ホルダ４７にセットされた後、ターンテーブル４６の回転によりプレス位置へ移動し、その後、工程（７）が実行される。工程（７）では、サーボモータ３２が作動して雄ネジ棒３４を回転させることにより、ナット３６とロッド３９とが上動し、アーム４３を介してプレスピン４３が下動し、このプレスピン４３が、プレス開始位置の端子電極１５をプレス完了位置まで押し下げる。工程（７）が完了した後は、サーボモータ３２が上記とは逆向きに回転し、ナット３６とロッド３９とが下降して、プレスピン４３が上動する。この後、ターンテーブル４６が回転して絶縁体１２が退避位置へ移動し、絶縁体１２がホルダ４７から取り出され、絶縁体１２に主体金具１１と中心電極１３とが組み付けられてスパークプラグ１０が完成する。

この第２プロセスでは、その開始から終了に至るまでの間に、端子電極１５の下降速度、即ち貫通孔２１内に挿入する速度が落とされる。つまり、プレスピン４３は、第２プロセスの前半の第１ステップでは比較的速い一定の第１速度で端子電極１５を押し下げ、第２プロセスの後半の第２ステップでは第１速度よりも遅い一定の第２速度で端子電極１５を押し下げる。

表１には、第１ステップ及び第２ステップにおける端子電極１５の挿入速度と挿入ストローク量とを種々変化させて実験した結果を、実施例Ａ〜Ｅ及び比較例ａ〜ｃとしてあらわすとともに、各例における、タクトタイム（第１ステップと第２ステップに要した合計時間、即ち、端子電極１５が移動して第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐを圧縮する工程が完了するのに要する時間）と、歩留（プレス工程において絶縁体１２が破壊されずに良品のまま残存する割合）とを判定した結果をあらわす。尚、いずれの例においても、端子電極１５の挿入ストローク量は１０ｍｍとしている。

タクトタイムにおける判定結果の「○」は、生産性の観点から良好であることを示し、「×」は生産性の観点から望ましくないことを示し、「△」は生産性の観点からあまり良好とは言えないことを示す。また、歩留における判定結果の「○」は良好であることを示し、「×」は不良であることを示す。実施例Ａ〜Ｅでは、タクトタイム及び歩留の双方において「○」の判定結果が得られたのに対し、比較例ａ〜ｄでは、タクトタイムと歩留のいずれかにおいて「△」または「×」の判定であった。

より詳細に検討すれば、実施例Ａでは、第１ステップにおいて端子電極１５を１００ｍｍ／ｓｅｃの第１速度（表１では「速度」と標記している。以下、同様）で８ｍｍ挿入し、第２ステップにおいて端子電極１５を１０ｍｍ／ｓｅｃの第２速度で２ｍｍ挿入した。第１ステップと第２ステップとを比較すると、第１速度と第２速度との比を１０：１とし、挿入ストローク量（表１では「ストローク量」と標記している）の比を４：１とし、所要時間の比を２：５としている。その結果、タクトタイムは、０．２８ｓｅｃとなり、歩留は１００％となった。

一方、第２プロセスの開始から完了まで一定の速い速度１００ｍｍ／ｓｅｃで端子電極１５を挿入する比較例ａでは、タクトタイムが０．１０ｓｅｃと短いのであるが、歩留は９８％と低いという結果となっており、実施例Ａは比較例ａに比べて歩留の点で優れている。また、比較例ｂでは、第２プロセスの開始から完了まで一定の遅い速度１０ｍｍ／ｓｅｃで端子電極１５を挿入しているため、歩留は１００％と良好であるものの、タクトタイムが１．００ｓｅｃと長く、この比較例ｂに比べると、実施例Ａはタクトタイムが大幅に短縮されている。

尚、比較例ｃでは、第１ステップと第２ステップとの挿入速度（即ち、第１速度と第２速度）を実施例Ａと同じとし、第１ステップと第２ステップの挿入ストローク量を実施例Ａとは逆にしている。つまり、比較例ｃでは、高速で挿入を行う第１ステップの挿入ストローク量を短くし、低速で挿入を行う第２ステップの挿入ストローク量を長くしており、その分、タクトタイムが実施例Ａよりも長く、判定結果は「△」に留まっている。

実施例Ｂでは、実施例Ａにおいて第１ステップの挿入速度を２倍にしており、その分、実施例Ａに比べると、タクトタイムが短縮されている。第１ステップでは第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐに対する圧縮度、即ち絶縁体１２に作用する荷重が小さいため、挿入速度を速くしても絶縁体１２が破壊される虞がなく、歩留の判定結果は「○」である。

実施例Ｃでは、実施例Ａにおいて絶縁体１２に作用する荷重が増大する第２ステップの挿入速度を５倍にしているのであるが、第２ステップでは端子電極１５の挿入ストローク量が２ｍｍと短いので、第２ステップの所要時間は０．０４ｓｅｃと極めて短く、絶縁体１２に荷重が作用するのは一瞬だけである。したがって、この程度の荷重及び時間であれば、絶縁体１２が破壊に至る虞はない。

実施例Ｄでは、実施例Ａにおいて、挿入速度の速い第１ステップの挿入ストローク量を８ｍｍから５ｍｍと短くし、挿入速度の遅い第２ステップの挿入ストローク量を２ｍｍから５ｍｍと長くしているので、その分、タクトタイムが実施例Ａに比べて約２倍となっている。しかし、第２プロセスの開始から完了まで速度を変化させずに１０ｍｍ／ｓｅｃという遅い定速度で挿入を行う比較例ｂや、挿入速度の速い第１ステップの挿入ストローク量よりも、挿入速度の遅い第２ステップの挿入ストローク量を長くした比較例ｃに比べると、実施例Ｄのタクトタイムは、ほぼ半分という短い時間で済んでいる。

実施例Ｅでは、実施例Ｄにおいて、第１ステップの挿入速度を２倍の２００ｍｍ／ｓｅｃとしており、この速度アップの分だけ、実施例Ｄに比べてタクトタイムが短縮されている。

次に、第１ステップと第２ステップとで端子電極１５の挿入速度を変化させるための制御方法について説明する。

第１の制御方法としては、第２プロセスの開始から終了に至るまでの経過時間に基づいて、挿入速度を切り換えることができる。その一例としては、プレスピン４３が、その下端の押圧面４５を端子電極１５の後端面（上端面）に当接させる高さまで下降した時点で、図示しない制御装置の第１ステップ用のカウンターの作動を開始し、この時点から所定の時間が経過したところで、サーボモータ３２の作動速度（即ち、出力軸３３及び雄ネジ棒３４の回転速度）を低速に切り換えるようにする。そして、低速に切り換えた時点で、第２ステップ用のカウンターの作動を開始し、この時点から所定の時間が経過したところでサーボモータ３２を停止して、端子電極１５の挿入を停止させる。この時間の経過に基づく制御の具体例として、例えば表１の実施例Ａの場合には、第１ステップが開始してから０．０８ｓｅｃが経過した時点で、挿入速度を１００ｍｍ／ｓｅｃから１０ｍｍ／ｓｅｃに切り換える。

第２の制御方法としては、第２プロセスの開始から終了までの間において端子電極１５のプレス開始位置からの挿入ストローク量に基づいて、挿入速度を切り換えることができる。その一例としては、プレスピン４３の高さを検出するセンサ（例えば、リミットスイッチ等）を設け、このセンサからの検出信号に基づいて、サーボモータ３２の速度を低速に切り換えるようにすればよい。この端子電極１５の挿入ストローク量の経過に基づく制御の具体例として、例えば表１の実施例Ａの場合には、第１ステップが開始してからプレスピン４３及び端子電極１５が８ｍｍ下降したところで、センサからの検出信号に基づいて、挿入速度を１００ｍｍ／ｓｅｃから１０ｍｍ／ｓｅｃに切り換える。

第３の制御方法としては、スパークプラグ１０の軸線方向（図１及び図４における上下方向）に圧縮された第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法（上下方向の寸法）が、抵抗体１７の長さ寸法（上下方向の寸法）に到達するより前の時点で、挿入速度を切り換えることができる。

図５のグラフは、第２プロセスにおいて、端子電極１５の挿入ストローク量（横軸）と、中心電極１３の後端面（上端面）から端子電極１５の先端面（下端面）までの電極間寸法（縦軸）及び抵抗体１７の原料である第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法（縦軸）との関係をあらわしており、同グラフにおいて破線は電極間寸法を示し、実線は第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法を示している。このグラフにおける電極間寸法と第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法との寸法差は、圧縮された第１粉末材料１６Ｐと第３粉末材料１８Ｐとの合計寸法に相当する。

このグラフに示すように、第２プロセスでは、その開始から終了に至るまで、電極間寸法は徐々に減少していく。これに対し、第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法は、第２プロセスの開始から徐々に減少していくが、第２プロセスが終了に至るより前に（図５のグラフにおける端子電極１５の挿入ストローク量がＳに到達した時点で）寸法の減少が止まり、これ以後は、端子電極１５の挿入が進んでも、第２プロセスの終了に至るまで圧縮寸法が一定の寸法（即ち、抵抗体１７の長さ寸法と同じ寸法）に保たれる。また、第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法が減少せずに一定である間も、第１粉末材料１６Ｐと第３粉末材料１８Ｐとの合計寸法は、端子電極１５の挿入が進むのに伴って減少していく。

第２プロセスの開始から終了に至るまでの間、第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法に比べると、第１粉末材料１６Ｐと第３粉末材料１８Ｐの合計寸法は相当に小さいので、圧縮寸法の減少が停止した後（即ち、圧縮寸法が抵抗体１７の長さ寸法に達した後）は、第１粉末材料１６Ｐと第３粉末材料１８Ｐとの合計寸法の減少の度合いが大きくなるのであるが、このことは、絶縁体１２に作用する荷重が急激に増大することを意味する。この点に鑑み、第３の制御方法では、第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法が抵抗体１７の長さ寸法と同じ寸法になるより前に、端子電極１５の挿入速度を高速から低速に切り換えるようにしている。これにより、絶縁体１２に作用する荷重の軽減が図られる。

尚、第２粉末材料１７Ｐは絶縁体１２の内部に収容されているため、第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法を絶縁体１２の外部から直接検出することはできない。そこで、端子電極１５の挿入ストローク量と圧縮寸法との関係を把握するために、端子電極１５の挿入を途中で止めた状態で絶縁体１２の一部を切除したカットモデルを、挿入ストローク量を変えて複数作成し、そのカットモデルにおける第２粉末材料１７Ｐの圧縮寸法と挿入ストローク量とを測定する。そして、このようにして得られた測定結果に基づき、端子電極１５の挿入速度を切り換えるための好適な挿入ストローク量を決定する。

本実施形態１においては、端子電極１５を絶縁体１２内の所定位置まで挿入することにより第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐを圧縮する第２プロセスにおいては、工程の終期に近づくほど、第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐの圧縮度が高くなって、絶縁体１２に作用する荷重が増大していくという点に着目し、第２プロセスの開始から終了までの間に端子電極１５を挿入する速度を落とすようにした。つまり、第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐの圧縮度が低い間は、絶縁体１２に作用する荷重が小さくて破壊の虞がないので、端子電極１５の挿入速度を速めることによって生産性の低下を抑えるようにし、圧縮工程が進んで第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐの圧縮度が高くなると、端子電極１５の挿入速度を低下させることにより、絶縁体１２に作用する荷重の増大を抑え、絶縁体１２の破壊を回避している。これにより、絶縁体１２の破壊に起因する歩留まりの低下と生産性の低下とを回避することが実現されている。第１ステップにおける挿入速度としては、８０ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましく、第２ステップにおける挿入速度としては、５０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図６及び図７を参照して説明する。本実施形態２は、第１ステップと第２ステップとで端子電極１５の挿入速度を高速から低速に切り換えるための制御を実施形態１とは異なる方法で行うとともに、この制御方法に合わせてプレス装置５０を実施形態１のプレス装置３０とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施形態２のプレス装置５０は、図６に示すように、プレスピン４３の下端にロードセル５１を取り付け、このロードセル５１の下端の押圧面５２で端子電極１５の上端面（後端面）を押圧するようになっている。ロードセル５１の押圧作用により端子電極１５を絶縁体１２内に挿入して第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐを圧縮していくと、この第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐからの反力が、端子電極１５を介してロードセル５１の押圧面５２に作用する。ロードセル５１は、その押圧面５２に作用する荷重と対応する電気信号を出力し、この電気信号に基づいてサーボモータ３２の作動、即ちロードセル５１の下降速度が制御されるようになっている。

図７のグラフは、ロードセル５１の下降ストローク量（横軸）とロードセル５１に作用する荷重（縦軸）との関係の一例をあらわしている。ロードセル５１が原点位置から１０４ｍｍ下降すると、ロードセル５１の押圧面５２が端子電極１５の後端面に当接し、これ以降は、ロードセル５１と端子電極１５とが一体的に下降して、第１〜第３粉末材料１６Ｐ，１７Ｐ，１８Ｐを圧縮し、下降ストローク量が１１５ｍｍに達したところで、ロードセル５１と端子電極１５の下降が終了する。したがって、端子電極１５の挿入開始から挿入完了までの挿入ストローク量は１１ｍｍである。

ロードセル５１の下降ストローク量が１０４〜１０８ｍｍの間は荷重が僅かに増大していき、下降ストローク量が１０８〜１１０ｍｍの間は約０．０４ｋＮという一定の低い荷重が維持される。ここまでは、絶縁体１２に作用する負荷は比較的小さい。そして、下降ストローク量が１１ｍｍを超えるとロードセル５１に作用する荷重、即ち絶縁体１２に作用する負荷が急激に増大する。この点に鑑みると、端子電極１５の挿入速度の切り換えは、ロードセル５１に作用する荷重が急増する前に行うことが好ましい。具体例としては、ロードセル５１に作用する荷重が、例えば０．１ｋＭに達した時点で速度を切り換えればよい。

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制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できる。その一例としては、実施形態２のロードセル５１を用い、ロードセル５１から取得した反力の履歴に応じて端子電極１５の挿入速度を変更することが考えられる。この反力の履歴に応じた速度変更の具体的方法としては、端子電極１５を挿入する過程で所定時間毎に反力を取得し、その取得した反力の値を積分（又は微分）して、その積分値（又は微分値）と予め設定した基準値とを比較し、積分値（又は微分値）が基準値を超えたことを条件として端子電極１５の挿入速度を切り換えることができる。

実施形態１におけるスパークプラグの断面図 スパークプラグの製造工程における第１プロセスをあらわす断面図 スパークプラグの製造工程において第２プロセスが終了した状態をあらわす断面図 端子電極を挿入するためのプレス装置をあらわす断面図 端子電極の挿入ストローク量と、第２粉末材料の圧縮寸法及び端子電極と中心電極との間の電極間寸法との関係をあらわすグラフ 実施形態２において端子電極を挿入するためのプレス装置をあらわす断面図 端子電極を挿入するためのロードセルの下降ストローク量とロードセルに作用する荷重との関係をあらわすグラフ

符号の説明

１０…スパークプラグ
１２…絶縁体
１３…中心電極
１５…端子電極
１６…第１導電性シール材層
１６Ｐ…第１粉末材料
１７…抵抗体
１７Ｐ…第２粉末材料
１８…第２導電性シール材層
１８Ｐ…第３粉末材料
２１…貫通孔

Claims (8)

1. 貫通孔が軸線方向に形成された絶縁体と、前記貫通孔の先端側に挿入固定された中心電極と、前記貫通孔の後端側に挿入固定された端子電極と、前記貫通孔内で前記中心電極に固着された第１導電性シール材層と、前記貫通孔内で前記端子電極に固着された第２導電性シール材層と、前記貫通孔内で前記第１導電性シール材層と前記第２導電性シール材層との間に介在するように配設され、双方に固着された抵抗体とを備えるスパークプラグの製造方法において、
   前記貫通孔の先端側に前記中心電極を挿入した後、前記貫通孔の後端側から、前記第１導電性シール材層となる第１粉末材料と、前記抵抗体となる第２粉末材料と、前記第２導電性シール材層となる第３粉末材料とを所定量この順番で充填して押し固め、さらに、前記貫通孔の後端側から、前記端子電極を前記第３粉末材料に当て止まるまで挿入する第１プロセスと、
   前記第１プロセスを終えた前記絶縁体を前記第１〜３粉末材料の軟化温度以上に加熱した状態で、前記端子電極を所定の位置まで挿入して、前記第１粉末材料を前記第１導電性シール材層とし、前記第２粉末材料を前記抵抗体とし、前記第３粉末材料を前記第２導電性シール材層とする第２プロセスとを備え、
   前記第２プロセスでは、開始から終了までの間において、前記端子電極を挿入する速度が落とされることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 前記第２プロセスは、開始から終了までの間の時間で前記速度を制御する請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
3. 前記第２プロセスは、開始から終了までの間における前記端子電極のストローク量で前記速度を制御する請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
4. 前記第２プロセスは、前記端子電極を挿入する過程における反力に基づいて前記速度を制御する請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
5. 前記第２プロセスは、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなる請求項１乃至４のいずれか１項記載のスパークプラグの製造方法。
6. 前記第２プロセスは、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなり、
   前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングは、前記端子電極が挿入される過程において、前記第２粉末材料が前記軸線方向に圧縮されて前記抵抗体の長さに到達する時点より前である請求項２又は３記載のスパークプラグの製造方法。
7. 前記第２プロセスは、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなり、
   前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングは、前記第２プロセスの開始から終了までの間における前記端子電極のストローク量のうち、半分まで前記端子電極が挿入された時点以降である請求項２又は３記載のスパークプラグの製造方法。
8. 前記第２プロセスは、前記端子電極を第１速度で挿入する第１ステップと、前記端子電極を前記第１速度より遅い第２速度で挿入する第２ステップとからなり、
   前記第１ステップから前記第２ステップに切り替えるタイミングは、前記端子電極の挿入経過に伴う前記反力の変動形態に基づいて決定される請求項４記載のスパークプラグの製造方法。

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