JPWO2012140838A1 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スパークプラグの製造工程において、絶縁体の割れの有無を容易に判別することのできる技術を提供する。【解決手段】スパークプラグの製造方法は、主体金具の軸方向における後端側開口部から絶縁体を挿入して組み付ける組付け工程を備える。組付け工程は、主体金具と絶縁体との軸方向への相対的な位置の変位を許容しつつ、主体金具の軸と絶縁体の軸とのずれ量が所定値以下となるように主体金具と絶縁体との軸方向に交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制する変位規制工程を含む。組付け工程において、絶縁体から生じるアコースティック・エミッションを検出することによって、組み付け工程中に生じる絶縁体の割れの有無を判別する。【選択図】図３

Description

この発明は、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（絶縁体）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は、絶縁碍子に取り付けられた中心電極の先端部と、主体金具の先端部に取り付けられた接地電極との間で火花放電が発生するように構成されている。

特開平１０−３２０７７ 特開２００７−８０６３８ 特開平８−３０６４６８ 特開２００６−７９９５４

ところで、スパークプラグの製造工程では、絶縁体に割れが生じてしまうことがある。絶縁体に割れが生じたか否かは、スパークプラグを組み立てた後に、実際に火花放電を行なわせ、正常な火花放電が行なわれているか否かによって判別していた。

しかし、絶縁体の割れの有無を判別するために、製造工程の途中で火花放電を行なわせると、製造工程が非常に複雑となってしまい、また、短時間の火花放電では、絶縁体の割れの有無を正確に判断することが困難であるといった問題があった。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、スパークプラグの製造工程において、絶縁体の割れの有無を容易に判別することのできる技術を提供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。

［適用例１］
軸方向に延びる中心電極と、
前記軸方向に延びる軸孔を有し、該軸孔の前記軸方向先端側で前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲を取り囲み前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と
を有するスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具の前記軸方向における後端側開口部から前記絶縁体を挿入して組み付ける組付け工程を備え、
前記組付け工程は、前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向への相対的な位置の変位を許容しつつ、前記主体金具の軸と前記絶縁体の軸とのずれ量が所定値以下となるように前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向に交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制する変位規制工程を含み、
前記組付け工程において、前記絶縁体から生じるアコースティック・エミッションを検出することによって、前記組み付け工程中に生じる前記絶縁体の割れの有無を判別することを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
この適用例によれば、絶縁体の割れの有無を容易に判別することが可能となる。さらに、この適用例によれば、主体金具と絶縁体とを組み付ける際に、主体金具と絶縁体との軸方向の相対的な位置の変位を許容する。このため、主体金具や絶縁体等のスパークプラグを構成する部材の形状に軸方向の誤差があっても、主体金具と絶縁体との径方向の相対的な位置の変位を十分規制することができるので、主体金具の軸と絶縁体の軸とのずれ量をより小さくすることができる。

［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、
前記組付け工程において、
前記主体金具は、受台に支持されており、
前記アコースティック・エミッションの検出には、前記受台を伝導した前記アコースティック・エミッションを検出可能な位置に取り付けられているセンサーを用いることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
絶縁体から生じるアコースティック・エミッションは、主体金具を介して受台に伝導しやすい。したがって、この適用例によれば、絶縁体から生じるアコースティック・エミッションを精度良く検出することが可能となる。

［適用例３］
適用例２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記変位規制工程において、前記絶縁体の前記主体金具への押圧は、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態になった後に、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態のままで、行われることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
主体金具が受台に押圧された状態となると、アコースティック・エミッションは、主体金具から受台に伝導しやすくなるため、センサーは、アコースティック・エミッションを検出しやすくなる。一方、絶縁体の割れは、絶縁体が主体金具へ押圧されるときに発生しやすい。したがって、この適用例によれば、絶縁体が主体金具へ押圧されて割れが発生したときには、センサーは、アコースティック・エミッションを検出しやすい状態となっているため、絶縁体の割れの検出漏れを抑制することが可能となる。

［適用例４］
適用例３に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具の外周には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部が形成されており、
前記組付け工程において、
前記主体金具は、前記鍔部の座面を介して前記受台に対して押圧されており、
前記鍔部の座面にかかる単位面積当たりの荷重は、０．５Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
この適用例によれば、精度良く、アコースティック・エミッションを検出することが可能となる。

［適用例５］
適用例１ないし適用例４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、
前記組付け工程は、前記主体金具と前記絶縁体との間に充填された滑石を前記軸方向の先端側に向けて押圧する工程を含むことを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
滑石を押圧する工程では、絶縁体に荷重が加わるため、割れが発生しやすい。この適用例によれば、滑石を押圧する工程において、絶縁体の割れを容易に検出することが可能となる。

［適用例６］
適用例１ないし適用例５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、
前記組付け工程は、前記絶縁体を前記主体金具に保持するために、前記主体金具の前記後端側開口部を加締める工程を含むことを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
主体金具の後端側開口部を加締める工程では、絶縁体に荷重が加わるため、割れが発生しやすい。この適用例によれば、主体金具の後端側開口部を加締める工程において、絶縁体の割れを容易に検出することが可能となる。

［適用例７］
適用例１ないし適用例６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、
前記主体金具は、内燃機関への取り付けに供される取付ネジ部を有しており、
前記取付ネジ部のネジ径は、Ｍ１２以下であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
ネジ径がＭ１２以下のスパークプラグでは、特に絶縁体の割れが発生しやすい。この適用例によれば、ネジ径がＭ１２以下のスパークプラグにおいて、絶縁体の割れを容易に検出することが可能となる。

［適用例８］
適用例１ないし適用例７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、さらに、
前記組付け工程中に生じる前記絶縁体の割れの有無を判別した後、割れが有ると判別されたものを排除する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。
この適用例によれば、割れが有ると判別されたものが排除されるので、割れの有る絶縁体が組み付けられたスパークプラグが次の製造工程に流れてしまう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、スパークプラグの製造装置および製造方法、その製造装置あるいは製造方法を用いて製造されたスパークプラグ、スパークプラグの検査方法等で実現することができる。

本発明を適用して製造されるスパークプラグの一例を示す部分断面図である。 スパークプラグの製造工程の一部であるスパークプラグの組付け工程を示すフローチャートである。 スパークプラグの組付け工程を示す工程図である。 中軸付絶縁体を主体金具元部材に組み付ける装置の構成を示す断面図である。 台座とプレス治具とを拡大した拡大断面図である。 図５の破線部をさらに拡大した拡大断面図である。 主体金具元部材に加締を施す工程を示す工程図である。 第２実施例における組付け工程に利用される製造装置の構成を示す断面図である。 実験の様子を示す説明図である。 実験結果を示すグラフである。

Ａ．第１実施例：
Ａ１．スパークプラグの構造：
図１は、本発明を適用して製造されるスパークプラグ１００の一例を示す部分断面図である。以下では、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の先端側、上側を後端側として説明する。なお、図１では、軸線Ｏ−Ｏの右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏ−Ｏの左側にスパークプラグ１００を軸線Ｏ−Ｏ（すなわち、中心軸）を通る面で切断した断面を示している。

絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成することにより形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が中心軸に沿って形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０には、軸線方向ＯＤの略中央に外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８には、表面長さを長くして絶縁性を高めるための襞部１１が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、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、先端側ほど外径が小さくなっている。この脚長部１３は、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、内燃機関の燃焼室内に曝される。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に設けられた軸孔１２内に保持されている。中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端側から後端側に向かって中心軸Ｏ−Ｏに沿って延びており、絶縁碍子１０の先端側において露出している。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は商標名）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ている。芯材２５は、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形成されている。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。軸孔１２内において、中心電極２０は、シール体４およびセラミック抵抗３を介して、絶縁碍子１０の後端側に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。なお、中心電極２０、シール体４、セラミック抵抗３および端子金具４０は、併せて「中軸」とも呼ばれる。そのため、以下では、中心電極２０、シール体４、セラミック抵抗３および端子金具４０（中軸）が取り付けられた絶縁碍子１０を「中軸付絶縁体１０２」とも呼ぶ。

主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位は、主体金具５０によって取り囲まれている。

主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ネジ部５２は、ネジ山が形成された部位であり、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。このように、主体金具５０の取付ネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることより、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部５４が形成されている。取付ネジ部５２と鍔部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、鍔部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を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。

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、鍔部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。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、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が挿入されている。さらに両リング部材６，７間には、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、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、主体金具５０の内周面に形成された段部５６と、絶縁碍子１０の段部１５との間に介在する環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの漏出が防止される。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の圧縮長さを確保して主体金具５０内の気密性を高めている。

主体金具５０の先端部には、主体金具５０の先端部から中心軸Ｏ−Ｏに向かって屈曲した接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、インコネル６００等（「インコネル」は商標名）の耐腐食性が高いニッケル合金で形成することが可能である。この接地電極３０と主体金具５０との接合は、溶接により行うことができる。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０と対向している。

スパークプラグ１００の端子金具４０には、図示しない高圧ケーブルがプラグキャップ（図示しない）を介して接続されている。そして、この端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧を印加することにより、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じる。

なお、図１では図示を省略しているが、中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれには、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た電極チップが取り付けられる。具体的には、中心電極２０の先端側の面には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、イリジウムを主成分として、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た電極チップが取り付けられる。また、接地電極３０の先端部３３の中心電極２０と対向する面には、白金または白金を主成分とした電極チップが取り付けられる。

Ａ２．スパークプラグの製造工程：
図２は、スパークプラグ１００の製造工程の一部であるスパークプラグの組付け工程を示すフローチャートである。図３は、スパークプラグの組付け工程を示す工程図である。スパークプラグの組付け工程では、まず、中軸付絶縁体１０２と、主体金具元部材５０ａとを準備する（図２の工程Ｓ１００）。主体金具元部材５０ａは、主体金具５０（図１）の加締部５３および座屈部５８の元となる円筒状の筒状部５３ａ，５８ａを有している（図３（ａ））。

工程Ｓ２００では、主体金具元部材５０ａに対して、板パッキン８と、中軸付絶縁体１０２とをこの順に軸線方向ＯＤに挿入する（図３（ａ））。中軸付絶縁体１０２の主体金具元部材５０ａへの挿入の後、工程Ｓ３００では、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとの間に、リング部材７を挿入するとともに、タルク９を充填する（図３（ｂ））。このとき、タルク９は、筒状部５３ａの後端側の付近まで充填される。

リング部材７の挿入とタルク９の充填の後、工程Ｓ４００では、タルク９の上端側から軸線方向ＯＤに押圧することにより、タルク９を軸線方向ＯＤに圧縮する。このように、リング部材７とタルク９とが軸線方向ＯＤに押圧されることにより、中軸付絶縁体１０２は、主体金具元部材５０ａ内で先端側に向け押圧され、主体金具元部材５０ａに組み付けられる。その後、タルク９の上端にリング部材６が配置される（図３（ｃ））。

本実施例では、タルク９を押圧する工程において、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出することにより、中軸付絶縁体１０２に割れが生じたか否かを判別する。なお、アコースティック・エミッションを検出するためのアコースティック・エミッションセンサー（以下では、「ＡＥセンサー」ともいう。）の配置等については、後述する。中軸付絶縁体１０２に割れが発生していないと判別した場合（工程Ｓ５００：Ｎｏ）には、次の加締工程へ移行する。中軸付絶縁体１０２に割れが発生していると判別した場合（工程Ｓ５００：Ｙｅｓ）には、次の加締工程へは移行せず、当該中軸付絶縁体１０２を製造工程から排除する（工程Ｓ５５０）。

タルクの押圧工程の後、工程Ｓ６００では、主体金具元部材５０ａに加締を施すことにより加締部５３および座屈部５８が形成されて、主体金具元部材５０ａが主体金具５０となる（図３（ｄ））。

本実施例では、上記のタルク９を押圧する工程と同様に、この加締工程においても、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出することにより、中軸付絶縁体１０２に割れが生じたか否かを判別する。中軸付絶縁体１０２に割れが発生していないと判別した場合（工程Ｓ７００：Ｎｏ）には、次の製造工程へ移行する。中軸付絶縁体１０２に割れが発生していると判別した場合（工程Ｓ７００：Ｙｅｓ）には、次の製造工程へは移行せず、当該中軸付絶縁体１０２を製造工程から排除する（工程Ｓ５５０）。

図４は、中軸付絶縁体１０２を主体金具元部材５０ａに組み付ける装置の構成を示す断面図である。図４に示すように、中軸付絶縁体１０２が挿入された主体金具元部材５０ａは、タルク９が充填された後、台座４００に配置される。そして、上端側からタルク押圧装置５００により、タルク９が押圧される。

なお、図４では、便宜上、リング部材７の図示を省略している。また、この台座４００は、固定台４９０に固定されているが、タルク９が押圧された後は、固定台４９０から分離して、主体金具元部材５０ａ及び中軸付絶縁体１０２と共に、次の製造工程（加締工程）で用いられる製造装置へ搬送される。

台座４００は、受型４１０と、底部４２０と、金具規制部４３０と、金具規制部４３０を上方に付勢する外側バネ４４０と、絶縁体規制部４５０と、絶縁体規制部４５０を上方に付勢する内側バネ４６０とを有している。これらの部材のうち、受型４１０、底部４２０、金具規制部４３０、外側バネ４４０、および内側バネ４６０は、工具鋼などの強度の高い金属で形成される。一方、絶縁体規制部４５０は、後述するように、絶縁碍子１０と接触する。そのため、絶縁碍子１０の汚染を抑制するため、絶縁体規制部４５０は、樹脂で形成するのがより好ましい。

金具規制部４３０は、底部４２０と当接する外側バネ４４０により主体金具元部材５０ａの重量よりも大きな荷重が上方に向かって加えられている。そのため、主体金具元部材５０ａは、受型４１０から浮き上がった状態となる。また、絶縁体規制部４５０は、底部４２０と当接する内側バネ４６０により中軸付絶縁体１０２の重量よりも大きな荷重が上方に加えられている。そのため、中軸付絶縁体１０２は、主体金具元部材５０ａから浮き上がった状態で配置される。なお、本施例では、金具規制部４３０と絶縁体規制部４５０とをバネ４４０，４６０により上方（すなわち、後端方向）に付勢しているが、他の方法により金具規制部４３０と絶縁体規制部４５０とを付勢することも可能である。例えば、バネ４４０，４６０に換えてゴムや空気バネ等により金具規制部４３０と絶縁体規制部４５０とを付勢することもできる。一般的には、金具規制部４３０と絶縁体規制部４５０とは、種々の弾性体により付勢することができる。

タルク押圧装置５００は、押圧のための荷重を伝達する荷重伝達部５１０と、タルク９を押圧するためのプレス治具５２０と、主体金具元部材５０ａを保持するための保持部５３０と、プレス治具５２０の運動を軸線Ｏ−Ｏ方向に規制するガイド５４０と、組付後の主体金具元部材５０ａ上をタルク押圧装置５００から取り外すため取外機構５５０とを有している。取外機構５５０は、３つの部材５５１〜５５３により構成されている。組付装置を構成する種々の部材は、工具鋼などの強度の高い金属で形成される。なお、取外機構５５０の動作や機能については、本発明と関係しないので、ここではその説明を省略する。

荷重伝達部５１０は、プレス装置の荷重を直接受ける受圧部５１１と、受圧部５１１が受ける軸線方向ＯＤの荷重をプレス治具５２０に中継する中継部５１２とを有している。受圧部５１１が軸線方向ＯＤに荷重を受けると、荷重は中継部５１２を介してプレス治具５２０に伝達される。

保持部５３０は、バネ加圧部５３１と、バネ５３２と、バネ受圧部５３３と、バネ圧中継部５３４と、ガイド５４０を保持するガイド保持部５３５と、金具当接部５３６と、バネ圧中継部５３４を固定するための外周固定部５３７とを有している。ガイド５４０は、プレス治具５２０の移動方向を軸線Ｏ−Ｏ方向に規制する部材であり、ガイド保持部５３５にネジ止めされている。

バネ加圧部５３１には、ストッパＳＴＰがネジ止めされている。このストッパＳＴＰにプレス治具５２０の大径部５２２の先端側５２４が接触することにより、バネ加圧部５３１は、軸線方向ＯＤへの荷重を受ける。そして、バネ加圧部５３１が受けた荷重は、バネ５３２と、バネ受圧部５３３と、バネ圧中継部５３４と、ガイド保持部５３５とを介して金具当接部５３６に伝達される。金具当接部５３６は、先端側の中央部にテーパ部５３８が設けられている。

台座４００の受型４１０から浮き上がった主体金具元部材５０ａは、テーパ部５３８と、主体金具元部材５０ａの工具係合部５１の後端側とが当接することにより軸線方向ＯＤに荷重を受け、金具規制部４３０に押しつけられる。これにより、主体金具元部材５０ａは、主体金具元部材５０ａの先端側の位置が金具規制部４３０により規制されながら下方に移動し、受型４１０に押しつけられる。

また、主体金具元部材５０ａから浮き上がった中軸付絶縁体１０２は、プレス治具５２０によりタルク９が押圧されることにより、軸線方向ＯＤの荷重を受ける。これにより、中軸付絶縁体１０２は、先端側の位置が絶縁体規制部４５０により規制されながら下方に移動し、主体金具元部材５０ａに押しつけられる。

本実施例では、固定台４９０には、ＡＥセンサー７００が設けられている。ＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出することが可能である。このＡＥセンサー７００は、判定装置７０５に接続されている。判定装置７０５は、組付け工程において、ＡＥセンサー７００が検出したアコースティック・エミッションに基づいて、組付け工程中に生じる中軸付絶縁体１０２の割れの有無を判別する。具体的には、例えば、判定装置７０５は、アコースティック・エミッションが所定の振幅以上であった場合に、中軸付絶縁体１０２に割れが発生したと判断する。このようにすれば、中軸付絶縁体１０２の割れの有無を容易に判別することが可能となる。なお、本実施例では、ＡＥセンサー７００として、検出素子の機械的共振を利用した共振型のＡＥセンサーが用いられている。

また、ＡＥセンサー７００は、本実施例のように、台座４００を伝導したアコースティック・エミッションを検出可能な位置（本実施例では、固定台４９０）に取り付けられていることが好ましい。この理由について説明する。主体金具元部材５０ａの鍔部５４の座面５５と、台座４００との接触面積は大きいため、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションは、主体金具元部材５０ａの鍔部５４の座面５５を介して台座４００に伝導しやすい。したがって、本実施例のように、ＡＥセンサー７００が、台座４００を伝導したアコースティック・エミッションを検出可能な位置に取り付けられていれば、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを精度良く検出することが可能となる。

また、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションの検出漏れを抑制するためには、中軸付絶縁体１０２の主体金具元部材５０ａへの押圧は、主体金具元部材５０ａが受型４１０（台座４００）に対して押圧された状態になった後に、主体金具元部材５０ａが受型４１０（台座４００）に対して押圧された状態のままで、行われることが好ましい。この理由は次のとおりである。

主体金具元部材５０ａが受型４１０（台座４００）に対して押圧されると、主体金具元部材５０ａと台座４００とが密着するため、アコースティック・エミッションは、主体金具元部材５０ａから台座４００へ伝導しやすくなる。すなわち、固定台４９０に設置されたＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じ、主体金具元部材５０ａ、台座４００及び固定台４９０を伝導するアコースティック・エミッションを検出しやすい状態となる。一方、中軸付絶縁体１０２からアコースティック・エミッションが生じやすいのは、中軸付絶縁体１０２が主体金具元部材５０ａに対して押圧されているときである。

すなわち、ＡＥセンサー７００がアコースティック・エミッションを検出しやすい状態となった後に、中軸付絶縁体１０２を主体金具元部材５０ａに対して押圧すれば、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションの検出漏れを抑制することができる。

なお、中軸付絶縁体１０２が主体金具元部材５０ａに対して押圧されると、主体金具元部材５０ａは、鍔部５４の座面５５を介して台座４００に対して押圧される。このとき、主体金具元部材５０ａの鍔部５４の座面５５にかかる単位面積当たりの荷重は、０．５Ｎ／ｍ２以上であることが好ましい。こうすれば、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションは、主体金具元部材５０ａから台座４００へ十分に伝導するため、固定台４９０に設けられたＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを精度良く検出することが可能となる。なお、上述した数値に規定する理由については、後述する。

アコースティック・エミッションの検出によって中軸付絶縁体１０２の割れの有無を判別した結果、割れが有ると判別された中軸付絶縁体１０２は、製造工程から排除される。このようにすれば、割れのある中軸付絶縁体１０２が次の製造工程に流れないので、中軸付絶縁体１０２に割れの有るスパークプラグを製造してしまうことを抑制することができ、不良品の発生率を大幅に低減することが可能となる。

図５は、台座４００とプレス治具５２０とを拡大した拡大断面図である。図６は、図５の破線部をさらに拡大した拡大断面図である。なお、図５では、図示の便宜上、リング部材６，７の図示を省略している。本実施例では、組付け工程において、主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤへの相対的な位置の変位を許容しつつ、主体金具元部材５０ａの軸と中軸付絶縁体１０２の軸とのずれ量が所定値以下となるように主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤに交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制している。このように、主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤに交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制することを、以下単に、「変位規制」とも呼び、変位規制を積極的に行なうことを、「変位規制工程」とも呼ぶ。以下では、この変位規制を行なうための装置について、詳細に説明する。

台座４００の受型４１０は、軸線方向ＯＤに向かって、外径が異なる２つの鍔部４１７，４１８と、鍔部４１８よりも外径が小さい胴部４１９を有している。受型４１０は、これらの鍔部４１７，４１８を用いて固定される。鍔部４１７の上端側には、内径が主体金具元部材５０ａの鍔部５４とほぼ同じ金具受４１２と、主体金具元部材５０ａの取付ネジ部５２の外径よりも大きい挿通部４１４とが設けられている。挿通部４１４は、鍔部４１７，４１８のほぼ中央から胴部４１９にわたって設けられている。胴部４１９の内面には、挿通部４１４よりも内径が大きいガイド孔４１６が設けられている。

底部４２０は、外側バネ４４０を受けるための部材であり、受型４１０の胴部４１９と外径がほぼ同じ円環部４２２と、下端において円環部４２２から内方に延出された板状部４２４とを有している。板状部４２４の中央には、内径が内側バネ４６０よりも小さい貫通孔４２６が設けられている。この貫通孔４２６を設けることにより、主体金具元部材５０ａの挿入時および中軸付絶縁体１０２の組付時における台座４００内部の圧力の上昇が抑制される。なお、底部４２０は、図示しないネジ等により、受型４１０に固定される。

金具規制部４３０は、外径が主体金具元部材５０ａの側（すなわち、上端側）で軸線方向ＯＤ（図４下方）に向かって徐々に大きくなっているテーパ部４３２と、外径が受型４１０のガイド孔４１６の内径とほぼ同じ胴部４３４とを有している。これにより、金具規制部４３０は、受型４１０に対して軸線Ｏ−Ｏ方向に移動可能となっている。そして、胴部４３４の上端面４３６が軸線Ｏ−Ｏに垂直な平面となっているので、上端面４３６が挿通部４１４の下端面４１５と当接することにより、金具規制部４３０の上限位置が決定される。また、金具規制部４３０には、絶縁体規制部４５０を挿通するための軸線Ｏ−Ｏに沿ったガイド孔４３８が設けられている。

絶縁体規制部４５０は、筒状の部材であり、外径が金具規制部４３０に設けられたガイド孔４３８の内径とほぼ同じ筒状の胴部４５２と、胴部４５２の下側に設けられた鍔部４５４を有している。このように、胴部４５２の外径をガイド孔４３８の内径とほぼ同じとすることにより、絶縁体規制部４５０は、金具規制部４３０に対して軸線Ｏ−Ｏ方向に移動可能となる。また、胴部４５２の下側に鍔部４５４を設けることにより、金具規制部４３０に対する絶縁体規制部４５０の上限位置が決定される。絶縁体規制部４５０の内面には、内径が中軸付絶縁体１０２の側（すなわち、上端側）で軸線方向ＯＤ（図４下方）に向かって徐々に小さくなっているテーパ孔４５６と、内径がほぼ一定の貫通孔４５８が設けられている。

金具規制部４３０は、外径が主体金具元部材５０ａの側で軸線方向ＯＤに向かって徐々に大きくなっているテーパ部４３２を有している。そのため、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際に、主体金具元部材５０ａの先端側の内径は、金具規制部４３０のテーパ部４３２と当接して径方向に規制され、組付後の中心が軸線Ｏ−Ｏ上に位置する。また、絶縁体規制部４５０は、内径が中軸付絶縁体１０２の側で軸線方向ＯＤに向かって徐々に小さくなっているテーパ孔４５６を有している。そのため、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際に、中軸付絶縁体１０２の先端側の絶縁碍子１０は、テーパ孔４５６と当接して径方向に規制され、組付後の中心が軸線Ｏ−Ｏ上に位置する。

このような変位規制工程によれば、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとは、軸線Ｏ−Ｏに沿って移動可能となった状態で、径方向への変位が規制される。そのため、組み付け後の先端部の中心がほぼ一致する。すなわち、絶縁碍子１０の先端部の中心と、主体金具５０の先端部の中心とは、ほぼ軸線Ｏ−Ｏ上に位置した状態に維持される。中心電極２０の中心は絶縁碍子１０の中心とほぼ同じであるので、中心電極２０の中心は、主体金具５０の先端部の中心とはほぼ一致し、中心電極２０と主体金具５０の先端部との最短距離は十分な大きさに保たれる。そのため、火花放電が中心電極２０と主体金具５０の内径の間に発生することを抑制することが可能となり、内燃機関における着火をより確実に行なうことが可能となる。さらに、絶縁体規制部４５０を筒状の形状とすることにより、中心電極２０の先端側に取り付けられる電極チップの損傷を抑制することができる。

なお、図６に示すように、本実施例では、金具規制部４３０のテーパ部４３２の外面および絶縁体規制部４５０のテーパ孔４５６の内面は、いずれも円錐面となっている。このようにすれば、径方向の規制が容易となる。ただし、テーパ部４３２の外面は、所定の方向（軸線方向ＯＤ）に向かって外径が拡大し、テーパ孔４５６の内面は所定の方向に向かって内径が縮小する形状であれば種々の形状とすることが可能である。例えば、テーパ部４３２は、主体金具５０の先端部の形状に適合する円筒面を有していてもよい。また、テーパ孔４５６の内面に、円錐面に絶縁碍子１０の先端外周部の形状に適合する曲面を設けることも可能である。

図７は、中軸付絶縁体１０２を主体金具元部材５０ａに組み付ける組付け工程のうち、主体金具元部材５０ａに加締を施す工程を示す工程図である。この加締工程では、中軸付絶縁体１０２を挿入した主体金具元部材５０ａに対して、加締工具６００を上方から軸線方向ＯＤに向かって押しつけることにより行われる。

なお、この加締工程においても、上述したタルク９を押圧する工程の場合と同様に、ＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出することが可能であり、判定装置７０５は、ＡＥセンサー７００が検出したアコースティック・エミッションに基づいて、加締工程中に生じる中軸付絶縁体１０２の割れの有無を判別する。したがって、この加締工程においても、中軸付絶縁体１０２の割れの有無を容易に判別することが可能となる。

筒状の加締工具６００は、内径が中軸付絶縁体１０２を構成する絶縁碍子１０（図１）の後端側胴部１８よりも大きい貫通孔６１０が設けられている。この貫通孔６１０の下端側（すなわち、先端側）には、加締部５３の外形に沿った形状の曲面部６１２が設けられている。また、曲面部６１２の外縁には、工具係合部５１の後端側の外形に沿った形状の当接部６１４が設けられている。

図７（ａ）に示すように、曲面部６２４が主体金具元部材５０ａの上側の筒状部５３ａに当接すると、主体金具元部材５０ａは、軸線方向ＯＤの荷重を受け、金具規制部４３０に押しつけられる。そして、主体金具元部材５０ａは、主体金具元部材５０ａの先端側の位置が金具規制部４３０により規制されながら下方に移動し、受型４１０に押しつけられる。

主体金具元部材５０ａが受型４１０に押しつけられた状態で、さらに加締工具６００を軸線方向ＯＤに向かって押しつけると、加締工具６００曲面部６１２に沿って筒状部５３ａが屈曲して加締部５３が形成される。加締部５３の形成の後、加締工具６００がさらに下降して曲面部６２４の外縁にある当接部６１４と工具係合部５１とが当接すると、工具係合部５１に荷重が加わり、工具係合部５１の下側の筒状部５８ａが座屈して座屈部５８が形成される（図７（ｂ））。

この加締工程では、タルク９およびリング部材６，７に軸線方向ＯＤの荷重が加わることにより、絶縁碍子１０の鍔部１９から中軸付絶縁体１０２に軸線方向ＯＤの荷重が加わる。このように、中軸付絶縁体１０２に軸線方向ＯＤの荷重が加わることにより、絶縁体規制部４５０に押しつけられる。そして、中軸付絶縁体１０２は、先端側の位置が絶縁体規制部４５０に規制されながら下方に移動し、主体金具元部材５０ａに固定される。

このように、加締工程においても、中軸付絶縁体１０２の先端部の中心と、主体金具５０の先端部の中心とは、ほぼ軸線Ｏ−Ｏ上に位置した状態で固定される。そのため、中心電極２０（図１）の中心は、主体金具５０（図１）の先端部の中心とほぼ一致する。これにより、中心電極２０と主体金具５０の先端部との距離は十分な大きさに保たれるので、火花放電が中心電極２０と主体金具５０の内径の間に発生することを抑制され、内燃機関における着火をより確実に行い、また、スパークプラグ１００の消耗を低減することが可能となる。

以上より、第１実施例によれば、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出しながら組立てを行なうので、中軸付絶縁体１０２の割れの有無を確実かつ容易に判別することが可能となる。

Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における組付け工程に利用される製造装置の構成を示す断面図である。図４に示した第１実施例との違いは、ＡＥセンサー７００がバネ受圧部５３３に取り付けられている点であり、他の構成は第１実施例と同じである。このように、ＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出可能な位置であれば、固定台４９０以外の場所に取り付けられていてもよい。例えば、図示は省略するが、ＡＥセンサー７００は、台座４００に取り付けられていてもよい。また、加締工程においても同様に、ＡＥセンサー７００は、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションを検出可能な位置に取り付けられていればよい。

Ｃ．実験例：
本実験例では、主体金具５０の鍔部５４の座面５５にかかる単位面積当たりの荷重と、ＡＥセンサー７００によるアコースティック・エミッションの検出精度との関係について調べた。

図９は、実験の様子を示す説明図である。本実験例では、スパークプラグ１００の後端側から荷重を加えた状態で、くさび治具７１０を主体金具５０と絶縁碍子１０との間に挿入することにより、絶縁碍子１０に割れを発生させた。そして、主体金具５０の鍔部５４の座面５５にかかっている単位面積当たりの荷重と、絶縁碍子１０に割れが発生したときにＡＥセンサー７００が検出した電圧の最大振幅（Ｖ）とを測定した。

図１０は、実験結果を示すグラフである。横軸は、座面５５にかかる単位面積当たりの荷重（Ｎ／ｍ２）であり、縦軸は、絶縁碍子１０に割れが生じたときにＡＥセンサー７００によって検出された電圧の最大振幅（Ｖ）である。

この図１０から理解できるように、座面５５にかかる単位面積当たりの荷重を０．５Ｎ／ｍ２以上とすれば、絶縁碍子１０から生じるアコースティック・エミッションは、主体金具５０の鍔部５４の座面５５を介して台座４００へ十分に伝導し、ＡＥセンサー７００によって検出される電圧の最大振幅が１Ｖを超えることが理解できる。すなわち、座面５５にかかる単位面積当たりの荷重を０．５Ｎ／ｍ２以上とすれば、中軸付絶縁体１０２から生じるアコースティック・エミッションをＡＥセンサー７００によって精度良く検出することが可能となる。

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：
上記実施例で説明した製造工程は、絶縁碍子１０が細くて割れやすいスパークプラグ、特に、取付ネジ部のネジ径がＭ１２以下のスパークプラグに対して有効である。ただし、上記実施例で説明した製造工程は、Ｍ１２よりもネジ径の大きなスパークプラグに対しても、適用可能である。

Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、ＡＥセンサー７００として、共振型のＡＥセンサーが用いられていたが、この代わりに、検出素子の上にダンパー材を貼り付けて共振を押さえ込む広帯域型のＡＥセンサーや、ヘッドアンプと専用プリアンプを組み合わせたＲ−ＣＡＳＴ型のＡＥセンサー等、種々のＡＥセンサーを用いることが可能である。

Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、タルクの押圧工程と加締工程の両方の工程において絶縁体の割れの有無を判別していたが、いずれか一方の工程においてのみ絶縁体の割れの有無を判別することとしてもよい。

Ｄ４．変形例４：
上記実施例では、判定装置７０５が、中軸付絶縁体１０２の割れの有無を判別していたが、判定装置７０５の代わりに、ＡＥセンサー７００が検出したアコースティック・エミッションの波形を表示する表示装置を設け、表示装置が表示する波形を観察したユーザが、中軸付絶縁体１０２の割れの有無を判別してもよい。また、表示装置は、波形の代わりに、アコースティック・エミッションの振幅の最大値を数値で表示することとしてもよい。

Ｄ５．変形例５：
上記実施例では、組付け工程としてタルクの押圧工程や加締工程を例示し、これらの工程において絶縁体の割れの有無を判別していたが、絶縁体の割れの有無の判別を行なうことが可能な組付け工程は、これらに限られない。例えば、主体金具を通電加熱した状態で行なわれる熱加締め工程や、熱加締め工程の前段階に冷間で行なわれる仮加締め工程などの他の態様の組付け工程においても、上記実施例のように、絶縁体の割れの有無を判別することができる。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６，７…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１１…襞部
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
２５…芯材
３０…接地電極
３３…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５０ａ…主体金具元部材
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５３ａ…筒状部
５４…鍔部
５５…座面
５６…段部
５８…座屈部
５８ａ…筒状部
５９…ネジ首
１００…スパークプラグ
１０２…中軸付絶縁体
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
４００，４００ｂ…台座
４１０…受型
４１２…金具受
４１４…挿通部
４１５…下端面
４１６…ガイド孔
４１７，４１８…鍔部
４１９…胴部
４２０…底部
４２２…円環部
４２４…板状部
４２６…貫通孔
４３０…金具規制部
４３２…テーパ部
４３４…胴部
４３６…上端面
４３８…ガイド孔
４４０…外側バネ
４５０…絶縁体規制部
４５２…胴部
４５４…鍔部
４５６…テーパ孔
４５８…貫通孔
４６０…内側バネ
４７０…規制部材
４７２…テーパ部
４７４…鍔部
４７６…胴部
４８０…バネ
４９０…固定台
５００…タルク押圧装置
５１０…荷重伝達部
５１１…受圧部
５１２…中継部
５２０…プレス治具
５２２…大径部
５２４…先端側
５３０…保持部
５３１…バネ加圧部
５３２…バネ
５３３…バネ受圧部
５３４…バネ圧中継部
５３５…ガイド保持部
５３６…金具当接部
５３７…外周固定部
５３８…テーパ部
５４０…ガイド
５５０…取外機構
６００…加締工具
６１０…貫通孔
６１２…曲面部
６１４…当接部
６２４…曲面部
７００…ＡＥセンサー
７０５…判定装置
７１０…くさび治具
ＳＴＰ…ストッパ

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。
［形態１］
軸方向に延びる中心電極と、
前記軸方向に延びる軸孔を有し、該軸孔の前記軸方向先端側で前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲を取り囲み前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と
を有し、前記主体金具の外周には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部が形成されているスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具の前記軸方向における後端側開口部から前記絶縁体を挿入して組み付ける組付け工程を備え、
前記組付け工程は、前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向への相対的な位置の変位を許容しつつ、前記主体金具の軸と前記絶縁体の軸とのずれ量が所定値以下となるように前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向に交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制する変位規制工程を含み、
前記組付け工程において、前記主体金具は、前記鍔部の座面を介して受台に対して押圧された状態で支持されており、前記絶縁体から生じるアコースティック・エミッションを検出することによって、前記組み付け工程中に生じる前記絶縁体の割れの有無を判別し、
前記変位規制工程において、前記絶縁体の前記主体金具への押圧は、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態になった後に、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態のままで、行われ、
前記組付け工程において、
前記アコースティック・エミッションの検出には、前記受台を伝導した前記アコースティック・エミッションを検出可能な位置に取り付けられているセンサーを用い、
前記鍔部の座面にかかる単位面積当たりの荷重は、０．５Ｎ／ｍ ^２ 以上であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。

Claims (8)

1. 軸方向に延びる中心電極と、
   前記軸方向に延びる軸孔を有し、該軸孔の前記軸方向先端側で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   前記絶縁体の周囲を取り囲み前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と
   を有するスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具の前記軸方向における後端側開口部から前記絶縁体を挿入して組み付ける組付け工程を備え、
   前記組付け工程は、前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向への相対的な位置の変位を許容しつつ、前記主体金具の軸と前記絶縁体の軸とのずれ量が所定値以下となるように前記主体金具と前記絶縁体との前記軸方向に交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制する変位規制工程を含み、
   前記組付け工程において、前記絶縁体から生じるアコースティック・エミッションを検出することによって、前記組み付け工程中に生じる前記絶縁体の割れの有無を判別す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、
   前記組付け工程において、
   前記主体金具は、受台に支持されており、
   前記アコースティック・エミッションの検出には、前記受台を伝導した前記アコースティック・エミッションを検出可能な位置に取り付けられているセンサーを用い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２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記変位規制工程において、前記絶縁体の前記主体金具への押圧は、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態になった後に、前記主体金具が前記受台に対して押圧された状態のままで、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３に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具の外周には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部が形成されており、
   前記組付け工程において、
   前記主体金具は、前記鍔部の座面を介して前記受台に対して押圧されており、
   前記鍔部の座面にかかる単位面積当たりの荷重は、０．５Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４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、
   前記組付け工程は、前記主体金具と前記絶縁体との間に充填された滑石を前記軸方向の先端側に向けて押圧する工程を含むことを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５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、
   前記組付け工程は、前記絶縁体を前記主体金具に保持するために、前記主体金具の前記後端側開口部を加締める工程を含むことを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６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、
   前記主体金具は、内燃機関への取り付けに供される取付ネジ部を有しており、
   前記取付ネジ部のネジ径は、Ｍ１２以下であ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ないし請求項７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、さらに、
   前記組付け工程中に生じる前記絶縁体の割れの有無を判別した後、割れが有ると判別されたものを排除する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。

Images