JP6626589B1 - スリーブ部品引き抜き治具 - Google Patents

Abstract

本発明のスリーブ部品引き抜き治具では、スリーブ部品の内周面に係合するネジ山が形成された係合部に、ネジ山の頂部が切り取られて係合部の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるように構成されたテーパ面と、係合部の先端で開口し係合部の周方向に等角度間隔で配置された複数本の逃がし溝とを形成し、テーパ面の終了位置における係合部の半径の長さを、スリーブ部品の厚みに食い込み率（２０〜６０％の範囲の値）を乗算して得られる長さとスリーブ部品の内周面の内半径の長さとの合計としている。

Description

本発明は、繊維強化プラスチック製のパネルに圧入されたスリーブ部品を引き抜くためのスリーブ部品引き抜き治具に関する。

特許文献１には、炭素繊維強化プラスチック製のパネル（以下、ＣＦＲＰパネル）に設けられた挿入穴に圧入された金属製のスリーブ部品を引き抜くためのスリーブ部品引き抜き装置が開示されている。

特許５４５２９７６号公報

特許文献１に開示された例では、スリーブ部品引き抜き装置のうちスリーブ係合部に設けられたネジ山の先端に平坦部を設けることにより、スリーブ部品の内周面にネジ山が過剰に食い込むことを防止している。しかしながら、当該平坦部がスリーブ部品の内周面を押圧してしまうことにより、スリーブ部品を介してＣＦＲＰパネルに設けられた挿入穴の内壁に傷がついてしまうという問題がある。

ＣＦＲＰパネルからのスリーブ部品の引き抜き作業で挿入穴の内壁に傷がついてしまうと、傷の除去のために挿入穴を拡径せざるを得なくなってしまう。その結果、ＣＦＲＰパネルのリサイクル回数が減少し、ＣＦＲＰパネルが取り付けられた装置（航空機、自動車等）のメンテナンスコストの増大を招いてしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繊維強化プラスチック製のパネル（以下、ＦＲＰパネル）に設けられた挿入穴の内壁に傷がつくことを抑制しつつ、ＦＲＰパネルからのスリーブ部品の確実な引き抜きを可能にするスリーブ部品引き抜き治具を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るスリーブ部品引き抜き治具では、スリーブ部品の内周面に係合するネジ山が形成された係合部に、ネジ山の頂部が切り取られて係合部の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるように構成されたテーパ面と、係合部の先端で開口し係合部の周方向に等角度間隔で配置された複数本の逃がし溝とを形成し、テーパ面の終了位置における係合部の半径の長さを、スリーブ部品の厚みに食い込み率を乗算して得られる長さとスリーブ部品の内周面の内半径の長さとの合計とし、食い込み率が、２０〜６０％の範囲の値となるよう構成している。

本発明によれば、ＦＲＰパネルに圧入されたスリーブ部品にスリーブ部品引き抜き治具を挿入する際に、ＦＲＰパネルに設けられた挿入穴の内壁に傷がつくことを抑制しつつ、ＦＲＰパネルからのスリーブ部品の確実な引き抜きを可能にする。

図１は、本発明の一実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具の斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具のスリーブ部品への係合の様子を示す側面図である。 図３Ａは、本発明の一実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具が備えるスリーブ係合部の断面図である。 図３Ｂは、図３Ａにおける、逃がし溝によってネジ山に形成される切れ刃の拡大図である。 図４は、逃がし溝がない場合における、係合開始位置からテーパ終了位置までの、ネジ山の条に沿ったネジ山の形状の変化を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的・概念的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１．スリーブ部品引き抜き治具の構成）
はじめに、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具１０（以下、治具１０）の構成について説明する。

図１は、治具１０の斜視図である。図２は、治具１０のスリーブ部品５１１への係合の様子を示す側面図である。図３Ａは、治具１０が備える係合部１５の、係合部１５の中心軸に垂直な平面での断面図である。図３Ｂは、図３Ａにおける、逃がし溝３１によってネジ山に形成される切れ刃の拡大図である。

図１に示すように、治具１０は、一定の径の軸本体の外周面に螺旋状のネジ山が形成された係合部１５を備えている。また、係合部１５の先端には、円筒状のガイド部１７が一体形成されている。また、係合部１５の後端には、円筒状の軸部１３が一体形成されている。さらに、軸部１３の後端には、レンチ操作部１１が一体形成されている。なお、軸部１３は、円筒状に限定されず、多角柱状のものであってもよい。さらには、軸部１３には、治具１０を利用する引き抜き装置の種類に応じて、種々のバリエーションが存在し、レンチ操作部１１の形状も種々のバリエーションが存在する。

また、後述するスリーブ部品５１１の開口部近傍の内周面を軸部１３が傷つけないよう、軸部１３のうち係合部１５と接続する先端の部位の外周形状が、開口部近傍の内周面に沿う形状であってもよい。

また、係合部１５には、ネジ山の頂部が切り取られて、係合部１５の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるように構成されたテーパ面２１が形成されている。さらに、係合部１５には、係合部１５の先端で開口する逃がし溝３１が形成されている。

なお、図１に示すように、逃がし溝３１は、係合部１５から連続してガイド部１７にも形成されるものであってもよい。

図２に示すように、ネジ山の条に沿って（ネジ山が螺旋状に延在する方向に沿って）テーパ開始位置Ｔ０（最初のテーパ面２１が開始する位置）からテーパ終了位置Ｔ１（最後のテーパ面２１が終了する位置）までの範囲では、テーパ開始位置Ｔ０に近い位置ほど、ネジ山は低くなっている。言い換えるなら、ネジ山の条に沿ってテーパ開始位置Ｔ０からテーパ終了位置Ｔ１に向かうに従って、ネジ山は次第に高くなる。

また、ネジ山の条に沿ってテーパ終了位置Ｔ１から係合部１５の後端までの範囲では、テーパ面２１が形成されておらず、ネジ山の高さは一定である。

ネジ山の条に沿ってテーパ開始位置Ｔ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲に存在するテーパ面２１、及び、ネジ山の条に沿ってテーパ終了位置Ｔ１から係合部１５の後端までの範囲に存在するネジ山の頂部が、係合部１５の外周部となっている。

なお、以下では、係合部１５の外周部のうち、テーパ終了位置Ｔ１における係合部１５の半径を、「係合部の半径」として記載する。

例として、図３Ａでは、周方向に１２０度間隔で配置された３本の逃がし溝３１が示されている。係合部１５に逃がし溝３１が形成されているため、逃がし溝３１によってネジ山の一部が欠けた状態となる。特に、逃がし溝３１の内周面とテーパ面２１とをつなぐ辺は、切れ刃となっている。なお、スリーブ部品５１１の内半径により、逃がし溝数は図示以外のバリエーションを有する。

図３Ａでは、逃がし溝３１の内周面を円筒面の一部で形成した変形例が示されている。図３Ａでは、係合部１５の周方向に１２０度間隔で配置され、係合部１５の中心軸Ｑ０を通る平面内にある円筒面の中心軸Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が示されている。中心軸Ｑ１の位置にある逃がし溝３１の内周面は、中心軸Ｑ１を有する円筒面の一部で形成されている。中心軸Ｑ２の位置にある逃がし溝３１の内周面は、中心軸Ｑ２を有する円筒面の一部で形成されている。中心軸Ｑ３の位置にある逃がし溝３１の内周面は、中心軸Ｑ３を有する円筒面の一部で形成されている。

図３Ｂは、図３Ａにおける、逃がし溝３１によってネジ山に形成される切れ刃の箇所の拡大図である。符号Ｒで示す箇所における、テーパ面２１の接線Ｋ１の垂線Ｋ３と逃がし溝３１の内周面の接線Ｋ２の間の角は、すくい角αと呼ばれる。その理由は、係合部１５の外周面に位置する切れ刃のうち、スリーブ部品内周面５２１を切削する切れ刃による切削面は、接線Ｋ１の位置に現れるからである。

（２．スリーブ部品への係合）
次に、係合部１５のスリーブ部品５１１への係合の様子について説明する。

図２に示すように、本実施形態の治具１０は、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１に圧入されたスリーブ部品５１１の引き抜きのために用いられる。例えば、パネル６１１の材質としては、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）や、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などが挙げられる。また、スリーブ部品５１１としては、金属製のものが挙げられる。

なお、スリーブ部品内周面５２１、および、挿入穴６２１の内面は、略円筒面であるとする。

係合部１５をスリーブ部品５１１に係合させる前に、治具１０の先端、すなわちガイド部１７をスリーブ部品５１１に挿入し、テーパ面２１がスリーブ部品内周面５２１に当接する位置まで治具１０を挿入する。

テーパ面２１がスリーブ部品内周面５２１に当接した後、レンチ操作部１１を治具１０の中心軸の周りに回転させながら、治具１０をさらにスリーブ部品５１１に挿入させる。特に、係合部１５の中心軸の周りでの１回転あたり、ネジ山のリード長さだけ、係合部１５をスリーブ部品５１１に挿入する。ネジ山のリード長さとは、係合部１５に形成されたネジ山の条数とネジ山の１ピッチ長さの積である。

このとき、係合部１５のネジ山によって、スリーブ部品内周面５２１が押圧され、かつ、ネジ山に形成された切れ刃によってスリーブ部品内周面５２１が切削される結果、係合部１５のネジ山に沿った係合溝がスリーブ部品内周面５２１に形成される。そして、形成された係合溝と係合部１５のネジ山とが係合する。ある程度の長さ以上の係合溝が形成された後に、治具１０を回転させずに、パネル６１１から離脱する向きに中心軸に沿って治具１０を引き上げることで、係合部１５と係合したスリーブ部品５１１を挿入穴６２１から引き抜くことができる。

治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くためには、係合部１５に形成されたネジ山がスリーブ部品５１１の厚みに対して係合する深さの比率を、食い込み率として、食い込み率が２０〜６０％の範囲の値となること（より好ましくは、食い込み率が３０〜５０％の範囲の値となること）が望ましい。これにより、形成された係合溝に係合部１５のネジ山が係合した状態を十分に確保することができ、治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くことができる。また、スリーブ部品５１１を挿入穴６２１から引き抜く際に、スリーブ部品５１１が途中で破断してしまうのを防止できる。

仮に、食い込み率が２０％未満であると、形成された係合溝に係合した係合部１５のネジ山が、係合溝から外れて、スリーブ部品５１１を引き抜けない恐れがある。その場合、再度、係合部１５をスリーブ部品内周面５２１に挿入する作業からやり直す必要があり、その結果、挿入穴６２１の内壁の損傷につながる恐れがある。

また、仮に、食い込み率が６０％よりも大きいと、形成された係合溝が深くなりすぎて、スリーブ部品５１１を挿入穴６２１から引き抜く際に、スリーブ部品５１１が途中で破断してしまう恐れがある。その結果、挿入穴６２１の内壁の損傷につながる恐れがある。

したがって、係合部１５の半径の長さ（テーパ終了位置Ｔ１における係合部１５の半径の長さ）は、スリーブ部品内周面５２１の内半径の長さと、及び、スリーブ部品５１１の厚みに基づいて決定される。具体的には、スリーブ部品５１１の厚みに２０〜６０％の範囲の値である食い込み率を乗算して得られる長さとスリーブ部品内周面５２１の内半径の長さとの合計を、係合部１５の半径の長さとしている。

なお、スリーブ部品５１１の厚みは、公差に起因して変動しうる。そのため、係合部１５の半径の決定の際に用いるスリーブ部品５１１の厚みは、スリーブ部品５１１の設計上の厚みであることが望ましい。スリーブ部品５１１の設計上の厚みに基づいて係合部１５の半径を決定するため、引き抜く対象のスリーブ部品５１１の厚みを測定せずとも、食い込み率が所定の範囲に収まるよう、係合部１５の半径を決定でき、かつ、治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くことができる。

さらに、逃がし溝３１がない場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ１とし、逃がし溝３１がある場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ２として、係合部１５の全体にわたって、比率Ｌ２／Ｌ１が０．５以上であってもよい。これにより、形成された係合溝と係合する係合部１５のネジ山の長さを十分に確保することができ、治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くことができる。

仮に、比率Ｌ２／Ｌ１が０．５未満とであると、形成された係合溝に係合した係合部１５のネジ山が、係合溝から外れて、スリーブ部品５１１を引き抜けない恐れがある。その場合、再度、係合部１５をスリーブ部品内周面５２１に挿入する作業からやり直す必要があり、その結果、挿入穴６２１の内壁の損傷につながる恐れがある。

その他、本実施形態の治具１０によって引き抜く対象であるスリーブ部品５１１の厚みは、係合部１５の半径と比較して小さいものであることに注意されたい。

例えば、航空機の主翼に用いられるスリーブ部品の厚みは、典型的には、０．１〜０．３ｍｍ程度（０．０１インチ程度）であって、非常に薄い。一方、このようなスリーブ部品の引き抜きに用いる治具が備える係合部の半径は、スリーブ部品の挿入穴の半径と同程度である。具体的には、係合部の半径は、スリーブ部品が挿入されている挿入穴の半径の長さよりも小さく、スリーブ部品の挿入穴の半径の長さからスリーブ部品の厚みの長さを差し引いた値よりも大きい。

なお、係合部１５にはテーパ面２１が形成されているため、係合部１５の先端での半径は、スリーブ部品内周面５２１の内半径よりも小さい。

（３．切れ刃による切削）
次に、係合部１５がスリーブ部品５１１に係合する際に生じる、スリーブ部品内周面５２１に対する切れ刃による切削について説明する。

図２に示すように、治具１０が、スリーブ部品５１１に対してある深さまで挿入されている状況を想定する。

図２では、係合部１５に形成されたネジ山のうち、ネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０（係合部１５とスリーブ部品５１１の接触が開始した位置）からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲のネジ山が、スリーブ部品内周面５２１に係合している状況が示されている。

スリーブ部品５１１の厚みは、スリーブ部品５１１の公差に起因して変動しうる。したがって、係合開始位置Ｃ０は、スリーブ部品内周面５２１の内半径に依存して変化しうる。スリーブ部品内周面５２１の内半径が小さいほど、係合開始位置Ｃ０はテーパ開始位置Ｔ０に近い位置となり、スリーブ部品内周面５２１の内半径が大きいほど、係合開始位置Ｃ０はテーパ開始位置Ｔ０から離れ、テーパ終了位置Ｔ１に近い位置となる。

しかしながら、スリーブ部品５１１の厚みの変動を考慮しなければ、係合部１５の半径が、引き抜き対象であるスリーブ部品５１１が挿入されている挿入穴６２１の半径、及び、スリーブ部品５１１の厚みに基づいて決定されるため、係合開始位置Ｃ０は概ね一定の位置となる。

ネジ山の条に沿ってテーパ開始位置Ｔ０から係合開始位置Ｃ０までの範囲にあるネジ山は、治具１０の挿入過程でスリーブ部品内周面５２１に当接しない。

一方、ネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲にあるネジ山は、テーパ開始位置Ｔ０から係合開始位置Ｃ０までの範囲にあるネジ山よりも高いため、治具１０の挿入過程でスリーブ部品内周面５２１に当接する。

スリーブ部品５１１への係合部１５の挿入過程において、スリーブ部品内周面５２１に形成された係合溝に沿って、係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲にある切れ刃は係合溝の先端（テーパ開始位置Ｔ０の位置する方向）に向かって移動する。その結果、係合溝の底面が切れ刃によって切削され、係合溝はより深くなる。

係合溝のある特定の位置に着目した場合、その特定の位置を通過する切れ刃の高さは、スリーブ部品５１１への係合部１５の挿入が進むにつれて、次第に高くなっていくため、切れ刃が通過するごとに、係合溝はより深くなる。

ここで、係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲にある切れ刃には、切削に寄与するものと、切削に寄与しないものの、２種類が存在することに注意する必要がある。

例えば、図２において符号Ｎ０〜Ｎ７で示す箇所には、逃がし溝３１によってネジ山に形成された切れ刃が示されている。これらの切れ刃のうち、符号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７に示す箇所の切れ刃は切削を行うが、符号Ｎ０、Ｎ２、Ｎ４、Ｎ６に示す箇所の切れ刃は切削を行わない。

なぜなら、符号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７に示す箇所の切れ刃の移動方向前面には逃がし溝３１があるため、係合部１５が回転すると、切れ刃からみて切れ刃の移動方向前面に係合溝の底部がせり出してくることになる。その結果、符号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７に示す箇所の切れ刃は、移動方向前面に存在する係合溝の底部の切削を行うことができる。

一方、符号Ｎ０、Ｎ２、Ｎ４、Ｎ６に示す箇所の切れ刃の移動方向前面には逃がし溝３１はなく、代わりにネジ山が存在するため、係合部１５が回転したとしても、切れ刃からみて切れ刃の移動方向前面に係合溝の底部がせり出してくることがない。その結果、符号Ｎ０、Ｎ２、Ｎ４、Ｎ６に示す箇所の切れ刃は、切削を行わない。

また、符号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７に示す箇所の切れ刃の順に、その高さが増していくため、より深い係合溝を切削することになる。

このように、係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲にある切れ刃のうち、切れ刃の移動方向前面に逃がし溝３１がある切れ刃が、スリーブ部品内周面５２１に対する切削に寄与する。さらに、テーパ終了位置Ｔ１に近い位置にある切れ刃ほど高いため、より深い係合溝を形成する。

なお、後述するように、１枚の切れ刃によって切削される量（「切れ刃による切削量」）は、その切れ刃の移動方向前面に位置する逃がし溝３１の「ネジ山の条に沿った長さ」に比例する。

（４．ネジ山による押圧）
次に、係合部１５がスリーブ部品５１１に係合する際に生じる、スリーブ部品内周面５２１に対するネジ山による押圧について説明する。

図２では、係合部１５に形成されたネジ山のうち、ネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲のネジ山が、スリーブ部品内周面５２１に係合している。

テーパ面２１により、ネジ山の頂部が切り取られて、係合部１５の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるように構成されていることから、ネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０からからテーパ終了位置Ｔ１に向かうに従って、ネジ山は次第に高くなる。

係合溝のある特定の位置に着目した場合、その特定の位置を通過するネジ山の高さは、係合部１５が回転してスリーブ部品５１１に挿入されるにつれて、次第に高くなっていく。したがって、スリーブ部品５１１への係合部１５の挿入が進むにつれて、その特定の位置における係合溝の深さよりも大きな高さのネジ山が係合溝の底部を押すことになる。

その結果、スリーブ部品５１１への係合部１５の挿入過程において、係合開始位置Ｃ０からテーパ終了位置Ｔ１までの範囲にあるテーパ面２１が、スリーブ部品内周面５２１に対する押圧に寄与することになる。

なお、後述するように、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１によって押圧される量（「ネジ山による押圧量」）は、そのテーパ面の「ネジ山の条に沿った長さ」に比例する。

（５．切削量および押圧量）
次に、「切れ刃による切削量」及び「ネジ山による押圧量」について検討する。

図４は、逃がし溝３１がない場合における、係合開始位置Ｃ０（係合部１５とスリーブ部品５１１の接触が開始した位置）からテーパ終了位置Ｔ１（最後のテーパ面２１が終了する位置）までの、ネジ山の条に沿ったネジ山の形状の変化を示す概念図である。

図４では、座標ｘは、ネジ山の条に沿って（ネジ山が螺旋状に延在する方向に沿って）測った係合開始位置Ｃ０からの螺旋の長さを示している。「ｘ＝０」が係合開始位置Ｃ０に対応しており、「ｘ＝ｘ_０」がテーパ終了位置Ｔ１に対応している。議論の簡略化のため、以下では、スリーブ部品内周面５２１の切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の高さは座標ｘに比例するとする。

「ｘ＝０」となる位置は、係合部１５とスリーブ部品５１１の接触が開始した位置であるため、その位置での、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状（ネジ山または切れ刃の移動方向に垂直な面での断面の形状）は、ただの線分（図４の線分「Ｐ_１Ｐ_２」）となる。

「０＜ｘ＜ｘ_０」（境界を含まない）となる位置では、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状は台形となる（すなわち、三角柱「Ｐ_０Ｐ_１Ｐ_２−Ｐ _３ Ｐ _４ Ｐ _５ 」から三角錐「Ｐ_５−Ｐ_０Ｐ_１Ｐ_２」を除いた部分の、ｘ方向に垂直な面での断面）。そして、ｘが増加するにつれて（係合開始位置Ｃ０からスタートしてテーパ終了位置Ｔ１に近づくにつれて）、台形の高さが大きくなる。

「ｘ＝ｘ_０」となる位置は、テーパ終了位置Ｔ１に対応しているため、その位置での、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状は、三角形（図４の三角形「Ｐ _３ Ｐ _４ Ｐ _５ 」）となる。以下では、図４の三角形Ｐ _３ Ｐ _４ Ｐ _５ の面積をＳ_０としてあらわすことにする。

「ｘ＞ｘ_０」となる位置では、テーパ面２１が存在しないため、その位置でのネジ山の形状は、「ｘ＝ｘ_０」となる位置でのネジ山の形状と合同な三角形である。

なお、実際には、ネジ山の頂部が切り取られて、係合部１５の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるようにテーパ面２１を構成しているため、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状は台形ではないが、ネジ山の高さと比較して長さｘ_０の方がはるかに大きい量であるため、以下の議論では、台形であると近似してよい。

また、以下では、位置「ｘ」における、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状（ネジ山または切れ刃の移動方向に垂直な面での断面の形状）の面積を「Ｓ（ｘ）」で表す。

上記の説明から明らかなとおり、「Ｓ（０）＝０」、「Ｓ（ｘ_０）＝Ｓ_０」である。また、面積「Ｓ（ｘ）」は、次のようにｘの数式で表すことができる。

Ｓ（ｘ） ＝ Ｓ_０−Ｓ_０・｛（ｘ_０−ｘ）／ｘ_０｝^２
＝ Ｓ_０・（−ｘ^２＋２ｘ_０・ｘ）／ｘ_０ ^２ ・・・（１）

（５−１．切削量）
まず、「切れ刃による切削量」について検討するため、位置「ｘ」から位置「ｘ＋Δｘ」までの区間において、逃がし溝３１によってネジ山が切り取られた結果、切削に寄与しない切れ刃が位置「ｘ」に存在し、切削に寄与する切れ刃が位置「ｘ＋Δｘ」に存在する状況を想定する。

逃がし溝３１の存在によって、位置「ｘ」にある切れ刃が通過した後に、位置「ｘ＋Δｘ」にある切れ刃の移動方向前面にせり出してくる係合溝の断面積「ΔＳ」は、位置「ｘ＋Δｘ」にある切れ刃の面積「Ｓ（ｘ＋Δｘ）」から、位置「ｘ」にある切れ刃の面積「Ｓ（ｘ）」を引いたもので評価できる。

しかも、位置「ｘ＋Δｘ」にある切れ刃は、その後、「ｘ_０−ｘ」の長さ分だけ係合溝の底部を削り続ける。したがって、位置「ｘ＋Δｘ」にある切れ刃による切削量「ΔＶ_１」は「ΔＳ・（ｘ_０−ｘ）」であることが分かる。切削量「ΔＶ_１」を計算すると、次のように表すことができる。

ΔＶ_１ ＝ ΔＳ・（ｘ_０−ｘ）
＝ （ｄＳ／ｄｘ）・Δｘ・（ｘ_０−ｘ）
＝ ２Ｓ_０Δｘ・（ｘ_０−ｘ）^２／ｘ_０ ^２ ・・・（２）

なお、Δｘ／ｘ_０は微小量であるとして、切削量「ΔＶ_１」の評価には近似を用いた。

上述の式（２）が切削量の評価として正しいことは、切削量「ΔＶ_１」を「ｘ＝０」から「ｘ＝ｘ_０」まで積分した値が、三角柱「Ｐ_０Ｐ_１Ｐ_２−Ｐ _３ Ｐ _４ Ｐ _５ 」から三角錐「Ｐ_５−Ｐ_０Ｐ_１Ｐ_２」を除いた部分の体積「２Ｓ_０ｘ_０／３」と等しくなることから正当化できる。

上述の式（２）が示すように、「切れ刃による切削量」は、Δｘに比例することが分かる。座標ｘは、ネジ山の条に沿って測った係合開始位置Ｃ０からの螺旋の長さであることから、Δｘは、切れ刃の移動方向前面に位置する逃がし溝３１の「ネジ山の条に沿った長さ」であると言える。

よって、「切れ刃による切削量」は、その切れ刃の移動方向前面に位置する逃がし溝３１の「ネジ山の条に沿った長さ」に比例する。

さらに、式（２）が示すように、「切れ刃による切削量」は、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状の面積Ｓ_０に比例する。また、「切れ刃による切削量」は、その切れ刃がネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０に近いほど、大きくなることが分かる。すなわち、係合部１５の先端に向かうほど、「切れ刃による切削量」は大きくなりやすい。

（５−２．押圧量）
次に、「ネジ山による押圧量」について検討するため、逃がし溝３１によってネジ山が切り取られた結果、切削に寄与する切れ刃が位置「ｘ」に存在し、切削に寄与しない切れ刃が位置「ｘ＋Δｘ」に存在し、これら２つの切れ刃の間には、他の切れ刃がない状況を想定する。つまり、位置「ｘ」から位置「ｘ＋Δｘ」までの区間に、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１が存在する状況を想定する。

切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１によって押圧される部分の断面積「ΔＳ」は、位置「ｘ＋Δｘ」にある切れ刃の面積「Ｓ（ｘ＋Δｘ）」から、位置「ｘ」にある切れ刃の面積「Ｓ（ｘ）」を引いた、断面積「ΔＳ」で評価できる。

しかも、押圧される部分の長さは「ｘ_０−ｘ」であるため、押圧量「ΔＶ_２」は「ΔＳ・（ｘ_０−ｘ）」であることが分かる。したがって、押圧量「ΔＶ_２」を計算すると、次のように表すことができる。」

ΔＶ_２ ＝ ２Ｓ_０Δｘ・（ｘ_０−ｘ）^２／ｘ_０ ^２ ・・・（３）

なお、Δｘ／ｘ_０は微小量であるとして、押圧量「ΔＶ_２」の評価には近似を用いた。

上述の式（３）が押圧量の評価として正しいことは、式（２）が切削量の評価として正しいことと同様にして確かめられる。

上述の式（３）が示すように、「ネジ山による押圧量」は、Δｘに比例することが分かる。座標ｘは、ネジ山の条に沿って測った係合開始位置Ｃ０からの螺旋の長さであることから、Δｘは、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１の「ネジ山の条に沿った長さ」であると言える。

よって、「ネジ山による押圧量」は、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１の「ネジ山の条に沿った長さ」に比例する。

さらに、式（３）が示すように、「ネジ山による押圧量」は、切削あるいは押圧に寄与する部分のネジ山の形状の面積Ｓ_０に比例する。また、「ネジ山による押圧量」は、その切れ刃がネジ山の条に沿って係合開始位置Ｃ０に近いほど、大きくなることが分かる。すなわち、係合部１５の先端に向かうほど、「ネジ山による押圧量」は大きくなりやすい。

（６．本実施形態に示される特徴）
以下、本実施形態に示される発明の特徴、および、その効果について説明する。

（６−１．逃がし溝の溝幅の特徴およびその効果）
本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５は、一定の径の軸本体の外周面に、スリーブ部品５１１のスリーブ部品内周面５２１に係合可能な螺旋状のネジ山が形成されたものであり、係合部１５には、ネジ山の頂部が切り取られて、係合部１５の先端に向かうほどネジ山の高さが低くなるように構成されたテーパ面２１と、係合部１５の先端で開口し、係合部１５の周方向に等角度間隔で配置された複数本の逃がし溝３１とを形成している。そして、テーパ面２１のテーパ終了位置Ｔ１における係合部１５の半径の長さを、スリーブ部品５１１の厚みに、２０〜６０％の範囲の値である食い込み率を乗算して得られる長さとスリーブ部品内周面５２１の内半径の長さとの合計としている。

これにより、形成された係合溝に係合部１５のネジ山が係合した状態を十分に確保することができ、治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くことができる。また、スリーブ部品５１１を挿入穴６２１から引き抜く際に、スリーブ部品５１１が途中で破断してしまうのを防止できる。

また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、逃がし溝３１がない場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ１とし、逃がし溝３１がある場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ２として、係合部１５の全体にわたって、比率Ｌ２／Ｌ１が０．５以上あってもよい。これにより、形成された係合溝と係合する係合部１５のネジ山の長さを十分に確保することができ、治具１０によってスリーブ部品５１１を確実に引き抜くことができる。

さらに、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５がスリーブ部品５１１へ係合する際には、スリーブ部品内周面５２１に係合溝が形成されることはすでに説明した。当該係合溝が形成される際に、上述した「ネジ山による押圧量」を小さくすることで、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁の損傷を防ぐことにつながる。また、同時に、上述した「切れ刃による切削量」を大きくすることで、係合溝が確実に形成され、係合部１５がより確実にスリーブ部品５１１に係合することにつながる。

そこで、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５の先端に向かうほど（先端に近いほど）、周方向に沿って測った係合部１５の外周部の長さに対する、周方向に沿って測った逃がし溝３１の溝幅の合計長さの比が小さくなるよう、逃がし溝３１を形成したものであってもよい。このように逃がし溝３１を形成することにより、係合部１５の先端に向かうほど、「ネジ山による押圧量」が「切れ刃による切削量」と比較して小さくなる。

より具体的には、逃がし溝３１がない場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ１とし、逃がし溝３１がある場合におけるネジ山の条に沿って測ったネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ２として、係合部１５の先端からテーパ面２１の終了位置の間にあるネジ山に対して、比率Ｌ２／Ｌ１が、係合部１５の先端に向かうほど小さくしている。その結果、係合部１５の先端に向かうほど、「ネジ山による押圧量」が「切れ刃による切削量」と比較して小さくなる。

したがって、係合部１５の先端に向かうほど、「ネジ山による押圧量」が「切れ刃による切削量」と比較して小さくなるため、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁の損傷を防ぎつつ、係合溝が確実に形成し、係合部１５がより確実にスリーブ部品５１１に係合することができる。

なお、係合部１５の後端に向かうほど、「ネジ山による押圧量」が「切れ刃による切削量」と比較して大きくなる。しかしながら、上述した式（２）および式（３）が示すように、係合部１５の後端に向かうほど、「切れ刃による切削量」および「ネジ山による押圧量」の絶対量は小さくなるため、係合部１５の後端よりの領域においても、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁の損傷は抑制されている。

（６−２．逃がし溝の配置の特徴およびその効果）
また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５の周方向に等角度間隔で配置された複数本の逃がし溝３１が形成されていてもよい。この場合、逃がし溝３１を等角度間隔で配置することで、切れ刃が係合部１５の周方向に等角度間隔で配置されることになるため、係合部１５の周方向に沿って、切れ刃による切削が均等に行われ、スリーブ部品内周面５２１に形成される係合溝の深さも均等に近づく。

よって、係合部１５とスリーブ部品５１１の係合が周方向に沿って均等に近づき、係合部１５の中心軸とスリーブ部品内周面５２１の中心軸の位置ズレを抑制しつつ、係合部１５がスリーブ部品５１１に係合しやすくなる。したがって、スリーブ部品５１１に治具１０を挿入する際に、係合部１５の中心軸がスリーブ部品５１１の中心軸に対して斜めに係合することが抑制されるため、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁が損傷することを抑制できる。

さらに、係合部１５と係合したスリーブ部品５１１を挿入穴６２１から引き抜く際に、治具１０からスリーブ部品５１１に加わる力がスリーブ部品内周面５２１の周方向に沿って均等になるため、スリーブ部品５１１の引き抜き時におけるスリーブ部品５１１の破断を抑制できる。

また、係合部１５に形成される逃がし溝３１の本数が３以上の複数本である場合には、係合部１５の中心軸とスリーブ部品内周面５２１の中心軸の位置ズレがさらに抑制される。さらに、係合部１５に形成される逃がし溝３１の本数が３以上の奇数本である場合には、係合部１５の中心軸とスリーブ部品内周面５２１の中心軸の位置ズレがより一層、抑制される。

また、係合部１５に形成される逃がし溝３１の本数を増やすことにより、係合部１５のネジ山の１ピッチ当たりの切れ刃の数が増え、切削の回数を増やすことができ、係合溝の形成を確実に行うことができる。

さらに、係合部１５に形成される逃がし溝３１の本数を増やすことにより、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１の「ネジ山の条に沿った長さ」は、短くなる。その結果、切れ刃と切れ刃で挟まれた連続する１つのテーパ面２１によって押圧される量が小さくなり、スリーブ部品５１１に治具１０を挿入する際に、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁が損傷することを抑制できる。

（６−３．逃がし溝の内周面・切れ刃の特徴およびその効果）
また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、逃がし溝３１によってネジ山に形成される切れ刃は、正のすくい角αを有するように形成されているものであってもよい。すくい角αを大きくすることにより、切れ刃からみて切れ刃の移動方向前面にせり出してくるスリーブ部品内周面５２１が、より確実に切削されるようになる。

特に、切れ刃が負のすくい角αを有する場合と比較して、切れ刃が正のすくい角αを有する場合には、切れ刃の移動方向前面に発生するスリーブ部品５１１の切屑が、逃がし溝３１の内周面に沿って切れ刃の移動方向前面から除去されるようになる。その結果、切屑がネジ山と係合溝の間に挟まることが抑制され、さらには、ネジ山と係合溝の間に挟まった切屑に起因するスリーブ部品内周面５２１に対する押圧量の増加が抑制される。そのため、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁が損傷することを抑制できる。

また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、逃がし溝３１の内周面が円筒面の一部で形成されるものであってもよい。図３Ａ、図３Ｂに示すように、逃がし溝３１の内周面を形成する円筒面の中心軸Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３とした場合に、係合部１５の中心軸Ｑ０に垂直な平面内において、円筒面の中心軸Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のそれぞれと係合部１５の中心軸Ｑ０の間の距離は、テーパ面２１と係合部１５の中心軸Ｑ０の間の距離よりも短いものであってもよい。逃がし溝３１の内周面が円筒面の一部であるため、既存の切削装置等を用いて治具１０に逃がし溝３１を形成する際、切れ刃のすくい角αを所定の角度に設定することができる。その他、逃がし溝３１の内周面の形状には、種々のバリエーションが存在しうる。

（６−４．ネジ山の特徴およびその効果）
さらに、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、ネジ山の頂部の角度は、６０度以下となるように形成されていてもよい。ネジ山の頂部の角度とは、図４に示す三角形Ｐ _３ Ｐ _４ Ｐ _５ の角Ｐ_５の角度である。ネジ山の高さが一定の場合、ネジ山の頂部の角度が小さくなるほど、面積Ｓ_０が小さくなり、その結果、「ネジ山による押圧量」が小さくなる。したがって、ネジ山の頂部の角度が小さくなるほど、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁の損傷を防ぐことができる。

また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５に形成されるネジ山の条数は、逃がし溝３１の本数と同じであるものであってもよい。係合部１５に形成されるネジ山の条数と逃がし溝３１の本数が一致する場合には、係合部１５の中心軸Ｑ０の周りの対称性が向上する。その結果、係合部１５の中心軸がスリーブ部品５１１の中心軸に対して斜めに係合することが抑制される。

例えば、逃がし溝３１が３本設けられる構造において、ネジ山の条数を３本とした場合には、係合部１５の中心軸Ｑ０の周りにおける１２０度対称性が厳密に実現される。したがって、スリーブ部品５１１に対して、係合部１５は３点で支持されることになり、係合部１５の中心軸がスリーブ部品５１１の中心軸に対して斜めに係合することが抑制される。

（６−５．ガイド部の特徴およびその効果）
また、本実施形態に係るスリーブ部品引き抜き治具において、係合部１５の先端に、円筒状のガイド部１７が一体形成され、ガイド部１７の半径の長さが、係合部１５の先端における外周部の半径の長さ以上であり、かつ、スリーブ部品内周面５２１の内半径の長さ未満であるものであってもよい。

係合部１５の先端にガイド部を設けることにより、スリーブ部品５１１に治具１０を挿入する際に、係合部１５の中心軸がスリーブ部品５１１の中心軸に対して斜めに係合することが抑制されるため、パネル６１１に設けられた挿入穴６２１の内壁が損傷することを抑制できる。

以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０ 治具
１１ レンチ操作部
１３ 軸部
１５ 係合部
１７ ガイド部
２１ テーパ面
３１ 逃がし溝
５１１ スリーブ部品
５２１ スリーブ部品内周面
６１１ パネル
６２１ 挿入穴

Claims (9)

1. 繊維強化プラスチック製のパネルに圧入されたスリーブ部品を引き抜くため、前記スリーブ部品へ挿入される係合部を備えるスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記係合部は、一定の径の軸本体の外周面に、前記スリーブ部品の内周面に係合可能な螺旋状のネジ山が形成されたものであり、
   前記係合部には、
   前記ネジ山の頂部が切り取られて、前記係合部の先端に向かうほど前記ネジ山の高さが低くなるように構成されたテーパ面と、
   前記係合部の先端で開口し、前記係合部の周方向に等角度間隔で配置された複数本の逃がし溝と、
   が形成されており、
   前記テーパ面の終了位置における前記係合部の半径の長さは、前記スリーブ部品の厚みに食い込み率を乗算して得られる長さと前記スリーブ部品の内周面の内半径の長さとの合計であり、
   前記逃がし溝がない場合における前記ネジ山の条に沿って測った前記ネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ１とし、
   前記逃がし溝がある場合における前記ネジ山の条に沿って測った前記ネジ山の１ピッチ当たりの外周部の長さをＬ２として、
   前記係合部の先端から前記テーパ面の終了位置の間にある前記ネジ山に対して、比率Ｌ２／Ｌ１は、前記係合部の先端に向かうほど小さいこと
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
2. 請求項１に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記係合部の全体にわたって、前記比率Ｌ２／Ｌ１は、０．５以上であること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
3. 請求項１又は２に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記食い込み率は、２０〜６０％の範囲の値であること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記係合部には、３以上の複数本の前記逃がし溝が設けられていること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
5. 請求項４に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記係合部には、奇数本の前記逃がし溝が設けられていること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記ネジ山と前記逃がし溝によって形成される切れ刃は、前記スリーブ部品の内周面に対して正のすくい角を有すること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記逃がし溝の内周面は、円筒面の一部で形成されており、
   前記係合部の中心軸に垂直な平面内において、前記円筒面の中心軸と前記係合部の中心軸の間の距離は、前記テーパ面と前記係合部の中心軸の間の距離よりも短いこと
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記ネジ山の頂部の角度は、６０度以下であること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のスリーブ部品引き抜き治具であって、
   前記係合部の先端には、円筒状のガイド部が一体形成されており、
   前記ガイド部の半径の長さは、前記係合部の先端における外周部の半径の長さ以上であり、かつ、前記スリーブ部品の内周面の内半径の長さ未満であること
   を特徴とするスリーブ部品引き抜き治具。
   

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