JP4999945B2 - 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。

内燃機関に用いられるスパークプラグとして、工具係合部や取付ネジが形成された主体金具と、主体金具を軸方向に貫通する貫通孔に挿入された絶縁碍子とを有するスパークプラグが知られている。このようなスパークプラグでは、絶縁碍子と主体金具との隙間から内燃機関のガスが漏れることを防ぐために、絶縁碍子と主体金具との間を気密にシールしている。絶縁碍子と主体金具とのシールを行うために、絶縁碍子の外周面に対して主体金具の上端部を加締めると共に、主体金具の一部を圧縮変形させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−１４１８６８号公報

ところで、スパークプラグには、内燃機関の設計自由度の向上などを目的として、小型化、小径化が求められている。このため、小型化、小径化に伴って、絶縁碍子の機械的強度が低下するため、絶縁碍子と主体金具との間を気密にシールすることが困難になりつつある。例えば、上記技術において、主体金具の一部を圧縮変形させすぎると、絶縁碍子の破損が生じるおそれがあり、主体金具の一部の圧縮変形が足りないと、絶縁碍子と主体金具との間のシール性が十分でなくなるおそれがあった。

本発明は、絶縁碍子と主体金具との間を気密にシールすることを精度良く実現可能なスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
本発明の一形態は、スパークプラグの製造方法であって、
（ａ）軸方向に貫通する挿入孔と、前記挿入孔の上端の加締予定部と、前記挿入孔の下端部分の内周に沿って内側に突出して前記挿入孔より小さい内径を有する金具側段部と、前記加締予定部と前記金具側段部との間の前記挿入孔の内周壁の一部を形成する圧縮変形予定部と、を有する主体金具を準備する工程と、
（ｂ）軸方向の上端に端子金具が露出される略円筒形状の第１の円筒部と、軸方向の下端に中心電極が露出される略円筒形状の第２の円筒部と、前記第１の円筒部の下端と前記第２の円筒部の上端との間に形成された絶縁体側段部を有する絶縁体を準備する工程と、
（ｃ）前記主体金具の前記挿入孔に前記絶縁体を挿入する工程と、
（ｄ）前記主体金具の加締予定部を加締部に成形する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後に、前記主体金具の前記圧縮変形予定部より下側の部分と前記主体金具の前記加締部とを軸方向にプレスすることにより前記主体金具の前記圧縮変形予定部を圧縮変形させて、前記金具側段部と前記絶縁体側段部との間をシールする工程と、
を備え、
前記（ｅ）工程は、前記圧縮変形の開始時から終了時までの前記プレスの押し込み量を一定値に制御する、スパークプラグの製造方法である。
この方法によれば、圧縮変形の開始時から終了時までのプレスの押し込み量を一定値に制御することにより、圧縮変形予定部を圧縮変形させるので、圧縮変形量の精度を向上させることができる。この結果、金具側段部と前記絶縁体側との間のシール性の確保を精度良く行うとともに、絶縁碍子の破損を抑制することができる。
上記スパークプラグの製造方法において、前記（ｅ）工程は、前記（ｄ）工程におけるプレス型よりも導電性の高い合金で形成されたプレス型を用いたプレス成形によって行われるようにしてもよい。

［適用例１］スパークプラグの製造方法であって、
（ａ）軸方向に貫通する挿入孔と、前記挿入孔の上端の加締予定部と、前記挿入孔の下端部分の内周に沿って内側に突出して前記挿入孔より小さい内径を有する金具側段部と、前記加締予定部と前記金具側段部との間の前記挿入孔の内周壁の一部を形成する圧縮変形予定部と、を有する主体金具を準備する工程と、
（ｂ）軸方向の上端に端子金具が露出される略円筒形状の第１の円筒部と、軸方向の下端に中心電極が露出される略円筒形状の第２の円筒部と、前記第１の円筒部の下端と前記第２の円筒部の上端との間に形成された絶縁体側段部を有する絶縁体を準備する工程と、
（ｃ）前記主体金具の前記挿入孔に前記絶縁体を挿入する工程と、
（ｄ）前記主体金具の加締予定部を加締部に成形する工程と、
（ｅ）前記主体金具の前記圧縮変形予定部より下側の部分と前記主体金具の前記加締部とを軸方向にプレスすることにより前記主体金具の前記圧縮変形予定部を圧縮変形させて、前記金具側段部と前記絶縁体側段部との間をシールする工程と、
を備え、
前記（ｅ）工程は、前記圧縮変形の開始時から終了時までの前記プレスの押し込み量を一定値に制御する、スパークプラグの製造方法。

適用例１に係るスパークプラグの製造方法によれば、圧縮変形の開始時から終了時までのプレスの押し込み量を一定値に制御することにより、圧縮変形予定部を圧縮変形させるので、圧縮変形量の精度を向上させることができる。この結果、金具側段部と前記絶縁体側との間のシール性の確保を精度良く行うとともに、絶縁碍子の破損を抑制することができる。

［適用例２］適用例１に記載のスパークプラグの製造方法であって
前記（ｄ）工程は、前記（ｅ）工程におけるプレス型とは異なるプレス型を用いたプレス成形によって行われる、スパークプラグの製造方法。

［適用例３］適用例１または適用例２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記（ｅ）工程は、前記圧縮変形予定部を加熱しながら実行される、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、圧縮変形予定部を加熱しながら圧縮変形を行う場合、圧縮変形量の制御が困難であるが、本発明によれば、圧縮変形量の精度を向上させることができる。この結果、金具側段部と前記絶縁体側との間のシール性の確保を精度良く行うとともに、絶縁碍子の破損を抑制することができる。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記（ｅ）工程は、
（ｅ１）前記圧縮変形予定部の圧縮変形を開始する前に前記プレスの型により前記主体金具に第１の圧力を印加した状態で前記プレスの下型と上型の相対的な位置を測定する工程と、
（ｅ２）前記測定された位置から前記下型と上型を相対的に近付けて前記圧縮変形予定部を圧縮変形させる工程と、
（ｅ３）前記（ｅ２）工程の後に、前記プレスの型により前記主体金具に第２の圧力を印加した状態で前記プレスの下型と上型の相対的な位置を測定する工程と、
（ｅ４）前記（ｅ１）工程において測定された位置と前記（ｅ３）において測定された位置とから前記圧縮変形予定部の現実の圧縮変形量を求める工程と、
（ｅ５）前記（ｅ４）工程において求められた現実の圧縮変形量に基づいて、前記押し込み量を求める工程と、
を含む、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、第１の圧力および第２の圧力を印加した状態で下型と上型の相対的な位置を測定するので、下型と上型の相対的な位置の測定精度が向上する。したがって、現実の圧縮変形量および押し込み量を精度良く測定することができる。

［適用例５］適用例４に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第１の圧力および前記第２の圧力は、前記圧縮変形予定部を圧縮変形させるために必要な圧力の１％以上５０％以下の圧力である、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、下型と上型の相対的な位置の測定精度をより向上させることができる。

［適用例６］適用例４または適用例５に記載のスパークプラグの製造方法であって、
請求項４または請求項５に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記（ｅ４）工程で求められた前記現実の圧縮変形量と予定圧縮変形量との差分を考慮して、次回の前記（ｅ２）工程における押し込み量の決定を行う、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、測定により求められた現実の圧縮変形量と、押し込み量の予定値である一定値との差分を用いて、（ｅ２）工程における規定値の決定を行うので、より圧縮変形量の精度を向上させることができる。

［適用例７］適用例４ないし適用例６のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第１の圧力と第２の圧力は等しい圧力である、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、同じ圧力を印加しながら圧縮変形開始前の下型と上型の相対的な位置と圧縮変形開始後の下型と上型の相対的な位置を行うので、押し込み量を精度良く測定することができる。この結果、より圧縮変形量の精度を向上させることができる。

［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部を有し、
前記取付ネジ部の直径は、１２ｍｍ以下である、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、より圧縮変形量の精度が要求される取付ネジ部の直径が１２ｍｍ以下のスパークプラグにおいて、圧縮変形量の精度を向上させることができる。

［適用例９］適用例１ないし適用例８のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、内燃機関に取り付ける際に工具が係合する六角柱形状の工具係合部を有し、
前記工具係合部の対辺長さは、１４ｍｍ以下である、スパークプラグの製造方法。
こうすれば、より圧縮変形量の精度が要求される工具係合部の対辺長さが１４ｍｍ以下のスパークプラグにおいて、圧縮変形量の精度を向上させることができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの製造装置、スパークプラグを製造するためのプレス装置等、様々な形態で実現することができる。

本発明において製造されるスパークプラグの部分断面図である。 スパークプラグの製造方法の工程を示すフローチャートである。 加締部成形工程および圧縮変形部成形工程に用いられるプレス装置の概略図。 加締部成形工程の様子を示す図。 圧縮変形部成形工程のステップを示すフローチャート。 圧縮変形部成形工程の様子を示す図。

Ａ．第１実施形態：
・スパークプラグの構成：
以下、本発明の実施の態様を実施形態に基づいて説明する。図１は本発明において製造されるスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。図１において、一点破線で示す軸線Ｏ−Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏ−Ｏの左側は、スパークプラグ１００の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００を切断した断面図が示されている。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備える。主体金具５０には、軸線方向ＯＤに貫通する挿入孔５０１が形成されている。主体金具５０の挿入孔５０１には、絶縁碍子１０が挿入・保持されている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに保持されている。中心電極２０の先端部は、絶縁碍子１０の先端側に露出している。接地電極３０は、主体金具５０の先端部（図１における下側の端部）に接合されている。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部（図１における上側の端部）に設けられ、端子金具４０の後端部は絶縁碍子１０の後端側に露出している。

絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された円筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも後端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。ここで脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には絶縁碍子１０側の段部１５が形成されている。以上の説明からわかるように、本実施例における脚長部１３が、請求項における第２の円筒部に対応し、脚長部１３より後端側（図１における上側）の先端側胴部１７と後端側胴部１８と鍔部１９が請求項における第１の円筒部に対応する。

主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして保持している。すなわち、主体金具５０の挿入孔５０１に絶縁碍子１０が挿入され、絶縁碍子１０の先端と後端がそれぞれ主体金具５０の先端と後端から露出するように構成されている。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示しないスパークプラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１を備えている。本実施例では、六角柱形状の工具係合部５１の互いに平行な側面間の長さ、すなわち、対辺長さは、１４ｍｍ、あるいは、これより短い９ｍｍ〜１３ｍｍとした。主体金具５０は内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山が形成された取付ネジ部５２を備えている。本実施例では、この取付ネジ部５２を、その外径Ｍ（呼び径）は、Ｍ１２（１２ｍｍ）、或いは、これより小径なＭ８〜Ｍ１１とした。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ネジ部５２とシール部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして絶縁碍子１０の外周面に加締部５３が固定される。

主体金具５０において、工具係合部５１とシール部５４との間には、薄肉の圧縮変形部５８が設けられている。製造時において、絶縁碍子１０の外周面に固定された加締部５３を先端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６（金具側段部）に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５（絶縁碍子側段部）が押圧されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、この押圧により、タルク９が軸線方向ＯＤ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。なお、金具側段部５６よりも先端側における主体金具５０と絶縁碍子１０の脚長部１３との間には、所定寸法のクリアランスＣが設けられている。

中心電極２０は、インコネル（商標名）６００等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金からなる芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては先細り形状に形成される。中心電極２０の先端部分は、先端に向かって小径となるテーパ状に成形されている。テーパ形状部の先端には、電極チップ９０が接合されている。例えば、中心電極２０と電極チップ９０は、レーザ溶接によって接合されている。電極チップ９０は、耐火花消耗性を向上するために、高融点の貴金属を主成分として形成されている。この電極チップ９０としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、Ｉｒを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成され、Ｉｒ−５Ｐｔ合金（５質量％の白金を含有したイリジウム合金）などが多用される。

中心電極２０は軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３を経由して、後方の端子金具４０に電気的に接続されている。端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。

接地電極３０の電極母材は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。本実施形態では、インコネル（商標名）６００（ＩＮＣ６００）と呼ばれるニッケル合金が用いられている。この接地電極３０の母材基端部（一端部）３２は、主体金具５０の先端面に溶接にて接合されている。接地電極３０の母材先端部（他端部）３１の一側面は、中心電極２０の電極チップ９０と、軸線Ｏ上で軸線方向ＯＤに対向するように屈曲されている。そして、この接地電極３０の母材先端部３１の一側面と電極チップ９０の先端面との間には火花ギャップが形成される。この火花ギャップは、例えば、０．４〜１．５ｍｍ程度である。

接地電極３０の母材先端部３１において、電極チップ９０と対向する側面には、電極チップ３００が抵抗溶接されている。電極チップ３００には、例えば、Ｐｔ（白金）または、Ｐｔを主成分とする合金が用いられる。本実施形態では、Ｐｔ−２０Ｉｒ合金（２０質量％のイリジウムを含有した白金合金）が用いられている。

スパークプラグの製造方法：
図２はスパークプラグ１００の製造方法の工程を示すフローチャートである。図３は、主体金具５０の加締部５３の成型（加締部成形工程）および主体金具５０の圧縮変形部５８の圧縮変形（圧縮変形部成形工程）に用いられるプレス装置の概略図である。図４は、加締部成形工程の様子を示す図である。以下では、絶縁碍子１０と主体金具５０とを固定する工程、すなわち、上述の加締部成形工程と、圧縮変形部成形工程を中心にスパークプラグ１００の製造方法について説明する。図３および図４において、一点破線で示す軸線Ｏ−Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏ−Ｏの左側は、スパークプラグ１００およびプレス型の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００およびプレス型を切断した断面図が示されている。

ステップＳ１０では、主体金具５０が準備される。図４に示すように、本ステップで準備される主体金具５０には、後述する加締部成型工程で図１に示す加締部５３に成型される加締予定部５３ａと、後述する圧縮変形部成形工程で図１に示す圧縮変形部５８に成型される圧縮変形予定部５８ａを有している。ステップＳ２０では、絶縁碍子１０が準備される。本ステップでは、端子金具４０、シール体４、セラミック抵抗３、中心電極２０が配置された状態の絶縁碍子１０が準備される。ステップＳ３０では、主体金具５０の挿入孔５０１に上方から板パッキン８と共に絶縁碍子１０が挿入される。ステップＳ４０では、主体金具５０に絶縁碍子１０が挿入された状態において、主体金具５０の挿入孔５０１と絶縁碍子１０の後端側胴部１８との間の隙間にタルク９およびリング部材６、７とが挿入される。図４には、ステップＳ４０までを終えた絶縁碍子１０および主体金具５０が図示されている。

ステップＳ５０では、第１の型を用いて、加締予定部５３ａを加締部５３に成型する加締部成形工程が実施される。図３には、ステップＳ５０と後述するステップＳ６０にて用いられるプレス機４００が図示されている。プレス機４００は、上型と下型を取付可能であり、図４では、ステップＳ６０の圧縮変形部成形工程で使用される第２の型の上型４３０と下型４４０とが図示されている。プレス機４００は、上型の位置を測定可能なリニアゲージ４５０を備えている。リニアゲージ４５０の測定結果は、制御部４６０に送信される。制御部４６０は、自動的にあるいは操作者の操作に基づいて、動力部４８０を制御して、上型を軸線Ｏ−Ｏ方向に動作させる。動力部４８０は、上型を軸線Ｏ−Ｏ方向に動作させる動力機構であり、例えば、電動モータや油圧機構その他を含む周知のプレス動力機構が用いられ得る。

図４に示すように加締部成形工程で使用される第１の型の下型４２０には、絶縁碍子１０が挿入された主体金具５０をセットするためのセット孔４２５が形成されている。セット孔４２５の径は、主体金具５０の取付ネジ部５２より大きく、シール部５４より小さい。したがって、主体金具５０のシール部５４の座面５５が、下型４２０のセット孔４２５の上端の周縁部に支持される。図４（Ａ）に示すように、第１の型の上型４１０には、加締部５３（図１）の上側の表面形状に対応した形状を持つ成型部４１５が形成されている。第１の型の上型４１０および下型４２０は、比較的硬度の高い鋳鉄などで形成されている。

図４（Ａ）に示す状態から、上型４１０を軸線Ｏ−Ｏ方向の下側に所定の位置ＰＯまで下降させると、上型４１０の成型部４１５が加締予定部５３ａを塑性変形させることにより、加締部５３が成型される（図４（Ｂ））。この結果、加締部５３の端部は、絶縁碍子１０の外周面に押し付けられる。

ステップＳ６０では、第１の型とは異なる第２の型を用いて、圧縮変形予定部５８ａを圧縮変形させて圧縮変形部５８を成形する圧縮変形部成形工程が実施される。図５は、圧縮変形部成形工程のステップを示すフローチャートである。図６は、圧縮変形部成形工程の様子を示す図である。

ステップＳ６１０では、プレス機４００に第２の型の上型４３０および下型４４０が設置される。第２の型は、第１の型と同一の形状を有している。すなわち、上型４３０は、図３に示すように、加締部５３（図１）の上側の表面形状に対応した形状を持つ成型部４３５と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８より後端側が挿入されるプレス機挿入孔４３６が形成されている。下型４４０には、主体金具５０を配置するためのセット孔４４５が形成されている。第２の型が第１の型と異なる点は、第１の型が鋳鉄で形成されているのに対し、第２の型は鋳鉄より導電性の高い銅、あるいは、銅を主成分とする合金で形成されている点である。ここで、第２の型に導電性の高い材料を用いるのは、後述するように第２の型を介して、主体金具５０に電流を流して、圧縮変形予定部５８ａを加熱するためである。一方で、銅、あるいは、銅を主成分とする合金は、耐摩耗性の点で鋳鉄より劣るため、加締部５３の成形は、鋳鉄製の第１の型を用いるのである。

ステップＳ６２０では、加締部５３が成型された主体金具５０および絶縁碍子１０を下型４４０のセット孔４２５に配置する。ステップＳ６３０では、上型４３０を下降させ、成型部４３５と加締部５３とを接触させて、加締部５３に対して圧力Ｐ１を印加する。圧力Ｐ１は、圧縮変形予定部５８ａを圧縮変形させて、圧縮変形部５８を成型するために必要な圧力Ｐｍａｘの１％以上、かつ、５０％以下の所定の圧力である。本実施例では、圧力Ｐ１は、圧力Ｐｍａｘの５％に設定されている。圧力Ｐ１を印加した状態では、圧縮変形予定部５８ａは圧縮変形を開始しない。

ステップＳ６４０では、加締部５３に対して圧力Ｐ１を印加した状態でリニアゲージ４５０を用いて、上型４３０の位置を測定する。ステップＳ６５０では、上型４３０および下型４４０を介して主体金具５０に電流を流し、圧縮変形予定部５８ａを加熱しながら、上型４３０を所定の圧縮変形予定量ΔＢだけ下降させる。この結果、圧縮変形予定部５８ａは、断面が樽状に圧縮変形され、圧縮変形部５８が形成される。ここで、圧縮変形部５８と対向する絶縁碍子１０の鍔部１９には、逃げ形状ＢＣが形成されているため、圧縮変形部５８とは干渉しない。

ステップＳ６６０では、ステップＳ６３０と同様に、上述した圧力Ｐ１を、上型４３０を介して、加締部５３に印加する。ステップＳ６７０では、加締部５３に対して圧力Ｐ１を印加した状態でリニアゲージ４５０を用いて、上型４３０の位置を測定する。このように、圧力Ｐ１を印加しながら上型４３０の位置を測定するのは、加締部５３および圧縮変形部５８のスプリングバックを抑制して、正確な圧縮変形部５８の圧縮変形量を測定するためである。

ステップＳ６８０では、ステップＳ６４０で測定された上型の位置と、ステップＳ６７０で測定された上型の位置との差分から求められる現実の上型の下降量（測定下降量＝現実の圧縮変形量）と、狙い値である予定下降量（予定の圧縮変形量）とが等しいか否かを判定する。ここで、測定下降量と予定下降量とが等しいとは、測定下降量と予定下降量との差分が所定の誤差範囲に入っていることを言う。

測定下降量と予定下降量が等しい、あるいは、測定下降量が予定下降量を上回っている場合（ステップＳ６８０：Ｙ）は、圧縮変形部成形工程を終了する。例えば、測定下降量と予定下降量が等しいとされたスパークプラグは、良品として次の製造工程に用いられる。一方、測定下降量が予定下降量を上回っているとされたスパークプラグは、不良品として次の製造工程に用いられない。このような測定下降量が予定下降量を上回っているとされたスパークプラグが所定回数に亘り連続して成形された場合は、ステップＳ６５０におけるプレスの下降量が大きいと考えられるため、それ以降の圧縮変形部成形工程では、ステップＳ６５０におけるプレスの下降量を所定量小さく変更する。このように、測定下降量（現実の圧縮変形量）と予定下降量（予定の圧縮変形量）とが一度の下降で一致しないのは、プレス機械の制御精度、熱かしめのための熱による影響、プレス機の撓みなどによる誤差が原因と考えられる。一般には、制御上必要なプレスの下降量は、予定の圧縮変形量より大きくなる場合が多い。

測定下降量が予定下降量を下回っている場合には、ステップＳ６５０に戻って、予定下降量と測定下降量との差分だけ上型４３０を下降させる。そして、測定下降量と予定下降量が等しくなるまで、ステップＳ６５０〜Ｓ６７０の工程を繰り返す。

圧縮変形部成形工程によって、タルク９が適切に圧縮されると共に、絶縁碍子１０の段部１５（絶縁碍子側段部）が、主体金具５０の段部５６（金具側段部）に、板パッキン８を介して、適切な圧力で押し付けられる。この結果、絶縁碍子側段部１５と金具側段部５６と間のシール性が確保され、スパークプラグ１００の使用時において内燃機関のガスが漏れることを防ぐことができる。

圧縮変形部成形工程が終了されると、主体金具５０の先端部に、電極チップ３００が溶接された接地電極３０が接合され（ステップＳ７０）、さらに、接地電極３０の電極チップ３００が中心電極２０の電極チップ９０と対向するように、接地電極３０が曲げ加工される（ステップＳ８０）。そして、主体金具５０の取付ネジ部５２にガスケット５が装着されて、スパークプラグ１００が完成する（ステップＳ９０）。

以上説明した本実施例によれば、圧縮変形部成形工程において、プレス機の上型４３０の下降量を一定値ΔＢに制御することにより、圧縮変形部５８の圧縮変形量を制御するため、圧縮変形部５８の圧縮変形量の精度を向上できる。従来は、上型４３０によって、加締部５３に一定の加重を印加して、その加重により圧縮変形部５８の形成を行っていた。この場合、圧縮変形部５８の圧縮変形が進行して圧縮変形部５８の反発力が加締部５３に印加された一定の加重を上回ったときに圧縮変形部成形工程を終了していた。このため、主体金具５０の圧縮変形予定部５８ａの部品精度によって、圧縮変形部５８の圧縮変形量のバラツキが大きいという難点があった。例えば、圧縮変形部５８の圧縮変形量が予定圧縮変形量より小さい場合には、絶縁碍子側段部１５と金具側段部５６と間のシール性が不十分になる場合があり、圧縮変形部５８の圧縮変形量が予定圧縮変形量より大きい場合には、絶縁碍子側段部１５の部分で絶縁碍子１０が破損するという不具合があった。このような不具合は、特に、小径のスパークプラグ、具体的には、取付ネジ部５２の外径が１２ｍｍ以下、あるいは、工具係合部５１の対辺長さが１４ｍｍ以下のスパークプラグにおいて顕著であった。また、このような不具合は、圧縮変形予定部５８ａを電流などで加熱しながら、圧縮変形予定部５８ａを圧縮変形させるいわゆる熱加締の場合に顕著であった。熱加締では、圧縮変形予定部５８ａの厚さなどの主体金具５０の部品精度により、圧縮変形予定部５８ａの加熱状態がバラツキやすい。その結果、熱加締では、圧縮変形予定部５８ａを加熱せずに、５８ａを圧縮変形させるいわゆる冷間加締の場合と比較して、圧縮変形量のバラツキが生じやすいためである。

本実施例における圧縮変形部成形工程によれば、プレス機の上型４３０の下降量を一定値ΔＢに制御することにより、圧縮変形量の精度を向上できるため、特に小径のスパークプラグにおいて、絶縁碍子側段部１５と金具側段部５６と間のシール不良の発生を抑制できると共に、絶縁碍子１０の破損による不良を抑制することができる。

さらに、所定の圧力Ｐ１を印加しながら上型４３０の位置を測定して、測定下降量を求めるため、加締部５３や圧縮変形部５８のスプリングバックの影響を抑制して精度良く測定下降量を求めることができる。

さらに、測定下降量と予定下降量との間に差分がある場合には、その差分をプレスの上型４３０の下降量の制御にフィードバックするので、圧縮変形部５８の圧縮変形量の精度をさらに向上させ、不良品の発生を抑制することができる。また、次回の押し込み量の決定は、一回の差分ごとに決定しても良いし、過去数回の差分の平均値から決定しても良い。

Ｂ．変形例：
・第１変形例：
上記実施例では、いわゆる熱加締による圧縮変形部成形工程に本発明を適用したが、いわゆる冷間加締にも本発明を適用しても良い。この場合には、型に電気を流さないので、鋳鉄で形成された第１の型を用いて、加締部成形工程、および、圧縮変形部成形工程の両方を行っても良い。

・第２変形例：
上記実施例では、下型４４０を固定して、上型４３０を下降動作させているが、これに代えて、上型４３０を固定させて下型４４０を上昇動作させても良い。一般的には、プレスの下型と上型の相対的な位置を近付けるように下降すれば良く、プレスの下型と上型の相対的な位置を近付ける量である押し込み量を一定の規定値に制御すれば良い。上記実施例では、下型４４０を固定して、上型４３０を下降動作させているため、上型４３０の位置をリニアゲージ４５０によって測定しているが、一般的には、プレスの下型と上型の相対的な位置を測定すれば良い。

・第３変形例：
上記実施例では、リニアゲージ４５０による上型４３０の位置測定について、圧縮変形開始前の位置測定時と、圧縮変形終了後の位置測定時とで、同じ圧力Ｐ１を加締部５３に印加しながら測定している。これに限らず、圧縮変形開始前の位置測定時と、圧縮変形終了後の位置測定時とで異なる圧力を印加しても比較的良好な測定精度が得られる。この場合、圧縮変形開始前の位置測定時の印加圧力と、圧縮変形終了後の位置測定時の印加圧力は、比較的近い圧力であることが好ましい。また、圧縮変形開始前の位置測定時の印加圧力と、圧縮変形終了後の位置測定時の印加圧力は、いずれも、圧縮変形部５８を成型するために必要な圧力Ｐｍａｘの５％以上、かつ、５０％以下の所定の圧力であることが好ましい。

・第４変形例：
上記実施例におけるステップＳ６５０では、上型４３０を最初に圧縮変形予定量ΔＢだけ下降させているが、これに代えて、最初は圧縮変形予定量ΔＢより小さいΔＣ（例えば、圧縮変形予定量ΔＢの９０％）だけ下降させ、その後、圧縮変形予定量ΔＢと測定下降量との差分だけ、上型４３０を下降させることとしても良い。こうすれば、測定下降量が圧縮変形予定量ΔＢを上回ってしまう不具合を抑制することができる。

・第５変形例：
上記実施例で述べたように、本発明は、小径のスパークプラグの製造により好適であるが、標準的な径、あるいは、大径のスパークプラグの製造にも適用することができる。例えば、取付ネジ部５２の径が、１３ｍｍ〜１８ｍｍ、工具係合部５１の対辺長さが１５ｍｍ〜２０ｍｍのスパークプラグの製造に本発明を適用しても良い。

・第６変形例：
上記実施例では、中心電極２０の電極チップ９０と、接地電極３０の電極チップ３００とが、上記実施例では、中心電極２０の電極チップ９０と、接地電極３０の電極チップ３００とが、軸線方向ＯＤに対向する縦放電型のスパークプラグ１００を例として説明したが、これに限られない。例えば、中心電極２０の電極チップ９０と、接地電極３０の電極チップ３００とが、軸線方向ＯＤと垂直な方向に対向する横放電型のスパークプラグに適用できることはもちろんである。接地電極の先端部と、中心電極２０の先端部との位置関係は、スパークプラグの用途や、必要とされる性能等に応じて適宜設定することが可能である。また、１つの中心電極に対して複数の接地電極が設けられても良い。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１５…絶縁碍子側段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０…接地電極
３１…母材先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５３ａ…加締予定部
５４…シール部
５５…座面
５６…金具側段部
５８…圧縮変形部
５８ａ…圧縮変形予定部
５９…ネジ首
５０１…挿入孔
９０…電極チップ
１００…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
３００…電極チップ
４００…プレス機
４１０…上型
４１５…成型部
４２０…下型
４２５…セット孔
４３０…上型
４３５…成型部
４３６…プレス機挿入孔
４４０…下型
４４５…セット孔
４５０…リニアゲージ
４６０…制御部
４８０…動力部

Claims (9)

1. スパークプラグの製造方法であって、
   （ａ）軸方向に貫通する挿入孔と、前記挿入孔の上端の加締予定部と、前記挿入孔の下端部分の内周に沿って内側に突出して前記挿入孔より小さい内径を有する金具側段部と、前記加締予定部と前記金具側段部との間の前記挿入孔の内周壁の一部を形成する圧縮変形予定部と、を有する主体金具を準備する工程と、
   （ｂ）軸方向の上端に端子金具が露出される略円筒形状の第１の円筒部と、軸方向の下端に中心電極が露出される略円筒形状の第２の円筒部と、前記第１の円筒部の下端と前記第２の円筒部の上端との間に形成された絶縁体側段部を有する絶縁体を準備する工程と、
   （ｃ）前記主体金具の前記挿入孔に前記絶縁体を挿入する工程と、
   （ｄ）前記主体金具の加締予定部を加締部に成形する工程と、
   （ｅ）前記（ｄ）工程の後に、前記主体金具の前記圧縮変形予定部より下側の部分と前記主体金具の前記加締部とを軸方向にプレスすることにより前記主体金具の前記圧縮変形予定部を圧縮変形させて、前記金具側段部と前記絶縁体側段部との間をシールする工程と、
   を備え、
   前記（ｅ）工程は、前記圧縮変形の開始時から終了時までの前記プレスの押し込み量を一定値に制御する、スパークプラグの製造方法。
2. 請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって
   前記（ｅ）工程は、前記（ｄ）工程におけるプレス型よりも導電性の高い合金で形成されたプレス型を用いたプレス成形によって行われる、スパークプラグの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記（ｅ）工程は、前記圧縮変形予定部を加熱しながら実行される、スパークプラグの製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記（ｅ）工程は、
   （ｅ１）前記圧縮変形予定部の圧縮変形を開始する前に前記プレスの型により前記主体金具に第１の圧力を印加した状態で前記プレスの下型と上型の相対的な位置を測定する工程と、
   （ｅ２）前記測定された位置から前記下型と上型を相対的に近付けて前記圧縮変形予定部を圧縮変形させる工程と、
   （ｅ３）前記（ｅ２）工程の後に、前記プレスの型により前記主体金具に第２の圧力を印加した状態で前記プレスの下型と上型の相対的な位置を測定する工程と、
   （ｅ４）前記（ｅ１）工程において測定された位置と前記（ｅ３）において測定された位置とから前記圧縮変形予定部の現実の圧縮変形量を求める工程と、
   （ｅ５）前記（ｅ４）工程において求められた現実の圧縮変形量に基づいて、前記押し込み量を求める工程と、
   を含む、スパークプラグの製造方法。
5. 請求項４に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記第１の圧力および前記第２の圧力は、前記圧縮変形予定部を圧縮変形させるために必要な圧力の１％以上５０％以下の圧力である、スパークプラグの製造方法。
6. 請求項４または請求項５に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記（ｅ４）工程で求められた前記現実の圧縮変形量と予定圧縮変形量との差分を考慮して、次回の前記（ｅ２）工程における押し込み量の決定を行う、スパークプラグの製造方法。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記第１の圧力と第２の圧力は等しい圧力である、スパークプラグの製造方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具は、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部を有し、
   前記取付ネジ部の直径は、１２ｍｍ以下である、スパークプラグの製造方法。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具は、内燃機関に取り付ける際に工具が係合する六角柱形状の工具係合部を有し、
   前記工具係合部の対辺長さは、１４ｍｍ以下である、スパークプラグの製造方法。

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