JP5113106B2 - プラズマジェット点火プラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマジェット点火プラグの製造方法に関する。

従来、自動車用の内燃機関であるエンジンの点火プラグには、火花放電により混合気への着火を行うスパークプラグが使用されている。近年では、内燃機関の一層の高出力化や低燃費化が求められている。そのため、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対して着火可能なプラズマジェット点火プラグの開発が進められている。

例えば、下記特許文献１記載のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と接地電極との間の火花放電間隙の周囲を絶縁体でとりかこむことで、小さな容積の凹部（キャビティ）を放電空間として形成した構造を有している。

従来、このようなプラズマジェット点火プラグは、概ね次のような手順（１）〜（３）で製造していた。（１）主体金具の先端に設けられた接地電極取り付け部に、中心に貫通孔が設けられた板状の接地電極を嵌め合い公差にて圧入。（２）主体金具と接地電極とをレーザ溶接によって接合。（３）接地電極が溶接された主体金具内に、中心電極が予め組み付けられた絶縁体を所定の係合部に加締めることにより保持。

しかし、上述のような製造方法では、手順（３）において、主体金具内に絶縁体を保持させる際に、接地電極の中心に設けられた貫通孔の中心軸と、絶縁体に設けられた凹部の中心軸とがずれてしまう場合があった。このような場合には、火花放電が局所的に行われて、接地電極が部分的に消耗してしまう現象が生じるおそれがあった。また、接地電極の中心に設けられた貫通孔の中心軸と、絶縁体に設けられた凹部の中心軸とがずれると、放電空間としての凹部の一部を接地電極が塞ぐおそれがあり、このような場合には、消炎作用が生じて着火性能が低下してしまうおそれがあった。

特開２００７−２８７６６６号公報

これらの問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、接地電極の中心に設けられた貫通孔の中心軸と、絶縁体に設けられた凹部の中心軸とのずれを解消することにある。

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なされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の内部に前記絶縁体を組み付ける組付工程と、
前記組付工程後に、前記主体金具の先端部に前記接地電極を配置し、前記接地電極の貫通孔の中心と前記絶縁体の凹部の中心とを位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程後に、前記接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と、
を含み、
前記位置決め工程では、前記接地電極の貫通孔と前記絶縁体の凹部とに、該貫通孔と該凹部との両者に嵌合する所定の治具を嵌合させて、該貫通孔の中心と該凹部の中心とを位置決めする製造方法である。
このような形態の製造方法では、接地電極と主体金具とを溶接する前に、接地電極の貫通孔と絶縁体の凹部とに、貫通孔と凹部との両者に嵌合する所定の治具を嵌合させて位置決めを行う。よって、接地電極の貫通孔の中心と絶縁体の凹部の中心とを正確に位置決めすることができ、貫通孔の中心軸と凹部の中心軸とのずれを解消することが可能になる。

［適用例１］軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の内部に前記絶縁体を組み付ける組付工程と、
前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置する配置工程と、
前記接地電極の貫通孔の中心と前記絶縁体の凹部の中心とを位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程後に、前記接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを含む製造方法。

上記態様の製造方法であれば、接地電極と主体金具とを溶接する前に、接地電極の貫通孔の中心と絶縁体の凹部の中心とを、位置決めすることができる。そのため、貫通孔の中心軸と凹部の中心軸とのずれを解消することが可能になる。

［適用例２］適用例１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記位置決め工程では、前記接地電極の貫通孔と前記絶縁体の凹部とに、該貫通孔と該凹部との両者に嵌合する所定の治具を嵌合させて、該貫通孔の中心と該凹部の中心とを位置決めすることを特徴とする製造方法。このような製造方法であれば、所定の治具を用いることで、接地電極の貫通孔の中心と絶縁体の凹部の中心とを正確に位置決めすることができる。

［適用例３］適用例２に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記治具は、前記凹部に嵌合する柱状の頭部と、前記貫通孔に嵌合する柱状の胴部とを有しており、該頭部と該胴部との中心軸が、同軸上に形成されている製造方法。このように、絶縁体の凹部に嵌合する柱状の頭部と接地電極の貫通孔に嵌合する柱状の胴部とを有し、該頭部と該胴部との中心軸が、同軸上に形成されている治具を用いれば、接地電極の貫通孔の中心と絶縁体の凹部の中心とを同軸上に容易に位置決めすることができる。

［適用例４］適用例１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記プラズマジェット点火プラグの先端側から、前記絶縁体の凹部を含む画像を撮影し、該撮影された画像に基づいて、前記絶縁体の凹部の中心を検出する検出工程を含み、前記位置決め工程は、前記接地電極の貫通孔の中心と前記検出工程で検出された前記絶縁体の凹部の中心とを位置決めすることを特徴とする製造方法。このような製造方法によれば、絶縁体の凹部周辺に物理的な負荷をかけることなく、接地電極の貫通孔の中心と絶縁体の凹部の中心とを位置決めすることができる。

［適用例５］適用例１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記プラズマジェット点火プラグの先端側から、前記接地電極の貫通孔および前記絶縁体の凹部を含む画像を撮影し、該撮影された画像に基づいて、前記接地電極の貫通孔の中心および前記絶縁体の凹部の中心を検出する検出工程を含み、前記位置決め工程では、前記検出工程で検出された前記接地電極の貫通孔の中心および前記絶縁体の凹部の中心を位置決めすることを特徴とする製造方法。このような製造方法によっても、絶縁体の凹部周辺に物理的な負荷をかけることなく、接地電極の貫通孔の中心と前記絶縁体の凹部の中心とを位置決めすることができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記溶接工程では、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する製造方法。このように、接地電極と主体金具とをレーザ溶接することとすれば、接地電極と主体金具とを精度良く接合することができる。

［適用例７］適用例６に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記溶接工程では、前記接地電極を前記主体金具側に押圧した上で前記レーザ溶接を行う製造方法。このように、接地電極を主体金具側に押圧した上でレーザ溶接を行えば、レーザ溶接時の衝撃によって接地電極が主体金具から浮いてしまうことを抑制することができる。

［適用例８］適用例２または適用例３に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記治具は、前記接地電極を前記主体金具側に押圧する押圧部を備えており、
前記溶接工程では、前記治具の前記押圧部を用いて前記押圧を行い、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する製造方法。このように、接地電極を主体金具側に押圧する押圧部が治具に一体的に設けられていれば、位置決めと押圧とを同時に行うことが可能になるため、プラズマジェット点火プラグを容易に製造することが可能になる。

上記溶接工程では、接地電極と主体金具の配置や形状に応じて、レーザ溶接を下記適用例９ないし１１のように行うことが可能である。

［適用例９］適用例６ないし適用例８のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記主体金具の先端部の内側周囲には、前記接地電極が緩嵌合される嵌合段部が設けられており、前記配置工程では、前記主体金具の嵌合段部に前記接地電極を緩嵌合することにより前記配置を行い、前記溶接工程では、前記主体金具の嵌合段部と前記接地電極との境界に向けて、レーザを垂直方向または斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。

［適用例１０］適用例６ないし適用例９のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記主体金具の先端部は略平面上であり、かつ、前記主体金具の先端部の直径と前記接地電極の直径とが略同一であり、前記配置工程では、前記主体金具の先端面に前記接地電極を配置し、前記溶接工程では、前記主体金具と前記接地電極との境界に向けて、レーザを垂直または斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。

［適用例１１］適用例６ないし適用例１０のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記主体金具の先端部は略平面上であり、かつ、前記接地電極の直径よりも前記主体金具の先端部の直径が大きく、前記配置工程では、前記主体金具の先端面に前記接地電極を配置し、前記溶接工程では、前記主体金具と前記接地電極との境界に向けて、レーザを斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。

［適用例１２］適用例１ないし適用例１１のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記接地電極の前記貫通孔の周囲には、貴金属部材が接合されている製造方法。このように、接地電極の貫通孔の周囲に貴金属部材を設ければ、プラズマジェット点火プラグの耐久性を向上させることが可能になる。

プラズマジェット点火プラグ１００の構造を示す部分断面図である。 プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。 第１実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 位置決め治具２００の側面図である。 位置決め治具２００の下面図である。 第２実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 押さえ治具３００の側面図である。 押さえ治具３００の下面図である。 第３実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 一体治具４００の側面図である。 一体治具４００の下面図である。 第４実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第５実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第６実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 絶縁碍子１０が嵌合段部５８よりも突出している例を示す図である。 絶縁碍子１０が嵌合段部５８の底部より陥没している例を示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。

以下、本発明の実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法と、この製造方法によって製造されるプラズマジェット点火プラグの構造について説明する。説明の便宜上、まず、プラズマジェット点火プラグの具体的な構造について図面を参照しつつ説明する。

Ａ．プラズマジェット点火プラグの構造：
図１は、プラズマジェット点火プラグ１００の構造を示す部分断面図である。また、図２は、プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。なお、図１において、プラズマジェット点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、上側をプラズマジェット点火プラグ１００の先端側、下側を後端側として説明する。

図１に示すように、プラズマジェット点火プラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端部５９に溶接された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とを備えている。

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、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径の最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径の小さな先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりも更に外径の小さな脚長部１３とが形成されている。この脚長部１３と先端側胴部１７との間は段状に形成されている。

図２に示すように、軸孔１２のうち脚長部１３の内周にあたる部分は、先端側胴部１７、鍔部１９および後端側胴部１８の内周にあたる部分よりも縮径された電極収容部１５として形成されている。この電極収容部１５の内部には中心電極２０が保持される。また、軸孔１２は電極収容部１５の先端側において内周が更に縮径されており、先端小径部６１として形成されている。そして、先端小径部６１の内周は絶縁碍子１０の先端面１６に連続し、軸孔１２の開口部１４を形成している。

中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉ系合金等で形成された円柱状の電極棒で、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。そして先端部２１には、貴金属やタングステンを主成分とする合金からなる円盤状の電極チップ２５が、中心電極２０と一体となるように溶接されている。なお、本実施の形態では、中心電極２０と一体になった電極チップ２５も含め「中心電極」と称する。この電極チップ２５は、中心電極２０の構造から省略することも可能である。

中心電極２０の後端側は鍔状に拡径され、この鍔状の部分が軸孔１２内において電極収容部１５の起点となる段状の部位に当接されており、電極収容部１５内で中心電極２０が位置決めされている。また、中心電極２０の先端部２１の先端面２６（より具体的には電極チップ２５の先端面２６）の周縁が、径の異なる電極収容部１５と先端小径部６１との間の段部に当接された状態となっている。この構成により、軸孔１２の先端小径部６１の内周面と、中心電極２０の先端面２６とで包囲された容積の小さな凹部６０（以下、「キャビティ６０」ともいう）が形成されている。接地電極３０と中心電極２０との間の火花放電間隙において行われる火花放電は、このキャビティ６０内の空間や壁面を通過する。そして、この火花放電によって絶縁破壊された後に印加されるエネルギによって、キャビティ６０内でプラズマが形成される。このプラズマは、開口部１４の開口端１１から噴出される。

図１に示すように、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられた金属とガラスの混合物からなる導電性のシール体４を経由して、後端側の端子金具４０に電気的に接続されている。このシール体４により、中心電極２０および端子金具４０は、軸孔１２内で固定されると共に導通される。端子金具４０にはプラグキャップ（図示外）を介して点火制御装置（図示外）に接続された高圧ケーブル（図示外）が接続される。

主体金具５０は、内燃機関（図示外）のエンジンヘッド（図示外）にプラズマジェット点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０を取り囲むようにして保持している。主体金具５０は鉄系の材料より形成され、図示外のプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には加締部５３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と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７の間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。この加締部５３が加締められることにより、リング部材６，７およびタルク９を介して絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、図２に示すように、脚長部１３と先端側胴部１７との間の段状の部位が、主体金具５０の内周面に段状に形成された係止部５６に環状のパッキン８０を介して支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体に組み付けられる。このパッキン８０によって、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密は保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、図１に示すように、工具係合部５１とねじ部５２との間には鍔部５４が形成されており、ねじ部５２の後端側近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット５が嵌挿されている。

主体金具５０の先端部５９には、厚みが１ｍｍ程度の板状の接地電極３０が設けられている。接地電極３０は、ニッケル系合金からなる電極母材３３の中央に、貫通孔３１が形成されたリング状の貴金属部材３６をレーザ溶接によって接合した構造を有している。貴金属部材３６は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）を主成分として、プラチナ（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）等を添加したＩｒ合金によって形成することができる。また、プラチナ（Ｐｔ）を主成分として、イリジウム（Ｉｒ）やロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）等を添加した合金によっても形成することができる。

図２に示すように、接地電極３０は、その厚み方向を軸線Ｏ方向に揃え、主体金具５０の先端部５９の内周面に形成された嵌合段部５８に嵌合される。そして、接地電極３０の外周縁が一周にわたって嵌合段部５８とレーザ溶接され、接地電極３０は主体金具５０と一体に接合される。なお、接地電極３０の外周は、嵌合段部５８の内周よりもやや小さく形成されている。そのため、接地電極３０は、嵌合段部５８に緩く嵌合された上で、レーザ溶接がなされる。また、接地電極３０の貫通孔３１は、その内径が、少なくとも絶縁碍子１０の開口部１４（開口端１１）の内径以上の大きさを有するように形成されており、この貫通孔３１を介し、キャビティ６０の内部と外気とが連通されるように構成されている。

以上のように構成されたプラズマジェット点火プラグ１００では、混合気への点火の際に、まず、中心電極２０と接地電極３０との間に高電圧を印加し、火花放電を行う。このときに生じた絶縁破壊によって、中心電極２０と接地電極３０との間には比較的低電圧で電流を流すことができるようになる。そこで更に、中心電極２０と接地電極３０との間に電力を供給することで放電状態を遷移させ、キャビティ６０内でプラズマを形成する。こうして形成されたプラズマが貫通孔３１（いわゆるオリフィス）を通じて噴出されると、混合気への着火が行われる。

Ｂ．第１実施例：
図３は、本発明の第１実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図３に示すように、本実施例では、まず、別の製造工程において中心電極２０が予め組み付けられた絶縁碍子１０を準備する（ステップＳ１００：準備工程）。そして、この絶縁碍子１０を主体金具５０内に挿入し、主体金具５０の加締部５３を加締めて、主体金具５０内に絶縁碍子１０を組み付ける（ステップＳ１１０：組付工程）。そして、絶縁碍子１０の先端に設けられた凹部６０（キャビティ６０）に、所定の位置決め治具２００を挿入する（ステップＳ１２０：位置決め工程）。

図４は、位置決め治具２００の側面図であり、図５は、位置決め治具２００を軸線Ｏの後端側から見た下面図である。図４に示すように、位置決め治具２００は、頭部２０１と胴部２０２と脚部２０３とを備えている。図５に示すように、頭部２０１と胴部２０２とは、円柱状に形成されており、これらの中心軸は同一軸上に存在する。頭部２０１の直径は、絶縁碍子１０の凹部６０に嵌合する寸法を有している。本実施例では、絶縁碍子１０の凹部６０に対して頭部２０１の挿入が容易となるように、頭部２０１の後端角部に面取りを施している。一方、胴部２０２の直径は、接地電極３０の貫通孔３１に嵌合する寸法を有している。図４や図５に示すように、胴部２０２の直径は、頭部２０１の直径よりも大きいため、胴部２０２と頭部２０１との境界に存在する段部が、絶縁碍子１０の先端面１６に掛止することで、位置決め治具２００の軸線方向の挿入位置が固定される。脚部２０３は、その後端側の外周が胴部２０２と同径に形成され、先端側は、テーパ状に縮径されている。位置決め治具２００は、例えば、樹脂材料によって形成することができる。

上記ステップＳ１２０において位置決め治具２００の頭部２０１を、キャビティ６０に挿入すると、続いて、位置決め治具２００の脚部２０３側から、貫通孔３１を有する貴金属部材３６が予め接合された接地電極３０を挿入し、接地電極３０を、主体金具５０の先端部に設けられた嵌合段部５８に載置する（ステップＳ１３０：配置工程＋位置決め工程）。本実施例では、図４に示したように、位置決め治具２００の脚部２０３をテーパ状に形成したため、接地電極３０を容易に嵌合段部５８に載置することができる。

ステップＳ１３０において、接地電極３０を主体金具５０の先端部に設けられた嵌合段部５８に載置すると、最後に、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ１４０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第１実施例の製造方法では、絶縁碍子１０の先端の凹部６０（キャビティ６０）に位置決め治具２００の頭部２０１を挿入した状態で、貫通孔３１を有する接地電極３０を、位置決め治具２００の胴部２０２に挿入し、接地電極３０の配置を行う。位置決め治具２００の頭部２０１と胴部２０２とは、同一軸上に中心軸があるため、キャビティ６０に位置決め治具２００の頭部２０１を挿入しながら、接地電極３０を主体金具５０の先端に配置すると、必然的に、貫通孔３１の中心と、キャビティ６０の中心とが同一軸上に位置決めされる。そのため、主体金具５０に絶縁碍子１０を組み付ける工程（上記ステップＳ１１０）において、絶縁碍子１０の中心軸と主体金具５０の中心軸とにずれが生じたとしても、このずれを補償するように、接地電極３０が主体金具５０に接合されることになる。従って、本実施例によれば、キャビティ６０の中心軸と貫通孔３１の中心軸が一致しない場合に生じる接地電極３０の部分的な消耗や、消炎作用の発生を抑制することができる。この結果、意図した耐久性や着火性を有するプラズマジェット点火プラグ１００を容易に製造することが可能になる。

Ｃ．第２実施例：
図６は、本発明の第２実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図６に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００〜Ｓ１３０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ２００：準備工程）。これを主体金具５０内に組み付け（ステップＳ２１０：組付工程）、絶縁碍子１０先端の凹部６０に、位置決め治具２００を挿入する（ステップＳ２２０：位置決め工程）。そして、位置決め治具２００の脚部２０３側から貫通孔３１を有する接地電極３０を挿入し、接地電極３０を、主体金具５０の先端に設けられた嵌合段部５８に載置する（ステップＳ２３０：配置工程＋位置決め工程）。

続いて、本実施例では、嵌合段部５８に載置された接地電極３０の上に所定の押さえ治具３００をおき、接地電極３０上に荷重をかけて接地電極３０を主体金具５０側に押圧する（ステップＳ２４０）。この荷重は、接地電極３０が変形せず、かつ、レーザ溶接時の衝撃によって接地電極３０が位置ずれしない荷重であり、概ね、０．１ｋＮないし３ｋＮ程度である（好ましくは、１ｍｍ厚の接地電極３０に対して、１ｋＮ）。

図７は、押さえ治具３００の側面図であり、図８は、押さえ治具３００を軸線Ｏの後端側から見た下面図である。これらの図に示すように、押さえ治具３００は、略円筒状の形状を有する治具であり、その外径は、接地電極３０の外径よりも小さく、内径は、貫通孔３１の内径よりも大きく形成されている。押さえ治具３００は、例えば、樹脂材料によって形成することができる。

上記ステップＳ２４０において、押さえ治具３００によって、接地電極３０を押圧すると、最後に、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ２５０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第２実施例の製造方法では、位置決め治具２００によって、接地電極３０の配置位置を決定した後に、押さえ治具３００によって接地電極３０を押圧することで、この配置位置を固定する。そのため、レーザ溶接時に、その衝撃によって接地電極３０が主体金具５０の先端から浮いてしまうことを抑制することができる。なお、上述した製造工程では、押さえ治具３００によって、接地電極３０の配置位置を固定した後には、位置決め治具２００をキャビティ６０から取り外すこととしてもよい。

Ｄ．第３実施例：
図９は、本発明の第３実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図９に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００，Ｓ１１０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ３００：準備工程）、これを主体金具５０内に組み付ける（ステップＳ３１０：組付工程）。

続いて、本実施例では、接地電極３０を、主体金具５０の先端に設けられた嵌合段部５８に載置する（ステップＳ３２０：配置工程）。そして、第１実施例に示した位置決め治具２００と第２実施例に示した押さえ治具３００の両者の機能を兼ね備えた一体治具４００を絶縁碍子１０先端の凹部６０と接地電極３０の貫通孔３１とに嵌め込み、接地電極３０に荷重をかけて、接地電極３０を主体金具５０側に押圧する（ステップＳ３３０：位置決め工程）。この荷重は、第２実施例と同様の荷重である。

図１０は、一体治具４００の側面図であり、図１１は、一体治具４００を軸線Ｏの後端側から見た下面図である。図１０に示すように、一体治具４００は、頭部４０１と胴部４０２と押圧部４０３とを備えている。図１１に示すように、頭部４０１と胴部４０２と押圧部４０３とはそれぞれ、略円柱状に形成されており、これらの中心軸は同一軸上に存在する。頭部４０１は、絶縁碍子１０先端の凹部６０に嵌合する形状を有しており、胴部は、接地電極３０の貫通孔３１に嵌合する形状を有している。胴部４０２の軸線方向の厚みは、接地電極３０と同一の厚みを有する。押圧部４０３は、その直径が、胴部４０２の直径よりも大きく、接地電極３０の直径よりも小さく形成されている。このような構造によれば、上記ステップＳ３３０では、この押圧部４０３によって、接地電極３０に荷重がかかることになる。なお、本実施例では、キャビティ６０に対して、一体治具４００の頭部４０１の挿入が容易となるように、頭部４０１の後端角部には面取りを施している。また、胴部４０２を接地電極３０の貫通孔３１にスムーズに嵌挿させるため、胴部４０２の頭部４０１側を、テーパ状に縮径された形状としている。なお、胴部４０２の頭部４０１側を、テーパ状に形成するのではなく、角部に面取りを施すこととしてもよい。一体治具４００は、例えば、樹脂材料によって形成することができる。

上記ステップＳ３３０において、一体治具４００を用いて、接地電極３０に荷重をかけると、この状態で、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ３４０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第３実施例によれば、一体治具４００を用いることで、キャビティ６０の中心と貫通孔３１の中心の位置合わせを行うのと同時に、接地電極３０に荷重をかけることができる。従って、プラズマジェット点火プラグ１００を容易に製造することが可能になる。

Ｅ．第４実施例：
図１２は、本発明の第４実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図１２に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００，Ｓ１１０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ４００：準備工程）、これを主体金具５０内に組み付ける（ステップＳ４１０：組付工程）。

続いて、本実施例では、接地電極３０を、主体金具５０の先端に設けられた嵌合段部５８に載置し（ステップＳ４２０：配置工程）、キャビティ６０の中心と接地電極３０の貫通孔３１の中心とが一致するようにこれらを位置決めする（ステップＳ４３０：位置決め工程）。この位置決めは、例えば、目視によって行うことができる。最後に、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ４４０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第４実施例によっても、キャビティ６０の中心と接地電極３０の貫通孔３１の中心とを位置決めした上でプラズマジェット点火プラグ１００を製造することができる。なお、上述したステップＳ４４０の溶接工程では、第２実施例に示した押さえ治具３００を用いることで、接地電極３０上に荷重をかけながらレーザ溶接を行うこととしてもよい。

Ｆ．第５実施例：
図１３は、本発明の第５実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図１３に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００，Ｓ１１０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ５００：準備工程）、これを主体金具５０内に組み付ける（ステップＳ５１０：組付工程）。

続いて、本実施例では、主体金具５０に絶縁碍子１０が組み付けられた状態で、ＣＣＤカメラ等の撮影装置によって、プラズマジェット点火プラグ１００の先端側からキャビティ６０を含む画像（映像）を撮影する。そして、この撮影された画像をコンピュータに読み込ませ、周知の画像解析技術によってキャビティ６０の中心を検出する（ステップＳ５２０：検出工程）。この検出工程において、例えば、コンピュータは、撮影画像に対してエッジ抽出処理を施してキャビティ６０の輪郭を抽出し、その輪郭から、パターンマッチングあるいはＨｏｕｇｈ変換等の手法により円形を検出して、その中心を求めることで、キャビティ６０の中心を検出することができる。

キャビティ６０の中心を検出すると、このキャビティ６０の中心に、接地電極３０の貫通孔３１の中心が位置するように、接地電極３０を主体金具５０の先端部に載置して位置決めする（ステップＳ５３０：配置工程＋位置決め工程）。この工程では、例えば、コンピュータのモニタ上に、ステップＳ５２０で検出されたキャビティ６０の中心を示すとともに、キャビティ６０の中心を検出したのと同じ手法で検出した貫通孔３１の中心を示す。そして、これらの中心が、モニタ上で重なるように接地電極３０を主体金具５０の先端部に載置することで、位置決めを行う。この位置決め作業は、例えば、モニタに表示された画像を確認しながら人が行うこととしてもよいし、コンピュータに接続された作業ロボットが、接地電極３０を自動的に移動させて行うこととしてもよい。

以上のようにして位置決めを行うと、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ５４０：溶接工程）。このとき、押さえ治具３００によって接地電極３０を主体金具５０に押圧した上でレーザ溶接をすれば、精度良く接地電極３０を主体金具５０上に接合することができる。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第５実施例によれば、撮影装置によって撮影された画像を解析することでキャビティ６０の中心を検出する。そのため、キャビティ６０やその周囲に物理的な負荷をかけることなく、キャビティ６０の中心と貫通孔３１の中心とを位置決めすることができる。

Ｇ．第６実施例：
図１４は、本発明の第６実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図１４に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００，Ｓ１１０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ６００：準備工程）、これを主体金具５０内に組み付ける（ステップＳ６１０：組付工程）。

続いて、本実施例では、接地電極３０を主体金具５０の先端部に配置し（ステップＳ６２０：配置工程）、この状態で、撮影装置によって、プラズマジェット点火プラグ１００の先端側からキャビティ６０と接地電極３０の貫通孔３１とを含む画像を撮影する。そして、この撮影された画像をコンピュータに読み込ませ、第５実施例と同様の手法によって、キャビティ６０の中心と貫通孔３１の中心を検出し、同時に、これらの位置を一致させて位置決めを行う（ステップＳ６３０：検出工程＋位置決め工程）。この工程においても、第５実施例と同様に、モニタに表示された画像を確認しながら人が行うこととしてもよいし、コンピュータに接続された作業ロボットが行うこととしてもよい。

以上のようにして位置決めを行うと、接地電極３０の外周と主体金具５０の嵌合段部５８との境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ６４０：溶接工程）。このとき、押さえ治具３００によって接地電極３０を主体金具５０に押圧した上でレーザ溶接をすれば、精度良く接地電極３０を主体金具５０上に接合することができる。以上で説明した一連の工程によって、図１に示したプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第６実施例では、撮影装置によって撮影された画像を解析することで、キャビティ６０の中心と貫通孔３１の中心とを検出し、同時にこれらの位置決めを行う。そのため、効率よく、キャビティ６０の中心と貫通孔３１の中心とを位置決めすることができる。

Ｈ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。

図２に示したプラズマジェット点火プラグ１００の構造では、接地電極３０が、絶縁碍子１０の先端面１６と嵌合段部５８の両者に当接している。しかし、絶縁碍子１０を主体金具５０に組み付ける際には、それぞれの部品の寸法公差や組み付け公差などの影響により、絶縁碍子１０の先端面１６が、嵌合段部５８よりも突出したり、陥没したりする場合がある。図１５には、絶縁碍子１０が嵌合段部５８よりも突出している例を示し、図１６には、絶縁碍子１０が嵌合段部５８の底部より陥没している例を示している。しかし、絶縁碍子１０の先端面１６と嵌合段部５８との両者に接地電極３０が当接しなくても、上述した種々の実施例によれば、位置決め治具２００や一体治具４００を用いることにより、キャビティ６０の中心と、接地電極３０の貫通孔３１の中心とを同一軸上に位置決めすることができる。

上述した各実施例では、接地電極３０を、主体金具５０の先端に形成された嵌合段部５８に嵌合した上で、接地電極３０と嵌合段部５８との境界に向けてレーザ溶接を行っている。しかし、接地電極３０と主体金具５０の接合方法は種々の態様をとることができる。

図１７ないし図１９は、接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。図１７には、レーザ溶接を行う方向のバリエーションを示している。図示するように、接地電極３０を主体金具５０の嵌合段部５８に接合する際には、接地電極３０と主体金具５０との境界に向かって垂直にレーザ溶接を行うこととしてもよいし、主体金具５０の外側から接地電極３０と主体金具５０の境界に向かって斜め方向にレーザ溶接を行うこととしてもよい。また、主体金具５０の内側から接地電極３０と主体金具５０の境界に向かって斜め方向にレーザ溶接を行うこととしてもよい。

図１８には、主体金具５０の先端を平面形状とし、主体金具５０の直径と同径の接地電極３０が、この平面上に載置された例を示している。この場合には、接地電極３０と主体金具５０とが当接している境界に対して、主体金具５０の外側から垂直にレーザ溶接を行うことで、両者を接合することができる。また、この場合において、接地電極３０と主体金具５０とが当接している境界に対して、接地電極３０側や主体金具５０側から斜め方向にレーザ溶接を行うことも可能である。

図１９には、主体金具５０の先端を平面形状とし、主体金具５０よりも小径な接地電極３０が、この平面上に載置された例を示している。この場合には、接地電極３０と主体金具５０との境界に対して、主体金具５０の外側から斜め方向にレーザ溶接を行うことで、両者を接合することができる。

また、上述した各実施例では、接地電極３０と主体金具５０とをレーザ溶接によって接合することとしたが、抵抗溶接など、他の溶接方法によって接合してもよい。

１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１４…開口部
２０…中心電極
２３…金属芯
２５…電極チップ
３０…接地電極
３１…貫通孔
３６…貴金属部材
４０…端子金具
５０…主体金具
５８…嵌合段部
６０…凹部（キャビティ）
１００…プラズマジェット点火プラグ
２００…位置決め治具
３００…押さえ治具
４００…一体治具

Claims (9)

1. 軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
   前記主体金具の内部に前記絶縁体を組み付ける組付工程と、
   前記組付工程後に、前記主体金具の先端部に前記接地電極を配置し、前記接地電極の貫通孔の中心と前記絶縁体の凹部の中心とを位置決めする位置決め工程と、
   前記位置決め工程後に、前記接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と、
   を含み、
   前記位置決め工程では、前記接地電極の貫通孔と前記絶縁体の凹部とに、該貫通孔と該凹部との両者に嵌合する所定の治具を嵌合させて、該貫通孔の中心と該凹部の中心とを位置決めする
   製造方法。
2. 請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記治具は、前記凹部に嵌合する柱状の頭部と、前記貫通孔に嵌合する柱状の胴部とを有しており、該頭部と該胴部との中心軸が、同軸上に形成されている製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記溶接工程では、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する製造方法。
4. 請求項３に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記溶接工程では、前記接地電極を前記主体金具側に押圧した上で前記レーザ溶接を行う製造方法。
5. 請求項１または請求項２に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記治具は、前記接地電極を前記主体金具側に押圧する押圧部を備えており、
   前記溶接工程では、前記治具の前記押圧部を用いて前記押圧を行い、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する製造方法。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記主体金具の先端部の内側周囲には、前記接地電極が緩嵌合される嵌合段部が設けられており、
   前記位置決め工程では、前記主体金具の嵌合段部に前記接地電極を緩嵌合することにより前記配置を行い、
   前記溶接工程では、前記主体金具の嵌合段部と前記接地電極との境界に向けて、レーザを垂直方向または斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。
7. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記主体金具の先端部は略平面上であり、かつ、前記主体金具の先端部の直径と前記接地電極の直径とが略同一であり、
   前記位置決め工程では、前記主体金具の先端面に前記接地電極を配置し、
   前記溶接工程では、前記主体金具と前記接地電極との境界に向けて、レーザを垂直または斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。
8. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記主体金具の先端部は略平面上であり、かつ、前記接地電極の直径よりも前記主体金具の先端部の直径が大きく、
   前記配置工程では、前記主体金具の先端面に前記接地電極を配置し、
   前記溶接工程では、前記主体金具と前記接地電極との境界に向けて、レーザを斜め方向から照射することにより前記レーザ溶接を行う製造方法。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記接地電極の前記貫通孔の周囲には、貴金属部材が接合されている製造方法。

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