(57)【要約】【課題】安価で測定時のサイクルタイムが短く、高精度な測定が可能なカム機構を利用した非真円ボア形状の測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】シャフトモータ２４のトルクを一定制御し、カム１２２を介して接触針１４にプリテンションを掛けるプリテンション工程（ステップＳ１１１）と、カム１２２と回転駆動機構２０とを同期制御で回転させる同期制御回転工程（ステップＳ１１２）と、を含み、非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態でシャフトモータ２４のトルクを一定制御することで、カム１２２のカム角度θを変位させ、接触針１４を非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いてカム１２２の変位したカム角度θを特定し、非真円ボア形状を測定する。【選択図】図１２
2015031537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非真円ボア形状を測定する非真円ボア形状の測定装置は、
非真円ボアに挿入されるカム機構と、
前記カム機構に連結され、前記カム機構を回転させるサーボモータと、
前記カム機構の回転角を検出するサーボモータ用エンコーダと、
前記カム機構を回転させることで外周面に突没可能な接触針を保持し、回転可能なスピンドル機構と、
前記スピンドル機構の回転角を検出するスピンドル機構用エンコーダと、を有し、
前記サーボモータのトルクを一定制御し、前記カム機構を介して前記接触針にプリテンションを掛けるプリテンション工程と、
前記カム機構と前記スピンドル機構とを同期制御で回転させる同期制御回転工程と、を含み、
前記プリテンション工程によって前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記カム機構のカム角度を変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定し、前記非真円ボア形状を測定することを特徴とする非真円ボア形状の測定方法。
【請求項２】
前記プリテンション工程によって前記カム機構のカム角度を所定角度に設定して前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記サーボモータのトルクに出力される前記接触針からの反力に応じて前記カム機構のカム角度を補正し、前記カム機構のカム角度を前記所定角度から変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定することを特徴とする請求項１に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【請求項３】
前記プリテンション工程によって前記カム機構のカム角度を所定角度に設定して前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記サーボモータのトルクからメカ機構抵抗力を引算して前記接触針からの反力を算出し、算出された前記反力から前記カム機構のカム角度が所定角度の場合の反力に対応する一定力を引算した後に変換して前記カム機構のカム角度の反力対応角度を算出し、算出された前記反力対応角度を前記所定角度に加算し、前記カム機構のカム角度を前記所定角度に前記反力対応角度を加算した補正角度に応じて変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【請求項４】
前記スピンドル機構は、カム機構を回転させることで外周面に突没可能なボア加工具を有し、
前記サーボモータによって前記ボア加工具のカム機構を回動させて前記ボア加工具の突出量を変化させ、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアを加工することを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【請求項５】
非真円ボアに挿入されるカム機構と、
前記カム機構に連結され、前記カム機構を回転させるサーボモータと、
前記カム機構の回転角を検出するサーボモータ用エンコーダと、
前記カム機構を回転させることで外周面に突没可能な接触針を保持し、回転可能なスピンドル機構と、
前記スピンドル機構の回転角を検出するスピンドル機構用エンコーダと、
前記サーボモータのトルクを一定制御し、前記カム機構を介して前記接触針にプリテンションを掛け、前記カム機構と前記スピンドル機構とを同期制御で回転させ、前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記カム機構のカム角度を変位させ、前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定し、非真円ボア形状を測定する測定手段と、を有することを特徴とする非真円ボア形状の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非真円ボア形状の測定方法および測定装置に関する。詳しくは、既に形成された断面非真円ボアと同一形状のワークに形成された穴の形状を測定するカム機構を利用した非真円ボア形状の測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の製造工程では、エンジンのシリンダブロックのボアを切削加工し、その後、シリンダヘッドやクランクケースなどをシリンダブロックに組み付けることが行われる。
ここで、ボアに収容されるピストンは断面真円形状であるため、ボアの断面形状が真円に近い状態になるように切削加工している。
【０００３】
ところが、シリンダブロックのボアを断面真円形状に加工したとしても、シリンダヘッドやクランクケースなどが組み付けられると、ボアの形状が変形してしまう。このようにボアが変形すると、エンジンの使用時におけるボアとピストンとの摺動抵抗が増加する要因になり、エンジンが所望の性能を発揮できないおそれがある。
【０００４】
そこで、シリンダブロックのボアを加工する際、シリンダヘッドを模したダミーヘッドを取り付けてボアの加工を行い、ボアの加工が終了すると、ダミーヘッドを取り外していた。
しかしながら、シリンダブロックのボア加工の都度、ダミーヘッドなどの取り付け、取り外しを行うと、生産性が大幅に低下する、という問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、以下のような手法が提案されている（特許文献１，２参照）。
すなわち、まず、ダミーヘッドをシリンダブロックに装着して、工作機械によりボアを断面真円形状に加工する。
【０００６】
次に、シリンダブロックからダミーヘッドを取り外す。すると、ダミーヘッドの組付けによる応力が解消されるので、ボア形状が変形して断面非真円形状となる。この断面非真円形状のボアの全体形状を測定して、ＮＣデータを生成しておく。
このＮＣデータは、具体的には、ダミーヘッドを取り外して断面非真円形状となったボアに対して、ボアの軸線に沿って所定間隔おきに測定点を設定し、各測定点でのボアの断面形状を測定したものである。
【０００７】
その後、生成したＮＣデータに基づいて、ダミーヘッドを装着せずに、未加工のシリンダブロックのボーリング加工を行って、非真円形状のボアを形成する。
このようにすれば、シリンダブロックにダミーヘッドを取り付けずにボアを加工しても、シリンダヘッドを装着すると、ボアが真円形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３１３６１９号公報
【特許文献２】国際公開２００９／１２５６３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなシリンダブロックに形成された非真円形状のボアが設計通りに加工されているか確認するために、レーザセンサ、渦電流センサ或いはエア定寸センサなどの非接触型の専用のセンサを用いてボア形状を測定していた。
【００１０】
しかし、専用のセンサは、高価であり、加えてロータリー部品の磨耗や有線通信によりロータリー部品の回転制限が生じ、測定時のサイクルタイムを悪化させる課題があった。
また、専用のセンサにボアの内周面に空気を吹き付けてその背圧を検出するエア定寸センサを用いると、非真円形のボアが対象の場合には放出するエアが拡散してしまい、測定精度が悪化する課題があった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、安価で測定時のサイクルタイムが短く、高精度な測定が可能な非真円ボア形状の測定方法および測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）非真円ボア形状を測定する非真円ボア形状の測定装置（例えば、後述の非真円ボア形状の測定装置１）は、非真円ボアに挿入されるカム機構（例えば、後述のカム１２２）と、前記カム機構に連結され、前記カム機構を回転させるサーボモータ（例えば、後述のシャフトモータ２４）と、前記カム機構の回転角を検出するサーボモータ用エンコーダ（例えば、後述の第２ロータリエンコーダ２４１）と、前記カム機構を回転させることで外周面に突没可能な接触針（例えば、後述の接触針１４）を保持し、回転可能なスピンドル機構（例えば、後述の回転駆動機構２０）と、前記スピンドル機構の回転角を検出するスピンドル機構用エンコーダ（例えば、後述の第１ロータリエンコーダ２５２）と、を有し、前記サーボモータのトルクを一定制御し、前記カム機構を介して前記接触針にプリテンションを掛けるプリテンション工程（例えば、後述のステップＳ１１１）と、前記カム機構と前記スピンドル機構とを同期制御で回転させる同期制御回転工程（例えば、後述のステップＳ１１２）と、を含み、前記プリテンション工程によって前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記カム機構のカム角度を変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定し、前記非真円ボア形状を測定することを特徴とする非真円ボア形状の測定方法。
【００１３】
（１）の発明によると、サーボモータのトルクを一定制御し、カム機構を介して接触針にプリテンションを掛けるプリテンション工程と、カム機構とスピンドル機構とを同期制御で回転させる同期制御回転工程と、を実施して非真円ボア形状を測定する。
プリテンション工程では、非真円ボアの内周面の凹凸に接触針を接触させた状態でサーボモータのトルクを一定制御することで、カム機構のカム角度を変位させ、サーボモータ用エンコーダとスピンドル機構用エンコーダとを用いてカム機構の変位したカム角度を特定する。この特定したカム角度が非真円ボアの円周上のある位置における内径形状に対応する。
同期制御回転工程では、プリテンション工程での一定制御したサーボモータのトルクを維持し、接触針を非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、サーボモータ用エンコーダとスピンドル機構用エンコーダとを用いて非真円ボアの１周上の各位置におけるカム角度を特定する。これにより、非真円ボアの全円周上のカム角度を特定し、非真円ボアの全円周上の内径形状を測定する。
上記発明によれば、カム機構とサーボモータとサーボモータ用エンコーダとスピンドル機構とスピンドル機構用エンコーダとを有する簡易な構成であるため、安価に製造できる。また、接触針をスピンドル機構によって回転制限なく回転でき、測定時のサイクルタイムを短縮できる。さらに、接触針の接触時のサーボモータのトルクを一定制御することでカム機構の変位したカム角度を特定し、非真円ボアの内径形状を測定するため、高精度な測定が実現できる。
【００１４】
（２）前記プリテンション工程によって前記カム機構のカム角度を所定角度（例えば、後述の所定角度θｏ）に設定して前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記サーボモータのトルクに出力される前記接触針からの反力（例えば、後述の推定反力Ｆｅ）に応じて前記カム機構のカム角度を補正し、前記カム機構のカム角度を前記所定角度から変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定することを特徴とする（１）に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【００１５】
（２）の発明によると、サーボモータのトルクに出力される接触針からの反力を用いることで、カム機構の変位したカム角度を特定するために余計な部品を設ける必要がなく、部品点数を少なくできる。これにより、簡易な構成であるため、安価に製造できる。
【００１６】
（３）前記プリテンション工程によって前記カム機構のカム角度を所定角度（例えば、後述の所定角度θｏ）に設定して前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記サーボモータのトルク（例えば、後述のトルクＴｌ）に基づく負荷力（例えば、後述の負荷力Ｆｌ）からメカ機構抵抗力（例えば、後述のメカ機構抵抗力Ｆｍ）を引算して前記接触針からの反力（例えば、後述の推定反力Ｆｅ）を算出し、算出された前記反力から前記カム機構のカム角度が所定角度の場合の反力に対応する一定力（例えば、後述の一定力Ｆｗｏ）を引算した後に変換して前記カム機構のカム角度の反力対応角度（例えば、後述の反力対応角度θｃｏ）を算出し、算出された前記反力対応角度を前記所定角度に加算し、前記カム機構のカム角度を前記所定角度に前記反力対応角度を加算した補正角度（例えば、後述の補正角度θａｍ）に応じて変位させ、前記同期制御回転工程によって前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定することを特徴とする（１）または（２）に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【００１７】
（３）の発明によると、サーボモータのトルクからメカ機構抵抗力を引算することで、接触針からの反力を高精度に算出できる。このため、反力に応じて補正するカム機構の変位したカム角度も高精度に特定でき、高精度な測定が実現できる。
【００１８】
（４）前記スピンドル機構は、カム機構を回転させることで外周面に突没可能なボア加工具（例えば、後述の切削バイト１３）を有し、前記サーボモータによって前記ボア加工具のカム機構（例えば、後述のカム１２１）を回動させて前記ボア加工具の突出量を変化させ、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアを加工することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の非真円ボア形状の測定方法。
【００１９】
（４）の発明によると、スピンドル機構とサーボモータとサーボモータ用エンコーダとスピンドル機構用エンコーダとが、非真円ボアの加工と非真円ボア形状の測定とで同じ部品を用い、部品点数を少なくできる。これにより、簡易な構成であるため、安価に製造できる。
【００２０】
（５）非真円ボアに挿入されるカム機構（例えば、後述のカム１２２）と、前記カム機構に連結され、前記カム機構を回転させるサーボモータ（例えば、後述のシャフトモータ２４）と、前記カム機構の回転角を検出するサーボモータ用エンコーダ（例えば、後述の第２ロータリエンコーダ２４１）と、前記カム機構を回転させることで外周面に突没可能な接触針（例えば、後述の接触針１４）を保持し、回転可能なスピンドル機構（例えば、後述の回転駆動機構２０）と、前記スピンドル機構の回転角を検出するスピンドル機構用エンコーダ（例えば、後述の第１ロータリエンコーダ２５２）と、前記サーボモータのトルクを一定制御し、前記カム機構を介して前記接触針にプリテンションを掛け、前記カム機構と前記スピンドル機構とを同期制御で回転させ、前記非真円ボアの内周面の凹凸に前記接触針を接触させた状態で前記サーボモータのトルクを一定制御することで、前記カム機構のカム角度を変位させ、前記接触針を前記非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、前記サーボモータ用エンコーダと前記スピンドル機構用エンコーダとを用いて前記非真円ボアの１周における前記カム機構の変位したカム角度を特定し、前記非真円ボア形状を測定する測定手段（例えば、後述のステップＳ１１）と、を有することを特徴とするカム機構を利用した非真円ボア形状の測定装置（例えば、後述の非真円形穴加工装置１）。
【００２１】
（５）の発明によれば、（１）の発明と同様な作用・効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安価で測定時のサイクルタイムが短く、高精度な測定が可能な非真円ボア形状の測定方法および測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非真円形穴加工装置の概略構成図である。
【図２】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置の切削バイトの突出量を示す模式図である。
【図３】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置のカム角度と切削バイトの突出量との関係を示す図である。
【図４】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置の接触針の突出量を示す模式図である。
【図５】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置のカム角度と接触針の突出量との関係を示す図である。
【図６】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置のボーリング加工時の同期コントローラの動作を示すブロック線図である。
【図７】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置を用いてシリンダブロックのボアをボーリング加工する手順を示すフローチャートである。
【図８】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置を用いてボーリング加工されるシリンダブロックを示す断面図である。
【図９】上記実施形態に係るシリンダブロックの変形した状態を説明するための図である。
【図１０】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置のボア形状測定時の同期コントローラの動作を示すブロック線図である。
【図１１】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置の接触針のカムが受けるトルクを示す図である。
【図１２】上記実施形態に係る非真円形穴加工装置を用いてシリンダブロックの非真円ボアの内径形状を測定する手順を示すフローチャートである。
【図１３】上記実施形態に係るシリンダブロックの非真円ボアの内径形状を補正する補正マップを示す図である。
【図１４】上記実施形態に係るシリンダブロックの測定点で測定したボアの内径形状を示す模式図である。
【図１５】上記実施形態に係るシリンダブロックの１つの測定点で測定したボアの内径形状を示す断面図である。
【図１６】上記実施形態に係るシリンダブロックの１つの測定点で測定したボアの内径形状を、回転軸を横軸として表した図である。
【図１７】上記実施形態に係る接触針測定方法と従来の測定方法とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る非真円ボア形状の測定装置としての非真円形穴加工装置１の概略構成図である。
非真円形穴加工装置１は、例えば、ワークとしての自動車エンジンのシリンダブロックのボアに加工ヘッド１０を挿入し、ボーリング加工を行う。そして、ボーリング加工を行って形成された非真円形状のボアに加工ヘッド１０を挿入し、このボアの内径形状を測定する。
この非真円形穴加工装置１は、加工ヘッド１０を回転させるとともに自身も回転可能な回転駆動機構（スピンドル機構）２０と、この回転駆動機構２０を進退させる進退機構３０と、これらを制御する制御装置４０と、ワークのボアの内径形状を測定した測定結果を解析する上位コンピュータ５２と、を備える。
また、上位コンピュータ５２には、ワークのシミュレーション解析を行うＣＡＥシステム５４、および、ワークの設計を行うＣＡＤシステム５３が接続されている。
【００２５】
回転駆動機構２０は、円筒形状のアーバ２１と、アーバ２１の内部に収納されたシャフト２２と、アーバ２１を回転駆動するアーバモータ２３と、シャフト２２を回転駆動するシャフトモータ（サーボモータ）２４と、アーバモータ２３を収容するハウジング２５と、を備える。
ここで、アーバ２１の回転軸とシャフト２２の回転軸とは、同軸である。
【００２６】
ハウジング２５には、アーバモータ２３のほか、アーバ２１を回転可能に保持するベアリング２５１と、アーバ２１の回転速度および回転角を検出する第１ロータリエンコーダ（スピンドル機構用エンコーダ）２５２と、進退機構３０が螺合されるナット部２５３と、が設けられている。
【００２７】
シャフトモータ２４には、シャフト２２の回転速度および回転角（カム角度）を検出する第２ロータリエンコーダ（サーボモータ用エンコーダ）２４１が設けられている。
【００２８】
進退機構３０は、送りねじ機構であり、ねじが刻設された軸部３１と、この軸部３１を回転駆動する進退モータ３２と、軸部３１の回転速度および回転角を検出する第３ロータリエンコーダ３３と、を備える。軸部３１は、ハウジング２５のナット部２５３に螺合されている。
この進退機構３０によれば、進退モータ３２を駆動することにより軸部３１が回転し、回転駆動機構２０を進退させることができる。
【００２９】
加工ヘッド１０は、アーバ２１に一体に連結される円筒形状のアーバ１１と、アーバ１１の内部に収納されてシャフト２２に一体に連結されるシャフト１２と、アーバ１１の外周面に突没可能に設けられた切削バイト１３と、切削バイト１３よりもシャフト２２の先端側でアーバ１１の外周面に突没可能に設けられた接触針１４と、を備える。
【００３０】
アーバ１１の先端側には、アーバ１１の回転軸に交差する方向に延びる貫通孔１１１が形成されている。
切削バイト１３は、棒状であり、貫通孔１１１に挿入されて、図示しない付勢手段により、シャフト１２に向かって付勢されている。
【００３１】
図２に示すように、シャフト１２には、切削バイト１３を突出する方向に押圧するカム１２１が設けられている。
カム１２１は、例えば、真円形状である。シャフト１２は、この真円形のカム１２１の中心からずれた位置に挿通されている。これにより、シャフト１２の回転中心からカム１２１の周縁までの距離は、連続的に変化する。
なお、カム１２１の形状は、真円形状に限らないが、コストを低減するため、真円形状が好ましい。
【００３２】
このカム１２１の周縁には、切削バイト１３の基端縁が当接する。したがって、アーバ１１に対するシャフト１２の角度を変化させることで、カム１２１の周縁のうち切削バイト１３に当接する部分が変化し、切削バイト１３のアーバ１１の外周面からの突出量が変化する。
【００３３】
図２（ａ）は、カム１２１の突出量がｔ１である状態を示す模式図である。図２（ｂ）は、切削バイト１３の突出量がゼロである状態を示す模式図である。
図２中、カム１２１の回転中心からカム１２１の周縁のうちシャフト１２から最も遠い部分に至る直線を、カム１２１の基準線Ｑ１とし、切削バイト１３の中心軸を通る直線を、切削バイト１３の基準線Ｋ１とする。そして、カム１２１の基準線Ｑ１と切削バイト１３の基準線Ｋ１との成す角度を、カム角度とする。
【００３４】
切削バイト１３の突出量がｔ１となる状態では、カム角度はα１である。このα１を初期角度とする。一方、切削バイト１３の突出量がゼロとなる状態では、カム角度は（α１＋β１）である。
カム１２１の半径をＣｒ１とし、カム１２１の中心から回転中心までのオフセット寸法をＣｏ１とすると、カム１２１の回転中心から切削バイト１３の基端縁までの最大寸法Ｌ１１および最小寸法Ｌ１２は、以下の式（１）、（２）で表される。
【００３５】
Ｌ１１＝Ｃｏ１×ｃｏｓ（α１）＋Ｃｒ１                          ・・・式（１）
Ｌ１２＝Ｃｏ１×ｃｏｓ（α１＋β１）＋Ｃｒ１                    ・・・式（２）
【００３６】
以上より、カム角度のストロークはβ１（揺動角）となり、切削バイト１３の突出量のストロークはｔ１となり、以下の式（３）が成立する。
【００３７】
ｔ１＝Ｌ１１−Ｌ１２＝Ｃｏ１×{ｃｏｓ（α１）−ｃｏｓ（α１＋β１）}
・・・式（３）
【００３８】
この式（３）に基づいて、カム角度と切削バイト突出量との関係を図３に示す。
図３中実線で示すように、切削バイト１３の突出量は、カム角度の変化に対して、非線形つまり円弧状に変化する。一方、図３中破線で示すように、理想的なカムでは、切削バイトの突出量は直線状（リニア）に変化する。よって、切削バイトの突出量を直線状（リニア）に変化させた場合に比べて、切削バイト１３の突出量の誤差は、カム角度α１（初期角度）とカム角度（α１＋β１）との中間付近で最も大きくなる。
【００３９】
したがって、切削バイト１３をΔｔ１だけ突出させたい場合には、この突出量（Δｔ１）に対応するカム角度（α１＋Δβ１）を、カム角度の指令値とする。これにより、容易に突出量を直線状（リニア）に変化させることができる。
具体的には、例えば、突出量（Δｔ１）と、カム角度の指令値（α１＋Δβ１）とが対応付けられた突出量カム角度対応テーブル９０（図１参照）を生成して、予め主制御装置４１のメモリ９１に記憶させておき、後述の同期コントローラ４２により、この指令値（α１＋Δβ１）を呼び出せるようにする。なお、これに限らず、突出量カム角度対応テーブル９０を、同期コントローラ４２自体に記憶させてもよいし、また、上位コンピュータ５２から同期コントローラ４２に出力させてもよい。
【００４０】
アーバ１１の貫通孔１１１のより先端側には、アーバ１１の回転軸に交差する方向に延びる貫通孔１１２が貫通孔１１１とアーバ２１上の周方向位置を異ならせて形成されている。
接触針１４は、カム１２２の外周と接触することで外径方向に突出する。接触針１４は、チップ１４１と、進退ロッド１４２と、支持ロッド１４３と、リトラクトバネ１４４と、を有する。
チップ１４１は、金属製であり、アーバ１１の外径方向に尖り、先端部に球状部を有し、貫通孔１１２に挿入された状態から突出することでボアの内周面に接触する。
進退ロッド１４２は、棒状であり、チップ１４１に連続して貫通孔１１２の内径側に挿入される。
支持ロッド１４３は、アーバ１１の内部においてアーバ１１の軸方向に延び、一端をチップ１４１と固定され、他端をリトラクトバネ１４４の一端と接続され、略中央部に支点を有する。
リトラクトバネ１４４は、弾性反発するバネであり、支持ロッド１４３の他端を内径側から外径方向に付勢する。これにより、チップ１４１が進退ロッド１４２によってアーバ１１の外径方向に押圧されない待機状態では、リトラクトバネ１４４が支持ロッド１４３の他端を外径方向に押圧し、その作用を支点によって支持ロッド１４３の一端を内径方向に押圧する力に反転し、当該支持ロッド１４３の一端に固定されたチップ１４１をシャフト１２に向かって退避させている。
【００４１】
図４に示すように、シャフト１２には、接触針１４を突出する方向に押圧するカム１２２が設けられている。
カム１２２は、例えば、真円形状である。シャフト１２は、この真円形のカム１２２の中心からずれた位置に挿通されている。これにより、シャフト１２の回転中心からカム１２１の周縁までの距離は、連続的に変化する。
また、カム１２２は、シャフト１２に固定される位置を切削バイト１３のカム１２１の固定位置と異ならせ、カム１２１とカム１２２との偏心位置が互いに異なる。
なお、カム１２２の形状は、真円形状に限らないが、コストを低減するため、真円形状が好ましい。
【００４２】
このカム１２２の周縁には、接触針１４の進退ロッド１４２の内径側の基端縁が当接する。したがって、アーバ１１に対するシャフト１２の角度を変化させることで、カム１２２の周縁のうち進退ロッド１４２に当接する部分が変化し、接触針１４のチップ１４１のアーバ１１の外周面からの突出量が変化する。
【００４３】
図４（ａ）は、カム１２２の突出量がｔ２である状態を示す模式図である。図４（ｂ）は、接触針１４の突出量がゼロである状態を示す模式図である。
図４中、カム１２２の回転中心からカム１２２の周縁のうちシャフト１２から最も遠い部分に至る直線を、カム１２２の基準線Ｑ２とし、接触針１４の中心軸を通る直線を、接触針１４の基準線Ｋ２とする。そして、カム１２２の基準線Ｑ２と接触針１４の基準線Ｋ２との成す角度を、カム角度とする。
【００４４】
接触針１４の突出量がｔ２となる状態では、カム角度はα２である。このα２を初期角度とする。一方、接触針１４の突出量がゼロとなる状態では、カム角度は（α２＋β２）である。
カム１２２の半径をＣｒ２とし、カム１２２の中心から回転中心までのオフセット寸法をＣｏ２とすると、カム１２２の回転中心から接触針１４の進退ロッドの基端縁までの最大寸法Ｌ２１および最小寸法Ｌ２２は、以下の式（４）、（５）で表される。
【００４５】
Ｌ２１＝Ｃｏ２×ｃｏｓ（α２）＋Ｃｒ２                          ・・・式（４）
Ｌ２２＝Ｃｏ２×ｃｏｓ（α２＋β２）＋Ｃｒ２                    ・・・式（５）
【００４６】
以上より、カム角度のストロークはβ２（揺動角）となり、接触針１４の突出量のストロークはｔ２となり、以下の式（６）が成立する。
【００４７】
ｔ２＝Ｌ２１−Ｌ２２＝Ｃｏ２×{ｃｏｓ（α２）−ｃｏｓ（α２＋β２）}
・・・式（６）
【００４８】
この式（６）に基づいて、カム角度と接触針突出量との関係を図５に示す。
図５中実線で示すように、接触針１４の突出量は、カム角度の変化に対して、非線形つまり円弧状に変化する。一方、図５中破線で示すように、理想的なカムでは、接触針の突出量は直線状（リニア）に変化する。よって、接触針の突出量を直線状（リニア）に変化させた場合に比べて、接触針１４の突出量の誤差は、カム角度α２（初期角度）とカム角度（α２＋β２）との中間付近で最も大きくなる。
【００４９】
したがって、接触針１４をΔｔ２だけ突出させた場合には、この突出量（Δｔ２）に対応するカム角度（α２＋Δβ２）を、カム角度の指令値とする。これにより、容易に突出量を直線状（リニア）に変化させることができる。
具体的には、例えば、突出量（Δｔ２）と、カム角度の指令値（α２＋Δβ２）とが対応付けられた突出量カム角度対応テーブル９０（図１参照）を生成して、予め主制御装置４１のメモリ９１に記憶させておき、後述の主制御装置４１により、この指令値（α２＋Δβ２）を呼び出せるようにする。
【００５０】
第１に、ワークのボアに加工ヘッド１０を挿入し、ボーリング加工を行う場合を説明する。
図１に戻って、制御装置４０は、アーバ２１およびシャフト２２を同期して回転させつつ、アーバ２１の回転角の位相に対してシャフト２２の回転角の位相を進角化または遅角化することにより、切削バイト１３のアーバ１１の外周面からの切削バイト１３の突出量を調整することができる。
この制御装置４０は、主制御装置４１、同期コントローラ４２、第１サーボアンプ４３、第２サーボアンプ４４、および第３サーボアンプ４５を備える。
【００５１】
主制御装置４１は、上位コンピュータ５２からの出力に従って、第１サーボアンプ４３および第３サーボアンプ４５を介して、アーバモータ２３および進退モータ３２を駆動し、ワークに対する切削バイト１３の切削速度および軸線上の位置を制御する。すなわち、主制御装置４１は、いわゆるＮＣ（数値）制御装置と同様の動作をする装置である。この主制御装置４１は、突出量カム角度対応テーブル９０を記憶したメモリ９１を備えている。
【００５２】
前記同期コントローラ４２は、ワークのボアに対する切削バイト１３の向き（すなわちアーバ２１の回転角）と、ワークのボアに対する切削バイト１３の軸線上の位置（すなわち進退機構３０の軸部３１の回転角）とに応じて指令信号を出力する。これにより、第２サーボアンプ４４を介してシャフトモータ２４を駆動し、切削バイト１３の突出寸法（すなわちアーバ１１の外周面からの切削バイト１３の突出量）を調整する。
【００５３】
具体的には、アーバ２１の回転角および加工ヘッド１０の進退方向の位置（すなわち切削バイト１３のワークのボアに対する軸線上の位置）と、切削バイト１３の突出量との関係を示すマップが、上位コンピュータ５２からの出力に基づいて生成され、このマップは、同期コントローラ４２により、当該同期コントローラ４２内のメモリに記憶される。
マップとは、パラメータを配列したものである。すなわち、上述のマップは、加工ヘッド１０の進退方向の位置（すなわち切削バイト１３のワークのボアに対する軸線上の位置）毎に、アーバ２１の回転角および切削バイト１３の突出量との関係を示すボアの断面２次元データを求め、軸線方向に配列したものである。
【００５４】
そして、同期コントローラ４２は、第１ロータリエンコーダ２５２で検出したアーバ２１の回転速度および回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）、ならびに、第３ロータリエンコーダで検出した軸部３１の回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）に基づいて、前記同期コントローラ４２内のメモリに記憶された、切削バイト１３の突出量の関係を示すマップを参照して、第２サーボアンプ４４を介して、シャフトモータ２４を駆動する。
このとき、第２サーボアンプ４４により、第２ロータリエンコーダ２４１で検出したシャフト２２の回転速度および回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）に応じて、シャフトモータ２４をフィードバック制御する。
【００５５】
以上の同期コントローラ４２によるシャフト２２の制御について、図６を参照しながら説明する。
図６は、同期コントローラ４２の動作を示すブロック線図である。
アーバ２１とシャフト２２とを完全に同期させる場合、まず、アーバ２１の回転速度に、シャフト２２の回転速度を検出する第２ロータリエンコーダ２４１の分解能（ＰＧ２）を乗算するとともに、シャフト２２の回転速度に、アーバ２１の回転速度を検出する第１ロータリエンコーダ２５２の分解能（ＰＧ１）を乗算し、両者の差分を算出する。
このような乗算を行ったのは、第１ロータリエンコーダ２５２の分解能（ＰＧ１）と、第２ロータリエンコーダ２４１の分解能（ＰＧ２）とが異なるので、これら分解能比を考慮して、分解能を合わせるためである。
【００５６】
次に、算出した差分を速度誤差として算出するとともに、この速度誤差を積分して位置誤差とする。
次に、アーバ２１の回転速度からフィード・フォワード量を求めて、速度誤差および位置誤差を加算して、シャフトモータ２４への速度指令とする。
すると、アーバとカムとの位相差が保持されて、切削バイト１３の突出量は一定となる。
【００５７】
一方、アーバ２１とシャフト２２との位相をずらす場合、まず、加工ヘッド１０を進退させる軸部３１の回転角を取得すると、制御装置４０により、加工ヘッド１０の進退方向の位置（すなわち切削バイト１３のボアに対する軸線上の位置）が算出されて、マップ切替え器にて、この算出された加工ヘッド１０の進退方向の位置に応じて、上述のアーバ２１の回転角および切削バイト１３の突出量との関係を示すマップ（ボアの２次元断面データ）を切り替える。
また、マップアドレス変換器は、アーバ２１の回転速度と回転角を取得すると、アーバ２１の回転位置を求める。
次に、マップアドレス変換器は、上述のマップを参照して、アーバ２１の回転角に応じた切削バイト１３の突出量データを呼び出して、前回のデータとの差分を抽出し、この差分を変化量（すなわち速度）として、シャフトモータ２４の回転速度指令に加算する。
【００５８】
次に、以上のように構成される非真円形穴加工装置１を用いて、自動車エンジンのシリンダブロックのボアをボーリング加工する手順について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
まず、ステップＳ１において、図８（ａ）に示すように、シリンダブロック素材であるシリンダブロック６０に、ダミーヘッド７０をボルト７１により装着する。ダミーヘッド７０は、製品シリンダヘッドを模した形状および材質からなり、中央部には、非真円形穴加工装置１の加工ヘッド１０が挿入可能な孔が形成されている。
【００６０】
次に、ステップＳ２において、シリンダブロック６０を所定の位置に配置し、非真円形穴加工装置１により、ボア６１を所望の真円度に加工する。
【００６１】
次に、ステップＳ３において、シリンダブロック６０から、ボルト７１の締付けを解除して、ダミーヘッド７０を取り外す。すると、図８（ｂ）に示すように、シリンダブロック６０のボア６１の内径が、図８（ａ）の状態から多少変形することになる。これは、ダミーヘッド７０の組付けによる応力が解除されるからである。
【００６２】
具体的には、図９（ａ）に示すように、シリンダブロック６０には、４つのボア６１が一直線上に並んで形成されている。各ボア６１の周囲には、ボルト７１が螺合されるボルト穴７２が形成されている。
シリンダブロック６０からダミーヘッド７０を取り外すと、ダミーヘッド７０による押圧力が除去されるため、ボア６１のダミーヘッド側の内径形状は、図９（ｂ）に示すように、楕円形に変形する。また、ボルト穴７２のねじ山とボルト７１のねじ山との間に作用する応力が除去されるため、ボア６１のクランクシャフト側の内径形状は、図９（ｃ）に示すように、四角形に変形する。
【００６３】
ここで、ボアの内径形状を周波数解析する場合には、４次までの周波数解析をする。これは、４次までの周波数解析であればシリンダブロックのボアの変形をほぼ再現できるからである。
すなわち、４次成分は四角形状の成分を表し、３次成分は三角形状の成分を表し、２次成分は楕円形状の成分を表すので、０次〜４次までの周波数解析を行って余弦波で表し、これら余弦波を合成することで、シリンダブロックのボアの変形を再現でき、高次のノイズを除去できる。
【００６４】
また、断面２次元形状（ＸＩ，ＹＩ）を、通常のＮＣデータ形式で点群（ＸＩ，ＹＩ）として記憶すればデータ量が膨大になるが、余弦波を用いて曲線デ一タ形式で記憶することで、データ量をかなり低減できデータ処理を高速化できる。
換言すれば、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付ける際のシリンダブロックのボアの変形を解消するように断面非真円形状の穴を形成するには、０次〜４次までの周波数分析を行えばよく、データ量も少なくて済む。
【００６５】
なお、４次の周波数解析までではなく、穴の形状に応じて５０次でも、１００次でも、更に高次でもよい。例えば、断面非真円形状の穴の形状の１周分を１°毎に通常のＮＣデータ形式で表現する場合、７２０個のパラメータが必要になるが、５０次の曲線データ形式で表現する場合、１０１個のパラメータでよい。すなわち、半径誤差（０次）、５０個のｎ次振幅および、５０個のｎ次位相である。このように、５０次までの周波数解析を実行しても、曲線データ形式で記憶することで、データ量を低減でき、データ処理を高速化できる。
【００６６】
そこで、ステップＳ４において、ダミーヘッド７０を取り外した後のシリンダブロック６０のボア６１の軸線上の所定間隔おきに内径形状を測定し、上位コンピュータ５２に内径形状データとして記憶する。ボア６１の内径形状の測定は、後述の方法を用いる。
【００６７】
ステップＳ５において、内径形状データに基づいて周波数解析を行い、分析内径形状パラメータを算出する。
【００６８】
次に、ステップＳ６において、算出した分析内径形状パラメータを非真円形穴加工装置１の同期コントローラ４２に入力して、合成内径形状マップを生成する。
【００６９】
そして、ステップＳ７において、先ず、既にボーリング加工を行ったシリンダブロック６０とは別の、新たなシリンダブロック素材であるシリンダブロック６０Ａを所定の位置に配置する。次いで、同期コントローラ４２の制御下に、生成された合成内径形状マップに基づいたボーリング加工をシリンダブロック６０Ａに施す。
【００７０】
ステップＳ８において、ダミーヘッド７０と異なり、実際の製品として用いられる製品シリンダヘッド８０を用意し、図８（ｃ）に示すように、ボーリング加工が施された新たなシリンダブロック６０Ａに、製品シリンダヘッド８０をボルト８１により装着する。すると、シリンダブロック６０Ａのボア６１Ａの内径形状は、シリンダブロック６０のボア６１と同様の真円度となる。
【００７１】
第２に、ボーリング加工を行ってシリンダブロック６０Ａに形成されたボア６１Ａに加工ヘッド１０を挿入し、非真円形状のボアの内径形状を測定する場合を説明する。また、この測定は、上記ボーリング加工する際のステップＳ４においても実施される。
図１に戻って、制御装置４０は、アーバ２１およびシャフト２２を同期して回転させつつ、アーバ２１の回転角の位相に対してシャフト２２の回転角の位相を進角化または遅角化することにより、接触針１４のアーバ１１の外周面からの接触針１４の突出量を調整することができる。
【００７２】
同期コントローラ４２は、上位コンピュータ５２からの出力に従って、第１サーボアンプ４３および第３サーボアンプ４５を介して、アーバモータ２３および進退モータ３２を駆動し、ボア６１Ａが形成されたシリンダブロック６０Ａのようなワークに対する接触針１４の探針速度および軸線上の位置を制御する。
【００７３】
同期コントローラ４２は、まず、プリテンション工程として、シャフトモータ２４のトルクを一定制御し、カム１２２を介した接触針１４からボアにプリテンションを掛ける。すなわち、プリテンション工程は、カム１２２の外周と接触針１４の進退ロッド１４２の基端とを接触させて非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態とし、シャフトモータ２４に一定値のトルクを出力することで、カム１２２のカム角度を変位させるように制御する。
【００７４】
そして、同期コントローラ４２は、同期制御回転工程として、所定のマップを参照して、ワークの非真円ボアに対する接触針１４の向き（すなわちアーバ２１の回転角）と、ワークの非真円ボアに対する接触針１４の軸線上の位置（すなわち進退機構３０の軸部３１の回転角）とを制御する。同期コントローラ４２は、このときもプリテンション工程と同様に、非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態でシャフトモータ２４に一定値のトルクを出力するように制御する。これにより、第２サーボアンプ４４を介してシャフトモータ２４を駆動し、一定値のトルクを出力した際の接触針１４の突出寸法（すなわちアーバ１１の外周面からの接触針１４の突出量）に応じて変化するカム１２２のカム角度から非真円ボアの内径形状を測定する。
【００７５】
具体的には、同期コントローラ４２は、所定のマップを参照して、第１ロータリエンコーダ２５２で検出するアーバ２１の回転速度および回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）、ならびに、第３ロータリエンコーダで検出する軸部３１の回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）を制御する。
このとき、同期コントローラ４２は、同時に、シャフトモータ２４がメモリに記憶された一定値のトルクを出力するように、カム１２２の外周と接触針１４の進退ロッド１４２の基端とを接触させて非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態で、第２サーボアンプ４４により、第２ロータリエンコーダ２４１で検出したシャフト２２の回転速度および回転角（具体的には、単位時間当たりのロータリエンコーダが発生するパルス数、すなわち、サンプリング時間のパルス数）に応じて、シャフトモータ２４をフィードバック制御する。
【００７６】
以上の同期コントローラ４２によるシャフト２２の制御について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、同期コントローラ４２の動作を示すブロック線図である。図１１は、カム角度θのときに発生するトルクを示す図である。
同期コントローラ４２は、まず、所定角度θｏの角度指令をシャフトモータ２４に伝達する。これにより、カム１２２のカム角度が角度θとなった状態で、非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させる。
このとき、図１１に示すように、カム１２２のカム角度が角度θの状態で接触針１４をボアの内周面に接触させたことによるワーク反力Ｆｗと、アーバ１１と進退ロッド１４２との間の摩擦力やリトラクトバネ１４４による抵抗力などに起因するメカ機構抵抗力Ｆｍと、が生じる。
このため、シャフトモータ２４に掛かるトルクＴｌは、カム１２２によるモーメントとして、以下の式（７）で表される。
【００７７】
Ｔｌ＝（Ｆｍ＋Ｆｗ）×Ｃｏ２×ｓｉｎ（θ）                      ・・・式（７）
【００７８】
次に、角度θとシャフトモータ２４のトルクＴｌとから負荷力Ｆｌを算出し、また所定角度θｏの角度指令から無負荷時の無負荷力計算により算出されたメカ機構抵抗力Ｆｍを算出し、負荷力Ｆｌからメカ機構抵抗力（無負荷力）Ｆｍを引算して接触針１４からの推定反力Ｆｅを算出する。具体的には、式（７）を変形して負荷力Ｆｌ＝Ｆｍ＋Ｆｗ＝Ｔｌ／｛Ｃｏ２×ｓｉｎ（θ）｝を算出し、メカ機構抵抗力Ｆｍ＝無負荷時トルクＴｏ／｛Ｃｏ２×ｓｉｎ（θｏ）｝を算出し、推定反力Ｆｅ≒Ｆｗ＝負荷力Ｆｌ−メカ機構抵抗力Ｆｍを算出する。
【００７９】
次に、算出された推定反力Ｆｅからカム１２２のカム角度が所定角度θｏの場合の反力に対応する一定力Ｆｗｏを引算して、差分反力を対応するカム角度に変換するインピーダンスコントローラに入力し、カム１２２のカム角度の反力対応角度θｃｏを算出し、算出された反力対応角度θｃｏを角度指令の所定角度θｏに加算した角度指令を伝達する。これにより、カム１２２のカム角度を所定角度θｏに反力対応角度θｃｏを加算した補正角度θａｍ（＝θｏ＋θｃｏ）である角度指令に基づきＰＩＤコントローラを用いて変位させ、第２エンコーダと第１エンコーダとを用いてカム１２２の変位したカム角度θを特定する。
【００８０】
以上により、非真円ボアの円周上のある位置におけるカム角度θが特定できる。そして、このような制御を行いながら同期制御回転工程によってボアの軸線上の位置を変更せずに接触針１４をボア内周面に沿って１周させることで、非真円ボアの全円周上のカム角度θを特定し、カム角度θから内径寸法Ｌｒｅにより算出して非真円ボアの全円周上の内径形状を測定する。
内径寸法Ｌｒｅは、カム１２２の中心から回転中心までのオフセット寸法をＣｏ２とし、カム１２２の半径をＣｒ２とし、接触針１４の長さをＬｓとすると、図１１に示す以下の式（８）で表される。
【００８１】
Ｌｒｅ＝Ｃｏ２×ｃｏｓ（θ）＋Ｃｒ２＋Ｌｓ      ・・・式（８）
【００８２】
この測定を、非真円ボアの軸線上で所定の間隔おきに測定する。
【００８３】
以上のように構成される非真円形穴加工装置１を用いて、自動車エンジンのシリンダブロックに形成された非真円ボア形状を測定する手順について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００８４】
ステップＳ１１では、ワークの非真円ボアに非真円形穴加工装置１の加工ヘッド１０を挿入した後、ボアの軸線上の所定位置に設定された測定点に接触針１４のチップ１４１を合わせ、測定点でのボアの内径寸法Ｌｒｅを測定する。
具体的には、Ｓ１１１として、シャフトモータ２４のトルクを一定制御し、カム１２２を介した接触針１４のチップ１４１からボアの内周面にプリテンションを掛けるプリテンション工程を実行する。次に、Ｓ１１２として、所定のマップを参照して、ワークの非真円ボアに対する接触針１４の向き（すなわちアーバ２１の回転角）と、ワークの非真円ボアに対する接触針１４の軸線上の位置（すなわち進退機構３０の軸部３１の回転角）とを制御する同期制御回転工程を実行する。Ｓ１１２の実行中は、Ｓ１１１も同時に実行される。そして、Ｓ１１３として、所定の軸線上の非真円ボアの全円周上のカム角度θを特定し、カム角度θから式（８）により、内径寸法Ｌｒｅ（＝オフセット寸法Ｃｏ２×ｃｏｓ（θ）＋カム１２２の半径Ｃｒ＋接触針長Ｌｓ）を算出して測定工程を実行する。
【００８５】
ステップＳ１２では、チップ磨耗補正項（Ｌａｍ）を算出する。
図１３は、本実施形態に係るチップ磨耗補正項（Ｌａｍ）の算出マップを示す図である。図１３の横軸は、チップ使用回数Ｎを表す。図１３の縦軸は、チップ磨耗補正項（Ｌａｍ）を表す。図１６に示すチップ使用回数Ｎとチップ磨耗補正項（Ｌａｍ）との関係は、チップ新品当初がＬａｍ＝１と規定され、チップ使用回数Ｎが増大してチップ磨耗が進む程、チップ磨耗補正項が０よりも大きくかつ１よりも低下する関係である。チップ磨耗が増大すると、接触針１４を一定の突出量に突出させるためにカム１２２のカム角度θをより小さくする必要があることに起因する。この算出マップは、予め実験などにより求められて制御装置４０に記憶されている。
チップ磨耗補正項（Ｌａｍ）は、制御装置４０のメモリ９１に記憶されていくチップ使用回数Ｎを用いて、図１３のチップ磨耗補正項（Ｌａｍ）の算出マップを検索することで算出される。
【００８６】
ステップＳ１３では、ステップＳ１１で測定したボアの内径寸法Ｌｒｅに、ステップＳ１２で算出したチップ磨耗補正項（Ｌａｍ）を乗算してボアの実際の内径寸法Ｌｐｒを算出する。
内径寸法Ｌｐｒは、以下の式（９）で表される。
【００８７】
Ｌｐｒ＝Ｌｒｅ×Ｌａｍ      ・・・式（９）
【００８８】
以上より、ボアの実際の内径寸法Ｌｐｒが算出される。
【００８９】
ステップＳ１４では、ボアの軸線上の所定位置に設定された各測定点の測定を完了したか否かを判定する。
具体的には、各測定点Ｍｎ（ｎ＝１，２，３，４）を設定し、ｎが１から４となるまで測定が完了されたか否かを判定する。
ステップＳ１４で肯定判定された場合には、本ルーチンを終了する。一方、否定判定された場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００９０】
図１４は、各測定点Ｍ１〜Ｍ４で測定したボアの内径形状Ｒ１〜Ｒ４を示す模式図である。
図１４に示すように、各測定点Ｍ１〜Ｍ４でのボアの内径形状Ｒ１〜Ｒ４は、互いに異なり、楕円形、三角形、四角形状や、偏心した真円など、非真円形状となっている。
【００９１】
図１５は、測定点Ｍ１〜Ｍ４のうちの１つ、ここでは、測定点Ｍ２で測定したボアの内径形状Ｒ２を示す断面図である。図１６は、図１５のボアの内径形状Ｒ２を、回転角を横軸として表した図である。
図１５および図１６中、ボアの変形量をゼロとした場合のボアの内周面の位置を基準線Ｌｏとし、この基準線ＬｏよりもΔＬだけ内側をＬＡとし、基準線ＬｏよりもΔＬだけ外側をＬＢとしてある。
【００９２】
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００９３】
（１）シャフトモータ２４のトルクを一定制御し、カム１２２を介して接触針１４にプリテンションを掛けるプリテンション工程（ステップＳ１１１）と、カム１２２と回転駆動機構２０とを同期制御で回転させる同期制御回転工程（ステップＳ１１２）と、を実施して非真円形ボア形状を測定する。
プリテンション工程（ステップＳ１１１）では、シャフトモータ２４のトルクを一定制御するように、非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態でシャフトモータ２４のトルクを一定制御することで、カム１２２のカム角度を変位させ、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いてカム１２２の変位したカム角度θを特定する。この特定したカム角度θが非真円ボアの円周上のある位置における内径形状に対応する。
同期制御回転工程（ステップＳ１１２）では、プリテンション工程（ステップＳ１１１）での一定制御したシャフトモータ２４のトルクを維持し、接触針１４を非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いて非真円ボアの１周上の各位置におけるカム角度θを特定する。これにより、非真円形ボアの全円周上のカム角度θを特定し、非真円ボアの全円周上の内径形状を測定する。
本実施形態によれば、カム１２２とシャフトモータ２４と第２ロータリエンコーダ２４１と回転駆動機構２０と第１ロータリエンコーダ２５２とを有する簡易な構成であるため、安価に製造できる。また、接触針１４を回転駆動機構２０によって回転制限なく回転でき、測定時のサイクルタイムを短縮できる。さらに、接触針１４の接触時のシャフトモータ２４のトルクを一定制御することでカム１２２の変位したカム角度θを特定し、非真円ボアの内径形状を測定するため、高精度な測定が実現できる。
【００９４】
図１７は、本実施形態に係る測定方法と従来技術の測定方法とを比較した図である。図１７では、従来技術のエア定寸測定方法、レーザー測定方法および渦電流測定方法と、本実施形態に係る接触針測定方法とを比較した。図１７中では、各要因に対して○が良好、△がやや悪影響、×が悪影響を示す。
【００９５】
従来技術のエア定寸測定方法、レーザー測定方法および渦電流測定方法は、いずれも非接触式センサを用いた方式である。エア定寸測定方法は、ボアの内周面に空気を吹き付けてその背圧を検出する。レーザー測定方法は、射出させたレーザーをボアの内周面に反射させ、レーザーの送受信の時間差で測定する。渦電流測定方法は、センサコイルから発生させた高周波磁束によりボアの内周面に渦電流を発生させ、そのときに変化したセンサコイルのインピーダンスを測定する。
測定精度では、エア定寸測定方法によると高いが、本実施形態での対象である非真円ボア形状を測定する場合には、放出するエアが拡散してしまい測定精度が悪化する。材質影響では、電流を通電させる渦電流測定方法によると悪影響が及ぶ。温度影響では、エア定寸測定方法によると空気流動の変化を受けて悪影響が及ぶ。切粉影響では、レーザー測定方法および渦電流測定方法によると切粉の付着により相対距離変化や通電量の変化を受けて悪影響が及ぶ。面粗度影響では、レーザー測定方法によるとレーザー反射の精度が低下して悪影響が及ぶ。計測速度では、エア定寸測定方法によるとエアの背圧が安定するまで時間がかかるため計測速度が悪化する。信号経路では、レーザー測定方法および渦電流測定方法によると有線経路となり、これによりロータリー部品の回転制限が生じ測定時のサイクルタイムが悪化する。
【００９６】
これに対し、本実施形態に係る接触針測定方法では、接触式センサを用いた方式となる。測定精度では、接触針測定方法によるとエア定寸測定方法よりも測定精度が低いが、本実施形態における対象である非真円ボアでもエア定寸測定方法のような測定精度の悪化が生じないため、高く安定した測定精度となる。材質影響では、接触針測定方法によるとボアの内周面に接触針１４を接触するだけであり影響がない。温度影響では、接触針測定方法によると空気流動の変化を受けずボアの内周面に接触針１４を接触するだけであり影響がない。切粉影響では、接触針測定方法によるとボアの内周面に接触針１４を接触するときに接触針１４が切粉にも接触するためやや悪影響がある。面粗度影響では、接触針測定方法によるとボアの内周面に接触針１４を接触するだけであり影響がない。計測速度では、接触針測定方法によるとボアの内周面に接触針１４を接触させて一定トルクとなるときのカム１２２のカム角度θを検出しながら１周するため、計測速度が多少遅い。信号経路では、接触針測定方法によるとアーバ内部のカム機構によるトルク演算で構成され、有線経路を必要としない。このため、ロータリー部品の回転制限が生じず測定時のサイクルタイムが悪化しない。
【００９７】
（２）プリテンション工程（ステップＳ１１１）によってカム１２２のカム角度θを所定角度θｏに設定して非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態でシャフトモータ２４のトルクを一定制御することで、シャフトモータ２４のトルクに出力される接触針１４からの反力（推定反力Ｆｅ）に応じてカム１２２のカム角度θを補正し、カム１２２のカム角度θを所定角度θｏから変位させ、同期制御回転工程（ステップＳ１１２）によって接触針１４を非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いて非真円ボアの１周におけるカム１２２の変位したカム角度θを特定する。
本実施形態によれば、シャフトモータ２４のトルクに出力される接触針１４からの反力（推定反力Ｆｅ）を用いることで、カム１２２の変位したカム角度θを特定するために余計な部品を設ける必要がなく、部品点数を少なくできる。これにより、簡易な構成であるため、安価に製造できる。
【００９８】
（３）プリテンション工程（ステップＳ１１１）によってカム１２２のカム角度θを所定角度θｏに設定して非真円ボアの内周面の凹凸に接触針１４を接触させた状態でシャフトモータ２４のトルクを一定制御することで、シャフトモータ２４のトルクＴｌに基づく負荷力Ｆｌからメカ機構抵抗力Ｆｍを引算して接触針１４からの反力（推定反力Ｆｅ）を算出し、算出された反力（推定反力Ｆｅ）からカム１２２のカム角度θが所定角度θｏの場合の反力に対応する一定力Ｆｗｏを引算した後に変換してカム１２２のカム角度の反力対応角度θｃｏを算出し、算出された反力対応角度θｃｏを所定角度θｏに加算し、カム１２２のカム角度を所定角度θｏに反力対応角度θｃｏを加算した補正角度θａｍである角度指令に基づき変位させ、同期制御回転工程（ステップＳ１１２）によって接触針１４を非真円ボアの内周面に沿って１周させることで、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いて非真円ボアの１周におけるカム１２２の変位したカム角度θを特定する。
本実施形態によれば、シャフトモータ２４のトルクからメカ機構抵抗力Ｆｍを引算することで、接触針１４からの反力（推定反力Ｆｅ）を高精度に算出できる。このため、反力（推定反力Ｆｅ）に応じて補正するカム１２２の変位した回動角θも高精度に特定でき、高精度な測定が実現できる。
【００９９】
（４）シャフトモータ２４によって切削バイト１３のカム１２１を回動させて切削バイト１３の突出量を変化させ、第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とを用いて非真円ボアを加工する。
本実施形態によれば、回転駆動機構２０とシャフトモータ２４と第２ロータリエンコーダ２４１と第１ロータリエンコーダ２５２とが、非真円ボアの加工と非真円ボア形状の測定とで同じ部品を用い、部品点数を少なくできる。これにより、簡易な構成であるため、安価に製造できる。
【０１００】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【０１０１】
本実施形態では、接触針１４を切削バイト１３と別体で設けていた。しかし、接触針１４を切削バイト１３と別体で設けず、切削バイト１３が接触針を兼ね、同じ部品であってもよい。これによると、非真円ボアの加工と非真円ボア形状の測定とで全く同じ構成の非真円形穴加工装置を用い、部品点数を少なくできる。よって、簡易な構成であるため、安価に製造できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１…非真円形穴加工装置（非真円ボア形状の測定装置）
１３…切削バイト（ボア加工具）
１４…接触針
２０…回転駆動機構（スピンドル機構）
２４…シャフトモータ（サーボモータ）
１２１…カム（ボア加工具のカム機構）
１２２…カム（カム機構）
２４１…第２ロータリエンコーダ（サーボモータ用エンコーダ）
２５２…第１ロータリエンコーダ（スピンドル機構用エンコーダ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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