JP4911614B2 - 点火プラグのギャップ修正装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグにおける一対の電極間のギャップの大きさが基準範囲に入るように修正する点火プラグのギャップ修正装置に関する。

一般に、エンジンのシリンダヘッドに装着する点火プラグは、一対の電極間のギャップに放電させて点火を行うため、このギャップの大きさが所定の基準範囲に入ることが必要条件となる。したがって、点火プラグの製造ラインにおいては、ギャップの大きさが検査項目の重要な一つとなり、ギャップの大きさが基準範囲に入らない場合には、所定の調整工程を経てギャップの大きさに対する調整が行われる。

従来、このような点火プラグを製造する方法としては、特許文献１で開示される点火プラグの製造方法が知られている。この製造方法は、高電圧が印加される中心電極と、この中心電極の先端部を突出させて保持する絶縁硝子と、中心電極の先端部と対向して配置される接地電極と、絶縁硝子を保持するハウジングを備える点火プラグの製造方法であって、接地電極とハウジングを冷間鍛造にて一体的に成形する冷間鍛造工程と、中心電極を絶縁硝子に組付けて保持せしめる組付工程と、絶縁硝子をハウジングに挿入し、かしめて保持せしめるかしめ工程と、中心電極と接地電極の絶縁性を検査する検査工程と、接地電極の先端を曲げて中心電極の先端部との間にギャップを形成するギャップ曲げ工程と、ギャップの大きさを調整する調整工程とを備えている。
特開２００１−１２６８４４号

しかし、上述した従来の点火プラグの製造方法は、次のような問題点があった。

第一に、ギャップの大きさが基準範囲を外れる不良は、それほど頻繁に発生するわけではないため、ギャップの大きさを調整する調整工程では、通常、手作業等に頼る治具が用いられている。したがって、ギャップの大きさに係わる調整を容易かつ迅速（円滑）に行うことができないとともに、電極等を傷付けてしまうなどの不具合を生じやすい。

第二に、ギャップの大きさを調整する場合、ギャップの大きさを高い精度で検出する検出手段及びこの検出結果に基づいてギャップの大きさを調整する調整手段は、相互に密接に関係する重要な手段となるが、このような視点からの適切な調整装置が提案されておらず、結局、ギャップに対する高精度かつ安定した調整を行うことができない。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した点火プラグのギャップ修正装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、点火プラグ５０における一対の電極５１ｐと５１ｎ間のギャップＧの大きさが基準範囲に入るように修正する点火プラグのギャップ修正装置１を構成するに際して、点火プラグ５０を定位置Ｘｓに固定可能なセット部２と、このセット部２にセットした点火プラグ５０のギャップＧの大きさを測定するギャップ測定部３と、起立した一方の電極（接地電極）５１ｎを係止可能なクランプ機構部４と、このクランプ機構部４を進退移動させる進退移動部５と、少なくとも、ギャップ測定部３により測定した測定値Ｄｄに対して、予め設定した基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅを求め、進退移動部５を駆動制御することにより、修正量Ｅだけクランプ機構部４を進退移動させる駆動制御部６を具備してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、ギャップ測定部３は、ギャップＧを撮像する撮像部１１と、この撮像部１１により撮像した画像を処理してギャップＧの大きさを求める画像処理部１２により構成できる。また、クランプ機構部４は、接地電極５１ｎに対して閉じることによりクランプし又は開くことによりアンクランプする一対のクランプレバー部１３ｐ，１３ｑを有するクランプ本体部１４と、このクランプ本体部１４を開閉するソレノイド部１５により構成できるとともに、進退移動部５は、パルス数に比例した回転数だけ回転するパルスモータ部１６と、このパルスモータ部１６の回転運動をクランプ機構部４の進退移動に変換する運動変換機構部１７により構成できる。さらに、駆動制御部６は、予め設定したデータテーブルＴから測定値Ｄｄに対応する修正量Ｅを求める機能を設けることができるとともに、この修正量Ｅには、接地電極５１ｎにて発生するスプリングバックを修正するスプリングバック修正分を含ませることができる。

このような構成を有する本発明に係る点火プラグのギャップ修正装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） ギャップ測定部３により測定した測定値Ｄｄから、予め設定した基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅを求め、進退移動部５を駆動制御することにより、当該修正量Ｅだけ点火プラグ５０の接地電極５１ｎの位置を修正するようにしたため、ギャップＧの大きさを容易かつ迅速（円滑）に調整できるとともに、接地電極５１ｎ等を無用に傷付ける不具合も回避できる。

（２） セット部２にセットした点火プラグ５０のギャップＧの大きさをギャップ測定部３、特に、ギャップＧを撮像する撮像部１１と、この撮像部１１により撮像した画像を処理してギャップＧの大きさを求める画像処理部１２を備えたギャップ測定部３により測定し、測定値Ｄｄから求めた修正量Ｅだけ点火プラグ５０の接地電極５１ｎの位置を修正するようにしたため、ギャップＧの大きさに対する高精度かつ安定した調整を行うことができる。

（３） 好適な態様により、クランプ機構部４を、接地電極５１ｎに対して閉じることによりクランプし又は開くことによりアンクランプする一対のクランプレバー部１３ｐ，１３ｑを有するクランプ部１４と、このクランプ部１４を開閉するソレノイド部１５により構成すれば、接地電極５１ｎに対して確実にクランプし又はアンクランプすることができる。

（４） 好適な態様により、進退移動部５を、パルス数に比例した回転数だけ回転するパルスモータ部１６と、このパルスモータ部１６の回転運動をクランプ機構部４の進退移動に変換する運動変換機構部１７により構成すれば、クランプ機構部４を的確かつ容易に進退移動させることができる。

（５） 好適な態様により、駆動制御部６に、予め設定したデータテーブルＴから測定値Ｄｄに対応する修正量Ｅを求める機能を設ければ、演算処理等を行うことなく容易かつ低コストに実施することができる。

（６） 好適な態様により、修正量Ｅに、接地電極５１ｎにて発生するスプリングバックを修正するスプリングバック修正分を含ませれば、より精度の高い調整を行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る点火プラグのギャップ修正装置１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。

ギャップ修正装置１の全体構成を図１に示す。ギャップ修正装置１は、大別して、セット部２，ギャップ測定部３，クランプ機構部４，進退移動部５及び駆動制御部６を備える。２０は固定した基台であり、この基台２０の一側にはセット部２を配設する。セット部２は、基台２０から水平方向に突出したプラグ装着部２１を有し、このプラグ装着部２１には垂直方向（鉛直方向）に貫通するネジ孔部２２を設ける。したがって、点火プラグ５０はネジ孔部２２に対して下から螺合により着脱することができ、装着した際には、図１に示す定位置Ｘｓに固定することができる。

なお、点火プラグ５０は、図１及び図５に示すように、ハウジング部５２と、このハウジング部５２の上端に設け、かつ上述したネジ孔部２２に螺合可能なネジ部５３と、このネジ部５３の上端に設けた絶縁硝子５４と、この絶縁硝子５４の上端面中心に露出した他方の電極（中心電極）５１ｐと、ネジ部５３の端縁から起立し、かつ逆Ｌ状に形成することにより先端を中心電極５１ｐに対向させた一方の電極（接地電極）５１ｎを備える。そして、一対の電極５１ｐと５１ｎ間には、所定の基準範囲に入る大きさのギャップＧが設けられる。

一方、ギャップ測定部３は、点火プラグ５０の上方に配してギャップＧを撮像する撮像部１１と、この撮像部１１により撮像した画像を処理してギャップＧの大きさを求める画像処理部１２を備える。この場合、撮像部１１には、ＣＣＤ等を用いた撮像素子やテレビジョンカメラ等を用いることができる。また、画像処理部１２からはギャップＧの正確な寸法データが測定値Ｄｄとして出力する。したがって、このギャップ測定部３は、セット部２にセットした点火プラグ５０のギャップＧの大きさを測定する機能を備える。

他方、進退移動部５は、基台２０上に固定し、かつパルス数に比例した回転数だけ回転する横置設置したパルスモータ部１６と、このパルスモータ部１６の回転運動を後述するクランプ機構部４の進退移動に変換する運動変換機構部１７を備える。そして、このパルスモータ部１６の上方にクランプ機構部４を配設する。この場合、クランプ機構部４は、パルスモータ部１６の上端面に配設したレール部２５によりスライド自在に支持されるスライダ部２６を備え、このスライダ部２６の一端部から下方へ直角に延設した連結片部２６ｓとパルスモータ部１６の回転シャフト１６ｓを運動変換機構部１７により連結する。この運動変換機構部１７には、例えば、回転シャフト１６ｓの回転運動を進退運動に変換して連結片部２６ｓに伝達するボールねじ機構を用いることができる。

さらに、スライダ部２６の上面には、図２及び図３に示すクランプ本体部１４及びソレノイド部１５を配設する。クランプ本体部１４は、スライダ部２６の上面に固定した支軸部２７により中間部が回動自在に支持される一対のクランプレバー部１３ｐ，１３ｑを備える。各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑは、点火プラグ５０側における先端部付近の対向面に形成した図２に示す矩形状の係合凹部２８ｐ，２８ｑを有する。また、点火プラグ５０側における各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑ間にはスプリング２９を介設する。一方、ソレノイド部１５は、リニアソレノイドを用いたソレノイド本体部３０と、このソレノイド本体部３０の出力シャフト（アーマチュアシャフト）３０ｓの先端に設けた操作駒部３１を備える。

これにより、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、図２に示すように、操作駒部３１を各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑから抜出る方向に変位させれば、各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑの点火プラグ５０側はスプリング２９により押広げられる。したがって、クランプ部１４は開いた状態となり、接地電極５１ｎに対してはアンクランプ状態となる。これに対して、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、図３に示すように、操作駒部３１を各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑに対して押込む方向に変位させれば、各クランプレバー部１３ｐ，１３ｑの点火プラグ５０側はスプリング２９の弾性に抗して閉方向に変位する。したがって、クランプ部１４は閉じた状態となり、接地電極５１ｎに対してクランプ状態にすることが可能となる。クランプ機構部４を、このような一対のクランプレバー部１３ｐ，１３ｑを有するクランプ部１４及びこのクランプ部１４を開閉するソレノイド部１５により構成すれば、接地電極５１ｎに対して確実にクランプし又はアンクランプすることができるとともに、進退移動部５を、このようなパルスモータ部１６及び運動変換機構部１７により構成すれば、クランプ機構部４を的確かつ容易に進退移動させることができる。

また、駆動制御部６は、各種演算処理及び制御処理を司る制御部３５及びデータテーブルＴを備える。この場合、駆動制御部６は、少なくとも、ギャップ測定部３により測定した測定値Ｄｄに対して、予め設定した基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅを求め、進退移動部５を駆動制御することにより、修正量Ｅだけクランプ機構部４を進退移動させる機能を備えている。したがって、制御部３５の入力側には、画像処理部１２の出力側及びデータテーブルＴを接続するとともに、制御部３５の出力側には、ソレノイド本体部３０及びパルスモータ部１６の入力側を接続する。

データテーブルＴには、予め、測定値Ｄｄに対応する修正量Ｅに係わるデータを格納する。図４には、データテーブルＴの基礎となるモータ回転パルス数に対する修正寸法〔ｍｍ〕の関係となる特性データを示す。図４中、Ｒｏは接地電極５１ｎにて発生するスプリングバックを無視した特性データを示すとともに、Ｒｓはスプリングバックを修正するスプリングバック修正分を含ませた特性データを示す。したがって、任意の測定値Ｄｄが得られた場合、この測定値Ｄｄの基準値Ｄｓに対する偏差、更にはこの偏差により、測定値Ｄｄを基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅ（修正寸法〔ｍｍ〕）が得られるため、この測定値Ｄｄに対する修正量Ｅを得るモータ回転パルス数の関係を、データテーブルＴとして設定できる。このように、予め設定したデータテーブルＴから測定値Ｄｄに対応する修正量Ｅを求めるようにすれば、演算処理等を行うことなく容易かつ低コストに実施できる利点があるとともに、この際、修正量Ｅに、接地電極５１ｎにて発生するスプリングバックを修正するスプリングバック修正分を含ませれば、より精度の高い調整を行うことができる。

次に、本実施形態に係るギャップ修正装置１の使用方法及び動作について、図１〜図７を参照しつつ図８に示すフローチャートに従って説明する。

まず、製造ラインで製造された点火プラグ５０をギャップ修正装置１のセット部２にセットする（ステップＳ１）。この場合、点火プラグ５０は、図１に示すように、セット部２のネジ孔部２２に下から螺着し、接地電極５１ｎ側をプラグ装着部２１の上方へ突出させる。また、この際、接地電極５１ｎはクランプ部１４に向けてセットする。これらのセット工程はロボット等により自動で行われる。なお、ギャップ修正装置１におけるクランプ機構部４は、クランプ部１４を開いた状態にし、接地電極５１ｎから離間した所定の待機位置（ホームポジョン）に待機している。

次いで、不図示のスタートボタンをＯＮにすれば、最初に、ギャップ測定部３により、セット部２にセットした点火プラグ５０のギャップＧの大きさの測定が行われる（ステップＳ２）。この場合、撮像部１１によりギャップＧを上方から撮像する。そして、画像処理部１２により、撮像部１１により撮像した画像を処理してギャップＧの大きさを求める。これにより、ギャップＧの大きさに係わるデータは、測定値Ｄｄとして制御部３５に付与される。制御部３５では、測定値Ｄｄが付与されることにより、測定値Ｄｄ（ギャップＧ）が基準範囲内であるか否かの判定が行われ、基準範囲内であれば、検査済みの良品バルブとして次工程に排出される（ステップＳ３，Ｓ１９）。

これに対して、ギャップＧ（測定値Ｄｄ）が基準範囲から外れている場合には、さらに、基準範囲よりも狭いか広いかを判別する（ステップＳ４）。この際、同時に、測定値Ｄｄを基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅを求める。即ち、測定値Ｄｄに対応する修正量ＥをデータテーブルＴから読出す。なお、図５には、ギャップＧの大きさが正常となる点火プラグ５０を示すとともに、図６には、ギャップＧが基準範囲よりも狭い点火プラグ５０を、また、図７には、ギャップＧが基準範囲よりも広い点火プラグ５０をそれぞれ示す。各図から明らかなように、ギャップＧの大きさが正常であれば、接地電極５１ｎの先端が図５に示す正常位置Ｐｏに位置するが、ギャップＧが基準範囲よりも狭い場合には、接地電極５１ｎの先端が、中心電極５１ｐに対して、より接近した位置、即ち、図６に示す位置Ｐｆにあるとともに、ギャップＧが基準範囲よりも広い場合には、接地電極５１ｎの先端が、中心電極５１ｐから、より離間した位置、即ち、図７に示す位置Ｐｒにある。さらに、図６には、ギャップＧが基準範囲よりも狭い測定値Ｄｄに対する修正量Ｅを＋Ｅｓで示すとともに、図７には、ギャップＧが基準範囲よりも広い測定値Ｄｄに対する修正量Ｅを−Ｅｓで示す。

そして、ギャップＧが基準範囲よりも狭い場合には、開いた状態のクランプ部１４を待機位置から前進させる（ステップＳ５）。この場合、接地電極５１ｎの位置は、測定値Ｄｄから得られるため、制御部３５は、パルスモータ部１６を駆動制御し、クランプ部１４を、測定値Ｄｄに対応する位置まで前進させる。目標位置まで前進させたなら、制御部３５は、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、操作駒部３１を前位置へ変位させる。これにより、操作駒部３１は一対のクランプレバー１３ｐと１３ｑ間に進入し、クランプ部１４が閉じるため、クランプ部１４は接地電極５１ｎをクランプする（ステップＳ６）。この状態を図３及び図６に示す。

この後、パルスモータ部１６を駆動制御し、クランプ部１４を、読出した修正量Ｅだけ後退させる。即ち、図６に示すように、クランプ部１４を矢印Ｅｒ方向へ修正量Ｅだけ後退させるとともに、修正量Ｅに対応する目標位置に到達したならパルスモータ部１６を停止させる（ステップＳ７，Ｓ８）。そして、さらに、パルスモータ部１６を逆方向へ駆動制御し、接地電極５１ｎにて発生するスプリングバックに対応する変位量だけ前進させる。次いで、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、操作駒部３１を後位置へ変位させる。これにより、クランプ部１４が開くため、クランプ部１４は接地電極５１ｎをアンクランプする（ステップＳ９，Ｓ１０）。この後、パルスモータ部１６を駆動制御し、開いた状態のクランプ部１４を所定の待機位置まで後退させる（ステップＳ１１）。

他方、ギャップＧが基準範囲よりも広い場合には、まず、待機位置にあるクランプ部１４を閉じた状態にする（ステップＳ１２）。即ち、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、操作駒部３１を前進させることによりクランプ部１４を閉じる。次いで、パルスモータ部１６を駆動制御し、クランプ部１４を測定値Ｄｄに対応する位置まで前進させるとともに、さらに、修正量Ｅに対応する位置まで前進させる。この場合、接地電極５１ｎの位置は測定値Ｄｄから得られるため、クランプ部１４を測定値Ｄｄに対応する位置まで前進させるとともに、続いて、クランプ部１４を、読出した修正量Ｅに対応する位置まで前進させる。そして、クランプ部１４が修正量Ｅに対応する目標位置に到達したならパルスモータ部１６を停止させる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。この後、パルスモータ部１６を駆動制御し、クランプ部１４を待機位置まで後退させるとともに、ソレノイド本体部３０を駆動制御し、操作駒部３１を後退させることにより、クランプ部１４を開いた状態にする（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

以上の修正処理が終了したなら、再度、ギャップ測定部３により、修正後における点火プラグ５０のギャップＧの大きさを測定する（ステップＳ１７）。この際、ギャップＧの大きさが基準範囲に入っていれば、修正処理を終了する（ステップＳ１８）。そして、検査済みの良品バルブとして次工程に排出される（ステップＳ１９）。これに対して、基準範囲に入っていない場合には、再度、同様の手順で修正処理を行う（ステップＳ１８，Ｓ４…）。この場合、例えば、再度の修正処理は、一回までとし、二回の修正処理によってもギャップＧの大きさが基準範囲に入らないときは、材料欠陥等の他の原因が考えられるため、不良品として処理することができる。以下、製造ラインで製造された次の点火プラグ５０がある場合には、同様の検査処理（修正処理）を繰り返せばよい（ステップＳ２０，Ｓ１…）。

よって、このような本実施形態に係る点火プラグのギャップ修正装置１によれば、ギャップ測定部３により測定した測定値Ｄｄから、予め設定した基準値Ｄｓに一致させるための修正量Ｅを求め、進退移動部５を駆動制御することにより、当該修正量Ｅだけ点火プラグ５０の接地電極５１ｎを進退移動させるようにしたため、ギャップＧの大きさを容易かつ迅速（円滑）に調整できるとともに、接地電極５１ｎ等を無用に傷付ける不具合も回避できる。また、セット部２にセットした点火プラグ５０のギャップＧの大きさをギャップ測定部３、特に、ギャップＧを撮像する撮像部１１と、この撮像部１１により撮像した画像を処理してギャップＧの大きさを求める画像処理部１２を備えたギャップ測定部３により測定し、測定値Ｄｄに基づいて求めた修正量Ｅだけ点火プラグ５０の接地電極５１ｎを進退移動させるようにしたため、ギャップＧの大きさに対する高精度かつ安定した調整を行うことができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、点火プラグ５０のタイプは任意であり、例示以外の各種タイプの点火プラグに対しても同様に適用できる。また、ギャップ測定部３として、撮像部１１と画像処理部１２を用いた場合を例示したが、他の測定手段の適用を排除するものではない。同様に、クランプ機構部４として、一対のクランプレバー部１３ｐ，１３ｑを有するクランプ本体部１４とソレノイド部１５を用いた場合を例示し、進退移動部５として、パルスモータ部１６と運動変換機構部１７を用いた場合を例示したが、他の同様の機能を発揮する構成を排除するものではない。さらに、駆動制御部６において、予め設定したデータテーブルＴから測定値Ｄｄに対応する修正量Ｅを求める場合を例示したが、所定の演算式を用いた演算処理を行ってもよい。

本発明の最良の実施形態に係るギャップ修正装置の全体構成図、 同ギャップ修正装置におけるクランプ部を開いた状態を示すクランプ機構部の平面図、 同ギャップ修正装置におけるクランプ部を閉じた状態を示すクランプ機構部の一部断面平面図、 同ギャップ修正装置におけるデータテーブルの基礎となるモータ回転パルス数に対する修正寸法の関係を示す特性データ図、 ギャップの大きさが正常な点火プラグの一部を拡大して示す側面図、 同ギャップ修正装置にセットしたギャップが狭い点火プラグの一部を拡大して示す側面図、 同ギャップ修正装置にセットしたギャップが広い点火プラグの一部を拡大して示す側面図、 同ギャップ修正装置の使用方法及び動作を説明するフローチャート、

符号の説明

１：ギャップ修正装置，２：セット部，３：ギャップ測定部，４：クランプ機構部，５：進退移動部，６：駆動制御部，１１：撮像部，１２：画像処理部，１３ｐ：クランプレバー部，１３ｑ：クランプレバー部，１４：クランプ本体部，１５：ソレノイド部，１６：パルスモータ部，１７：運動変換機構部，５０：点火プラグ，５１ｎ：電極（接地電極），５１ｐ：電極，Ｇ：ギャップ，Ｘｓ：定位置，Ｄｄ：測定値，Ｅ：修正量，Ｔ：データテーブル

Claims (6)

1. 点火プラグにおける一対の電極間のギャップの大きさが基準範囲に入るように修正する点火プラグのギャップ修正装置において、前記点火プラグを定位置に固定可能なセット部と、このセット部にセットした点火プラグのギャップの大きさを測定するギャップ測定部と、起立した一方の電極（接地電極）を係止可能なクランプ機構部と、このクランプ機構部を進退移動させる進退移動部と、少なくとも、前記ギャップ測定部により測定した測定値に対して、予め設定した基準値に一致させるための修正量を求め、前記進退移動部を駆動制御することにより、前記修正量だけ前記クランプ機構部を進退移動させる駆動制御部を具備してなることを特徴とする点火プラグのギャップ修正装置。
2. 前記ギャップ測定部は、ギャップを撮像する撮像部と、この撮像部により撮像した画像を処理してギャップの大きさを求める画像処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の点火プラグのギャップ修正装置。
3. 前記クランプ機構部は、前記接地電極に対して閉じることによりクランプし又は開くことによりアンクランプする一対のクランプレバー部を有するクランプ本体部と、このクランプ本体部を開閉するソレノイド部を備えることを特徴とする請求項１記載の点火プラグのギャップ修正装置。
4. 前記進退移動部は、パルス数に比例した回転数だけ回転するパルスモータ部と、このパルスモータ部の回転運動を前記クランプ機構部の進退移動に変換する運動変換機構部を備えることを特徴とする請求項１記載の点火プラグのギャップ修正装置。
5. 前記駆動制御部は、予め設定したデータテーブルから前記測定値に対応する修正量を求める機能を備えることを特徴とする請求項１記載の点火プラグのギャップ修正装置。
6. 前記修正量には、前記接地電極にて発生するスプリングバックを修正するスプリングバック修正分を含むことを特徴とする請求項５記載の点火プラグのギャップ修正装置。

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