JP2004358472A

JP2004358472A - Caulking machine for self-piercing rivet and punch used in this caulking machine

Info

Publication number: JP2004358472A
Application number: JP2001397363A
Authority: JP
Inventors: Shuichiro Iwatsuki; 修一郎岩月; Masa Fujita; 雅藤田; Tatsuo Asaoka; 辰雄浅岡; Masaki Yamazaki; 正樹山崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Fukui Byora Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Fukui Byora Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP3951218B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a caulking machine which can execute strong caulking fastening without a gap between a rivet and a workpiece and between the workpieces each other surely in a sealed state without changing a rivet and a punch even if the plate thickness of the workpiece and the number of lamination are changed. <P>SOLUTION: The punch is provided with an outer cylindrical body, an inner cylindrical body, which is internally made into contact with the inner peripheral face of the outer cylindrical body and movable along in the front and rear directions of the outer cylindrical body, and a center shaft body which is internally made into contact with the inner peripheral face of the inner cylindrical body, movable along in the front and rear directions of the inner cylindrical body, and has a protruding part at the center of the tip part. At the same time, the punch is connected to an inner cylindrical body moving means for moving the inner cylindrical body in its front and rear directions and a center shaft body moving means for moving the center shaft body in its front and rear directions. When the rivet punches out the workpiece to some extent, the inner cylindrical body and the center shaft body are moved to backward prescribed positions, which are individually set, and are stopped there. When the inner cylindrical body and the center shaft body reach the respective prescribed positions, the peripheral edge at the tip part of the center shaft body and the tip of the inner cylindrical body are located almost on the same plane. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルフピアシングリベット用かしめ機及びこのかしめ機で用いられるポンチに関し、より詳しくは、ワークの板厚や積層枚数が変化しても、リベットの変更（全長が異なるリベットに交換）、ポンチの変更（皿径や皿深さが異なるポンチに交換）をせずに確実にシールド状態で且つリベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が無い強固なかしめ締結を行うことができるセルフピアシングリベット用かしめ機及びこのかしめ機で用いられるポンチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車製造等の分野において、車体の金属薄板同士をかしめ締結する際には、リベットの脚部が上層ワークをある程度貫通する一方で下層ワークを貫通せず、脚部が下層ワーク内でテーパ状に拡径するかしめが行われることがある。ここで使用されるリベットはセルフピアシングリベットと称され、通常、脚部にその先端から基端部にかけて円筒状の中空部が形成され、先端面が開口している。
このようなかしめ締結を行えば、かしめ部から水漏れが生じないので、防水性に優れた車体を製造することができる。
【０００３】
ところで、ワークの板厚や積層枚数を変更する場合には、従来、かしめ用凹部の径（皿径）、同凹部の深さ（皿深さ）、かしめ用凹部中央に設けた隆起部の高さ（隆起高さ）が相違するポンチに交換し、或いは、脚長や脚径が相違するリベットに交換することで、かしめ後におけるワークのシールド状態すなわち最下層のワークがリベットによって貫通されない状態、及び、ワーク相互の接合強度を確保していた。ここで使用されるポンチは、従来、金属一体成形品のポンチであった。
【０００４】
このように、従来の一体成形型ポンチを用いる場合には、ワークの変化に応じて種々のポンチやリベットを用意する必要があった。この場合、リベットやポンチの在庫管理が煩雑になるとともにその管理費用が増大し、又、リベットやポンチの交換に必要な時間が作業のタイムロスに繋がるという問題があった。また、タイムロスや交換作業費をかけないようにするためには、リベットやポンチの種類に応じて多数のかしめ機が必要となり、かしめ機の設置スペースの拡大やかしめ装置にかかるコストも高くなるという問題があった。
【０００５】
尚、ワークの板厚や積層枚数に変更がある場合、その変更に対応した適切なリベットやポンチを使用しないと、ワークにリベットが打ち込まれていく工程において、最下層ワークの垂れ高さが一定しなくなり、これにより最下層ワークがポンチ先端の隆起部に接触するタイミングが変化して、リベットが最下層ワークを突き破ってシールド状態とならないことがあった。シールド状態にならなければ、リベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が生じて接合強度が低下しこの強度にばらつきが生じるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、ワークの板厚や積層枚数が変化しても、リベットの変更（全長が異なるリベットに交換）、ポンチの変更（皿径や皿深さが異なるポンチに交換）をせずに確実にシールド状態で且つリベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が無い強固なかしめ締結を行うことができるセルフピアシングリベット用かしめ機及びこのかしめ機で用いられるポンチの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、頭部と中空脚部とからなるセルフピアシングリベットの該中空脚部をかしめ変形させるポンチと、このポンチに向かって進退するステムとを備え、前記ポンチは、外筒体と、この外筒体の内周面に内接し該外筒体の前後方向に沿って移動可能な内筒体と、この内筒体の内周面に内接し該内筒体の前後方向に沿って移動可能で且つ先端部中央に隆起部を有する中心軸体とを備えるとともに、このポンチは、前記内筒体をその前後方向に移動させる内筒体移動手段と、前記中心軸体をその前後方向に移動させる中心軸体移動手段に連結され、これら各移動手段は前記ステムの動きに個別に連動し、前記リベットがワークをある程度打ち抜くまでは前記内筒体の先端、中心軸体の隆起部先端、及び外筒体の先端を互いに略同一平面上に位置させ、前記リベットがワークをある程度打ち抜いたら、前記内筒体と中心軸体を個別に設定された後方所定位置まで移動させそこで停止させると共にこの時の内筒体と中心軸体の移動速度は前記ステムの移動速度に略合わせた速度とされ、これら内筒体と中心軸体がそれぞれの前記所定位置に到達したとき、前記中心軸体の先端部周縁と前記内筒体の先端が略同一平面上に位置することを特徴とするセルフピアシングリベット用かしめ機である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記内筒体移動手段及び中心軸体移動手段はそれぞれ、前記ステムの動きを前記内筒体或いは中心軸体の前後方向の動きに変換するリンク機構及びカム機構から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセルフピアシングリベット用かしめ機である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記内筒体の後方停止位置及び前記中心軸体の後方停止位置を、前記ワークの厚み或いはリベットの全長のうちの少なくともいずれか一方の条件に応じて設定・変更する停止位置設定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のセルフピアシングリベット用かしめ機である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、頭部と中空脚部とからなるセルフピアシングリベットの該中空脚部をかしめ変形させるポンチであって、このポンチは、外筒体と、この外筒体の内周面に内接し該外筒体の前後方向に沿って移動可能な内筒体と、この内筒体の内周面に内接し該内筒体の前後方向に沿って移動可能で且つ先端部中央に隆起部を有する中心軸体とを備え、前記内筒体は、このポンチに連結された内筒体移動手段によって前後方向に移動され、前記中心軸体は、このポンチに連結された中心軸体移動手段によって移動され、これら各移動手段は前記ステムの動きに個別に連動し、前記リベットがワークをある程度打ち抜くまでは前記内筒体の先端、中心軸体の隆起部先端、及び外筒体の先端を互いに略同一平面上に位置させ、前記リベットがワークをある程度打ち抜いたら、前記内筒体と中心軸体を個別に設定された後方所定位置まで移動させると共にこの時の内筒体と中心軸体の移動速度は前記ステムの移動速度に略合わせた速度とされ、これら内筒体と中心軸体がそれぞれの前記所定位置に到達したとき、前記中心軸体の先端部周縁と前記内筒体の先端が略同一平面上に位置することを特徴とするポンチである。
これらの発明を提供することにより、上記課題を悉く解決する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係るセルフピアシングリベット用かしめ機を側面から見た部分断面図である。図２は、図１に示すかしめ機をＡ方向から見た部分断面図である。図３乃至５は、図１におけるポンチを拡大して示す断面図である。
本発明に係るセルフピアシングリベット用かしめ機（１）は、ポンチ（２）と、このポンチに向かって進退するステム（３）とを備えたものである。尚、ステム（３）の周面を囲うように、筒状のワーク押え部材（３５）が設けられている。
以下、これら構成要素について詳説する。
【００１２】
ポンチ（２）は、図７に例示されるように頭部（４）と中空脚部（５）とからなるセルフピアシングリベット（６）の該中空脚部（５）をかしめ変形させるものである。
このポンチ（２）は、図６に示されるように、外筒体（７）と、この外筒体（７）の内周面に内接し該外筒体（７）の前後方向に沿って移動可能な内筒体（８）と、この内筒体（８）の内周面に内接し該内筒体（８）の前後方向に沿って移動可能で且つ先端部中央に隆起部（９）を有する中心軸体（１０）とを備えるとともに、内筒体（８）をその前後方向に移動させる内筒体移動手段（１１）と、中心軸体（１０）をその前後方向に移動させる中心軸体移動手段（１２）に連結されている。図１では中心軸体移動手段（１２）のみを図示し、内筒体移動手段（１１）は図示していない。
【００１３】
各移動手段（１１）（１２）は、ステム（３）の動きに個別に連動する。これら移動手段（１１）（１２）は、リベット（６）（図７参照）がワーク（１３）をある程度打ち抜くまでは内筒体（８）の先端、中心軸体（１０）の隆起部（９）先端、及び外筒体（７）の先端を互いに略同一平面上に位置させる（図３乃至５、及び図６（ａ）参照）。
【００１４】
リベット（６）がワーク（１３）をある程度打ち抜いたら、内筒体（８）と中心軸体（１０）を個別に設定された後方所定位置まで移動させそこで停止させる。この時の内筒体（８）と中心軸体（１０）の移動速度は、ステム（３）の移動速度に略合わせた速度とされる。これら内筒体（８）と中心軸体（１０）がそれぞれの前記後方所定位置に到達したとき、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が略同一平面上に位置する（図６（ｃ）参照）。
【００１５】
尚、内筒体（８）と中心軸体（１０）がそれぞれの前記後方所定位置に到達したとき、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が完全に同一平面上に位置してもよいが、中心軸体（１０）の先端部周縁が内筒体（８）の先端よりも若干前方に位置してもよい。中心軸体（１０）の先端部周縁が若干前方に位置しても、この形態が下層ワーク（１３）の変形を邪魔することはない。
【００１６】
尚、かしめ主要工程の初期段階（図６（ａ）参照）と最終段階（図６（ｃ）参照）の間の中間段階で、ポンチ（２）は、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が略同一平面上に位置する（図６（ｂ）参照）。このとき、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が完全に同一平面上に位置してもよいし、中心軸体（１０）の先端部周縁が内筒体（８）の先端よりも若干前方に位置してもよい。
【００１７】
中間段階において中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が略同一平面上に位置したら、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）先端の位置関係はそのままで、中心軸体（１０）と内筒体（８）は最終段階の所定位置まで移動する（図６（ｃ）参照）。
【００１８】
内筒体移動手段（１１）及び中心軸体移動手段（１２）の具体的構成は、特に限定されるものではないが、例えば以下の構成を採ることができる。
図１乃至５に示す例では、内筒体移動手段（１１）及び中心軸体移動手段（１２）はそれぞれ、ステム（３）の動きを内筒体（８）或いは中心軸体（１０）の前後方向の動きに変換するリンク機構（１４）及びカム機構（１５）から構成されている。
【００１９】
リンク機構（１４）には、内筒体（８）を移動させるためのものと、中心軸体（１０）を移動させるためのものとがあり、これらのリンク機構（１４）は別々に設けられている（図１では、中心軸体（１０）用のみを示す）。リンク機構（１４）は、ステム（３）の動きに連動する。
【００２０】
リンク機構（１４）は、図１に例示する如く、例えば３節リンク機構から構成することができる。この３節リンク機構（１４）において、外側の第１節（１６）と第３節（１８）は、中間の第２節（１７）を介して連結されている。第１節（１６）の外側端部は、ブロックカバー（１９）の側面にガイド板移動装置（２０）を介して取り付けられたガイド板（２１）に回動可能にピン接合されている。第２節（１７）の中間部は、ステム（３）とポンチ（２）の間にあるフレーム（２２）に回動可能にピン接合されている。第３節（１８）の外側端部は、ポンチ（２）の支持台（２３）上に設けられたスライダ（２４）に回動可能にピン接合されている。
【００２１】
スライダ（２４）は、ステム（３）の移動方向に対して直角にスライドするようになっている。スライダ（２４）には、全体が該スライダ（２４）のスライド方向に対して緩い傾斜角度で直線状に伸びる全傾斜型の第１カム溝（２５）が形成されている。この第１カム溝（２５）には、従動片（２６）が嵌め込まれている。この従動片（２６）は、図３に示される如く、内筒体（８）、中心軸体（１０）にそれぞれ設けられている。
【００２２】
スライダ（２４）をスライド移動させることにより、第１カム溝（２５）が従動片（２６）を前後方向へ移動させ、これに伴って、内筒体（８）、中心軸体（１０）が前後方向へ個別に移動する。
【００２３】
スライドブロック（２９）の外側にある不動のブロックカバー（１９）の側面には、ガイド板移動装置（２０）が設けられている。このガイド板移動装置（２０）は、後述するガイド板（２１）を前後方向に移動させるものである。ガイド板移動装置（２０）は、例えば、シリンダ装置やモータを駆動源として構成することができる。移動装置（２０）本体はブロックカバー（１９）に固定され、移動装置（２０）におけるロッド等の従動部にはガイド板（２１）が回動可能にピン接合される。
【００２４】
ガイド板移動装置（２０）は、内筒体（８）の後方停止位置及び中心軸体（１０）の後方停止位置を、ワークの厚み（１３）或いはリベット（６）の全長のうちの少なくともいずれか一方の条件、必要に応じて更にワーク（１３）の積層枚数や積層順序等の条件に応じて設定・変更する停止位置設定手段（３０）の一構成要素である。
【００２５】
この停止位置設定手段（３０）（図１参照）は、ガイド板移動装置（２０）と、この装置（２０）の動作を制御する制御部（図示せず）とから構成されている。制御部は、コンピュータから構成されており、ワーク（１３）の厚み、積層枚数、積層順序、リベット（６）の全長等の条件が入力されると、内筒体（８）及び中心軸体（１０）のそれぞれの最適な後方停止位置を算出し、その算出結果に応じた作動命令を内筒体（８）用及び中心軸体（１０）用の各ガイド板移動装置（２０）に与える。
【００２６】
尚、ワーク（１３）の厚み等の条件は作業者によって入力されてもよいが、センサから得た厚み実測値を用いて制御部が自動的に算出するようにしてもよい。或いは、このかしめ機（１）をロボットアーム（図示せず）の先端部に取り付け、かしめ機（１）がロボットアームの動きによってワーク（１３）の任意の位置で作動できるようにする。ロボットアームの動きは、コンピュータに制御され、かしめを行う位置とその位置に対応するワーク厚等の情報は予めコンピュータの記憶部に格納されている。この格納されたかしめ位置及びワーク厚等の情報を、かしめ機（１）の制御部に出力する。これにより、かしめ位置毎のワーク厚等の情報が自動的に制御部に入力されることになる。
【００２７】
ワーク（１３）の厚みを実測する場合には、例えば、以下の形態を採ることができる。
まず、ワーク押え部材（３５）の下端とポンチ（２）の外筒体（７）の上端との距離（ｄ１）を予め設定しておき、その値を制御部に予め記憶させておく。ワーク打ち抜き工程及びワーク変形工程からなるかしめ主要工程に入る前に、ステム（３）より先にワーク押え部材（３５）がワーク（１３）に接触し、このときワーク押え部材（３５）がワーク（１３）を押え付けるから、この時点で、ワーク押え部材（３５）の始動位置から停止位置までの移動距離（ｄ２）を各種センサ（図示せず）で計測する。
【００２８】
その計測値は制御部へ出力される。制御部では、（ｄ１）から（ｄ２）を差し引く処理が行われる。その算出結果はワーク（１３）全体の厚みの実測値（ｄ３）とされる。この厚み実測値（ｄ３）がワーク（３）の厚み条件として利用される。
【００２９】
尚、この厚み実測値（ｄ３）と、予め決められているワーク（１３）全体の厚みを制御部で比較し、その差が許容範囲内であればポンチ（２）の皿深さを自動調整してかしめを行うが、その差が許容限度を越えていればアラームを出すようにすることも可能である。この場合、ワーク（１３）の積層状態等に問題があることが考えられるので、かしめ主要工程に進んでワーク（１３）を無駄にしてしまうことがなくなるという利点がある。
また、上記した厚み実測値（ｄ３）と、調整されたポンチ（２）の皿深さやカム機構（１５）の状態などを記憶媒体により保存しておけば、品質情報として有用なものとなる。
【００３０】
ガイド板（２１）は、第２カム溝（３１）を有している。この第２カム溝（３１）には、スライドブロック（２９）の側面に設けられた従動片（２６）が嵌め込まれている。スライドブロック（２９）は、ステム（３）と共に移動する。
第２カム溝（３１）は、ステム（３）の移動方向に沿って伸びる直線部（３２）と、この直線部（３２）の先端から湾曲状態で伸びる湾曲部（３３）とからなる。スライドブロック（２９）が前進して従動片（２６）が湾曲部（３３）に入るとガイド板（２１）は回動し、これに伴い、第１節（１６）がステム（３）の移動方向に対して直角な方向に移動する。これにより、第３節（１８）は、第２節（１７）を介して第１節（１６）とは逆向きに移動する。スライダ（２４）は、第３節（１８）と同じ向きに移動する。
【００３１】
次に、このかしめ機（１）の動作について説明する。
まず、ワーク押え部材（３５）の下端とポンチ（２）の外筒体（７）の上端との距離（ｄ１）を予め設定しておき、その値を制御部に記憶させておく。また、かしめ位置に対応して予め設定されたワーク厚やリベット全長等の情報を制御部に記憶させておく。ステム（３）の先端にリベット（６）を装着し、ポンチ（２）の上に、例えば３層に積層されたワーク（１３）を載置する。制御部は、記憶した設定ワーク厚やリベット全長等の情報に基づいて各ガイド板（２１）を前後方向に移動させる命令をガイド板移動装置（２０）に与える。ガイド板移動装置（２０）は、この命令に従ってガイド板（２１）を移動させる。
【００３２】
ガイド板（２１）を移動させたら、ワーク押え部材（３５）をステム（３）とともに前進させ、このワーク押え部材（３５）の先端で上層ワーク（１３）を押え付ける。このとき、ワーク押え部材（３５）の始動から停止までの距離（ｄ２）をセンサ（図示せず）で検出するとともに、その検出値（ｄ２）をワーク押え部材（３５）とポンチ（２）間の距離（ｄ１）から差し引く処理を制御部で行なう。その算出結果（ｄ３）をワーク（１３）全体の厚みの実測値とする。この実測値、かしめ位置に対応して予め設定されたワーク厚やリベット全長などを基に、制御部はワーク（１３）やリベット（６）の条件に応じた内筒体（８）及び中心軸体（１０）の最適な後方停止位置を算出する。
【００３３】
制御部は、厚み実測値と、かしめ位置に対応して予め設定された全ワーク厚等を比較し、その差が許容範囲内であればそのままかしめ主要工程に移行させる。一方、その差が許容限度を越えていれば、通常は、かしめ主要工程に移行させずにアラームを出させる。しかしながら、許容限度を越えていてもその度合いが小さく、ポンチ（２）の皿深さを調節することによってかしめが可能になるのであれば、ポンチ（２）の皿深さを自動調節し、かしめ主要工程に移行することも可能である。
【００３４】
かしめ主要工程へ移行する許可が出たら、ステム（３）を駆動装置（３４）（図１参照）によって更に前進させ、かしめ主要工程に移る。内筒体移動手段（１１）及び中心軸体移動手段（１２）は、ステム（３）の動きに連動し、リベット（６）がワーク（１３）をある程度打ち抜くまでは内筒体（８）の先端、中心軸体（１０）の隆起部（９）先端、及び外筒体（７）の先端を互いに同一平面上に位置させる（図６（ａ）参照）。リベット（６）が上層ワーク（１３）をある程度打ち抜いたら、内筒体（８）と中心軸体（１０）を個別に設定された後方所定位置まで移動させそこで停止させる。この時の内筒体（８）と中心軸体（１０）の移動速度は、ステム（３）の移動速度に略合わせた速度とされる。これら内筒体（８）と中心軸体（１０）がそれぞれの前記後方所定位置に到達したとき、中心軸体（１０）の先端部周縁と内筒体（８）の先端が略同一平面上に位置する（図６（ｃ）参照）。
【００３５】
この一連の動作の間に、ワーク（１３）はリベット（６）によってシールド状態で且つリベット（６）とワーク（１３）の間及びワーク（１３）同士の間に隙間が無い状態でかしめ締結される（図７参照）。かしめが完了したらステム（３）はワーク押え部材（３５）とともに後退し、これに伴って内筒体（８）及び中心軸体（１０）は元の位置に戻る。かしめられた部分は、内筒体（８）及び中心軸体（１０）によって自動的に押し出される。
以上により、かしめ作業が完了する。
【００３６】
このような一連の過程を経てかしめ作業が行われることにより、最下層のワーク（１３）は、かしめ部が常に中心軸体（１０）の隆起部（９）と内筒体（８）に支持される。大きな変形を必要とする部分は、かしめ変形がある程度進むと、中心軸体（１０）の先端部周縁と略面一になるまで後退した内筒体（８）先端の前方の大きな凹部（図６（ｂ）参照）内で自由度の高い状態でかしめ変形される。かしめの最終段階では、ワーク（１３）はかしめ完了形状に対応した形状の凹部（図６（ｃ）参照）内でかしめ変形される。従って、最下層のワーク（１３）に無理な力が作用することがなく、これにより、確実にシールド状態で且つリベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が無い状態の強固なかしめ締結を行うことができる。
【００３７】
また、制御部にワーク（１３）の条件を予め入力しておくことで、ワーク（１３）の板厚、積層枚数、材質が変化してもリベットの変更（全長が異なるリベットに交換）、ポンチの変更（皿径や皿深さが異なるポンチに交換）をせずに確実にシールド状態で且つリベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が無い状態の強固なかしめ締結を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークの板厚、積層枚数、積層順序、材質等が変化しても、リベットの変更（全長が異なるリベットに交換）、ポンチの変更（皿径や皿深さが異なるポンチに交換）をせずに確実にシールド状態で且つリベットとワークの間及びワーク同士の間に隙間が無い状態の強固なかしめ締結を行うことができるセルフピアシングリベット用かしめ機及びこのかしめ機で用いられるポンチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセルフピアシングリベット用かしめ機を側面から見た部分断面図である。
【図２】図１に示すかしめ機をＡ方向から見た部分断面図である。
【図３】図１におけるポンチをＡ方向から見た拡大断面図である。
【図４】図１におけるポンチを側面から見た拡大断面図（内筒体移動手段を含む）である。
【図５】図１におけるポンチを側面から見た拡大断面図（中心軸体移動手段を含む）である。
【図６】ポンチの動作を工程順に示す断面図であり、（ａ）は、かしめの初期段階を示す図、（ｂ）は、かしめの途中段階を示す図、（ｃ）は、かしめの最終段階を示す図である。
【図７】本発明に係るかしめ機によりかしめ締結されたワークを示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・かしめ機
２・・・・・ポンチ
３・・・・・ステム
４・・・・・頭部
５・・・・・中空脚部
６・・・・・セルフピアシングリベット
７・・・・・外筒体
８・・・・・内筒体
９・・・・・隆起部
１０・・・・中心軸体
１１・・・・内筒体移動手段
１２・・・・中心軸体移動手段
１３・・・・ワーク
１４・・・・リンク機構
１５・・・・カム機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a caulking machine for self-piercing rivets and a punch used in the caulking machine, and more particularly, to changing a rivet (replacement with a rivet having a different overall length), Self-piercing that can be securely tightened without any gaps (replacement with punches with different dish diameters and dish depths) in a shielded state and with no gap between the rivet and workpiece and between workpieces The present invention relates to a rivet caulking machine and a punch used in the caulking machine.
[0002]
[Prior art]
In the field of automobile manufacturing, etc., when caulking and fastening metal sheets of a car body, the legs of the rivet penetrate the upper work to some extent but do not penetrate the lower work, and the legs are tapered in the lower work. A swaging to increase the diameter may be performed. The rivet used here is called a self-piercing rivet, and usually has a cylindrical hollow portion formed in the leg from the tip to the base end, and the tip surface is open.
By performing such caulking, water leakage does not occur from the caulked portion, so that a vehicle body excellent in waterproofness can be manufactured.
[0003]
By the way, when changing the plate thickness and the number of laminations of the work, conventionally, the diameter of the caulking concave portion (dish diameter), the depth of the concave portion (dish depth), and the height of the raised portion provided at the center of the caulking concave portion are conventionally known. By replacing the punch with a different height (elevation height) or by replacing the rivet with a different leg length or leg diameter, the shielded state of the work after caulking, that is, a state in which the lowermost work is not penetrated by the rivet, and , The joint strength between the workpieces was secured. Heretofore, the punch used here has been a punch of a metal integral molded product.
[0004]
As described above, in the case where the conventional integrally formed punch is used, it is necessary to prepare various punches and rivets according to changes in the work. In this case, there is a problem that inventory management of the rivets and punches becomes complicated and the management cost increases, and the time required for replacing the rivets and punches leads to a time loss of work. In addition, in order to avoid time loss and replacement work costs, a large number of caulking machines are required according to the type of rivet and punch, which increases the installation space of the caulking machine and increases the cost of the caulking device. There was a problem.
[0005]
In addition, if there is a change in the thickness of the work or the number of laminations, unless the appropriate rivets or punches corresponding to the change are used, the sagging height of the bottom work is constant in the process of driving rivets into the work. As a result, the timing at which the lowermost work comes into contact with the raised portion at the tip of the punch changes, and the rivet sometimes breaks through the lowermost work and does not enter the shielded state. If the shield state is not attained, a gap is formed between the rivet and the work and between the works, so that there is a problem that the bonding strength is reduced and the strength is varied.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the thickness of the work or the number of laminations changes, the rivet is changed (replacement with a rivet having a different overall length), and the punch is changed (dish diameter and dish depth). Self-piercing rivet caulking machine and a caulking machine capable of performing firm caulking with no gap between the rivet and the workpiece and between the workpieces in a shielded state without replacing the punch with a punch having a different size) The purpose of this is to provide a punch used in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a punch for caulking and deforming the hollow leg of a self-piercing rivet including a head and a hollow leg, and a stem moving forward and backward toward the punch. Body, an inner cylinder body inscribed in the inner peripheral surface of the outer cylinder body and movable along the front-rear direction of the outer cylinder body, and a front-rear direction of the inner cylinder body inscribed in the inner peripheral surface of the inner cylinder body And a central shaft body having a raised portion at the center of the distal end thereof, and the punch includes an inner cylindrical body moving means for moving the inner cylindrical body in the front-rear direction, and the center shaft body. Each of the moving means is individually linked to the movement of the stem, and the tip of the inner cylindrical body and the center shaft are moved until the rivet punches a work to some extent. The tip of the raised part and the tip of the outer cylinder are When the rivet punches the work to some extent, the inner cylinder and the central shaft are moved to the individually set rear predetermined positions and stopped there, and the inner cylinder and the central shaft at this time are stopped. The moving speed is a speed substantially corresponding to the moving speed of the stem, and when the inner cylinder and the central shaft reach their respective predetermined positions, the periphery of the distal end of the central shaft and the distal end of the inner cylinder are Are located substantially on the same plane.
[0008]
The invention according to claim 2 is characterized in that the inner cylinder body moving means and the central shaft body moving means each include a link mechanism and a cam mechanism for converting the movement of the stem into the longitudinal movement of the inner cylinder body or the central shaft body. The caulking machine for a self-piercing rivet according to claim 1, wherein the caulking machine is configured.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the rear stop position of the inner cylinder body and the rear stop position of the center shaft body are set and changed according to at least one of the thickness of the work and the total length of the rivet. The self-piercing rivet caulking machine according to claim 1, further comprising a stop position setting means for performing the piercing.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a punch for caulking and deforming the hollow leg of a self-piercing rivet comprising a head and a hollow leg, the punch comprising an outer cylinder and an inner periphery of the outer cylinder. An inner cylinder body inscribed in a surface and movable in the front-rear direction of the outer cylinder body; and a tip end portion inscribed in the inner peripheral surface of the inner cylinder body and movable in the front-rear direction of the inner cylinder body. A central shaft body having a raised portion, wherein the inner cylindrical body is moved in the front-rear direction by an inner cylindrical body moving means connected to the punch, and the central shaft body is connected to the central shaft connected to the punch. Each of the moving means is individually linked to the movement of the stem, and the tip of the inner cylinder, the tip of the protruding portion of the central shaft, and the outer cylinder until the rivet punches a work to some extent. Are positioned on substantially the same plane with each other, and the rivet is When the work is punched to some extent, the inner cylinder and the central shaft are moved to the individually set rear predetermined positions, and the moving speed of the inner cylinder and the central shaft at this time is substantially matched with the moving speed of the stem. Speed, and when the inner cylinder and the central shaft arrive at the respective predetermined positions, the peripheral edge of the distal end of the central shaft and the distal end of the inner cylinder are located on substantially the same plane. It is a punch to do.
By providing these inventions, the above problems are completely solved.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a caulking machine for a self-piercing rivet according to the present invention as viewed from a side. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the caulking machine shown in FIG. 3 to 5 are sectional views showing the punch in FIG. 1 in an enlarged manner.
A self-piercing rivet caulking machine (1) according to the present invention includes a punch (2) and a stem (3) that moves toward and away from the punch. Incidentally, a cylindrical work holding member (35) is provided so as to surround the peripheral surface of the stem (3).
Hereinafter, these components will be described in detail.
[0012]
The punch (2) crimps and deforms the hollow leg (5) of the self-piercing rivet (6) including the head (4) and the hollow leg (5) as illustrated in FIG. .
As shown in FIG. 6, the punch (2) is in contact with the outer cylinder (7) and the inner peripheral surface of the outer cylinder (7), and extends along the front-rear direction of the outer cylinder (7). A movable inner cylindrical body (8), and a raised portion (9) inscribed in the inner peripheral surface of the inner cylindrical body (8) and movable along the front-rear direction of the inner cylindrical body (8) and at the center of the distal end. ), An inner cylinder moving means (11) for moving the inner cylinder (8) in the front-rear direction, and moving the center shaft (10) in the front-rear direction. It is connected to the central shaft moving means (12). In FIG. 1, only the center shaft body moving means (12) is shown, and the inner cylinder body moving means (11) is not shown.
[0013]
Each of the moving means (11) and (12) is individually linked to the movement of the stem (3). Until the rivet (6) (see FIG. 7) punches out the work (13) to some extent, these moving means (11) and (12) are provided with the tip of the inner cylinder (8) and the raised portion (9) of the central shaft (10). 3) The tip and the tip of the outer cylinder (7) are positioned on substantially the same plane as each other (see FIGS. 3 to 5 and FIG. 6 (a)).
[0014]
When the rivet (6) punches out the work (13) to some extent, the inner cylinder (8) and the central shaft (10) are moved to individually set rearward predetermined positions and stopped there. At this time, the moving speed of the inner cylinder body (8) and the center shaft body (10) is set to a speed substantially matching the moving speed of the stem (3). When the inner cylinder (8) and the central shaft (10) reach the respective rear predetermined positions, the periphery of the distal end of the central shaft (10) and the distal end of the inner cylinder (8) are substantially coplanar. (See FIG. 6C).
[0015]
When the inner cylindrical body (8) and the central shaft body (10) reach the respective rear predetermined positions, the periphery of the distal end portion of the central shaft body (10) and the distal end of the inner cylindrical body (8) are completely the same. Although it may be located on a plane, the periphery of the distal end of the central shaft body (10) may be located slightly forward of the distal end of the inner cylinder body (8). This configuration does not hinder the deformation of the lower work (13) even if the peripheral edge of the center shaft (10) is located slightly forward.
[0016]
At an intermediate stage between the initial stage (see FIG. 6 (a)) and the final stage (see FIG. 6 (c)) of the main caulking process, the punch (2) is provided at the periphery of the distal end of the central shaft body (10). And the tip of the inner cylinder (8) are located on substantially the same plane (see FIG. 6B). At this time, the peripheral edge of the distal end portion of the central shaft body (10) and the distal end of the inner cylindrical body (8) may be located completely on the same plane, or the peripheral edge of the distal end portion of the central shaft body (10) may be located on the inner cylindrical body. It may be located slightly forward of the tip of (8).
[0017]
In the intermediate stage, when the peripheral edge of the central shaft (10) and the distal end of the inner cylinder (8) are located on substantially the same plane, the peripheral edge of the distal end of the central shaft (10) and the distal end of the inner cylinder (8) are located. The central shaft body (10) and the inner cylinder body (8) move to a predetermined position at the final stage while maintaining the positional relationship (see FIG. 6C).
[0018]
Although the specific configuration of the inner cylinder body moving means (11) and the central shaft body moving means (12) is not particularly limited, for example, the following structures can be adopted.
In the example shown in FIGS. 1 to 5, the inner cylinder body moving means (11) and the center axis body moving means (12) respectively control the movement of the stem (3) of the inner cylinder body (8) or the center shaft body (10). It comprises a link mechanism (14) and a cam mechanism (15) for converting the movement into a forward-backward movement.
[0019]
The link mechanism (14) includes a mechanism for moving the inner cylinder (8) and a mechanism for moving the center shaft body (10). These link mechanisms (14) are provided separately. (FIG. 1 shows only the central shaft body (10)). The link mechanism (14) is linked to the movement of the stem (3).
[0020]
The link mechanism (14) can be composed of, for example, a three-bar link mechanism as illustrated in FIG. In the three-link mechanism (14), the outer first section (16) and the third section (18) are connected via an intermediate second section (17). The outer end of the first section (16) is rotatably pin-joined to a guide plate (21) attached to a side surface of the block cover (19) via a guide plate moving device (20). The intermediate portion of the second section (17) is rotatably pin-connected to a frame (22) between the stem (3) and the punch (2). The outer end of the third section (18) is rotatably pin-connected to a slider (24) provided on a support (23) of the punch (2).
[0021]
The slider (24) slides at right angles to the direction of movement of the stem (3). The slider (24) has a fully inclined first cam groove (25) which extends linearly at a gentle inclination angle with respect to the sliding direction of the slider (24). A driven piece (26) is fitted into the first cam groove (25). The driven piece (26) is provided on the inner cylindrical body (8) and the central shaft body (10) as shown in FIG.
[0022]
By sliding the slider (24), the first cam groove (25) moves the driven piece (26) in the front-rear direction, and accordingly, the inner cylinder (8) and the central shaft (10) are moved. Move individually in the front-back direction.
[0023]
A guide plate moving device (20) is provided on a side surface of the immovable block cover (19) outside the slide block (29). The guide plate moving device (20) moves a guide plate (21) described later in the front-rear direction. The guide plate moving device (20) can be configured using, for example, a cylinder device or a motor as a drive source. The moving device (20) main body is fixed to the block cover (19), and a guide plate (21) is rotatably pin-joined to a driven portion such as a rod of the moving device (20).
[0024]
The guide plate moving device (20) sets the rear stop position of the inner cylinder (8) and the rear stop position of the center shaft (10) to at least one of the thickness (13) of the work and the entire length of the rivet (6). This is a component of the stop position setting means (30) which is set and changed according to one of the conditions and, if necessary, the conditions such as the number of stacked work pieces (13) and the stacking order.
[0025]
The stop position setting means (30) (see FIG. 1) includes a guide plate moving device (20) and a control unit (not shown) for controlling the operation of the device (20). The control unit is constituted by a computer, and when conditions such as the thickness of the work (13), the number of layers, the stacking order, and the total length of the rivet (6) are input, the inner cylinder (8) and the central shaft ( The respective optimum rear stop positions of 10) are calculated, and an operation command corresponding to the calculation result is given to each guide plate moving device (20) for the inner cylinder (8) and the center shaft (10).
[0026]
The condition such as the thickness of the work (13) may be input by an operator, or may be automatically calculated by the control unit using the measured thickness value obtained from the sensor. Alternatively, the caulking machine (1) is attached to the tip of a robot arm (not shown) so that the caulking machine (1) can be operated at an arbitrary position on the work (13) by the movement of the robot arm. The movement of the robot arm is controlled by a computer, and information such as a position at which caulking is performed and a work thickness corresponding to the position is stored in a storage unit of the computer in advance. The stored information such as the swaging position and the work thickness is output to the control unit of the swaging machine (1). As a result, information such as the work thickness at each swaging position is automatically input to the control unit.
[0027]
When the thickness of the work (13) is actually measured, for example, the following form can be adopted.
First, the distance (d1) between the lower end of the work holding member (35) and the upper end of the outer cylinder (7) of the punch (2) is set in advance, and the value is stored in the control unit in advance. Before entering the main caulking process including the work punching process and the work deformation process, the work holding member (35) contacts the work (13) before the stem (3), and at this time, the work holding member (35) 13), the moving distance (d2) from the start position to the stop position of the work holding member (35) is measured by various sensors (not shown) at this time.
[0028]
The measured value is output to the control unit. The control unit performs a process of subtracting (d2) from (d1). The calculation result is used as an actual measurement value (d3) of the thickness of the entire work (13). This measured thickness value (d3) is used as the thickness condition of the work (3).
[0029]
The actual thickness (d3) is compared with a predetermined thickness of the work (13) by the control unit, and if the difference is within an allowable range, the dish depth of the punch (2) is automatically adjusted. The caulking is performed, but if the difference exceeds an allowable limit, an alarm may be issued. In this case, there is a possibility that there is a problem in the state of lamination of the work (13), and therefore, there is an advantage that the work (13) does not go to the main caulking process and is wasted.
Further, if the measured actual thickness (d3) described above, the adjusted dish depth of the punch (2), the state of the cam mechanism (15), and the like are stored in a storage medium, it becomes useful as quality information.
[0030]
The guide plate (21) has a second cam groove (31). A driven piece (26) provided on the side surface of the slide block (29) is fitted into the second cam groove (31). The slide block (29) moves with the stem (3).
The second cam groove (31) includes a straight portion (32) extending along the moving direction of the stem (3) and a curved portion (33) extending in a curved state from the tip of the straight portion (32). When the slide block (29) advances and the driven piece (26) enters the curved portion (33), the guide plate (21) rotates, and accordingly, the first section (16) moves the stem (3). Move in a direction perpendicular to the direction. Thus, the third section (18) moves in the opposite direction to the first section (16) via the second section (17). The slider (24) moves in the same direction as the third section (18).
[0031]
Next, the operation of the caulking machine (1) will be described.
First, the distance (d1) between the lower end of the work holding member (35) and the upper end of the outer cylinder (7) of the punch (2) is set in advance, and the value is stored in the control unit. Further, information such as the work thickness and the total length of the rivet set in advance corresponding to the swaging position is stored in the control unit. A rivet (6) is mounted on the tip of the stem (3), and a work (13) laminated in three layers, for example, is placed on the punch (2). The controller gives the guide plate moving device (20) a command to move each guide plate (21) in the front-rear direction based on the stored information such as the set work thickness and the total length of the rivet. The guide plate moving device (20) moves the guide plate (21) according to the instruction.
[0032]
When the guide plate (21) is moved, the work holding member (35) is advanced together with the stem (3), and the upper work (13) is pressed by the tip of the work holding member (35). At this time, a distance (d2) from the start to the stop of the work holding member (35) is detected by a sensor (not shown), and the detected value (d2) is detected between the work holding member (35) and the punch (2). Is subtracted from the distance (d1) by the control unit. The calculation result (d3) is used as an actual measured value of the thickness of the entire work (13). Based on the actual measurement value, the work thickness and the total length of the rivet set in advance corresponding to the swaging position, the control unit controls the inner cylinder (8) and the center shaft according to the conditions of the work (13) and the rivet (6). The optimal rear stop position of the body (10) is calculated.
[0033]
The control unit compares the measured actual thickness with the total work thickness set in advance corresponding to the caulking position, and if the difference is within an allowable range, shifts to the caulking main process as it is. On the other hand, if the difference exceeds the allowable limit, an alarm is usually issued without shifting to the main caulking process. However, even if it exceeds the permissible limit, if the degree is small and the caulking becomes possible by adjusting the dish depth of the punch (2), the dish depth of the punch (2) is automatically adjusted and caulked. It is also possible to shift to the main process.
[0034]
When permission to shift to the main caulking process is issued, the stem (3) is further advanced by the driving device (34) (see FIG. 1), and the process proceeds to the main caulking process. The inner cylinder body moving means (11) and the central shaft body moving means (12) are linked to the movement of the stem (3), and the inner cylinder body (8) is moved until the rivet (6) punches the work (13) to some extent. The tip, the tip of the raised portion (9) of the center shaft body (10), and the tip of the outer cylinder (7) are positioned on the same plane as each other (see FIG. 6A). When the rivet (6) punches out the upper work (13) to some extent, the inner cylinder (8) and the central shaft (10) are moved to individually set rearward predetermined positions and stopped there. At this time, the moving speed of the inner cylinder body (8) and the center shaft body (10) is set to a speed substantially matching the moving speed of the stem (3). When the inner cylindrical body (8) and the central shaft body (10) reach the respective rear predetermined positions, the periphery of the distal end portion of the central shaft body (10) and the distal end of the inner cylindrical body (8) are substantially coplanar. (See FIG. 6C).
[0035]
During this series of operations, the work (13) is caulked and fastened by the rivet (6) in a shielded state and with no gap between the rivet (6) and the work (13) and between the works (13). (See FIG. 7). When the caulking is completed, the stem (3) retreats together with the work holding member (35), and accordingly, the inner cylinder (8) and the central shaft (10) return to their original positions. The swaged portion is automatically extruded by the inner cylinder (8) and the central shaft (10).
Thus, the caulking operation is completed.
[0036]
By performing the caulking operation through such a series of processes, the work (13) in the lowermost layer has the caulked portion always supported by the raised portion (9) of the central shaft (10) and the inner cylindrical body (8). Is done. The portion requiring large deformation is a large concave portion (FIG. 6) in front of the distal end of the inner cylindrical body (8) that has receded until it is substantially flush with the peripheral edge of the distal end portion of the central shaft body (10) when caulking proceeds to some extent. (See (b)), it is swaged with a high degree of freedom. In the final stage of caulking, the work (13) is caulked and deformed in a concave portion (see FIG. 6C) having a shape corresponding to the caulking completed shape. Therefore, no unreasonable force acts on the lowermost work (13), thereby securely tightening in a shielded state and without any gap between the rivet and the work and between the works. It can be carried out.
[0037]
Also, by inputting the conditions of the work (13) in the control unit in advance, even if the thickness (thickness), the number of layers, and the material of the work (13) change, the rivet can be changed (replaced with a rivet having a different overall length), and the punch can be punched. Without any change (replacement with punches with different dish diameters and dish depths), it is possible to securely tighten in a shielded state and with no gap between the rivet and the work and between the works. .
[0038]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the plate | board thickness of a workpiece | work, the number of laminations, a lamination order, a material, etc. change, a rivet is changed (replacement with a rivet with a different total length), and a punch is changed (a punch with a different plate diameter and a different plate depth). Self-piercing rivet caulking machine capable of securely tightening in a shielded state without any gap between the rivet and the work and without any gap between the work without using the rivet Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of a caulking machine for a self-piercing rivet according to the present invention as viewed from a side.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the caulking machine shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the punch in FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view (including an inner cylinder moving means) of the punch in FIG. 1 as viewed from a side.
5 is an enlarged cross-sectional view (including a center shaft moving means) of the punch in FIG. 1 as viewed from a side.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing the operation of the punch in the order of steps, wherein FIG. 6A is a view showing an initial stage of caulking, FIG. 6B is a view showing an intermediate stage of caulking, and FIG. It is a figure showing a stage.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a work caulked and fastened by the caulking machine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Caulking machine 2 Punch 3 Stem 4 Head 5 Hollow leg 6 Self-piercing rivet 7 ································································································· Central shaft Moving means 13 Work 14 Link mechanism 15 Cam mechanism

Claims

A self-piercing rivet comprising a head and a hollow leg is provided with a punch for caulking and deforming the hollow leg, and a stem moving forward and backward toward the punch. The punch is provided with an outer cylinder, and an outer cylinder. An inner cylinder body inscribed in the inner peripheral surface and movable along the front-rear direction of the outer cylinder body; and an inner end body inscribed in the inner peripheral surface of the inner cylinder body and movable along the front-rear direction of the inner cylinder body and a distal end thereof A center shaft having a raised portion at the center of the portion, and the punch has an inner cylinder moving means for moving the inner cylinder in the front-rear direction, and a center axis for moving the center shaft in the front-rear direction. Each of these moving means is individually linked to the movement of the stem, and the tip of the inner cylinder, the tip of the raised portion of the central shaft, and the outer cylinder until the rivet punches a workpiece to some extent. The front ends of the When the rivet punches the work to some extent, the inner cylinder and the central shaft are moved to the individually set rear predetermined positions and stopped there, and the moving speed of the inner cylinder and the central shaft at this time is the movement of the stem. When the inner cylinder and the central shaft arrive at the respective predetermined positions, the peripheral edge of the distal end of the central shaft and the distal end of the inner cylinder are positioned substantially on the same plane. A self-piercing rivet caulking machine.

The inner cylinder body moving means and the central shaft body moving means are each constituted by a link mechanism and a cam mechanism for converting the movement of the stem into the longitudinal movement of the inner cylinder body or the central shaft body. The caulking machine for a self-piercing rivet according to claim 1.

Stop position setting means for setting and changing the rear stop position of the inner cylinder and the rear stop position of the center shaft body in accordance with at least one of the thickness of the work and the total length of the rivet. The self-piercing rivet caulking machine according to claim 1, wherein:

A punch for caulking and deforming the hollow leg of a self-piercing rivet comprising a head and a hollow leg, wherein the punch is inscribed in an outer cylindrical body and an inner peripheral surface of the outer cylindrical body. An inner cylinder body movable along the front-rear direction of the inner cylinder body, and a center shaft body inscribed in the inner peripheral surface of the inner cylinder body, movable along the front-rear direction of the inner cylinder body, and having a raised portion at the center of the front end portion Wherein the inner cylinder is moved in the front-rear direction by inner cylinder moving means connected to the punch, and the center shaft is moved by center shaft moving means connected to the punch. Each moving means is individually linked to the movement of the stem, and the tip of the inner cylinder, the tip of the raised portion of the central shaft, and the tip of the outer cylinder are substantially coplanar with each other until the rivet punches a workpiece to some extent. And the rivet strikes the work to some extent Then, the inner cylinder and the central shaft are moved to a predetermined rearward position individually set, and the moving speed of the inner cylinder and the central shaft at this time is set to a speed substantially matching the moving speed of the stem. A punch characterized in that when the inner cylinder and the central shaft reach their respective predetermined positions, the peripheral edge of the distal end of the central shaft and the distal end of the inner cylinder are positioned on substantially the same plane.