JP4137487B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明はスパークプラグの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の高性能化あるはリーンバーン化により、混合気への点火の確実性がますます重視されている。この場合、燃焼室内におけるスパークプラグの取付位置が点火性を左右する重要な因子となる。例えば、燃焼室内に吸入された混合気によって生じるスワールの方向に対し、火花放電ギャップが接地電極の陰になるかあるいは接地電極が火炎成長を妨げる方向に存在する場合に、スパークプラグの着火性を低下させる原因となることが指摘されている。そこで、従来まちまちだった燃焼室内の接地電極方向を、着火性を考慮した最適位置に調整することが提案されている。スパークプラグの内燃機関への取付は、主体金具に形成された取付ねじ部を内燃機関側のねじ孔に螺着することにより行なわれるが、その取付ねじ部の締め付けトルクには制限がある。従って、取付状態にて接地電極方向の向きを一定にするには、主体金具への接地電極の取付位置を、取付ねじ部のねじ山開始位置と一定の角度関係を充足するように、揃えておかなければならない。
【０００３】
スパークプラグの量産ラインでは、主体金具の取付ねじ部の形成を、加工能率の高い転造により行なっている。しかし、接地電極を取り付けた主体金具に対し、接地電極の取付位置に対しねじ山の開始位置をそろえた形で転造を行なうことは容易ではない。そこで、特開平１１−１３６１３号公報には、ねじ転造後の主体金具に対しナット状の治具を螺着し、その治具に付与された、ねじ山開始位置と一定の位置関係を満たす取付位置目印を参照して接地電極の取付を行なう方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の方法は、接地電極の取付を行なう際に、その都度、主体金具へ治具を螺着しなければならず、また、接地電極の取付終了後には治具の取り外しを行なわなければならないから、工数が増加する欠点がある。また、量産をスムーズに行なうには、相当数の治具を準備しなければならないし、内燃機関の仕様により接地電極取付位置が相違する場合には、目印位置の異なる治具を用意する必要がある。いずれにしろ、治具を用意しなければならない分だけコストアップにつながる。
【０００５】
本発明の課題は、特別な治具を用いずとも、ねじ山開始位置と一定の位置関係を満たす主体金具への接地電極取付位置を容易に決定することができるスパークプラグの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明のスパークプラグの製造方法は、外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、取付座部が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法に係り、上記の課題を解決するために、その第一の態様は、接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
取付座部と取付ねじ部の少なくとも一部とが画像視野内に表れるように、カメラにより主体金具ワークの画像（以下、ワーク画像という）を撮影し、該ワーク画像に基づいて、カメラに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の第一の態様によると、主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成した後、取付座部と取付ねじ部の少なくとも一部とが画像視野内に表れるように、カメラにより主体金具ワークの画像（ワーク画像）を撮影し、該ワーク画像に基づいて、カメラに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握する。そして、その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付けるようにした。従って、特開平１１−１３６１３号公報に開示したような接地電極取付位置を決定するための特別な治具が不要であり、当然、治具の着脱に工数を要することもないので能率的である。
【０００８】
例えば、接地電極取付位置との位置関係が既知のカメラアングルにて、取付ねじ部が形成済みの主体金具標準品を撮影したマスター画像を用意しておき、取付位置特定工程においては、ねじ山位相把握工程において、カメラと主体金具ワークとを相対回転させながらワーク画像を撮影するとともに、マスター画像との間でパターンマッチング処理を行い、該パターンマッチング処理において画像一致するカメラと主体金具ワークとの角度位相を見出し、その角度位相に基づいて接地電極取付位置を定めることができる。カメラアングルに対して、接地電極取付位置が特定方向を向くように主体金具の画像を撮影したとき、接地電極取付位置が該特定方向から外れた画像との間には顕著な差が生ずる。そこで、主体金具ワークとカメラとを相対回転させながら、接地電極取付位置が既知のマスター画像との間でパターンマッチング処理を行なえば、主体金具ワークの現在の接地電極取付位置が、マスター画像における接地電極取付位置との間で一致しているか否かを容易に判別できる。そして、両者の画像が一致する主体金具ワークの方向を見出すことにより、接地電極取付位置を容易に決定することができる。
【０００９】
この場合、ワーク画像及びマスター画像は、主体金具ワーク又は主体金具標準品の、取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを使用することができる。そして、主体金具ワークの取付座部の座面上にて、該主体金具ワークの軸線から半径方向に一定長さ離間した位置に基準径位置を定め、マスター画像は、主体金具標準品を用いて、基準径位置が画像視野上の目標位置に合わせ込まれた形で撮影されたものを使用できる。そして、ワーク画像上において、主体金具ワークを画像視野上にて平行移動することにより基準径位置を目標位置に合わせこんだ後、該主体金具ワークを軸線周りに回転させつつパターンマッチング処理を行なうことにより、マスター画像とワーク画像とが一致する主体金具ワークの回転角度位相に基づいて接地電極取付位置を定めることができる。画像上に現れる基準径位置は、ワークが回転しても変化しないので、これを利用してマスター画像に対するワーク画像の軸線方向の位置合わせを行なうことができる。その後は、主体金具ワークの軸線周りの回転操作のみにより、マスター画像へのパターンマッチングを行なうことができ、そのときの主体金具ワークの回転角度位相に基づいて接地電極取付位置を簡単かつ正確に決定することができる。
【００１０】
次に、本発明のスパークプラグの製造方法の第二の態様は、外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、取付座部が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法において、上記の課題を解決するために、
接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
取付ねじ部を形成した主体金具ワークを、軸線と交差する向きの移動が拘束され、かつ軸線周りの回転が可能となるように保持する一方、取付座部の座面から取付ねじ部側に所定長離れた位置において、軸線周りの特定角度位置に、取付ねじ部のねじ山を検知するセンサを配置しておき、その状態で主体金具ワークを軸線周りに回転させたときの、センサの検知状態に基づいて、センサに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の第二の態様においては、取付座部の座面から取付ねじ部側に一定長さ離れた位置において、軸線周りの特定角度位置に、取付ねじ部のねじ山を検知するセンサを配置しておく。主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成した後、主体金具ワークを軸線周りに回転させ、上記センサの検知状態に基づいて、センサに対する取付ねじ部の角度位相を把握する。そして、その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける。その結果、特開平１１−１３６１３号公報に開示したような接地電極取付位置を決定するための特別な治具が不要であり、当然、治具の着脱に工数を要することもないので能率的である。
【００１２】
主体金具ワークを軸線周りに回転させるとともに、取付ねじ部が特定の回転角度位相に到達したとき主体金具ワークの回転を停止するとともに、その停止時の回転角度位相における主体金具ワークの、接地電極取付位置に対応する位置に接地電極の溶接装置を配置しておき、該回転停止した主体金具ワークに対し、溶接装置によりその場で接地電極の溶接を行なうことができる。このようにすれば、接地電極取付位置の決定後、接地電極の溶接を極めて迅速に行なうことができ、スパークプラグの製造能率向上に貢献する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第一の態様を実施するための、スパークプラグの製造装置の一例を示す模式的なブロック図である。製造装置１に適用する主体金具ワーク５１は筒状に構成され、一方の端部側の外周面に取付ねじ部５７が転造により形成されている。また、取付ねじ部５７に隣接してフランジ状の取付座部５２、六角部５５及び加締め予定部４９がこの順序で形成されている。そして、取付ねじ部５７が上向きとなるように、カップ状のホルダ１０に対し軸線Ｏが一致するように着脱可能に装着される。ホルダ１０は、昇降テーブル２０上において回転用モータ１８により、主体金具ワーク５１とともに軸線Ｏ周りに回転駆動される。また、昇降テーブル２０は、主体金具ワーク５１をホルダ１０とともに昇降駆動するものである。昇降機構は種々の態様のものが公知であり、そのいずれを採用してもよいが、本実施形態では以下のように構成している。すなわち、昇降テーブル２０を貫通するように設けられた複数の雌ねじ部２２に、それぞれねじ軸２１が螺合している。また、各ねじ軸２１に同心的に設けられたギア２４に、それぞれウォーム２３がかみ合っている。これらウォーム２３を、軸２５を介して昇降用モータ１７により回転駆動すると、各ねじ軸２１が同期回転して昇降テーブル２０を昇降させる。
【００１４】
また、上記の主体金具ワーク５１の取付ねじ部５７の形成された外周面を、正面方向から撮影するデジタルカメラ２７が設けられている。また、主体金具ワーク５１の取付ねじ部５７が形成された側の端面５１ａに、接地電極５４を抵抗溶接するための溶接装置２６が配置されている。
【００１５】
また、製造装置１は制御装置１０を有する。制御装置１０は、ＣＰＵ８、ＲＯＭ７、ＲＡＭ６及び入出力インターフェース９を有するコンピュータを主体とするものであり、その入出力インターフェース９に、前記したデジタルカメラ２７と溶接装置２６が接続されている。また、回転用モータ１８と昇降用モータ１７とは、それぞれサーボコントローラ１４及び１３を介して入出力インターフェース９に接続されている。各モータ１８，１７の回転角度位置はパルスジェネレータ１６，１５により検出される。サーボコントローラ１４及び１３は、その検出パルス信号により現在の角度位置を認識し、モータの位置決めや回転速度制御を自発的に行なう（その電気的構成は周知であるから詳細は省略する）。また、制御装置１０は、上記検出パルス信号を参照して、主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りの回転角度位相と、軸線Ｏ方向の位置を把握する。
【００１６】
なお、制御装置１０のＣＰＵ８は、ＲＯＭ７に格納された制御プログラム７ａの実行により、回転用モータ１８と昇降用モータ１７とによる主体金具ワーク５１の回転及び昇降駆動と、デジタルカメラ２７による画像撮影及びその取り込み制御、さらには、溶接装置２６の動作を司る。また、画像解析プログラム７ｂの実行により、後述するマスター画像データ７ｃと、ワーク画像との周知の手法によるパターンマッチング処理をはじめとする、接地電極取付位置を決定するために必要な画像解析処理を司る。そして、ＲＡＭ６は、該ＣＰＵ８のプログラム実行のためのワークエリアを与えるものである。
【００１７】
以下、上記製造装置１を用いたスパークプラグの製造方法の実施形態について説明する。まず、ホルダ１０に主体金具ワーク５１を装着し、図２の▲１▼に示すように、取付ねじ部５７が画像視野ＶＡ内に表れるように、デジタルカメラ２７により画像撮影する。主体金具ワーク５１の取付座部５２の座面５３上にて、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏから半径方向に一定長さ離間した位置に基準径位置ＳＰが定められる。マスター画像は、主体金具標準品を用いて、基準径位置ＳＰが画像視野ＶＡ上の目標位置ＡＰに合わせ込まれた形で撮影されたものが、図１のＲＯＭ７に、マスター画像データ７ｃとして用意されている。
【００１８】
図１の溶接装置２６は、接地電極５４を保持しつつ抵抗溶接のための通電を行なうための溶接電極１２７を有する。該溶接電極１２７は、主体金具ワーク５１の端面５１ａに対し、軸線Ｏ周りにおいて固定的に定められた角度位置（以下、溶接実施位置という）にて接地電極５４を保持し、溶接のために待機している。この溶接電極１２７が保持する接地電極５４に対し、主体金具ワーク５１の接地電極取付位置を位置合わせして、該接地電極５４を抵抗溶接により接合する。接地電極取付位置は、取付座部５３が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態において、該取付ねじ部の周方向に基準角度位置を定めたとき、その基準角度位置と一定の角度関係を満たすように定められる。基準角度位置は、同一仕様のスパークプラグであれば、スパークプラグを内燃機関のねじ孔に締め込んだ状態で、ほぼ一定角度位置として把握しうるものであれば、どのようなものを採用してもよい。例えば座面５３上の基準径位置ＳＰからの高さが特定の値Ｈとなるような、最初の完全ねじ山の角度位置を使用できる。マスター画像は、主体金具標準品をホルダ１０に装着し、その接地電極取付位置を予め定められた角度位置、すなわち、溶接装置２６による接地電極５４の溶接実施位置に合わせこんだ状態で、主体金具ワーク５１と同一の撮影条件にて撮影することにより得られるものである。
【００１９】
図２において基準径位置ＳＰは、取付座部５２の座面５３上に定められている（すなわち、座面５３が軸線上の所定位置である）。取付座部５２の外周面は主体金具の軸線を中心とする円筒面であり、図２において座面５３は平面状である。画像視野ＶＡ上には軸線は現れていないが、軸線から基準径位置ＳＰまでの半径方向距離が一定であることは、取付座部５２の外周面からの半径方向距離も一定値ΔＤとなることを意味する。従って、画像上にて取付座部５２の座面５３及び外周面を周知の画像処理法により特定し、座面５３上にて、外周面からの距離がΔＤとなる位置に、基準径位置ＳＰを決定することができる。これらの画像処理は、全て図１の画像解析プログラム７ｂが行なう。なお、図３に示すように、座面５３は、テーパ面状に形成されていてもよい。この場合も、基準径位置ＳＰを上記と同様の画像処理により決定することができる。
【００２０】
続いて、図２の▲２▼に示すように、主体金具ワーク５１を画像視野ＶＡ上にて平行移動することにより基準径位置ＳＰを目標位置ＡＰに合わせこむ。本実施形態では、主体金具５１の軸線Ｏ（つまり、図１のホルダ１０の回転軸線）と画像視野ＶＡとの位置関係が一定となるように、デジタルカメラ２７のアングルが固定的に定められている。そして、目標位置ＡＰの水平方向座標は、はじめから基準径位置ＳＰの水平方向位置と一致させてある。従って、図１の昇降用モータ１７を動作させて主体金具ワーク５１を昇降すれば、基準径位置ＳＰは画像視野ＶＡ内にて軸線Ｏ方向（上下方向）に移動する。そして、基準径位置ＳＰが目標位置ＡＰに合致したところで主体金具ワーク５１の昇降を停止し、合わせ込み処理が終了する。
【００２１】
次に、その状態で、図１の回転用モータ１８により主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させる。すると、図２の▲３▼に示すように、画像視野ＶＡ内にて主体金具ワーク５１の画像が回転する。この回転を微小角度ずつ進めながら、その都度取り込まれるワーク画像とマスター画像との間でパターンマッチング処理を行なう。そして、画素間の濃度の差分の合計が最小化したしたところで、両画像が一致したと判断し、主体金具ワーク５１の回転を停止する。
【００２２】
この状態において、主体金具ワーク５１の接地電極取付位置は、マスター画像を撮影した際の主体金具標準品の接地電極取付位置と同位置に合わせこまれている（つまり、ワーク画像に基づいて、カメラ２７に対する取付ねじ部５７の角度位相が把握されている）。そして、その接地電極取付位置は、前記した溶接実施位置に位置決めされることとなる。すなわち、接地電極取付位置が、主体金具ワーク５１の回転と、マスター画像とのパターンマッチング処理とを通じて決定されたわけである。
【００２３】
そして、製造装置１においては、引き続き溶接装置２６により、位置決めされた接地電極取付位置に対し、接地電極５４の溶接による取付が行なわれる。接地電極５４が取り付けられた主体金具５１ワークは、図１３に示すように、その内側に、中心電極５３を組み付けた絶縁体２が挿入され、加締め予定部４９を絶縁体２に向けて加締めることにより固定がなされる。さらに、接地電極５４を中心電極５３に向けて曲げ加工し、火花放電ギャップｇを形成すればスパークプラグ１００が完成する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態においてマスター画像は、取付ねじ部５７の径方向片側において、軸線方向に配列する複数の完全ねじ山（ねじ外径が一定となる区間のねじ山である）の外形線のうち、取付座部５２に最も近いもの（図２においては、最も取付座部５２に近い完全ねじ山：以下、先頭完全ねじ山という）５７ｆと、該取付座部５２とが画像視野ＶＡ内に表れるように撮影されたものが使用されている。先頭完全ねじ山５７ｆの下側には、ねじ山が現れないか、現れていても、ねじ山開始端部に形成された、ねじ山高さがこれよりも低い不完全ねじ山５７ｉが表れる形となる。主体金具５１を軸線Ｏ周りに回転させると、不完全ねじ山５７ｉの高さが変化するとともに、先頭完全ねじ山５７は、画像上にてその位置が軸線方向Ｏに沿って移動するように見える。このような先頭完全ねじ山５７を含むワーク画像を用いると、接地電極取付位置がずれているとき、マスター画像との間での画像上の差が明瞭に現れやすく、パターンマッチング処理を用いた接地電極取付位置の決定を高精度に行なうことができる利点がある。
【００２５】
他方、図４に示すように、マスター画像は、取付座部５２に近いねじ山開始位置５７ｔが画像視野ＶＡ内に表れるように撮影されたものを使用することもできる。図４では、主体金具ワーク５１の軸線Ｏが画像視野ＶＡ内の水平方向の所定位置に位置決めされ、座面５３が同じく垂直方向の指定位置に位置決めされる。画像視野ＶＡ内には、ねじ山開始位置５７ｔに続く形で、画像内には不完全ねじ山５７ｉが表れている。主体金具５１を軸線Ｏ周りに回転させると、ねじ山開始位置５７ｔは、不完全ねじ山５７ｉの画像領域ととともに、画像視野ＶＡ内を移動する。不完全ねじ山領域５７ｉの画像領域の形状は、完全ねじ山の画像領域の形状と大きく異なるため、接地電極取付位置がずれているとき、マスター画像との間での画像上の差が明瞭に現れやすい。
【００２６】
以下、本発明の第一の態様の種々の変形例について説明する。
ワーク画像として、主体金具ワークの取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを用いる場合、該ワーク画像上において、取付座部５２の座面５３上に基準位置を特定し、取付ねじ部の径方向片側において、軸線方向に配列する複数の完全ねじ山の外形線のうち、ねじ山開始位置からみて特定の順位に位置するものの、基準位置からの距離に基づいて取付ねじ部５７の角度位相を把握できる。この方法によれば、画像処理に時間を要するパターンマッチング処理を用いずとも、特定の完全ねじ山を画像上にて識別し、主体金具ワーク上の基準位置から該完全ねじ山までの距離によって、取付ねじ部５７の角度位相ひいては接地電極取付位置を決定できるので、画像処理の負担を軽減できる利点がある。図５にその一例を示している。基準位置は前述の基準径位置ＳＰが採用され、完全ねじ山としては、前述の先頭完全ねじ山５７ｆが採用されている。しかし、この先頭完全ねじ山５７から数えたねじ山順位が把握できるのであれば、先頭完全ねじ山５７以降の完全ねじ山のどれかを用いることも可能である。なお、この態様では、先頭完全ねじ山５７ｆの頂点ＴＰと基準径位置ＳＰとの距離（軸線方向の距離でよいが、これに限られるものではない）により、接地電極取付位置の決定を行なうようにしている。なお、主体金具ワーク上の基準位置からの、ある完全ねじ山までの距離さえ把握できればよいので、基準径位置ＳＰを、画像視野ＶＡ内の目標位置に位置合わせする処理は不要となる。
【００２７】
また、図７においては、先頭完全ねじ山５７ｆを軸線方向に横切るエッジ決定線（あるいはウィンドウ）ＥＬを設定し、そのエッジ決定線上に現れる先頭完全ねじ山５７ｆのエッジＥ１（又はＥ２）の位置を検出する例を示している。該エッジ位置の基準径位置ＳＰからの距離により接地電極取付位置の決定を行なうことができる。
【００２８】
また、ワーク画像は、該取付ねじ部のねじ山開始位置側に形成される不完全ねじ部が画像視野内に表れるように、主体金具ワークの取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを使用することもできる。そして。このワーク画像内に表れる不完全ねじ部の画像情報に基づいて接地電極取付位置を決定することが可能である。具体例を以下に示す。図７においては、取付ねじ部５７の径方向片側において、軸線方向に配列する複数のねじ山を撮影している。▲１▼において、先頭完全ねじ山５７ｆの下側には、ねじ山外形線は表れていない。しかし、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させると、▲２▼に示すように、不完全ねじ山５７ｉの外形線が、軸線方向と直交する向きに延出してくる。そして、▲３▼に示すように、不完全ねじ山５７ｉの先端５７ｅが、例えば軸線Ｏと平行に定められた所定の基準線ＤＬ（本実施形態では、基準径位置ＳＰから一定の距離Ｌ１をなす位置に設定されている）に到達したとき、接地電極取付位置の位置合わせが完了したと判定するようにする。なお、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させると、不完全ねじ山５７ｉは、軸線方向と直交する向きへの延出高さだけでなく、画像視野ＶＡ内に占有する面積も変化する。従って、その面積率により接地電極取付位置の位置合わせの完了を把握するようにしてもよい。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の第二の態様の実施形態について、第一の態様との相違点を中心に説明する。図８は、本発明の第二の態様を実施するための、スパークプラグの製造装置の一例を示す模式的なブロック図である。なお、図１との共通点については、同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。該第二の態様においても、取付ねじ部５７を形成した主体金具ワーク５１をホルダ１０に装着することにより、主体金具ワーク５１を、軸線Ｏと交差する向きの移動が拘束され、かつ軸線Ｏ周りの回転が可能となるように保持する。そして、カメラによる画像撮影に代えて、取付ねじ部５７のねじ山を検知するセンサを配置しておき、その状態で主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させたときの、センサの検知状態が示す主体金具ワーク５１の回転角度位相に基づいて、接地電極取付位置を、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りにおいて取付ねじ部５７のねじ山開始位置と一定の角度関係を満たすように決定する。
【００３０】
図８においてセンサは、取付ねじ部５７に当接するとともに、主体金具ワーク５２の回転を許容しつつ、該主体金具ワーク５１の回転角度位相の変化に応じて特定の方向に変位を生ずる回転角度検知治具３６を含むものとされている。そして、回転角度検知治具３６を取付ねじ部５７に当接させた状態で主体金具ワーク５１を回転させたときの回転角度検知治具３６の変位を、変位検知センサ、本実施形態ではリニアエンコーダ２４により検出する。そして、その検出結果に基づいて、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りにおいて取付ねじ部５７のねじ山開始位置と一定の角度関係を満たすように接地電極取付位置を決定する。本実施形態では、回転角度検知治具３６は、取付ねじ部の互いに隣接する複数のねじ山に係合する鋸刃状の係合面３７を有している。複数のねじ山と係合する係合面３７を設けることにより、回転角度検知治具３６のがたつきが小さくなり、変位発生方向を安定化させることができる。
【００３１】
スパークプラグワーク５１は、実施の形態１と同様に、軸線Ｏ方向の位置を目標位置に合わせ込んでから、軸線Ｏ周りの回転を行って、接地電極固定位置を示す回転角度位相を見出す。図９の▲１▼に示すように、基準位置を与える基準治具３４を軸線Ｏ方向に固定配置しておき、主体金具ワーク５１を上昇させて基準治具３４に取付座部５２の座面５３を当接させることにより、基準位置への合わせ込みを行っている。なお、図１０に示すように、基準治具３４の下縁先端位置は、実施の形態１で説明した基準径位置ＳＰに位置合わせされている。テーパ状の座面５３ｔを有する主体金具ワークの場合でも、この下縁先端位置を目標位置として基準径位置ＳＰに当接させることにより、常に一定の高さにワークを位置合わせすることができる。
【００３２】
位置合わせが終了すれば、図１１の▲１▼に示すように、回転角度検知治具３６を取付ねじ部５７に対し、係合面３７により当接させる。そして、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させる。すると、▲２▼に示すように、係合面３７（取付ねじ部３７との当接面）は、ねじ山面に対しスラスト方向に摺動して、軸線Ｏと直交する向き（つまり、水平方向）に変位を生ずる。図８に示すように、本実施形態では、回転角度検知治具３６は、支持体３０により下側から支持され、該支持体３０により上記水平方向の変位がガイドされるようになっている。接地電極取付位置が溶接位置に位置合わせされるときの、回転角度検知治具３６の目標変位は予め求められており、前記したリニアエンコーダ２４に検知される変位量が該目標変位に到達すれば主体金具ワーク５１の回転を停止して、以下は、実施の形態１と同様に接地電極の溶接を行なう。支持体３０は、基準治具３４との軸線Ｏ方向の位置関係が一定である。従って、回転角度検知治具３６（センサ）は、取付座部５２の座面５３（基準径位置ＳＰ）から取付ねじ部５７側に所定長離れた位置に配置されている。
【００３３】
なお、係合面３７のねじ山面に対するスラスト方向への摺動が必ずしもスムーズに進まない場合は、係合面３７とねじ山とが軸線Ｏ方向に噛み込みを起こし、回転角度検知治具３６の変位を必ずしも正確に測定できない場合がある。そこで、図１２の▲１▼に示すように、主体金具ワークを回転させることにより、回転角度検知治具３６の変位が示す主体金具ワークの回転角度位相が目標位相に到達したとき、該主体金具ワークの回転を停止し、▲２▼に示すように、その状態で、軸線と直交する向きにおいて、回転角度検知治具３６を取付ねじ部３７から一端離間させる。そして、▲３▼に示すように再度当接させたときの、回転角度検知治具３６の変位に基づいて、該停止状態における主体金具ワークの回転角度位相を特定するようにすれば、上記噛み込みの影響を軽減でき、回転角度検知治具３６の変位をより正確に測定することができる。この変位が目標変位でなかった場合は、該現在の変位と目標変位との差分から、目標変位とするのに必要な主体金具ワークの回転量を算出し、調整用の回転を追加して行なえばよい。
【００３４】
本実施形態においては、上記目的の回転角度検知治具３６の取付ねじ部３７に対する接近・離間を、エアシリンダ３１により行なうようにしている（符号３３は、制御装置１０によりエアシリンダ３１を駆動制御するためのシリンダコントローラである）。主体金具ワーク５１を回転させて回転角度検知治具３６の変位を検知する際には、バルブ３２を開いてエアシリンダ３１内を開放とし、該エアシリンダ３１による付勢力が回転角度検知治具３６に及ばないようにする。なお、回転角度検知治具は、主体金具ワークを回転させたとき、取付ねじ部の螺進作用により軸線方向の変位を生ずるものとして構成してもよい。
【００３５】
以下、本発明の第二の態様の種々の変形例について説明する。
図１４〜図１６は、ねじ山開始端部が軸線周りの特定角度位置に到来したときにこれを検知するセンサを用いる例である。図１４においては、主体金具ワーク５１の径方向の片側において、ねじ山開始端部をなす不完全ねじ山５７ｉの到来を、光学式センサ４０，４１により検知する。ここでは、投光部４０から受光部４１に向かう光を不完全ねじ山５７ｉが遮っているか否かにより検出を行なう、いわゆる透過式光センサを用いている。なお、不完全ねじ山５７ｉにより反射される投光部からの光を受光部にて検知する、反射式光センサを用いてもよい。また、図１５は、光学式センサに代えて、近接スイッチ４２により不完全ねじ山５７ｉを検知するようにした例であり、図１６は、同じくリミットスイッチ４３により不完全ねじ山５７ｉを検知するようにした例である。これらセンサは、いずれも、図２等に示す、取付座部５２の座面５３（基準径位置ＳＰ）から取付ねじ部５７側に所定長離れた位置に配置される。
【００３６】
なお、不完全ねじ山５７ｉに代えて完全ねじ山の位置をセンサにより検出してもよい。すなわち、図１７に示すように、軸線Ｏ方向におけるセンサと主体金具ワーク５１との相対位置が固定されていれば、主体金具ワーク５１を回転させたとき、見かけ上、センサ４０（４１）の位置をねじ山５７ｍとねじ谷５７ｖとが交互に通過するかのように、センサの検知状態が変わる。例えば、ねじ山５７ｍの検知状態とねじ谷５７ｖの検知状態が切り替わるときの、主体金具ワーク５７の回転角度位相は略一定であると考えられるから、この切り替わりのタイミングを基準に、回転中の主体金具ワーク５７の現在の回転角度位相を知ることができる。この実施形態では、図１４と同様の光センサ４０（４１）を用いている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一態様に係るスパークプラグの製造方法を実施するための装置の一例を模式的に示すブロック図。
【図２】マスター画像とのパターンマッチングを用いた第一態様に係るスパークプラグの製造方法の第一例を示す説明図。
【図３】図２の工程を、テーパ状のガスシール面を有する主体金具ワークへ適用する場合の説明図。
【図４】マスター画像とのパターンマッチングを用いた第一態様に係るスパークプラグの製造方法の第二例を示す説明図。
【図５】本発明の第一態様において、パターンマッチングを用いずに接地電極取付位置を決定する方法の第一例を示す説明図。
【図６】同じく第二例を示す説明図。
【図７】同じく第三例を示す説明図。
【図８】本発明の第二態様に係るスパークプラグの製造方法を実施するための装置の一例を模式的に示すブロック図。
【図９】第二態様に係るスパークプラグの製造方法の第一例を示す工程説明図。
【図１０】図９の工程を、テーパ状のガスシール面を有する主体金具ワークへ適用する場合の説明図。
【図１１】図９に続く工程説明図。
【図１２】図１１に続く工程説明図。
【図１３】接地電極取付後の主体金具ワークを用いたスパークプラグの組立形態を示す断面図。
【図１４】第二態様に係るスパークプラグの製造方法の第三例を示す工程説明図。
【図１５】同じく第四例を示す工程説明図。
【図１６】同じく第五例を示す工程説明図。
【図１７】同じく第六例を示す工程説明図。
【符号の説明】
２６ 溶接装置
３６ 回転角度検知治具
３７ 係合面
４０，４１ 光学式センサ
４２ 近接スイッチ
４３ リミットスイッチ
５１ 主体金具ワーク
ＳＰ 基準径位置
５４ 接地電極
５７ 取付ねじ部
５７ｔ ねじ山開始位置
５７ｆ 先頭完全ねじ山
５７ｉ 不完全ねじ山
ＶＡ 画像視野
Ｏ 軸線
本発明はスパークプラグの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の高性能化あるはリーンバーン化により、混合気への点火の確実性がますます重視されている。この場合、燃焼室内におけるスパークプラグの取付位置が点火性を左右する重要な因子となる。例えば、燃焼室内に吸入された混合気によって生じるスワールの方向に対し、火花放電ギャップが接地電極の陰になるかあるいは接地電極が火炎成長を妨げる方向に存在する場合に、スパークプラグの着火性を低下させる原因となることが指摘されている。そこで、従来まちまちだった燃焼室内の接地電極方向を、着火性を考慮した最適位置に調整することが提案されている。スパークプラグの内燃機関への取付は、主体金具に形成された取付ねじ部を内燃機関側のねじ孔に螺着することにより行なわれるが、その取付ねじ部の締め付けトルクには制限がある。従って、取付状態にて接地電極方向の向きを一定にするには、主体金具への接地電極の取付位置を、取付ねじ部のねじ山開始位置と一定の角度関係を充足するように、揃えておかなければならない。
【０００３】
スパークプラグの量産ラインでは、主体金具の取付ねじ部の形成を、加工能率の高い転造により行なっている。しかし、接地電極を取り付けた主体金具に対し、接地電極の取付位置に対しねじ山の開始位置をそろえた形で転造を行なうことは容易ではない。そこで、特開平１１−１３６１３号公報には、ねじ転造後の主体金具に対しナット状の治具を螺着し、その治具に付与された、ねじ山開始位置と一定の位置関係を満たす取付位置目印を参照して接地電極の取付を行なう方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の方法は、接地電極の取付を行なう際に、その都度、主体金具へ治具を螺着しなければならず、また、接地電極の取付終了後には治具の取り外しを行なわなければならないから、工数が増加する欠点がある。また、量産をスムーズに行なうには、相当数の治具を準備しなければならないし、内燃機関の仕様により接地電極取付位置が相違する場合には、目印位置の異なる治具を用意する必要がある。いずれにしろ、治具を用意しなければならない分だけコストアップにつながる。
【０００５】
本発明の課題は、特別な治具を用いずとも、ねじ山開始位置と一定の位置関係を満たす主体金具への接地電極取付位置を容易に決定することができるスパークプラグの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明のスパークプラグの製造方法は、外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、取付座部が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法に係り、上記の課題を解決するために、その第一の態様は、接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
取付座部と取付ねじ部の少なくとも一部とが画像視野内に表れるように、カメラにより主体金具ワークの画像（以下、ワーク画像という）を撮影し、該ワーク画像に基づいて、カメラに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の第一の態様によると、主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成した後、取付座部と取付ねじ部の少なくとも一部とが画像視野内に表れるように、カメラにより主体金具ワークの画像（ワーク画像）を撮影し、該ワーク画像に基づいて、カメラに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握する。そして、その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付けるようにした。従って、特開平１１−１３６１３号公報に開示したような接地電極取付位置を決定するための特別な治具が不要であり、当然、治具の着脱に工数を要することもないので能率的である。
【０００８】
例えば、接地電極取付位置との位置関係が既知のカメラアングルにて、取付ねじ部が形成済みの主体金具標準品を撮影したマスター画像を用意しておき、取付位置特定工程においては、ねじ山位相把握工程において、カメラと主体金具ワークとを相対回転させながらワーク画像を撮影するとともに、マスター画像との間でパターンマッチング処理を行い、該パターンマッチング処理において画像一致するカメラと主体金具ワークとの角度位相を見出し、その角度位相に基づいて接地電極取付位置を定めることができる。カメラアングルに対して、接地電極取付位置が特定方向を向くように主体金具の画像を撮影したとき、接地電極取付位置が該特定方向から外れた画像との間には顕著な差が生ずる。そこで、主体金具ワークとカメラとを相対回転させながら、接地電極取付位置が既知のマスター画像との間でパターンマッチング処理を行なえば、主体金具ワークの現在の接地電極取付位置が、マスター画像における接地電極取付位置との間で一致しているか否かを容易に判別できる。そして、両者の画像が一致する主体金具ワークの方向を見出すことにより、接地電極取付位置を容易に決定することができる。
【０００９】
この場合、ワーク画像及びマスター画像は、主体金具ワーク又は主体金具標準品の、取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを使用することができる。そして、主体金具ワークの取付座部の座面上にて、該主体金具ワークの軸線から半径方向に一定長さ離間した位置に基準径位置を定め、マスター画像は、主体金具標準品を用いて、基準径位置が画像視野上の目標位置に合わせ込まれた形で撮影されたものを使用できる。そして、ワーク画像上において、主体金具ワークを画像視野上にて平行移動することにより基準径位置を目標位置に合わせこんだ後、該主体金具ワークを軸線周りに回転させつつパターンマッチング処理を行なうことにより、マスター画像とワーク画像とが一致する主体金具ワークの回転角度位相に基づいて接地電極取付位置を定めることができる。画像上に現れる基準径位置は、ワークが回転しても変化しないので、これを利用してマスター画像に対するワーク画像の軸線方向の位置合わせを行なうことができる。その後は、主体金具ワークの軸線周りの回転操作のみにより、マスター画像へのパターンマッチングを行なうことができ、そのときの主体金具ワークの回転角度位相に基づいて接地電極取付位置を簡単かつ正確に決定することができる。
【００１０】
次に、本発明のスパークプラグの製造方法の第二の態様は、外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、取付座部が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法において、上記の課題を解決するために、
接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
取付ねじ部を形成した主体金具ワークを、軸線と交差する向きの移動が拘束され、かつ軸線周りの回転が可能となるように保持する一方、取付座部の座面から取付ねじ部側に所定長離れた位置において、軸線周りの特定角度位置に、取付ねじ部のねじ山を検知するセンサを配置しておき、その状態で主体金具ワークを軸線周りに回転させたときの、センサの検知状態に基づいて、センサに対する取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の第二の態様においては、取付座部の座面から取付ねじ部側に一定長さ離れた位置において、軸線周りの特定角度位置に、取付ねじ部のねじ山を検知するセンサを配置しておく。主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成した後、主体金具ワークを軸線周りに回転させ、上記センサの検知状態に基づいて、センサに対する取付ねじ部の角度位相を把握する。そして、その把握結果に基づいて、主体金具ワークに接地電極を角度関係を満たすように取り付ける。その結果、特開平１１−１３６１３号公報に開示したような接地電極取付位置を決定するための特別な治具が不要であり、当然、治具の着脱に工数を要することもないので能率的である。
【００１２】
主体金具ワークを軸線周りに回転させるとともに、取付ねじ部が特定の回転角度位相に到達したとき主体金具ワークの回転を停止するとともに、その停止時の回転角度位相における主体金具ワークの、接地電極取付位置に対応する位置に接地電極の溶接装置を配置しておき、該回転停止した主体金具ワークに対し、溶接装置によりその場で接地電極の溶接を行なうことができる。このようにすれば、接地電極取付位置の決定後、接地電極の溶接を極めて迅速に行なうことができ、スパークプラグの製造能率向上に貢献する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第一の態様を実施するための、スパークプラグの製造装置の一例を示す模式的なブロック図である。製造装置１に適用する主体金具ワーク５１は筒状に構成され、一方の端部側の外周面に取付ねじ部５７が転造により形成されている。また、取付ねじ部５７に隣接してフランジ状の取付座部５２、六角部５５及び加締め予定部４９がこの順序で形成されている。そして、取付ねじ部５７が上向きとなるように、カップ状のホルダ１０に対し軸線Ｏが一致するように着脱可能に装着される。ホルダ１０は、昇降テーブル２０上において回転用モータ１８により、主体金具ワーク５１とともに軸線Ｏ周りに回転駆動される。また、昇降テーブル２０は、主体金具ワーク５１をホルダ１０とともに昇降駆動するものである。昇降機構は種々の態様のものが公知であり、そのいずれを採用してもよいが、本実施形態では以下のように構成している。すなわち、昇降テーブル２０を貫通するように設けられた複数の雌ねじ部２２に、それぞれねじ軸２１が螺合している。また、各ねじ軸２１に同心的に設けられたギア２４に、それぞれウォーム２３がかみ合っている。これらウォーム２３を、軸２５を介して昇降用モータ１７により回転駆動すると、各ねじ軸２１が同期回転して昇降テーブル２０を昇降させる。
【００１４】
また、上記の主体金具ワーク５１の取付ねじ部５７の形成された外周面を、正面方向から撮影するデジタルカメラ２７が設けられている。また、主体金具ワーク５１の取付ねじ部５７が形成された側の端面５１ａに、接地電極５４を抵抗溶接するための溶接装置２６が配置されている。
【００１５】
また、製造装置１は制御装置１０を有する。制御装置１０は、ＣＰＵ８、ＲＯＭ７、ＲＡＭ６及び入出力インターフェース９を有するコンピュータを主体とするものであり、その入出力インターフェース９に、前記したデジタルカメラ２７と溶接装置２６が接続されている。また、回転用モータ１８と昇降用モータ１７とは、それぞれサーボコントローラ１４及び１３を介して入出力インターフェース９に接続されている。各モータ１８，１７の回転角度位置はパルスジェネレータ１６，１５により検出される。サーボコントローラ１４及び１３は、その検出パルス信号により現在の角度位置を認識し、モータの位置決めや回転速度制御を自発的に行なう（その電気的構成は周知であるから詳細は省略する）。また、制御装置１０は、上記検出パルス信号を参照して、主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りの回転角度位相と、軸線Ｏ方向の位置を把握する。
【００１６】
なお、制御装置１０のＣＰＵ８は、ＲＯＭ７に格納された制御プログラム７ａの実行により、回転用モータ１８と昇降用モータ１７とによる主体金具ワーク５１の回転及び昇降駆動と、デジタルカメラ２７による画像撮影及びその取り込み制御、さらには、溶接装置２６の動作を司る。また、画像解析プログラム７ｂの実行により、後述するマスター画像データ７ｃと、ワーク画像との周知の手法によるパターンマッチング処理をはじめとする、接地電極取付位置を決定するために必要な画像解析処理を司る。そして、ＲＡＭ６は、該ＣＰＵ８のプログラム実行のためのワークエリアを与えるものである。
【００１７】
以下、上記製造装置１を用いたスパークプラグの製造方法の実施形態について説明する。まず、ホルダ１０に主体金具ワーク５１を装着し、図２の▲１▼に示すように、取付ねじ部５７が画像視野ＶＡ内に表れるように、デジタルカメラ２７により画像撮影する。主体金具ワーク５１の取付座部５２の座面５３上にて、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏから半径方向に一定長さ離間した位置に基準径位置ＳＰが定められる。マスター画像は、主体金具標準品を用いて、基準径位置ＳＰが画像視野ＶＡ上の目標位置ＡＰに合わせ込まれた形で撮影されたものが、図１のＲＯＭ７に、マスター画像データ７ｃとして用意されている。
【００１８】
図１の溶接装置２６は、接地電極５４を保持しつつ抵抗溶接のための通電を行なうための溶接電極１２７を有する。該溶接電極１２７は、主体金具ワーク５１の端面５１ａに対し、軸線Ｏ周りにおいて固定的に定められた角度位置（以下、溶接実施位置という）にて接地電極５４を保持し、溶接のために待機している。この溶接電極１２７が保持する接地電極５４に対し、主体金具ワーク５１の接地電極取付位置を位置合わせして、該接地電極５４を抵抗溶接により接合する。接地電極取付位置は、取付座部５３が規定する限界位置まで取付ねじ部を締め込んだ状態において、該取付ねじ部の周方向に基準角度位置を定めたとき、その基準角度位置と一定の角度関係を満たすように定められる。基準角度位置は、同一仕様のスパークプラグであれば、スパークプラグを内燃機関のねじ孔に締め込んだ状態で、ほぼ一定角度位置として把握しうるものであれば、どのようなものを採用してもよい。例えば座面５３上の基準径位置ＳＰからの高さが特定の値Ｈとなるような、最初の完全ねじ山の角度位置を使用できる。マスター画像は、主体金具標準品をホルダ１０に装着し、その接地電極取付位置を予め定められた角度位置、すなわち、溶接装置２６による接地電極５４の溶接実施位置に合わせこんだ状態で、主体金具ワーク５１と同一の撮影条件にて撮影することにより得られるものである。
【００１９】
図２において基準径位置ＳＰは、取付座部５２の座面５３上に定められている（すなわち、座面５３が軸線上の所定位置である）。取付座部５２の外周面は主体金具の軸線を中心とする円筒面であり、図２において座面５３は平面状である。画像視野ＶＡ上には軸線は現れていないが、軸線から基準径位置ＳＰまでの半径方向距離が一定であることは、取付座部５２の外周面からの半径方向距離も一定値ΔＤとなることを意味する。従って、画像上にて取付座部５２の座面５３及び外周面を周知の画像処理法により特定し、座面５３上にて、外周面からの距離がΔＤとなる位置に、基準径位置ＳＰを決定することができる。これらの画像処理は、全て図１の画像解析プログラム７ｂが行なう。なお、図３に示すように、座面５３は、テーパ面状に形成されていてもよい。この場合も、基準径位置ＳＰを上記と同様の画像処理により決定することができる。
【００２０】
続いて、図２の▲２▼に示すように、主体金具ワーク５１を画像視野ＶＡ上にて平行移動することにより基準径位置ＳＰを目標位置ＡＰに合わせこむ。本実施形態では、主体金具５１の軸線Ｏ（つまり、図１のホルダ１０の回転軸線）と画像視野ＶＡとの位置関係が一定となるように、デジタルカメラ２７のアングルが固定的に定められている。そして、目標位置ＡＰの水平方向座標は、はじめから基準径位置ＳＰの水平方向位置と一致させてある。従って、図１の昇降用モータ１７を動作させて主体金具ワーク５１を昇降すれば、基準径位置ＳＰは画像視野ＶＡ内にて軸線Ｏ方向（上下方向）に移動する。そして、基準径位置ＳＰが目標位置ＡＰに合致したところで主体金具ワーク５１の昇降を停止し、合わせ込み処理が終了する。
【００２１】
次に、その状態で、図１の回転用モータ１８により主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させる。すると、図２の▲３▼に示すように、画像視野ＶＡ内にて主体金具ワーク５１の画像が回転する。この回転を微小角度ずつ進めながら、その都度取り込まれるワーク画像とマスター画像との間でパターンマッチング処理を行なう。そして、画素間の濃度の差分の合計が最小化したしたところで、両画像が一致したと判断し、主体金具ワーク５１の回転を停止する。
【００２２】
この状態において、主体金具ワーク５１の接地電極取付位置は、マスター画像を撮影した際の主体金具標準品の接地電極取付位置と同位置に合わせこまれている（つまり、ワーク画像に基づいて、カメラ２７に対する取付ねじ部５７の角度位相が把握されている）。そして、その接地電極取付位置は、前記した溶接実施位置に位置決めされることとなる。すなわち、接地電極取付位置が、主体金具ワーク５１の回転と、マスター画像とのパターンマッチング処理とを通じて決定されたわけである。
【００２３】
そして、製造装置１においては、引き続き溶接装置２６により、位置決めされた接地電極取付位置に対し、接地電極５４の溶接による取付が行なわれる。接地電極５４が取り付けられた主体金具５１ワークは、図１３に示すように、その内側に、中心電極５３を組み付けた絶縁体２が挿入され、加締め予定部４９を絶縁体２に向けて加締めることにより固定がなされる。さらに、接地電極５４を中心電極５３に向けて曲げ加工し、火花放電ギャップｇを形成すればスパークプラグ１００が完成する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態においてマスター画像は、取付ねじ部５７の径方向片側において、軸線方向に配列する複数の完全ねじ山（ねじ外径が一定となる区間のねじ山である）の外形線のうち、取付座部５２に最も近いもの（図２においては、最も取付座部５２に近い完全ねじ山：以下、先頭完全ねじ山という）５７ｆと、該取付座部５２とが画像視野ＶＡ内に表れるように撮影されたものが使用されている。先頭完全ねじ山５７ｆの下側には、ねじ山が現れないか、現れていても、ねじ山開始端部に形成された、ねじ山高さがこれよりも低い不完全ねじ山５７ｉが表れる形となる。主体金具５１を軸線Ｏ周りに回転させると、不完全ねじ山５７ｉの高さが変化するとともに、先頭完全ねじ山５７は、画像上にてその位置が軸線方向Ｏに沿って移動するように見える。このような先頭完全ねじ山５７を含むワーク画像を用いると、接地電極取付位置がずれているとき、マスター画像との間での画像上の差が明瞭に現れやすく、パターンマッチング処理を用いた接地電極取付位置の決定を高精度に行なうことができる利点がある。
【００２５】
他方、図４に示すように、マスター画像は、取付座部５２に近いねじ山開始位置５７ｔが画像視野ＶＡ内に表れるように撮影されたものを使用することもできる。図４では、主体金具ワーク５１の軸線Ｏが画像視野ＶＡ内の水平方向の所定位置に位置決めされ、座面５３が同じく垂直方向の指定位置に位置決めされる。画像視野ＶＡ内には、ねじ山開始位置５７ｔに続く形で、画像内には不完全ねじ山５７ｉが表れている。主体金具５１を軸線Ｏ周りに回転させると、ねじ山開始位置５７ｔは、不完全ねじ山５７ｉの画像領域ととともに、画像視野ＶＡ内を移動する。不完全ねじ山領域５７ｉの画像領域の形状は、完全ねじ山の画像領域の形状と大きく異なるため、接地電極取付位置がずれているとき、マスター画像との間での画像上の差が明瞭に現れやすい。
【００２６】
以下、本発明の第一の態様の種々の変形例について説明する。
ワーク画像として、主体金具ワークの取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを用いる場合、該ワーク画像上において、取付座部５２の座面５３上に基準位置を特定し、取付ねじ部の径方向片側において、軸線方向に配列する複数の完全ねじ山の外形線のうち、ねじ山開始位置からみて特定の順位に位置するものの、基準位置からの距離に基づいて取付ねじ部５７の角度位相を把握できる。この方法によれば、画像処理に時間を要するパターンマッチング処理を用いずとも、特定の完全ねじ山を画像上にて識別し、主体金具ワーク上の基準位置から該完全ねじ山までの距離によって、取付ねじ部５７の角度位相ひいては接地電極取付位置を決定できるので、画像処理の負担を軽減できる利点がある。図５にその一例を示している。基準位置は前述の基準径位置ＳＰが採用され、完全ねじ山としては、前述の先頭完全ねじ山５７ｆが採用されている。しかし、この先頭完全ねじ山５７から数えたねじ山順位が把握できるのであれば、先頭完全ねじ山５７以降の完全ねじ山のどれかを用いることも可能である。なお、この態様では、先頭完全ねじ山５７ｆの頂点ＴＰと基準径位置ＳＰとの距離（軸線方向の距離でよいが、これに限られるものではない）により、接地電極取付位置の決定を行なうようにしている。なお、主体金具ワーク上の基準位置からの、ある完全ねじ山までの距離さえ把握できればよいので、基準径位置ＳＰを、画像視野ＶＡ内の目標位置に位置合わせする処理は不要となる。
【００２７】
また、図７においては、先頭完全ねじ山５７ｆを軸線方向に横切るエッジ決定線（あるいはウィンドウ）ＥＬを設定し、そのエッジ決定線上に現れる先頭完全ねじ山５７ｆのエッジＥ１（又はＥ２）の位置を検出する例を示している。該エッジ位置の基準径位置ＳＰからの距離により接地電極取付位置の決定を行なうことができる。
【００２８】
また、ワーク画像は、該取付ねじ部のねじ山開始位置側に形成される不完全ねじ部が画像視野内に表れるように、主体金具ワークの取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものを使用することもできる。そして。このワーク画像内に表れる不完全ねじ部の画像情報に基づいて接地電極取付位置を決定することが可能である。具体例を以下に示す。図７においては、取付ねじ部５７の径方向片側において、軸線方向に配列する複数のねじ山を撮影している。▲１▼において、先頭完全ねじ山５７ｆの下側には、ねじ山外形線は表れていない。しかし、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させると、▲２▼に示すように、不完全ねじ山５７ｉの外形線が、軸線方向と直交する向きに延出してくる。そして、▲３▼に示すように、不完全ねじ山５７ｉの先端５７ｅが、例えば軸線Ｏと平行に定められた所定の基準線ＤＬ（本実施形態では、基準径位置ＳＰから一定の距離Ｌ１をなす位置に設定されている）に到達したとき、接地電極取付位置の位置合わせが完了したと判定するようにする。なお、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させると、不完全ねじ山５７ｉは、軸線方向と直交する向きへの延出高さだけでなく、画像視野ＶＡ内に占有する面積も変化する。従って、その面積率により接地電極取付位置の位置合わせの完了を把握するようにしてもよい。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の第二の態様の実施形態について、第一の態様との相違点を中心に説明する。図８は、本発明の第二の態様を実施するための、スパークプラグの製造装置の一例を示す模式的なブロック図である。なお、図１との共通点については、同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。該第二の態様においても、取付ねじ部５７を形成した主体金具ワーク５１をホルダ１０に装着することにより、主体金具ワーク５１を、軸線Ｏと交差する向きの移動が拘束され、かつ軸線Ｏ周りの回転が可能となるように保持する。そして、カメラによる画像撮影に代えて、取付ねじ部５７のねじ山を検知するセンサを配置しておき、その状態で主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させたときの、センサの検知状態が示す主体金具ワーク５１の回転角度位相に基づいて、接地電極取付位置を、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りにおいて取付ねじ部５７のねじ山開始位置と一定の角度関係を満たすように決定する。
【００３０】
図８においてセンサは、取付ねじ部５７に当接するとともに、主体金具ワーク５２の回転を許容しつつ、該主体金具ワーク５１の回転角度位相の変化に応じて特定の方向に変位を生ずる回転角度検知治具３６を含むものとされている。そして、回転角度検知治具３６を取付ねじ部５７に当接させた状態で主体金具ワーク５１を回転させたときの回転角度検知治具３６の変位を、変位検知センサ、本実施形態ではリニアエンコーダ２４により検出する。そして、その検出結果に基づいて、該主体金具ワーク５１の軸線Ｏ周りにおいて取付ねじ部５７のねじ山開始位置と一定の角度関係を満たすように接地電極取付位置を決定する。本実施形態では、回転角度検知治具３６は、取付ねじ部の互いに隣接する複数のねじ山に係合する鋸刃状の係合面３７を有している。複数のねじ山と係合する係合面３７を設けることにより、回転角度検知治具３６のがたつきが小さくなり、変位発生方向を安定化させることができる。
【００３１】
スパークプラグワーク５１は、実施の形態１と同様に、軸線Ｏ方向の位置を目標位置に合わせ込んでから、軸線Ｏ周りの回転を行って、接地電極固定位置を示す回転角度位相を見出す。図９の▲１▼に示すように、基準位置を与える基準治具３４を軸線Ｏ方向に固定配置しておき、主体金具ワーク５１を上昇させて基準治具３４に取付座部５２の座面５３を当接させることにより、基準位置への合わせ込みを行っている。なお、図１０に示すように、基準治具３４の下縁先端位置は、実施の形態１で説明した基準径位置ＳＰに位置合わせされている。テーパ状の座面５３ｔを有する主体金具ワークの場合でも、この下縁先端位置を目標位置として基準径位置ＳＰに当接させることにより、常に一定の高さにワークを位置合わせすることができる。
【００３２】
位置合わせが終了すれば、図１１の▲１▼に示すように、回転角度検知治具３６を取付ねじ部５７に対し、係合面３７により当接させる。そして、主体金具ワーク５１を軸線Ｏ周りに回転させる。すると、▲２▼に示すように、係合面３７（取付ねじ部３７との当接面）は、ねじ山面に対しスラスト方向に摺動して、軸線Ｏと直交する向き（つまり、水平方向）に変位を生ずる。図８に示すように、本実施形態では、回転角度検知治具３６は、支持体３０により下側から支持され、該支持体３０により上記水平方向の変位がガイドされるようになっている。接地電極取付位置が溶接位置に位置合わせされるときの、回転角度検知治具３６の目標変位は予め求められており、前記したリニアエンコーダ２４に検知される変位量が該目標変位に到達すれば主体金具ワーク５１の回転を停止して、以下は、実施の形態１と同様に接地電極の溶接を行なう。支持体３０は、基準治具３４との軸線Ｏ方向の位置関係が一定である。従って、回転角度検知治具３６（センサ）は、取付座部５２の座面５３（基準径位置ＳＰ）から取付ねじ部５７側に所定長離れた位置に配置されている。
【００３３】
なお、係合面３７のねじ山面に対するスラスト方向への摺動が必ずしもスムーズに進まない場合は、係合面３７とねじ山とが軸線Ｏ方向に噛み込みを起こし、回転角度検知治具３６の変位を必ずしも正確に測定できない場合がある。そこで、図１２の▲１▼に示すように、主体金具ワークを回転させることにより、回転角度検知治具３６の変位が示す主体金具ワークの回転角度位相が目標位相に到達したとき、該主体金具ワークの回転を停止し、▲２▼に示すように、その状態で、軸線と直交する向きにおいて、回転角度検知治具３６を取付ねじ部３７から一端離間させる。そして、▲３▼に示すように再度当接させたときの、回転角度検知治具３６の変位に基づいて、該停止状態における主体金具ワークの回転角度位相を特定するようにすれば、上記噛み込みの影響を軽減でき、回転角度検知治具３６の変位をより正確に測定することができる。この変位が目標変位でなかった場合は、該現在の変位と目標変位との差分から、目標変位とするのに必要な主体金具ワークの回転量を算出し、調整用の回転を追加して行なえばよい。
【００３４】
本実施形態においては、上記目的の回転角度検知治具３６の取付ねじ部３７に対する接近・離間を、エアシリンダ３１により行なうようにしている（符号３３は、制御装置１０によりエアシリンダ３１を駆動制御するためのシリンダコントローラである）。主体金具ワーク５１を回転させて回転角度検知治具３６の変位を検知する際には、バルブ３２を開いてエアシリンダ３１内を開放とし、該エアシリンダ３１による付勢力が回転角度検知治具３６に及ばないようにする。なお、回転角度検知治具は、主体金具ワークを回転させたとき、取付ねじ部の螺進作用により軸線方向の変位を生ずるものとして構成してもよい。
【００３５】
以下、本発明の第二の態様の種々の変形例について説明する。
図１４〜図１６は、ねじ山開始端部が軸線周りの特定角度位置に到来したときにこれを検知するセンサを用いる例である。図１４においては、主体金具ワーク５１の径方向の片側において、ねじ山開始端部をなす不完全ねじ山５７ｉの到来を、光学式センサ４０，４１により検知する。ここでは、投光部４０から受光部４１に向かう光を不完全ねじ山５７ｉが遮っているか否かにより検出を行なう、いわゆる透過式光センサを用いている。なお、不完全ねじ山５７ｉにより反射される投光部からの光を受光部にて検知する、反射式光センサを用いてもよい。また、図１５は、光学式センサに代えて、近接スイッチ４２により不完全ねじ山５７ｉを検知するようにした例であり、図１６は、同じくリミットスイッチ４３により不完全ねじ山５７ｉを検知するようにした例である。これらセンサは、いずれも、図２等に示す、取付座部５２の座面５３（基準径位置ＳＰ）から取付ねじ部５７側に所定長離れた位置に配置される。
【００３６】
なお、不完全ねじ山５７ｉに代えて完全ねじ山の位置をセンサにより検出してもよい。すなわち、図１７に示すように、軸線Ｏ方向におけるセンサと主体金具ワーク５１との相対位置が固定されていれば、主体金具ワーク５１を回転させたとき、見かけ上、センサ４０（４１）の位置をねじ山５７ｍとねじ谷５７ｖとが交互に通過するかのように、センサの検知状態が変わる。例えば、ねじ山５７ｍの検知状態とねじ谷５７ｖの検知状態が切り替わるときの、主体金具ワーク５７の回転角度位相は略一定であると考えられるから、この切り替わりのタイミングを基準に、回転中の主体金具ワーク５７の現在の回転角度位相を知ることができる。この実施形態では、図１４と同様の光センサ４０（４１）を用いている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一態様に係るスパークプラグの製造方法を実施するための装置の一例を模式的に示すブロック図。
【図２】マスター画像とのパターンマッチングを用いた第一態様に係るスパークプラグの製造方法の第一例を示す説明図。
【図３】図２の工程を、テーパ状のガスシール面を有する主体金具ワークへ適用する場合の説明図。
【図４】マスター画像とのパターンマッチングを用いた第一態様に係るスパークプラグの製造方法の第二例を示す説明図。
【図５】本発明の第一態様において、パターンマッチングを用いずに接地電極取付位置を決定する方法の第一例を示す説明図。
【図６】同じく第二例を示す説明図。
【図７】同じく第三例を示す説明図。
【図８】本発明の第二態様に係るスパークプラグの製造方法を実施するための装置の一例を模式的に示すブロック図。
【図９】第二態様に係るスパークプラグの製造方法の第一例を示す工程説明図。
【図１０】図９の工程を、テーパ状のガスシール面を有する主体金具ワークへ適用する場合の説明図。
【図１１】図９に続く工程説明図。
【図１２】図１１に続く工程説明図。
【図１３】接地電極取付後の主体金具ワークを用いたスパークプラグの組立形態を示す断面図。
【図１４】第二態様に係るスパークプラグの製造方法の第三例を示す工程説明図。
【図１５】同じく第四例を示す工程説明図。
【図１６】同じく第五例を示す工程説明図。
【図１７】同じく第六例を示す工程説明図。
【符号の説明】
２６ 溶接装置
３６ 回転角度検知治具
３７ 係合面
４０，４１ 光学式センサ
４２ 近接スイッチ
４３ リミットスイッチ
５１ 主体金具ワーク
ＳＰ 基準径位置
５４ 接地電極
５７ 取付ねじ部
５７ｔ ねじ山開始位置
５７ｆ 先頭完全ねじ山
５７ｉ 不完全ねじ山
ＶＡ 画像視野
Ｏ 軸線
Claims (9)
- 外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、前記取付座部が規定する限界位置まで前記取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて前記主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法であって、
接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
前記取付座部と前記取付ねじ部の少なくとも一部とが画像視野内に表れるように、カメラにより前記主体金具ワークの画像（以下、ワーク画像という）を撮影し、該ワーク画像に基づいて、前記カメラに対する前記取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、前記主体金具ワークに前記接地電極を前記角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程と、
を含み、
接地電極取付位置が既知のカメラアングルにて、前記取付ねじ部が形成済みの主体金具標準品を撮影したマスター画像を用意し、
前記ねじ山位相把握工程において、前記カメラと前記主体金具ワークとを相対回転させながら前記ワーク画像を撮影するとともに、前記マスター画像との間でパターンマッチング処理を行い、該パターンマッチング処理において画像一致するカメラと主体金具ワークとの角度位相を見出し、その角度位相に基づいて前記接地電極取付位置を定めることを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 前記ワーク画像及び前記マスター画像は、前記主体金具ワーク又は前記主体金具標準品の、前記取付ねじ部の形成された外周面を正面方向から撮影して得られるものであり、
前記主体金具ワークの取付座部の座面上にて、該主体金具ワークの軸線から半径方向に一定長さ離間した位置に基準径位置を定め、
前記マスター画像は、前記主体金具標準品を用いて、前記基準径位置が画像視野上の目標位置に合わせ込まれた形で撮影されたものであり、
前記ワーク画像上において、前記主体金具ワークを画像視野上にて平行移動することにより前記基準径位置を前記目標位置に合わせこんだ後、該主体金具ワークを軸線周りに回転させつつ前記パターンマッチング処理を行なう請求項１記載のスパークプラグの製造方法。 - 前記マスター画像は、前記取付ねじ部の径方向片側において、軸線方向に配列する複数の完全ねじ山の外形線のうち、前記取付座部に最も近いものと、該取付座部とが画像視野内に表れるように撮影されたものである請求項２記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記マスター画像は、前記取付座部に近いねじ山開始位置が画像視野内に表れるように撮影されたものである請求項２記載のスパークプラグの製造方法。
- 外周面の軸線方向中間位置に周方向の取付座部が突出形成され、その取付座部に続く形で取付ねじ部が形成された筒状の主体金具を有し、前記取付座部が規定する限界位置まで前記取付ねじ部を締め込んだ状態での、該取付ねじ部の周方向に定められる基準角度位置に対し、一定の角度関係を満たす接地電極取付位置にて前記主体金具の端面に接地電極を取り付けるスパークプラグの製造方法であって、
接地電極取付前の主体金具ワークの外周面に取付ねじ部を形成する取付ねじ部形成工程と、
前記取付ねじ部を形成した前記主体金具ワークを、軸線と交差する向きの移動が拘束され、かつ軸線周りの回転が可能となるように保持する一方、前記取付座部の座面から前記取付ねじ部側に所定長離れた位置において、前記軸線周りの特定角度位置に、前記取付ねじ部のねじ山を検知するセンサを配置しておき、その状態で前記主体金具ワークを前記軸線周りに回転させたときの、前記センサの検知状態に基づいて、前記センサに対する前記取付ねじ部の角度位相を把握するねじ山位相把握工程と、
その把握結果に基づいて、前記主体金具ワークに前記接地電極を前記角度関係を満たすように取り付ける接地電極取付工程と、
を含み、
前記センサは、前記取付ねじ部に当接するとともに、前記主体金具ワークの回転を許容しつつ、該主体金具ワークの回転角度位相の変化に応じて特定の方向に変位を生ずる回転角度検知治具を有し、回転角度検知治具を前記取付ねじ部に当接させた状態で前記主体金具ワークを回転させたときの前記回転角度検知治具の変位を検出し、その検出結果に基づいて前記取付ねじ部の角度位相を把握することを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 前記回転角度検知治具は、前記取付ねじ部の互いに隣接する複数のねじ山に係合する鋸刃状の係合面を有するものである請求項５記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記回転角度検知治具は、前記主体金具ワークを回転させたとき、前記取付ねじ部との当接面が、ねじ山面に対しスラスト方向に摺動することにより、前記軸線と直交する向きに変位を生ずるものである請求項５又は６に記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記主体金具ワークを回転させることにより、前記回転角度検知治具の変位が示す前記主体金具ワークの回転角度位相が目標位相に到達したとき、該主体金具ワークの回転を停止し、その状態で、前記軸線と直交する向きにおいて、前記回転角度検知治具を前記取付ねじ部から一旦離間させてから再度当接させたときの、前記回転角度検知治具の変位に基づいて、該停止状態における前記主体金具ワークの回転角度位相を特定する請求項７記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記主体金具ワークを軸線周りに回転させるとともに、前記取付ねじ部が特定の回転角度位相に到達したとき前記主体金具ワークの回転を停止するとともに、その停止時の回転角度位相における前記主体金具ワークの、前記接地電極取付位置に対応する位置に接地電極の溶接装置を配置しておき、該回転停止した主体金具ワークに対し、前記溶接装置によりその場で前記接地電極の溶接を行なう請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
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