【手続補正書】
【提出日】平成16年6月2日(2004.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  深穴加工装置および深穴加工方法、深穴評価装置および深穴評価方法ならびに位置ずれ評価方法、深穴加工装置および深穴評価装置の光軸調整装置、光軸調整方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、先端部分を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行う深穴加工工具と、
上記深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴加工装置において、
上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項２】
中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、先端部分を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行う深穴加工工具と、
上記中心軸に平行に光を照射する発光手段と、
上記発光手段と対向する位置に設けられ、上記発光手段から照射された光を受光して、上記深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記検出された位置ずれ及び傾き（中心軸方向）に応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴加工装置において、
上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項３】
中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されている深穴加工工具の先端部分を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行うとともに、
発光手段から上記中心軸に平行に光を照射し、上記発光手段に対向する位置に設けられた深穴加工工具の位置ずれ検出手段がその光を受光して、深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出し、
上記深穴加工工具の外周部に配設された位置ずれ修正手段が、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮して、上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する深穴加工方法において、
上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた状態で深穴加工を行うことを特徴とする深穴加工方法。
【請求項４】
中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、被加工物に対して回転しながら深穴加工を行う深穴加工工具と、
上記深穴加工工具の上記回転軸方向に対する正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記深穴加工工具の上記回転軸を中心とする円方向における正常位置からの傾きを検出する傾き検出手段と、
上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記深穴加工工具と上記回転軸とを接続する接続手段に設けられており、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記傾き検出手段により検出された上記深穴加工工具の傾きを修正する傾き修正手段とを備えている深穴加工装置において、
上記深穴加工工具における上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えていることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項５】
上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴加工工具の位置を検出する位置検出手段とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の深穴加工装置。
【請求項６】
先端部分を被加工物に対して回転させ、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、
上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、
上記中心軸方向に対する正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記中心軸を中心とする円方向における正常位置からの傾きを検出する傾き検出手段と、
上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記深穴評価プローブと上記測定軸とを接続する接続手段に設けられており、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記傾き検出手段により検出された上記深穴評価プローブの傾きを修正する傾き修正手段とを備えている深穴評価装置において、
上記深穴評価プローブにおける上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えていることを特徴とする深穴評価装置。
【請求項７】
上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴評価プローブの位置を検出する位置検出手段とを備えていることを特徴とする請求項６に記載の深穴評価装置。
【請求項８】
装置のＸＹ平面方向における位置ずれと、上記ＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれ（ローリング）とをそれぞれ検出する位置ずれ評価方法において、
上記ＸＹ平面における位置ずれと、ＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれとを、装置の上記ＸＹ平面上の２点においてそれぞれ検出し、該２点における検出結果を基にして、上記ＸＹ平面における位置ずれ成分とＸＹ平面の原点を中心とする円方向の位置ずれ成分とが互いに干渉して生じる検出誤差を除去することを特徴とする位置ずれ評価方法。
【請求項９】
先端部分を被加工物に対して回転させて、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、
上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、
上記深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴評価装置において、
上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴評価装置。
【請求項１０】
先端部分を被加工物に対して回転させて、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、
上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、
上記中心軸に平行に光を照射する発光手段と、
上記発光手段と対向する位置に設けられ、上記発光手段から照射された光を受光して、上記深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、
上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記検出された位置ずれ及び傾き（中心軸方向）に応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴評価装置において、
上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの上記中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴評価装置。
【請求項１１】
中心軸を中心として回転可能な深穴評価プローブの先端部分を被加工物に対して回転させて、上記中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定するとともに、
上記深穴評価プローブに接続するように、上記先端部分とは反対側に上記中心軸に沿って測定軸を配置し、
発光手段から上記中心軸に平行に光を照射し、上記発光手段に対向する位置に設けられた深穴評価プローブの位置ずれ検出手段がその光を受光して、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出し、
上記深穴評価プローブの外周部に配設された位置ずれ修正手段が、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮して、上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する深穴評価方法において、
上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた状態で深穴加工精度を測定することを特徴とする深穴評価方法。
【請求項１２】
中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、被加工物に対して先端部分を回転させて加工を行う深穴加工工具と、該深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記深穴加工工具の姿勢を修正する姿勢修正手段とを有する深穴加工装置の誘導軸の加工目標軸からのずれを修正する光軸調整装置であって、
上記深穴加工工具の回転可能な先端部分における上記中心軸上に配置され、上記加工目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段と、
上記反射手段に対して加工目標軸上から光を照射する発光手段と、
予め深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から照射された光の反射光を受光して、上記深穴加工工具の誘導軸の上記加工目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えていることを特徴とする光軸調整装置。
【請求項１３】
上記深穴加工装置は、上記深穴加工工具の非加工側に、上記深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記深穴加工工具の上記加工目標軸方向に対する垂直な平面における正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の上記加工目標軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、
上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記深穴加工工具と上記回転軸とを接続する位置に設置されており、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴加工工具のローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の光軸調整装置。
【請求項１４】
先端部分を被加工物に対して回転させ、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、該深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記深穴評価プローブの姿勢を修正する姿勢修正手段とを有する深穴評価装置の誘導軸の測定目標軸からのずれを修正する光軸調整装置であって、
上記深穴評価プローブの回転可能な先端部分における深穴評価プローブの中心軸上に配置され、上記測定目標軸に対して垂直な平面を有する反射手段と、
上記反射手段に対して測定目標軸上から光を照射する発光手段と、
予め深穴評価プローブの中心軸と測定目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から発せられた光の反射光を受光して、上記深穴評価プローブの誘導軸の上記測定目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えていることを特徴とする光軸調整装置。
【請求項１５】
上記深穴評価装置は、上記深穴評価プローブの非測定側に、上記深穴評価プローブの誘導軸と測定目標軸とが一致した状態における検出位置を認識しており、上記測定目標軸方向に対して垂直な平面における正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記測定目標軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、
上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、
上記深穴評価プローブと上記測定軸と接続する位置に設置されており、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴評価プローブのローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の光軸調整装置。
【請求項１６】
上記発光手段は、レーザを照射することを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の光軸調整装置。
【請求項１７】
上記発光手段は、単波長光を照射することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載の光軸調整装置。
【請求項１８】
上記発光手段は、２種類の波長を含む光を照射することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載の光軸調整装置。
【請求項１９】
請求項１２〜１８に記載の光軸調整装置による光軸調整方法であって、
上記発光手段から照射される光が上記深穴加工工具または深穴評価プローブの中心軸と平行になるように上記発光手段の配置を調整して、上記誘導軸と目標軸とを一致させた後、
上記中心軸に対して直角な平面上に上記反射手段を配置し、
該反射手段に対して上記発光手段から照射された光の反射光を検出する光軸ずれ検出手段を配置して、上記誘導軸と目標軸とが一致した状態における上記反射光の受光位置を認識させ、
上記深穴加工工具または深穴評価プローブの先端部分に上記反射手段を取り付けて、上記発光手段から上記反射手段に対して光を照射し、その反射光を上記光軸ずれ検出手段の上記認識させた受光位置において受光するように、上記姿勢修正手段によって、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの姿勢を修正することを特徴とする光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機のエンジンやランディングギア、加速器、新幹線の車軸、プラスチック射出成形機、印刷機の巻き取りシリンダ、火器、ドリルカラ等の深穴加工に適用できる深穴加工装置および深穴加工方法、深穴加工装置および深穴精度測定に使用される深穴評価装置ならびに位置ずれ評価方法、深穴加工装置および深穴評価装置の光軸調整装置、光軸調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、穴深さ／穴径の比が大きい穴の加工、いわゆる深穴加工に用いられる深穴加工工具および深穴加工方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レーザ誘導方式を採用した深穴加工装置および深穴測定装置が開示されている。
【０００４】
上記公報に開示された深穴加工装置は、図２８に示すように、下穴１０２を開けられた被加工物１０１に対して、回転駆動手段１０４の回転駆動をボーリングバー１０３を介して深穴加工工具１０５に与え、深穴加工工具１０５の先端部分を回転させながら、被加工物１０１を固定した送り台１０６を深穴加工工具１０５に向かって前進させることで深穴加工を実現している。
【０００５】
また、深穴加工工具１０５の先端部分は、ボーリングバー１０３の回転軸線１０７を中心として回転する。このボーリングバー１０３の内部は中空になっており、この中空部分を通して吸引装置１１０に切り屑を排出する。
【０００６】
なお、カウンターボーリングヘッドは、被加工物１０１と接触する側の先端に少なくとも１つの切刃を備え、被加工物１０１を切削する。
【０００７】
さらに、深穴加工工具１０５とボーリングバー１０３とは、ねじまたはフレックスカップリング１１１ａを介して接続されている。
【０００８】
そして、上記公報に開示された深穴加工装置１００ａは、深穴加工工具１０５による真直な深穴加工を可能にするために、深穴加工工具１０５の姿勢検出用半導体レーザ１１２および姿勢検出手段１１３と、深穴加工工具１０５の姿勢が乱れた場合には、深穴加工工具１０５の側面に備えられた圧電アクチュエータ１１５によって適正な姿勢に修正するように制御する制御装置１１４とを備えている。
【０００９】
これにより、深穴加工工具１０５の先端部分を回転させた加工中に、深穴加工工具１０５の回転軸に沿った誘導軸線上からずれた場合でも、その位置ずれを検出して深穴加工工具１０５を適正な位置に戻すことにより、精度の高い真直な深穴の加工が可能になる。
【００１０】
また、従来より、穴深さ／穴径の比が大きい穴、いわゆる深穴の加工や加工精度の測定に用いられる深穴加工装置および深穴評価装置が提供されている。
【００１１】
このような深穴加工装置および深穴評価装置として、例えば、図３３に示すように、深穴加工工具１０５の３次元の位置ずれを修正しながら深穴加工を行う深穴加工装置１００ｂがある。
【００１２】
深穴加工装置１００ｂは、図３３に示すように、先端部に回転しながら被加工物１０１を加工するカウンターボーリングヘッド１０８を有し、側面部に位置ずれを修正するための圧電アクチュエータ１１５を備えた深穴加工工具１０５と、深穴加工工具１０５のローリングを防止するために、深穴加工工具の後に連結したアクティブローテーションストッパ１１１ｂを備えている。
【００１３】
この深穴加工装置１００ｂでは、深穴加工工具１０５における深穴加工工具１０５に接続されたボーリングバー１０３側に設けた半導体レーザ１１２’からミラー１１９に向けてレーザ光を照射する。そして、ミラー１１９からの反射光をビームスプリッタ１１８によりＺ方向とＹ方向とに分離して、分離光を２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）１１３・１１４で受光することで、Ｘ方向およびＹ方向における深穴加工工具１０５の位置ずれを検出している。
【００１４】
なお、上記Ｚ方向は図１の中心軸７方向を示しており、Ｘ，Ｙ方向は中心軸方向に対する直行方向を示している。
【００１５】
さらに、深穴加工工具１０５の回転しない後端側の側面には、Ｘ，Ｙ両方向の位置ずれを修正する圧電アクチュエータ１１５が前後各３個ずつ計６個設けられている。上記Ｘ，Ｙ方向の位置ずれが検出された場合には、圧電アクチュエータ１１５が検出された位置ずれを修正するように被加工物１０１の内壁１０２との間で伸縮し、位置ずれを修正する。
【００１６】
さらに、この圧電アクチュエータ１１５が設けられているアクチュエータ保持部は、加工中回転することなく、圧電アクチュエータ１１５により深穴加工工具１０５のＸ，Ｙ両方向の位置ずれを修正する。しかし、アクチュエータ保持部は、アクティブローテーションストッパ１１１ｂの接続部分において、ボーリングバー１０３の回転軸を中心とする円方向におけるずれ、いわゆるローリングが発生するため、精度の高い深穴測定を行うためには、このローリングも修正する必要がある。
【００１７】
アクティブローテーションストッパ１１１ｂは、このようなローリングが検出された場合に、適正な位置に深穴加工工具１０５を修正する機能を備えている。
【００１８】
具体的には、半導体レーザ１１７からレーザ光をミラー１１９に対して照射し、ミラー１１９からの反射光を深穴加工工具１０５の後端部に設けられた一次元ＰＳＤ１２０が受光してローリングを検出する。そして、アクティブローテーションストッパ１１１ｂに備えられた図示しない圧電アクチュエータによりローリングを修正する。
【００１９】
以上の構成により、従来の深穴加工装置１００ｂは、Ｘ，Ｙ方向および円方向における深穴加工工具１０５の位置ずれを修正しながら深穴加工を行うことで、精度の高い深穴加工を行うことができる。
【００２０】
さらに、従来より、穴深さ／穴径の比が大きい穴、いわゆる深穴の測定に用いられる深穴評価装置および深穴評価方法が提案されている。
【００２１】
上記特開２０００−２４６５９３号公報に開示された深穴評価装置は、被加工物に対して、深穴評価プローブの先端部分を回転させながら、被加工物を固定した送り台を深穴評価プローブに向かって前進させることで深穴精度を測定する。
【００２２】
なお、深穴評価装置に内蔵されたステッピングモータにより回転する深穴評価プローブの先端部分には、測定ユニットが取り付けられており、深穴の内壁に測定ユニットの先端を当接させて深穴を測定する。
【００２３】
さらに、深穴評価プローブと測定バーとは、ねじまたはフレックスカップリングを介して接続されている。
【００２４】
そして、上記公報に開示された深穴評価装置は、深穴評価プローブによる高精度な深穴評価を可能にするために、深穴評価プローブの変位検出用半導体レーザおよび姿勢検出手段と、深穴評価プローブの姿勢が乱れた場合には、深穴評価プローブの側面に備えられた圧電アクチュエータによって適正な姿勢に修正するように制御する制御装置とを備えている。
【００２５】
これにより、深穴評価プローブにより深穴を測定する際には、深穴評価プローブが中心軸に沿った誘導軸線上からずれた場合でも、その位置ずれを検出して深穴評価プローブを適正な位置に戻すことにより、高精度の深穴の測定が可能になる。
【００２６】
【特許文献１】
特開２０００−２４６５９３号公報（公開日：２０００年９月１２日）
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２８に示す上記公報の従来の深穴加工装置１００ａは、フレックスカップリング１１１ａが、回転軸の中心軸方向の荷重を支えることができず、ボーリングバー１０３と深穴加工工具１０５とを直列に連結して使用することができない。また、この深穴加工装置１００ａでは、フレックスカップリングが深穴加工装置の固定軸に連結されていないため、加工中に生じるアクチュエータ保持部のローリングを防止することができない。このため、深穴加工工具１０５の位置ずれが生じやすいという問題点を有している。
【００２８】
よって、上記公報に開示された従来の深穴加工装置１００ａには、回転軸の中心軸方向の荷重をボーリングバー１０３に持たせ、ねじり剛性をフレックスカップリング１１１ａに持たせ、フレックスカップリングを深穴加工装置の固定軸にジグを使って固定する新しいタイプのカップリング方式が求められる。
【００２９】
ところで、上記公報で使用されたフレックスカップリング１１１ａの代替として、図２９に示すように、深穴加工工具１０５のローリングを自動的に修正することができるアクティブローテーションストッパ１１１ｂを用いた深穴加工装置１００ｂが提案されている。
【００３０】
例えば、深穴加工中の深穴加工工具１０５の正常位置からの位置ずれを修正する際に、深穴加工工具１０５のローリングが、±０．００１°生じた場合には、変位検出用の半導体レーザ１１２’のＸ座標位置が３６ｍｍ、Ｙ座標位置が２１ｍｍの時に、Ｘ方向で±０．３４μｍ、Ｙ方向で±０．６２μｍの変位が生じる。よって、μｍ単位のオーダで深穴加工精度を制御するためには、深穴加工工具１０５のローリングを±０．００１°以下に制御することが望ましい。
【００３１】
このアクティブローテーションストッパ１１１ｂは、レバーと圧電アクチュエータとを備えており、図３０（ａ）〜（ｆ）に示すように、半径方向のインチウォームで回転し、深穴加工工具１０５のローリングを修正することができる。
【００３２】
しかしながら、このアクティブローテーションストッパ１１１ｂを使用した深穴加工装置１０５ｂでも、レバーと穴壁との間の摩擦係数が一定しなかったり、レバーを図３０（ｂ）および図３０（ｅ）に示すように、後方または前方のレバーが穴壁から外れるときに、アクティブローテーションストッパ１１１ｂが傾いてしまう等の問題が生じる。
【００３３】
そこで、図３１に示すように、レバーを３列にし、図３２（ａ）〜（ｅ）に示すように、レバーの２列が常時穴壁に接するようにして、アクティブローテーションストッパ１１１ｂが傾かないようにする対策が採られているが、その場合でも深穴加工工具１０５のローリングを±０．００１°以下に制御することは、困難である。
【００３４】
さらに、アクティブローテーションストッパと深穴加工工具とを、両方の接続面に板を挟み、板とアクティブローテーションストッパと深穴加工工具との間を、スラストニードルベアリングによって連結した深穴加工装置もある。この深穴加工装置では、アクティブローテーションストッパと深穴加工工具とがフレキシブルに連結される。しかし、このアクティブローテーションストッパを用いた深穴加工装置でも、現状の技術レベルでは、深穴加工工具のローリングを±０．００１°以下に制御し、μｍ単位の加工精度を実現した深穴加工装置を提供することはできない。
【００３５】
また、上記従来の深穴加工工具をレーザ誘導方式深穴加工ロボットおよびレーザ誘導方式深穴内面研削加工ロボットに用いた場合においても、アクティブローテーションストッパ１１１ｂ、深穴加工装置の固定軸との間に機械的拘束力を持たないため、加工中のトルクおよびスラストを直接受けてしまう。よって、アクティブローテーションストッパ１１１ｂのレバーは、このトルクおよびスラストを支えながら運動するため、レバーにおける対応する穴壁との接触状態も過酷になり、μｍ単位の精度の高い深穴加工を行うことはできない。
【００３６】
以上のように、現状の技術レベルでは、アクティブローテーションストッパ１１１ｂを使用して、深穴加工工具１０５のローリングを±０．００１°以下に抑え、μｍ単位の高精度の深穴加工を行うことは技術的に難しい。
【００３７】
また、上述のような従来の深穴加工装置では、以下のような問題点を有しており、実際には高精度の深穴加工を行うことができない。
【００３８】
すなわち、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれを検出する２次元ＰＳＤ１１３・１１４は、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれが実際には無い場合でも、ローリングによる位置ずれをＸ，Ｙ方向の位置ずれとして認識し、そのまま出力してしまう。
【００３９】
さらに、ローリングを検出する１次元ＰＳＤ１２０でも、ローリングが実際には無い場合でも、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれをローリングによる位置ずれと認識し、そのまま出力してしまう。
【００４０】
このように、Ｘ，Ｙ方向およびローリングによる位置ずれが互いに干渉するため、実際には、深穴加工工具１０５の位置ずれが正確に検出できない。よって、位置ずれの修正を正確に行うことができず、誤差を含んだ状態で深穴加工工具１０５を誘導しながらの深穴加工になってしまうため、μｍ単位のような高精度な深穴加工を実現できないという問題があった。
【００４１】
さらに、上記公報の従来の深穴評価装置は、フレックスカップリングが、中心軸方向の荷重を支えることができず、測定バーと深穴評価プローブとを直列に連結して使用することができない。また、この深穴評価装置では、フレックスカップリングが深穴評価装置の固定軸に連結されていないため測定中に生じるアクチュエータ保持部のローリングを防止することができない。
【００４２】
よって、上記公報に開示された従来の深穴評価装置には、回転軸の中心軸方向の荷重を測定バーに持たせ、ねじり剛性をフレックスカップリングに持たせる新しいタイプのカップリング方式が求められる。
【００４３】
さらに、上記公報で使用されたフレックスカップリングの代替として、図３４に示すように、深穴評価プローブ２０１の位置ずれ（ローリング）を自分で修正することができるアクティブローテーションストッパ２０２を用いた深穴評価装置２００が提案されている。
【００４４】
例えば、深穴評価プローブ２０１の正常位置からの位置ずれを修正する際に、深穴評価プローブ２０１のローリングが、±０．００１°生じた場合には、変位検出用半導体レーザ２０３のＸ座標位置が３６ｍｍ、Ｙ座標位置が２１ｍｍである時、変位検出用半導体レーザ２０３に、Ｘ方向で±０．３４μｍ、Ｙ方向で±０．６２μｍの変位が、変位検出用半導体レーザ２０３から照射される光を受光したＰＳＤ２０８・２０９によって検出される。よって、被加工物２０６をμｍ単位のオーダで深穴測定を行うためには、深穴評価プローブ２０１のローリングを±０．００１°以下に制御することが望ましい。
【００４５】
アクティブローテーションストッパ２０２は、レバーと圧電アクチュエータとを備えており、図３０（ａ）〜（ｆ）に示すように、半径方向のインチウォームで回転し、深穴評価プローブ２０１のローリングを修正することができる。
【００４６】
しかしながら、このアクティブローテーションストッパ２０２を使用した深穴評価装置２００でも、レバーと穴壁との間の摩擦係数が一定しなかったり、レバーを図３０（ｂ）および図３０（ｅ）に示すように、後方または前方のレバーが穴壁から外れるときに、アクティブローテーションストッパ２０２が傾いてしまう等の問題が生じる。
【００４７】
そこで、図３１に示すように、レバーを３列にし、図３２（ａ）〜図３２（ｅ）に示すように、レバーの２列が常時穴壁に接するようにして、アクティブローテーションストッパ２０２が傾かないようにする対策が採られているが、その場合でも深穴評価プローブ２０１のローリングを±０．００１°以下に制御することは、困難である。
【００４８】
さらに、アクティブローテーションストッパ２０２と深穴評価プローブ２０１とを、両方の接続面に板を挟み、板とアクティブローテーションストッパ２０２と深穴評価プローブ２０１との間を、接続プレートとスラストニードルベアリングとによって連結した深穴評価装置もある。すなわち、この深穴評価装置２００は、接続プレートと深穴評価プローブ２０１およびアクティブローテーションストッパ２０２とがスラストニードルベアリングによって接続されており、接続プレートが薄く撓み易いために、深穴評価プローブ２０１は、長手方向（Ｚ軸方向）に関して自由に傾くことができる。つまり、アクティブローテーションストッパ２０２と深穴評価プローブ２０１とがフレキシブルに連結されている。しかし、この連結法ではガタが大きく、深穴評価プローブ２０１のローリングを±０．００１°以下に制御し、μｍ単位の測定精度を実現した深穴評価装置を提供することができない。
【００４９】
以上のように、現状の技術レベルでは、アクティブローテーションストッパ２０２を使用して、深穴評価プローブ２０１のローリングを±０．００１°以下に抑え、μｍ単位の高精度の深穴測定を行うことは技術的に難しい。
【００５０】
さらにまた、上述のような従来の深穴加工装置では、以下に示すような問題を有している。
【００５１】
すなわち、高精度な深穴加工および深穴の形状評価を行うためには、深穴加工工具を目標軸に沿って誘導する必要があるが、従来の深穴加工装置では、加工前に誘導軸を加工目標軸に正確に合わせる調整が行われていないため、高精度な深穴加工を行うことができない。
【００５２】
特に、従来の深穴加工装置では、深穴加工工具の後方に配置された光学系（変位検出用半導体レーザ等）を用いて深穴加工工具の姿勢を検出し、位置ずれ等を修正しながら深穴加工を行っている。このような深穴加工装置では、カウンタボーリングヘッドのシャンク部が深穴加工工具の後方まで伸びてボーリングバーと接続されている。
【００５３】
このため、加工前に、深穴加工工具の後方に配置された変位検出用半導体レーザから発せられるレーザを加工目標軸と平行な位置に正確に配置することが困難であることから、加工中に生じた誘導軸の加工目標軸からの傾きが生じ、高精度な深穴加工を行うことは難しい。
【００５４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な深穴加工、深穴評価が可能な深穴加工装置および深穴加工方法、深穴評価装置ならびに位置ずれ評価方法、深穴評価方法、深穴加工装置および深穴評価装置の光軸調整装置および光軸調整方法を提供することにある。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
本発明の深穴加工装置は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、先端部を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行う深穴加工工具と、上記深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴加工装置において、上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴としている。
【００５６】
上記の構成によれば、ローリングおよび回転軸の中心軸方向の位置ずれの発生によって、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴加工工具を正確に正常位置へ修正することができないという問題を解決し、従来の深穴加工装置よりも精度の高い深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できる。
【００５７】
すなわち、従来の深穴加工装置のように、回転軸と深穴加工工具との間にフレックスカップリングを使用した場合には、深穴加工工具のローリングは抑えることができない。さらに、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性がなく、深穴加工工具を被加工物内で移動させる際に、位置ずれが生じやすい。よって、位置ずれ検出手段により検出される位置ずれに誤差が生じやすく、位置ずれ修正手段により適正な位置修正を行うことができない。
【００５８】
そこで、本発明の深穴加工装置によれば、従来の深穴加工装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを抑え、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴加工装置において、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれを、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工装置のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工装置を提供で  きる。
【００５９】
本発明の深穴加工装置は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、先端部分を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行う深穴加工工具と、上記中心軸に平行に光を照射する発光手段と、上記発光手段と対向する位置に設けられ、上記発光手段から照射された光を受光して、上記深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれ及び傾き（中心軸方向）に応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴加工装置において、上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴としている。
【００６０】
上記の構成によれば、ローリングおよび回転軸の中心軸方向からの位置ずれの発生によって、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴加工工具を正確に正常位置へ修正することができないという問題を解決し、従来の深穴加工装置よりも精度の高い深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できる。
【００６１】
すなわち、従来の深穴加工装置のように、回転軸と深穴加工工具との間にフレックスカップリングを使用した場合には、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性がない。また、フレックスカップリングが深穴加工装置の固定軸に連結されていない。よって、位置ずれ検出手段により検出される位置ずれに誤差が生じやすく、位置ずれ修正手段により適正な位置修正を行うことができない。
【００６２】
そこで、本発明の深穴加工装置によれば、従来の深穴加工装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを抑え、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴加工装置において、発光手段から発せられた光を受光することにより、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工装置のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できる。
【００６３】
本発明の深穴加工方法は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されている深穴加工工具の先端部分を被加工物に対して回転させながら深穴加工を行うとともに、発光手段から上記中心軸に平行に光を照射し、上記発光手段に対向する位置に設けられた深穴加工工具の位置ずれ検出手段がその光を受光して、深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出し、上記深穴加工工具の外周部に配設された位置ずれ修正手段が、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮して、上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する深穴加工方法において、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた状態で深穴加工を行うことを特徴としている。
【００６４】
上記の深穴加工方法によれば、深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における回転軸に対する位置ずれ、いわゆるローリングを防止することができるとともに、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を持たせた状態で深穴加工を行うことができるため、従来の深穴加工方法よりも精度のよい深穴加工が可能な深穴加工方法を提供できる。
【００６５】
すなわち、従来の深穴加工方法のように、回転軸と深穴加工工具との間に回転軸と深穴加工工具との間にフレックスカップリングを使用した深穴加工装置を使用して深穴加工を行った場合には、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性がない。また、フレックスカップリングが深穴加工装置の固定軸に連結されていない。深穴加工工具を被加工物内で移動させる際に、中心軸方向の位置ずれが生じやすい。よって、位置ずれ検出手段により検出される位置ずれに誤差が生じやすく、位置ずれ修正手段により適正な位置修正を行うことができない。
【００６６】
そこで、本発明の深穴加工方法によれば、使用される深穴加工装置は、従来の深穴加工方法に使用される深穴加工装置におけるフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを防止し、回転軸の中心軸方向の荷重を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段から発せられた光を受光することにより、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工方法のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、つまり、穴の曲がりを従来のｍｍ単位から向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工方法を提供できる。
【００６７】
本発明の深穴加工装置は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、被加工物に対して回転しながら深穴加工を行う深穴加工工具と、上記深穴加工工具の上記回転軸方向に対する正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の上記回転軸を中心とする円方向における正常位置からの傾きを検出する傾き検出手段と、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴加工工具と上記回転軸とを接続する接続手段に設けられており、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記傾き検出手段により検出された上記深穴加工工具の傾きを修正する傾き修正手段とを備えている深穴加工装置において、上記深穴加工工具における上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えていることを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出される、回転軸方向に対して垂直な平面における深穴加工工具の位置ずれと回転軸を中心とする円方向における深穴加工工具の傾きとが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、深穴加工工具の位置ずれの高精度の検出が可能になる。
【００６９】
すなわち、回転軸方向に対して垂直な平面における深穴加工工具の位置ずれと回転軸を中心とする円方向における深穴加工工具の傾きとをそれぞれ検出し、修正することができる機能を備えた深穴加工装置では、検出された位置ずれ、傾き（ローリング）を示す成分にお互いの干渉成分（誤差）が含まれているため、実際の深穴加工工具の位置ずれ、傾きとは異なる検出結果となる。
【００７０】
そこで、本発明の深穴加工装置によれば、深穴加工工具における回転軸方向に対して垂直な平面上において、位置ずれ、傾きを位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較する。ここで、実際の位置ずれおよび傾きは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）および傾きの高精度な算出が可能になる。
【００７１】
これにより、正確に検出された位置ずれおよび傾きを位置ずれ修正手段および傾き修正手段により修正することで、従来よりも高精度な深穴加工を実現した深穴加工装置を提供できる。
【００７２】
また、上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴加工工具の位置を検出する位置検出手段とを備えていることがより好ましい。
【００７３】
これにより、発光手段と位置検出手段とを用いることで、深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）および傾きを容易に検出することが可能になる。
【００７４】
本発明の深穴評価装置は、上記の課題を解決するために、先端部分を被加工物に対して回転させ、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、上記中心軸方向に対する正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記中心軸を中心とする円方向における正常位置からの傾きを検出する傾き検出手段と、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴評価プローブと上記測定軸とを接続する接続手段に設けられており、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記傾き検出手段により検出された上記深穴評価プローブの傾きを修正する傾き修正手段とを備えている深穴評価装置において、上記深穴評価プローブにおける上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えていることを特徴としている。
【００７５】
上記の構成によれば、位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出される、中心軸方向に対して垂直な平面における深穴評価プローブの位置ずれと中心軸を中心とする円方向における深穴評価プローブの傾きとが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）の高精度な検出が可能になる。
【００７６】
すなわち、中心軸方向に対して垂直な平面における深穴評価プローブの位置ずれと中心軸を中心とする円方向における深穴評価プローブの傾きとをそれぞれ検出し、修正することができる機能を備えた深穴評価装置では、検出された位置ずれ、傾きを示す成分にお互いの干渉成分が含まれているため、実際の深穴評価プローブの位置ずれ、傾きとは異なる検出結果となる。
【００７７】
そこで、本発明の深穴評価装置によれば、深穴評価プローブにおける中心軸方向に対して垂直な平面上において、位置ずれ、傾きを位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較している。ここで、実際の位置ずれおよび傾きは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、上記深穴評価プローブの位置ずれおよび傾きの高精度な算出が可能になる。
【００７８】
これにより、正確に検出された位置ずれおよび傾きを位置ずれ修正手段および傾き修正手段により修正することで、従来よりも高精度な深穴精度測定を実現した深穴評価装置を提供できる。
【００７９】
また、上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴評価プローブの位置を検出する位置検出手段とを備えていることがより好ましい。
【００８０】
これにより、発光手段と位置検出手段とを用いることで、深穴評価プローブの位置ずれおよび傾きを容易に検出することが可能になる。
【００８１】
本発明の位置ずれ評価方法は、上記の課題を解決するために、装置のＸＹ平面方向における位置ずれと、上記ＸＹ平面に垂直な直線（Ｚ軸）を中心とする円方向の位置ずれ（ローリング）とをそれぞれ検出する位置ずれ評価方法において、上記ＸＹ平面における位置ずれと、ＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれとを、装置の上記ＸＹ平面上の２点においてそれぞれ検出し、該２点における検出結果を基にして、上記ＸＹ平面における位置ずれ成分とＸＹ平面の原点を中心とする円方向の位置ずれ成分とが互いに干渉して生じる検出誤差を除去することを特徴としている。
【００８２】
上記の構成によれば、検出されたＸＹ平面における装置の位置ずれとＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向における装置の位置ずれ（傾き）とが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、装置の位置ずれの高精度な検出が可能になる。
【００８３】
すなわち、ＸＹ平面における装置の位置ずれと、ＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向における装置の傾きとをそれぞれ検出し、修正することができる機能を備えた装置では、検出された位置ずれ、傾きを示す成分にお互いの干渉成分が含まれているため、実際の装置の位置ずれ、傾きとは異なる検出結果となる。
【００８４】
そこで、本発明の位置ずれ評価方法によれば、装置のＸＹ平面上における位置ずれ、およびＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれ（傾き）をそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較している。ここで、２点における装置の実際の位置ずれは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、高い精度での位置ずれおよび傾きの算出が可能になる。
【００８５】
これにより、正確に検出された装置の位置ずれを適正な位置へ修正することで、従来よりも高精度な動作が可能な装置を提供できる。
【００８６】
本発明の深穴評価装置は、上記の課題を解決するために、先端部分を被加工物に対して回転させて、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、上記深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴評価装置において、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴としている。
【００８７】
上記の構成によれば、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できる。
【００８８】
すなわち、従来の深穴評価装置のように、測定軸と深穴評価プローブとの間にフレックスカップリングを使用した場合には、フレックスカップリングが深穴評価装置の固定軸に連結されていないため、深穴評価プローブのローリングを抑えることができず、測定軸の中心軸方向の荷重に対する剛性もなく、深穴評価プローブの姿勢を被加工物内で正確に制御できず、μｍ単位の高精度な深穴測定を行うことは困難であった。
【００８９】
そこで、本発明の深穴評価装置によれば、従来の深穴評価装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを抑え、中心軸方向の荷重に対する剛性を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴評価装置において、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を、位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出できる。よって、深穴評価プローブの位置を位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴測定を行うことができ、従来の深穴評価装置のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の精度での深穴測定が可能な深穴評価装置を提供できる。そして、従来の深穴評価装置では不可能であった超深穴の精度測定が可能な深穴評価装置を提供できる。
【００９０】
本発明の深穴評価装置は、上記の課題を解決するために、先端部分を被加工物に対して回転させて、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、上記深穴評価プローブの上記先端部分とは反対側に接続されており、上記中心軸に沿って配置された測定軸と、上記中心軸に平行に光を照射する発光手段と、上記発光手段と対向する位置に設けられ、上記発光手段から照射された光を受光して、上記深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれ及び傾き（中心軸方向）に応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段とを備えている深穴評価装置において、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの上記中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴としている。
【００９１】
上記の構成によれば、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できる。
【００９２】
すなわち、従来の深穴評価装置のように、測定軸と深穴評価プローブとの間にフレックスカップリングを使用した場合には、フレックスカップリングが深穴評価装置の固定軸に連結されていないため、深穴評価プローブのローリングは抑えることができず、中心軸方向の荷重に対する剛性もなく、深穴評価プローブを被加工物内で移動させる際に、位置ずれが生じやすく、測定誤差をμｍ単位に抑えた高精度な深穴測定を行うことは困難であった。
【００９３】
そこで、本発明の深穴評価装置によれば、従来の深穴評価装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを抑え、中心軸方向の荷重に対する剛性を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴評価装置において、発光手段から発せられた光を受光することにより、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を、位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出できる。よって、深穴評価プローブの位置を位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴測定を行うことができ、従来の深穴評価装置のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の精度での深穴測定が可能な深穴評価装置を提供できる。そして、従来の深穴評価装置では不可能であった超深穴の精度測定が可能な深穴評価装置を提供できる。
【００９４】
本発明の深穴評価方法は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な深穴評価プローブの先端部分を被加工物に対して回転させて、上記中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定するとともに、上記深穴評価プローブに接続するように、上記測定側の反対側に上記中心軸に沿って測定軸を配置し、発光手段から上記中心軸に平行に光を照射し、上記発光手段に対向する位置に設けられた深穴評価プローブの位置ずれ検出手段がその光を受光して、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出し、上記深穴評価プローブの外周部に配設された位置ずれ修正手段が、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮して、上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する深穴評価方法において、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた状態で深穴加工精度を測定することを特徴としている。
【００９５】
上記の深穴評価方法によれば、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できる。
【００９６】
すなわち、従来の深穴評価方法のように、測定軸と深穴評価プローブとの間にフレックスカップリングを使用した深穴評価装置を使用して深穴精度測定を行った場合には、フレックスカップリングが深穴評価装置の固定軸に連結されていないため、深穴評価プローブのローリングを抑えることができず、中心軸方向の荷重に対する剛性もなく、深穴評価プローブを被加工物内で移動させる際に、位置ずれが生じやすく、測定誤差をμｍ単位に抑えた高精度な深穴精度測定を行うことは困難であった。
【００９７】
そこで、本発明の深穴評価方法によれば、使用される深穴評価装置は、従来の深穴評価方法に使用される深穴評価装置におけるフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを防止し、中心軸方向の荷重を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段から発せられた光を受光することにより、深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出することができる。よって、深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を位置ずれ修正手段により正確に修正しながら深穴精度測定を行うことで、従来の深穴評価方法のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の測定精度での深穴精度測定が可能な深穴評価方法を提供できる。
【００９８】
本発明の深穴加工装置の光軸調整装置は、上記の課題を解決するために、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、被加工物に対して先端部分を回転させて加工を行う深穴加工工具と、該深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記深穴加工工具の姿勢を修正する姿勢修正手段とを有する深穴加工装置の誘導軸の加工目標軸からのずれを修正する光軸調整装置であって、上記深穴加工工具の回転可能な先端部分における上記中心軸上に配置され、上記加工目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段と、上記反射手段に対して加工目標軸上から光を照射する発光手段と、予め深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から照射された光の反射光を受光して、上記深穴加工工具の誘導軸の上記加工目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えていることを特徴としている。
【００９９】
上記の構成によれば、加工開始前の深穴加工装置に対し、正確な光軸調整を行うことで、より高精度な深穴加工を実現できる。
【０１００】
すなわち、本発明の深穴加工装置の光軸調整装置は、まず、深穴加工工具の加工側において加工目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段に対して、発光手段が加工目標軸上から光を照射し、この反射光を受光する位置に光軸ずれ検出手段を正確に配置する。
【０１０１】
このとき、深穴加工工具の誘導軸と加工目標軸とが一致している状態であることから、光軸ずれ検出手段において、一致状態における検出位置を認識することができる。
【０１０２】
そして、深穴加工工具の加工側先端部に反射手段を取り付け、再度、反射手段に対して、発光手段が加工目標軸上から光を照射し、光軸ずれ検出手段の上記一致状態における検出位置において該反射光を検出できるように、姿勢修正手段によって深穴加工工具の変位および傾き（Ｚ軸方向）を調整することで、深穴加工工具の中心を誘導軸上に移動させ、深穴加工工具を誘導軸に沿って誘導しながら深穴加工を行うことができる。
【０１０３】
これにより、加工前に誘導軸と加工目標軸とを一致させた後、加工を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と加工目標軸とのずれに起因する加工精度の低下を防止し、より高精度な深穴加工を実現できる。
【０１０４】
なお、加工目標軸とは、被加工物に対する深穴加工工具の理想的な進路であり、誘導軸とは、深穴加工工具が加工中に実際に誘導されていく進路である。そして、光軸調整とは、深穴加工工具の誘導軸と加工目標軸とを一致させることをいう。
【０１０５】
上記深穴加工装置は、上記深穴加工工具の非加工側に、上記深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記深穴加工工具の上記加工目標軸方向に対する垂直な平面における正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の上記加工目標軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴加工工具と上記回転軸とを接続する位置に設置されており、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴加工工具のローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることがより好ましい。
【０１０６】
これにより、深穴加工工具の加工側における光軸調整が行われた後、上記誘導軸と加工目標軸とが一致した状態のまま深穴加工工具の非加工側に配置される、例えば、発光手段、受光手段等からなる位置ずれ・ローリング検出手段の配置位置を決定することで、加工中に生じた誘導軸と加工目標軸とのずれを、非加工側における位置ずれ、ローリング検出手段によって検出できる。
【０１０７】
つまり、加工側において光軸調整をした状態で、非加工側における位置ずれ・ローリング検出手段を正確に配置することで、加工開始後に、上記誘導軸と深穴加工工具とにずれが生じた場合には、該位置ずれ・ローリング検出手段による検出結果が、加工開始前とは異なる結果となる。
【０１０８】
よって、この異なる検出結果が生じた場合には、上記位置ずれ・ローリング修正手段によって、加工開始前の検出結果になるように深穴加工工具の姿勢を修正することで、常に誘導軸と深穴加工工具の中心とが一致した状態で深穴加工を行うことができ、従来より高精度な深穴加工を行うことができる。
【０１０９】
本発明の深穴評価装置の光軸調整装置は、上記の課題を解決するために、先端部分を被加工物に対して回転させ、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、該深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記深穴評価プローブの姿勢を修正する姿勢修正手段とを有する深穴評価装置の誘導軸の測定目標軸からのずれを修正する光軸調整装置であって、上記深穴評価プローブの回転可能な先端部分における深穴評価プローブの中心軸上に配置され、上記測定目標軸に対して垂直な平面を有する反射手段と、上記反射手段に対して測定目標軸上から光を照射する発光手段と、予め深穴加工工具の誘導軸と測定目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から発せられた光の反射光を受光して、上記深穴評価プローブの誘導軸の上記測定目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えていることを特徴としている。
【０１１０】
上記の構成によれば、深穴の加工精度の測定開始前の深穴評価装置に対し、正確な光軸調整を行うことで、より高精度な深穴測定を実現できる。
【０１１１】
すなわち、本発明の深穴評価装置の光軸調整装置は、まず、深穴評価プローブの測定側において測定目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段に対して、発光手段が測定目標軸上から光を照射し、この反射光を受光する位置に光軸ずれ検出手段を正確に配置する。
【０１１２】
このとき、深穴評価プローブの誘導軸と測定目標軸とが一致している状態であることから、光軸ずれ検出手段において、一致状態における検出位置を認識することができる。
【０１１３】
そして、深穴評価プローブの測定側先端部に反射手段を取り付け、再度、反射手段に対して、発光手段が測定目標軸上から光を照射し、光軸ずれ検出手段の上記一致状態における検出位置において該反射光を検出できるように、姿勢修正手段によって深穴評価プローブの変位および傾き（Ｚ軸方向）を調整することで、深穴評価プローブの中心を誘導軸上に移動させることができる。
【０１１４】
これにより、測定前に誘導軸と測定目標軸とを一致させた後、測定を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と測定目標軸とのずれに起因する測定精度の低下を防止し、より高精度な深穴測定を実現できる。
【０１１５】
なお、測定目標軸とは、被加工物に対する深穴評価プローブの理想的な進路であり、誘導軸とは、深穴評価プローブが測定中に実際に誘導されていく進路である。そして、光軸調整とは、深穴評価プローブの誘導軸と測定目標軸とを一致させることをいう。
【０１１６】
上記深穴評価装置は、上記深穴評価プローブの非測定側に、上記深穴評価プローブの誘導軸と測定目標軸とが一致した状態における検出位置を認識しており、上記測定目標軸方向に対して垂直な平面における正常位置からの位置ずれ及び傾き（Ｚ軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記測定目標軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれを修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴評価プローブと上記測定軸と接続する位置に設置されており、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴評価プローブのローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることがより好ましい。
【０１１７】
これにより、深穴評価プローブにおける測定側において光軸調整が行われた後、上記誘導軸と測定目標軸とが一致した状態のまま深穴評価プローブの非測定側に配置される、例えば、発光手段、受光手段等からなる位置ずれ検出手段の配置位置を決定することで、測定中に生じた深穴評価プローブの誘導軸からのずれを、非測定側における位置ずれ検出手段およびローリング検出手段によって検出できる。
【０１１８】
つまり、測定側において光軸調整をした状態で、非測定側における位置ずれ・ローリング検出手段を正確に配置することで、測定開始後に、上記誘導軸と測定目標軸とにずれが生じた場合には、該位置ずれ・ローリング検出手段による検出結果が、測定開始前とは異なる結果となる。
【０１１９】
よって、この異なる検出結果が生じた場合には、上記位置ずれ・ローリング修正手段によって、測定開始前の検出結果になるように深穴評価プローブの姿勢を修正することで、常に深穴評価プローブの中心が誘導軸上に位置する状態で深穴測定を行うことができ、従来より高精度な深穴測定を行うことができる。
【０１２０】
このとき深穴評価プローブと回転軸とを結合させる部材として、アクティブローテーションストッパではなく、ローリング防止装置を用いることがより好ましい。深穴評価装置にローリング防止装置を用いた場合には、深穴評価プローブのローリングは生じないからである。なお、深穴加工装置の場合には、深穴加工工具に切削力がかかりローリングが生じる場合がある。この時は、ローリングの角度を検出して補正し、真のＸ，Ｙ変位を求めればよい。
【０１２１】
上記発光手段は、レーザを照射することがより好ましい。
【０１２２】
これにより、ビームの広がりが小さく、指向性が鋭い等のレーザの特性を利用することにより、光軸ずれ検出手段、位置ずれ検出手段、ローリング検出手段等の検出精度を向上させることができる。
【０１２３】
上記発光手段は、単波長光を照射することがより好ましい。
【０１２４】
これにより、例えば、ＰＳＤ等の光学系を２つ用い、各ＰＳＤにおける検出結果から簡単な演算によって、ずれ検出を行うことができるとともに、光学系を単純な構成にすることができる。
【０１２５】
上記発光手段は、２種類の波長を含む光を照射することがより好ましい。
【０１２６】
これにより、２種類の波長の光を光学系でそれぞれ検出することで、演算を経なくても位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を直接検出することができる。
【０１２７】
本発明の光軸調整方法は、上記の課題を解決するために、上記光軸調整装置による光軸調整方法であって、上記発光手段から照射される光が上記深穴加工工具または深穴評価プローブの中心軸と平行になるように上記発光手段の配置を調整して、上記誘導軸と目標軸とを一致させた後、上記中心軸に対して直角な平面上に上記反射手段を配置し、該反射手段に対して上記発光手段から照射された光の反射光を検出する光軸ずれ検出手段を配置して、上記誘導軸と目標軸とが一致した状態における上記反射光の受光位置を認識させ、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの先端部分に上記反射手段を取り付けて、上記発光手段から上記反射手段に対して光を照射し、その反射光を上記光軸ずれ検出手段の上記認識させた受光位置において受光するように、上記姿勢修正手段によって、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの姿勢を修正することを特徴としている。
【０１２８】
上記の構成によれば、加工または測定開始前の深穴加工装置または深穴評価装置に対し、正確な光軸調整を行うことで、より高精度な深穴加工または深穴測定を実現できる。
【０１２９】
すなわち、本発明の光軸調整方法は、まず、深穴加工工具または深穴評価プローブの加工側または測定側において、目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段に対して、発光手段が目標軸上から光を照射し、この反射光を受光する位置に光軸ずれ検出手段を正確に配置する。
【０１３０】
このとき、深穴加工工具等の誘導軸と目標軸とが一致している状態であることから、光軸ずれ検出手段において、一致状態における検出位置を認識することができる。
【０１３１】
そして、深穴加工工具または深穴評価プローブの加工側、測定側先端部に反射手段を取り付け、再度、反射手段に対して、発光手段が目標軸上から光を照射し、光軸ずれ検出手段の上記一致状態における検出位置において該反射光を検出できるように、姿勢修正手段によって深穴加工工具等を移動させることで、深穴加工工具または深穴評価プローブの中心軸、すなわち誘導軸を目標軸と一致させることができる。
【０１３２】
これにより、加工あるいは測定前に誘導軸と目標軸とを一致させた後、加工あるいは測定を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と目標軸とのずれに起因する加工精度または測定精度の低下を防止し、より高精度な深穴加工、深穴測定を実現できる。
【０１３３】
なお、目標軸とは、被加工物に対する深穴加工工具または深穴評価プローブの中心軸の理想的な進路であり、誘導軸とは、深穴加工工具または深穴評価プローブが加工中あるいは測定中に実際に誘導されていく進路である。そして、光軸調整とは、深穴加工工具または深穴評価プローブの誘導軸と目標軸とを一致させることをいう。
【０１３４】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
本発明の深穴加工装置および深穴加工方法に関する一実施形態について、図１〜図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【０１３５】
なお、以下では深穴加工工具を備えた深穴加工装置について説明するが、この深穴加工装置は、レーザ誘導方式深穴内面研削加工工具、レーザ誘導方式深穴加工ロボット、レーザ誘導方式深穴内面研削加工ロボットも含んでいる。
【０１３６】
本実施形態のレーザ誘導方式を採用した深穴加工装置１０ａは、図１に示すように、深穴加工工具５ａの後端に、従来の技術で説明したアクティブローテーションストッパの替わりに、カップリング２ａを備えている点で従来の深穴加工装置と異なっている。カップリング２ａは、ジグ２ｃを通じて、深穴加工装置の固定軸に連結されている。
【０１３７】
すなわち、本実施形態の深穴加工装置は、図１に示すように、下穴３を設けた被加工物４に対して、図示しない回転駆動手段の回転駆動をボーリングバー（回転軸）１ａを介して深穴加工工具５ａに与え、カウンターボーリングヘッド８ａを回転させながら、被加工物４を固定したテーブル６を深穴加工工具５ａに向かって前進させることで深穴加工を行う。
【０１３８】
深穴加工工具５ａは、加工中に回転するカウンターボーリングヘッド８ａと、加工中の深穴加工工具５ａの正常位置からの位置ずれを修正する圧電アクチュエータ１５を備えたアクチュエータ保持部を含んで構成されている。そして、このアクチュエータ保持部は加工中も回転することなく、加工中の深穴加工工具５ａの正常位置からの位置ずれを修正する。
【０１３９】
また、カウンターボーリングヘッド８ａは、ボーリングバー１ａの中心軸（主軸の中心線）７に沿った誘導軸線を中心として回転する。このボーリングバー１ａの内部は中空になっており、この中空部分を通してボーリングバー１ａの深穴加工工具５ａと接続された側とは反対側の端部に接続された吸引装置１１に切り屑を排出する。
【０１４０】
さらに、深穴加工工具５ａとボーリングバー１ａとは、カップリング（接続手段）２を介して接続されている。このカップリング２ａは、トルクに対して十分剛性があるフレックスカップリングを用いている。
【０１４１】
なお、このカップリング２ａについては、後段にて詳述する。
【０１４２】
そして、深穴加工装置１０ａは、深穴加工工具５ａによる真直な深穴加工を可能にするために、深穴加工工具５ａの変位検出用の半導体レーザ（発光手段）１２および２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）（位置ずれ検出手段）１３・１４、ミラー１９、ビームスプリッタ２１を備えており、深穴加工工具５ａの姿勢が乱れた場合、換言すれば、深穴加工工具５ａの回転軸が、誘導軸線上から傾いた場合および深穴加工工具５ａに変位が生じた場合にも、深穴加工工具５ａの側面に備えられた圧電アクチュエータ（位置ずれ修正手段）１５によって適正な姿勢に修正される。
【０１４３】
さらに、深穴加工装置１０ａは、ローリング検出用の半導体レーザ（発光手段）１８、１次元ＰＳＤ（位置ずれ検出手段）２０を備えており、深穴加工工具５ａのローリングを検出し、深穴加工工具５ａの姿勢を制御する際、そのローリングの量だけ圧電アクチュエータ１５の制御量に補正を加える。
【０１４４】
また、干渉計１６とコーナーキューブプリズム１７とが備えられており、加工中の被加工物４の送りを検出する。
【０１４５】
圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａの側面に３個１組として、前後に２組備えられており、各組の３個の圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａの側面における、鉛直方向上頂点に１個、鉛直方向下底から左右に４５°の位置に各１個ずつ配置されている。これにより、一方の組の圧電アクチュエータ１５で誘導軸線上からのずれを修正し、両方の組の圧電アクチュエータ１５でボーリングバー１ａの回転軸の中心軸方向に平行な方向（加工方向）の位置ずれを修正できる。
【０１４６】
この圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａへの取付け側から加工穴の半径方向に向かって伸縮することができ、加工中は被加工物４の内壁へ当接することによって、前後両方の組の圧電アクチュエータ１５を動作させて、深穴加工工具５ａを中心軸（Ｚ軸）に関して傾けたり平行移動させたりすることができる。
【０１４７】
なお、ここでいうローリングとは、深穴加工工具５ａ（アクチュエータ保持部）が加工中に切削力の影響および位置ずれの修正の際に働く力の影響を受けて、ボーリングバー１ａの回転方向あるいは反対方向に回転してしまうことを指す。そして、このローリングが原因となって、深穴加工工具５ａの位置ずれを修正する際に、位置ずれの検出にローリングに起因する誤差が含まれてしまうため、適正な位置ずれの修正ができず、加工精度が低下してしまう。
【０１４８】
本実施形態の深穴加工装置１０ａによれば、深穴加工工具５ａを回転させた加工中に、位置ずれ等を検出して深穴加工工具５ａを適正な位置に戻すように修正する際に生じる深穴加工工具５ａのローリングを最小限に抑えることができるため、圧電アクチュエータ１５によって適正な位置ずれの修正が可能になり、従来の深穴加工装置より精度の高い真直な深穴加工が可能になる。
【０１４９】
ここで、深穴加工工具５ａに回転駆動を与えるボーリングバー１ａと深穴加工工具５ａとの間に設けられたカップリング２ａについて、図２を用いて説明すれば以下とおりである。
【０１５０】
カップリング２ａは、図２に示すように、ボーリングバー１ａと深穴加工工具５ａとを距離ｌの間隔を保ちながら、アクチュエータ保持部に接続されている。
【０１５１】
このカップリング２ａは、深穴加工工具５ａのローリングを止めるために設けられたものであり、ジグを通して深穴加工装置固定軸に連結され、ローリング防止装置として使用されている。さらに、ボーリングバー１ａは、カウンターボーリングヘッドジャンク部８ｃの後端に接続されており、ボーリングバー１ａにボーリングバー１ａの中心軸方向の荷重に対する剛性を持たせた構造になっている。
【０１５２】
以下で述べる実験に使用したカップリングは鍋屋工業製で、静的ねじりばね常数は、２５００Ｎｍ／ｒａｄ（０．００２５°／ｋｇ・ｃｍ）である。
【０１５３】
また、本実施形態の深穴加工装置１０ａに使用可能な三木プーリ製の静的ねじりばね常数は、３７８０００Ｎｍ／ｒａｄ（０．０００１４９°／ｋｇ・ｃｍ）であり、ねじり剛性の高いカップリングを製作している。
【０１５４】
図１に示す深穴加工工具５ａにおいては、加工中に深穴加工工具５ａは移動せず、ジグ２ｃも移動しない。従って、図２に示すカップリング２ａの距離ｌも加工中変化しない。
【０１５５】
また、深穴加工装置１０ａでは、深穴加工工具５ａの位置ずれを圧電アクチュエータ１５を用いて修正する際の深穴加工工具５ａのローリングを低減するために、カップリング２ａのねじり剛性を高める必要がある。また、カップリングには、軸方向の切削力に耐えうる剛性が必要である。市販のカップリングは、このボーリングバー１ａの中心軸方向の荷重に対する剛性を有していない。
【０１５６】
そこで、本実施形態の深穴加工工具５ａの場合には、このボーリングバー１ａの中心軸方向の荷重に対する剛性をボーリングバー１ａに負担させるような構造になっている。このボーリングバー１ａは、長さが長いため、ボーリングバー１ａの撓みに対する剛性は低いが、ボーリングバー１ａの伸縮に対する剛性は高い。
【０１５７】
よって、本実施形態の深穴加工装置１０ａで使用するカップリング２ａは、市販のフレックスカップリングにボーリングバー１ａの中心軸方向の荷重に対する剛性を追加する形の新構造になっているといえる。
【０１５８】
ここで、図１に示す深穴加工装置１０ａにおけるローリング防止装置として、以上のようなカップリング２ａを用いて深穴加工を行う実験結果、および深穴加工精度について調べた実験結果について、図３〜図７を用いて説明すれば、以下の通りである。
【０１５９】
図３〜図５では、深穴加工工具５ａにおける駆動側（後方）の１組の３個の圧電アクチュエータ１５のそれぞれにかかる電圧を示している。各圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａの駆動側（加工側とは反対側）からみて、上から反時計回りに４ｃｈ，５ｃｈ，６ｃｈとし、それぞれ図３，図４，図５に対応している。
【０１６０】
深穴加工装置１０ａは、加工中に、図３〜図５のグラフに示すように、３個の圧電アクチュエータ１５にそれぞれグラフで示すような電圧が与えられ、深穴加工工具５ａの位置ずれを修正した。
【０１６１】
なお、本実施形態の深穴加工装置１０ａでは、前方の組の３個の圧電アクチュエータ１５は、加工中の深穴加工工具５ａを誘導するための軸を決定するときだけに使用されるものである。
【０１６２】
また、本実施形態の深穴加工装置１０ａを用いて深穴加工を行い、その加工精度について調べた実験結果について、図６および図７を用いて説明すれば、以下の通りである。
【０１６３】
本実験結果では、図６および図７に示すように、深穴加工工具５ａは、加工開始から、−Ｘ，−Ｙ方向へ進み始めていることが分かる。また、Ｘ方向に関しては、図３〜図５に示すように、５ｃｈの圧電アクチュエータ１５の電圧が下がり始め、６ｃｈの圧電アクチュエータ１５の電圧が幾分高くなり、深穴加工工具５ａの後端が−Ｘ方向へ移動し、深穴加工工具５ａの傾きを＋Ｘ方向へ制御していることがわかる。Ｙ方向に関しては、図３に示すように、４ｃｈの圧電アクチュエータ１５の電圧が高くなって、深穴加工工具５ａの後端を下げ始め、深穴加工工具５ａの−Ｙ方向への変位を修正している。そして、加工穴の深さが７５ｍｍ以上になると、定常状態へ移行していることが分かる。
【０１６４】
ここでさらに、上記深穴加工装置１０ａにより加工された深穴の加工精度について、図８に示す深穴測定器を用いて測定した結果について、図９、図１０を用いて説明すれば、以下の通りである。
【０１６５】
測定では、図８に示すように、深穴加工装置１０ａのローリング防止装置としてのカップリング２ａの代わりに、電気マイクロメータをセットしたマグネットスタンドを固定し、テーブルに固定した被加工物を方向に送りながら、被加工物の内壁に電気マイクロメータを当接させ、加工穴の４方向±Ｘ，±Ｙを測定して深穴の加工精度を測定した。
【０１６６】
加工穴の中心の曲がりは、＋Ｘと−Ｘとの変位の平均値Ｘ、＋Ｙと−Ｙとの変位の平均値Ｙとして求めた。
【０１６７】
また、グラフ内における細線は、深穴加工工具５ａの誘導軸線を示しており、この誘導軸線の設定は、深穴加工工具５ａをガイドブシュへ挿入し、２組６個の圧電アクチュエータ１５を等量開くことによって行われる。なお、この誘導軸線の設定時には誤差が生じ、誘導軸線が傾いていた。
【０１６８】
Ｘ方向の変位については、図９のグラフに示すように、深穴加工工具５ａの誘導軸線を示す細線からの位置ずれは、０〜＋６μｍ程度であることがわかる。
【０１６９】
次に、Ｙ方向の変位についても、図１０のグラフに示すように、深穴加工工具５ａの誘導軸線を示す細線からの位置ずれは、−１２〜２μｍ程度であることがわかる。
【０１７０】
以上の実験結果から、本発明の深穴加工装置１０ａにより加工された深穴は、真直度１４μｍ程度の加工精度であることが分かった。
【０１７１】
よって、本発明の深穴加工装置１０ａによれば、深穴加工工具５ａのローリングを±０．００１°以下に抑え、深穴加工工具５ａの位置ずれを正確に修正することで、μｍ単位の加工精度を実現することができた。
【０１７２】
これにより、本発明の深穴加工装置１０ａを使用して、例えば、直径１１０ｍｍの深穴加工を行った場合には、加工穴の深さは１０ｍ前後まで可能となる。
【０１７３】
ローリング防止装置としてカップリング２ａを用いた深穴加工工具５ａでは、最小径７５ｍｍ、穴深さ１０ｍ前後での実用化が可能である。これよりも直径が大きいものであれば、実用化に問題はなく、穴の深さも穴径に応じて深くすることができる。
【０１７４】
従来の深穴加工装置によれば、加工穴は通常１ｍあたりｍｍ単位のオーダーの加工精度でしか加工できない。よって、本発明の深穴加工装置１０ａで実現できた加工精度は、これまで実現できなかった高精度深穴加工であるといえる。
【０１７５】
また、本実施形態の深穴加工装置では、深穴加工装置１０ａを改良し、制御方法を発展させることによりさらなる加工精度の向上を図ることができる。
【０１７６】
なお、本実施形態では、位置ずれ修正手段として圧電アクチュエータを用いた深穴加工装置を例を挙げて説明したが、これに限定されるものでない。例えば、圧電アクチュエータの代替として、カムやリニアアクチュエータ等を用いた場合でも、上記と同様に、μｍ単位の精度での深穴加工が可能な深穴加工装置を得ることができる。
【０１７７】
また、本発明は、中心軸を中心として回転可能な回転軸と接続されており、先端部分が被加工物に対して回転しながら深穴加工を行う深穴加工工具と、上記深穴加工工具の正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段と、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するローリング防止手段とを備えている深穴加工装置において、上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴加工装置と表現してもよい。
【０１７８】
また、本発明の深穴加工装置は、レーザ誘導方式深穴加工において、カウンターボーリングヘッドおよびアクチュエータ保持部を備えた深穴加工工具と、深穴加工装置の固定軸との間に深穴加工工具のローリングを防止するカップリングを備えたことを特徴とする深穴加工方法および装置と表現してもよい。
【０１７９】
これにより、上記何れの深穴加工装置であっても、本実施形態で説明したように、μｍ単位の高精度で深穴加工を実現できる。
【０１８０】
そして、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を有するとともに、深穴加工工具のローリングを抑え、μｍ単位の高精度な深穴加工が可能な深穴加工装置および深穴加工方法を提供することができる。
【０１８１】
〔実施形態２〕
本発明の深穴加工装置および深穴評価装置ならびに位置ずれ評価方法に関する一実施形態について、図１１・図１２に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【０１８２】
なお、説明の便宜上、上記実施形態１において説明した図面に記載された部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記しその説明を省略する。
【０１８３】
本実施形態の深穴加工装置１０ｂは、図１１に示すように、従来の深穴加工装置１００ｂと比較して、検出された深穴加工工具の位置ずれから位置ずれ干渉成分を除去し、実際の正確な位置ずれを算出するための制御装置（制御手段）３０を備えている点で異なっているが、他の構成については同様である。
【０１８４】
本実施形態の深穴加工装置１０ｂは、図１１に示すように、下穴を設けた被加工物４に対して、図示しない回転駆動手段の回転駆動をボーリングバー１ａを介して深穴加工工具５ａに与え、カウンターボーリングヘッド８ａを回転させながら、被加工物４を固定したテーブル６を深穴加工工具５ａに向かって前進させることで深穴加工を行う。
【０１８５】
深穴加工工具５ａは、被加工物４と接触する位置に切刃８ａを備え、加工中に回転するカウンターボーリングヘッド８ａと、ボーリングバー１ａの回転軸方向に対して垂直な平面における加工中の深穴加工工具５ａの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する圧電アクチュエータ（位置ずれ修正手段）１５を備えた圧電アクチュエータ保持部とを含んで構成されている。そして、この圧電アクチュエータ保持部は加工中も回転することなく、圧電アクチュエータ１５により加工中の深穴加工工具５ａの正常位置からの位置ずれが修正される。
【０１８６】
また、カウンターボーリングヘッド８ａは、ボーリングバー１ａの中心軸（主軸の中心線）７に沿った誘導軸線を中心として回転する。このボーリングバー１ａの内部は中空になっており、この中空部分を通してボーリングバー１ａの深穴加工工具５ａと接続された側とは反対側の端部に接続された吸引装置１１に切り屑を排出する。
【０１８７】
さらに、深穴加工工具５ａとボーリングバー１ａとは、直接接続されている。このアクティブローテーションストッパ２ｂは、深穴加工工具５ａのボーリングバー１ａの回転軸を中心とする円方向の位置ずれ、いわゆるローリングを修正するための図示しない圧電アクチュエータ（傾き修正手段）とレバーとを内部に備えている。
【０１８８】
なお、ここでいうローリングとは、深穴加工工具５ａ（アクチュエータ保持部）が加工中に切削力の影響および位置ずれ等の修正の際に働く力の影響を受けて、ボーリングバー１ａの回転方向あるいは反対方向に回転してしまうことを指す。
【０１８９】
そして、深穴加工装置１０ｂは、深穴加工工具５ａによる真直な深穴加工を可能にするために、深穴加工工具５ａの変位検出用の半導体レーザ（発光手段）１２および２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）（位置ずれ検出手段）１３・１４を備えており、深穴加工工具５ａの姿勢が乱れた場合、換言すれば、深穴加工工具５ａの回転軸が、誘導軸線上からずれた場合には、深穴加工工具５ａの側面に備えられた圧電アクチュエータ１５によって適正な姿勢に修正される。
【０１９０】
さらに、深穴加工装置１０ｂは、ローリング検出用の半導体レーザ（発光手段）１７、ミラー１９、１次元ＰＳＤ（傾き検出手段）２０、ビームスプリッタ２１を備えており、深穴加工工具５ａのローリングを検出し、アクティブローテーションストッパ２ｂ内部に備えられた図示しない圧電アクチュエータによって、深穴加工工具５ａのローリングが０°になるように深穴加工工具５ａの円方向の傾きを修正する。
【０１９１】
また、圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａの側面に３個１組として、前後に２組備えられており、各組の３個の圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａの側面において、鉛直方向の上部に１個、鉛直方向の下部から左右に４５°の位置に２個となるように配置されている。この圧電アクチュエータ１５のうち、一方の組の圧電アクチュエータ１５を用いて誘導軸線上からの傾きを修正できる。
【０１９２】
この圧電アクチュエータ１５は、深穴加工工具５ａへの取付け側から加工穴の半径方向に向かって伸縮することができ、加工中は被加工物４の内壁へ当接することによって深穴加工工具５ａを加工穴の半径方向に移動させることができる。
【０１９３】
ここで、本実施形態の深穴加工装置１０ｂに備えられた位置ずれ検出手段として使用されている１次元ＰＳＤ２０および２次元ＰＳＤ１３・１４による位置ずれ検出方法について、より詳しく説明すれば以下の通りである。
【０１９４】
深穴加工装置１０ｂは、従来の技術で説明したように、深穴加工工具５ａにおける深穴加工工具５ａに接続されたボーリングバー１ａ側に設けた半導体レーザ１２からミラー１９に向けてレーザ光を照射する。そして、ミラー１９からの反射光をビームスプリッタ２１によりＸ方向とＺ方向とに分離して、分離光を２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）１３・１４で受光することで、Ｘ方向およびＹ方向における深穴加工工具５ａの位置ずれを検出する。より詳しくは、ミラー１９からの反射光をビームスプリッタ２１によりＸ方向とＺ方向とに分離して、分離光を２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）１３・１４で受光し、各ＰＳＤ１３・１４上のレーザ光のスポットのＰＳＤ上でのＸ，Ｙ座標と両ＰＳＤ間の距離より深穴加工工具５ａの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を算出する。
【０１９５】
さらに、半導体レーザ１８からレーザ光をミラー１９に対して照射し、深穴加工工具５ａの後端部に設けられた一次元ＰＳＤ２０がミラー１９からの反射光を受光してローリングを検出する。
【０１９６】
このように、深穴加工装置１０ｂは、Ｘ，Ｙ方向およびローリングによるそれぞれの位置ずれを検出し、深穴加工工具５ａに備えられた圧電アクチュエータ１５、アクティブローテーションストッパ２ｂに備えられた図示しない圧電アクチュエータにより、位置ずれを修正して、深穴加工工具５ａが常に正しい姿勢で深穴加工を行うことができるように制御している。
【０１９７】
本実施形態の深穴加工装置１０ｂでは、以上のような深穴加工工具５ａの位置ずれ検出に際し、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれおよびローリングによる位置ずれが互いに干渉することで生じる検出誤差を除去して、正確な位置ずれ検出を行うことができる。
【０１９８】
１次元ＰＳＤ２０を含む深穴加工工具５ａの断面で考えれば、半導体レーザ１２の発光部は１次元ＰＳＤ２０と同一断面に設けられている。また、１次元ＰＳＤ２０および半導体レーザ１２の発光部は、深穴加工工具５ａの後端側面に配置されている。
【０１９９】
よって、姿勢検出用の半導体レーザ１２に着目すれば、図１２に示すように、ＳD1の位置から、ローリングによる実際の位置ずれ（以下、実際の傾きと示す）θの影響を受け、ＳD2の位置に移動し、実際の変位（ｘ，ｙ）が生じて、ＳD3の位置へ移動したとする。同様に、ローリング検出用の１次元ＰＳＤ２０が、実際の傾きθおよび実際の変位（ｘ，ｙ）により、ＳR1の位置からＳR2，ＳR3の位置へ移動したとする。
【０２００】
ここで、１次元ＰＳＤ２０により検出されるＳD1からＳD3への半導体レーザ１２の移動量を（ｘD PSD ，ｙD PSD ）とすれば、実際の変位（ｘ，ｙ）は、それぞれ以下の式で示すことができる。
【０２０１】
ｘ＝（ｘD PSD ＋ＲD cos θD ）−ＲD cos(θD ＋θ）      （１）
ｙ＝（ｙD PSD ＋ＲD sin θD ）−ＲD sin(θD ＋θ）      （２）
さらに、ローリング検出用の１次元ＰＳＤ２０のＳR1からＳR3へのＹ方向移動量の測定値をｙD PSD とすれば、１次元ＰＳＤ２０により検出されるＹ方向の実際の変位ｙは以下の式で示すことができる。
【０２０２】
ｙ＝（ｙR PSD 十ＲR sin θR ）−ＲR sin(θR 十θ）      （３）
Ｙ方向の変位ｙR PSD は、半導体レーザ１７のビームを水平にし、１次元ＰＳＤ２０をＹ方向に設置することで測定できる。これにより、式（１）〜式（３）から、干渉成分であるＳD1，ＳR1を含まない実際の変位（ｘ，ｙ）と実際の傾きθとを算出できる。
【０２０３】
つまり、本発明の位置ずれ評価方法では、同一ＸＹ平面上に位置する２点についてそれぞれ位置ずれＳD3，ＳR3を検出する。しかし、この検出された２点の位置ずれＳD3，ＳR3には、それぞれＸ，Ｙ方向の変位とＸ，Ｙ軸の交点（原点）を中心とする回転方向の変位とが互いに干渉し、ＳD1，ＳR1で示される干渉成分が含まれている。そこで、同一平面上に位置している２点の実際の変位（ｘ，ｙ）および実際の傾きθは等しいはずであるから、検出された２点の位置ずれＳD3，ＳR3と、ＳD3，ＳR3から実際の傾きθの成分を除去したＳD2，ＳR2と、干渉成分ＳD1，ＳR1とを基にして、実際の変位（ｘ，ｙ）および実際の傾きθを算出することができる。
【０２０４】
なお、上記の位置ずれ評価方法では、Ｙ方向について式（３）を作成したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ方向について式（３）をたて、１次元ＰＳＤ２０を水平方向に設置し、ｘR PSD を半導体レーザ１８のビームを垂直方向に照射して測定した場合でも、同様にｘ，ｙ，θを算出できる。
【０２０５】
ここで算出した実際の変位、実際の傾きに基づいて、深穴加工工具５ａによる高精度深穴加工に重要な深穴加工工具５ａの先端部分の変位および傾きの値は、以下のようにして求めればよい。
【０２０６】
２次元ＰＳＤ１３・１４の測定値から、その後端の変位を求める式から上記ｘ，ｙの値を用いて逆算することにより、実際の傾きを算出できる。さらに、それらの後端における変位および傾きが分かれば、先端における変位および傾きは幾何学的に容易に算出することができる。
【０２０７】
以上のように、本実施形態の位置ずれ評価方法によれば、位置ずれ検出手段である１次元ＰＳＤ２０および２次元ＰＳＤ１３・１４により検出される位置ずれから干渉成分を分離して、実際の変位（ｘ，ｙ）と実際の傾きθとを算出することができる。よって、本発明により、深穴加工工具５ａの正確な位置ずれおよびローリングが検出できるようになり、それらを正確に修正するように制御することが可能となった。これにより、従来の技術では実現できなかったレベルの高精度深穴加工が実現できる。
【０２０８】
なお、本実施形態では、深穴加工装置１０ｂを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、同様の機構を使用する、深穴評価装置（深穴評価プローブ）に、本発明の干渉成分の分離方法を適用した場合でも、深穴評価プローブの実際の変位と実際の傾きとを算出でき、誤差の無い正確な位置ずれ修正を行うことで、より高精度な深穴精度測定を行うことができる。
【０２０９】
また、本実施形態では、位置ずれの検出において、１次元ＰＳＤ２０、２次元ＰＳＤ１３・１４、半導体レーザ１２・１８を使用しているが、これに限定されるものではない。例えば、半導体レーザ１８を点ビームにして、１次元ＰＳＤ２０を２次元ＰＳＤ１３・１４にすることも可能である。さらに、１次元ＰＳＤ２０を半導体レーザ１８の側に設置し、１次元ＰＳＤ２０をコーナキューブプリズムに置き換えて測定することも可能である。
【０２１０】
さらに、本発明は、本実施形態で説明した深穴加工装置や深穴評価装置の技術範囲に留まらず、他の分野への適用も可能である。例えば、本実施形態の深穴加工装置１０ｂと同様に、（ｘ，ｙ）方向の変位（位置ずれ）とｘｙ軸の交点における回転方向の変位（ローリング）とを検出し、その検出結果に基づいて、位置を修正する機構を備えた装置であれば、上記と同様の方法により、（ｘ，ｙ）方向の変位とｘｙ軸の交点における回転方向の変位との干渉による誤差を除去し、正確な位置ずれを検出してそれを修正することで、より高精度な制御が可能な装置を得ることができる。
【０２１１】
そして、回転軸方向に垂直な平面における位置ずれおよびローリングによる傾きの干渉成分による影響を取り除いて、深穴加工工具および深穴評価プローブの実際の位置ずれを検出することができる深穴加工装置および深穴評価装置ならびに位置ずれ評価方法を提供することができる。
【０２１２】
〔実施形態３〕
本発明の深穴評価装置および深穴評価方法に関する一実施形態について、図１３〜図１７を用いて説明すれば、以下の通りである。
【０２１３】
なお、説明の便宜上、上記実施形態１・２において説明した図面に記載された部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記しその説明を省略する。
【０２１４】
本実施形態のレーザ誘導方式を採用した深穴評価装置１０ｃは、図１３に示すように、深穴評価プローブ５ｂの後端に、従来の技術で説明したアクティブローテーションストッパの替わりに、カップリング２ａを備えており、ボーリングバーの替わりに設けられた測定バー１ｂが回転しない点で従来の深穴評価装置と異なっている。
【０２１５】
すなわち、本実施形態の深穴評価装置は、図１３に示すように、深穴３を加工された被加工物４に対して、深穴評価プローブ５ｂ内に備えられたステッピングモータの回転駆動を深穴評価プローブ５ｂの先端部分に取り付けられた測定ユニット８ｂに与え、測定ユニット８ｂを回転させながら、被加工物４を固定したテーブル６を深穴評価プローブ５ｂに向かって前進させることで深穴の測定を行う。
【０２１６】
深穴評価プローブ５ｂは、測定ユニット８ｂと、深穴評価プローブ５ｂの正常位置からの位置ずれを修正する圧電アクチュエータ１５を備えた圧電アクチュエータ保持部とを含んで構成されている。そして、この圧電アクチュエータ保持部は回転することなく、深穴の測定中において深穴評価プローブ５ｂの正常位置からの位置ずれを修正する。
【０２１７】
また、深穴評価プローブ５ｂの先端部分に取り付けられた測定ユニット８ｂは、測定バー１ｂの中心軸７に沿った誘導軸線を中心として回転する。
【０２１８】
さらに、深穴評価プローブ５ｂと測定バー１ｂとは、カップリング（接続手段）２ａを介して接続されている。このカップリング２ａは、回転方向のトルクに対して十分剛性があるフレックスカップリングを用いている。
【０２１９】
なお、このカップリング２ａについては、後段にて詳述する。
【０２２０】
そして、深穴評価装置１０ｃは、深穴評価プローブ５ｂによる深穴の高精度測定を可能にするために、深穴評価プローブ５ｂの姿勢を検出する変位検出用半導体レーザ（発光手段）１２および２次元ＰＳＤ（Position-Sensitive Detector ）（位置ずれ検出手段）１３・１４、ミラー１９、ビームスプリッタ２１を備えており、深穴評価プローブ５ｂの姿勢が乱れた場合、換言すれば、深穴評価プローブ５ｂの回転の中心軸が、誘導軸線上から傾いた場合、および測定バー１ｂの中心軸方向に平行な方向における深穴評価プローブ５ｂの位置ずれが生じた場合についても、深穴評価プローブ５ｂの側面に備えられた圧電アクチュエータ（位置ずれ修正手段）１５によって適正な姿勢、位置に修正される。
【０２２１】
さらに、深穴評価装置１０ｃは、ローリング検出用半導体レーザ（発光手段）１８、１次元ＰＳＤ（位置ずれ検出手段）２０を備えており、深穴評価プローブ５ｂのローリングを検出し、同じく圧電アクチュエータ１５によって、深穴加工工具５ａにおけるアクチュエータ保持部のローリングが０°になるように深穴加工工具５ａの位置を修正する。
【０２２２】
また、干渉計１６とコーナーキューブプリズム１７とが備えられており、深穴評価プローブ５ｂの変位方向の送りを検出している。
【０２２３】
また、圧電アクチュエータ１５は、深穴評価プローブ５ｂの側面に３個１組として、前後に２組備えられており、各組の３個の圧電アクチュエータ１５は、深穴評価プローブ５ｂの側面における、鉛直方向上頂点に１個、鉛直方向下底から左右に４５°ずつの位置に２個配置されている。これにより、一方の組の圧電アクチュエータ１５で深穴評価プローブ５ｂの誘導軸線上からの傾きを修正し、両方の組の圧電アクチュエータ１５で測定バー１ｂの中心軸方向に平行な方向の位置ずれを修正できる。
【０２２４】
この圧電アクチュエータ１５は、深穴評価プローブ５ｂへの取付け側から加工穴の半径方向に向かって伸縮することができ、前後両方の組の圧電アクチュエータ１５を動作させて、測定中は被加工物４の内壁へ当接することによって深穴評価プローブ５ｂを加工穴の半径方向に移動させたり、深穴評価プローブ５ｂを測定穴内において傾けたりすることができる。
【０２２５】
なお、ここでいうローリングとは、深穴評価プローブ５ｂが測定中に位置ずれの修正を行う際に、深穴評価プローブ５ｂにおける圧電アクチュエータ保持部が、測定バー１ｂの回転方向あるいはその反対方向にずれてしまうことを指す。そして、このローリングが原因となって、深穴評価プローブ５ｂの位置ずれを修正する際に、位置ずれの検出にローリングに起因する誤差が含まれてしまうため、深穴評価プローブ５ｂの位置ずれを適正に修正できず、測定精度が低下してしまう。
【０２２６】
本実施形態の深穴評価装置１０ｃによれば、深穴評価プローブ５ｂの先端部分の測定ユニット８ｂを回転させた測定中に、位置ずれ等を検出して深穴評価プローブ５ｂを適正な位置に戻すように修正する際に生じる深穴評価プローブ５ｂのローリングを最小限に抑えることができる。これにより、ローリングによる誤差が検出された位置ずれに混入しないため、圧電アクチュエータ１５によって適正な位置ずれの修正が可能になり、従来の深穴評価装置よりも高精度の深穴測定が可能になる。
【０２２７】
ここで、深穴評価プローブ５ｂの後端に設けられたカップリング２ａについて、図１４を用いて説明すれば以下とおりである。
【０２２８】
カップリング２ａは、図１４に示すように、ジグ２ｃと深穴評価プローブ５ｂとを距離ｌの間隔を保ちつつ、深穴評価プローブ５ｂのアクチュエータ保持部に接続されている。
【０２２９】
このカップリング２ａは、深穴評価プローブ５ｂにおける圧電アクチュエータ保持部のローリングを防止するために設けられたものであり、ジグ２ｃを含めてローリング防止装置として使用されるとともに、測定バー１ｂの中心軸方向の荷重に対する剛性を測定バー１ｂに持たせた構造になっている。
【０２３０】
以下で述べる実験に使用したカップリングは鍋屋工業製で、静的ねじりばね常数は、２５００Ｎｍ／ｒａｄ（０．００２５°／ｋｇ・ｃｍ）である。
【０２３１】
また、本実施形態の深穴評価装置１０ｃに使用可能な三木プーリ製の静的ねじりばね常数は、３７８０００Ｎｍ／ｒａｄ（０．０００１４９°／ｋｇ・ｃｍ）であり、ねじり剛性の高いカップリングを製作している。
【０２３２】
図１３に示す深穴評価プローブ５ｂにおいては、測定中にジグ２ｃの位置と深穴評価プローブ５ｂの間隔は変化せず、カップリング２ａは中心軸方向に関して伸縮しない。従って、図１４に示すカップリング２ａの距離ｌも測定中変化しない。
【０２３３】
また、深穴評価装置１０ｃでは、深穴評価プローブ５ｂの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を圧電アクチュエータ１５を用いて修正する際の深穴評価プローブ５ｂのローリングを低減するために、カップリング２ａに測定バー１ｂの中心軸方向の荷重に剛性を持たせることが望ましいが、市販のカップリングは、この測定バー１ｂの中心軸方向の荷重に対する剛性を有していない。
【０２３４】
そこで、本実施形態の深穴評価プローブ５ｂの場合には、この測定バー１ｂの中心軸方向の荷重に対する剛性を測定バー１ｂに負担させるような構造になっている。この測定バー１ｂは、長さが長いため、測定バー１ｂの撓みに対する剛性は低いが、測定バー１ｂの伸縮に対する剛性は高い。
【０２３５】
よって、本実施形態の深穴評価装置１０ｃで使用するカップリング２ａは、市販のフレックスカップリングに測定バー１ｂの中心軸方向の荷重に対する剛性を追加する形の新構造になっている。
【０２３６】
ここで、本実施形態の深穴評価装置１０ｃを使用して、深穴の真直度測定を行った結果について、図１５〜図１７を用いて説明すれば、以下の通りである。
【０２３７】
本発明の深穴評価装置１０ｃによる深穴の測定では、深穴評価プローブ５ｂの制御は前方の３個の圧電アクチュエータ１５の中心および後方の３個の圧電アクチュエータ１５の中心が常に誘導軸上にくるように制御されている。
【０２３８】
測定時のテーブル６の送り速度は１００ｍｍ／ｍｉｎであり、深さｈ＝１９９ｍｍから前方の圧電アクチュエータ１５のサポーティングパッド（圧電アクチュエータと穴壁が接する所）が被加工物の加工穴に挿入される。
【０２３９】
深穴評価プローブ５ｂにより、被加工物の内壁の＋Ｘ方向及び−Ｘ方向内壁を走査して深穴の中心の変位（穴の曲がり）Ｘを測定した測定結果は、図１５（ａ）に示すようなグラフとなった。
【０２４０】
一方、ローリング防止装置としてのカップリング２ａの替わりにダイヤルゲージスタンドおよび電気マイクロメータを取り付けて固定軸から測定した真直度は、図１５（ｂ）に示すようなグラフとなった。なお、両者はミクロンオーダーでよく対応しているものとする。
【０２４１】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）とを比較して、本実施形態の深穴評価装置１０ｃによる測定誤差を算出すると、形状に関してはミクロンオーダーで対応しており、μｍ単位の高精度測定が可能になったことが分かる。
【０２４２】
また、別の方法で深穴の評価を行った測定結果として、本発明の深穴評価装置１０ｃを用いた測定結果を図１６（ａ），図１６（ｃ）に示し、真円度測定器（タリロンド１００型；テーラーホブソン社）を用いた測定結果を、図１６（ｂ），図１６（ｄ）に示している。
【０２４３】
なお、図１６（ａ）と図１６（ｂ）とは、測定対象物として、同一工作物ＷＰＢ（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ  Ｂ）を使用し、図１６（ｃ）と図１６（ｄ）とは、同一工作物ＷＰＣ（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ  Ｃ）を使用した。また、真円度は、深穴評価プローブ５ｂおよび真円度測定器の両者とも、送りを止めて測定している。両者の測定値はミクロンオーダで対応している。
【０２４４】
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）の真円度の測定結果は、それぞれ４０μｍ，３６μｍ，１１２μｍ，１０８μｍであった。
【０２４５】
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）に示すグラフから、ＷＰＢの測定誤差は４μｍであり、ＷＰＣの測定誤差も４μｍであった。よって、ここでも、本実施形態の深穴評価装置１０ｃによる測定誤差をμｍ単位に抑え、高精度の測定が可能であることが分かった。
【０２４６】
さらに、スパイラル状穴壁の走査プローブに送りをかけ、誘導しながら穴壁を螺旋状に走査した測定結果を図１７に示している。穴径は測定をガイドブシュの位置から始めることで可能であり、ガイドブシュの穴径を基準とし、測定穴の穴径の増減を測定した。
【０２４７】
図１７に示すグラフからも、本実施形態の深穴評価装置１０ｃにより、高精度な深穴測定が可能になったことが分かる。
【０２４８】
以上の測定結果から、本実施形態の深穴評価プローブ５ｂを誘導することで、現存する測定器では測定できない高精度での測定が可能になった。これにより、本実施形態の接続手段を備えた深穴評価装置により、直径１１０ｍｍの加工穴の場合、１０ｍ前後の深さまで高精度な測定が可能であり、従来の深穴評価装置では測定できない高精度の深穴測定が実現可能となった。
【０２４９】
例えば、従来の最大級の真円度測定器であっても、深さ３００ｍｍ以上の真円度は測定できなかったが、本実施形態の深穴評価装置１０ｃを使用することにより測定可能となった。
【０２５０】
また、被加工物の内壁を螺旋状に走査することにより、真直度・真円度・穴径などの穴精度の測定が一回の操作で可能となった。
【０２５１】
さらに、従来のオートコリメータを使用して加工穴の真直度の測定を行った場合には、反射鏡を穴に沿って移動させることにより測定される。さらに、同じく従来の超音波による測定の場合には、被加工物の外壁（パイプの場合、外円筒）に基準面をつくり、そこから穴壁までの距離を測定して真直度を間接的に測定している。
【０２５２】
一方、本実施形態の深穴評価装置１０ｃによれば、レーザ光線で測定軸をつくり、そこからの距離を連続的に測定するため、測定精度を他の方法より格段に高くできる。
【０２５３】
なお、本実施形態では、位置ずれ修正手段として、圧電アクチュエータ１５を用いた例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、圧電アクチュエータの代替として、カムやリニアアクチュエータ等を用いた場合でも、上記と同様に、μｍ単位の精度での深穴測定が可能な深穴評価装置を得ることができる。
【０２５４】
また、本発明は、測定軸と接続されており、先端部分を被加工物に対して回転させて、該回転の中心軸から被加工物の内壁までの半径方向の距離を測定する深穴評価プローブと、上記深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれ及び傾き（中心軸方向）を修正する位置ずれ修正手段と、上記検出された位置ずれに応じて、上記位置ずれ修正手段の動作を制御する制御手段と、上記深穴評価プローブの中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するローリング防止手段とを備えている深穴評価装置において、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されていることを特徴とする深穴評価装置と表現してもよい。
【０２５５】
また、本発明の深穴評価装置は、レーザ誘導方式深穴評価装置において、測定ユニットおよびアクチュエータ保持部を備えた深穴評価プローブと、深穴評価装置の固定軸との間に深穴評価プローブのローリングを防止するカップリングを備えたことを特徴とする深穴評価装置および深穴評価方法と表現してもよい。
【０２５６】
これにより、上記何れの深穴評価装置であっても、本実施形態で説明したように、μｍ単位の高精度の深穴測定を実現できる。
【０２５７】
そして、測定軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を有するとともに、深穴評価プローブのローリングを抑え、μｍ単位の高精度な測定が可能な深穴評価装置および深穴評価方法を提供することができる。
【０２５８】
〔実施形態４〕
本発明の深穴加工装置および深穴評価装置の光軸調整装置、光軸調整方法に関する一実施形態について、図１８〜図２７を用いて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態１〜３において説明した図面に記載された部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記しその説明を省略する。
【０２５９】
本実施形態のレーザ誘導方式を採用した深穴加工装置１０ｄは、図１８に示すように、上記実施形態１で説明した深穴加工装置１０ａと比較して、深穴加工工具５ａの加工側の先端部分に光学ヘッド（反射手段）４１ａを備えている点で異なっているが、その他の構成については同様である。
【０２６０】
そして、本実施形態の深穴加工装置の光軸調整装置４０は、図１９に示すように、上記深穴加工装置１０ｄの構成に加えて、レーザ（発光手段）４３、ハーフミラー４２・４４およびＰＳＤ４５・４６を含む光学系（光軸ずれ検出手段）５０とを備えている。
【０２６１】
このように、光源としてレーザ４３を用いた場合には、ビームの広がりが小さく、指向性が鋭い、単一波長からなる等のレーザの特性により、光学系を用いた測定において測定精度を向上させることができるため、特に好ましい。
【０２６２】
ここで、本実施形態の深穴加工装置の光軸調整装置４０による深穴加工装置の光軸調整方法について、図２０〜図２３を用いて説明すれば以下のとおりである。
【０２６３】
なお、ここでは、光軸調整に用いるレーザ光として単波長光、つまり１種類の波長しか持たない光を使用する場合について説明する。また、以下で説明する加工目標軸とは、被加工物４に対する深穴加工工具５ａの理想的進路であり、誘導軸とは、深穴加工工具５ａが加工中に実際に誘導されていく進路である。そして、光軸調整とは、深穴加工装置１０ｄによる加工開始前に深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させることをいう。
【０２６４】
まず、図２０に示すように、ＰＳＤ４９を、その原点が加工目標軸上に位置するように、テーブル６上の加工目標軸に対して直角な面を有するブロック４８に取り付ける。そして、テーブル６を送り方向において前進後退させた際に、光のスポットが常にＰＳＤ４９の原点に来るように、光源となるレーザ４３の姿勢（変位とＺ軸方向に関する傾き）を調整する。これにより、レーザ４３から照射されるレーザ光の向きを加工目標軸と平行にすることができる。
【０２６５】
次に、図２１に示すように、深穴加工工具５ａの中心軸に対して直角の面を有するブロック４８に光学ヘッド（反射手段）４１ａを取り付け、該光学ヘッド４１ａに対してレーザ光を照射する。そして、光学ヘッド４１ａからの反射光のスポットが常にＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の原点にくるように、両ＰＳＤ４５・４６を移動させ、ＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の配置を決定する。これにより、上記誘導軸と加工目標軸とが一致した状態での、上記反射光のスポットのＰＳＤ４５・４６における検出位置を認識できる。
【０２６６】
次に、図２２に示すように、深穴加工工具５ａに光学ヘッド４１ａを取り付ける。そして、図２３に示すように、深穴加工工具５ａをガイドブシュ４’に挿入し、６個の圧電アクチュエータ（姿勢修正手段）１５を連動駆動して、ミラー４１ａからの反射光がＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の原点に戻るように深穴加工工具５ａの姿勢を調整する。
【０２６７】
これにより、深穴加工工具５ａの中心線を加工目標軸上に移動させることにより、加工開始前に深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させた状態を形成できる。よって、このような光軸調整を終えた深穴加工装置１０ｄによれば、より高精度な深穴加工を実現可能になる。
【０２６８】
なお、この時、光軸調整用の光として単波長光を用いた場合には、セッティングした後の誘導軸と加工目標軸との間に最大で（ブシュ径−工具径）／２の誤差が生じるため、誘導軸と加工目標軸とは完全に一致しない。しかし、ブシュ径と深穴加工工具径との関係を考慮してブシュ径、深穴加工工具の径を決定し、深穴加工を行った場合には、この誤差は数μｍの範囲内に抑えることが可能である。また、光軸調整に単波長光を用いた場合には、ＸＹ座標センサとして２枚のＰＳＤ４５・４６を軸方向に並べ、検出結果に基づいて深穴加工工具５ａの傾き（Ｚ軸方向）・変位を検出する際に、簡単な演算が必要となるものの、光学系の構成を単純にできるというメリットがある。
【０２６９】
以上のような光軸調整後、誘導座標を深穴加工工具５ａの非加工側、つまり深穴加工工具５ａの後端部分へ移す、すなわち、深穴加工工具５ａの後端部分に配置された光学系（ＰＳＤ１３・１４、ハーフミラー１９・２１）（光軸ずれ検出手段）を用いて光軸ずれを検出するために、図１９に示すように、深穴加工工具５ａの後方へレーザ光を照射して、光のスポットがＰＳＤ１３およびＰＳＤ１４の原点と一致するように、ＰＳＤ１３・１４を深穴加工工具５ａの非加工側に配置する。これにより、上記光のスポットがＰＳＤ１３・１４の原点からずれたことを検出することで、誘導軸と加工目標軸とがずれたことを検出できる。
【０２７０】
以上のような工程によって、深穴加工装置の光軸調整装置４０を用いて光軸調整が行われた深穴加工装置１０ｄでは、深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させた状態で加工を開始することができる。そして、光軸ずれ検出を深穴加工工具５ａの加工側、つまり先端部分から非加工側、つまり後端部分に移動させているため、加工中に、加工目標軸と正確に一致させた深穴加工工具５ａの先端部の中心が誘導軸からずれた場合には、深穴加工工具５ａの後端部分に配置されたＰＳＤ１３・１４がこれを検出し、検出結果に応じて圧電アクチュエータ１５によってこのずれを修正する制御を行う。
【０２７１】
これにより、深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させたまま加工することが可能となり、加工前のセッティングで生じた誘導軸と加工目標軸とのずれに起因する加工精度の低下を防止し、これまで実現できなかったレベルの高精度な深穴加工が可能になる。
【０２７２】
また、本発明の深穴加工装置および深穴評価装置の光軸調整装置、光軸調整方法では、例えば、Ａｒ（アルゴン）レーザのように青色波長、緑色波長の２種類の波長の光を含むレーザ光を使用することも可能である。
【０２７３】
このような２種類の波長の光を含むレーザ光を使用した光軸調整は、以下のようにして行われる。
【０２７４】
まず、上記単波長光を使用した場合と同様に、ＰＳＤ４９を用いて、レーザ４３の姿勢を調整する。
【０２７５】
次に、ＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の配置を決定するために、図２４に示すように、光学ヘッド４１ｂをブロック４８に取り付け、レーザ光を照射する。そして、光のスポットが常にＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の原点にくるように、両ＰＳＤ４５・４６を移動させる。
【０２７６】
次に、図２５に示すように、光学ヘッド４１ｂが有する反射面が深穴加工工具５ａの中心軸に対して直角になるように、光学ヘッド４１ｂを深穴加工工具５ａに取り付ける。
【０２７７】
光学ヘッド４１ｂは、ダイクロイックミラー、９０°ダイクロイックミラーおよびコーナーキューブプリズムを搭載しており、レーザ４３から照射されたレーザ光を反射している。
【０２７８】
次に、図２６に示すように、深穴加工工具５ａをガイドブシュ４’に挿入し、６個の圧電アクチュエータ１５を連動させて駆動し、光学ヘッド４１ｂからの反射光がＰＳＤ４５およびＰＳＤ４６の原点と一致するように深穴加工工具５ａの姿勢を調整する。
【０２７９】
これにより、深穴加工工具５ａの中心線を誘導軸上に移動させることができ、結果として、深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させることができる。
【０２８０】
ここで、上記と同様に、誘導座標を深穴加工工具５ａの後方へ移すために、図１９に示すように、深穴加工工具５ａの後方へレーザ光を照射し、光のスポットがＰＳＤ１３およびＰＳＤ１４の原点と一致するように両ＰＳＤ１３・１４を移動させる。
【０２８１】
本実施形態の深穴加工装置の光軸調整装置４０は、以上のように、２種類の波長を含む光を用いた場合でも、深穴加工装置および深穴評価装置の高精度な光軸調整を行った後に深穴加工を行うことで、加工中に生じたずれを深穴加工工具５ａの後端部分に配置されたＰＳＤ１３・１４によって検出し、これを修正することで、深穴加工工具５ａの誘導軸と加工目標軸とを一致させる制御を行うことができ、単波長光を用いた光軸調整と同様に、これまで実現できなかったレベルのより高精度な深穴加工が可能になる。
【０２８２】
なお、このような２種類の波長を含む光を光軸調整に用いた場合には、２種類の波長を分離するための分光器、フィルタ等が必要になるものの、誤差なく誘導軸と加工目標軸とを一致させることができるとともに、２種類の波長のうち、一方の波長光を変位、他方の波長光を傾きを検出するために用いることで、ＰＳＤ１３・１４による検出結果に基づいて、深穴加工工具５ａの姿勢を演算なしで直接検出できるというメリットがある。
【０２８３】
［実施例１］
上記実施形態４に記載された深穴加工装置の光軸調整装置によって光軸調整された深穴加工装置を用いて加工された深穴に関して、深穴の加工精度を検出する実験を行った。加工条件は、回転数Ｎ＝２７０ｒｐｍ、送りｆ＝０．１２５ｍｍ／ｒｅｖで工具回転・工作物送りである。
【０２８４】
なお、工作物として下穴（１０８ｍｍ）のあるジュラルミン（JIS2017-T4）を使用し、切削油として不水溶性硫化塩素化油（ユシロンカットDS50、JIS2種13号）を深穴加工工具前方より供給した。油量は１５０ｍＬ／ｍｉｎである。
【０２８５】
実験では、上記深穴を加工中のＸ方向およびＹ方向における深穴加工工具５ａの位置、加工後の深穴の曲がりについて測定した。
【０２８６】
加工中の深穴加工工具５ａは、Ｘ方向において、図２７（ａ）上段のグラフに示すように、加工目標軸（Ｚ軸）に対して高精度に誘導されていることが分かる。また、Ｙ方向においては、図２７（ａ）下段のグラフに示すように、誘導軸に関しては真直に誘導されていることがわかる。
【０２８７】
一方、加工穴の曲がりについては、Ｘ方向において、図２７（ｂ）上段のグラフに示すように、真直に加工されていることが分かる。また、Ｙ方向においては、図２７（ｂ）下段のグラフに示すように、加工目標軸（Ｚ軸）に関し傾いていることがわかる。
【０２８８】
なお、図２７（ｂ）において、−Ｘ，−Ｙは、一方向穴壁を、＋Ｘ，＋Ｙは、＋方向穴壁を測定したものであり、Ｘ，ＹはＸ方向およびＹ方向における穴の中心の曲がりである。
【０２８９】
これは、ＰＳＤ１３およびＰＳＤ１４の原点を決める際に、ミラー４１ａに取付け誤差が生じたことによるものと考えられる。なお、この取付け誤差は、誘導用コンピュータ上で補正可能であり、図２７（ａ）の変動成分についても、データを１回転に１回同期してとることによってなくすことができる。
【０２９０】
以上の実験結果から、本発明の深穴加工装置の光軸調整装置を用いて光軸調整後、深穴加工を行う場合には、工具回転・工作物送り方式の深穴加工において、直径１００〜１５０ｍｍ、深さ１０ｍの穴を誤差±１０μｍ程度の真直度で加工することが可能となった。
【０２９１】
通常、このような真直度の高い高精度な深穴加工は、熟練した作業者の技能をしても不可能である。しかし、本発明の深穴加工装置の光軸調整装置によれば、熟練した作業者によらなくても高精度な深穴加工を実現できる。
【０２９２】
なお、本実施形態では、深穴加工装置を例にあげて説明したが、本発明の光軸調整方法は深穴加工装置に限定されるものではなく、例えば、深穴評価装置に適用することも可能である。
【０２９３】
また、本実施形態の深穴加工装置１０ｄのように、深穴加工工具５ａの回転駆動側、つまり深穴加工工具５ａの後方においてその姿勢を検出する場合には、深穴加工工具５ａの加工側において姿勢検出を行う場合と比較して、検出手段等を常にクリーンな状態で検出を行うことができ、下穴加工されていない被加工物に対するソリッドボーリングが可能になる、検出手段が回転しない側に取り付けられていることで、姿勢制御用検出データを精度よく検出できる等の長所がある。よって、本発明は、深穴加工工具後端部分、つまり非加工側において姿勢制御を行う深穴加工装置に適用することがより好ましい。
【０２９４】
なお、各実施形態の中では、深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対する傾きとローリングとについて説明しているが、これらは同じものを意味している。よって、傾き検出・修正手段とローリング検出・修正手段とは同じ機能を有する部材である。さらに、深穴加工工具の目標軸からの平行移動量について、深穴加工工具の変位、位置ずれという文言を用いているが、これについても同じ意味で使用しているものである。深穴加工工具の姿勢を制御するという場合の姿勢は、深穴加工工具の変位と傾き（中心軸方向）を意味する。
【０２９５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２９６】
【発明の効果】
本発明の深穴加工装置は、以上のように、上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されている構成である。
【０２９７】
それゆえ、ローリングの発生によって、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴加工工具を正確に正常位置へ修正することができないという問題を解決し、従来の深穴加工装置よりも精度の高い深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できるという効果を奏する。
【０２９８】
すなわち、本発明の深穴加工装置によれば、従来の深穴加工装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを抑え、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴加工装置において、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれを、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工装置のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できる。
【０２９９】
本発明の深穴加工装置は、以上のように、上記深穴加工工具と上記回転軸とは、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた接続手段により接続されている構成である。
【０３００】
それゆえ、ローリングおよび回転軸の中心軸方向の位置ずれの発生によって、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴加工工具を正確に正常位置へ修正することができないという問題を解決し、従来の深穴加工装置よりも精度の高い深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できるという効果を奏する。
【０３０１】
すなわち、本発明の深穴加工装置によれば、従来の深穴加工装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを抑え、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴加工装置において、発光手段から発せられた光を受光することにより、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれを、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工装置のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工装置を提供できる。
【０３０２】
本発明の深穴加工方法は、以上のように、上記深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における上記回転軸に対するローリングを防止するとともに、上記回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を上記回転軸に持たせた状態で深穴加工を行う方法である。
【０３０３】
それゆえ、深穴加工工具の回転軸を中心とする円方向における回転軸に対する位置ずれ、いわゆるローリングを防止することができるとともに、回転軸の中心軸方向の荷重に対する剛性を持たせた状態で深穴加工を行うことができるため、従来の深穴加工方法よりも精度のよい深穴加工が可能な深穴加工方法を提供できるという効果を奏する。
【０３０４】
すなわち、本発明の深穴加工方法によれば、使用される深穴加工装置は、従来の深穴加工方法に使用される深穴加工装置におけるフレックスカップリングの替わりに、深穴加工工具のローリングを防止し、回転軸の中心軸方向の荷重を回転軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段から発せられた光を受光することにより、位置ずれ検出手段により検出された深穴加工工具の加工中の正常位置からの位置ずれを、位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴加工を行うことができる。よって、従来の深穴加工方法のｍｍ単位の加工精度に比べて加工精度を向上させ、μｍ単位の加工精度での深穴加工が可能な深穴加工方法を提供できる。
【０３０５】
本発明の深穴加工装置は、以上のように、上記深穴加工工具における上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えている構成である。
【０３０６】
それゆえ、位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出される、回転軸方向に対して垂直な平面における深穴加工工具の位置ずれと回転軸を中心とする円方向における深穴加工工具の傾きとが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、実際の深穴加工工具の位置ずれを正確に検出できるという効果を奏する。
【０３０７】
すなわち、本発明の深穴加工装置によれば、深穴加工工具における回転軸方向に対して垂直な平面上において、位置ずれ、傾きを位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較する。ここで、実際の位置ずれおよび傾きは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、上記深穴加工工具の位置ずれおよび傾きを高精度で算出することができる。
【０３０８】
これにより、正確に検出された位置ずれおよび傾きを位置ずれ修正手段および傾き修正手段により修正することで、従来よりも高精度な深穴加工を実現した深穴加工装置を提供できる。
【０３０９】
また、上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴加工工具の位置を検出する位置検出手段とを備えていることがより好ましい。
【０３１０】
それゆえ、発光手段と位置検出手段とを用いることで、深穴加工工具の位置ずれおよび傾きを容易に検出することが可能になるという効果を奏する。
【０３１１】
本発明の深穴評価装置は、以上のように、上記深穴評価プローブにおける上記平面上に位置する２点において、それぞれ上記位置ずれと傾きとを検出し、上記２点における検出結果から位置ずれと傾きとが互いに干渉することで検出結果に含まれる干渉成分を除去する制御手段を備えている構成である。
【０３１２】
それゆえ、位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出される、中心軸方向に対して垂直な平面における深穴評価プローブの位置ずれと中心軸を中心とする円方向における深穴評価プローブの傾きとが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、実際の深穴評価プローブの位置ずれを正確に検出できるという効果を奏する。
【０３１３】
すなわち、本発明の深穴評価装置によれば、深穴評価プローブにおける中心軸方向に対して垂直な平面上において、位置ずれ、傾きを位置ずれ検出手段および傾き検出手段によりそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較している。ここで、実際の位置ずれおよび傾きは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、上記深穴評価プローブの位置ずれおよび傾きを高精度で算出することができる。
【０３１４】
これにより、正確に検出された位置ずれおよび傾きを位置ずれ修正手段および傾き修正手段により修正することで、従来よりも高精度な深穴加工を実現した深穴評価装置を提供できる。
【０３１５】
また、上記位置ずれ検出手段および／または傾き検出手段は、光を照射する発光手段と、該発光手段に対向する位置に設けられており、上記光を受光して上記深穴評価プローブの位置を検出する位置検出手段とを備えていることがより好ましい。
【０３１６】
それゆえ、発光手段と位置検出手段とを用いることで、深穴評価プローブの位置ずれおよび傾きを容易に検出することが可能になるという効果を奏する。
【０３１７】
本発明の位置ずれ評価方法は、以上のように、上記ＸＹ平面における位置ずれと、ＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれとを、装置の上記ＸＹ平面上の２点においてそれぞれ検出し、該２点における検出結果を基にして、上記ＸＹ平面における位置ずれ成分とＸＹ平面の原点を中心とする円方向の位置ずれ成分とが互いに干渉して生じる検出誤差を除去する方法である。
【０３１８】
それゆえ、検出されたＸＹ平面における装置の位置ずれとＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向における装置の位置ずれ（傾き）とが、互いに干渉して生じる検出誤差、いわゆる干渉成分を検出結果から除去し、実際の装置の位置ずれを正確に検出できるという効果を奏する。
【０３１９】
すなわち、本発明の位置ずれ評価方法によれば、装置のＸＹ平面上における位置ずれ、およびＸＹ平面に垂直な直線を中心とする円方向の位置ずれ（傾き）をそれぞれ検出し、上記２点における検出結果を比較している。ここで、２点における装置の実際の位置ずれは、上記２点が同一平面上に形成されているため等しくなるはずである。よって、実際の位置ずれ（ｘ，ｙ）と傾きθとを上記２点における検出結果から導くことで、検出結果に含まれる干渉成分を除去し、装置の位置ずれおよび傾きを高精度で算出することができる。
【０３２０】
これにより、正確に検出された装置の位置ずれを適正な位置へ修正することで、従来よりも高精度な動作が可能な装置を提供できる。
【０３２１】
本発明の深穴評価装置は、以上のように、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されている構成である。
【０３２２】
それゆえ、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できるという効果を奏する。
【０３２３】
すなわち、本発明の深穴評価装置によれば、従来の深穴評価装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを抑え、中心軸方向の荷重に対する剛性を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴評価装置において、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれを、位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出できる。よって、深穴評価プローブの位置を位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴測定を行うことができ、従来の深穴評価装置のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の精度での深穴測定が可能な深穴評価装置を提供できる。
【０３２４】
本発明の深穴評価装置は、以上のように、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの上記中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた接続手段により接続されている構成である。
【０３２５】
それゆえ、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できるという効果を奏する。
【０３２６】
すなわち、本発明の深穴評価装置によれば、従来の深穴評価装置に用いられているフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを抑え、中心軸方向の荷重に対する剛性を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段、位置ずれ検出手段、位置ずれ修正手段を備えた深穴評価装置において、発光手段から発せられた光を受光することにより、深穴評価プローブの正常位置からの位置ずれを、位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出できる。よって、深穴評価プローブの位置を位置ずれ修正手段により適正に修正しながら深穴測定を行うことができ、従来の深穴評価装置のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の精度での深穴測定が可能な深穴評価装置を提供できる。そして、従来の深穴評価装置では不可能であった超深穴の精度測定が可能な深穴評価装置を提供できる。
【０３２７】
本発明の深穴評価方法は、以上のように、上記深穴評価プローブと上記測定軸とは、上記深穴評価プローブの回転の中心軸を中心とする円方向におけるローリングを防止するとともに、上記中心軸方向の荷重に対する剛性を上記測定軸に持たせた状態で深穴加工精度を測定する方法である。
【０３２８】
それゆえ、深穴評価プローブのローリングおよび中心軸方向の位置ずれの発生により、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに誤差が生じ、深穴評価プローブを正確に正常位置へ修正できないという問題を解決し、従来の深穴評価装置よりも精度の高い深穴評価装置を提供できるという効果を奏する。
【０３２９】
すなわち、本発明の深穴評価方法によれば、使用される深穴評価装置は、従来の深穴評価方法に使用される深穴評価装置におけるフレックスカップリングの替わりに、深穴評価プローブのローリングを防止し、中心軸方向の荷重を測定軸に持たせることができる接続手段を備えているため、発光手段から発せられた光を受光することにより、深穴評価プローブの位置ずれを位置ずれ検出手段により誤差なく正確に検出することができる。よって、深穴評価プローブの位置ずれを位置ずれ修正手段により正確に修正しながら深穴精度測定を行うことで、従来の深穴評価方法のｍｍ単位の測定精度よりも測定精度を向上させ、μｍ単位の測定精度での深穴精度測定が可能な深穴評価方法を提供できる。そして、従来の深穴評価装置では不可能であった超深穴の精度測定が可能な深穴評価方法を提供できる。
【０３３０】
本発明の深穴加工装置の光軸調整装置は、以上のように、深穴加工工具の回転可能な先端部分における上記中心軸上に配置され、上記加工目標軸に対して垂直な平面に取り付けられた反射手段と、上記反射手段に対して加工目標軸上から光を照射する発光手段と、予め深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から照射された光の反射光を受光して、上記深穴加工工具の誘導軸の上記加工目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えている構成である。
【０３３１】
それゆえ、加工前に誘導軸と加工目標軸とを一致させた後、加工を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と加工目標軸とのずれに起因する加工精度の低下を防止し、より高精度な深穴加工を実現できる。
【０３３２】
上記深穴加工装置は、上記深穴加工工具の非加工側に、上記深穴加工工具の中心軸と加工目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記深穴加工工具の上記回転軸方向に対する垂直な平面における正常位置からの位置ずれ及び傾きを検出する位置ずれ検出手段と、上記深穴加工工具の上記回転軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、上記深穴加工工具の外周部に配設され、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴加工工具の位置ずれ及び傾きを修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴加工工具と上記回転軸とを接続する位置に設置されており、上記深穴加工工具の外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴加工工具のローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることがより好ましい。
【０３３３】
それゆえ、加工前と異なる検出結果が生じた場合には、上記位置ずれ・ローリング修正手段によって、加工開始前の検出結果になるように深穴加工工具の姿勢を修正することで、常に誘導軸と加工目標軸とが一致した状態で深穴加工を行うことができ、従来より高精度な深穴加工を行うことができるという効果を奏する。
【０３３４】
本発明の深穴評価装置の光軸調整装置は、以上のように、深穴評価プローブの回転可能な先端部分における深穴評価プローブの中心軸上に配置され、上記測定目標軸に対して垂直な平面を有する反射手段と、上記反射手段に対して測定目標軸上から光を照射する発光手段と、予め深穴加工工具の誘導軸と測定目標軸とが一致した状態における受光位置を認識しており、上記反射手段からの上記発光手段から発せられた光の反射光を受光して、上記深穴評価プローブの誘導軸の上記測定目標軸からのずれを検出する光軸ずれ検出手段とを備えている構成である。
【０３３５】
それゆえ、測定前に誘導軸と測定目標軸とを一致させた後、測定を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と測定目標軸とのずれに起因する測定精度の低下を防止し、より高精度な深穴測定を実現できる。
【０３３６】
上記深穴評価装置は、上記深穴評価プローブの非測定側に、上記深穴評価プローブの誘導軸と測定目標軸とが一致した状態における検出位置を認識しており、上記中心軸方向に対して垂直な平面における正常位置からの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、上記中心軸を中心とする正常位置からのローリングを検出するローリング検出手段とを有しており、上記深穴評価プローブの外周部に配設され、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記位置ずれ検出手段により検出された上記深穴評価プローブの位置ずれを修正する位置ずれ修正手段と、上記深穴評価プローブと上記測定軸と接続する位置に設置されており、上記深穴評価プローブの外周部と被加工物の内壁との間で伸縮し、上記ローリング検出手段により検出された上記深穴評価プローブのローリングを修正するローリング修正手段とを備えていることがより好ましい。
【０３３７】
それゆえ、測定開始前と異なる検出結果となった場合には、上記位置ずれ・ローリング修正手段によって、測定開始前の検出結果になるように深穴評価プローブの姿勢を修正することで、常に誘導軸と測定目標軸とが一致した状態で深穴測定を行うことができ、従来より高精度な深穴測定を行うことができるという効果を奏する。
【０３３８】
上記発光手段は、レーザを照射することがより好ましく、ビームの広がりが小さく、指向性が鋭い等のレーザの特性を利用することにより、光軸ずれ検出手段、位置ずれ検出手段、ローリング検出手段等の検出精度を向上させることができるという効果を奏する。
【０３３９】
上記発光手段は、単波長光を照射することがより好ましく、例えば、ＰＳＤ等の光学系を２つ用い、各ＰＳＤにおける検出結果から簡単な演算によって、ずれ検出を行うことができるとともに、光学系を単純な構成にすることができるという効果を奏する。
【０３４０】
上記発光手段は、２種類の波長を含む光を照射することがより好ましく、２種類の波長の光を光学系でそれぞれ検出することで、演算を経なくても位置ずれを直接検出することができるという効果を奏する。
【０３４１】
本発明の光軸調整方法は、以上のように、上記光軸調整装置による光軸調整方法であって、上記発光手段から照射される光が上記深穴加工工具または深穴評価プローブの中心軸と平行になるように上記発光手段の配置を調整して、上記誘導軸と目標軸とを一致させた後、上記中心軸に対して直角な平面上に上記反射手段を配置し、該反射手段に対して上記発光手段から照射された光の反射光を検出する光軸ずれ検出手段を配置して、上記誘導軸と目標軸とが一致した状態における上記反射光の受光位置を認識させ、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの先端部分に上記反射手段を取り付けて、上記発光手段から上記反射手段に対して光を照射し、その反射光を上記光軸ずれ検出手段の上記認識させた受光位置において受光するように、上記姿勢修正手段によって、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの姿勢を修正する。
【０３４２】
それゆえ、加工あるいは測定前に誘導軸と目標軸とを一致させた後、加工あるいは測定を開始することで、セッティングの際に生じた誘導軸と目標軸とのずれに起因する加工精度または測定精度の低下を防止し、より高精度な深穴加工、深穴測定を実現できるという効果を奏する。                                        【０３４３】
上記深穴加工工具または深穴評価プローブの加工側または測定側における深穴加工工具または深穴評価プローブの姿勢検出に基づく姿勢修正後、上記深穴加工工具または深穴評価プローブの非加工側または非測定側に姿勢検出手段を配置して、上記誘導軸と上記目標軸とが一致した状態における検出位置を認識させ、上記姿勢検出手段による検出結果に基づいて、加工中に生じた上記誘導軸と目標軸とのずれを修正することがより好ましい。
【０３４４】
それゆえ、加工前あるいは測定前と異なる検出結果が生じた場合には、上記位置ずれ・ローリング修正手段によって、加工開始前の検出結果になるように深穴加工工具の姿勢を修正することで、常に誘導軸と加工目標軸とが一致した状態で深穴加工を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の深穴加工装置の一実施形態であるレーザ誘導方式を採用した深穴加工装置の断面図である。
【図２】
図１の深穴加工装置のカップリング（ローリング防止装置）とレーザ誘導方式深穴加工工具との連結部分を示す拡大図である。
【図３】
図１の深穴加工装置に設けられた前方の３個の圧電アクチュエータのうち、４ｃｈの圧電アクチュエータにかかる電圧と穴深さとの関係を示す図である。
【図４】
図１の深穴加工装置に設けられた前方の３個の圧電アクチュエータのうち、５ｃｈの圧電アクチュエータにかかる電圧と穴深さとの関係を示す図である。
【図５】
図１の深穴加工装置に設けられた前方の３個の圧電アクチュエータのうち、６ｃｈの圧電アクチュエータにかかる電圧と穴深さとの関係を示す図である。
【図６】
図１の深穴加工装置に備えられた深穴加工工具のＸ方向変位と穴深さｈとの関係を示すグラフである。
【図７】
図１の深穴加工装置に備えられた深穴加工工具のＹ方向変位と穴深さｈとの関係を示すグラフである。
【図８】
図１の深穴加工装置で加工した深穴の測定を行うための深穴測定器を示す断面図である。
【図９】
図８の深穴測定器により測定したＸ方向の穴変位の測定結果を示す図である。
【図１０】
図８の深穴測定器により測定したＹ方向の穴変位の測定結果を示す図である。
【図１１】
本発明の他の実施形態に係る深穴加工装置の構成を示す断面図である。
【図１２】
本発明の他の実施形態に係る干渉成分の分離方法について説明するための図である。
【図１３】
本発明の深穴評価装置の一実施形態に係るレーザ誘導方式を採用した深穴評価装置を示す断面図である。
【図１４】
図１３の深穴評価装置の深穴評価プローブと測定バーとの間の接続部分に設けられたカップリングを示す拡大図である。
【図１５】
（ａ），（ｂ）は、図１３の深穴評価装置の深穴評価プローブによる深穴の真直度の測定結果と、固定軸からの真直度の測定結果とを比較する図である。
【図１６】
（ａ）〜（ｄ）は、図１３の深穴評価装置の深穴評価プローブによる真円度の測定結果と、真円度測定器による真円度の測定結果とを比較する図である。
【図１７】
図１３の深穴評価装置の深穴評価プローブに送りをかけて螺旋状に走査した結果得られた穴壁の形状を示す図である。
【図１８】
本発明の深穴加工装置の光軸調整装置に関する一実施形態を示す誘導方式を採用した深穴加工装置の構成を示す図である。
【図１９】
図１８の深穴加工装置の光軸調整装置による深穴加工工具の光軸調整方法を示す光軸調整装置の側面図である。
【図２０】
本発明の深穴加工装置の光軸調整方法における深穴加工工具の誘導軸と加工目標軸とを一致させる工程を示す光軸調整装置の側面図である。
【図２１】
本発明の深穴加工装置の光軸調整方法における深穴加工工具の誘導軸を維持するための光軸ずれ検出手段の配置位置を決定する工程を示す光軸調整装置の側面図である。
【図２２】
光軸調整に使用される１波長の光に対応する光学ヘッドを取り付けた深穴加工工具の断面図である。
【図２３】
１波長の光を使用して光軸調整を行った場合の誘導誤差を示す深穴加工装置の断面図である。
【図２４】
２種類の波長の光を含むレーザを使用して光軸調整を行った場合の誘導軸と光軸ずれ検出手段の配置位置を決定する工程を示す光軸調整装置の側面図である。
【図２５】
２種類の波長の光を含むレーザに対応する光学ヘッドを取付けられた深穴加工工具の断面図である。
【図２６】
２種類の波長の光を含むレーザを使用する場合の深穴加工工具の誘導誤差を示す深穴加工装置の断面図である。
【図２７】
（ａ）・（ｂ）は、Ｘ、Ｙ方向における深穴加工工具の変位と穴の曲がりについて測定した実験結果を示すグラフである。
【図２８】
従来の深穴加工装置を示す断面図である。
【図２９】
従来のアクティブローリングストッパを使用した深穴加工装置を示す断面図である。
【図３０】
（ａ）〜（ｆ）は、従来の深穴加工装置におけるインチウォームのメカニズムによるアクティブローテーションストッパの回転を示す説明図である。
【図３１】
従来の深穴加工装置におけるレバーを３列に配置した上側のアクティブローテーションストッパを示す説明図である。
【図３２】
（ａ）〜（ｅ）は、図１４のアクティブローテーションストッパの回転を示す説明図である。
【図３３】
従来の深穴加工装置の構成を示す断面図である。
【図３４】
従来のアクティブローテーションストッパを使用したレーザ誘導方式を採用した深穴評価装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ      ボーリングバー（回転軸）
１ｂ      測定バー（測定軸）
２ａ      カップリング（接続手段）
２ｂ      アクティブローテーションストッパ
２ｃ ジグ
３        下穴
４        被加工物
４’      ガイドブシュ
５ａ      深穴加工工具
５ｂ      深穴評価プローブ
６        テーブル
７        中心軸
８ａ      カウンターボーリングヘッド
８ｂ      測定ユニット
８ｃ カウンターボーリングヘッドジャンク部
８ｄ アクチュエータホルダとの連結部品
１０ａ      深穴加工装置
１０ｂ      深穴加工装置
１０ｃ      深穴評価装置
１０ｄ      深穴加工装置
１１        吸引装置
１２・１８        半導体レーザ（発光手段）
１３・１４        ２次元ＰＳＤ（位置ずれ検出手段）
１５        圧電アクチュエータ（位置ずれ修正手段）
１６        干渉計
１７        コーナーキューブプリズム
１９        ミラー
２０        １次元ＰＳＤ（位置ずれ検出手段）
２１        ビームスプリッタ
３０        制御装置（制御手段）
４０        光軸調整装置
４１ａ・４１ｂ      光学ヘッド（反射手段）
４２・４４        ハーフミラー
４３        レーザ（発光手段）
４５・４６        ＰＳＤ（光軸ずれ検出手段）
４８        ブロック
４９        ＰＳＤ
５０        光学系（光軸ずれ検出手段）
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003159607.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2003159607.tif 000002
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2003159607.tif 000003
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2003159607.tif 000004
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2003159607.tif 000005
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2003159607.tif 000006
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2003159607.tif 000007