JP5226486B2 - スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置に関する。

スパークプラグは、エンジンのシリンダヘッドにねじ込まれてシリンダヘッドに設置される。そのため、スパークプラグの主体金具の外周面には、ねじ部が形成されている。主体金具のねじ部は、主体金具となるワークの略円筒形状の被ねじ加工部に対し、例えばダイスを用いたポジショニング転造によるねじ加工が施されることにより形成される。

近年、自動車の排気ガス規制が強化されるに伴い、リーン領域の混合気を用いる自動車用エンジン（いわゆるリーンバーンエンジン）が普及しつつある。リーン領域の混合気は燃料混合比率が低いため、そのようなエンジンでは、燃焼室内におけるスパークプラグの接地電極の位置によっては、圧縮行程において燃焼室内に発生するスワール流（混合気流）に対して火花放電ギャップが接地電極の陰になり、点火ミスが発生することがある。このような点火ミスの発生を抑制するためには、スパークプラグがシリンダヘッドに設置された状態において、燃焼室内における接地電極の位置が予め設定された位置となることが要求される。

スパークプラグがシリンダヘッドに設置された状態における接地電極の位置は、ワークに対するねじ加工時における接地電極の向きと、ワークの軸方向に沿ったワークとダイスとの位置関係と、により規定される。ねじ加工時における接地電極の向きやワークとダイスとの位置関係を精度良く設定することにより、シリンダヘッドに設置された状態における接地電極の位置が精度良く設定されたスパークプラグを製造する方法が知られている（例えば特許文献１）。この従来技術では、軸方向に沿ったダイスとの距離が所定の値（Ｘ＋ｈ）に設定された位置決め治具を用いてワークの位置決めを行い、接地電極の向きを所定の向きに固定した状態でワークをダイスの方向に予め設定された距離（Ｘ）だけ移動させることにより、ねじ加工時における接地電極の向きやワークとダイスとの軸方向に沿った距離（ｈ）が精度良く設定される。

特開２００３−３２３９６３号公報 特開２００１−２８４０１５号公報

しかし、上記従来技術では、位置決め治具によるワークの位置決めの後、ワークをダイスに向かって移動させるため、ワークの移動量の誤差等によってワークとダイスとの軸方向に沿った相対位置関係に誤差が生ずる恐れがあった。そのため、上記従来技術では、ダイスによるねじ加工の際に、ダイスとワークの被ねじ加工部以外の部分とが干渉して、ワークに傷が付くおそれがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、スパークプラグを製造する際に主体金具となるワークに傷が付くことを抑制することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現す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）スパークプラグの主体金具となるワークであって、略円筒形状の被ねじ加工部を有するワークを準備する工程と、（ｂ）複数のダイスと位置決め部材とを準備する工程と、（ｃ）前記複数のダイスの中心軸に基づき前記複数のダイス間に規定される基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致する状態で、前記位置決め部材を用いて前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係を設定する工程と、（ｄ）前記相対位置関係を維持しつつ、前記ダイスのねじ加工面が前記ワークの前記被ねじ加工部の表面に接触するまで前記ダイスを前記基準軸に垂直な方向に移動させる工程と、（ｅ）前記ダイスにより前記ワークの前記被ねじ加工部にねじを形成する工程と、を備え、前記位置決め部材は、前記基準軸に沿った前記ダイスとの距離が所定の距離である位置決め基準部を規定し、前記工程（ｃ）は、前記ワークの所定のワーク基準部を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定する工程であり、前記位置決め部材は、第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する板状形状であり、前記第１の表面が前記ダイスと接触した状態における前記第２の表面によって前記位置決め基準部を規定する、方法である。その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。

［適用例１］スパークプラグの製造方法であって、
（ａ）スパークプラグの主体金具となるワークであって、略円筒形状の被ねじ加工部を有するワークを準備する工程と、
（ｂ）複数のダイスと位置決め部材とを準備する工程と、
（ｃ）前記複数のダイスの中心軸に基づき前記複数のダイス間に規定される基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致する状態で、前記位置決め部材を用いて前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係を設定する工程と、
（ｄ）前記相対位置関係を維持しつつ、前記ダイスのねじ加工面が前記ワークの前記被ねじ加工部の表面に接触するまで前記ダイスを前記基準軸に垂直な方向に移動させる工程と、
（ｅ）前記ダイスにより前記ワークの前記被ねじ加工部にねじを形成する工程と、を備える、方法。

このスパークプラグの製造方法では、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係が設定され、設定された相対位置関係を維持しつつダイスのねじ加工面がワークの被ねじ加工部の表面に接触するまでダイスが基準軸に垂直な方向に移動され、ダイスによりワークの被ねじ加工部にねじが形成される。そのため、この方法では、ダイスによるねじ加工の際にダイスとワークの被ねじ加工部以外の部分との干渉の発生が抑制され、スパークプラグを製造する際に主体金具となるワークに傷が付くことを抑制することができる。

［適用例２］適用例１に記載の方法であって、
前記位置決め部材は、前記基準軸に沿った前記ダイスとの距離が所定の距離である位置決め基準部を規定し、
前記工程（ｃ）は、前記ワークの所定のワーク基準部を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定する工程である、方法。

このスパークプラグの製造方法では、ワークの所定のワーク基準部を位置決め部材の位置決め基準部に接触させることにより、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係を設定することができる。

［適用例３］適用例２に記載の方法であって、
前記位置決め部材は、所定の位置に固定されており、前記位置決め部材の有する表面によって前記位置決め基準部を規定する、方法。

このスパークプラグの製造方法では、所定の位置に固定された位置決め部材の有する表面によって位置決め基準部が規定され、ワークの所定のワーク基準部を位置決め部材の位置決め基準部に接触させることにより、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係を設定することができる。

［適用例４］適用例２に記載の方法であって、
前記位置決め部材は、第1の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する板状形状であり、前記第1の表面が前記ダイスと接触した状態における前記第２の表面によって前記位置決め基準部を規定する、方法。

このスパークプラグの製造方法では、第1の表面と第２の表面とを有する板状形状の位置決め部材において、第1の表面がダイスと接触した状態における第２の表面によって位置決め基準部が規定され、ワークの所定のワーク基準部を位置決め部材の位置決め基準部に接触させることにより、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係を設定することができる。

［適用例５］適用例２ないし適用例４のいずれかに記載の方法であって、さらに、
（ｆ）前記工程（ｅ）の前に、前記位置決め部材を前記ワークと接触しない状態まで退避させる工程を備える、方法。

このスパークプラグの製造方法では、ダイスによるワークへのねじ形成の前に、位置決め部材がワークと接触しない状態まで退避させられるため、位置決め部材とワークとの接触に伴いワークに傷が付くことを抑制することができる。

［適用例６］適用例２または適用例３に記載の方法であって、
前記位置決め部材は、前記基準軸を中心に回転可能な回転部を有すると共に、前記回転部の有する平面によって前記位置決め基準部を規定し、
前記回転部は、前記工程（ｅ）において、前記ダイスによるねじ形成に伴い前記ワークと共に回転する、方法。

このスパークプラグの製造方法では、回転部の有する平面によって位置決め基準部が規定され、ダイスによるワークへのねじ形成の際には位置決め部材の有する回転部がワークと共に回転するため、位置決め部材とワークとの接触に伴いワークに傷が付くことを抑制することができる。

［適用例７］適用例２ないし適用例６のいずれかに記載の方法であって、
前記ワーク基準部は、前ガスシール部である、方法。

このスパークプラグの製造方法では、ワークのガスシール部を位置決め部材の位置決め基準部に接触させることにより、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係を設定することができる。

［適用例８］適用例７に記載の方法であって、
前記ガスシール部は、前記被ねじ加工部の中心軸に略垂直な面を有し、
前記工程（ｃ）は、前記ガスシール部の前記被ねじ加工部の中心軸に略垂直な前記面を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定する工程である、方法。

このスパークプラグの製造方法では、ワークのガスシール部が被ねじ加工部の中心軸に略垂直な面を有し、この面を位置決め部材の位置決め基準部に接触させることにより、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係を設定することができる。

［適用例９］適用例１ないし適用例８のいずれかに記載の方法であって、
前記ワークは、ワークの回転角度の基準となる角度基準マークを有し、
前記工程（ｃ）において、前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係は、前記基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致し、かつ、前記角度基準マークが前記基準軸周りにおける第１の角度に位置する状態で設定する、方法。

このスパークプラグの製造方法では、基準軸と被ねじ加工部の中心軸とが略一致し、かつ、角度基準マークが基準軸周りにおける第１の角度に位置する状態で、ワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係が設定され、ダイスによりワークの被ねじ加工部にねじが形成されるため、ワークの被ねじ加工部に対するねじ加工を精度良く行うことができる。

［適用例１０］適用例９に記載の方法であって、さらに、
（ｇ）前記工程（ｄ）より前に、前記ダイスの前記ねじ加工面上の基準点が前記ダイスの中心軸周りにおける第２の角度に位置するように前記ダイスの中心軸周りの回転角度を調整する工程を備え、
前記工程（ｄ）は、前記ダイスの中心軸周りの回転角度を固定して前記ダイスを移動させる工程であり、
前記第１の角度と前記第２の角度とは、互いに関連付けて予め設定される、方法。

このスパークプラグの製造方法では、スパークプラグがシリンダヘッドに設置されたときに角度基準マークの位置（中心軸周りの角度）が所定の位置に精度良く配置されるように、ワークの被ねじ加工部に対するねじ加工を精度良く行うことができる。

［適用例１１］適用例１ないし適用例１０のいずれかに記載の方法であって、
前記角度基準マークは、前記ワークに形成された接地電極である、方法。

このスパークプラグの製造方法では、スパークプラグがシリンダヘッドに設置されたときに接地電極の位置（中心軸周りの角度）が所定の位置に精度良く配置されるように、ワークの被ねじ加工部に対するねじ加工を精度良く行うことができる。

［適用例１２］スパークプラグの製造装置であって、
スパークプラグの主体金具となるワークであって、略円筒形状の被ねじ加工部を有するワークを保持するワークホルダと、
複数のダイスと、
位置決め部材と、
前記複数のダイスの中心軸に基づき前記複数のダイス間に規定される基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致する状態で、前記位置決め部材を用いて前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係を設定する位置決め部と、
前記相対位置関係を維持しつつ、前記ダイスのねじ加工面が前記ワークの前記被ねじ加工部の表面に接触するまで前記ダイスを前記基準軸に垂直な方向に移動させる寄り付き駆動部と、
前記ダイスにより前記ワークの前記被ねじ加工部にねじを形成するねじ形成部と、を備える、スパークプラグの製造装置。

このスパークプラグの製造装置では、位置決め部材を用いてワークとダイスとの基準軸に沿った相対位置関係が設定され、設定された相対位置関係を維持しつつダイスのねじ加工面がワークの被ねじ加工部の表面に接触するまでダイスが基準軸に垂直な方向に移動され、ダイスによりワークの被ねじ加工部にねじが形成される。そのため、この装置では、ダイスによるねじ加工の際にダイスとワークの被ねじ加工部以外の部分との干渉の発生が抑制され、スパークプラグを製造する際に主体金具となるワークに傷が付くことを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様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方法および製造装置、主体金具の製造方法および製造装置、ねじ加工方法および装置、ねじ転造方法および装置等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．ねじ転造装置の構成：
Ａ−２．ねじ転造処理：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．ねじ転造装置の構成：
図１は、本発明の第１実施例におけるねじ転造装置１００の構成を概略的に示す説明図である。本実施例のねじ転造装置１００は、スパークプラグの主体金具となるワークＷに対してねじ加工を施す後述のねじ転造処理を行う装置である。

ねじ転造装置１００は、ワークＷを保持可能な先端部１１２を有するワークホルダ１１０と、ワークホルダ１１０を往復移動させるアクチュエータ１２０と、略円柱形状の２つの転造ダイス１３０と、各転造ダイス１３０を中心軸を中心に回転させる回転駆動部１４０と、各転造ダイス１３０を中心軸に垂直な方向に沿って往復移動させる寄り付き駆動部１５０と、板状形状の位置決め部材１７０と、位置決め部材１７０をスライド移動させるスライド駆動部１８０と、転造装置１００の各部を制御する制御部１６０と、を備えている。

図２は、本実施例で用いられるワークＷの概略構成を示す説明図である。ワークＷは、スパークプラグの主体金具となる部品であり、その先端側（図２の左側）には略円筒形状の被ねじ加工部ＷＯが形成されている。被ねじ加工部ＷＯのさらに先端側には、接地電極ＧＥ（外側電極とも呼ばれる）が溶接接合されている。接地電極ＧＥは、後述のねじ転造処理の実行前においては折り曲げられていない棒状形状であり、ねじ転造処理実行後に折り曲げられ、スパークプラグの中心電極との間で火花ギャップを形成する。接地電極ＧＥは、ねじ転造処理においては、後述の基準軸ＲＡを中心としたワークＷの回転角度の基準となる角度基準マークとして利用される。

ワークＷの被ねじ加工部ＷＯよりも後端側（図２の右側）には、略円板形状のガスシール部ＧＳが形成されている。ガスシール部ＧＳの先端側（図２の左側）の表面は、図示しないガスケットを支持するガスケット座面Ｓ（ガスシール面とも呼ばれる）となっている。ガスケット座面Ｓは、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯの中心軸に略垂直な平面である。

図２に示すように、ガスシール部ＧＳのガスケット座面ＳにおけるワークＷの径Ｒｇは、被ねじ加工部ＷＯにおけるワークＷの径Ｒｗよりも大きい。すなわち、先端側からワークＷを見た場合に、被ねじ加工部ＷＯの外側にガスケット座面Ｓが見えるような構成となっている。なお、ガスシール部ＧＳは、本発明におけるワーク基準部に相当する。

ワークホルダ１１０（図１）の先端部１１２は、コレットチャックやマンドレル型ストッパにより構成されており、ワークＷの後端側（図２の右側）からワークＷの図示しない軸孔に挿入されてワークＷを保持する。ワークホルダ１１０に保持されたワークＷは、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯの中心軸を中心とした回転が許容されている。

２つの転造ダイス１３０は、互いに平行なそれぞれの中心軸（以下、「ダイス中心軸ＣＡｄ」とも呼ぶ）を中心に回転可能である。ここで、ねじ転造装置１００には、基準軸ＲＡが設定されている。基準軸ＲＡは、２つの転造ダイス１３０により規定される。すなわち、基準軸ＲＡは、各転造ダイス１３０のダイス中心軸ＣＡｄに平行な軸であって、すべてのダイス中心軸ＣＡｄから等距離に位置する軸の内のダイス中心軸ＣＡｄとの距離が最も小さい軸である。本実施例では、転造装置１００が２つの転造ダイス１３０を有しており、基準軸ＲＡは、２つのダイス中心軸ＣＡｄを含む平面内におけるダイス中心軸ＣＡｄと平行な軸となる。ねじ転造装置１００による後述のねじ転造処理の際には、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯの中心軸が基準軸ＲＡと一致するように、ワークホルダ１１０にセットされたワークＷが配置される。なお、本明細書では説明の便宜上、ねじ転造装置１００において基準軸ＲＡに沿ってワークホルダ１１０が転造ダイス１３０から遠ざかる方向を内側方向とも呼び、基準軸ＲＡに沿ってワークホルダ１１０が転造ダイス１３０に近づく方向を外側方向とも呼ぶものとする。すなわち、図１においては、右方向が内側方向に該当し、左方向が外側方向に該当する。

転造ダイス１３０は、略円柱形状の部品であって、ダイス中心軸ＣＡｄに略平行なねじ加工面ＭＳを有している。転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳには多条のねじが形成されており、後述のねじ転造処理において、回転する転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳによってワークＷの被ねじ加工部ＷＯ（図２）の表面が押圧されることにより、被ねじ加工部ＷＯにおねじが形成される。また、転造ダイス１３０の内側方向（図1の右側方向）の端面（以下、「対向面ＦＳｄ」とも呼ぶ）の基準軸ＲＡ方向に沿った位置は、２つの転造ダイス１３０について同じ位置となっている。

アクチュエータ１２０は、例えば図示しない電気モータを有しており、ワークホルダ１１０を基準軸ＲＡに沿って往復移動させる。ワークホルダ１１０の往復移動に伴い、ワークホルダ１１０に保持されたワークＷも基準軸ＲＡに沿って往復移動する。

回転駆動部１４０は、例えば図示しないエンコーダ付きサーボモータを有しており、２つの転造ダイス１３０を同方向に略同一回転数で回転させると共に、転造ダイス１３０を所定の回転角度で正確に回転停止させることができる。

寄り付き駆動部１５０は、例えば図示しないアクチュエータを有しており、各転造ダイス１３０をダイス中心軸ＣＡｄおよび基準軸ＲＡに垂直な方向に沿って往復移動させる。すなわち、転造ダイス１３０は、ダイス中心軸ＣＡｄが基準軸ＲＡを含む平面内を移動するように、往復移動する。これにより、転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳとワークＷの被ねじ加工部ＷＯとが相対的に近づいたり遠ざかったりする。なお、本明細書では、転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳがワークＷの被ねじ加工部ＷＯに接近することを「寄り付き」とも呼び、転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳがワークＷの被ねじ加工部ＷＯに接触することを「食い付き」とも呼ぶ。

位置決め部材１７０は、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めに用いられる。図３は、位置決め部材１７０の概略構成を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、位置決め部材１７０は、板状形状の部材であって、平面視中央付近に円形の穴部１７２を有している。穴部１７２の径をＲｈと表す。また、位置決め部材１７０は、平面視略中央において２分割され、それぞれの分割部分が左右にスライド移動可能な構成となっている。位置決め部材１７０を構成する２つの部分が互いに遠ざかるようにスライド移動すると、位置決め部材１７０は図３（ｂ）に示す状態となる。スライド駆動部１８０は、位置決め部材１７０のスライド移動の駆動力の供給を含むスライド移動の制御を行う。

図４は、位置決め部材１７０と転造ダイス１３０とワークＷとの関係を示す説明図である。図４（ａ）に示すように、位置決め部材１７０は、位置決め部材１７０の内側方向（図４（ａ）の右側方向）の表面ＦＳｒと転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄとの距離がｈである位置に固定されている。また、位置決め部材１７０の穴部１７２の中心は、基準軸ＲＡにほぼ一致している。なお、位置決め部材１７０の内側方向の表面ＦＳｒは、本発明における位置決め基準部に相当する。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、位置決め部材１７０の穴部１７２の径Ｒｈは、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯの径Ｒｗより大きく、ガスシール部ＧＳの径Ｒｇより小さい。従って、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯは位置決め部材１７０の穴部１７２を通過可能であるが、ガスシール部ＧＳは穴部１７２を通過することができない。

制御部１６０（図１）は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータにより構成されており、アクチュエータ１２０や回転駆動部１４０、寄り付き駆動部１５０、スライド駆動部１８０等を制御しつつ後述のねじ転造処理を実行する。

なお、ワークホルダ１１０とアクチュエータ１２０とは、本発明における位置決め部として機能する。また、転造ダイス１３０と回転駆動部１４０とは、本発明におけるねじ形成部として機能する。

Ａ−２．ねじ転造処理：
図５は、第１実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。また、図６は、第１実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０との位置関係を示す説明図である。

ねじ転造処理の初期状態では、２つの転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳ間の間隔は、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯの径Ｒｗより大きい値に設定されている（図４（ａ）参照）。また、転造ダイス１３０のダイス中心軸ＣＡｄを中心とした回転角度は、ねじ加工面ＭＳ上の所定の基準点がダイス中心軸ＣＡｄ周りの所定の角度に位置するように、設定される。この所定の角度は、本発明における第２の角度に相当する。これら初期状態での転造ダイス１３０の位置および回転角度は、制御部１６０により記憶されており、ねじ転造処理が開始されると、制御部１６０の制御の下、回転駆動部１４０や寄り付き駆動部１５０によって転造ダイス１３０が初期状態における位置および回転角度に設定される。

ステップＳ１１０（図５）では、ワークＷがワークホルダ１１０に設置される。これにより、基準軸ＲＡとワークＷの被ねじ加工部ＷＯの中心軸とが略一致する。ステップＳ１２０では、接地電極ＧＥの位置が所定の位置にセットされるようにワークＷの回転角度が設定される。ステップＳ１２０の処理は、接地電極ＧＥが基準軸ＲＡ周りにおける図４（ｂ）に示す所定の角度に位置するように、ワークＷの基準軸ＲＡ周りの回転角度を調整する処理である。この所定の角度は、本発明における第１の角度に相当する。なお、ステップＳ１２０における回転角度の設定目標となる接地電極ＧＥの位置は、上述した初期状態における転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳ上の所定の基準点の位置に関連付けて予め設定されている。

ステップＳ１３０では、アクチュエータ１２０（図１）によりワークホルダ１１０が基準軸ＲＡに沿って外側方向に移動されることにより、ワークＷが転造ダイス１３０間に移動される。このときのワークＷと転造ダイス１３０との関係を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示すように、ワークＷが外側方向に向かって移動すると、被ねじ加工部ＷＯは位置決め部材１７０の穴部１７２を通過して２つの転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳ間の空間に移動する。ワークＷがさらに外側方向に向かって移動すると、ガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓが、位置決め部材１７０の内側方向の表面ＦＳｒに接触する。すなわち、ガスケット座面Ｓが位置決め部材１７０の内側方向の表面ＦＳｒに位置することとなる。これ以降は、ワークホルダ１１０に外側方向に向かう駆動力が供給されても、ワークＷのガスケット座面Ｓが位置決め部材１７０の表面ＦＳｒに押し付けられるのみであり、ワークＷのさらなる外側方向への移動は位置決め部材１７０に遮られる。位置決め部材１７０の内側方向の表面ＦＳｒと転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄとの間隔ｈは予め設定されているため（図４（ａ）参照）、ワークＷのガスケット座面Ｓが位置決め部材１７０の表面ＦＳｒに押し付けられることにより、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われることとなる。

ステップＳ１４０（図５）では、ステップＳ１３０で設定されたワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係が維持されたままで、かつ、転造ダイス１３０の回転角度が固定されたままで、寄り付き駆動部１５０による駆動により転造ダイス１３０がワークＷに近づくように基準軸ＲＡに垂直な方向に沿って移動する。すなわち、転造ダイス１３０の寄り付きが行われる。転造ダイス１３０の移動は、転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳがワークＷの被ねじ加工部ＷＯの表面に接する状態となるまで（ねじ加工面ＭＳが被ねじ加工部ＷＯに食い付くまで）実行される（図６（ｂ）参照）。なお、ねじ転造装置１００は、ねじ加工面ＭＳが被ねじ加工部ＷＯの表面に接したことを検知するセンサ（不図示）を有している。

ステップＳ１５０では、スライド駆動部１８０が、位置決め部材１７０を左右に分割してスライド移動させて、ワークＷと接触しない状態まで退避させる（図６（ｃ）参照）。

ステップＳ１６０では、回転駆動部１４０により転造ダイス１３０が回転させられることにより、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯへのねじ加工（ねじ転造）が実行される。転造ダイス１３０は、被ねじ加工部ＷＯに所定のおねじが形成されるように予め設定された回転角度だけ回転した後、停止する。

ステップＳ１７０では、寄り付き駆動部１５０による駆動により、転造ダイス１３０がワークＷから遠ざかるように基準軸ＲＡに垂直な方向に沿って移動する。すなわち、転造ダイス１３０の退避が行われる（図６（ｄ）参照）。以上の処理により、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯに所定のおねじが形成される。

以上説明したように、第１実施例のねじ転造装置１００によるねじ転造処理では、転造ダイス１３０とワークＷの被ねじ加工部ＷＯ以外の部分とが干渉してワークＷに傷が付くことを抑制することができる。また、位置決めに用いられた位置決め部材１７０がねじ加工の前にワークＷと接触しない位置まで退避するため、ねじ加工に伴いワークＷに傷が付くことを抑制することができる。さらに、接地電極ＧＥが基準軸ＲＡ周りにおける所定の角度に位置する状態で、位置決め部材１７０を用いてワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われる。位置決めが行われた後は、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係が維持された状態で、転造ダイス１３０の寄り付き、位置決め部材１７０の退避、ねじ加工面ＭＳによる被ねじ加工部ＷＯのねじ加工が実行される。そのため、第１実施例のねじ転造装置１００によるねじ転造処理では、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係に誤差が生じることを抑制することができ、スパークプラグを製造する際の主体金具となるワークＷに対するねじ加工の精度をさらに向上させることができる。

Ｂ．第２実施例：
図７は、第２実施例における位置決め部材１７０ａと転造ダイス１３０とワークＷとの関係を示す説明図である。第１実施例では、図４（ａ）に示すように位置決め部材１７０は所定の位置に固定されていたが、第２実施例では、位置決め部材１７０ａは基準軸ＲＡに沿って往復移動可能となっており、位置決め部材１７０ａの厚さはｈとなっている。位置決め部材１７０ａは、第１実施例と同様に、穴部１７２を有し、平面視略中央において２分割され、それぞれの分割部分は左右にスライド移動可能な構成となっている。

図８は、第２実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、第２実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０ａとの位置関係を示す説明図である。ステップＳ１１０およびＳ１２０の処理内容は、図５に示した第１実施例における処理内容と同じである。

ステップＳ１３２（図８）では、アクチュエータ１２０（図１）によりワークホルダ１１０が基準軸ＲＡに沿って外側方向に移動することにより、ワークＷが転造ダイス１３０間に移動する。このときのワークＷと転造ダイス１３０との関係を図９（ａ）および図９（ｂ）に示す。ワークＷが外側方向に向かって移動すると、被ねじ加工部ＷＯは位置決め部材１７０ａの穴部１７２を通過して２つの転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳ間の空間に移動する。ワークＷがさらに外側方向に向かって移動すると、図９（ａ）に示すように、ガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓが位置決め部材１７０ａの内側方向の表面ＦＳｒに接触する。ワークＷがさらに外側方向に向かって移動すると、図９（ｂ）に示すように、位置決め部材１７０ａがワークＷに押されてワークＷと共に外側方向に移動し、位置決め部材１７０ａの外側方向の表面が転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄに接触する。このとき、ガスケット座面Ｓは位置決め部材１７０ａの内側方向の表面ＦＳｒに位置している。これ以降は、ワークホルダ１１０に外側方向に向かう駆動力が供給されても、位置決め部材１７０ａが転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄに押し付けられるのみであり、位置決め部材１７０ａおよびワークＷのさらなる外側方向への移動は転造ダイス１３０に遮られる。位置決め部材１７０ａの厚さｈは予め決められているため、位置決め部材１７０ａが転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄに押し付けられることにより、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われることとなる。なお、位置決め部材１７０ａの外側方向の表面および内側方向の表面は、それぞれ本発明における第１の表面および第２の表面に相当し、位置決め部材１７０ａの外側方向の表面が転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄに接触した状態における位置決め部材１７０ａの内側方向の表面は、本発明における位置決め基準部に相当する。

ステップＳ１４０以降の処理内容は、図５に示した第１実施例における処理内容と同じである。すなわち、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係が維持されたままで転造ダイス１３０の寄り付きが行われ（ステップＳ１４０、図９（ｃ）参照）、位置決め部材１７０ａをワークＷと接触しない状態まで退避させ（ステップＳ１５０、図９（ｄ）参照）、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯへのねじ加工（ねじ転造）が実行され（ステップＳ１６０）、転造ダイス１３０の退避が行われる（ステップＳ１７０、図９（ｅ）参照）。以上の処理により、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯに所定のおねじが形成される。

以上説明したように、第２実施例のねじ転造装置１００によるねじ転造処理でも、第１実施例と同様に、転造ダイス１３０とワークＷの被ねじ加工部ＷＯ以外の部分とが干渉してワークＷに傷が付くことを抑制することができる。また、第２実施例においても、位置決めに用いられた位置決め部材１７０ａがねじ加工の前にワークＷと接触しない位置まで退避するため、ねじ加工に伴いワークＷに傷が付くことを抑制することができる。さらに、接地電極ＧＥが基準軸ＲＡ周りにおける所定の角度に位置する状態で、位置決め部材１７０ａを用いてワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われる。具体的には、位置決め部材１７０ａの外側方向の表面が転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄに接触した状態における位置決め部材１７０ａの内側方向の表面により、ワークＷのガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓの位置が規定される。すなわち、位置決め部材１７０ａの厚さｈによりワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われる。そのため、第２実施例では、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係をより精度良く設定することができ、スパークプラグを製造する際の主体金具となるワークＷに対するねじ加工の精度をさらに向上させることができる。

Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例における位置決め部材１７０ｂの概略構成を示す説明図である。図１０（ａ）に示すように、位置決め部材１７０ｂは、第１実施例と同様に穴部１７２を有している。また、第３実施例では、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、位置決め部材１７０ｂの穴部１７２を含む一部が、ベアリングを介して基準軸ＲＡを中心に回転可能な回転部１７４を構成している。回転部１７４の内側方向（図１０（ｂ）の右側方向）には、ワークＷのガスシール部ＧＳが進入可能な大きさの凹部１７６が形成されている。位置決め部材１７０ｂは、回転部１７４の穴部１７２に隣接する位置における内側方向の表面ＦＳｒと転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄとの距離がｈである位置に固定されている。なお、位置決め部材１７０ｂの回転部１７４の表面ＦＳｒは、本発明における位置決め基準部に相当する。

図１１は、第３実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。また、図１２は、第３実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０ｂとの位置関係を示す説明図である。ステップＳ１１０およびＳ１２０の処理内容は、図５に示した第１実施例における処理内容と同じである。

ステップＳ１３０（図１１）では、アクチュエータ１２０（図１）によりワークホルダ１１０が基準軸ＲＡに沿って外側方向に移動することにより、ワークＷが転造ダイス１３０間に移動する。このときのワークＷと転造ダイス１３０との関係を図１２（ａ）に示す。ワークＷが外側方向に向かって移動すると、被ねじ加工部ＷＯは位置決め部材１７０ｂの穴部１７２を通過して２つの転造ダイス１３０のねじ加工面ＭＳ間の空間に移動する。ワークＷがさらに外側方向に向かって移動すると、ワークＷのガスシール部ＧＳが回転部１７４の凹部１７６に進入し、ガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓが、回転部１７４の内側方向の表面ＦＳｒに接触する。これ以降は、ワークホルダ１１０に外側方向に向かう駆動力が供給されても、ワークＷのガスケット座面Ｓが位置決め部材１７０ｂの回転部１７４の表面ＦＳｒに押し付けられるのみであり、ワークＷのさらなる外側方向への移動は位置決め部材１７０ｂに遮られる。回転部１７４の内側方向の表面ＦＳｒと転造ダイス１３０の対向面ＦＳｄとの間隔ｈは予め設定されているため、ワークＷのガスケット座面Ｓが回転部１７４の表面ＦＳｒに押し付けられることにより、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われることとなる。なお、位置決め部材１７０ｂの回転部１７４の内側方向の表面ＦＳｒは、本発明における位置決め基準部に相当する。

ステップＳ１４０（転造ダイス１３０の寄り付き）の処理内容は、図５に示した第１実施例における処理内容と同じである（図１２（ｂ）参照）。ステップＳ１６２（図１１）では、回転駆動部１４０により転造ダイス１３０が回転させられることにより、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯへのねじ加工（ねじ転造）が実行される。このとき、位置決め部材１７０ｂの回転部１７４は、ねじ加工に伴うワークＷの回転によって、ワークＷに同期して回転する（図１２（ｃ）参照）。従って、このときのワークＷと回転部１７４との相対速度はゼロとなる。転造ダイス１３０は、被ねじ加工部ＷＯに所定のおねじが形成されるように予め設定された回転角度だけ回転した後、停止する。

ステップＳ１７０（転造ダイス１３０の退避）の処理内容は、図５に示した第１実施例における処理内容と同じである（図１２（ｄ）参照）。以上の処理により、ワークＷの被ねじ加工部ＷＯに所定のおねじが形成される。

以上説明したように、第３実施例のねじ転造装置１００によるねじ転造処理でも、第１実施例と同様に、転造ダイス１３０とワークＷの被ねじ加工部ＷＯ以外の部分とが干渉してワークＷに傷が付くことを抑制することができる。また、第３実施例では、位置決め部材１７０ｂを用いた位置決めの後のねじ加工において、ワークＷと接触している回転部１７４がワークＷに同期して回転するため、ねじ加工に伴いワークＷに傷が付くことを抑制することができる。さらに、接地電極ＧＥが基準軸ＲＡ周りにおける所定の角度に位置する状態で、位置決め部材１７０ｂを用いてワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置の位置決めが行われるため、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置関係に誤差が生じることを抑制することができ、スパークプラグを製造する際の主体金具となるワークＷに対するねじ加工の精度をさらに向上させることができる。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記各実施例では、ねじ転造装置１００が２つの転造ダイス１３０を備えているとしているが、ねじ転造装置１００が備える転造ダイス１３０の数は３つ以上であってもよい。

Ｄ２．変形例２：
上記各実施例では、ワークＷと転造ダイス１３０との基準軸ＲＡに沿った相対位置を位置決めする際のワーク基準部としてワークＷのガスシール部ＧＳが用いられているが、ワークＷの他の部分をワーク基準部として用いることも可能である。例えば、ワークＷがガスシール部ＧＳのガスケット座面Ｓ以外の基準軸ＲＡに略垂直な面を有している場合には、当該面を位置決め部材１７０の表面ＦＳｒに接触させることにより、ワークＷと転造ダイス１３０との相対位置の位置決めを行うとしてもよい。

Ｄ３．変形例３：
上記各実施例では、ワークＷの接地電極ＧＥを、ワークＷの基準軸ＲＡを中心とした回転角度の基準となる角度基準マークとして用いているが、角度基準マークとしてワークＷの他の部位を用いることも可能である。この場合には、角度基準マークとして用いられる部位と接地電極ＧＥとの基準軸ＲＡ周りの相対角度に基づき、ステップＳ１２０（図５）におけるワークＷの回転角度の設定の際の角度基準マークの所定位置が設定される。

本発明の第１実施例におけるねじ転造装置１００の構成を概略的に示す説明図である。 本実施例で用いられるワークＷの概略構成を示す説明図である。 位置決め部材１７０の概略構成を示す説明図である。 位置決め部材１７０と転造ダイス１３０とワークＷとの関係を示す説明図である。 第１実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０との位置関係を示す説明図である。 第２実施例における位置決め部材１７０ａと転造ダイス１３０とワークＷとの関係を示す説明図である。 第２実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０ａとの位置関係を示す説明図である。 第３実施例における位置決め部材１７０ｂの概略構成を示す説明図である。 第３実施例におけるねじ転造装置１００によるねじ転造処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施例のねじ転造処理におけるワークＷと転造ダイス１３０と位置決め部材１７０ｂとの位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１００…ねじ転造装置
１１０…ワークホルダ
１１２…先端部
１２０…アクチュエータ
１３０…転造ダイス
１４０…回転駆動部
１５０…寄り付き駆動部
１６０…制御部
１７０…位置決め部材
１７２…穴部
１７４…回転部
１７６…凹部
１８０…スライド駆動部

Claims (9)

1. スパークプラグの製造方法であって、
   （ａ）スパークプラグの主体金具となるワークであって、略円筒形状の被ねじ加工部を有するワークを準備する工程と、
   （ｂ）複数のダイスと位置決め部材とを準備する工程と、
   （ｃ）前記複数のダイスの中心軸に基づき前記複数のダイス間に規定される基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致する状態で、前記位置決め部材を用いて前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係を設定する工程と、
   （ｄ）前記相対位置関係を維持しつつ、前記ダイスのねじ加工面が前記ワークの前記被ねじ加工部の表面に接触するまで前記ダイスを前記基準軸に垂直な方向に移動させる工程と、
   （ｅ）前記ダイスにより前記ワークの前記被ねじ加工部にねじを形成する工程と、を備え、
   前記位置決め部材は、前記基準軸に沿った前記ダイスとの距離が所定の距離である位置決め基準部を規定し、
   前記工程（ｃ）は、前記ワークの所定のワーク基準部を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定する工程であり、
   前記位置決め部材は、第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する板状形状であり、前記第１の表面が前記ダイスと接触した状態における前記第２の表面によって前記位置決め基準部を規定する、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記位置決め部材は、所定の位置に固定されており、前記位置決め部材の有する表面によって前記位置決め基準部を規定する、方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の方法であって、さらに、
   （ｆ）前記工程（ｅ）の前に、前記位置決め部材を前記ワークと接触しない状態まで退避させる工程を備える、方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方法であって、
   前記ワーク基準部は、ガスシール部である、方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記ガスシール部は、前記被ねじ加工部の中心軸に略垂直な面を有し、
   前記工程（ｃ）は、前記ガスシール部の前記被ねじ加工部の中心軸に略垂直な前記面を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定する工程である、方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方法であって、
   前記ワークは、ワークの回転角度の基準となる角度基準マークを有し、
   前記工程（ｃ）において、前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係は、前記基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致し、かつ、前記角度基準マークが前記基準軸周りにおける第１の角度に位置する状態で設定する、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、さらに、
   （ｇ）前記工程（ｄ）より前に、前記ダイスの前記ねじ加工面上の基準点が前記ダイスの中心軸周りにおける第２の角度に位置するように前記ダイスの中心軸周りの回転角度を調整する工程を備え、
   前記工程（ｄ）は、前記ダイスの中心軸周りの回転角度を固定して前記ダイスを移動させる工程であり、
   前記第１の角度と前記第２の角度とは、互いに関連付けて予め設定される、方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の方法であって、
   前記ワークは、ワークの回転角度の基準となる角度基準マークを有し、
   前記角度基準マークは、前記ワークに形成された接地電極である、方法。
9. スパークプラグの製造装置であって、
   スパークプラグの主体金具となるワークであって、略円筒形状の被ねじ加工部を有するワークを保持するワークホルダと、
   複数のダイスと、
   位置決め部材と、
   前記複数のダイスの中心軸に基づき前記複数のダイス間に規定される基準軸と前記被ねじ加工部の中心軸とが略一致する状態で、前記位置決め部材を用いて前記ワークと前記ダイスとの前記基準軸に沿った相対位置関係を設定する位置決め部と、
   前記相対位置関係を維持しつつ、前記ダイスのねじ加工面が前記ワークの前記被ねじ加工部の表面に接触するまで前記ダイスを前記基準軸に垂直な方向に移動させる寄り付き駆動部と、
   前記ダイスにより前記ワークの前記被ねじ加工部にねじを形成するねじ形成部と、を備え、
   前記位置決め部材は、前記基準軸に沿った前記ダイスとの距離が所定の距離である位置決め基準部を規定し、
   前記位置決め部は、前記ワークの所定のワーク基準部を前記位置決め基準部に接触させることにより、前記相対位置関係を設定し、
   前記位置決め部材は、第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する板状形状であり、前記第１の表面が前記ダイスと接触した状態における前記第２の表面によって前記位置決め基準部を規定する、スパークプラグの製造装置。

Images