JP2012216448A - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合チップを接合する際に、レーザー光を照射する高さを、複合チップを構成する２つのチップの境界部の高さに正しく調整することのできる技術を提供する。
【解決手段】レーザーを用いて第１チップと第２チップとを接合する工程は、（ａ）第２チップを支持具の上に配置する工程と、（ｂ）押し具を用いて少なくとも第２チップを下方に押した後に、レーザーの照射される高さを補正するための補正値を取得する工程と、（ｃ）補正値に基いてレーザーが照射される高さを補正する工程と、（ｄ）レーザーを用いて第１と第２のチップとを接合する工程と、を、この順序で備える。
【選択図】図６

Description

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、その径と高さがいずれも約１ｍｍ前後の小さな部材であるため、両者をレーザー溶接して複合チップを形成する際に、レーザー光を照射する高さを２つのチップの境界部の高さに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。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場合に共通する問題であった。

特開２００９−１６３９２３号公報

本発明は、複合チップを接合する際に、レーザー光を照射する高さを、複合チップを構成する２つのチップの境界部の高さ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チップと、前記第１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チップとが接合されているスパークプラグの製造方法において、
レーザーを用いて前記第１チップと前記第２チップとを接合する接合工程を備え、
前記接合工程は、
（ａ）前記第２チップを支持具の上に配置する工程と、
（ｂ）押し具を用いて少なくとも前記第２チップを下方に押した後に、前記レーザーの照射される高さを補正するための補正値を取得する工程と、
（ｃ）前記補正値に基いて前記レーザーが照射される高さを補正する工程と、
（ｄ）前記レーザーを用いて前記第１と第２のチップとを接合する工程と、
を、この順序で備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成では、押し具を用いて少なくとも第２チップを下方に押した後に、レーザーの照射される高さを補正するための補正値を取得し、この補正値に基いてレーザーが照射される高さを補正するので、レーザー光を照射する高さを、複合チップを構成する２つのチップの境界部の高さに正しく調整することができる。

［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、
前記工程（ｂ）の前に、
（ｉ）第１の測定装置を用いて前記支持具の上に支持された前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得する工程を有し、
前記工程（ｂ）は、
前記第２チップの上に前記第１チップを配置する工程と、
前記押し具を用いて前記第１チップの上面を下方に押す第１チップ上押え工程と、
前記第１チップ上押え工程後に、第２の測定装置を用いて前記第１チップの上面の高さ位置情報を取得する工程と、
前記取得された前記第１チップの上面の高さ位置情報と、前記工程（ｉ）で取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報と、予め定められた基準上面高さとを用いて、前記補正値を取得する工程と、
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、測定で得られた第１チップと第２チップの上面の高さ位置情報と、予め定められた基準上面高さとを用いて、望ましい補正値を取得することが可能である。

［適用例３］
適用例２記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第１の測定装置は、前記第２チップの画像を撮影するとともに、前記画像の解析を行うことによって、前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得し、
前記第２の測定装置は、前記第１の測定装置とは異なる測定原理で前記第１チップの上面の高さ位置情報を取得することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成では、測定原理が異なる２つの測定装置を用いてチップの上面の高さを測定するので、それぞれの測定原理や測定装置の構成に適した測定状態において測定を実行することが可能である。

［適用例４］
適用例３記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第２の測定装置は、測長センサであることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成では、測長センサを利用するので、第２のチップの上に載置された第１のチップの上面の高さ位置情報を容易に取得することができる。

［適用例５］
適用例１記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記工程（ｂ）の前に、
（ｉ）第１の測定装置を用いて前記支持具の上に支持された前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得する工程を有し、
前記工程（ｂ）は、
前記押し具を用いて前記第２チップを下方に押した後に、前記第１の測定装置を用いて前記第２チップの上面の高さ位置情報を再取得する工程と、
前記再取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報と前記工程（ｉ）で取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報とを用いて前記補正値を取得する工程と、
を含み、
前記工程（ｄ）において前記第１と第２のチップを接合する前に、前記第２チップの上に前記第１チップを配置する工程を有する、
ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
この構成では、押し具を用いて第２チップを下方に押した後に第２チップの上面の高さ位置情報を再取得し、再取得された上面の高さ位置情報と以前に取得された上面の高さ位置情報とを用いて補正値を取得することにより、望ましい補正値を容易に得ることができる。

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。 第１実施形態における準備工程を示す説明図。 第１実施形態における複合チップの接合工程を示す説明図。 第２実施形態における複合チップの接合工程を示す説明図。 第３実施形態における複合チップの接合工程を示す説明図。 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、接合装置全体の制御を行う制御装置３００と、撮像装置４００と、チップ押さえ装置５００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。

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。なお、第２のチップ６０の上には第１のチップ７０も載置されるが、図５（Ａ）ではこれらのチップ６０，７０が破線で描かれている。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、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１のチップ７０と第２のチップ６０の境界部をレーザー溶接する際に、第１のチップ７０の上面を下向きに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（「押し具」とも呼ぶ）と、押さえ具５１０を上下に移動させる駆動機構５２０と、測長センサ５３０とを有している。駆動機構５２０には、測長センサ５３０を下向きに押すことによって測長動作を行わせるためのレバー部材５２２が設けられている。図５（Ｂ）に示すように、駆動機構５２０が下降して第１のチップ７０を押さえると、レバー部材５２２が測長センサ５３０に上側から接触する。測長センサ５３０は、レバー部材５２２で押さえられることによって、その高さ（長さ）が変化し、その変化量を測長信号として制御装置３００に出力する。

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（図５（Ｂ））。

なお、レーザー溶接時における第２のチップ６０の上面の高さは、第２のチップ６０がチップ支持装置７００で支持された直後の状態における第２のチップ６０の上面の高さから変化する場合がある。すなわち、第２のチップ６０の上に第１のチップ７０を重ねた状態でチップ押さえ装置５００で上から押さえると、第２のチップ６０の上面高さが少し低下する場合がある。この高さ変化は、例えば、第２のチップ６０が把持具７１０で把持されたときに、その載置面７１２から第２のチップ６０が浮き上がっている場合があることなどに起因している。そこで、後述するように、第２のチップ６０の上面高さを正確に測定して、レーザー溶接時における第２のチップ６０の上面高さ（すなわち、第１の第２のチップの境界部の高さ）を正確に決定する処理が実行される。

撮像装置４００は、チップの高さを測定するために使用される。例えば、チップ支持装置７００に第２のチップ６０のみが載置された状態で、第２のチップ６０を撮影し、制御装置３００がその画像を解析すること（画像処理を行うこと）によって第２のチップ６０の上面の高さを測定することができる。この画像解析としては、周知の種々の手法を利用可能である。例えば、多階調モノクロ画像又は２値画像を撮像し、その画像に対してエッジ検出を行うことによって、チップの上面の高さを決定することが可能である。

図５の接合装置では、チップの高さを測定する測定装置として、撮像装置４００（第１の測定装置）と測長センサ５３０（第２の測定装置）の２つの装置が設けられている。後述するように、撮像装置４００は、主に、チップ支持装置７００上に第２のチップ６０のみが支持されて、その上に第１のチップ７０が載置されていない状態において、第２のチップ６０の上面の高さを測定する際に使用される。一方、測長センサ５３０は、主に、チップ支持装置７００上に第２のチップ６０が支持され、その上に第１のチップ７０が載置されている状態において、第１のチップ７０の上面の高さを測定するために使用される。画像処理による高さ測定は、チップの上面の高さをかなり高精度に測定することができる。しかし、２つのチップ６０，７０の直径の差が極めて小さい（例えば直径の差が０．１ｍｍ以下）の場合には、２つのチップ６０，７０が重ねられた状態において、２つのチップ６０，７０の境界の高さを画像解析で正確に測定するのが困難な場合がある。そこで、第１実施形態では、２つのチップ６０，７０が重ねられた状態では、撮像装置４００ではなく、測長センサ５３０を用いてその高さを測定するものとしている。これらの測定装置の具体的な使用方法については以下で詳述する。

図６は、第１実施形態における複合チップの接合のための準備工程を示す説明図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）の処理は、２つの基準高さＨ１ref，Ｈ２refと高さ差分基準値ΔＨ１refと取得するための処理である。ここで、第１の基準高さＨ１ref（図６（Ｄ））は、レーザー溶接時における第１のチップ７０の上面の標準的な高さを示す値である。第２の基準高さＨ２ref（図６（Ｂ））は、チップ支持装置７００上に第２のチップ６０を載置した状態における第２のチップ６０の上面の標準的な高さを示す値である。また、高さ差分基準値ΔＨ１ref（図６（Ｄ））は、第２の基準高さＨ２refから第１の基準高さＨ１refへの変化量を示す値である。この図６（Ａ）〜（Ｄ）の処理は、製品用の複合チップの製造を行う前に、予め標準的なチップ６０，７０を用いて複数回実行されることが好ましい。

図６（Ａ）は、チップ支持装置７００の把持具７１０上に第２のチップ６０が載置された状態を示している。なお、第２のチップ６０や第１のチップの載置は、通常は、それぞれのチップの搬送装置（図示せず）によって自動的に行われる。図６（Ｂ）では、撮像装置４００で第２のチップ６０を撮影し、画像処理によって第２のチップ６０の上面高さＨ２を測定する。複数回の図６（Ｂ）の測定で得られた上面高さＨ２の平均値は、第２のチップ６０の上面高さの基準値Ｈ２refとして制御装置３００の記憶装置３１０（図５）に格納される。図６（Ｃ）では、第２のチップ６０の上に、第１のチップ７０を載置する。図６（Ｄ）では、チップ押さえ装置５００を用いて、第１のチップ７０の上面から、第１のチップ７０と第２のチップ６０を押さえる上押さえ処理（「上面押さえ処理」とも呼ぶ）を行う。また、この上押さえをしながら、測長センサ５３０を用いて測長値Ｈ１を取得する。複数回の図６（Ｄ）の測長で得られた測長値Ｈ１の平均値は、第１のチップ７０の上面高さの基準値Ｈ１refとして記憶装置３１０に格納される。

高さ差分基準値ΔＨ１refは、以下の式で算出される。
ΔＨ１ref＝Ｈ１ref−Ｈ２ref …（１）

図７は、製品用の複合チップの接合工程を示す説明図である。図７（Ａ）〜（Ｄ）の処理は、図６（Ａ）〜（Ｄ）の処理と同じである。すなわち、図７（Ａ）においては把持具７１０上に第２のチップ６０が載置され、図７（Ｂ）では画像処理によって第２のチップ６０の上面高さＨ２mesが測定される。そして、図７（Ｃ）で第２のチップ６０の上に第１のチップ７０を載置した後に、図７（Ｄ）では、第１のチップ７０の上押さえをしながら、測長センサ５３０を用いて測長値Ｈ１mesを取得する。この測長値Ｈ１mesは、第１のチップ７０の上面高さの測定値に相当する。

図６及び図７における測定により、以下の基準値及び測定値が得られる。
・Ｈ１ref：第１のチップ７０の上面高さの基準値（図６（Ｄ））
・Ｈ２ref：第２のチップ６０の上面高さの基準値（図６（Ｂ））
・Ｈ１mes：第１のチップ７０の上面高さの測定値（図７（Ｄ））
・Ｈ２mes：第２のチップ６０の上面高さの測定値（図７（Ｂ））
・ΔＨ１ref：高さ差分基準値（上記（１）式）
これらの基準値及び測定値（高さ位置情報）は、制御装置３００の記憶装置３１０内に格納される。

制御装置３００は、これらの各種の値を用いて、以下のようないくつかの判定値を算出することが可能である。

（ｉ）第１の異常判定値δ１：
δ１＝（Ｈ２mes＋ΔＨ１ref）−Ｈ１mes …（２）
この（２）式の右辺第１項（Ｈ２mes＋ΔＨ１ref）は、図７（Ｃ）の状態における第１のチップ７０の上面高さの推定値に相当する。一方、（２）式の右辺第２項（Ｈ１mes）は、上押さえ後の第１のチップ７０の上面高さの測定値（図７（Ｄ））である。従って、この異常判定値δ１が過度に大きい場合には、図７（Ａ）〜（Ｃ）の状態における第２のチップ６０の浮き上がりや、装置の温度変化による誤差が大きいことを示唆している。また、この異常判定値δ１が過度に小さい場合にも、何らかの測定異常が発生している可能性がある。そこで、この第１の異常判定値δ１が、予め設定された第１の許容範囲を外れている場合には、何らかの異常が存在するものと判定することができる。なお、この第１の許容範囲は、予め実験的又は経験的に設定される。これは以下で説明する他の許容範囲も同様である。

（ｉｉ）第２の異常判定値δ２：
δ２＝Ｈ１ref−Ｈ１mes …（３）
この第２の異常判定値δ２は、上押さえ後の第１のチップ７０の上面高さの基準値と実際の測定値の差である。この異常判定値δ２が予め設定された第２の許容範囲を外れている場合には、やはり何らかの不具合が発生しているものと推定される。

（ｉｉｉ）第３の異常判定値δ３：
δ３＝Ｈ２mes−Ｈ１mes …（４）
この第３の異常判定値δ３は、第２のチップ６０の上面高さの測定値Ｈ２mesと、第１のチップ７０の上面高さの測定値Ｈ１mesと、の差分である。従って、この異常判定値δ３が予め設定された第３の許容範囲を外れている場合には、やはり何らかの不具合が発生しているものと推定される。

制御装置３００は、上述した３つの異常判定値δ１〜δ３を用いた異常判定によって、何らかの異常が発生したものと判断した場合には、この複合チップの溶接を中止又は再試行する（図７（Ａ）から始める）ことが好ましい。なお、これらの異常判定処理の一部又は全部を省略してもよい。

制御装置３００は、レーザー溶接を実行しようとする際には、レーザー溶接の高さ（第２のチップ６０の上面高さ）を補正するための高さ補正値ΔＨ２を以下のように算出する。
ΔＨ２ａ＝（Ｈ２ref−Ｈ２mes）−（Ｈ１ref−Ｈ１mes） …（５）
ここで、右辺第１項は、第２のチップ６０の上面高さの基準値Ｈ２refと測定値Ｈ２mesの差分であり、右辺第２項は第１のチップ７０の上面高さの基準値Ｈ１refと測定値Ｈ１mesの差分である。例えば、第２のチップ６０をチップ支持装置７００に支持した状態（図７（Ｂ））において第２のチップ６０の浮き上がりが無ければ、右辺第１項と第２項は互いに相殺し、補正値ΔＨ２ａはほぼゼロになると期待される。一方、第２のチップ６０の浮き上がりがあれば、第１のチップ７０の上面高さの測定値Ｈ１mesがこれに応じて小さくなるので、（５）式の右辺第２項の絶対値が大きくなり、補正値ΔＨ２ａの値が負になる。このように、この高さ補正値ΔＨ２ａは、第２のチップ６０の浮き上がりの程度を示す値であると考えることが可能である。

制御装置３００は、この高さ補正値ΔＨ２ａを使用して、第２のチップ６０の補正後の上面高さＨ２corを算出することができる。
Ｈ２cor＝Ｈ２mes＋ΔＨ２ａ …（６）

この補正後の上面高さＨ２corは、第１のチップ７０と第２のチップ６０の境界面の高さを示している。従って、この補正後の高さＨ２corを用いてレーザー溶接機６００によるレーザー溶接の高さを調整すれば、図３に示したように、第１のチップ７０と第２のチップ６０の境界部において正しく溶接を行うことができる。図７（Ｅ）は、このようにして溶接が行われている様子を示している。

なお、後続の複合チップの溶接時に使用するために、図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）で得られた測定値Ｈ２mes，Ｈ１mesを、それぞれの基準値Ｈ２ref，Ｈ１refに反映するようにしてもよい。例えば、基準値Ｈ２refを得る際に使用した測定回数を記憶装置３１０内に記憶しておき、新たに得られた測定値Ｈ２mesを含めた全測定値の平均を取ることによって、基準値Ｈ２refを更新することができる。基準値Ｈ１refについても同様である。

このように、第１実施形態では、第２のチップ６０の上面高さを測定し（図７（Ｂ））、その上に第１のチップ７０を載置した状態で第１のチップ７０の上面を下方に押した後に第１のチップ７０の上面高さを測定し（図７（Ｄ））、これらの測定値を用いて第２のチップ６０の上面高さを補正したので、第２のチップ６０に浮き上がりがあった場合にも、正しい高さを得ることができる。この結果、レーザー溶接を正しい高さで実行することが可能である。また、複数回の測定で得られた測定値から基準値Ｈ２ref，Ｈ１refを決定し、これらの基準値Ｈ２ref，Ｈ１refを用いて高さ補正値ΔＨ２ａを求めるようにしたので、装置の温度変化等に応じて高さ測定値が多少変動した場合にも、その変動を反映した補正を実行することが可能である。

なお、上記（６）式に（５）式を代入すると次式が得られる。
Ｈ２cor＝Ｈ２ref−（Ｈ１ref−Ｈ１mes） …（７）
この場合には、（７）式の右辺第２項（Ｈ１ref−Ｈ１mes）が、高さ補正値として使用されていることが理解できる。

上記（７）式に従って第２のチップ６０の補正後の上面高さＨ２corを算出する場合には、図７（Ｂ）における高さ測定は省略可能である。但し、図７（Ｂ）における高さ測定を行えば、上述した第１の異常判定値δ１や第３の異常判定値δ３を用いた異常判定を実行できるので、より確実に異常の無い状態でチップの溶接を実行できる点で好ましい。

Ｂ．第２実施形態：
図８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に対応する図である。なお、第２実施形態では、図６で説明した準備工程は省略してもよい。

図８（Ａ），（Ｂ）は、図７（Ａ），（Ｂ）と同じであり、第２のチップ６０の上面高さＨ２が画像処理によって測定される。但し、第２実施形態では、後述する図８（Ｄ）でも第２のチップ６０の上面高さが測定されるので、図８（Ｂ）における高さ測定値を「Ｈ２mes1」とする。図８（Ｃ）では、チップ押さえ装置５００を用いて、第２のチップ６０の上面から第２のチップ６０を下方に押さえる上押さえ処理を行う。ここでは、第１のチップ７０が第２のチップ６０の上に載置されていない状態で上押さえ処理が実行されている。その後、図８（Ｄ）において、図８（Ｂ）と同様に、第２のチップ６０の上面高さＨ２mes2が画像処理によって再測定される。図８（Ｂ）の状態で第２のチップ６０に浮き上がりがあった場合には、図８（Ｄ）で得られた測定値Ｈ２mes2は、図８（Ｂ）で得られた測定値Ｈ２mes1とはかなり異なる値となる。

第２実施形態において、高さ補正値ΔＨ２ｂと、第２のチップ６０の補正後の上面高さＨ２corは、それぞれ以下の式で算出される。
ΔＨ２ｂ＝（Ｈ２mes2−Ｈ２mes1） …（８）
Ｈ２cor＝Ｈ２mes1＋ΔＨ２ｂ …（９）

このように、第２実施形態では、第２のチップ６０の上面高さを測定し、第２のチップ６０の上面を下方に押した後に第２のチップ６０の上面高さを再測定し、これらの測定値を用いて第２のチップ６０の上面高さを補正したので、第２のチップ６０に浮き上がりがあった場合にも、正しい高さを得ることができる。この結果、レーザー溶接を正しい高さで実行することが可能である。

なお、上記（９）式に（８）式を代入すると次式が得られる。
Ｈ２cor＝Ｈ２mes2 …（１０）
この（１０）式を使用する場合には、２回目の測定値Ｈ２mes2自体が、補正後の高さとして使用されている。しかし、この場合にも、上述した（１１）式で与えられる高さ補正値ΔＨ２ｂが実質的に使用されているものと考えることが可能である。この点は、後述する第３実施形態も同様である。

Ｃ．第３実施形態：
図９は、本発明の第３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に対応する図である。なお、第３実施形態では、図６で説明した準備工程は省略してもよい。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、図７（Ａ）〜（Ｃ）と同じである。すなわち、図９（Ｂ）では、第２のチップ６０の上面高さＨ２mes1が画像処理によって測定され、図９（Ｃ）では第２のチップ６０の上に第１のチップ７０が載置される。図９（Ｄ）では、チップ押さえ装置５００を用いて、第１のチップ７０の上面から第１のチップ７０を下方に押さえる上押さえ処理を行いつつ、撮像装置４００を用いた画像処理によって、第２のチップ６０の上面高さＨ２mes2が画像処理によって再測定される。なお、図９（Ｄ）の状態では、第２のチップ６０の上に第１のチップ７０が載置されているので、画像処理では、それらの境界線を探索する処理が実行される。

第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、高さ補正値ΔＨ２ｃと、第２のチップ６０の補正後の上面高さＨ２corが、それぞれ以下の式で算出される。
ΔＨ２ｃ＝（Ｈ２mes2−Ｈ２mes1） …（１１）
Ｈ２cor＝Ｈ２mes1＋ΔＨ２ｃ …（１２）

このように、第３実施形態では、第２のチップ６０の上面高さを測定し、第２のチップ６０の上に第１のチップ７０が載置された後に、第１のチップ７０の上面を下方に押した後に第２のチップ６０の上面高さを再測定し、これらの測定値を用いて第２のチップ６０の上面高さを補正したので、第２のチップ６０に浮き上がりがあった場合にも、正しい高さを得ることができる。この結果、レーザー溶接を正しい高さで実行することが可能である。

なお、第１実施形態（図７）では、第１と第２のチップ７０，６０を重ねて第１のチップ７０を上から押さえた状態で、第１のチップ７０の高さ測定（図７（Ｄ））を行うことによって高さ補正値を得ていた。また、第２実施形態（図８）では、第２のチップ６０のみを上から押さえた後に、第２のチップ６０の高さ測定（図８（Ｄ））を行うことによって高さ補正値を得ていた。さらに、第３実施形態（図９）では、第１と第２のチップ７０，６０を重ねて第１のチップ７０を上から押さえた状態で、第２のチップ６０の高さ測定（図９（Ｄ））を行うことによって高さ補正値を得ていた。これらの各種の実施形態から理解できるように、レーザーの照射高さを補正するための補正値を取得するための測定（図７（Ｄ），図８（Ｄ），図９（Ｄ）など）は、押し具を用いて少なくとも第２のチップ６０を下方に押した後に行われることが好ましい。また、第１と第２のチップ７０，６０を重ねて第１のチップ７０を上から押さえた後に、レーザーの照射高さを補正するための補正値を取得するための測定を行えば、より高精度に高さ補正値を得ることができるものと期待できる。

Ｄ．スパークプラグの製造工程全体：
図１０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、図７〜図９のいずれか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１０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、チップの上面の高さを測定する測定装置として、撮像装置４００（第１の測定装置）と、測長センサ５３０（第２の測定装置）とを用いていたが、これらの測定装置としては任意の種々のタイプの測定装置を使用可能である。但し、これらの第１と第２の測定装置としては、同じ測定原理で測定を行う装置よりも、異なる測定原理で測定を行う装置を利用することが好ましい。こうすれば、それぞれの測定原理や測定装置の構成に適した測定状態において測定を実行することが可能である。また、測長センサとしては、接触式のセンサに限らず、レーザー式、ＬＥＤ式、超音波式、過電流式などの各種の測定原理を利用したセンサを利用することが可能である。なお、測長センサは、第２のチップ６０の上に第１のチップ７０を載置した状態で使用すれば、画像処理を利用するよりも簡単に測定を行えるという利点がある。

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…制御装置
３１０…記憶装置
４００…撮像装置
５００…チップ押さえ装置
５１０…押さえ具
５２０…駆動機構
５２２…レバー部材
５３０…測長センサ
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

Claims (5)

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チップと、前記第１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チップとが接合されているスパークプラグの製造方法において、
   レーザーを用いて前記第１チップと前記第２チップとを接合する接合工程を備え、
   前記接合工程は、
   （ａ）前記第２チップを支持具の上に配置する工程と、
   （ｂ）押し具を用いて少なくとも前記第２チップを下方に押した後に、前記レーザーの照射される高さを補正するための補正値を取得する工程と、
   （ｃ）前記補正値に基いて前記レーザーが照射される高さを補正する工程と、
   （ｄ）前記レーザーを用いて前記第１と第２のチップとを接合する工程と、
   を、この順序で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、
   前記工程（ｂ）の前に、
   （ｉ）第１の測定装置を用いて前記支持具の上に支持された前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得する工程を有し、
   前記工程（ｂ）は、
   前記第２チップの上に前記第１チップを配置する工程と、
   前記押し具を用いて前記第１チップの上面を下方に押す第１チップ上押え工程と、
   前記第１チップ上押え工程後に、第２の測定装置を用いて前記第１チップの上面の高さ位置情報を取得する工程と、
   前記取得された前記第１チップの上面の高さ位置情報と、前記工程（ｉ）で取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報と、予め定められた基準上面高さとを用いて、前記補正値を取得する工程と、
   を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
3. 請求項２記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記第１の測定装置は、前記第２チップの画像を撮影するとともに、前記画像の解析を行うことによって、前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得し、
   前記第２の測定装置は、前記第１の測定装置とは異なる測定原理で前記第１チップの上面の高さ位置情報を取得す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記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記第２の測定装置は、測長センサ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記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記工程（ｂ）の前に、
   （ｉ）第１の測定装置を用いて前記支持具の上に支持された前記第２チップの上面の高さ位置情報を取得する工程を有し、
   前記工程（ｂ）は、
   前記押し具を用いて前記第２チップを下方に押した後に、前記第１の測定装置を用いて前記第２チップの上面の高さ位置情報を再取得する工程と、
   前記再取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報と前記工程（ｉ）で取得された前記第２チップの上面の高さ位置情報とを用いて前記補正値を取得する工程と、
   を含み、
   前記工程（ｄ）において前記第１と第２のチップを接合する前に、前記第２チップの上に前記第１チップを配置する工程を有する、
   ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。

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