JP6456813B2 - Spark plug manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、スパークプラグの製造装置に関する。   The present invention relates to a spark plug manufacturing apparatus.

スパークプラグは、シリンダヘッドにねじ込まれて固定されることによってエンジンに設置される。そのため、スパークプラグの主体金具における外側面には、ねじが形成されている。   The spark plug is installed in the engine by being screwed and fixed to the cylinder head. Therefore, a screw is formed on the outer surface of the metal shell of the spark plug.

特開平4−300041号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-300041

特許文献1のスパークプラグの製造装置では、主体金具となる部位を有するワークに対して、転造加工を施すダイスの送り速度をダイスがワークに十分食い込む状態までは速く、ダイスがワークに十分食い込んでからは遅くすることによって、ねじ形成の精度が劣化することを防止している。しかし、このような製造装置に、中空円筒状のワークを適用した場合、ワークが変形して潰れることによって内径が縮小する場合があった。また、ダイスの送り速度を一定にしても、同様に、ワークが変形して潰れることによって内径が縮小する場合があった。このため、中空円筒状のワークにダイスを用いた転造加工を施す場合、ワークの内径が縮小することを抑制しつつそのワークの外側面にねじ部を形成することが可能な技術が望まれていた。   In the spark plug manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, the feed speed of a die for performing a rolling process on a workpiece having a portion serving as a metal shell is fast until the die sufficiently bites into the workpiece, and the die sufficiently bites into the workpiece. From this point, the accuracy of screw formation is prevented from deteriorating by slowing down. However, when a hollow cylindrical workpiece is applied to such a manufacturing apparatus, the inner diameter may be reduced due to deformation and crushing of the workpiece. Further, even when the die feed rate is constant, the inner diameter may be reduced due to deformation and crushing of the workpiece. For this reason, when a rolling process using a die is performed on a hollow cylindrical workpiece, a technique capable of forming a screw portion on the outer surface of the workpiece while suppressing a reduction in the inner diameter of the workpiece is desired. It was.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造装置が提供される。このスパークプラグの製造装置は、主体金具となる部位を有する中空円筒状のワークの外側面にねじを形成するダイスと、前記ワークの軸中心に向けて前記ダイスを送って前記ダイスにねじを形成させるダイス指示部と、を備えるスパークプラグの製造装置において、前記ダイスは、3ダイス式で前記外側面にねじを形成し、前記ダイス指示部は、前記外側面にねじを形成する際に、前記ダイスが前記軸中心に向けて送られてから停滞するまでの前記ダイスの送り速度の平均をf(mm/rev)とし、前記ワークの軸方向とは直交する方向における前記ワークの肉厚をt(mm)とし、前記ワークに形成するねじのピッチをP(mm)としたとき、次の数式I

Figure 0006456813
を満たす前記送り速度で前記ダイスを前記軸中心に向けて送ることを特徴とする。この形態によれば、3ダイス式によりワークを3点で支持するため、2ダイス式と比べてダイスがワークと接触することによってワークを支持する支持点の間におけるワークの円弧長さが3分の2になることから、ダイスがワークを内径側に押す力を分散させることができる。このため、中空円筒状のワークの内径が縮小することを抑制しつつそのワークの外側面にねじを形成することができる。また、この形態によれば、数式Iを満たすよう、送り速度の平均f、長さtおよび距離Pを調整することによって、より一層精度よくワークの内径縮小を抑制することおよびワークの外側面におけるねじ形成を両立できる。 (1) According to one aspect of the present invention, a spark plug manufacturing apparatus is provided. The spark plug manufacturing apparatus includes a die for forming a screw on an outer surface of a hollow cylindrical workpiece having a portion serving as a metal shell, and a screw is formed on the die by feeding the die toward the axial center of the workpiece. In the spark plug manufacturing apparatus comprising: a die instructing unit, wherein the die is a three-die type and a screw is formed on the outer surface, and the die instructing unit is configured to form the screw on the outer surface. The average feed speed of the dies from when the dies are fed toward the axis center until the stagnation is defined as f (mm / rev), and the thickness of the workpiece in the direction orthogonal to the axial direction of the workpiece is t. (Mm) and the pitch of the screw formed on the workpiece is P (mm), the following formula I
Figure 0006456813
The die is fed toward the axis center at the feed speed that satisfies the condition. According to this embodiment, since the workpiece is supported at three points by the three-die type, the arc length of the workpiece between the support points for supporting the workpiece is 3 minutes compared to the two-die type when the die contacts the workpiece. Therefore, the force by which the die pushes the work toward the inner diameter side can be dispersed. For this reason, it is possible to form a screw on the outer surface of the work while suppressing a reduction in the inner diameter of the hollow cylindrical work. Further, according to this embodiment, by adjusting the average feed speed f, the length t, and the distance P so as to satisfy the formula I, the inner diameter reduction of the workpiece can be suppressed more accurately and the outer surface of the workpiece can be reduced. Both screw formation can be achieved.

(2)上記形態におけるスパークプラグの製造装置において、前記ダイス指示部は、前記ダイスが1回転するごとに前記送り速度を減少させて前記ダイスを前記ワークに送らせてもよい。この形態によれば、ねじ形成の初期では送り速度を速くすることによってワークの外側面にねじ山を高くしやすくし、ねじ形成の終期では送り速度を遅くすることによってワークの内径が縮小することを抑制できる。その結果、より一層精度よくワークの内径縮小を抑制することおよびワークの外側面におけるねじ形成を両立できる。   (2) In the spark plug manufacturing apparatus according to the above aspect, the dice instruction unit may cause the dice to be sent to the work by decreasing the feed speed every time the dice rotates once. According to this form, it is easy to increase the thread on the outer surface of the workpiece by increasing the feed speed at the initial stage of screw formation, and the inner diameter of the workpiece is reduced by reducing the feed speed at the end of screw formation. Can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the inner diameter reduction of the workpiece with higher accuracy and to form the screw on the outer surface of the workpiece.

(3)上記形態におけるスパークプラグの製造装置において、前記ダイス指示部は、前記ダイスが前記ワークの軸中心に向けて送られるとき、前記ダイスが前記ワークに接触してから最初の1回転における前記送り速度が、0.9mm/rev以上となるよう制御してもよい。この形態によれば、ねじ形成の初期において一定の速度以上でダイスが送られるため、ねじ山を高く形成できる。   (3) In the spark plug manufacturing apparatus according to the above aspect, when the die is sent toward the axial center of the workpiece, the die instructing unit is configured to perform the first rotation after the die contacts the workpiece. You may control so that a feed rate may be 0.9 mm / rev or more. According to this aspect, since the dice are fed at a predetermined speed or more in the initial stage of screw formation, the thread can be formed high.

(4)本発明の他の形態は、スパークプラグの製造方法である。このスパークプラグの製造方法は、主体金具となる部位を有する中空円筒状のワークの軸中心に向けてダイスを送って3ダイス式で前記ワークの外側面にねじを形成させるダイス指示工程を備えるスパークプラグの製造方法において、前記ダイス指示工程は、前記ワークの外側面にねじを形成する際に、前記ダイスが前記軸中心に向けて送られてから停滞するまでの前記ダイスの送り速度の平均をf(mm/rev)とし、前記ワークの軸方向とは直交する方向における前記ワークの肉厚をt(mm)とし、前記ワークに形成するねじのピッチをP(mm)としたとき、次の数式I

Figure 0006456813
を満たす前記送り速度で前記ダイスを前記軸中心に向けて送ることを特徴とする。この形態におけるスパークプラグの製造方法は、前記形態のスパークプラグの製造装置と同様に、3ダイス式によりワークを3点で支持するため、2ダイス式と比べてダイスがワークと接触することによってワークを支持する支持点の間におけるワークの円弧長さが3分の2になることから、ダイスがワークを内径側に押す力を分散させることができる。このため、中空円筒状のワークの内径が縮小することを抑制しつつそのワークの外側面にねじを形成することができる。また、この形態によれば、数式Iを満たすよう、送り速度の平均f、長さtおよび距離Pを調整することによって、より一層精度よくワークの内径縮小を抑制することおよびワークの外側面におけるねじ形成を両立できる。 (4) Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a spark plug. The spark plug manufacturing method includes a die indicating step of forming a screw on the outer surface of the workpiece in a three-die manner by sending a die toward the axial center of a hollow cylindrical workpiece having a portion serving as a metal shell. In the method for manufacturing a plug, the die instructing step may include calculating an average of feed speeds of the dies until the stagnation after the dies are fed toward the axis center when forming a screw on the outer surface of the workpiece. When f (mm / rev) is set, the thickness of the workpiece in a direction orthogonal to the axial direction of the workpiece is t (mm), and the pitch of the screw formed on the workpiece is P (mm), Formula I
Figure 0006456813
The die is fed toward the axis center at the feed speed that satisfies the condition. In the spark plug manufacturing method according to this embodiment, the workpiece is supported at three points by the three-die type, similarly to the spark plug manufacturing apparatus of the above-described mode, so that the die comes into contact with the workpiece as compared with the two-die type. Since the arc length of the workpiece between the support points that support the workpiece becomes two thirds, the force by which the die pushes the workpiece toward the inner diameter side can be dispersed. For this reason, it is possible to form a screw on the outer surface of the work while suppressing a reduction in the inner diameter of the hollow cylindrical work. Further, according to this embodiment, by adjusting the average feed speed f, the length t, and the distance P so as to satisfy the formula I, the inner diameter reduction of the workpiece can be suppressed more accurately and the outer surface of the workpiece can be reduced. Both screw formation can be achieved.

本発明の形態は、スパークプラグの製造装置に限るものではなく、例えば、内燃機関に搭載するスパークプラグ、その内燃機関を備えた内燃機関システム、その内燃機関システムを搭載した車両などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。   The form of the present invention is not limited to an apparatus for manufacturing a spark plug. For example, various forms such as a spark plug mounted on an internal combustion engine, an internal combustion engine system including the internal combustion engine, a vehicle mounted with the internal combustion engine system, and the like. It is also possible to apply to. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention.

スパークプラグの部分断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the partial cross section of a spark plug. スパークプラグの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of a spark plug. 本実施形態のスパークプラグの製造装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing apparatus of the spark plug of this embodiment. ダイスの配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows arrangement | positioning of dice | dies. ダイスがワークへ切り込んでいるときの状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state when the dice cut into the workpiece | work. ダイスがワークへ切り込んでいるときの状態を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the state when the dice are cutting into the workpiece | work. 主体金具の端面から所定の距離だけ離れた位置におけるワークの内径を示したグラフである。It is the graph which showed the internal diameter of the workpiece | work in the position away from the end surface of the metal shell by the predetermined distance.

A.第1実施形態
A1.スパークプラグの構成
図1は、スパークプラグ100の部分断面を示す説明図である。図1には、スパークプラグ100の軸心である軸線CAを境界として、軸線CAより紙面左側にスパークプラグ100の外観形状が図示され、軸線CAより紙面右側にスパークプラグ100の断面形状が図示されている。本実施形態では、スパークプラグ100における図1の紙面下側を「先端側」といい、図1の紙面上側を「後端側」という。図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。図1のXYZ軸は、他の図のXYZ軸に対応する。図1に示した軸線CAは、Z軸に沿った軸線である。
A. First Embodiment A1. Configuration of Spark Plug FIG. 1 is an explanatory view showing a partial cross section of a spark plug 100. FIG. 1 illustrates the external shape of the spark plug 100 on the left side of the drawing with respect to the axis CA, which is the axis of the spark plug 100, and the cross-sectional shape of the spark plug 100 on the right side of the drawing with respect to the axis CA. ing. In the present embodiment, the lower side in FIG. 1 of the spark plug 100 is referred to as “front end side”, and the upper side in FIG. 1 is referred to as “rear end side”. FIG. 1 shows XYZ axes orthogonal to each other. The XYZ axes in FIG. 1 correspond to the XYZ axes in the other drawings. An axis CA shown in FIG. 1 is an axis along the Z axis.

スパークプラグ100は、中心電極10と、端子金具20と、絶縁体30と、主体金具40と、接地電極50とを備える。本実施形態では、スパークプラグ100の軸線CAは、中心電極10、端子金具20、絶縁体30および主体金具40の各部材における軸心でもある。   The spark plug 100 includes a center electrode 10, a terminal fitting 20, an insulator 30, a metal shell 40, and a ground electrode 50. In the present embodiment, the axis CA of the spark plug 100 is also the axis of each member of the center electrode 10, the terminal fitting 20, the insulator 30 and the metal shell 40.

スパークプラグ100は、中心電極10と接地電極50との間に形成された火花放電間隙(火花放電ギャップ)を先端側に有する。スパークプラグ100は、火花放電間隙が形成された先端側を燃焼室92の内壁91から突出させた状態で内燃機関90に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ100が内燃機関90に取り付けられた状態で中心電極10に高電圧(例えば、1万〜3万ボルト)を印加された場合、火花放電間隙において火花放電が発生する。火花放電間隙に発生した火花放電は、燃焼室92における混合気に対する着火を実現する。   The spark plug 100 has a spark discharge gap (spark discharge gap) formed between the center electrode 10 and the ground electrode 50 on the tip side. The spark plug 100 is configured to be attachable to the internal combustion engine 90 in a state where the tip end side where the spark discharge gap is formed protrudes from the inner wall 91 of the combustion chamber 92. When a high voltage (for example, 10,000 to 30,000 volts) is applied to the center electrode 10 with the spark plug 100 attached to the internal combustion engine 90, spark discharge occurs in the spark discharge gap. The spark discharge generated in the spark discharge gap realizes ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 92.

中心電極10は、導電性を有する電極である。中心電極10は、軸線CA方向に延びた棒状を成す。中心電極10の外側面は、絶縁体30によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極10の先端側は、絶縁体30の先端側から突出している。   The center electrode 10 is an electrode having conductivity. The center electrode 10 has a rod shape extending in the direction of the axis CA. The outer surface of the center electrode 10 is electrically insulated from the outside by an insulator 30. The tip side of the center electrode 10 protrudes from the tip side of the insulator 30.

端子金具20は、電力の供給を受けるための端子であり、中心電極10に電気的に接続されている。中心電極10の後端側は、端子金具20を介して絶縁体30の後端側へと電気的に接続されている。   The terminal fitting 20 is a terminal for receiving power supply, and is electrically connected to the center electrode 10. The rear end side of the center electrode 10 is electrically connected to the rear end side of the insulator 30 through the terminal fitting 20.

絶縁体30は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体30は、軸線CAを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体30は、絶縁性セラミックス材料(例えば、アルミナ)を焼成することによって作製される。絶縁体30は、軸線CA方向に延びた貫通孔である軸孔39を有する。軸孔39には、絶縁体30の先端側から中心電極10を突出させた状態で、中心電極10が軸線CA上に保持されている。   The insulator 30 is an insulator having electrical insulation. The insulator 30 has a cylindrical shape extending about the axis CA. In this embodiment, the insulator 30 is produced by baking an insulating ceramic material (for example, alumina). The insulator 30 has a shaft hole 39 that is a through hole extending in the direction of the axis CA. In the shaft hole 39, the center electrode 10 is held on the axis CA with the center electrode 10 protruding from the tip side of the insulator 30.

主体金具40は、導電性を有する金属体である。主体金具40は、軸線CA方向に延びた筒状を成す。本実施形態では、主体金具40は、筒状に成形された低炭素鋼にニッケルめっきを施した部材である。主体金具40の先端側の外側面には、スパークプラグ100を内燃機関の燃焼室92に取り付けるためのねじ部42が形成されている。   The metal shell 40 is a conductive metal body. The metal shell 40 has a cylindrical shape extending in the direction of the axis CA. In the present embodiment, the metal shell 40 is a member obtained by performing nickel plating on a low carbon steel formed into a cylindrical shape. A threaded portion 42 for attaching the spark plug 100 to the combustion chamber 92 of the internal combustion engine is formed on the outer surface on the front end side of the metal shell 40.

主体金具40の先端側には、端面44が形成されている。端面44の中央からは、中心電極10と共に絶縁体30が+Z軸方向(先端方向)に向けて突出している。端面44には、接地電極50が接合されている。   An end face 44 is formed on the front end side of the metal shell 40. From the center of the end surface 44, the insulator 30 together with the center electrode 10 protrudes in the + Z-axis direction (tip direction). A ground electrode 50 is joined to the end face 44.

接地電極50は、導電性を有する電極である。接地電極50は、棒状を成し、一端が主体金具40の端面44に接合されている。接地電極50は、主体金具40の端面44から+Z軸方向に延びた後に軸線CAに向けて屈曲されている。本実施形態では、接地電極50の材質は、ニッケル(Ni)を主成分とするニッケル合金である。   The ground electrode 50 is an electrode having conductivity. The ground electrode 50 has a rod shape, and one end is joined to the end face 44 of the metal shell 40. The ground electrode 50 extends in the + Z-axis direction from the end surface 44 of the metal shell 40 and is then bent toward the axis CA. In the present embodiment, the material of the ground electrode 50 is a nickel alloy containing nickel (Ni) as a main component.

A2.スパークプラグの製造方法
図2は、スパークプラグ100の製造方法を示す工程図である。スパークプラグ100の製造者は、スパークプラグ100を製造する際、製造途中の主体金具40である主体金具40Pを作製する(工程P100)。本実施形態では、主体金具40Pは、プレス加工および切削加工によって作製される。本実施形態では、主体金具40Pには、ねじ部42が形成されていない。
A2. Manufacturing Method of Spark Plug FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing method of the spark plug 100. When manufacturing the spark plug 100, the manufacturer of the spark plug 100 produces the metal shell 40P, which is the metal shell 40 being manufactured (process P100). In the present embodiment, the metallic shell 40P is manufactured by pressing and cutting. In the present embodiment, the threaded portion 42 is not formed on the metal shell 40P.

主体金具40Pが作製された後(工程P100)、主体金具40Pには、溶接工程(工程P110)が実施される。溶接工程(工程P110)は、製造途中の接地電極50である接地電極50Pが主体金具40Pの端面44に溶接される工程である。本実施形態では、接地電極50Pは、屈曲しておらず、真っ直ぐに延びた形状を成す。本実施形態では、接地電極50PのZ軸方向に垂直な断面は、長方形断面である。   After the metal shell 40P is manufactured (process P100), a welding process (process P110) is performed on the metal shell 40P. The welding process (process P110) is a process in which the ground electrode 50P, which is the ground electrode 50 being manufactured, is welded to the end face 44 of the metal shell 40P. In the present embodiment, the ground electrode 50P is not bent and has a shape extending straight. In the present embodiment, the cross section perpendicular to the Z-axis direction of the ground electrode 50P is a rectangular cross section.

溶接工程(工程P110)を実施した後、主体金具40Pは、ねじ切り工程を実施されることによって、主体金具40Pの外側面42Pにねじ部42を形成される(工程P120)。その後、主体金具40Pは、表面加工(めっき)が実施される(工程P130)。これによって、主体金具40は完成する。   After performing the welding process (process P110), the metal shell 40P is threaded to form the threaded portion 42 on the outer surface 42P of the metal shell 40P (process P120). Thereafter, the metal shell 40P is subjected to surface processing (plating) (process P130). Thereby, the metallic shell 40 is completed.

主体金具40が完成した後(工程P130)、主体金具40は、他の部材(中心電極10、端子金具20、絶縁体30など)を組み付けられる(工程P140)。これによって、スパークプラグ100が完成する。本実施形態では、主体金具40に他の部材が組み付けられる工程(工程P140)において、接地電極50Pに曲げ加工が実施される。   After the metal shell 40 is completed (process P130), the metal shell 40 is assembled with other members (the center electrode 10, the terminal metal fitting 20, the insulator 30, etc.) (process P140). Thereby, the spark plug 100 is completed. In the present embodiment, in the step (step P140) in which another member is assembled to the metal shell 40, the ground electrode 50P is bent.

A3.スパークプラグの製造装置の構成
図3は、主体金具40Pにねじ部42が形成されるねじ切り工程(工程P120)において用いられる本実施形態のスパークプラグの製造装置200を示す説明図である。スパークプラグの製造装置200は、保持部210と、ダイス220a、220b、220cと、ダイス指示部230と、を備える。
A3. Configuration of Spark Plug Manufacturing Device FIG. 3 is an explanatory view showing the spark plug manufacturing device 200 of the present embodiment used in the threading step (step P120) in which the threaded portion 42 is formed on the metal shell 40P. Spark plug manufacturing apparatus 200 includes holding unit 210, dice 220a, 220b, and 220c, and dice instruction unit 230.

尚、本実施形態では、溶接工程(工程P110)において、製造途中の接地電極50である接地電極50Pを主体金具40Pの端面44に溶接したものをワークWと呼ぶ。   In this embodiment, in the welding process (process P110), a workpiece W is a member in which the ground electrode 50P, which is the ground electrode 50 being manufactured, is welded to the end face 44 of the metal shell 40P.

保持部210は、ワークWを保持する。保持部210は、軸線CA方向に延びた筒状を成す主体金具40Pの筒内にZ軸方向の+側から挿入されることによって、ワークWを保持する。保持部210は、ワークWを保持した状態でZ軸方向の−側に下降することによって、ダイス220a、220b、220cが配置されたZ軸方向の位置までワークWを移動させることができる。   The holding unit 210 holds the workpiece W. The holding part 210 holds the workpiece W by being inserted from the + side in the Z-axis direction into the cylinder of the metallic shell 40P having a cylindrical shape extending in the axis CA direction. The holding unit 210 can move the work W to the position in the Z-axis direction where the dice 220a, 220b, and 220c are arranged by descending to the − side in the Z-axis direction while holding the work W.

図4は、ダイス220a、220b、220cの配置を示す斜視図である。図4では、理解を容易にするために、ダイス220a、220b、220cのみを示した。ダイス220a、220b、220cは、軸線CAから見て120度間隔でそれぞれ配されている。ダイス220a、220b、220cは、互いに平行なそれぞれの中心軸ax、bx、cxを中心に回転可能に構成される。中心軸ax、bx、cxは、軸線CAとも平行である。ダイス220a、220b、220cの外側面には、それぞれの中心軸ax、bx、cxから外側方向に突出した山部と、中心軸ax、bx、cx方向に向けて窪んだ谷部と、がZ軸方向において交互に配されている。ダイス220a、220b、220cは、ワークWにおける主体金具40Pの先端側の外側面42Pに切り込むことによってねじ部42を形成する。尚、本実施形態の説明では、3つのダイスの各々を総称する場合には符号「220」を使用する。   FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement of the dies 220a, 220b, and 220c. In FIG. 4, only the dice 220a, 220b, and 220c are shown for easy understanding. The dies 220a, 220b, and 220c are arranged at intervals of 120 degrees as viewed from the axis CA. The dice 220a, 220b, and 220c are configured to be rotatable about respective central axes ax, bx, and cx that are parallel to each other. The central axes ax, bx, cx are also parallel to the axis CA. On the outer surface of the dies 220a, 220b, and 220c, there are a peak portion that protrudes outward from the respective central axes ax, bx, and cx and a valley portion that is recessed toward the central axes ax, bx, and cx directions. They are arranged alternately in the axial direction. The dies 220a, 220b, and 220c form the threaded portion 42 by cutting into the outer side surface 42P on the front end side of the metal shell 40P in the workpiece W. In the description of the present embodiment, the symbol “220” is used to collectively refer to each of the three dice.

図3に戻って、ダイス指示部230は、ワークWの軸中心に向けてダイス220を送ってダイス220にねじ部42を形成させる。ダイス指示部230は、ワークWの外側面42Pにねじ部42を形成する際に、ダイス220がワークWの軸中心に向けて送られてから停滞するまでのダイス220の送り速度の平均をf(mm/rev)とし、ワークWの軸方向とは直交する方向におけるワークWの肉厚をt(mm)とし、ワークWに形成するねじ部42のピッチをP(mm)としたとき、次の数式Iを満たす送り速度でダイス220をワークWの軸中心に向けて送る。尚、ダイス220が停滞する状態とは、ダイス220の回転は続いているが、ワークWの軸中心に向けて送られなくなった状態のことである。

Figure 0006456813
Returning to FIG. 3, the die instructing unit 230 feeds the die 220 toward the axis center of the workpiece W and causes the die 220 to form the screw portion 42. When forming the screw portion 42 on the outer side surface 42P of the workpiece W, the die instruction unit 230 calculates the average feed speed of the die 220 from when the die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W until it stops. (Mm / rev), when the thickness of the workpiece W in the direction orthogonal to the axial direction of the workpiece W is t (mm), and the pitch of the screw portions 42 formed on the workpiece W is P (mm), The die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W at a feed rate that satisfies the following formula I. The state in which the die 220 is stagnated is a state in which the die 220 continues to rotate but cannot be fed toward the axis center of the workpiece W.
Figure 0006456813

このように規定する根拠について説明する。本発明者らは、多くの実験を重ねることによって、3つのダイス220を用いて中空円筒状のワークWの外側面42Pにねじ部42を形成する際において、送り速度の平均fと、ワークWの肉厚tと、距離Pとの間に関連性が存在することを見出した。すなわち、中空円筒状のワークWの外側面42Pに転造加工によってねじ部42を形成する際、距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍を超えると、転造が困難になることを見出した。距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍を超えると、ねじ部42におけるねじ山が立ち上がりにくくなる傾向がある。これに対して、ねじ山の立ち上がりを良くするためにダイス220をワークWの軸中心に向けて送る回転数を増やすと、ワークWが割れたり、バリが生じたりする可能性が高い。このため、距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍を超えると、転造が困難になる。   The grounds for defining in this way will be described. The inventors of the present invention have conducted a number of experiments, and in forming the screw portion 42 on the outer surface 42P of the hollow cylindrical workpiece W using the three dies 220, the average f of the feed speed, the workpiece W, and the like. It has been found that there is a relationship between the wall thickness t and the distance P. That is, when forming the threaded portion 42 on the outer side surface 42P of the hollow cylindrical workpiece W by rolling, if the ratio of the wall thickness t to the distance P exceeds 1.5 times, rolling becomes difficult. I found it. If the ratio of the wall thickness t to the distance P exceeds 1.5 times, the thread at the threaded portion 42 tends not to rise. On the other hand, if the rotational speed at which the die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W in order to improve the rise of the thread, the workpiece W is likely to crack or generate burrs. For this reason, if the ratio of the wall thickness t to the distance P exceeds 1.5 times, rolling becomes difficult.

ダイスによる転造において、ダイスの山部と接触して押されたワークの一部がダイスの谷部側に移動することによって、ワークの外側面にねじ部が形成されるものと考えられる。このとき、ダイスの送り速度が遅いとダイスの山部と接触したワークの一部がダイスの谷部側に移動するための十分な付勢力が得られないことによって、ねじ部におけるねじ山の高さが低くなるとともにワークの内径縮小が生じる傾向がある。ダイスの送り速度が速いとダイスの山部と接触して押されたワークの一部がダイスの谷部側に移動するより速くダイスがワークの軸中心に向けて移動しようとすることによって、ダイスの山部はワークから押されて変形する傾向がある。このため、距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍以下である中空円筒状のワークにおいて、ダイスの送り速度の平均fを所定の範囲内に制御することが有効であることを、本発明者は見出した。   In rolling with a die, it is considered that a thread portion is formed on the outer surface of the workpiece by moving a part of the workpiece pressed in contact with the peak portion of the die to the trough side of the die. At this time, if the feed speed of the die is slow, a sufficient biasing force for moving a part of the workpiece in contact with the crest of the die to the trough side of the die cannot be obtained. There is a tendency that the inner diameter of the workpiece is reduced as the height decreases. When the die feed speed is high, the die is moved toward the center of the workpiece faster than the part of the workpiece pressed in contact with the peak of the die moves to the trough side of the die. There is a tendency that the ridges of the are deformed by being pushed from the workpiece. For this reason, it is effective to control the average feed speed f of the dies within a predetermined range in a hollow cylindrical workpiece in which the ratio of the thickness t to the distance P is 1.5 times or less. The inventor found out.

これらの知見より、本発明者らは、数式Iに基づいて、ワークWの軸中心に向けてダイス220を送ることによって、中空円筒状のワークWの内径が縮小することを抑制しつつそのワークWの外側面にねじ部42を形成できることを見出した。   From these findings, the present inventors, based on Formula I, send the dice 220 toward the axis center of the workpiece W to suppress the reduction of the inner diameter of the hollow cylindrical workpiece W while reducing the workpiece. It has been found that the screw portion 42 can be formed on the outer surface of W.

本実施形態では、ダイス指示部230は、ダイス220が1回転するごとにダイス220の送り速度を減少させてダイス220をワークWに送る。   In the present embodiment, the dice instruction unit 230 decreases the feed speed of the dice 220 and sends the dice 220 to the work W every time the dice 220 rotates once.

一般的には、ダイスの送り速度が比較的低速で一定であれば、ワークの内径が縮小することを抑制できると考えられてきた。しかしながら、本発明者が多くの実験を重ねたことによって、3つのダイスを中空円筒状のワークの軸中心に向けて送るときは、ダイスの送り速度を一定にするのではなく、ねじ形成の初期段階では、ダイスの送り速度を比較的速くし、そこからダイスの送り速度を減少させながらダイスをワークWに送る方が有効であることが判明した。これは、ねじ形成の初期ではダイスの送り速度を速くすることによってねじ山を高くしやすくし、ねじ形成の終期ではダイスの送り速度を遅くすることによってワークの内径が縮小することを抑制できるためと考えられる。   In general, it has been considered that if the die feed rate is relatively low and constant, the inner diameter of the workpiece can be prevented from being reduced. However, as a result of many experiments conducted by the present inventor, when three dies are fed toward the axial center of a hollow cylindrical workpiece, the die feed speed is not constant, but the initial stage of screw formation. In the stage, it has been found that it is more effective to feed the die to the workpiece W while increasing the die feeding speed relatively and then decreasing the die feeding speed. This is because at the initial stage of screw formation, it is easy to increase the thread by increasing the die feed rate, and at the end of screw formation, it is possible to suppress the reduction of the inner diameter of the workpiece by reducing the die feed rate. it is conceivable that.

このため、ダイス指示部230が、ダイス220が1回転するごとにダイス220の送り速度を減少させて3つのダイス220をワークWに送ることによって、より一層精度よくワークWの内径縮小を抑制することおよびワークWの外側面42Pにおけるねじ部42の形成を両立できる。   For this reason, the dice instruction | indication part 230 suppresses the internal diameter reduction | decrease of the workpiece | work W more accurately by reducing the feed speed of the die | dye 220 and sending the three dice | dies 220 to the workpiece | work W every time the die | dye 220 makes one rotation. And the formation of the threaded portion 42 on the outer side surface 42P of the workpiece W can be achieved.

本実施形態では、ダイス指示部230は、ダイス220がワークWの軸中心に向けて送られるとき、ダイス220がワークWに接触してから最初の1回転における送り速度が、0.9mm/revとなるよう制御する。   In the present embodiment, when the die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W, the die instructing unit 230 has a feed speed in the first rotation after the die 220 contacts the workpiece W of 0.9 mm / rev. Control to be

本発明者は、多くの実験を重ねることによって、距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍以下であることを満たすワークにダイスを送る際、最初の1回転における送り速度を、0.9mm/rev以上とすることが効果的であることを見出した。これは、距離Pに対する肉厚tの比率が1.5倍以下であることを満たすワークに形成されるねじ部のねじ山を高くするためには、ねじ形成の初期におけるダイスの送り速度が一定以上必要であるためと考えられる。   The present inventor conducted a number of experiments, and when the die was fed to a workpiece satisfying that the ratio of the thickness t to the distance P was 1.5 times or less, the feed speed in the first rotation was set to 0. It has been found that it is effective to set it to 9 mm / rev or more. This is because the die feed rate at the initial stage of screw formation is constant in order to increase the screw thread of the screw part formed on the workpiece satisfying that the ratio of the thickness t to the distance P is 1.5 times or less. This is considered necessary.

このため、ダイス220がワークWの軸中心に向けて送られるとき、ダイス220がワークWに接触してから最初の1回転における送り速度が、0.9mm/rev以上となるようダイス指示部230が制御することによって、ワークWの外側面にねじ部42を形成する際、ねじ山を高く形成できる。   For this reason, when the die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W, the die instructing unit 230 is set so that the feed speed in the first rotation after the die 220 contacts the workpiece W becomes 0.9 mm / rev or more. Therefore, when the screw part 42 is formed on the outer surface of the workpiece W, the thread can be formed high.

図5は、ダイス220がワークWへ切り込んでいるときの状態を示した説明図である。図6は、ダイス220がワークWへ切り込んでいるときの状態を示した斜視図である。図5では、理解を容易にするために、ワークWと、保持部210と、ダイス220のみを示した。図6では、理解を容易にするために、ワークWと、ダイス220a、220b、220cのみを示した。図5および図6におけるワークWは、保持部210によってダイス220が配置されたZ軸方向の位置まで移動させられている状態である。この状態のワークWにおける主体金具40Pの外側面42Pにダイス220が切り込むことによって、主体金具40Pにはねじ部42が形成される。   FIG. 5 is an explanatory view showing a state when the die 220 is cut into the workpiece W. FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a state when the die 220 is cut into the workpiece W. FIG. In FIG. 5, only the workpiece W, the holding unit 210, and the die 220 are shown for easy understanding. In FIG. 6, only the workpiece W and the dies 220a, 220b, and 220c are shown for easy understanding. The workpiece W in FIGS. 5 and 6 is in a state of being moved by the holding unit 210 to the position in the Z-axis direction where the die 220 is disposed. When the die 220 is cut into the outer surface 42P of the metal shell 40P in the workpiece W in this state, a threaded portion 42 is formed in the metal shell 40P.

図7は、ワークWの外側面に種々の条件でねじ部42が形成された後のワークWのうち、主体金具40の端面44からZ軸方向の−側に所定の距離だけ離れた位置におけるワークWの内径を示したグラフである。図7の縦軸は、加工前のワークWにおける内径を1としたときの、各条件によってねじ部42が形成された後のワークWにおける内径の相対値をとる。   FIG. 7 shows the workpiece W after the thread portion 42 is formed on the outer surface of the workpiece W under various conditions at a position away from the end surface 44 of the metal shell 40 by a predetermined distance on the negative side in the Z-axis direction. 3 is a graph showing an inner diameter of a workpiece W. The vertical axis in FIG. 7 represents the relative value of the inner diameter of the workpiece W after the threaded portion 42 is formed according to each condition, where the inner diameter of the workpiece W before processing is 1.

黒塗りの四角は、ねじ部42を形成される前のワークWにおける内径を示す。黒塗りの丸は、数式Iに基づいて3つのダイス220を送る本実施形態のスパークプラグの製造装置200を用いることによって、ねじ部42が形成された後のワークWにおける内径を示す。黒塗りの三角は、2つのダイスを送る参考例のスパークプラグの製造装置を用いることによって、ねじ部42が形成された後のワークWにおける内径を示す。   A black square indicates the inner diameter of the workpiece W before the thread portion 42 is formed. The black circle indicates the inner diameter of the workpiece W after the threaded portion 42 is formed by using the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment that sends the three dies 220 based on Formula I. The black triangles indicate the inner diameter of the workpiece W after the threaded portion 42 is formed by using the spark plug manufacturing apparatus of the reference example for feeding two dies.

本実施形態のスパークプラグの製造装置200では、ダイス220が1回転するごとにダイス220の送り速度が減少して、ダイス220はワークWに送られる。それに対し、参考例のスパークプラグの製造装置では、ダイスの送り速度は一定で、ダイスはワークWに送られる。   In the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment, the feed speed of the dice 220 decreases each time the dice 220 rotates once, and the dice 220 is sent to the workpiece W. On the other hand, in the spark plug manufacturing apparatus of the reference example, the die feeding speed is constant, and the die is fed to the workpiece W.

本実施形態のスパークプラグの製造装置200におけるダイス220の送り速度の平均fは、参考例のスパークプラグの製造装置におけるダイスの送り速度の平均より高い。そのため、ねじ部42形成におけるダイスの総回転数について、本実施形態のスパークプラグの製造装置200は、参考例のスパークプラグの製造装置より少ない。   The average f of the feed speed of the die 220 in the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment is higher than the average of the die feed speed in the spark plug manufacturing apparatus of the reference example. Therefore, the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment is less than the spark plug manufacturing apparatus of the reference example with respect to the total number of rotations of the dies in forming the screw portion 42.

黒塗りの丸における各値において、ダイス220の送り速度の平均fおよびダイス220がワークWの軸中心に向けて送られてから停滞するまでの回転数は同じである。黒塗りの丸における値のばらつきは、ねじ部42形成においてダイス220が停滞してから回転させられる回転数の違いによるものである。黒塗りの三角における各値において、ねじ部42形成におけるダイスがワークWの軸中心に向けて送られてから停滞するまでの回転数およびダイスが停滞してから回転させられる回転数は同じである。黒塗りの三角における値のばらつきは、ダイスの送り速度の違いによるものである。   At each value in the black circle, the average f of the feed speed of the die 220 and the rotation speed from when the die 220 is fed toward the axis center of the workpiece W until it stagnates are the same. The variation in the values in the black circles is due to the difference in the number of rotations that can be rotated after the dice 220 stagnate in forming the screw portion 42. At each value in the black triangle, the number of rotations until the stagnation after the dice in forming the screw portion 42 are fed toward the axis center of the workpiece W and the number of rotations rotated after the stagnation is the same are the same. . The variation in the values in the black triangles is due to the difference in the die feed speed.

図7に示された結果から、以下のことが確認された。すなわち、2つのダイスを送る参考例のスパークプラグの製造装置では、ワークWの内径が相対値0.985を超えるものは確認されなかった。これに対し、数式Iに基づいて3つのダイス220を送る本実施形態のスパークプラグの製造装置200では、ダイス220の総回転数が異なっていても、いずれもワークWの内径が相対値0.985を超えた。よって、中空円筒状のワークWに対してねじ部42を形成する際、参考例のスパークプラグの製造装置と比べて、本実施形態のスパークプラグの製造装置200はワークWにおける内径縮小を抑制できることが確認された。   From the results shown in FIG. 7, the following was confirmed. That is, in the spark plug manufacturing apparatus of the reference example in which two dies are fed, it was not confirmed that the inner diameter of the workpiece W exceeded a relative value of 0.985. On the other hand, in the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment that sends three dies 220 based on Formula I, the inner diameter of the workpiece W is a relative value of 0. Exceeded 985. Therefore, when forming the screw part 42 with respect to the hollow cylindrical workpiece W, the spark plug manufacturing apparatus 200 of the present embodiment can suppress the inner diameter reduction of the workpiece W as compared with the spark plug manufacturing apparatus of the reference example. Was confirmed.

以上説明した実施形態によれば、3ダイス式によりワークWを3点で支持するため、2ダイス式と比べてダイス220がワークWと接触することによってワークWを支持する支持点の間におけるワークWの円弧長さが3分の2になることから、ダイス220がワークWを内径側に押す力を分散させることができる。このため、中空円筒状のワークWの内径が縮小することを抑制しつつそのワークWの外側面にねじ部42を形成することができる。また、この形態によれば、数式を満たすよう、送り速度の平均f、長さtおよび距離Pを調整することによって、より一層精度よくワークWの内径縮小を抑制することおよびワークWの外側面におけるねじ部42の形成を両立できる。   According to the embodiment described above, since the workpiece W is supported at three points by the three-die type, the workpiece between the support points that support the workpiece W by contacting the workpiece W with the die 220 as compared with the two-die type. Since the arc length of W is two-thirds, the force by which the die 220 pushes the workpiece W toward the inner diameter side can be dispersed. For this reason, the screw part 42 can be formed on the outer surface of the workpiece W while suppressing the reduction of the inner diameter of the hollow cylindrical workpiece W. Further, according to this embodiment, by adjusting the average f, the length t, and the distance P of the feed speed so as to satisfy the mathematical formula, the inner diameter reduction of the workpiece W can be suppressed more accurately and the outer surface of the workpiece W The screw portion 42 can be formed at the same time.

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、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above-described effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…中心電極
20…端子金具
30…絶縁体
39…軸孔
40…主体金具
40P…主体金具
42…ねじ部
42P…外側面
44…端面
50…接地電極
50P…接地電極
90…内燃機関
91…内壁
92…燃焼室
100…スパークプラグ
200…製造装置
210…保持部
220…ダイス
220a、220b、220c…ダイス
230…ダイス指示部
CA…軸線
W…ワーク
ax、bx、cx…中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Center electrode 20 ... Terminal metal fitting 30 ... Insulator 39 ... Shaft hole 40 ... Main metal fitting 40P ... Main metal fitting 42 ... Screw part 42P ... Outer surface 44 ... End surface 50 ... Ground electrode 50P ... Ground electrode 90 ... Internal combustion engine 91 ... Inner wall 92 ... Combustion chamber 100 ... Spark plug 200 ... Manufacturing apparatus 210 ... Holding part 220 ... Dies 220a, 220b, 220c ... Dies 230 ... Dice instruction part CA ... Axis W ... Workpieces ax, bx, cx ... Central axis

Claims (4)

主体金具となる部位を有する中空円筒状のワークの外側面にねじを形成するダイスと、前記ワークの軸中心に向けて前記ダイスを送って前記ダイスに前記ねじを形成させるダイス指示部と、を備えるスパークプラグの製造装置において、
前記ダイスは、3ダイス式で前記外側面に前記ねじを形成し、
前記ダイス指示部は、
前記外側面に前記ねじを形成する際に、前記ダイスが前記軸中心に向けて送られてから停滞するまでの前記ダイスの送り速度の平均をf(mm/rev)とし、
前記ワークの軸方向とは直交する方向における前記ワークの肉厚をt(mm)とし、
前記ワークに形成する前記ねじのピッチをP(mm)としたとき、次の数式I
Figure 0006456813
を満たす前記送り速度で前記ダイスを前記軸中心に向けて送ることを特徴とする、スパークプラグの製造装置。
A die for forming a screw on the outer surface of a hollow cylindrical workpiece having a portion to be a metal shell, and a die indicating portion for feeding the die toward the axial center of the workpiece to form the screw on the die. In the spark plug manufacturing apparatus provided,
The die is a three-die type, and the screw is formed on the outer surface.
The dice instruction unit
When forming the screw on the outer surface, the average of the feed speed of the die until the die stagnate after being sent toward the axis center is f (mm / rev),
The thickness of the workpiece in a direction orthogonal to the axial direction of the workpiece is t (mm),
When the pitch of the screw formed on the workpiece is P (mm), the following formula I
Figure 0006456813
An apparatus for manufacturing a spark plug, wherein the die is fed toward the axis center at the feed speed satisfying
請求項1に記載のスパークプラグの製造装置であって、
前記ダイス指示部は、前記ダイスが1回転するごとに前記送り速度を減少させて前記ダイスを前記ワークに送る、スパークプラグの製造装置。
The spark plug manufacturing apparatus according to claim 1,
The die instructing unit is a spark plug manufacturing apparatus that reduces the feeding speed and sends the die to the workpiece every time the die rotates once.
請求項1または請求項2に記載のスパークプラグの製造装置であって、
前記ダイス指示部は、前記ダイスが前記ワークの軸中心に向けて送られるとき、前記ダイスが前記ワークに接触してから最初の1回転における前記送り速度が、0.9mm/rev以上となるよう制御する、スパークプラグの製造装置。
A spark plug manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
The die instructing unit is configured such that when the die is fed toward the axial center of the workpiece, the feeding speed in the first rotation after the die contacts the workpiece becomes 0.9 mm / rev or more. Spark plug manufacturing equipment to control.
主体金具となる部位を有する中空円筒状のワークの軸中心に向けてダイスを送って3ダイス式で前記ワークの外側面にねじを形成させるダイス指示工程を備えるスパークプラグの製造方法において、
前記ダイス指示工程は、
前記ワークの外側面に前記ねじを形成する際に、前記ダイスが前記軸中心に向けて送られてから停滞するまでの前記ダイスの送り速度の平均をf(mm/rev)とし、
前記ワークの軸方向とは直交する方向における前記ワークの肉厚をt(mm)とし、
前記ワークに形成する前記ねじのピッチをP(mm)としたとき、次の数式I
Figure 0006456813
を満たす前記送り速度で前記ダイスを前記軸中心に向けて送ることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
In the method for manufacturing a spark plug comprising a die instruction step toward the axial center of the hollow cylindrical workpiece to form a Flip sleep on an outer surface of the workpiece in three dice formula send a die having a portion to be a metal shell,
The dice instruction process includes
When forming the screw on the outer surface of the workpiece, the average of the feed speed of the die from when the die is fed toward the axis center until it stagnates is f (mm / rev),
The thickness of the workpiece in a direction orthogonal to the axial direction of the workpiece is t (mm),
When the pitch of the screw formed on the workpiece is P (mm), the following formula I
Figure 0006456813
A method for manufacturing a spark plug, wherein the die is fed toward the axis center at the feed speed satisfying the following condition.
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