火花塞及火花塞的制造方法与流程

1.本发明涉及用于内燃机的火花塞及其制造方法。


背景技术：

2.作为汽车用发动机等内燃机的点火单元，使用火花塞。火花塞例如具有轴状的中心电极、在内侧保持该中心电极的大致圆筒状的绝缘体、在内侧保持该绝缘体的主体配件。
3.通常，在火花塞上附加由制造商名、标志(logo)标记或产品编号等文字或记号及其他图像等构成的标记。近年来，将二维码等这样的预先定义的识别标记附加在火花塞上，使得在产品的流通过程中能够追踪火花塞的履历信息的要求正在提高。
4.例如，专利文献1中公开的火花塞具备在金属制的构件的表面产生的氧化被膜或由金属制的构件及氧化被膜构成的标记。标记是向金属制的构件的表面照射激光束而促进金属制的构件的表面的氧化被膜的形成或去除氧化被膜而形成的。
5.专利文献1：日本特开2018-190673号公报
6.火花塞在其流通过程中，例如进行海上运输等时，有可能暴露在高温多湿的环境下。由此，有时在附加到火花塞的识别标记的表面产生锈，难以判别识别标记。
7.另外，当将多个火花塞一起打包运输时，由于相邻的火花塞彼此或火花塞与缓冲材料接触而发生摩擦，因此附加到火花塞上的识别标记有时会剥离。


技术实现要素：

8.因此，在本发明中，目的在于提供能够抑制锈、剥离等识别标记的劣化的火花塞。
9.本发明的一个方面涉及的火花塞具备：绝缘体；金属构件；标记，设置于所述绝缘体及所述金属构件中的至少任一个的表面；及保护层，以覆盖所述标记的方式设置。在该火花塞，所述保护层具有透光性且包含荧光物质。
10.根据上述结构，通过以覆盖标记的方式设置有保护层，能够保护标记。因此，在火花塞的流通过程等，能够抑制锈、剥离等这样的标记的劣化。而且，通过在保护层包含有荧光物质，在形成标记后，通过对标记照射规定的波长的光，使保护层显色，能够确认保护层形成在适当的区域。
11.本发明的另一个方面涉及具备绝缘体和金属构件并在所述绝缘体及所述金属构件中的至少任一个的表面具有标记的火花塞的制造方法。该制造方法包括形成所述标记的标记形成工序、形成包含荧光物质的保护层的保护层形成工序。
12.根据上述的制造方法，能够在形成于绝缘体及金属构件中的至少任一个的表面的标记上形成包含荧光物质的保护层。通过在标记上形成包含荧光物质的保护层，能够抑制附加到火花塞的标记上的锈、剥离等劣化。另外，通过在保护层中包含荧光物质，在形成标记后，通过对标记照射规定的波长的光，使保护层显色，能够确认形成有保护层的区域。
13.上述的本发明的一个方面涉及的火花塞的制造方法也可以在所述保护层形成工序之后，还包括对所述标记照射光来确认所述保护层的状态的确认工序。
14.根据上述的制造方法，在形成标记及保护层后，通过对标记照射紫外线等的光，使保护层显色，能够确认保护层是否形成在适当的区域。
15.在上述的本发明的一个方面涉及的火花塞的制造方法中，在所述确认工序中，也可以是，将对被具有规定的厚度的保护层覆盖的标记照射所述光时的发光量设为基准值，并将对成为确认对象的所述火花塞照射所述光时的发光量与所述基准值进行比较，从而确认所述保护层的状态。
16.根据上述的制造方法，能够确认保护层是否形成为适当的厚度。
17.发明效果
18.如上所述，根据本发明的一个方面涉及的火花塞，通过设置有覆盖标记的保护层，能够保护标记。因此，在火花塞的流通过程等，能够抑制锈、剥离等这样的标记的劣化。而且，本发明的一个方面涉及的火花塞通过在保护层包含有荧光物质，在标记形成后及之后的产品的流通过程等中，通过对标记照射光，能够确认保护层的状态。另外，根据本发明的另一个方面涉及的火花塞的制造方法，能够制造能抑制附加到火花塞的标记上的锈、剥离等劣化的火花塞。
附图说明
19.图1是表示第一实施方式涉及的火花塞的外观的侧视图及附加到火花塞上的标记的放大图。
20.图2是表示本发明的一个实施方式涉及的火花塞的制造工序的一部分的流程图。
21.图3是将对一个实施方式涉及的火花塞的二维码照射紫外线的情况和不照射紫外线的情况进行比较而表示的图像。
22.图4是表示第二实施方式涉及的火花塞的外观的侧视图及附加到火花塞的标记的放大图。
23.标号说明
24.1：火花塞
25.10：二维码(标记)
26.11：第一部分
27.12：第二部分
28.30：主体配件(金属构件)
29.50：绝缘体
30.52：端子配件(金属构件)
31.61：保护层
32.101：火花塞
具体实施方式
33.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标注相同的标号。它们的名称及功能也相同。因此，不重复关于它们的详细的说明。
34.〔第一实施方式〕
35.在第一实施方式中，作为本发明的火花塞的一例，对在金属构件(具体而言，主体
配件30)的表面附加有标记的火花塞进行说明。在图1中，表示本实施方式涉及的火花塞1的外观。另外，在图1中，将附加到火花塞1的标记(具体而言，二维码10)放大表示。
36.(火花塞的整体结构)
37.首先，参照图1对火花塞1的整体结构进行说明。火花塞1具备绝缘体50及主体配件30。
38.绝缘体50是沿火花塞1的长度方向延伸的大致圆筒形状的构件。绝缘体50由绝缘性、耐热性及热传导性优异的材料形成。例如，绝缘体50由氧化铝系陶瓷等形成。在绝缘体50的一个端部(前端部51)，设置有中心电极21。另外，在绝缘体的另一个端部(后端部)，安装有端子配件52。端子配件52是本发明涉及的火花塞上的金属构件的一例。
39.中心电极21在其前端部从绝缘体50的前端部51突出的状态下，贯通保持在绝缘体50的轴孔中。中心电极21以其前端部位于大致圆筒形状的绝缘体50的轴线o上的方式安装于绝缘体50。中心电极21具有大致圆柱形状，其前端部分缩径成锥状。
40.主体配件30是固定于内燃机的螺纹孔的大致圆筒形状的构件。主体配件30以部分地覆盖绝缘体50的方式设置。主体配件30由具有导电性的金属材料形成。作为这样的金属材料，可列举以低碳钢或铁为主要成分的金属材料等。主体配件30是本发明涉及的火花塞上的金属构件的一例。
41.主体配件30主要具有压紧部31、工具卡合部32、弯曲部33、座部34及螺纹部35等。
42.压紧部31及弯曲部33是用于将主体配件30安装于绝缘体50的部位。工具卡合部32是在将主体配件30安装于内燃机的螺纹孔时使扳手等工具卡合的部位。座部34位于工具卡合部32与螺纹部35之间。在火花塞1安装于内燃机的状态下，在座部34的前端侧的端面(座面)，配置有环状的垫圈42。螺纹部35位于绝缘体50的前端部51侧。在将火花塞1安装于内燃机时，形成于螺纹部35的外周的螺纹槽与内燃机的螺纹孔螺合。
43.另外，在主体配件30的前端部侧(螺纹部35所处的一侧)安装有接地电极41。接地电极41是整体弯曲成大致l字形的棒状体，基端侧与主体配件30的前端面接合固定。接地电极41的前端部延伸到绝缘体50的轴线o的假想延长线通过的位置。并且，在接地电极41的前端部的附近，形成有朝向中心电极21侧突出的凸部(未图示)。
44.中心电极21及接地电极41例如以包含ni(镍)作为主要成分的ni基合金等金属材料为母材而形成。作为添加到ni基合金的合金元素，可列举al(铝)等。中心电极21及接地电极41可以在其内部具有由热传导性优异的金属、例如cu(铜)或cu合金等金属材料等构成的芯材。
45.另外，接地电极41也可以包含选自mn(锰)、cr(铬)、al(铝)及ti(钛)中的至少一种元素作为ni以外的成分。
46.中心电极21的前端部例如可以由成形为圆柱状的贵金属端头构成，通过焊接等与中心电极21的前端接合。
47.在主体配件30及接地电极41的表面，形成有镀层。通过在表面形成镀层，能够抑制主体配件30及接地电极41等的腐蚀。在镀层，例如包含zn(锌)、ni(镍)、sn(锡)及cr(铬)等。
48.此外，在绝缘体50额端子配件52的表面，也形成有与上述相同的镀层。由此，能够抑制端子配件52的腐蚀。
49.(关于火花塞的标记)
50.在火花塞1，附加有作为标记的一例的二维码10。二维码10例如是datamatrix码、qr码(注册商标)等。在二维码10中，包含有火花塞1的产品信息、制造过程的履历信息等用于识别各个火花塞的各种信息。
51.此外，在本发明中，标记不限于二维码。作为二维码以外的标记，例如，可列举由条形码等一维码、文字、记号及图像等构成的标记。另外，标记也可以组合一维码、二维码、文字记号及图像中的几个而构成。
52.在本实施方式涉及的火花塞1中，二维码10附加于主体配件30的表面的任意的位置。附加二维码10的位置没有特别限定。例如，如图1所示，可以在构成主体配件30的座部34的外周面形成二维码10。
53.二维码10具备作为矩形的单元的集合的第一部分11和作为反射率比第一部分11高的矩形的单元的集合的第二部分12。在本实施方式中，将第一部分11设为暗模块，将第二部分12设为亮模块。通过第一部分11和第二部分12的组合，在产品、部件表示固有的履历信息。在本实施方式中，如后所述，第一部分11由氧化被膜形成，第二部分12由基底区域形成。关于二维码10的更具体的结构，可以应用以往公知的标记(例如，专利文献1中公开的标记40等)的结构。
54.在本实施方式涉及的火花塞1中，二维码10的表面由保护层61覆盖。如图1所示，保护层61形成在比形成有二维码10的区域稍大的区域。即，在保护层61的形成区域内，包含形成有二维码10的区域。
55.保护层61具有透光性。在此，保护层61具有透光性是指可见光等的光通过保护层61，保护层61的下层的面为可视觉辨认的状态。通过保护层61具有透光性，能够读取在保护层61之下形成的二维码10的信息。
56.另外，保护层61包含荧光物质。荧光物质是在照射特定的波长的光时发出与其波长不同的波长的光的物质。通过使保护层61包含荧光物质，例如，在照射紫外线(黑光)等的光时，从荧光物质发出可见光，能够设为人能视觉辨认保护层61的形成区域的状态。
57.此外，在其他实施方式中，二维码10也可以附加于端子配件52的端面等。另外，也可以在主体配件30附加二维码10，在端子配件52附加由文字构成的标记。在该情况下，以覆盖各个标记的方式，在主体配件30的表面及端子配件52的表面设置有保护层61。
58.通过使二维码10的表面由保护层61覆盖，能够抑制从二维码10及其周边的区域产生锈。另外，通过设置有保护层61，能够避免对二维码10造成损伤或二维码10发生摩擦。因此，在将多个火花塞1一起打包运输时等，能够抑制附加到火花塞1的二维码10缺损而无法读取的情况。
59.另外，通过使保护层61包含荧光物质，在标记形成后及之后的产品的流通过程等中，通过对标记照射光，能够确认保护层61的形成区域。因此，如果是火花塞1的制造过程，则能够确认保护层61是否以覆盖标记整体的方式形成在合适的区域。另外，在火花塞1的完成后的流通过程的中途，通过对标记照射光，能够容易地确认保护层61有无剥离。
60.(火花塞的制造方法)
61.接着，对火花塞1的制造方法进行说明。在此，在火花塞1的制造方法中，也以形成二维码10等标记及覆盖标记的保护层61的工序为中心进行说明。对于火花塞1的制造方法中的除此以外的制造工序，能够应用与以往的火花塞的制造方法相同的制造方法。
62.在图2中，依次表示与二维码10及保护层61的形成相关的工序。以下，以对火花塞1的成品形成二维码10的情况为例进行说明。但是，对于制造中途的火花塞1的构成部件，也可以通过与以下说明的方法相同的方法来形成二维码10。
63.如图2所示，在火花塞1的制造方法包括标记形成工序(s11)、保护层形成工序(s12)及确认工序(s13)。
64.在进行标记形成工序(s11)时，首先，准备未附加二维码10的状态的火花塞1。在标记形成工序(s11)中，在火花塞1的标记形成面形成标记。在此，标记形成面是指火花塞1的绝缘体50或金属构件的表面的预定形成标记的区域。在图1所示的例中，标记形成面是主体配件30的座部34的表面的一个区域。
65.标记的形成例如使用激光加工。在使用激光加工来形成标记的情况下，首先，在标记形成面形成基底区域。基底区域是在标记的形成区域中成为背景的区域。在火花塞1的标记形成面，形成有镀膜氧化而成的氧化被膜。该氧化被膜的厚度、密度有可能有不均。
66.因此，对标记形成面照射激光束，去除形成在表面的氧化被膜，由此形成基底区域。由此，能够形成反射率比之后形成的标记部分(在标记为二维码10的情况下，为第一部分11)高的基底区域。基底区域例如在标记为二维码10的情况下，构成第二部分12。
67.然后，对基底区域内进一步照射激光束，对基底区域部分地进行加热。由此，促进照射激光束而加热的部分的氧化被膜的形成。在该激光束的照射工序中，通过使用扫描头扫描激光束，在基底区域内的规定的部位形成氧化被膜。此时，调整激光输出、扫描速度、激光束的焦点直径、焦点深度等，向火花塞1照射比形成基底区域时高的能量的激光束。由此，促进激光束照射的部分的氧化，形成黑化的氧化被膜。该氧化被膜成为二维码10的第一部分11。
68.此外，构成第一部分11的氧化被膜的氧化程度可以通过激光输出来控制。因此，能够使构成第一部分11的氧化被膜的厚度、密度大致均匀。
69.关于标记形成工序(s11)的更具体的方法，例如，能够应用专利文献1等中记载的以往公知的标记形成方法。
70.如上所述，在火花塞1形成标记后，进行保护层形成工序(s12)。在保护层形成工序中，在标记上涂布包含荧光物质的油墨，形成包含荧光物质的保护层61。作为保护层61的材料的包含荧光物质的油墨，例如，可列举隐形油墨。隐形油墨是包含特定的荧光物质，在太阳光下不能够识别为颜色，但照射紫外线等特定的波长的光线时在可见光区域进行荧光发光的功能油墨。此外，本发明的荧光物质是指在照射规定的波长的光时在可见光区域进行荧光发光的物质。
71.作为隐形油墨，更具体而言，例如，可列举商品名“ecobeaut ink”(almarq株式会社制，产品编号：b200uv-2)。该ecobeaut ink在通常的状态下是无色透明的，但具有当照射波长365nm附近的紫外线时发蓝白光的性质。
72.在保护层形成工序中，在将油墨涂布在标记上时，例如，可以使用喷墨法等印刷方法、使用橡胶图章的盖章方法。涂布在标记上的油墨随着时间的经过，醇挥发，包含荧光物质的保护层形成材料残留而成为保护层61。
73.如图1所示，保护层61优选形成在比二维码10等标记的形成区域稍大的区域。由此，能够用保护层61覆盖二维码10的整体。
74.在本实施方式涉及的火花塞1的制造方法中，在形成保护层61后，进行确认保护层61的状态的确认工序(s13)。在该确认工序中，对形成有标记的火花塞1照射光。作为在确认工序中照射的光，选择激发油墨中包含的荧光物质的波长的光。例如，在保护层61由上述的ecobeaut ink形成的情况下，照射波长365nm的紫外线。
75.在对火花塞1照射光时，以至少光照射到形成有二维码10等标记的区域的方式进行照射。当对形成有标记的区域照射光时，以覆盖二维码10的方式设置的保护层61内的荧光物质发出可见光。由此，能够通过目视确认形成有保护层61的区域。
76.在图3中，表示拍摄了在座部34形成有二维码10的火花塞1的二维码10周边所得的图像。图3的左侧是在不照射特定波长的光(具体而言，波长365nm的紫外线)的状态下拍摄二维码10的周边所得的图像，图3的右侧是在照射特定波长的光(具体而言，波长365nm的紫外线)的状态下拍摄二维码10的周边所得的图像。
77.如图3的左侧的图像那样，在不照射紫外线的情况下，能够以鲜明的状态视觉辨认二维码10，另一方面，难以确认无色透明的保护层61的形成区域。另外，如图3的右侧的图像那样，在照射紫外线的情况下，形成有二维码10及其周边的保护层61的区域显色为特定的颜色(例如，蓝色)。由此，在确认工序中，人能够通过目视确认保护层61的形成区域。
78.此外，在确认工序(s13)中，也可以如确认保护层61是否为适当的厚度等那样确认保护层61的状态是否良好。当保护层61的厚度过度厚时(即，隐形油墨的涂布量过多时)，二维码10的读取时的读取精度降低。另外，当保护层61的厚度过度薄时(即，隐形油墨的涂布量过少时)，二维码10的形成区域上的防锈效果降低。因此，保护层61的厚度优选在规定的范围内。
79.保护层61的厚度的确认可以通过确认保护层61包含的荧光物质的量来进行。保护层61中包含的荧光物质的量与向保护层61照射光时的发光浓度(发光量)成比例。即，当荧光物质的量多时，发光量(亮度)增加，当荧光物质的量少时，发光量(亮度)减少。
80.因此，保护层61的状态的确认可以通过如下方式进行，将对对具有规定的厚度的保护层覆盖的标记照射特定波长的光时的发光量设为基准值，将该基准值与对作为确认对象的火花塞的标记照射与上述相同的光时的发光量进行比较。
81.例如，如图3的右侧的图像那样，对火花塞1的二维码10照射波长365nm的紫外线时的发光面进行拍摄，将拍摄图像的发光量(亮度)数值化。另外，事先将对具有容许范围的下限值的厚度的保护层照射波长365nm的紫外线时的发光量(亮度)作为下限阈值，将对具有容许范围的上限值的厚度的保护层照射波长365nm的紫外线时的发光量(亮度)作为上限阈值而进行存储。
82.而且，在对确认对象的火花塞1的二维码10照射波长365nm的紫外线时的发光量为该下限阈值以上且上限阈值以下的情况下，判定为设置于二维码10上的保护层61的状态为良好。另一方面，在对确认对象的火花塞1的二维码10照射波长365nm的紫外线时的发光量为上述的上下限阈值的范围外的情况下，判定为设置于二维码10上的保护层61的状态为不良。
83.当确认工序(s13)结束时，根据需要，对火花塞1进行清洗等后处理。
84.此外，以上说明的火花塞1的制造方法也同样能够应用于在端子配件52附加二维码10的情况。由此，能够得到在端子配件52的端面等形成有二维码10的火花塞1。
85.如上所述，根据本实施方式涉及的火花塞1的制造方法，能够在主体配件30及端子配件52等的金属构件的表面附加二维码10等的标记。另外，根据本实施方式涉及的火花塞1的制造方法，能够形成覆盖标记的保护层61。
86.(第一实施方式的总结)
87.如上所述，本实施方式涉及的火花塞1具备绝缘体50以及例如主体配件30、端子配件52等金属构件。在该火花塞1，在金属构件的表面，设置有例如二维码10等标记。另外，以覆盖该标记的方式设置有保护层61。保护层61具有透光性且包含荧光物质。
88.根据上述结构，通过以覆盖标记的方式设置有保护层61，能够保护标记。因此，在火花塞1的流通过程等，能够抑制锈、剥离等标记的劣化。
89.而且，通过在保护层61中包含荧光物质，在形成标记后，通过对标记照射规定的波长的光，能够使保护层61显色，从而能够确认保护层61是否形成在适当的区域。另外，在火花塞1完成后的流通过程等中，通过对标记的周边照射规定的波长的光，使保护层61显色，能够确认保护层61有无发生剥离。
90.另外，本实施方式涉及的火花塞1的制造方法包括标记形成工序、保护层形成工序、确认工序。在保护层形成工序中，例如，将隐形油墨等包含荧光物质的油墨涂布在标记上，形成保护层61。在确认工序中，对标记照射紫外线等的光来确认保护层61的状态。
91.根据本实施方式涉及的火花塞1的制造方法，能够在主体配件30及端子配件52等的金属构件的表面附加二维码10等标记。另外，根据本实施方式涉及的火花塞1的制造方法，能够在标记上形成包含荧光物质的保护层61。通过在标记上形成包含荧光物质的保护层61，能够抑制附加到火花塞的标记的锈、剥离等劣化。
92.此外，通过使用比较低粘度的隐形油墨作为包含荧光物质的油墨，与使用例如uv固化树脂等涂层材料来形成保护层相比，能够使保护层的厚度变薄。因此，在座部34的表面涂布隐形油墨时，即使万一油墨进入安装有垫圈42的座部34的前端侧的面(座面)，由于形成的涂膜薄，因此能够抑制座面的气密性降低。另外，即使在螺纹部35附着有油墨，由于形成的涂膜薄，因此能够抑制螺钉紧固扭矩降低。
93.〔第二实施方式〕
94.在第二实施方式中，作为本发明的火花塞的一例，对在绝缘体50的表面附加有标记的火花塞进行说明。在图4中，表示本实施方式涉及的火花塞101的外观。另外，在图4中，将附加于火花塞101的标记(具体而言，二维码10)放大表示。
95.火花塞101具备绝缘体50及主体配件30。绝缘体50及主体配件30能够应用与第一实施方式涉及的火花塞1相同的结构。
96.在火花塞101，作为标记的一例，例如，附加有二维码10。在本实施方式涉及的火花塞101中，二维码10附加于绝缘体50的表面的任意的位置。关于二维码10的详细结构，能够应用与第一实施方式相同的结构。
97.接着，对火花塞101的制造方法进行说明。在此，火花塞101的制造方法之中，也以形成二维码10等标记及覆盖标记的保护层61的工序为中心进行说明。
98.在图2中，依次表示与二维码10及保护层61的形成相关的工序。在火花塞101的制造方法中，包括标记形成工序(s11)、保护层形成工序(s12)及确认工序(s13)。
99.在标记形成工序(s11)中，在火花塞101的标记形成面形成标记。在图4所示的例
中，标记形成面是绝缘体50的外周面。
100.绝缘体50的表面由釉层覆盖。在绝缘体50的表面形成标记的情况下，使用喷墨法等印刷方法，在釉层的表面印刷标记。
101.此外，在标记为二维码10的情况下，为了提高码的读取精度，优选增大第一部分11和第二部分的对比度。在本实施方式涉及的火花塞101中，例如，第一部分11由油墨形成，第二部分12由釉层形成。因此，绝缘体50的表面的釉层例如使用白、乳白色、米白色等明亮的颜色的釉形成，标记的印刷优选使用黑色、深灰色、深蓝等暗色的油墨。
102.如上所述，在火花塞101形成标记后，进行保护层形成工序(s12)及确认工序(s13)。关于保护层形成工序(s12)及确认工序(s13)，能够应用与第一实施方式相同的方法，因此省略详细的说明。
103.如上所述，根据本实施方式涉及的火花塞101的制造方法，能够在绝缘体50的表面附加二维码10等标记。另外，根据本实施方式涉及的火花塞101的制造方法，能够形成覆盖标记的保护层61。
104.此外，也可以进行在第一实施方式中说明的火花塞1的制造方法和在第二实施方式中说明的火花塞101的制造方法这两者，在绝缘体50及金属构件(例如，主体配件30、端子配件52)的双方形成标记。在该情况下，附加到绝缘体50及金属构件的标记可以相同，也可以不同。在对绝缘体50和金属构件附加不同的标记的情况下，例如，可以对金属构件附加二维码，对绝缘体50附加由文字组成的标记。
105.应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明表示，而是由请求保护的范围表示，意图包括与请求保护的范围均等的意思以及范围内的所有变更。另外，将在本说明书中说明的不同的实施方式的结构相互组合而得到的结构也包含在本发明的范畴内。