JP4373183B2 - グロープラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はグロープラグの製造方法に関する。

従来、特許文献１記載のグロープラグが知られている。図５に示すように、このグロープラグ１００は、筒状の主体金具３と、先端が閉塞し、軸線方向に延びる筒状をなし、主体金具３の先端側から自身の先端部４ａを突出させた状態で主体金具３内に固定される発熱チューブ４と、軸状をなして先端部８ａが発熱チューブ４内に位置し、後端９ｂが主体金具３の後端から突出する中軸１０と、発熱チューブ４内で先端部５ａが発熱チューブ４の先端部４ａと接合され、後端部５ｂが中軸１０の先端部８ａと接合された発熱コイル５とを備えている。そして、中軸１０は、第１中軸８と、この第１中軸８の後端部８ｂと自身の先端部９ａが接合された第２中軸９とからなる。

このグロープラグ１００は、同公報によれば、以下のように製造される。すなわち、まず、第１工程として、図６に示すように、発熱コイル５の後端部５ｂ内に第１中軸８の先端部８ａを挿入することで、第１中軸８の先端部８ａと発熱コイル５の後端部５ｂとの重なり部９０ａを設ける。これにより、第１グロープラグ中間体９０が得られる。そして、第２工程として、その重なり部９０ａを電極８１、８２で挟持する。両電極８１、８２は、スイッチＳ８０を介して電源８０に接続されている。そして、スイッチＳ８０をオンにして、両電極８１、８２間に通電する。こうして、第１中軸８の先端部８ａと発熱コイル５の後端部５ｂとを溶接し、第２グロープラグ中間体９１を得る。

この第２グロープラグ中間体９１は、図５に示すように、主体金具３等と組み付けられ、グロープラグとされる。この際、まず、両端が開口している筒状の発熱チューブ４を用意し、この発熱チューブ４内に第２グロープラグ中間体９１の発熱コイル５の先端部５ａを挿入する。そして、この状態で発熱チューブ４と発熱コイル５の先端部５ａとをスポット溶接するとともに、発熱チューブ４の先端を閉塞して先端部４ａとする。そして、発熱チューブ４にマグネシア粉末等の絶縁材料７を封入するとともに、発熱チューブ４の後端部４ｂと第１中軸８との間にフッ素ゴムやシリコンゴム等の封止材１１を挿入し、発熱チューブ４の外周をスエージングをする。これによりシーズヒータ２が得られる。そして、第１中軸８の後端に第２中軸９の先端を溶接し、中軸１０とする。そして、シーズヒータ２を筒状の主体金具３内に挿入し、主体金具３の先端側に発熱チューブ４の先端部４ａを突出させた状態で主体金具３内にシーズヒータ２を固定する。この後、主体金具３の後端から突出した中軸１０の第２中軸９にＯリング１６、絶縁ブッシュ１４及びナット１５を設け、主体金具３に対して第２中軸９を絶縁状態で固定する。こうして得られるグロープラグは、ディーゼルエンジンの着火装置として用いられる。

特開平４−１５４０８号公報の第４図

しかし、上記従来のグロープラグの製造方法では、第１グロープラグ中間体９０の重なり部９０ａを両電極８１、８２で挟持し、両電極８１、８２間に通電しているため、必ずしも溶接が十分に行われないことが判明した。

すなわち、図７に示すように、両電極８１、８２間に通電すると、両電極８１、８２間において、電流Ｉ９１の流れのほか、電流Ｉ９２、Ｉ９３も生じ得る。これらの電流Ｉ９２、Ｉ９３は、中軸１０（第１中軸８）に流れることがなく、発熱コイル５内を流れてしまう。そのため、電流Ｉ９２、Ｉ９３は、単に発熱コイル５の加熱に寄与するのみであり、溶接には寄与することがない（電流Ｉ９１しか溶接に寄与しない。）のである。このように電流Ｉ９２、Ｉ９３が発生した場合、発熱コイル５と中軸１０（第１中軸８）との溶接が不十分となり、得られた第２グロープラグ中間体９１はこの部分の溶接強度が弱くなってしまうのである。そのため、この第２グロープラグ中間体９１を用いてグロープラグを組み付ける際、組み付け時に生じる外力によって発熱コイル５と中軸１０（第１中軸８）とが離れてしまうおそれがあり、製品歩留まりの低下を生じてしまうのである。

そこで、両電極８１、８２間に流れる電流を大きくすることが考えられるが、電流Ｉ９１はばらつくため、両電極８１、８２間に流れる電流に対して比例して電流Ｉ９１が大きくならず、電流Ｉ９２、Ｉ９３が大きくなってしまい、発熱コイル５を損傷してしまうおそれがあった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、発熱コイルと中軸との接合強度を確実に確保することのできるグロープラグの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のグロープラグの製造方法は、筒状の主体金具と、先端が閉塞し、軸線方向に延びる筒状をなし、該主体金具の先端側から自身の先端部を突出させた状態で該主体金具内に固定される発熱チューブと、先端が該発熱チューブ内に位置し、後端が該主体金具の後端から突出する中軸と、該発熱チューブ内で自身の先端部が該発熱チューブの先端側と接合され、自身の後端部が該中軸の先端部と接合された発熱コイルとを備えたグロープラグの製造方法であって、
前記中軸の先端部を構成する中軸先端部の先端部を前記発熱コイルの後端部内に挿入することで、該中軸先端部の先端部と該発熱コイルの後端部との重なり部を設ける第１工程と、
該重なり部における該発熱コイルの後端部を周方向に複数個ある同極の第１の電極で挟持し、かつ該中軸先端部の後端側に第２の電極を接触させながら、各該第１の電極から該発熱コイル、該中軸先端部を介して該第２の電極に通電することにより、各該第１の電極と該第２の電極との間に電流を流して、各該第１の電極に押圧された箇所の該発熱コイルの後端部と該中軸先端部の先端部とを溶接する第２工程とを備えていることを特徴とする。

本発明のグロープラグの製造方法では、第２工程において、重なり部における発熱コイルの後端部を周方向に複数個ある同極の第１の電極で挟持し、かつ中軸先端部の後端側に第２の電極を接触させながら、各第１の電極から発熱コイル、中軸先端部を介して第２の電極に通電することにより、各第１の電極と第２の電極との間に電流を流す。これにより、電流は発熱コイルと中軸先端部とを経由して確実に流れることとなる。そのため、従来のグロープラグの製造方法のように発熱コイルのみを流れる電流は生じない。これにより、このグロープラグの製造方法では、電流のほとんどが溶接に寄与するため、各第１の電極に押圧された箇所の発熱コイルと中軸先端部の先端部との溶接が確実となる。そのため、このグロープラグの製造方法によれば、グロープラグの組み付け時に生じる外力によって発熱コイルと中軸とが離れることはなく、製品歩留まりの向上を実現することができる。また、本発明のグロープラグの製造方法では、発熱コイルのみに流れる電流が生じなくなり、発熱コイルが損傷することを抑制できる。

本発明において、中軸先端部とは、中軸の先端部を構成する部材又は部分をいう。中軸が複数本の部材で構成されている場合には、先端側の部材をいう。中軸が単一の部材で構成されている場合には、その部材の先端部をいう。

したがって、本発明のグロープラグの製造方法によれば、発熱コイルと中軸との接合強度を確実に確保することができる。

第１の電極は重なり部の周方向に複数個ある。これにより、第１の電極を移動したり、第１グロープラグ中間体を移動することなく、重なり部の周方向に複数箇所の溶接をすることができるため作業効率を高めることができる。また、重なり部の周方向に複数箇所の溶接をすることができ、溶接強度が更に確保できる。

複数個の第１の電極は重なり部の軸心に対して対称な対をなしていることが好ましい。これにより、軸心に対して対称な位置に溶接部が形成されるため、複数の接合部全体としての強度が安定する。

第２工程では、複数個の第１の電極に対してそれぞれ時間差をもって通電する制御手段を備えることもできる。こうであれば、第１の電極ごとに電源を設けなくても、１個の電源を切り替えることによって、複数の箇所を溶接することができる。これにより、複数の電源を設置する必要がなくなるため、製造設備のコストを削減することができる。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

図５に示すように、実施例１の製造方法に係るグロープラグ１は、従来のグロープラグ１００と同様であり、図５に示した従来の機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。

このグロープラグ１は、以下のように製造される。まず、図１に示すように、第１中軸８とを用意する。第１中軸８の材質は例えばＳＣＭ４３５であり、その先端部８ａの直径は２、６ｍｍである。また、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ合金、Ｎｉ合金等からなり、外径３、１ｍｍ、線径０、２５ｍｍの発熱コイル５を用意する。

次に、第１工程として、発熱コイル５の後端部５ｂ内に第１中軸８の先端部８ａを挿入することで、第１中軸８の先端部８ａと発熱コイル５の後端部５ｂとの重なり部９０ａを設ける。これにより、第１グロープラグ中間体９０が得られる。

そして、第２工程として、第１工程で得られた第１グロープラグ中間体９０の重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂをプラス極となる２個の第１の電極２１、２２（以下、単に「電極２１、電極２２」と呼ぶ。）で挟持し、さらに、第１中軸８の後端側をマイナス極となる２個の第２の電極２３、２４（以下、単に「電極２３、電極２４」と呼ぶ。）で挟持する。この際、重なり部９０ａには電極２１、２２を介して荷重１２ｋｇが垂直に加えられている。電極２１、２３は、スイッチＳ１を介して電源１０ａに接続されている。また、電極２２、２４は、スイッチＳ２を介して電源１０ｂに接続されている。ここで、図２に示すように、電極２１、２２の発熱コイル５の後端部５ｂと接触する部分には、略半円形状の凹部が設けられている。電極２１、２２が重なり部９０ａに荷重を加えるとき、電極２１、２２が発熱コイル５の後端部５ｂに対して芯出しができ、重なり部９０ａに容易に荷重をかけることができる。次に、スイッチＳ１、Ｓ２をオンにして、１．２５ｋＡの電流を２０ｍｓ間流すことにより、電極２１、２２に押圧された箇所の発熱コイル５の後端部５ｂと第１中軸８の先端部８ａを溶接する。こうして、第１中軸８と発熱コイル５とが接合された第２グロープラグ中間体２０が得られる。

この第２グロープラグ中間体２０は、図５に示す従来のものと同様、主体金具３等と組み付けられ、グロープラグとされる。組み付け手順等も従来のものと同様であるため、その説明を省略する。

このグロープラグの製造方法では、第２工程における溶接に際して、図１及び図２に示すように、電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。この電流Ｉ１は、電源１０ａから電極２１、発熱コイル５、第１中軸８、電極２３へと流れる。また、電流Ｉ２は、電源１０ｂから電極２２、発熱コイル５、第１中軸８、電極２４へと流れる。このように、電流Ｉ１、Ｉ２は、必ず発熱コイル５と第１中軸８とを経由して流れる。つまり、電流Ｉ１、Ｉ２は発熱コイル５と第１中軸８との間に確実に流れることとなる。そのため、従来のグロープラグの製造方法のように、発熱コイル５のみに流れる電流は生じない。これにより、このグロープラグの製造方法では、電流Ｉ１、Ｉ２のほとんどが溶接に寄与するため、発熱コイル５と第１中軸８との溶接が確実となる。そのため、このグロープラグの製造方法によれば、グロープラグの組み付け時に生じる外力によって発熱コイル５と第１中軸８とが離れることはなく、製品歩留まりの向上を実現することができる。また、このグロープラグの製造方法では、第１中軸８と電極２１、２２に通電する。これにより、発熱コイル５のみに流れる電流が生じなくなり、発熱コイル５が損傷することを抑制できる。

したがって、実施例１のグロープラグの製造方法によれば、発熱コイル５と第１中軸８との接合強度を確実に確保することができる。

また、このグロープラグの製造方法では、電極２１、２２は重なり部９０ａの周方向に２個設けているため、電極を移動したり、第１グロープラグ中間体９０を移動（回転）することなく２箇所の溶接をすることができる。このため、作業効率を高めることができる。また、重なり部９０ａの周方向に２箇所の溶接をすることができ、溶接強度が更に確保できる。

さらに、このグロープラグの製造方法では、電極２１、２２は重なり部９０ａの軸心に対して対称な対をなしているため、軸心に対して対称な位置に溶接部が形成される。これにより、複数の接合部全体としての強度が安定する。

図５に示すように、実施例２の製造方法に係るグロープラグ１も、従来のグロープラグ１００と同様であり、図５に示した従来の機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。

次に、実施例２のグロープラグの製造方法に係る第１工程及び第２工程を説明する。ただし、第１工程は、実施例１と同様であり、その説明を省略する。第２工程として、図３に示すように、第１工程で得られた第１グロープラグ中間体９０の重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂをプラス極となる２個の第１の電極４１、４２（以下、単に「電極４１、電極４２」と呼ぶ。）で挟持し、さらに、第１中軸８の後端側をマイナス極となる２個の第２の電極４３、４４（以下、単に「電極４３、電極４４」と呼ぶ。）で挟持する。この際、重なり部９０ａには電極４１、４２を介して荷重１２ｋｇが垂直に加えられている。電極４１、４３は、スイッチＳ３を介して電源１０ｃに接続されている。また、電極４２、４４は、スイッチＳ４を介して電源１０ｃに接続されている。ここで、実施例１と同様、電極４１、４２の発熱コイル５の後端部５ｂと接触する部分には、略半円形状凹部が設けられている。このため、電極４１、４２が重なり部９０ａに荷重を加えるとき、電極４１、４２が発熱コイル５の後端部５ｂに対して芯出しができ、重なり部９０ａに容易に荷重をかけることができる。次に、スイッチＳ３、Ｓ４を順次オンにして、１．２５ｋＡの電流をそれぞれ２０ｍｓ間流すことにより、電極４１、４２に押圧された箇所の発熱コイル５の後端部５ｂと第１中軸８の先端部８ａを溶接する。こうして、第１中軸８と発熱コイル５の後端部５ｂとが接合された第２グロープラグ中間体３０が得られる。

この第２グロープラグ中間体３０は、図５に示す従来のものと同様、主体金具３等と組み付けられ、グロープラグとされる。組み付け手順等も従来のものと同様であるため、その説明を省略する。

このグロープラグの製造方法では、第２工程における溶接に際して、１個の電源１０ｃをスイッチＳ３、Ｓ４により切り替えて、それぞれ時間差をもって電極４１、４３と電極４２、４４とに電流を通電する。これにより、電流Ｉ３、Ｉ４が流れる。この電流Ｉ３は、電源１０ｃからスイッチＳ３、電極４１、発熱コイル５、第１中軸８、電極４３へと流れる。また、電流Ｉ４は、電源１０ｃからスイッチＳ４、電極４２、発熱コイル５、第１中軸８、電極４４へと流れる。このように、電流Ｉ３、Ｉ４は、必ず発熱コイル５と第１中軸８とを経由して流れる。つまり、電流Ｉ３、Ｉ４は発熱コイル５と第１中軸８との間に確実に流れることとなる。そのため、従来のグロープラグの製造方法のように、発熱コイル５のみに流れる電流は生じない。これにより、このグロープラグの製造方法では、電流Ｉ３、Ｉ４のほとんどが溶接に寄与するため、発熱コイル５と第１中軸８との溶接が確実となる。そのため、このグロープラグの製造方法によれば、グロープラグの組み付け時に生じる外力によって発熱コイル５と第１中軸８とが離れることはなく、製品歩留まりの向上を実現することができる。また、このグロープラグの製造方法では、第１中軸８と電極４１、４２とに通電する。これにより、発熱コイル５のみに流れる電流が生じなくなり、発熱コイル５が損傷することを抑制できる。

したがって、実施例２のグロープラグの製造方法によっても、発熱コイル５と第１中軸８との接合強度を確実に確保することができる。

また、実施例２のグロープラグの製造方法では、１個の電源１０ｃをスイッチＳ３、Ｓ４により切り替えて、それぞれ時間差をもって電極４１、４３と電極４２、４４とに電流Ｉ３、Ｉ４を通電しているため、電極ごとに電源を設けることなく、１個の電源を切り替えることによって、複数の箇所を溶接することができる。これにより、複数の電源を設置する必要がなくなるため、製造設備のコストを削減することができる。その他の作用及び効果は実施例１と同様である。

実施例１の製造方法により製造されたグロープラグの発熱コイル５と第１中軸８との接合強度を確認するための試験を行った。

まず、実施例１の製造方法により製造された第２グロープラグ中間体２０及び従来の製造方法により製造された第２グロープラグ中間体９１を各１０個ずつ用意する。そして、図４に示すように、第２グロープラグ中間体２０、９１の第１中軸８と発熱コイル５との溶接部分の最初の接着点よりも先端側の未溶接部分をねじり、リング５１を形成し、そのリング５１をプッシュプルゲージ５０に取り付ける。そして、第１中軸８をプッシュプルゲージ５０と逆方向に引っ張り、発熱コイル５が破断又は、剥がれた時の引張り荷重を接合強度とした。各１０個の荷重、その平均値、３σ（σは標準偏差）、最小値、最大値を表１に示す。

表１によれば、実施例１の製造方法による第２グロープラグ中間体２０の接合強度の平均値は３．３５０ｋｇであり、従来の製造方法による第２グロープラグ中間体９１の接合強度の平均値は２．７２１ｋｇである。また、実施例１の製造方法による第２グロープラグ中間体２０の接合強度の３σは０．６９３５ｋｇであり、従来の製造方法による第２グロープラグ中間体９１の接合強度の３σは１．７８５ｋｇである。これにより、実施例１の溶接方法は従来の溶接方法に比べ、接合強度が大きくなり、ワークごとの接合強度のばらつきも小さいことがわかる。

また、実施例２の製造方法と実施例１の製造方法とは溶接のタイミングが異なるだけであり、実施例２の製造方法による第２グロープラグ中間体３０についても、実施例１の製造方法による第２グロープラグ中間体２０と同様の効果が期待できる。

以上において、本発明を実施例１、実施例２に即して説明したが、本発明は、上記実施例に制限されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１、実施例２のグロープラグ１の製造方法は、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極２１、２２、４１、４２がプラス極で、中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４がマイナス極となっていたが、これに限定されるものでなく、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極２１、２２、４１、４２がマイナス極で、中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４がプラス極であってもよい。さらには、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極２１、２２、４１、４２と中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４とに電位差をもつようにすればよい。つまり、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極２１、２２、４１、４２と中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４との間に電流が流れればよい。

なお、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極と中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極とを備えるグロープラグの製造方法では、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極と中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極とを近づけるほうがよい。これにより、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極と中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極との間の中軸１０（第１中軸８）の距離を短くすることができ、中軸１０（第１中軸８）によるエネルギーが消費されることが少なくなり、より確実な溶接をすることができる。

また、実施例１及び実施例２のグロープラグ１の製造方法は、中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４を備えていたが、これに限定されるものではなく、例えば、中軸１０（第１中軸８）の後端側を挟持する電極２３、２４、４３、４４を備えず、中軸１０（第１中軸８）の後端側をアースにして、重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂを挟持する電極２１、２２、４１、４２と中軸の後端側とに通電しても良い。

また、実施例１及び実施例２のグロープラグ１の製造方法は、それぞれ重なり部９０ａにおける発熱コイル５の後端部５ｂに２つの電極（例えば、実施例１の場合、電極２１、２２）を備えていたが、これに限定されるものではなく、重なり部９０ａの周方向に、例えば、４つの第１の電極を備えても良い。

実施例１及び実施例２のグロープラグ１は、中軸１０が第１中軸８と第２中軸９とから形成されていたが、これに限定されるものではなく、中軸１０が一体で形成されていても良い。

また、中軸１０（第１中軸８）を挟持する電極２３、２４、４３、４４は、略半円状の凹部が設けられていたが、これに限定されるものではなく、重なり部９０ａに対して平面状の電極であっても良い。

本発明はディーゼルエンジンのグロープラグにおける中軸と発熱コイルとの溶接に利用可能である。

実施例１のグロープラグの製造方法に係り、発熱コイルと中軸との溶接方法の模式図である。 実施例１のグロープラグの製造方法に係り、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 実施例２のグロープラグの製造方法に係り、発熱コイルと中軸との溶接方法の模式図である。 実施例１及び従来のグロープラグに係り、接合強度の試験方法の模式図である。 従来のグロープラグの製造方法に係り、グロープラグの断面図である。 従来のグロープラグの製造方法に係り、発熱コイルと中軸との溶接方法の模式図である。 従来のグロープラグの製造方法に係り、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。

符号の説明

１、１００…グロープラグ
３…主体金具
４…発熱チューブ
５…発熱コイル
１０…中軸
９０…第１グロープラグ中間体
９０ａ…重なり部
２１、２２、４１、４２…第１の電極
２３、２４、４３、４４…第２の電極
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４…電流

Claims (3)

1. 筒状の主体金具と、先端が閉塞し、軸線方向に延びる筒状をなし、該主体金具の先端側から自身の先端部を突出させた状態で該主体金具内に固定される発熱チューブと、先端が該発熱チューブ内に位置し、後端が該主体金具の後端から突出する中軸と、該発熱チューブ内で自身の先端部が該発熱チューブの先端側と接合され、自身の後端部が該中軸の先端部と接合された発熱コイルとを備えたグロープラグの製造方法であって、
   前記中軸の先端部を構成する中軸先端部の先端部を前記発熱コイルの後端部内に挿入することで、該中軸先端部の先端部と該発熱コイルの後端部との重なり部を設ける第１工程と、
   該重なり部における該発熱コイルの後端部を周方向に複数個ある同極の第１の電極で挟持し、かつ該中軸先端部の後端側に第２の電極を接触させながら、各該第１の電極から該発熱コイル、該中軸先端部を介して該第２の電極に通電することにより、各該第１の電極と該第２の電極との間に電流を流して、各該第１の電極に押圧された箇所の該発熱コイルの後端部と該中軸先端部の先端部とを溶接する第２工程とを備えていることを特徴とするグロープラグの製造方法。
2. 複数個の前記第１の電極は前記重なり部の軸心に対して対称な対をなしていることを特徴とする請求項１記載のグロープラグの製造方法。
3. 前記第２工程では、複数個の前記第１の電極に対してそれぞれ時間差をもって通電することを特徴とする請求項１又は２記載のグロープラグの製造方法。

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