JP5325342B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１１年４月１４日に出願された出願番号２０１１−８９７５４の日本特許出願に基づく優先権を主張し、その開示の全てが参照によって本願に組み込まれる。

本発明は、スパークプラグの製造方法に関する。

従来から、電極の先端部に貴金属チップが設けられたスパークプラグが使用されている。このようなスパークプラグの製造では、貴金属チップと中間チップ（例えばＮｉチップ）とを接合した複合チップを形成し、この複合チップの中間チップを電極の先端部に接合する、という工程が採用されるのが普通である。

しかしながら、貴金属チップも中間チップも径が約１ｍｍ前後の小さな部材であるため、両者を接合して複合チップを形成する際に、相互の位置を正しく設定するのは必ずしも容易では無いという問題があった。また、例えば貴金属チップと中間チップ位置決めを手作業で行う場合には、その調整に時間がかかるという問題もあった。なお、このような問題は、貴金属チップと中間チップとの接合工程だけでなく、一般に、２つのチップを接合する前に、相互の位置関係を正しく設定する場合に生じる問題であった。また、同様の問題は、中心電極又は接地電極に貴金属チップなどのチップを直接接合する場合にも生じていた。

特開２００９−１６３９２３号公報 特開２００２−１９８１５７号公報

本発明は、特定のチップをチップ接合部材に接合する際に、チップ接合部材に対する特定のチップの位置を容易に正しく調整することのできる技術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。

［適用例１］
中心電極と、
前記中心電極の外周に配置された絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極とを備え、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方は前記接地電極又は前記中心電極との間でギャップを形成する第１のチップを有し、
前記第１のチップがチップ接合部材に接合されているスパークプラグの製造方法において、
前記第１のチップと前記チップ接合部材とが接合される接合位置まで前記第１のチップを搬送する搬送工程を備え、
前記搬送工程は、
前記第１のチップが前記接合位置に到達する前に前記第１のチップの位置補正を行う工程、を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、第１のチップとチップ接合部材が接合される接合位置まで第１のチップを搬送する搬送工程において、第１のチップが前記接合位置に到達する前に第１のチップの位置補正を行うので、第１のチップとチップ接合部材の位置関係を容易に正しく調整することが可能である。また、第１のチップの位置補正を行う工程と、第１のチップとチップ接合部材を接合する工程とを、それぞれ好ましいタイミングで別々に実施できるので、生産効率を向上させることができる。

［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、
前記搬送工程は、
前記第１のチップを把持する位置補正チャックを用いて前記第１のチップを把持することによって前記第１のチップの位置補正を行う工程、を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この方法によれば、位置補正チャックを用いて第１のチップを把持することによって第１のチップの位置補正を行うので、第１のチップとチップ接合部材の位置関係を容易に正しく調整することが可能である。

［適用例３］
適用例１又は２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記位置補正は、第１のチップが供給される供給位置から前記接合位置までの中間位置で行われることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、供給位置から接合位置までの中間位置において第１のチップの位置補正を行うので、時間的・位置的に十分に余裕のある状態で位置補正を実行することができる。

［適用例４］
適用例１〜３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、
前記搬送工程は、
（ａ）第１の供給装置を用いて、前記第１のチップを、前記第１のチップが供給される供給位置と前記接合位置の間の中間位置まで移動させる工程と、
（ｂ）前記中間位置において、前記第１のチップを把持する位置補正チャックを用いて前記第１のチップを把持することによって、前記第１のチップの位置補正を行う工程と、
（ｃ）前記位置補正の後に、前記中間位置から前記接合位置に前記第１のチップを搬送する搬送チャックを用いて前記第１のチップを把持した状態で、前記第１のチップを移動させる工程と、
を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、中間位置において位置補正チャックを用いて第１のチップの位置補正を行った後に、搬送チャックを用いて第１のチップを把持して移動させるので、位置補正済の状態で第１のチップを中間位置から接合位置まで正しく搬送することが可能である。

［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の供給装置と前記搬送チャックとは、相互の水平距離が一定の状態を維持したまま搬送が繰り返されるように構成されており、
前記工程（ａ）において前記第１の供給装置が１つの第１のチップを前記供給位置から前記中間位置まで移動させる第１の移動処理と、
前記工程（ｃ）において前記搬送チャックが他の１つの第１のチップを前記中間位置から前記接合位置まで移動させる第２の移動処理と、
が同時に実行され、
前記工程（ｂ）における位置補正は、前記第１の供給装置が前記中間位置から前記供給位置まで戻ると共に、前記搬送チャックが前記接合位置から前記中間位置まで戻る間に実行されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、工程（ａ）と工程（ｃ）における移動処理が同時に実行されるので、全体として短時間で処理を完了することが可能となる。

［適用例６］
適用例４又は５に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記搬送チャックの把持部は、前記位置補正チャックの把持部よりも大きな厚みを有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、搬送チャックで搬送する際に、より確実に把持することが可能となり、その搬送途中に第１のチップの位置がずれてしまう可能性を低減できる。

［適用例７］
適用例１〜６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のチップの位置補正は、前記第１のチップを載置する載置台に設けられた吸着口を用いて前記第１のチップの下底面を吸着した状態で実行されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、第１のチップの下底面の吸着を維持しつつ位置補正を行うので、位置補正チャックによって第１のチップを把持する際に、意図しない動き（例えば位置補正チャックによる第１のチップのはじき飛ばし）を抑制することが可能である。

［適用例８］
適用例１〜７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、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方は複合チップを有し、
前記複合チップは、前記中心電極又は前記接地電極との間でギャップを形成する第１のチップと、前記第１のチップと前記中心電極又は前記接地電極とを連結する第２のチップとが接合されており、
前記第２のチップが前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、第１のチップと第２のチップとが接合される接合位置まで第１のチップを搬送する搬送工程において、第１のチップを把持する位置補正チャックを用いて第１のチップを把持することによって第１のチップの位置補正を行うので、複合チップを構成する２つのチップの位置関係を容易に正しく調整することが可能である。

［適用例９]
適用例１〜７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、
前記中心電極が前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、第１のチップと中心電極の位置関係を容易に正しく調整することが可能である。

［適用例１０］
適用例１〜７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、
前記接地電極が前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成によれば、第１のチップと接地電極の位置関係を容易に正しく調整することが可能である。

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、スパークプラグ用の金具、及び、それらの製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのスパークプラグの部分断面図。 接合前の貴金属チップと中間チップを示す斜視図。 貴金属チップと中間チップが接合された複合チップを示す斜視図。 中心電極の先端部付近の拡大図。 第１実施形態における接合装置の一例を示す説明図。 チャックの形状を示す説明図。 複合チップの接合工程を示す説明図。 複合チップの接合工程を示す説明図。 複合チップの接合工程を示す説明図。 第２実施形態における接合装置の一例を示す説明図。 第３実施形態において中間位置で行われるチップの位置補正の様子を示す説明図。 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。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。図１では、スパークプラグ１００の軸線Ｏ方向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。このスパークプラグ１００は、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とを備えている。

絶縁碍子１０はアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。絶縁碍子１０は中心電極２０と主体金具５０とを絶縁する絶縁体として用いられている。軸線Ｏ方向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よりも先端側に、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。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との間には段部１５が形成されている。

中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された棒状の電極である。中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１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。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２２は絶縁碍子１０の先端よりも突出しており、先端側に向かって径小となるように形成されている。中心電極２０の先端部２２の先端面には、耐火花消耗性を向上するため、高融点の貴金属からなる略円柱状の貴金属チップ９０が接合されている。貴金属チップ９０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）等を、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成することができる。

中心電極２０と貴金属チップ９０の接合は、貴金属チップ９０と中心電極２０の先端部２２との合わせ面を狙って外周を一周するレーザー溶接によって行われている。レーザー溶接では、レーザーの照射により両材料が溶けて混ざり合うため、貴金属チップ９０と中心電極２０とは強固に接合される。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（図１における上方）の端子金具４０に電気的に接続されている。絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０には、高圧ケーブル（図示しない）がプラグキャップ（図示しない）を介して接続され、高電圧が印加される。

接地電極３０は、その基部３２が主体金具５０の先端面５７に溶接され、先端部３１の一側面が中心電極２０の先端部２２に対向するように配置されている。接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、例えば、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。接地電極３０は長手方向の横断面が略長方形を有している。接地電極３０の先端部３１は、先端部３１の一側面が中心電極２０に溶接された貴金属チップ９０と、軸線Ｏ上で対向するように屈曲されている。

接地電極３０の先端部３１には、中心電極２０の先端部２２と軸線Ｏ上で対向する面上に、中間チップ６０が接合されている。中間チップ６０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）アルミニウム（Ａｉ）等を含んだＮｉ合金によって形成することができる。中間チップ６０上であって、中心電極２０の先端部２２と対向する側（図面上側）には、貴金属チップ７０が接合されている。中間チップ６０と貴金属チップ７０との接合はレーザー溶接によりおこなわれ、貴金属チップ７０と中間チップ６０の溶融により溶融部８０が形成されている。貴金属チップ７０は、例えば、Ｐｔを主成分として、Ｒｈ、Ｎｉ等を１種類あるいは２種類以上を添加したＰｔ合金によって形成することができる。

後述するように、スパークプラグの製造時には、中間チップ６０と貴金属チップ７０とが互いに接合された複合チップが形成され、この複合チップが接地電極３０の先端部３１に接合される。なお、貴金属チップ７０を「第１のチップ」とも呼び、「中間チップ６０を「第２のチップ」とも呼ぶ。

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を内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合するねじ山が形成された取付ねじ部５２とを備えている。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首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、取付ねじ孔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、取付ねじ孔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と同様に薄肉の座屈部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との間には、円環状のリング部材６，７が介在され、さらにタルク（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加締めることにより、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。これにより、主体金具５０の内周で取付ねじ部５２の位置に形成された段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が支持されて、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。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の軸線Ｏ方向の圧縮長を長くして主体金具５０内の気密性を高めている。なお、先端側における主体金具５０と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスが設けられている。

なお、図１に示したスパークプラグの全体構成は単なる一例であり、これ以外の種々の構成を採用可能である。

図２は、接合前の貴金属チップ７０と中間チップ６０を示す斜視図である。貴金属チップ７０は、略円柱形状を有しており、軸線に垂直な方向にギャップ形成面ＳＦ（「上面」又は「上底面」とも呼ぶ）を有している。ギャップ形成面ＳＦは、スパークプラグ１００において中心電極２０の先端部２２と対向するように配置される。ギャップ形成面ＳＦは外縁部７１を外周とした略円形状を有している。中間チップ６０は、略円形状の柱状部６１と、柱状部６１よりも径方向に拡径された鍔状をなす鍔部６２とを有し、柱状部６１の上面は、貴金属チップ７０を設置する設置面ＤＦとして機能する。設置面ＤＦは略円形状を有している。貴金属チップ７０は、中間チップ６０の設置面ＤＦ上に、貴金属チップ７０の軸線と中間チップ６０の軸線を一致させた状態で配置される。なお、貴金属チップ７０の径Ｄ１は、中間チップ６０の設置面ＤＦの径Ｄ２よりやや小さいのが普通である。

図３は、貴金属チップ７０と中間チップ６０が接合された複合チップを示す斜視図である。中間チップ６０と貴金属チップ７０とがレーザー溶接等により接合されて複合チップＣＰが作製される。このとき、中間チップ６０と貴金属チップ７０の境界には溶融部８０が形成される。複合チップＣＰの鍔部６２は、接地電極３０の先端部３１に抵抗溶接等により接合される。

図４は、中心電極２０の先端部付近の拡大図である。複合チップＣＰは、その軸線が中心電極２０の軸線に一致する位置に配置されている。中心電極２０の下面ＣＦ（ここでは貴金属チップ９０の下面）と、複合チップＣＰの上面ＳＦとの間には、火花ギャップＧが形成される。なお、図１〜図４の例では、接地電極３０の先端部３１に複合チップＣＰが設けられていたが、中心電極２０の先端部に複合チップを設けるようにしてもよい。すなわち、中心電極２０と接地電極３０の少なくとも一方に複合チップを設けることが好ましい。

図５は、第１実施形態において複合チップを接合する接合装置の一例を示す説明図である。この接合装置は、第１搬送装置３１０及び第２搬送装置３２０を有する搬送装置３００と、チップ押さえ装置５００と、第１チップ供給装置４１０と、位置補正装置４２０と、レーザー溶接機６００と、チップ支持装置７００とを備えている。なお、以下の説明では、貴金属チップ７０を「第１のチップ７０」と呼び、中間チップ６０を「第２のチップ６０」と呼ぶ。第１のチップ７０と第２のチップ６０は製造時にそれぞれ多数存在するので、それらを区別する必要がある場合には、これらのチップの符号７０，６０に序数を示す添え字「ｎ」，「ｎ−１」等を付している。

第１チップ供給装置４１０は、第１のチップ７０を供給するパーツフィーダーである。第１チップ供給装置４１０のうち、第１のチップ７０が取り出される位置を、「第１チップ供給位置Ｐ１」と呼ぶ。

第１搬送装置３１０は、第１チップ供給位置Ｐ１から第１のチップ７０を取り出すとともに、取り出した第１のチップ７０を位置補正装置４２０上の位置Ｐｍまで搬送する装置である。第１搬送装置３１０は、第１のチップ７０の上面を吸着する吸着具３１４と、吸着具３１４を上下に移動させる駆動機構３１２と、を有する。

位置補正装置４２０は、載置台４２２と、載置台４２２上に設けられた位置補正チャック４２４と、チップ吸引装置４２６とを有している。第１搬送装置３１０によって搬送されてきた第１のチップ７０は、載置台４２２上に載置される。第１のチップ７０が載置される載置台４２２の位置Ｐｍには、吸着口４２３が設けられている。以下では、この位置Ｐｍを「中間位置Ｐｍ」とも呼ぶ。位置補正チャック４２４は、中間位置Ｐｍにおいて第１のチップ７０の位置を補正するために使用される。位置補正チャック４２４の形状や、その位置補正の方法については後述する。チップ吸引装置４２６は、この位置補正の処理中に、載置台４２２の吸着口４２３を介して第１のチップ７０の下面を吸引することによって、第１のチップ７０を載置台４２２上に保持する。なお、チップ吸引装置４２６や吸着口４２３は省略してもよい。

第２搬送装置３２０は、第１チップ７０を位置補正装置４２０上の位置Ｐｍからチップ支持装置７００上の位置Ｐ２まで搬送する装置である。第２搬送装置３２０は、第１のチップ７０の側面を把持する搬送チャック３２４と、搬送チャック３２４を上下に移動させる駆動機構３２２と、を有する。

チップ支持装置７００は、第２のチップ６０を支持する装置である。すなわち、チップ支持装置７００は、載置面７１２と把持爪７１４とをそれぞれ有する複数の把持具７１０を有している。これらの把持具７１０は、それぞれの把持爪７１４がチップ支持装置７００の中心の位置Ｐ２に近づくように移動又は回動が可能な構成を有する。これらの把持具７１０が第２のチップ６０の鍔部６２を周囲から把持することにより、第２のチップ６０が位置Ｐ２で支持された状態となる。この把持状態では、鍔部６２の底面が把持具７１０の載置面７１２上に載置され、鍔部６２の上側の端部が把持爪７１４の内側で押された状態となる。把持具７１０は、第２のチップ６０の周囲に複数（例えば３個）設けられているので、複数の把持具７１０で第２のチップ６０を把持することによって、第２のチップ６０の中心が、チップ支持装置７００の中心の位置Ｐ２に正しく位置決めされる。なお、把持具７１０による位置決め機能を高めるためには、図５に示されているように、載置面７１２と把持爪７１４の内面が鋭角をなすように形成されていることが好ましい。

チップ押さえ装置５００は、第２搬送装置３２０によって第１のチップ７０が第２のチップ６０の上に搬送されて載置された後に、第１のチップ７０を上から押さえる装置である。チップ押さえ装置５００は、第１のチップ７０を押さえる押さえ具５１０と、押さえ具５１０を上下に移動させる駆動機構５２０とを有している。

レーザー溶接機６００は、チップ支持装置７００上に第２のチップ６０と第１のチップ７０が載置され、チップ押さえ装置５００で第１のチップ７０が押さえられた状態で、第１のチップ７０と第２のチップ６０の境界部分を溶接することによって両者を接合して、複合チップを形成する。この接合は、第１のチップ７０と第２のチップ６０がチップ支持装置７００の中央の位置Ｐ２にある状態で行われる。そこで、この位置Ｐ２を「接合位置」とも呼ぶ。

第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０とチップ押さえ装置５００は、水平方向に伸びるレール３３０に沿って左右方向に移動可能である。第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０は、図示しない駆動装置により、両者の距離Ｌ１が一定に維持された状態で左右方向に同時に移動可能である。また、第２搬送装置３２０とチップ押さえ装置５００も、図示しない駆動装置により、両者の距離Ｌ２が一定に維持された状態で左右方向に同時に移動可能である。但し、３つの装置３１０，３２０，５００のうちの一部又は全部を、他とは独立に移動させるようにしてもよい。

第１チップ供給位置Ｐ１と中間位置Ｐｍとの間の距離Ｌ１と、中間位置Ｐｍと接合位置Ｐ２との間のＬ２は、等しいことが好ましい。こうすれば、第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０がそれぞれ第１のチップ７０を把持した状態で両者を図５の右方向に同時に移動することにより、２つのチップ７０を同時に搬送することが可能である。

図６（Ａ）は、チャックの形状を示す説明図である。図６（Ａ）に示すように、位置補正チャック４２４は、把持凹部４２５をそれぞれ有する２つのチャック部材で構成されている。それぞれの把持凹部４２５は、角度θをなす２つの平面で形成されている。第１のチップ７０の側面が２つの把持凹部４２５の間で把持されると、第１のチップ７０が、２つの把持凹部４２５の中央の位置（すなわち位置補正チャック４２４の中央の位置）に自動的に位置補正される。なお、「２つの把持凹部４２５の中央の位置」とは、２つの把持凹部４２５が第１のチップ７０の側面を把持した状態（閉状態）における中央の位置を意味する。この把持状態では、２つのチャック部材（すなわち２つの把持凹部４２５）の間には予め設定された一定のギャップが存在する状態となる。なお、把持凹部４２５の角度θとしては、１０〜１７０度の範囲が好ましく、特に９０〜１６０度の範囲が好ましい。この角度は、第１のチップ７０の位置補正が正しく行われるように、実験的に決定される。

なお、第２搬送装置３２０の搬送チャック３２４も、位置補正チャック４２４と同様な把持部形状を有するものとして構成することができる。或いは、搬送チャック３２４と位置補正チャック４２４の把持部の形状を互いに異なる形状としてもよい。但し、位置補正チャック４２４ａの把持状態におけるチップの中心位置と、搬送チャック３２４の把持状態におけるチップの中心位置とが互いに一致するように、それぞれの把持部の形状が設定されていることが好ましい。

図６（Ｂ）は、位置補正チャック４２４の厚みと、搬送チャック３２４の厚みの関係を示している。ここでは、載置台４２２上で位置補正チャック４２４による位置補正が完了した後に、第１のチップ７０が搬送チャック３２４で把持された状態が示されている。この状態では、第１のチップ７０の側面の下方側は位置補正チャック４２４によって把持され、一方、第１のチップ７０の側面の上方側は搬送チャック３２４によって把持される。この状態の後、位置補正チャック４２４は開状態となって第１のチップ７０を解放し、搬送チャック３２４が第１のチップ７０を把持したまま接合位置Ｐ２まで搬送する。この搬送の際に、第１のチップ７０と搬送チャック３２４との間の位置が正しい把持位置からずれないようにするために、搬送チャック３２４の厚みＴ２は十分大きなことが好ましい。具体的には、搬送チャック３２４の厚みＴ２は、位置補正チャック４２４の厚みＴ１よりも大きなことが好ましい。また、搬送チャック３２４の厚みＴ２は、第１のチップ７０の厚みＴｔの半分の値（０．５Ｔｔ）以上とすることが好ましい。

図７（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）は、複合チップの接合工程を示す説明図である。図７（Ａ）は、第１のチップ７０ｎ，７０ｎ−１を保持する状態を示している。この状態では、第１搬送装置３１０が、第１チップ供給装置４１０の供給位置Ｐ１において第１のチップ７０ｎを吸着具３１４で吸着し、また、第２搬送装置３２０は、載置台４２２上の中間位置Ｐｍにおいて第１のチップ７０ｎ−１を搬送チャック３２４で把持している。この後、第１搬送装置３１０が第１のチップ７０ｎを供給位置Ｐ１から中間位置Ｐｍまで搬送するのと同時に、第２搬送装置３２０が別の第１のチップ７０ｎ−１を中間位置Ｐｍから接合位置Ｐ２まで搬送する（図７（Ｂ））。なお、この搬送の間に、第２チップ供給装置（図示省略）によって、第２のチップ６０ｎ−１がチップ支持装置７００上に供給されて保持される。

図８（Ａ）は、２つの第１のチップ７０ｎ，７０ｎ−１が中間位置Ｐｍ及び接合位置Ｐ２の上まで搬送された後に下降している状態を示している。この結果、第１搬送装置３１０で搬送されてきた第１のチップ７０ｎは、位置補正装置４２０の載置台４２２上に載置され、一方、第２搬送装置３２０で搬送されてきた第１のチップ７０ｎ−１は、接合位置Ｐ２においてチップ支持装置７００で支持されている第２のチップ６０ｎ−１の上に載置される。このとき、中間位置Ｐｍに載置された第１のチップ７０ｎは、位置補正チャック４２４によって前述した位置補正（図６（Ａ），（Ｂ））が実行される。この位置補正は、載置台４２２に設けられた吸着口４２３を用いて第１のチップ７０ｎの下底面を吸着しながら行われる。従って、位置補正チャック４２４によって第１のチップ７０ｎを把持する際に、意図しない動き（例えば位置補正チャック４２４による第１のチップ７０ｎのはじき飛ばし）を抑制することが可能である。この載置動作及び位置補正動作が終了すると、第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０は、チップの保持を解除し、非保持状態で元の位置Ｐ１，Ｐｍにそれぞれ戻るために移動する（図８（Ｂ））。なお、位置補正チェック４２４による位置補正は、第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０が元の位置Ｐ１，Ｐｍにそれぞれ戻るために移動している間に実行されてもよい。この場合には、第１のチップ７０ｎが載置台４２２に載置される時には、吸着口４２３を用いて第１のチップ７０ｎが吸着されて保持され、位置補正は、第１搬送装置３１０が第１のチップ７０ｎを解放した後に実行される。

図９（Ａ）は、第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０が位置Ｐ１，Ｐｍにそれぞれ戻り、次の第１のチップ７０ｎ＋１，７０ｎをそれぞれ保持する状態を示している。このとき、チップ押さえ装置５００も接合位置Ｐ２に戻っており、第１のチップ７０ｎ−１の上面を下向きに押さえている。また、レーザー溶接機６００は、第１のチップ７０ｎ−１と第２のチップ６０ｎ−１を溶接している。この結果、これらのチップ７０ｎ−１，６０ｎ−１で構成される複合チップが形成される。この後、第１搬送装置３１０が第１のチップ７０ｎ＋１を供給位置Ｐ１から中間位置Ｐｍまで搬送するのと同時に、第２搬送装置３２０が第１のチップ７０ｎを中間位置Ｐｍから接合位置Ｐ２まで搬送する（図９（Ｂ））。この搬送の間に、図９（Ａ）で作成された複合チップは、図示しない他の搬送装置を用いてチップ支持装置７００から他の場所まで搬送される。なお、図９（Ａ），（Ｂ）における第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０の動作状態は、図７（Ａ），（Ｂ）におけるこれらの装置の動作状態と同じである。この後は、図７（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）に即して説明した動作が繰り返し実行され、複合チップが次々に作成される。

なお、第１実施形態において、位置補正装置４２０で第１のチップ７０の位置補正を行う主な理由は以下の通りである。前述したように、第１搬送装置３１０は、第１のチップ７０の上面を吸着して搬送する。従って、第１搬送装置３１０による第１のチップ７０の吸着位置（保持位置）には、大きなバラツキが生じやすい。仮に第１搬送装置３１０を用いて第１のチップ７０を供給位置Ｐ１から接合位置Ｐ２まで搬送した場合には、接合位置Ｐ２に正しく第１のチップ７０を載置できない可能性がある。そこで、第１実施形態では、中間位置Ｐｍにおいて位置補正装置４２０を用いて第１のチップ７０を正しい位置に補正し、その後、吸着以外の手段で第１のチップ７０を保持する第２搬送装置３２０を用いて中間位置Ｐｍから接合位置Ｐ２まで搬送を行うものとしている。このような処理により、接合位置Ｐ２に第１のチップ７０を正しく載置することができる。

このように、上記第１実施形態では、第１のチップ７０の供給位置Ｐ１から複合チップ製造のための接合位置Ｐ２まで第１のチップ７０を搬送する間に、第１のチップ７０の位置補正を実行するので、複合チップを構成する２つのチップの位置関係を容易に正しく調整することが可能である。また、第１実施形態では、特に、供給位置Ｐ１と接合位置Ｐ２のちょうど中央にある中間位置Ｐｍに第１のチップ７０を載置した状態で位置補正を実行するので、搬送しながら位置補正を行う場合に比べて、容易にかつ正確に位置補正を行うことができる。また、中間位置Ｐｍにおいては、時間的・位置的に十分に余裕のある状態で位置補正を実行することが可能である。また、位置補正が行われる中間位置Ｐｍが供給位置Ｐ１と接合位置Ｐ２のちょうど中央にあるので、第１搬送装置３１０による供給位置Ｐ１から中間位置Ｐｍまでの搬送と、第２搬送装置３２０による中間位置Ｐｍから接合位置Ｐ２までの搬送を同時に実行することができる。この結果、個々の搬送距離が短くなり、複合チップの製造に要する加工時間が短縮される。

また、第１実施形態では、第１のチップ７０が接合位置Ｐ２に到達する前に第１のチップ７０の位置補正が行われる。こうすれば、第１のチップ７０の位置補正の工程と、第１と第２のチップの接合の工程とを、それぞれ好ましいタイミングで別々に実施できるので、生産効率を向上させることが可能である。

Ｂ．第２実施形態：
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施形態における接合装置とその動作を示す説明図であり、第１実施形態の図７（Ａ），（Ｂ）に対応する図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態において２つに分かれていた第１搬送装置３１０と第２搬送装置３２０と位置補正装置４２０を１つの搬送装置３００ａで置き換えた点だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。すなわち、第２実施形態の搬送装置３００ａは、第１チップ供給装置４１０から第１のチップ７０の上面を吸着する吸着具３１４ａと、吸着具３１４ａを上下に移動させる駆動機構３１２ａとを有するとともに、第１のチップ７０の側面を把持して位置補正を行う位置補正チャック４２４ａと、位置補正チャック４２４ａを上下に移動させる駆動機構４２８ａと、を有する。なお、位置補正チャック４２４ａと駆動機構４２８ａは、吸着具３１４ａの両側をそれぞれ上下移動できるように左右に分かれて配置されている。

図１０（Ａ）に示すように、新たにチップを保持する際には、吸着具３１４ａが供給位置Ｐ１において第１のチップ７０を吸着し、上方に移動することによって１つのチップを取り出す。この際、位置補正チャック４２４ａは、開状態（待機状態）にある。こうして１つの第１のチップ７０を取り出すと、搬送装置３００ａは、接合位置Ｐ２に向かった図１０（Ａ）の右方向に移動する。図１０（Ｂ）は、この移動中の様子を示している。位置補正チャック４２４ａは、搬送装置３００ａによる搬送中に、下方に移動するとともに開状態から閉状態に変化して、第１のチップ７０の側面を把持する。位置補正チャック４２４ａは、第１実施形態において図６（Ａ）で示したものと同様の形状を有している。従って、位置補正チャック４２４ａで第１のチップ７０の側面を把持することにより、第１のチップ７０の位置が、位置補正チャック４２４ａの中央の位置に正しく補正される。この後、吸着具３１４ａで第１のチップ７０の上面を吸着するとともに、位置補正チャック４２４ａで第１のチップ７０の側面を把持したまま接合位置Ｐ２まで移動する。そして、駆動機構３１２ａ，４２８ａの動作に応じて吸着具３１４ａと位置補正チャック４２４ａとが下降し、第１のチップ７０が第２のチップ６０の上に載置される。

なお、第２実施形態において、図１０（Ｂ）に示した位置補正後の搬送時には、吸着具３１４ａによる吸着を行わないようにしてもよい。この場合には、位置補正チャック４２４ａが、第１実施形態の搬送チャック３２４と同様な機能も果たすこととなる。また、第２実施形態において、位置補正チャック４２４ａは上下移動しないように構成してもよい。

このように、第２実施形態においては、第１のチップ７０を搬送しながら位置補正を行うようにしたので、搬送装置の構成が単純になり、また、搬送中（すなわち移動中）に第１のチップの位置補正を実行できるので、第１のチップ７０の搬送と位置補正とを含む工程の全体に要する時間を短縮することが可能である。

Ｃ．第３実施形態：
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３実施形態において中間位置で行われるチップの位置補正の様子を示す説明図であり、第１実施形態の図６（Ａ），（Ｂ）に対応する図である。第３実施形態では、図６（Ａ）に示した位置補正チャック４２４の代わりに、サーボステージ８００とカメラ８２０とを用いて第１のチップ７０の位置補正が行われる。図１１（Ａ）に示すサーボステージ８００は、サーボ機構を利用して２次元的な位置決めが可能なテーブルである。サーボステージ８００の上には、吸着孔８１２を有する吸着ブロック８１０が固定されている。この吸着ブロック８１０は、第１のチップ７０が載置される載置台として機能するものである。吸着孔８１２は、吸着ブロック８１０の上面に開口する吸着口を有しているとともに、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。カメラ８２０は、吸着ブロック８１０の上方に設置されており、吸着ブロック８１０の上面のうちで吸着孔８１２を含む広い領域を撮影可能である。サーボステージ８００とカメラ８２０は、制御部８３０に電気的に接続されている。制御部８３０は、画像解析部８３２を含んでいる。

図１１（Ａ）に示すように、吸着ブロック８１０の上に第１のチップ７０が載置されると、吸着孔８１２を利用した真空吸引によって第１のチップ７０の下底面が吸着ブロック８１０上に吸着され、その位置が保持される。この状態で、カメラ８２０によって第１のチップ７０が撮影される。図１１（Ｂ）はこうして得られた画像の一例であり、Ｘ，Ｙはカメラ座標系を示している。この例では、第１のチップ７０の中心の現実の位置と目標位置Ｐｔとがずれている。なお、この目標位置Ｐｔは、カメラ座標系において予め設定された位置であり、例えばカメラ８２０の初期位置（デフォールト位置）の中心等に設定可能である。また、この目標位置Ｐｔは画像内に描画されている必要は無く、画像解析部８３２が認識可能な位置に設定されていれば良い。図１１（Ｂ）のように、第１のチップ７０の中心の現実の位置と目標位置Ｐｔとがずれている場合には、制御部８３０がサーボステージ８００の位置を調整して、図１１（Ｃ）に示すように第１のチップ７０の中心の現実の位置と目標位置Ｐｔとを一致させる。

このように、第３実施形態においては、第１のチップ７０の下底面をサーボステージ８００上で吸着した状態でカメラ８２０を用いて画像を撮像し、その画像を利用して第１のチップ７０の位置を補正するので、単純な構成で正確に位置決めができるという利点がある。

Ｄ．スパークプラグの製造工程全体：
図１２は、本発明の一実施形態におけ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。ステップＴ１０では主体金具５０と、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０とが準備される。ステップＴ２０では、第１のチップ７０と第２のチップ６０が接合された複合チップＣＰが作成される。この複合チップＣＰの作成工程は、上述した第１〜第３実施形態で説明した手順で実行される。ステップＴ３０では、主体金具５０に接地電極３０が接合され、ステップＴ４０では、曲げ工具（図示省略）を用いて接地電極３０の先端が曲げ加工される。ステップＴ５０では、接地電極３０の先端部３１に複合チップＣＰが接合される（図４）。この接合は、例えば抵抗溶接を利用して行われる。ステップＴ６０では、主体金具５０に中心電極２０と絶縁碍子１０とが挿入される組み付け工程が実施される。この組み付け工程によって、主体金具５０の内側に絶縁碍子（絶縁体）１０と中心電極２０とが組み付けられた組立体が構成される。なお、組み付け工程としては、中心電極２０を絶縁碍子１０に組み付けたものを主体金具５０に組み付ける方法と、絶縁碍子１０を主体金具５０に組み付けた後に、中心電極２０を組み付ける方法とがあるが、これらのいずれを採用してもよい。ステップＴ７０では、加締工具（図示省略）を用いて、主体金具５０の加締加工が実施される。この加締加工により、絶縁碍子１０が主体金具５０に固定される。そして、ステップＴ８０において主体金具５０の取付ねじ部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。

なお、図１２に示した製造方法は単なる一例であり、これとは異なる種々の方法でスパークプラグを製造可能である。例えば、ステップＴ１０〜Ｔ８０の工程の順序はある程度任意に変更可能である。

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。

・変形例１：
上記実施形態では、第１搬送装置３１０が第１のチップ７０を吸着して保持する構成を採用していたが、第１搬送装置３１０が吸着以外の手段で第１のチップ７０を保持する場合にも、本発明を適用することが可能である。この場合にも、位置補正チャック４２４によって第１のチップ７０の位置補正を行うことにより、接合位置Ｐ２に第１のチップ７０を正しく載置することができるという効果がある。

・変形例２：
位置補正チャック４２４の形状としては、図６（Ａ）に示したもの以外の種々の構成を採用することが可能である。但し、位置補正チャック４２４は、第１のチップ７０の側面を把持したときに、第１のチップ７０を位置補正チャック４２４の中央の位置に自動的に移動させる形状を有していることが好ましい。

・変形例３：
上記実施形態では、第１と第２のチップで構成される複合チップを接合する場合の例を説明していたが、本発明は、複合チップを接合する場合に限らず、特定の第１のチップをチップ接合部材に接合する場合に適用可能である。例えば、中心電極又は接地電極に貴金属チップを直接接合又は溶接する場合にも、本発明を適用可能である。この場合には、貴金属チップが「第１のチップ」に相当し、中心電極又は接地電極が「チップ接合部材」に相当する。なお、上述した各実施形態では、第２のチップが「チップ接合部材」に相当することが理解できる。

なお、チップ接合部材が、第２のチップ６０や中心電極のように細い部材（断面積が小さな部材）である場合には、そのチップ接合部材と第１のチップとを接合する場合に第１のチップの位置合わせを正確に行う必要性がより大きい。このような場合にも、本発明によれば、第１のチップの位置合わせを簡易にかつ正確に行うことができるので効果的である。特に、第１のチップとチップ接合部材との直径の差が非常に小さい場合（例えば直径の差が０．１ｍｍ以下）の場合に、本発明は特に効果的である。

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
７…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…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
２２…先端部
２５…芯材
３０…接地電極
３１…先端部
３２…基部
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ねじ部
５３…加締部
５４…シール部
５５…座面
５６…段部
５７…先端面
５８…座屈部
５９…ねじ首
６０…中間チップ（第２のチップ）
６１…柱状部
６２…鍔部
７０…貴金属チップ（第１のチップ）
７１…外縁部
８０…溶融部
９０…貴金属チップ
１００…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ねじ孔
２０５…開口周縁部
３００…搬送装置
３１０…第１搬送装置
３１２…駆動機構
３１４…吸着具
３２０…第２搬送装置
３２２…駆動機構
３２４…搬送チャック
３３０…レール
４１０…第１チップ供給装置
４２０…位置補正装置
４２２…載置台
４２３…吸着口
４２４…位置補正チャック
４２５…把持凹部
４２６…チップ吸引装置
４２８ａ…駆動機構
５００…チップ押さえ装置
５１０…押さえ具
５２０…駆動機構
６００…レーザー溶接機
７００…チップ支持装置
７１０…把持具
７１２…載置面
７１４…把持爪
８００…サーボステージ
８１０…吸着ブロック
８１２…吸着孔
８２０…カメラ
８３０…制御部
８３２…画像解析部

Claims (10)

1. 中心電極と、
   前記中心電極の外周に配置された絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
   一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極とを備え、
   前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方は前記接地電極又は前記中心電極との間でギャップを形成する第１のチップを有し、
   前記第１のチップがチップ接合部材に接合されているスパークプラグの製造方法において、
   前記第１のチップと前記チップ接合部材とが接合される接合位置まで前記第１のチップを搬送する搬送工程を備え、
   前記搬送工程は、
   前記第１のチップが前記接合位置に到達する前に前記第１のチップの位置補正を行う工程、を備えることを特徴と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、
   前記搬送工程は、
   前記第１のチップを把持する位置補正チャックを用いて前記第１のチップを把持することによって前記第１のチップの位置補正を行う工程、を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記位置補正は、前記第１のチップが供給される供給位置から前記接合位置までの中間位置で行われることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
4. 請求項１〜３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、
   前記搬送工程は、
   （ａ）第１の供給装置を用いて、前記第１のチップを、前記第１のチップが供給される供給位置と前記接合位置の間の中間位置まで移動させる工程と、
   （ｂ）前記中間位置において、前記第１のチップを把持する位置補正チャックを用いて前記第１のチップを把持することによって、前記第１のチップの位置補正を行う工程と、
   （ｃ）前記位置補正の後に、前記中間位置から前記接合位置に前記第１のチップを搬送する搬送チャックを用いて前記第１のチップを把持した状態で、前記第１のチップを移動させる工程と、
   を含むことを特徴とする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の供給装置と前記搬送チャックとは、相互の水平距離が一定の状態を維持したまま搬送が繰り返されるように構成されており、
   前記工程（ａ）において前記第１の供給装置が１つの第１のチップを前記供給位置から前記中間位置まで移動させる第１の移動処理と、
   前記工程（ｃ）において前記搬送チャックが他の１つの第１のチップを前記中間位置から前記接合位置まで移動させる第２の移動処理と、
   が同時に実行され、
   前記工程（ｂ）における位置補正は、前記第１の供給装置が前記中間位置から前記供給位置まで戻ると共に、前記搬送チャックが前記接合位置から前記中間位置まで戻る間に実行されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
6. 請求項４又は５に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記搬送チャックの把持部は、前記位置補正チャックの把持部よりも大きな厚みを有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
7. 請求項１〜６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のチップの位置補正は、前記第１のチップを載置する載置台に設けられた吸着口を用いて前記第１のチップの下底面を吸着した状態で実行されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
8. 請求項１〜７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、
   前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方は複合チップを有し、
   前記複合チップは、前記中心電極又は前記接地電極との間でギャップを形成する第１のチップと、前記第１のチップと前記中心電極又は前記接地電極とを連結する第２のチップとが接合されており、
   前記第２のチップが前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
9. 請求項１〜７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、
   前記中心電極が前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
10. 請求項１〜７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、
    前記接地電極が前記チップ接合部材であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。

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