JP5878843B2 - 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。

スパークプラグの中心電極や接地電極には、貴金属チップがレーザ溶接されているものがある。こうして電極に溶接された貴金属チップの溶接状態を検査するため、例えば、特許文献１，２に記載の技術では、電極と貴金属チップの溶接部分の画像を撮影し、撮影された画像に基づいて、それらの溶接状態を判断している。

特開２００４−２１４２１８号公報 特開平１１−１２１１４３号公報 特開２００１−１２６８４５号公報

しかし、画像に基づく溶接状態の検査では、画像処理を行うために比較的長い処理時間を要する場合があり、スパークプラグの製造効率が低下するおそれがある。また、画像を撮影するためのカメラや画像処理を行うためのシステムに多額の設備投資が必要になる。そのため、電極への貴金属チップのレーザ溶接による溶接状態をより簡易な手法で判断する技術が望まれている。また、その他にも、レーザ溶接に伴うスパッタの発生や、窪み（抉れ）の発生、貴金属チップの溶け込み異常等を精度よく検出可能な技術が望まれている。

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、
中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方に貴金属チップが溶接されるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップが接合される電極と前記貴金属チップとの境界部の一部にレーザを照射し、前記レーザが照射された被照射部を相対的に移動させて、前記電極と前記貴金属チップとを溶接する溶接工程と、
前記溶接工程の開始前から前記溶接工程を経て前記溶接工程の終了後までの間の、第１のタイミングにおける前記貴金属チップの位置と、第２のタイミングにおける前記貴金属チップの位置との相違に基づいて前記貴金属チップの溶接状態を判断する判断工程と、
を備え、
前記判断工程における前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングのうちいずれか一方は、前記溶接工程中のタイミングであることを特徴とする。また、本発明は以下の形態として実現することもできる。

（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。この製造方法は、中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方に貴金属チップが溶接されるスパークプラグの製造方法であって；前記貴金属チップが接合される電極と前記貴金属チップとの境界部の一部にレーザを照射し、前記レーザが照射された被照射部を相対的に移動させて、前記貴金属チップが接合される電極と前記貴金属チップとを溶接する溶接工程と；前記溶接工程の開始前から前記溶接工程を経て前記溶接工程の終了後までの間の、第１のタイミングにおける前記貴金属チップの位置と、第２のタイミングにおける前記貴金属チップの位置との相違に基づいて前記貴金属チップの溶接状態を判断する判断工程と；を備える。この形態の製造方法によれば、溶接工程の開始前から溶接工程を経て溶接工程の終了後までの間の、第１のタイミングにおける貴金属チップの位置と、第２のタイミングにおける貴金属チップの位置との相違に基づいて溶接状態の判断を行うので、電極への貴金属チップのレーザ溶接による溶接状態を簡易に判断することができる。

（２）上記形態の製造方法において、前記判断工程では、前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングにおいてそれぞれ前記貴金属チップの位置を測定し、前記測定された２つの位置の変化量に基づいて前記貴金属チップの溶接状態を判断してもよい。この形態の製造方法によれば、貴金属チップの位置の変化量を求めることで、溶接状態を簡易に判断することができる。

（３）上記形態の製造方法において、前記判断工程では、前記変化量と予め定められた判定値とを比較して前記貴金属チップの溶接状態を判断してもよい。この形態の製造方法によれば、予め定められた判定値と変化量とを比較することで、極めて簡易に溶接状態を判断することができる。

（４）上記形態の製造方法において、前記判定値は、下限が０．００１ｍｍであり、上限が１．０ｍｍであることとしてもよい。この形態の製造方法によれば、レーザ溶接に伴うスパッタの発生や窪みの発生、貴金属チップの溶け込み異常が生じていないスパークプラグを製造することができる。

（５）上記形態の製造方法は、搬送装置によって前記貴金属チップを前記電極上に搬送して載置する載置工程を備えてもよく、前記判断工程における前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングは、前記載置工程後に、前記搬送装置が前記電極上から退避した後のタイミングとしてもよい。この形態の製造方法によれば、貴金属チップを搬送する搬送装置が退避してから貴金属チップの位置を測定するので、貴金属チップの位置を精度よく測定することができる。

（６）上記形態の製造方法において、前記溶接工程では、前記変化量に応じて前記レーザ溶接の照射エネルギを調整してもよい。この形態の製造方法によれば、貴金属チップの溶接状態が不良なワークが連続して製造されてしまうことを抑制することができる。この結果、スパークプラグの不良発生率を低減することが可能になる。

（７）上記形態の製造方法において、前記判断工程における前記貴金属チップの位置の測定は、接触式変位センサによって行うこととしてもよい。この形態の製造方法によれば、画像を撮影するためのカメラや画像処理を行うためのシステムに投資を行う必要がないので、スパークプラグの製造コストを低減することが可能になる。また、画像処理等を行う必要がないので、短い時間で溶接状態を判断することが可能となる。この結果、スパークプラグの製造効率を向上させることができる。

（８）上記形態の製造方法は、前記判断工程において溶接不良と判断された不合格品を製造対象から除外する工程を備えていてもよい。この形態の製造方法によれば、スパークプラグの製造効率を向上させることができる。

（９）上記形態の製造方法において、前記溶接工程では、パルス発振レーザによって前記レーザ溶接を行うこととしてもよい。この形態の製造方法によれば、レーザ溶接中においても、貴金属チップの位置の変化量を容易に測定することができるので、溶接状態を精度よく判断することが可能になる。

（１０）上記形態の製造方法において、前記溶接工程中に前記判断工程において溶接不良と判断された場合に、溶接不良と判断された貴金属チップの溶接を中止することとしてもよい。この形態の製造方法によれば、溶接を即座に中止してワークを不合格品として扱うことができるので、スパークプラグの製造効率を向上させることができる。

本発明は、スパークプラグの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、その製造方法で製造されたスパークプラグや、スパークプラグの検査方法、その検査方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

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フローチャートである。 貴金属チップをレーザ溶接する工程を示すフローチャートである。 レーザ溶接を行う設備の概略構成を示す図である。 貴金属チップの高さの変化量の例を示す図である。 各サンプルの貴金属チップの上端面の高さの変化量を示す図である。 スパッタが発生した例を示す図である。 窪みが生じた例を示す図である。 貴金属チップの溶け込み量が多すぎる例を示す図である。 第２実施形態においてレーザ溶接を行う設備の概略構成を示す図である。 制御マップの一例を示すグラフである。

Ａ．第１実施形態：
図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。スパークプラグ１００は、図１に示すように、軸線Ｏに沿った細長形状を有している。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を切断した断面図を示している。以下の説明では、軸線Ｏに平行であって図１の上方側を先端側と呼び、図１の下方側を後端側と呼ぶ。

スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備える。絶縁碍子１０の先端から突出する棒状の中心電極２０は、絶縁碍子１０の内部を通じて、絶縁碍子１０の後端に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。中心電極２０の外周は、絶縁碍子１０によって保持され、絶縁碍子１０の外周は、端子金具４０から離れた位置で主体金具５０によって保持されている。主体金具５０に電気的に接続された接地電極３０は、火花を発生させる隙間である火花ギャップを中心電極２０の先端との間に形成する。

絶縁碍子１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子金具４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁碍子１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも端子金具４０側には、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも中心電極２０側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７の更に先には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。

主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具である。本実施形態では、主体金具５０は、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２と、シール部５４とを備える。工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成され、シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。主体金具５０の先端面５７は、中空の円状であり、その中央には、絶縁碍子１０の脚長部１３と中心電極２０とが突出する。

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。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして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、この圧縮変形部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、タルク９が軸線Ｏ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。

主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の位置に形成された金具内段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の脚長部１３の基端に位置する碍子段部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出が防止される。

中心電極２０は、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芯材２２が埋設された棒状の部材である。電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成り、芯材２２は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０の後端部近傍には、外周側に張り出した形状の鍔部２３が形成されている。鍔部２３は、軸孔１２に形成された軸孔内段部１４に後端側から当接して、中心電極２０を絶縁碍子１０内で位置決めする。中心電極２０の後端部は、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子金具４０に電気的に接続される。中心電極２０の先端には略円柱状の貴金属チップ２４が溶接されている。貴金属チップ２４は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）あるいはこれらの合金によって形成されている。貴金属チップ２４の直径は、１．５ｍｍ以下とすることができる。

接地電極３０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。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。接地電極３０の先端側は、軸線Ｏと交差する方向に屈曲されており、接地電極３０の先端部が、中心電極２０の先端面と軸線Ｏ上で対向している。接地電極３０の、中心電極２０の先端と対向する部分には、貴金属チップ３８が溶接されている。この貴金属チップ３８は、接地電極３０に直接的にレーザ溶接されていてもよいし、接地電極３０と貴金属チップ３８との間に介在する中間チップを介して接地電極３０に溶接されていてもよい。中間チップを用いる場合には、例えば、貴金属チップ３８が中間チップに予めレーザ溶接され、その中間チップが接地電極３０に抵抗溶接またはレーザ溶接される。この場合、中間チップを接地電極の一部として捉えることが可能である。中間チップは、例えば、接地電極と同様の材料により形成される。

図２は、スパークプラグ１００の製造方法のフローチャートである。本実施形態の製造方法では、まず、主体金具５０と、絶縁碍子１０と、予め貴金属チップ２４が溶接された中心電極２０と、予め貴金属チップ３８が溶接された接地電極３０とが準備される（ステップＳ１００）。続いて、主体金具５０に接地電極３０が接合され（ステップＳ１１０）、所定の工具を用いて接地電極３０の先端が曲げ加工される（ステップＳ１２０）。接地電極３０の先端に曲げ加工が行われると、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（ステップＳ１３０）。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。組み付け工程の後には、所定の工具を用いて、主体金具５０の加締加工が実施される（ステップＳ１４０）。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、最後に、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（ステップＳ１５０）、スパークプラグ１００が完成する。なお、図２に示した製造方法は一例であり、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Ｓ１００〜Ｓ１５０の工程の順序は、任意に変更可能である。

図３は、中心電極２０に対して貴金属チップ２４をレーザ溶接する工程を示すフローチャートである。図４は、レーザ溶接を行う設備の概略構成を示す図である。このレーザ溶接工程では、まず、図４に示されているように、貴金属チップ２４が、搬送チャック２００によって把持されて中心電極２０の先端面上に載置される（図３のステップＳ２００）。

貴金属チップ２４が中心電極２０の先端面上に載置されると、押さえ治具２１０によって貴金属チップ２４をその上端面２５から押さえ、その後、搬送チャック２００を中心電極２０上から退避（移動）させる（ステップＳ２１０）。

図４には、押さえ治具２１０により貴金属チップ２４が押さえられた様子を示している。押さえ治具２１０は、鋭利な先端を有する棒部材２１１を備えている。押さえ治具２１０は、棒部材２１１の鋭利な先端により、貴金属チップ２４の上端面２５の中心を軸線Ｏ方向に沿って中心電極２０に向かって押さえる。なお、押さえ治具２１０の形態はこれに限らず、さまざまな形態とすることが可能である。

押さえ治具２１０には、接触式の変位センサ２２０が接続されている。変位センサ２２０は、貴金属チップ２４の上端面２５の中心の、軸線Ｏ方向に沿った高さを測定することができる。この高さは、貴金属チップ２４の上端面２５が垂直に変位した場合に変化し、また、貴金属チップ２４の上端面２５が傾斜した場合にも変化し得る。変位センサ２２０は、制御装置２３０に接続されている。制御装置２３０は、ＣＰＵやメモリを備えたコンピュータとして構成されており、変位センサ２２０によって測定された高さを取得して、その高さの変化量に基づき貴金属チップ２４の溶接状態を判断する。また、制御装置２３０は、貴金属チップ２４と中心電極２０との溶接を行うレーザ溶接機２４０の制御も行う。レーザ溶接機２４０は、貴金属チップ２４と中心電極２０の境界部２７の一部にパルス発振されたレーザを照射し、レーザが照射された被照射部２６を相対的に回転（移動）させることで、中心電極２０と貴金属チップ２４とを全周に亘って溶接する。このレーザ溶接は、中心電極２０および貴金属チップ２４を固定した上でレーザ溶接機２４０を回転させて行ってもよいし、レーザ溶接機２４０を固定した上で中心電極２０および貴金属チップ２４を回転させて行ってもよい。

押さえ治具２１０によって貴金属チップ２４の上端面２５を押さえると、制御装置２３０は、変位センサ２２０を用いて、レーザ溶接前のタイミングにおける貴金属チップ２４の上端面２５の高さを測定する（ステップＳ２２０）。

レーザ溶接前に貴金属チップ２４の上端面２５の高さを測定すると、制御装置２３０は、レーザ溶接機２４０を制御して、貴金属チップ２４のレーザ溶接を開始させる（ステップＳ２３０）。レーザ溶接を開始させると、制御装置２３０は、レーザ溶接中のタイミングにおける貴金属チップ２４の上端面２５の高さを変位センサ２２０を用いて測定する（ステップＳ２４０）。制御装置２３０は、この測定を、パルス発振されたレーザの１回の照射につき１回行う。そのため、例えば、１０回のレーザ照射によって貴金属チップ２４と中心電極２０とが溶接される場合には、貴金属チップ２４の上端面２５の高さが、レーザ溶接中に１０回測定されることになる。なお、この測定は、複数回のレーザ照射（例えば、３回）につき１回行うこととしてもよい。

レーザ溶接が終了すると、制御装置２３０は、レーザ溶接が終了したタイミングにおいて、貴金属チップ２４の上端面２５の高さを変位センサ２２０を用いて測定する（ステップＳ２５０）。つまり、本実施形態では、レーザ溶接の開始前からレーザ溶接中およびレーザ溶接の終了後に亘って、貴金属チップ２４の上端面２５の高さを複数のタイミングにおいて測定する。

レーザ溶接後に貴金属チップ２４の上端面２５の高さを測定すると、制御装置２３０は、ステップＳ２２０からステップＳ２５０までの間に測定した貴金属チップ２４の上端面２５の高さに基づき、貴金属チップ２４の溶接状態を判断する（ステップＳ２６０）。具体的には、ステップＳ２２０からステップＳ２５０までの間に測定した貴金属チップ２４の上端面２５の高さの変化量を各回の測定毎に求め、求められた各変化量のうち、予め定められた基準範囲（判定値）を外れる変化量が１つでも存在すれば、貴金属チップ２４の溶接状態が不合格（ＮＧ）であると判断する。図５には、変化量の一例として、溶接前の貴金属チップ２４の上端面２５の高さと、レーザ照射が１回行われた後の貴金属チップ２４の上端面２５の高さの変化量Ｄを示している。本実施形態では、変化量と対比する基準範囲は、０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることとした。つまり、上記ステップＳ２６０では、貴金属チップ２４の上端面２５の高さの変化量がこの基準範囲内に収まれば合格（ＯＫ）と判断され、変化量が０．００１ｍｍ未満、あるいは、１．０ｍｍを越える（以下、「１．０ｍｍ超」ともいう）場合に、不合格（ＮＧ）と判断される。

以下に示す表１は、前述した基準範囲の検証実験の結果を示す表である。この検証実験では、１０００本の中心電極２０のサンプルに対してそれぞれ貴金属チップ２４をレーザ溶接し、それらのサンプルの貴金属チップ２４の上端面の高さの変化量（レーザ溶接前とレーザ溶接後の変化量）を、
（ａ）０．００１ｍｍ未満、
（ｂ）０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、
（ｃ）１．０ｍｍ超、
に区分した上で、それぞれの区分において不合格品が発生したか否かを確認した。図６には、この検証実験で用いた各サンプルの貴金属チップの上端面の高さの変化量を示している。

表１において、「有」とは、その区分において不合格品が１本以上存在することを示し、「無」とは、その区分において不合格品がゼロであったことを示している。合否の評価は、レーザ溶接の結果、貴金属チップの溶け込み量が多すぎるか、少なすぎるか、スパッタが発生したか、窪み（抉れ）が発生したかを、目視や各種測定装置で確認することによって行った。図７には、スパッタが発生した例、図８には、窪みが生じた例、図９には、貴金属チップの溶け込み量が多すぎる例を、それぞれ示している。スパッタが発生して貴金属チップ２４や中心電極２０の体積が減少した場合や、窪みが発生した場合、あるいは、貴金属チップ２４の溶け込み量が多すぎる場合には、貴金属チップ２４の上端面の高さは大きく変化することになる。これに対して、貴金属チップ２４の溶け込み量が少なすぎる場合には、貴金属チップ２４の上端面の高さはほとんど変化しないことになる。

表１や図６に示されているように、この検証実験によれば、変化量が０．００１ｍｍ未満である区分（ａ）では、溶け込み量が少なすぎるサンプルが確認された。また、変化量が１．０ｍｍを超える区分（ｃ）では、溶け込み量が多すぎるサンプルや、スパッタが発生したサンプル、窪みが発生したサンプルが確認された。これらの区分に対して、変化量が０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である区分（ｂ）では、溶け込み異常や、スパッタの発生、窪みの発生が生じたサンプルはいずれも確認されなかった。よって、本実施形態では、溶接状態を合格とする貴金属チップの上端面の高さの変化量の基準範囲を、０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とした。

以上のようにして溶接状態の合否を判断すると、制御装置２３０は、中心電極２０を搬送するための搬送装置を用いて、合格と判断された中心電極２０を、合格品を収める合格品箱３０１（図４）に搬送する（ステップＳ２７０）。一方、不合格と判断された中心電極２０については、不合格品を収める不合格品箱３０２に搬送する（ステップＳ２８０）。以上で説明した一連の手順により、中心電極２０に貴金属チップ２４を接合するレーザ溶接工程は終了する。

以上で説明した本実施形態のスパークプラグ１００の製造方法によれば、貴金属チップ２４と中心電極２０のレーザ溶接時において、貴金属チップ２４の位置の変化量を変位センサ２２０を用いて測定するという簡易な手法により、溶接状態の判断を行うことができる。そのため、撮影画像に基づいて溶接状態の判断を行う手法よりも、短い時間で溶接状態を判断することができる。この結果、スパークプラグ１００の製造効率を向上させることができる。また、本実施形態のように、変位センサ２２０を用いれば、画像を撮影するためのカメラや画像処理を行うためのシステムに投資を行う必要がない。そのため、スパークプラグ１００の製造コストを低減することが可能になる。

また、本実施形態では、溶接状態を判断する基準となる基準範囲を、予め実験によって求め、０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下という範囲とした。この基準範囲に基づいて溶接状態を判断すれば、レーザ溶接に伴うスパッタや窪み（抉れ）、貴金属チップ２４の溶け込み異常のないワークを合格品と判断することが可能になる。

また、本実施形態では、搬送チャック２００によって貴金属チップ２４を中心電極２０上に載置し、押さえ治具２１０によってその貴金属チップ２４を押さえて搬送チャック２００が退避した後に、貴金属チップ２４の位置を測定する。そのため、貴金属チップ２４の位置を精度よく測定することができる。

また、本実施形態では、溶接状態がＮＧと判断されたワークが、自動的に不合格品箱３０２に搬送されて製造の対象から除外される。そのため、スパークプラグ１００の製造効率を向上させることができる。

更に、本実施形態では、パルス発振レーザによって貴金属チップ２４のレーザ溶接を行うので、レーザ溶接中においても、貴金属チップ２４の位置の変化量を容易に測定することができる。この結果、溶接不良を精度よく検出することが可能になる。

Ｂ．第２実施形態：
図１０は、第２実施形態においてレーザ溶接を行う設備の概略構成を示す図である。第２実施形態では、貴金属チップ２４の位置の変化量に基づいてレーザ溶接機２４０によるレーザの照射エネルギを調整する。本実施形態では、制御装置２３０の内部メモリに、照射エネルギを調整するための制御マップ２３１が記憶されている。

図１１は、制御マップ２３１の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、制御装置２３０には、貴金属チップ２４の位置の変化量が大きいほど照射エネルギも大きい制御マップが記憶されている。そのため、制御装置２３０は、現在、レーザ溶接を行っているワークの貴金属チップ２４の位置の変化量が大きければ、この制御マップを参照してその変化量が小さくなるように（基準範囲に収まるように）することで、次回のワークのレーザ溶接における照射エネルギを、現在のワークに対する照射エネルギよりも小さな照射エネルギとする制御を行う。このような制御を行うことで、連続して不合格品が製造されてしまうことを防止することが可能となり、この結果、スパークプラグ１００の不良発生率を低減することが可能になる。このように第２実施形態では、制御装置２３０は、制御マップ２３１用いて照射エネルギを制御することとしたが、制御マップ２３１に換えて、関数等を用いて照射エネルギを制御してもよい。

なお、例えば、特開２００１−１２６８４５号公報には、レーザ溶接前に、電極に対して貴金属チップを仮組みするための抵抗溶接を行うことが記載されている。そして、この先行文献に記載の技術では、仮組みを行うための抵抗溶接時に、電極に対する貴金属チップの埋込量が所望の埋込量となるように、抵抗溶接の通電量を制御している。これは、抵抗溶接では貴金属チップの端面全体を電極に溶接することになるので、貴金属チップの電極に対する埋込量を制御することが必要になるからである。これに対して、本願の技術は、抵抗溶接を行うことなく、直接的に、レーザ溶接で貴金属チップを電極に溶接するものであり、貴金属チップと電極とがそれらの境界部全面で溶融することはない。そのため、抵抗溶接時の通電量の制御について記載された先行文献から、レーザ溶接に特有の本願の課題が生じることはなく、レーザ溶接に特有の本願の課題を解決するために、抵抗溶接に関する先行文献の技術とレーザ溶接の技術とを組み合わせて本願の技術に想到しようとする動機付けは生じ得ない。

Ｃ．変形例：
・変形例１：
上記実施形態では、貴金属チップ２４の上端面２５の高さを測定して貴金属チップ２４の位置の変化量を求めるものとしたが、変化量が算出可能であれば、測定の対象は上端面２５でなくてもかまわない。例えば、軸線Ｏ方向における貴金属チップ２４の中心位置などを測定してもよい。

・変形例２：
上記実施形態では、接触式の変位センサ２２０を用いて貴金属チップ２４の位置の変化量を測定しているが、貴金属チップ２４の位置の変化が測定可能であれば、他の手法によって測定を行うこととしてもよい。例えば、光学式の変位センサや画像解析によって変化量を測定してもよい。

・変形例３：
上記実施形態では、パルス発振されたレーザによってレーザ溶接を行うこととしたが、連続発振されたレーザによってレーザ溶接を行うこととしてもよい。この場合、少なくともレーザ溶接前のタイミングとレーザ溶接後のタイミングとに測定した貴金属チップ２４の上端面２５の高さの変化量に基づき、溶接状態の判断を行う。

・変形例４：
上記実施形態では、中心電極２０に貴金属チップ２４をレーザ溶接する例を説明したが、接地電極３０や接地電極３０の一部を構成する中間チップに貴金属チップ３８をレーザ溶接する際にも、同様の手法で溶接状態を判断することが可能である。

・変形例５：
上記実施形態では、溶接状態を判断するための基準範囲を０．００１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とした。しかし、この基準範囲は、貴金属チップ２４の直径や中心電極２０の仕様に応じて他の範囲とすることが可能である。

・変形例６：
上記実施形態では、レーザ溶接前からレーザ溶接中、レーザ溶接後に亘る期間のうちの異なるタイミングで測定された貴金属チップの位置の変化量に基づいて溶接状態を判断している。これに対して、レーザ溶接前からレーザ溶接中、レーザ溶接後に亘る期間のうちの異なるタイミングにおいて、それぞれ、予め定められた位置から貴金属チップの位置までの距離を測定し、その距離の相違に基づいて溶接状態を判断してもよい。

・変形例７：
上記実施形態では、レーザ溶接終了後に、溶接状態の判断を行っている。これに対して、溶接状態の判断は、レーザ溶接中にも行うこととしてもよい。つまり、レーザを照射する毎に貴金属チップ２４の上端面２５の変化量を算出し、その変化量に基づいて、レーザ照射毎に溶接状態の判断を行う。このようにすれば、レーザ溶接中にＮＧと判断された場合に、即座に、その溶接を中止して不合格品として扱うことができるので、スパークプラグの製造効率を向上させることができる。

・変形例８：
上記実施形態では、レーザ溶接中にも複数回、貴金属チップの位置を測定している。これに対して、例えば、レーザ溶接前とレーザ溶接後の２回のタイミングで測定を行って変化量を求めてもよいし、レーザ溶接前のタイミングとレーザ溶接中の任意のタイミングの２回のタイミングで測定を行って変化量を求めてもよい。また、レーザ溶接中の任意のタイミングとレーザ溶接後のタイミングの２回のタイミングで測定を行って変化量を求めてもよい。いずれのタイミングで求められた変化量についても、上述した基準範囲を適用可能である。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

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
１４…軸孔内段部
１５…碍子段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…芯材
２３…鍔部
２４…貴金属チップ
２５…上端面
２６…被照射部
２７…境界部
３０…接地電極
３８…貴金属チップ
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
５４…シール部
５６…金具内段部
５７…先端面
５８…圧縮変形部
１００…スパークプラグ
２００…搬送チャック
２１０…押さえ治具
２１１…棒部材
２２０…変位センサ
２３０…制御装置
２３１…制御マップ
２４０…レーザ溶接機
３０１…合格品箱
３０２…不合格品箱
Ｏ…軸線

Claims (10)

1. 中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方に貴金属チップが溶接されるスパークプラグの製造方法であって、
   前記貴金属チップが接合される電極と前記貴金属チップとの境界部の一部にレーザを照射し、前記レーザが照射された被照射部を相対的に移動させて、前記電極と前記貴金属チップとを溶接する溶接工程と、
   前記溶接工程の開始前から前記溶接工程を経て前記溶接工程の終了後までの間の、第１のタイミングにおける前記貴金属チップの位置と、第２のタイミングにおける前記貴金属チップの位置との相違に基づいて前記貴金属チップの溶接状態を判断する判断工程と、
   を備え、
   前記判断工程における前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングのうちいずれか一方は、前記溶接工程中のタイミングである、
   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、
   前記判断工程では、前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングにおいてそれぞれ前記貴金属チップの位置を測定し、前記測定された２つの位置の変化量に基づいて前記貴金属チップの溶接状態を判断する、スパークプラグの製造方法。
3. 請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記判断工程では、前記変化量と予め定められた判定値とを比較して前記貴金属チップの溶接状態を判断する、スパークプラグの製造方法。
4. 請求項３に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記判定値は、下限が０．００１ｍｍであり、上限が１．０ｍｍである、スパークプラグの製造方法。
5. 請求項２から４までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   搬送装置によって前記貴金属チップを前記電極上に搬送して載置する載置工程を備え、
   前記判断工程における前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングは、前記載置工程後に、前記搬送装置が前記電極上から退避した後のタイミングである、スパークプラグの製造方法。
6. 請求項２から５までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記溶接工程では、前記変化量に応じて前記レーザの照射エネルギを調整する、スパークプラグの製造方法。
7. 請求項２から６までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記判断工程における前記貴金属チップの位置の測定は、接触式変位センサによって行う、スパークプラグの製造方法。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記判断工程において溶接不良と判断された不合格品を製造対象から除外する工程を備える、スパークプラグの製造方法。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記溶接工程では、パルス発振レーザによって溶接を行う、スパークプラグの製造方法。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
    前記溶接工程中に前記判断工程において溶接不良と判断された場合に、溶接不良と判断された貴金属チップの溶接を中止する、スパークプラグの製造方法。

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