火花塞的制造方法与流程

本发明涉及一种火花塞的制造方法，特别是涉及一种能够确保图像处理的检测精度的火花塞的制造方法。

背景技术：

公知为了提高耐火花消耗性而将含有贵金属的端头焊接在接地电极上的火花塞。另一方面，公开了如下的技术：在火花塞的制造工序中，向工件照射光，利用其反射光来拍摄接地电极的端面，并通过图像处理来检测对火花塞的点火性能造成影响的接地电极的位置和偏移量(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-134136号公报

技术实现要素：

但是，在上述以往的技术中，存在如下这样的问题：如果由于焊接的热量使接地电极的端面的色调、光泽产生变化而使色调、光泽在工件之间产生偏差，则图像处理的检测精度降低。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，目的在于提供一种能够确保图像处理的检测精度的火花塞的制造方法。

为了实现该目的，本发明提供一种火花塞的制造方法，该火花塞具备棒状的接地电极，该接地电极的一个端部接合于主体配件，且在另一端侧的侧面焊接有端头，所述火花塞的制造方法包括如下工序：焊接工序，将端头焊接在接地电极的侧面；研磨工序，对焊接有端头的接地电极的另一个端部中的端面的缘部的至少一部分进行研磨或磨削；以及图像处理工序，在研磨工序之后，利用反射光对接地电极的端面和端头进行拍摄，并进行图像处理。

根据本发明第一方式所述的火花塞的制造方法，通过焊接工序将端头焊接在接地电极的侧面。由于通过研磨工序对焊接有端头的接地电极的另一个端部的端面的缘部的至少一部分进行研磨或磨削，因此能够抑制端面的缘部的至少一部分的色调和光泽的偏差。通过研磨工序之后的图像处理工序，利用反射光对接地电极的端面及端头进行拍摄并进行图像处理，因此具有能够确保基于图像处理的端面的边缘检测的检测精度的效果。

根据本发明第二方式所述的火花塞的制造方法，在研磨工序中，至少对端面的缘部中的焊接有端头的侧面与端面的棱的两端的部分进行研磨或磨削。因此，除了本发明第一方式的效果之外，还具有能够确保端头相对于焊接有端头的侧面与端面的棱的两端的部分的位置的检测精度的效果。

根据本发明第三方式所述的火花塞的制造方法，在研磨工序中，至少对端面的缘部中的焊接有端头的侧面与端面的棱的部分进行研磨或磨削。因此，除了本发明第二方式的效果之外，还具有能够确保端头相对于焊接有端头的侧面与端面的棱的部分的位置的检测精度的效果。

根据本发明第四方式所述的火花塞的制造方法，在研磨工序中，至少对端面的缘部的全部进行研磨或磨削。因此，除了本发明第三方式的效果之外，还具有能够提高接地电极的端面(边缘)的检测精度的效果。

根据本发明第五方式所述的火花塞的制造方法，研磨工序向端面照射激光束而对端面进行研磨，因此，与使用砂轮或刷子等研磨材料对端面进行研磨的情况相比，能够不需要对研磨材料的管理。进而，通过使激光束的光束轴与接地电极的侧面不平行，不容易使激光束击中焊接在侧面上的端头。因此，除了本发明的第一至第四方式中的任一发生的效果之外，还具有能够抑制由激光束的照射引起的端头的损伤的效果。

附图说明

图1是火花塞的单侧剖面图。

图2是接地电极的端面被照射激光束的接地电极及主体配件的侧视图。

图3的(a)是照射有激光束的端面的放大图，(b)是图3的(a)的iiib-iiib线的端面的剖面图。

图4是接地电极的端面及端头的第一状态下的图像的示意图。

图5是接地电极的端面及端头的第二状态下的图像的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是本发明的一个实施方式中的火花塞10的单侧剖面图。在图1中，将纸面上侧称为火花塞10的前端侧，将纸面下侧称为火花塞10的后端侧。火花塞10具备绝缘体11、主体配件16及接地电极17。

绝缘体11为由机械特性和高温下的绝缘性优异的氧化铝等形成的圆筒状的部件，形成有沿轴线o贯通的轴孔12。在轴孔12的前端侧配置有中心电极13。

中心电极13为沿轴线o延伸的棒状的部件，铜或以铜为主要成分的芯材被镍或镍基合金覆盖。中心电极13保持于绝缘体11，前端从轴孔12露出。含有贵金属的端头14接合于心电极13的前端。

端子配件15为连接有高压电缆(未图示)的棒状的部件，由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。端子配件15在前端侧被压入轴孔12的状态下固定于绝缘体11的后端。在绝缘体11的外周的前端侧与端子配件15在轴线o方向上隔开间隔地敛紧固定有主体配件16。主体配件16为由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成的大致圆筒状的部件。在主体配件16的前端接合有接地电极17。

接地电极17为具有与主体配件16接合的一个端部18和与一个端部18相反的另一个端部19的棒状的金属制(例如镍基合金制)的部件。关于接地电极17，其宽度方向的截面形成为大致矩形，将侧面20作为内侧地使另一个端部19侧弯曲。通过使接地电极17的另一个端部19侧弯曲，另一个端部19的端面21沿轴线o配置。在接地电极17的另一个端部19的侧面20接合有含有贵金属的端头27。端头27形成为与接合于中心电极13的端头14相对的柱状，在端头14、27之间形成有火花间隙。

火花塞10例如通过以下的方法来制造。首先，预先以将在前端接合有端头14的中心电极13插入到绝缘体11的轴孔12中并使中心电极13的前端从轴孔12露出到外部的方式配置。在将端子配件15插入到轴孔12中并确保端子配件15与中心电极13的导通之后，预先将接合有接地电极17的一个端部18的主体配件16组装在绝缘体11的外周。在接地电极17的另一个端部19的侧面20上接合端头27之后，以在轴线o方向上端头27与中心电极13(端头14)相对的方式将接地电极17弯曲，获得火花塞10。

检测装置30是用于根据对火花塞10(工件)的接地电极17进行拍摄而得到的图像来检测工件的各部的位置的装置。检测装置30具备：相机31，对绝缘体11被钳持而固定的火花塞10(工件)的中心电极13及接地电极17进行拍摄；图像处理装置32，对相机31拍摄到的图像进行运算处理；以及第一照明33和第二照明34，向工件照射光。

相机31是与接地电极17的另一个端部19的端面21、中心电极13及端头14的侧面相对并对中心电极13(端头14)、接地电极17(端头27)进行拍摄而得到图像的装置。图像处理装置32是用于根据相机31拍摄到的图像来对接地电极17的另一个端部19的端面21和端头14、27的边缘进行检测的装置。图像处理装置32读取任意范围的灰度来检测明暗的边界(边缘)。

图像处理装置32对端头27相对于接地电极17的位置、接地电极17和端头27相对于中心电极13(端头14)的位置、接地电极17的端面21的尺寸、端头14、27之间的距离(火花间隙的大小)等中的一种以上进行测定。基于图像处理装置32的运算结果，能够针对会对火花塞10的点火性能造成影响的端头27相对于中心电极13的位置、端头27相对于接地电极17的位置等来进行是否良好的判定和调整。

第一照明33是向接地电极17的侧面20及其周围照射光的装置。通过第一照明33向侧面20及其周围照射光，侧面20及其周围的反射光和端面21、中心电极13及端头14、27的廓影入射到相机31。端面21、中心电极13及端头14、27的廓影是通过接地电极17、中心电极13及端头14、27遮挡来自侧面20的反射光而形成的。

第二照明34为向接地电极17的另一个端部19的端面21及其周围照射光的装置。通过第二照明34向端面21及其周围照射光，端面21及其周围的反射光入射到相机31。

在进行使用检测装置30的图像处理工序之前进行焊接工序。在焊接工序中，通过电阻焊接、激光焊接等将端头27接合于接地电极17的另一个端部19的侧面20。如果由于焊接的热量的影响而使接地电极17的端面21的色调和光泽在工件之间产生偏差，则存在如下这样的问题：图像处理装置32根据相机31拍摄到的图像而读取的灰度产生偏差，因此基于图像处理的边缘检测的精度降低。

因此，为了确保基于图像处理的检测精度，在研磨工序中对接地电极17的端面21进行研磨。由于能够对端面21进行研磨而去除色调发生变化的部分或者增大扩散反射光的强度，因此能够使端面21的色调和光泽一致而减小工件之间的灰度的偏差。其结果是，能够确保基于图像处理的边缘检测的精度。在本实施方式中，对将激光束36照射在端面21上而对端面21进行研磨的情况进行说明。

图2是接地电极17的端面21被照射激光束36的接地电极17及主体配件16的侧视图。图3(a)是照射有激光束36的端面21的放大图，图3(b)是图3(a)的iiib-iiib线的端面21的剖面图。

如图2所示，从加工头35向端头27焊接在侧面20上的接地电极17的端面21照射激光束36。在本实施方式中，激光束36的光束轴37与将侧面20中的接合有端头27的部分(侧面20的一部分)延长而得到的假想平面38(与图2纸面垂直的平面)不平行。光束轴37与端面21的交点沿端面21上的连续曲线扫描端面21。

通过使激光束36的光束轴37与接地电极17的侧面20不平行，能够抑制由激光束36的照射引起的端头27的损伤。即，在激光束36的光束轴37与假想平面38平行的情况下，在向端面21中的接近端头27的部分(图2下侧)照射激光束36时，如果光束轴37不与端面21相交而从端面21偏离，则激光束36会击中端头27的根部。但是，在光束轴37与假想平面38不平行的情况下，由于即使光束轴37不与端面21相交而从端面21偏离也能够使得激光束36不会击中端头27的根部，因此能够抑制由激光束36的照射引起的端头27的损伤。

特别是在本实施方式中，优选将加工头35配置在比假想平面38靠端头27侧(图2下侧)而向端面21照射激光束36。这是由于，在向端面21中的接近端头27的部分(图2下侧)照射激光束36时，即使光束轴37不与端面21相交而从端面21偏离，也能够防止激光束36直接击中端头27。并且，这是由于，在向端面21中的远离端头27的部分(图2上侧)照射激光束36时，即使光束轴37不与端面21相交而从端面21偏离，也能够使激光束36不会击中端头27。

如图3(a)及图3(b)所示，在本实施方式中，脉冲激励激光的激光束36(参照图2)照射于端面21。通过向端面21照射激光束36，端面21的表面部分地熔融而形成液相。该液相通过表面张力的作用而流动之后，固化而形成相对于缘部41凹陷的凹部40。根据激光的一个脉冲的持续时间和强度，形成一个凹部40及缘部41。使凹部40及缘部41多个相连而在端面21上形成多个凹凸。通过形成在端面21上的多个凹凸，能够减小来自端面21的正反射光的强度并增大扩散反射光的强度。其结果是，能够减小工件之间的端面21的色调和光泽的偏差。

与使用砂轮或刷子等研磨材料的机械研磨或磨削相比，使用激光束36的研磨能够通过控制向端面21输入的能量而重现性良好地控制端面21的表面粗糙度。进而，与机械研磨或磨削、化学研磨等相比，能够缩短加工时间，并且能够不需要清洗、干燥等后处理。另外，在使用砂轮或刷子等研磨材料的机械研磨的情况下，研磨材料会磨损，因此研磨材料的管理需要工时，但是通过使用激光束36，能够不需要研磨材料的管理。进而，除了能够在空气中处理之外，还能够通过照射激光束36而使形成在端面21上的氧化膜(未图示)熔融或升华，因此也能够抑制端面21的色调的偏差。

由于脉冲激励激光与连续激励激光相比能够减小熔融深度，因此凹凸的大小的控制较容易，与连续激励激光相比，能够提高抑制端面21的色调和光泽的偏差的重现性和稳定性。此外，一个凹部40的大小设定为20μm～40μm，凹部40的最大深度与缘部41的最大高度的差设定为1μm～10μm，优选设定为3μm～7μm。这是为了控制扩散反射光的强度。

接下来，参照图4及图5，对根据相机31(图1参照)拍摄到的图像来检测接地电极17的端面21的图像处理进行说明。图4是接地电极17的端面21及端头14、27的第一状态下的图像的示意图，图5是接地电极17的端面21及端头14、27的第二状态下的图像的示意图。

图4所示的第一状态是将第一照明33点亮并将第二照明34熄灭的状态。在将第一状态下的图像转换为灰度时，获得接地电极17的侧面20为“明”且端面21、中心电极13及端头14、27为“暗”的图像。图5所示的第二状态是将第一照明33熄灭并将第二照明34点亮的状态。在将第二状态下的图像转换为灰度时，获得接地电极17的侧面20为“暗”、端面21为“明”且中心电极13及端头14、27在其中间的图像。

如图4及图5所示，图像处理装置32(参照图1)为了进行边缘检测而根据工件的形状和测定内容来设定多个检测线。在本实施方式中，设定有检测线42～48。检测线42～48视觉性地显示检测边缘的范围。图像处理装置32读取检测线42～48上的灰度来检测明暗的边界(边缘)。

如图4所示，检测线42是检测端头27的侧面27b、27b的位置的范围，横穿端头27的侧面27b、27b之间。检测线43、44是检测端头27的末端面27a的位置、端头14的末端面14a的位置的范围，并与检测线42正交。检测线43、44彼此平行地配置并且纵穿端头14、27。检测线45是检测端头14的侧面14b、14b的位置的范围，与检测线42平行配置，并且横穿端头14的侧面14b、14b之间。

如图5所示，检测线46、47、48是检测端面21的缘部22(边缘)的范围。缘部22具备焊接有端头27的侧面20与端面21的棱23、分别与棱23的两端24连接并彼此相对的一对棱25和两端与棱25连接并与棱23相对的棱26。检测线46是检测缘部22中的棱23的两端24的位置的范围，并与棱23的两端24的部分交叉。检测线47、48是检测棱23、26的位置的范围，并与检测线46正交。检测线47、48彼此平行地配置并且与棱23、26交叉。

接下来，对图像处理工序中的使用检测线42～48的边缘检测进行说明。检测装置30读取检测线42上的灰度来检测端头27的侧面27b的位置，读取检测线46上的灰度来检测棱23的两端24的位置。由此，检测装置30能够检测端头27的侧面27b相对于棱23的位置。检测装置30能够基于该检测结果来判定端头27是否接合在接地电极17的侧面20的宽度方向(图5左右方向)的预定位置。

检测装置30读取检测线47、48上的灰度来检测棱23、26的位置，读取检测线43、44上的灰度来检测端头27的末端面27a的位置。由此，检测装置30能够检测棱23、26之间的距离及端头27的末端面27a相对于棱23、26的位置。检测装置30能够基于该检测结果，判定棱23、26之间的距离(轴线o方向上的端面21的长度即接地电极17的厚度)、接地电极17的棱23与端头27的末端面27a的距离及棱23与末端面27a的平行度是否在预定的范围内。

检测装置30读取检测线42上的灰度来检测端头27的侧面27b的位置，读取检测线45上的灰度来检测端头14的侧面14b的位置。由此，检测装置30能够检测端头27的侧面27b相对于端头14的侧面14b的位置。检测装置30能够基于该检测结果，判定端头27相对于端头14的宽度方向(图5左右方向)上的偏移量是否在预定范围内。

检测装置30读取检测线43、44上的灰度来检测端头27的末端面27a及端头14的末端面14a的位置。由此，检测装置30能够检测端头27的末端面27a相对于端头14的末端面14a的位置。检测装置30能够基于该检测结果，判定端头14、27之间的火花间隙及末端面14a、27a的平行度是否在预定范围内。

根据本实施方式，通过在图像处理工序之前进行的研磨工序对端面21的缘部22的至少一部分(检测线42～48相交的部分)进行研磨，因此能够使该部分的扩散反射光的强度相对地增大。其结果是，能够抑制端面21的色调和光泽的偏差。因此，能够确保基于使用检测装置30的图像处理的对端面21的边缘检测的检测精度。

此外，在研磨工序中，至少研磨端面21的缘部22中的棱23的两端24的部分。由此，检测装置30能够确保端头27相对于棱23的两端24的部分的位置的检测精度。其结果是，检测装置30能够确保端头27是否接合于接地电极17的侧面20的宽度方向(图5左右方向)上的预定位置这一判定的判定精度。

在研磨工序中，至少研磨端面21的缘部22中的棱23的部分。由此，检测装置30能够确保端头27相对于棱23的部分的位置的检测精度。其结果是，检测装置30能够确保接地电极17的棱23与端头27的末端面27a的距离等是否处于预定范围内这一判定的判定精度。

在研磨工序中，至少研磨端面21的缘部22的全部。由此，检测装置30能够确保棱23、26之间的距离、棱23的两端24之间的距离的检测精度。其结果是，检测装置30能够测定接地电极17的端面21的尺寸(接地电极17的厚度及宽度)。因此，能够检测是否未混入具有尺寸不同的接地电极17的火花塞10。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明不被上述实施方式以任何方式限定，可以容易地推断出在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改进变形。

在上述实施方式中，对向接地电极17的端面21照射脉冲激励激光的激光束36的情况进行了说明，但不一定局限于此。当然可以代替脉冲激励激光而例如向端面21照射连续激励激光的激光束36来对端面21进行研磨。这是由于，即使是连续激励激光，也能够与脉冲激励激光同样地使接地电极17的端面21熔融。

在上述实施方式中，对向接地电极17的端面21照射激光束36的情况进行了说明，但不一定局限于此。当然可以代替激光束36而向接地电极17照射电子束。这是由于，能够使加速的电子(热电子)与接地电极17的端面21碰撞而与激光束36同样地使端面21熔融。另外，当然可以代替激光束36而通过使用砂轮或刷子等研磨材料的机械研磨或磨削、化学研磨，对接地电极17的端面21进行研磨。这是由于，即使通过这些研磨或磨削也能够去除端面21的色调发生变化的部分或者增大扩散反射光的强度。

在上述实施方式中，对在以将主体配件16安装于绝缘体11的状态使接地电极17的另一个端部19侧弯曲之后对接地电极17的端面21进行研磨的情况进行了说明，但不一定局限于此。当然可以的是，如果在对接地电极17的另一个端部19侧的侧面20焊接了端头27之后，则在使接地电极17的另一个端部19侧弯曲之前对端面21进行研磨。另外，当然可以的是，如果在对接地电极17的另一个端部19侧的侧面20焊接了端头27之后，则在将主体配件16安装于绝缘体11之前对端面21进行研磨。

在上述实施方式中，对图像处理中的检测线46设定于与棱23的两端24交叉的位置的情况进行了说明，但不一定局限于此。当然可以在与一对棱25、25交叉的位置设定检测线46。这是由于，棱25、25之间的距离与棱23的两端24之间的距离相等，因此，与上述实施方式同样地，检测装置30能够检测端头27相对于棱23的两端24的部分的位置。

在上述实施方式中，对使与主体配件16接合的接地电极17弯曲的情况进行了说明。但是，不一定局限于此。当然可以使用直线状的接地电极来取代使用弯曲的接地电极17。在该情况下，使主体配件16的前端侧沿轴线o方向延伸，使直线状的接地电极与主体配件16接合，使接地电极与中心电极13相对。

在上述实施方式中，对在中心电极13上接合有端头14的情况进行了说明，但不一定局限于此，当然可以省略端头14。

在上述实施方式中，对以端头27与中心电极13在轴线o方向上相对的方式配置接地电极17的情况进行了说明。但是，不一定局限于此，能够适当地设定接地电极17与中心电极13的位置关系。作为接地电极17与中心电极13的其他位置关系，例如，可以列举出以中心电极13(端头14)的侧面与端头27相对的方式配置接地电极17等。在该情况下，能够以端头27从接地电极17的端面21突出的方式将端头27接合于接地电极17。

标号说明

10火花塞

16主体配件

17接地电极

18一个端部

19另一个端部

20侧面

21端面

22缘部

23棱

24两端

27端头

36激光束

37光束轴。