内面検査装置とこれを備える内面加工検査装置
【課題】切削加工後の長尺シャフトなどの管状部材の内面を簡単に検査できる内面検査装置を提供する。
【解決手段】管状部材１の内面２を加工する内面検査装置であって、管状部材１を固定する固定装置１０と、固定装置１０により固定された管状部材１の内面２を加工する加工機２０、３０、４０と、内面２に区画された管状部材の内部空間に位置した状態で、加工機に加工された内面２を検知する内面検査ヘッド１５と、を備える。
【解決手段】管状部材１の内面２を加工する内面検査装置であって、管状部材１を固定する固定装置１０と、固定装置１０により固定された管状部材１の内面２を加工する加工機２０、３０、４０と、内面２に区画された管状部材の内部空間に位置した状態で、加工機に加工された内面２を検知する内面検査ヘッド１５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状部材の内面を加工する検査する内面検査装置と、これを備える内面加工検査装置に関する。管状部材は、例えば、ジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するロングシャフトのような長尺シャフトである。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するために、ロングシャフトと呼ばれる細長い中空軸（例えば全長約３ｍ、主要部の外径１０〜２０ｃｍ）が用いられる。かかるロングシャフトは、軽量化のため薄肉であり、かつタービンと共に高速回転するため高い回転バランス精度が要求される。そのため、通常の内面加工装置（例えば中ぐり盤）の適用は困難であり、図７に例示するような加工工程が適用される。
【０００３】
すなわち、（Ａ）ロングシャフト５１の外面を粗加工後、（Ｂ）コアバー５２とロングシャフト５１との隙間へ硫黄５３を鋳込み、（Ｃ）硫黄の凝固後、コアバー５２とほぼ同径のボーリングバー５４を挿入し、（Ｄ）ボーリングバー５４を引き抜きながら、先端部５５の工具５６で内面を加工する手段が用いられる。
かかる手段により、ボーリングバー５４の先端部５５を凝固した硫黄５３で支持することができ、先端工具５６の芯振れを防ぎ、硫黄５３と共に内面を加工することにより、内径振れの少ないロングシャフトを加工することができる。
【０００４】
本発明に関連する内壁倣い装置として、特許文献１が開示されている。また上述したロングシャフトの内面加工装置として、例えば特許文献２が既に開示されている。
【０００５】
特許文献１の「管の内壁の倣い切削装置」は、鋼管等の管の内面の切削に切削刃を適用するに際し、鋼管の内径が真円でない場合でもその内径に沿って一定の厚みでの切削を可能とすると共に良質の面粗度に仕上げることを目的とする。
【０００６】
そのため、この発明は、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、管Ａの一端を保持してその軸線回りに回転させる回転駆動装置６９と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバー６１と、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削刃６３を備えたボーリングヘッド６２とを備えた管の内壁の倣い切削装置において、前記ボーリングヘッド６２は、その先端側の周面から半径方向内方に設けたスプリングを内蔵した取付ブッシュ６７ａと該スプリングに支持された保持体６６ｃと該保持体の外方端に固定されて出没自在且つ該ボーリングヘッドの外側へ向けて付勢された１個の可動シュー６６と、該可動シューと相対向する位置で切削刃６３の近傍に設けた該ボーリングヘッドの周面から突き出た１個の固定シュー６４と、該固定シューの管の回転方向の後方側で前記可動シュー６６との中間位置に設けた同一高さの１個の固定シュー６５とを設けたものである。
【０００７】
特許文献２の「ロングシャフト内面加工装置」は、硫黄滑り止めペンキを用いることなく硫黄のスリップによる空回りを防止することを目的とする。
【０００８】
そのため、この発明は、図９に示すように、ロングシャフト７１を軸心Ｚ−Ｚを中心に回転駆動するシャフト回転装置７２と、加工工具７４をロングシャフト内の軸心に沿って移動させる工具移動装置７６とを備える。加工工具７４は、ロングシャフトの軸心に沿って延びる中空管８９と、その内部を貫通する拡縮用ロッド８２と、ローレット８３を有するローレット支持部８４と、ローレット支持部と中空管の先端部とを連結する平行リンク８５と、ローレット支持部とロッドの先端部とを連結する拡縮リンク８６とからなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−２４６号公報、「管の内壁の倣い切削装置」
【特許文献２】特開平１０−２０２４３４号公報、「ロングシャフト内面加工装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１は、本発明が対象とするロングシャフトの模式図である。このロングシャフト１は、バランス調整済みであり、軸線に対して内面２（下穴）が真円かつ同心に加工されており、この下穴２に倣って正確に中ぐり加工を行う必要がある。
【００１１】
この場合、以下の問題点（１）〜（３）があった。
【００１２】
（１）切削加工後のロングシャフト内面２の状態（例えば、内面２の粗さ、または内面２の形状）を検査することが困難であった。ロングシャフト内面２を検査・計測する場合、ロングシャフト１は長いため、その端部から離れた中間部分において、ロングシャフト１を切断する必要があった。切断したロングシャフト１は製品とすることができないので、前記計測を量産前に行う必要がある。また、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要があった。このように、ロングシャフト内面２の状態の検査が容易でなかった。また、ロングシャフト以外の管状部材についても、その内面の検査は容易でない。
【００１３】
（２）図１のロングシャフト１は、下穴２が両端部で小径（この例で、９６ｍｍと７９ｍｍ）であり中間部で拡径（この例で１３０ｍｍ）するため、特許文献１の装置は、加工ヘッドが大きく穴内部に挿入できないため適用できない。また、ボーリングバーの剛性で工具反力を受けるのでその長さに対する径の割合を小さくできない。さらに、刃物駆動機構とクーラント供給機構をボーリングバー内部に配置することから、その径を細径化できない。
【００１４】
（３）一方、特許文献２の装置は、ロングシャフト１の内部に硫黄を鋳込む等の上述した多数の加工工程を必要とし、かつバランス調整済みシャフトの中ぐり加工を行う場合、下穴に倣って正確に中ぐり加工を行う必要があるが、従来技術では外径基準に内径を加工するため、正確な倣い加工ができない。
【００１５】
本発明は、上述した問題点（１）〜（３）を解決するために創案されたものである。
即ち、本発明の第１の目的は、切削加工後の長尺シャフトなどの管状部材の内面を簡単に検査できる内面検査装置とこれを備える内面加工検査装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、例えば両端部の下穴が約１００ｍｍ、中間部の下穴が約１３０ｍｍ、全長が約３ｍの細長い長尺シャフトを対象とし、長尺シャフト内に挿入する加工ヘッドの最大径を両端部の下穴よりも細くでき、かつ加工時の工具反力による加工精度の低下を防止し、加工不可範囲を最小にして、長尺シャフトの内面を、その下穴に倣って正確に内面加工することができ、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、管状部材における加工された内面を検査する内面検査装置であって、
前記管状部材を固定する固定装置と、
前記管状部材の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面を検査する内面検査ヘッドと、を備える、ことを特徴とする内面検査装置が提供される。
【００１７】
内面検査ヘッドの構成としては、以下の（Ａ）〜（Ｄ）のものを採用できる。
【００１８】
（Ａ）前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える。
【００１９】
この構成では、接触検知センサと距離計測部の上記動作により前記初期位置から前記接触位置までの距離を内面位置として取得できる。
また、相対回転装置により、管状部材に対する内面検査ヘッドの回転位置を変化させることができるので、各回転位置毎に前記内面位置を取得できる。即ち、回転方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。
このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２０】
（Ｂ）前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える。
【００２１】
この構成では、レーザ距離計によりレーザ距離計から前記内面までの距離を内面位置として取得できる。
また、相対回転装置により、管状部材に対する内面検査ヘッドの回転位置を変化させることができるので、各回転位置毎に前記内面位置を取得できる。即ち、回転方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。
このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２２】
（Ｃ）前記内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する。
【００２３】
この構成では撮像装置により前記内面の画像データを取得できる。この画像データに基づいて、内面の表面粗さを検査できる。
【００２４】
（Ｄ）前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。
【００２５】
この構成では、周方向における複数の半径方向移動部材により、管状部材の内面位置を取得できるので、周方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２６】
（Ｅ）前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている。
【００２７】
この構成では、周方向における複数のレーザ距離計により、管状部材の内面位置を取得できるので、周方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２８】
また、本発明の別の実施形態によると、前記管状部材の内面を加工する加工機と、前記内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有し、かつ軸方向に移動可能である加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド支持装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記刃物を軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置とを備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともに前記ヘッド支持装置により軸方向に移動させられ、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドにその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに前記刃物回転装置により回転駆動され、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置が提供される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によると、前記内面倣いヘッドは、前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能な直径を有する円筒形のメイン本体と、該メイン本体の軸方向に間隔を隔てて位置する１対の内面チャックと、該内面チャック間のメイン本体内に軸方向の反対方向に移動可能に設けられた１対のピストンとを有し、
各内面チャックは、長尺シャフトの下穴に当接して軸方向に転動可能な回転ロータと、これを半径方向かつ放射状に拡縮可能に案内し、軸線に対し傾斜したテーパ面を有する３以上のガイド部材とを有し、
前記各ピストンは、その軸方向一端に３以上のガイド部材のテーパ面と同期して摺動するテーパ面を有し、
前記メイン本体は、ボーリングバーの中空穴から前記１対のピストン間に液体を供給して液圧を付与する液圧流路を有する。
【００３０】
上述した本発明では、加工ヘッドに必要な駆動源を軸方向の両側に配置した２本のシャフトから供給することによって加工ヘッドを小型化し、かつ細径化することができる。
すなわち、長尺シャフトの下穴を通して加工ヘッドに連結されたヘッド支持装置と刃物回転装置により、内面加工用の刃物を有する加工ヘッドの軸方向移動と回転駆動を行うので、加工ヘッドは半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に刃物を支持する機能のみで足りるため加工ヘッドの最大径を、長尺シャフトの両端部の下穴よりも細くできる。
【００３１】
また、加工ヘッドにチャックを設けラジアル方向の加工反力をワークに逃がし、回転方向の反力をシャフト（ボーリングバー）が受け持つことで長尺細径化が実現できる。
すなわち、加工ヘッドが、内面倣いヘッドを有する構成により、ヘッド支持装置から供給される液体の圧力により放射状に拡径してその軸線を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッドの小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフトの内面で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
【００３２】
さらに、刃物ヘッドと交換して内面検査ヘッドを内面倣いヘッドに取り付け、この状態で、内面検査ヘッドにより、前記下穴の内面を検査できるので、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できる。
すなわち、内面倣いヘッドに取り付けられた内面検査ヘッドは、長尺シャフトの内部において、内面倣いヘッドと共にヘッド支持装置により長尺シャフトの軸方向に移動されられることができるので、所望の軸方向位置または範囲で長尺シャフト内面を検査できる。従って、長尺シャフト内面を検査・計測するために、長尺シャフトを切断する必要がない。また、長尺シャフトを長尺シャフト固定装置に固定した状態で、長尺シャフト内面を検査できるので、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要がない。このように、ロングシャフト内面２の状態を容易に検査できる。
【００３３】
また、本発明によると、前記管状部材の内面を加工する加工機と、前記内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有する加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線方向に、前記加工ヘッドを、前記長尺シャフトに対して相対移動させる軸方向移動装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線まわりに、前記刃物を、前記長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置と、を備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有し、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドに支持されるとともに前記相対回転装置により前記長尺シャフトに対して相対回転させられ、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置が提供される。
【００３４】
この別の実施形態でも、上述の好ましい実施形態と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００３５】
上記本発明の構成によれば、管状部材の内面を簡単に検査できる。管状部材が長尺シャフトである場合には、加工ヘッドを小型化しかつ細径化することができるとともに、切削加工後のロングシャフトの内面を容易に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が対象とするロングシャフトの模式図である。
【図２】本発明による長尺シャフトの内面加工検査装置の全体構成図である。
【図３】図２の加工ヘッドの拡大断面図である。
【図４】半径方向移動部材と軸方向移動部材の斜視図である。
【図５】図３の状態から刃物ヘッドを内面検査ヘッドに交換した場合を示す。
【図６】本発明による長尺シャフトの内面加工方法の説明図である。
【図７】ロングシャフトの従来の加工工程の説明図である。
【図８】特許文献１の「管の内壁の倣い切削装置」の構成図である。
【図９】特許文献２の「ロングシャフト内面加工装置」の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３８】
本発明の内面加工検査装置は、図１に示したように軸方向に貫通し軸線に対して線対称の下穴２を有する細長い長尺シャフト１の内面をその下穴２に倣って内面加工する内面加工検査装置である。
また、本発明の内面加工検査装置は、後述する内面検査装置を有する。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態による内面加工検査装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の内面加工検査装置は、長尺シャフト固定装置１０、加工ヘッド２０、ヘッド支持装置３０および刃物回転装置４０を備える。
【００４０】
長尺シャフト固定装置１０は、水平に延びるメインフレーム１１、メインフレーム１１の上面に沿って移動可能に設けられ長尺シャフト１の両端部を同心に把持する１対のチャック装置１２、１３、及びメインフレーム１１の上面に沿って間隔を隔てて配置され長尺シャフト１を支持する複数の支持金具１４からなる。このように構成された長尺シャフト固定装置１０により、長尺シャフト１を撓まないように固定できる。
【００４１】
加工ヘッド２０は、長尺シャフト１の下穴２の少なくとも一方から軸方向に挿入可能な寸法を有する。
また加工ヘッド２０は、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物２９を有し、刃物２９の回転中心を下穴２の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に刃物２９を支持する機能を有する。加工ヘッド２０の詳細な構造に関しては、後述する。
【００４２】
ヘッド支持装置３０は、中空円筒形の細長いボーリングバー３２、バー移動装置３４、および液圧供給装置３６を備える。
【００４３】
中空円筒形の細長いボーリングバー３２は、一端（図で左端）が加工ヘッド２０（後述する内面倣いヘッド）に連結され軸方向に水平に延びる。このボーリングバー３２は、軸線に沿って貫通する中空穴３２ａ（図３参照）を有する。
【００４４】
バー移動装置３４は、ボーリングバー３２の後端部（図で右端部）を回転不能に把持する移動部材３４ａと、移動部材３４ａと螺合してこれを軸方向に移動させるスクリューネジ３４ｂと、スクリューネジ３４ｂを軸線を中心に回転駆動する回転駆動装置３４ｃ（例えば減速器付きモータ）とを有し、回転駆動装置３４ｃによりスクリューネジ３４ｂとボーリングバー３２を介して加工ヘッド２０を軸方向に移動させるようになっている。
なお、バー移動装置３４において、移動部材３４ａ、スクリューネジ３４ｂ及び回転駆動装置３４ｃを有する構成に代えて、ボーリングバー３２を軸方向に移動できるその他の構成を採用してもよい。例えば、ラックアンドピンオン機構、ベルト機構あるいはチェーン機構などを回転モータで駆動してボーリングバー３２を軸方向に移動させる構成や、リニアモータによりボーリングバー３２を直接、軸方向に移動させる構成を採用してもよい。
【００４５】
上述した構成により、長尺シャフト１の一端から下穴２を通してボーリングバー３２の一端（左端）を加工ヘッド２０に連結し、ボーリングバー３２の移動により加工ヘッド２０を軸方向に移動させることができる。
【００４６】
液圧供給装置３６は、液圧ユニット３６ａとボーリングバー３２の末端（図で右端）に連結された液圧ホース３６ｂからなり、ボーリングバー３２の中空穴３２ａ（図３参照）を通して加工ヘッド２０を作動させるための液体を供給して圧力を付与する（後述する）ようになっている。
【００４７】
刃物回転装置４０は、中空円筒形の細長い回転ロッド４２、刃物駆動ロッド４４、回転駆動装置４６、および軸移動装置４８を有する。
【００４８】
回転ロッド４２は、中空円筒形の細長い部材であり、一端（図で右端）が加工ヘッド２０（後述する刃物ヘッド）に連結され軸方向に水平に延びる。
刃物駆動ロッド４４は、回転ロッド４２の中空穴を通して軸方向に延び、加工ヘッド２０の後述する軸方向移動部材２８（図３参照）に相対回転不可能に連結されている。
回転駆動装置４６は、メインフレーム１１の上面に沿って水平に移動可能に設けられた水平移動台４６ａと、水平移動台４６ａ上に設置された回転駆動チャック４６ｂとを有する。水平移動台４６ａは、図示しない水平レールとこれに案内されたガイドを有し、低抵抗で水平に移動するようになっている。また、回転駆動チャック４６ｂは、回転ロッド４２の軸端部（図で左端部）を把持するチャック装置とこれを軸線まわりに回転駆動する回転駆動機構からなる。
【００４９】
上述した構成により、刃物回転装置４０により、長尺シャフト１の他端（図で左端）から下穴２を通して加工ヘッド２０に連結された回転ロッド４２を軸線まわりに回転駆動するとともに、加工ヘッド２０の移動に追従して水平移動台４６ａを軸方向に移動させることができる。
【００５０】
軸移動装置４８は、水平移動台４６ａの上に設置された直動アクチュエータまたはボールネジであり、回転駆動装置４６と共に軸方向に移動し、刃物駆動ロッド４４を回転ロッド４２に対して相対的に軸方向移動させるようになっている。
また、軸移動装置４８は、刃物駆動ロッド４４を回転可能に支持するロッド支持部を有している。このため、刃物駆動ロッド４４は、後述する軸方向移動部材２８とともに回転できるようになっている。
【００５１】
図３は、本発明に用いられる図２の加工ヘッド２０の拡大断面図である。
内面倣いヘッド２１は、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともにヘッド支持装置３０により軸方向に移動させられる。
この例において、内面倣いヘッド２１は、ボーリングバー３２が結合された円筒形のメイン本体２３と、メイン本体２３の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた１対の内面チャック２４と、メイン本体２３の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた１対のピストン２５を有する。
円筒形のメイン本体２３は、長尺シャフト１の下穴２に軸方向に挿入可能な直径を有する。
【００５２】
各内面チャック２４は、軸方向に転動可能な回転ロータ２４ａと、メイン本体２３内に半径方向に移動可能に設けられ回転ロータ２４ａを半径方向に進退移動させるガイド部材２４ｃとの組を、周方向に３組以上有している。図３の構成例では、各内面チャック２４において回転ロータ２４ａとガイド部材２４ｃの組が１２０度間隔で３組配置されている。各ガイド部材２４ｃは、軸線に対し傾斜したテーパ面２４ｂを有している。
【００５３】
１対のピストン２５は、１対の内面チャック２４間のメイン本体２３内に軸方向の反対方向に移動可能に設けられている。
また各ピストン２５は、その軸方向一端に各ガイド部材２４ｃのテーパ面２４ｂと同一の傾斜をもつテーパ面２５ａを有する。テーパ面２５ａは平面であってよい。
【００５４】
また、メイン本体２３は、ボーリングバー３２に形成された中空穴３２ａから１対のピストン２５の間に液体を供給して液圧を付与する液圧流路２３ａを有する。
【００５５】
上述した構成により、内面倣いヘッド２１に液圧供給装置３６から供給される液体により１対の内面チャック２４を放射状に拡径してその軸線を下穴２の軸線に一致させ、かつ回転ロータ２４ａにより内面倣いヘッド２１を軸方向に移動可能に支持することができる。
【００５６】
また、下穴２がテーパ穴である場合でも、１対のピストン２５はそれぞれ独立に移動するので、１対の内面チャック２４をそれぞれ独立に放射状に拡径してその軸線を下穴２の軸線に一致させることができる。
【００５７】
刃物ヘッド２２は、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、内面倣いヘッド２１にその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに刃物回転装置４０により回転駆動される。
【００５８】
刃物ヘッド２２は、円筒形のサブ本体２６と、半径方向移動部材２７、および軸方向移動部材２８を有する。
円筒形のサブ本体２６は、軸受２６ａを介して、内面倣いヘッド２１により、その軸線まわりに回転可能に支持されている。軸受２６ａは、この例では、円筒形のサブ本体２６の軸方向端部２６ｂにおける半径方向を向く側面に組み込まれている。また、軸方向端部２６ｂを、図３のように、メイン本体２３に形成され軸方向に窪んだ窪み部２３ｂに挿入することで、刃物ヘッド２２が内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態となる。
半径方向移動部材２７は、刃物２９を半径方向先端に有し、軸線（即ち、刃物ヘッド２２の回転中心）に対し傾斜した傾斜歯２７ａを有する。
軸方向移動部材２８は、半径方向移動部材２７の傾斜歯２７ａと歯合する傾斜歯２８ａを有する。傾斜歯２８ａは、傾斜歯２７ａと同じ方向に傾斜している。
図４は、半径方向移動部材２７と軸方向移動部材２８の斜視図である。このように、軸方向移動部材２８は半円部２８ｂを有しており、この半円部２８ｂの平面側の面に傾斜歯２８ａが形成されている。また、半径方向移動部材２７において、軸方向移動部材２８の傾斜歯２８ａと対面する面に、上述した傾斜歯２７ａが形成されている。
【００５９】
上述した構成により内面倣いヘッド２１により、刃物ヘッド２４を、その軸線まわりに回転可能に支持し、軸方向移動部材２８の軸方向移動により、半径方向に刃物２９を移動させることができる。なお、半径方向移動部材２７は、半径方向移動時に、サブ本体２６の内面により、半径方向に案内され、切削時に、サブ本体２６の内面により回転方向に支持される。
【００６０】
本発明の実施形態によると、上述した内面加工検査装置は、内面検査装置を備える。なお、この内面検査装置は、長尺シャフト１の内面２を検査するために、長尺シャフト１を固定する前記長尺シャフト固定装置１０と、長尺シャフト１の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面２を検査する内面検査ヘッド１５とを有する。
内面検査ヘッド１５は、刃物ヘッド２２の代わりに内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、下穴の内面２の状態（内面２の形状すなわち半径、又は直径、真円度、または内面２の表面粗さ）を検査する。
図５は、本発明の実施形態による内面検査ヘッド１５の構成例Ａを示し、刃物ヘッド２２と交換された内面検査ヘッド１５が、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態を示す。この交換は、例えば次のように行う。図３において、回転駆動装置４６と共に回転ロッド４２を図３の左側へ軸方向に移動させて、長尺シャフト１の内部から刃物ヘッド２２を取り出す。取り出したら、回転ロッド４２の先端から刃物ヘッド２２を取り外し、代わりに、回転ロッド４２の先端に内面検査ヘッド１５を取り付ける。その後、回転駆動装置４６と共に回転ロッド４２を軸方向に移動させることで、内面検査ヘッド１５を長尺シャフト１の内部に挿入して内面倣いヘッド２１に取り付ける。
【００６１】
また、内面検査ヘッド１５は、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、軸受１５ａを介して、内面倣いヘッド２１により、その軸線まわりに回転可能に支持される。軸受１５ａは、この例では、内面検査ヘッド１５の軸方向端部１５ｂにおける半径方向を向く側面に組み込まれている。また、軸方向端部１５ｂを、図５のように、メイン本体２３に形成され軸方向に窪んだ窪み部２３ｂに挿入することで、内面検査ヘッド１５が内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態となる。内面倣いヘッド２１が、ヘッド支持装置３０により長尺シャフト１に対して軸方向に移動させられることで、内面倣いヘッド２１が内面検査ヘッド１５に軸方向に押されて内面検査ヘッド１５と共に軸方向に移動させられる。
【００６２】
内面検査ヘッド１５は、図５に示すように、長尺シャフト１の半径方向に移動可能な半径方向移動部材１６と、半径方向移動部材１６を前記半径方向に移動させる駆動装置（この例では、上述の軸移動装置４８と軸方向移動部材２８とからなる）と、半径方向移動部材１６と長尺シャフト１の内面２との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検査センサ１８ａと、該信号に基づいて、半径方向移動部材１６が初期位置から内面２に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部１８ｂと、を有する。この場合、回転駆動装置４６は、長尺シャフト１の軸心回りに、内面検査ヘッド１５を長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置として機能する。
【００６３】
半径方向移動部材１６は、半径方向移動部材２７と同様に、軸線（即ち、内面検査ヘッド１５の回転中心）に対し傾斜した傾斜歯１６ａを有する。
【００６４】
軸移動装置４８は、上述のように軸方向移動部材２８を前記軸方向に移動させる。
軸方向移動部材２８は、内面検査ヘッド１５と刃物ヘッド２２とで共通に使用されてよい。すなわち、この例では、内面検査ヘッド１５の軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２で使用されたものである。軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２を内面検査ヘッド１５に交換する時に、長尺シャフト１外部において、刃物駆動ロッド４４の先端部と共に刃物ヘッド２２から軸方向に引き抜いて取り外すことができる。次いで、刃物駆動ロッド４４の先端部と共に軸方向移動部材２８を内面検査ヘッド１５内に軸方向に挿入することで、図５のように内面検査ヘッド１５内に軸方向移動部材２８を取り付けることができる。このように、軸方向移動部材２８を、刃物ヘッド２２から引き抜いて内面検査ヘッド１５に挿入できる。傾斜歯２８ａは、傾斜歯１６ａと同じ方向に傾斜して、傾斜歯１６ａに歯合する。この構成により、軸方向移動部材２８の軸方向移動により、半径方向移動部材１６を、半径方向外方に移動させて内面２に接触させることができる。なお、内面検査ヘッド１５で使用される軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２で使用される軸方向移動部材２８と別個のものであってもよいが、刃物ヘッド２２の軸方向移動部材２８と同様の構成を有する。
【００６５】
接触検知センサ１８ａは、例えば、半径方向移動部材１６と内面２との接触圧（即ち、接触）を検知できるように、刃物駆動ロッド４４または軸方向移動部材２８（図５の例では、刃物駆動ロッド４４）に組み込まれた圧電素子である。すなわち、前記接触圧が、半径方向移動部材１６と軸方向移動部材２８とを介して刃物駆動ロッド４４に作用するので、前記接触を接触検知センサ１８ａで検知できる。
【００６６】
距離計測部１８ｂは、例えば、図５に示すように、リニアスケール１８ｂ−１、換算部１８ｂ−２および近接センサ１８ｂ−３から構成されてよい。
リニアスケール１８ｂ−１は、軸方向移動部材２８（即ち、刃物駆動ロッド４４）の軸方向移動距離を計測する。また、リニアスケール１８ｂ−１は、接触検知センサ１８ａから前記接触を示す信号を受けた時点で、前記計測を終了する。
換算部１８ｂ−２は、リニアスケール１８ｂ−１が計測した軸方向移動部材２８の軸方向移動距離を、半径移動部材１６の半径方向移動距離に換算する。
近接センサ１８ｂ−３は、例えば公知の渦電流検出式リミットスイッチであり、半径方向移動部材１６が半径方向内方に最も引っ込んだ前記初期位置を検知する。図５の例では、近接センサ１８ｂ−３は、前記初期位置に相当する軸方向移動部材２８（即ち、刃物駆動ロッド４４）の軸方向位置を検出する。これにより、リニアスケール１８ｂ−１は、前記初期位置に相当する軸方向移動部材２８の軸方向位置から軸方向移動距離の計測を開始できるので、換算部１８ｂ−２は、前記初期位置を原点（ゼロ）として半径方向移動部材１６の移動距離を算出できる。
このような構成により、接触検知センサ１８ａからの前記接触を示す信号に基づいて、前記初期位置から半径方向移動部材１６が内面２に接触する接触位置まで、半径方向移動部材１６が前記半径方向に移動した距離を計測できる。このとき、初期位置の中心からの半径方向位置を予め計測しておく必要がある。
【００６７】
距離計測部１８ｂによる距離計測を各回転位置において行う。すなわち、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、各回転位置において距離計測部１８ｂにより前記距離を計測する。各回転位置の前記距離に基づいて、回転方向における内面２の形状を取得することができる。また、接触位置を回転方向に連続的に計測する事で、真円度や表面粗さも計測することができる。
【００６８】
なお、接触検知センサ１８ａからの検出信号を外部へ伝送する方法については、例えば、刃物駆動ロッド４４の内部に軸方向の穴を設け、その穴に接触検知センサ１８ａと接続した信号ケーブルを通し、信号を伝送するという構成を採用してよい。
【００６９】
距離計測部１８ｂは、上述の構成の代わりに、他の構成を有していてもよい。例えば、軸移動装置４８がボールネジで軸方向移動部材２８を移動させる場合には、距離計測部１８ｂは、前記リニアスケール１８ｂ−１を利用する代わりに、このボールネジの回転数をエンコーダで検出し、該検出値にピッチを掛けて軸方向移動部材２８の移動距離を算出してよい。この場合、他の点は、図５を参照して説明した上記と同じである。
【００７０】
上述した以外の内面検査ヘッド１５の他の構成は、刃物２９が設けられていない点を除いて、刃物ヘッド２２と同じであってよい。
【００７１】
内面検査ヘッド１５は、図５に示す上述の構成例Ａのものに限定されず、以下の構成例Ｂ〜Ｅのいずれかを用いるものであってもよい。この場合、各構成例において、以下で説明する内容以外の点は、上記構成例Ａと同じであってよい。
【００７２】
（構成例Ｂ）
内面検査ヘッド１５は、内面２の形状を非接触に検査できるもの（例えば、レーザ距離計）であってもよい。内面検査ヘッド１５がレーザ距離計を有する場合、レーザ距離計は、半径方向にレーザを照射するように内面検査ヘッド１５に取り付けられる。これにより、各回転位置において内面２までの距離を取得できる。すなわち、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、各回転位置において、レーザ距離計によりレーザ距離計１８から内面２までの距離を取得できる。取得されたこれらの距離に基づいて、回転方向における内面２の形状を取得することができる。また、構成例Ｂは、非接触式のものであるので、上述の半径方向移動部材１６を省略できる。また、好ましくは、刃物ヘッド２２と同様に、内面検査ヘッド１５の内部には、内面倣いヘッド２１と反対側から軸方向移動部材２８を挿入できる空間が形成されている。これにより、刃物ヘッド２２と内面検査ヘッド１５とを交換する時に、軸方向移動部材２８を刃物駆動ロッド４４から分離させる必要がなくなる。なお、長尺シャフト１内のレーザ距離計と長尺シャフト外部との間で信号を伝送する方法については、例えば、刃物駆動ロッド４４と内面検査ヘッド１５の内部に穴を設け、その穴にレーザ距離計と接続した信号ケーブルを通し、信号を伝送するという構成を採用してよい。
（構成例Ｃ）
また、内面検査ヘッド１５は、内面２を撮像する撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラなど）を有する。この場合には、撮像装置が、半径方向外方を向くように、内面検査ヘッド１５の外周面に取り付けられる。好ましくは、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、回転方向全周にわたって内面２の画像データを取得し、この画像データから内面２の表面粗さを検査できる。また、構成例Ｃは、非接触式のものであるので、上述の半径方向移動部材１６を省略できる。また、好ましくは、刃物ヘッド２２と同様に、内面検査ヘッド１５の内部には、内面倣いヘッド２１と反対側から軸方向移動部材２８を挿入できる空間が形成されている。なお、長尺シャフト１内のＣＣＤカメラと長尺シャフト外部との間で信号を伝送する方法については、構成例Ｂと同じであってよい。
この構成例Ｃにおいて、前記撮像装置は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられている。この場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
（構成例Ｄ）
上記構成例Ａにおいて、半径方向移動部材１６、軸移動装置４８と軸方向移動部材２８とからなる駆動装置、接触検知センサ１８ａおよび距離計測部１８ｂは、複数組設けられ、これら複数組の半径方向移動部材１６は、長尺シャフト１の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。この場合、上述の刃物駆動ヘッド４４の代わりに、上記各組毎に、軸方向移動部材２８に軸方向に連結された駆動ヘッドが設けられる。また、構成例Ａと同じ方式で、前記各組において、前記駆動装置は、対応する前記駆動ヘッドを軸方向に移動させることで、軸方向移動部材２８を介して対応する半径方向移動部材１６を半径方向に移動させ、前記距離計測部１８ｂは、前記接触検知センサ１８ａからの信号に基づいて前記初期位置から前記内面までの距離を取得する。この場合、各組の半径方向移動部材１６および軸方向移動部材２８は、内面検査ヘッド１５の内面に支持され、各組の半径方向移動部材１６および軸方向移動部材２８の動作は、内面検査ヘッド１５の内面に案内されてよい。
構成例Ｄの場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
（構成例Ｅ）
上記構成例Ｂにおいて、前記レーザ距離計は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられている。この場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
【００７３】
図６は、本発明による長尺シャフトの内面加工方法の説明図である。
本発明の方法は、上述した装置を用い、軸方向に貫通し軸線に対して線対称の下穴２を有する細長い長尺シャフト１の内面をその下穴２に倣って内面加工する内面加工方法である。
図６において、（Ａ）は図１の長尺シャフト１の左端側（反フランジ側）、（Ｂ）は右端側（フランジ側）の内面加工状態を示している。
【００７４】
本発明の方法を実施するために、上述した円筒形のメイン本体２１とその軸線まわりに回転可能に支持された円筒形のサブ本体２２とからなる加工ヘッド２０を用いる。
メイン本体２１は、長尺シャフト１の下穴２に少なくとも一方から軸方向に挿入可能な直径（例えば直径９５ｍｍ）を有する。
サブ本体２２は、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａに軸方向に挿入可能な直径（例えば直径７８ｍｍ）を有する。
【００７５】
図６（Ａ）において、図１の長尺シャフト１の左端側（反フランジ側）の最小径の下穴２ａに、サブ本体２２側を向けて加工ヘッド２０を挿入する。
次に、ボーリングバー３２の中空穴３２ａを通して１対のピストン２５の間に液体を供給し１対のピストン２５を互いに離れる方向に移動させることで、１対の内面チャック２４を放射状に拡径する。この内面チャック２４の拡径により、刃物ヘッド２２の軸線（回転中心）を下穴２の軸線に一致させ、内面チャック２４によって下穴２内で内面倣いヘッド２１及び刃物ヘッド２２を軸方向に移動可能に支持する。なお、この時まで、刃物２９は、両方とも内面２に干渉しない半径方向内方位置にある。
刃物ヘッド２２の軸線を下穴２の軸線と一致させたら、刃物駆動ロッド４４を軸方向に駆動することで、軸方向移動部材２８及び半径方向移動部材２７を介して刃物２９を半径方向外方に移動させていき、刃物２９の位置合わせを行う。この位置合わせは、上述の位置合わせ用接触センサを用いて行ってよい。
位置合わせが完了したら、回転ロッド４２によりサブ本体２２を外部から軸線まわりに回転駆動して内面を下穴２に倣って内面加工する。
上述した加工方法により、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａの近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工することができる。
【００７６】
次に、図６（Ｂ）において、長尺シャフト１の軸方向を反転させて、図１の長尺シャフト１の右端側（フランジ側）の下穴に、サブ本体２２側を向けて加工ヘッド２０を挿入し、同様に内面加工する。
この加工方法により、長尺シャフト１のフランジ近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工することができる。
【００７７】
その後、長尺シャフト１の内面加工が終了したら、上述のように刃物ヘッド２２の代わりに内面検査ヘッド１５を内面倣いヘッド２１に取り付けて、内面２を検査できる。この検査は、バー移動装置３４により内面倣いヘッド２１を内面検査ヘッド１５と共に軸方向に移動させることで、所望の軸方向位置または範囲にわたって、内面２を検査することができる。このような内面２の検査は、内面検査ヘッド１５が図５の構成例Ａを有する場合だけでなく、上述の構成例Ｂ〜Ｅを有する場合でも行うことができる。
【００７８】
なお、長尺シャフト１の軸方向を容易に反転できるように、加工ヘッド２０の両端部は、ボーリングバー３２、回転ロッド４２および刃物駆動ロッド４４とボルト等で容易に着脱できるようになっている。
【００７９】
上述した本発明の構成によれば、加工ヘッド２０に必要な駆動源を軸方向の両側に配置した２本のシャフト３２、４２から供給することによって加工ヘッド２０を小型化し、かつ細径化することができる。
すなわち、長尺シャフト１の下穴２を通して加工ヘッド２０に連結されたヘッド支持装置３０と刃物回転装置４０により、内面加工用の刃物２９を有する加工ヘッド２０の軸方向移動と回転駆動を行うので、加工ヘッド２０は半径方向に移動可能な内面加工用の刃物２９を有し、刃物２９の回転中心を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持する機能のみで足りるため加工ヘッド２０の最大径を、長尺シャフト１の両端部の少なくとも一方の下穴２よりも細くできる。
【００８０】
加工ヘッド２０にチャック２４を設けラジアル方向の加工反力をワーク（長尺シャフト１）に逃がし、回転方向の加工反力をシャフト（ボーリングバー３２）が受け持つことで長尺細径化が実現できる。
すなわち、加工ヘッド２０が、内面倣いヘッド２１を有する構成により、ヘッド支持装置３０から供給される液体により付与される液圧により放射状に拡径してその軸線を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッド２０の小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフト１の内面２で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
【００８１】
また、刃物ヘッド２２と交換して内面検査ヘッド１５を内面倣いヘッド２１に取り付け、この状態で、内面検査ヘッド１５により、下穴の内面２の状態を検査できるので、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できる。
すなわち、内面倣いヘッド２１に取り付けられた内面検査ヘッド１５は、下穴の内部において、内面倣いヘッド２１と共にヘッド支持装置により長尺シャフトの軸方向に移動されられることができるので、所望の軸方向位置または範囲で長尺シャフト内面を検査できる。従って、長尺シャフト内面を検査・計測するために、長尺シャフトを切断する必要がない。また、長尺シャフトを長尺シャフト固定装置に固定した状態で、長尺シャフト内面を検査できるので、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要がない。このように、ロングシャフト内面２の状態を容易に検査できる。
【００８２】
さらに、加工ヘッド２０に独立の内面チャック２４を２セット備えることで、加工ヘッド２０のワーク下穴に対して正確な同軸度を確保でき、またテーパ状の下穴でも同軸度を確保できる。
すなわち、内面倣いヘッド２１が軸方向に間隔を隔てて位置する１対の内面チャック２４を有し、１対のピストン２５によりそれぞれ独立して作動するので、下穴２が円筒形またはテーパ状であっても、加工ヘッド２０を下穴に対して常に同心に保持できる。
【００８３】
さらに加工ヘッド２０が、刃物ヘッド２２を有する構成により、刃物回転装置４０の軸移動装置４８により移動される軸方向移動部材２８の移動により刃物２９を半径方向に移動させることにより、加工ヘッド２０の小型化が更に容易となる。
従って、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止して、長尺シャフトの内面を、その下穴に倣って正確に中ぐり加工することができる。
【００８４】
また、本発明の方法によれば、加工ヘッド２０がメイン本体２１とサブ本体２２からなり、サブ本体２２は、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａに軸方向に挿入可能な直径を有するので、加工ヘッド２０に対して長尺シャフト１の軸方向を反転させて、下穴に倣って内面加工することにより、加工不可範囲を最小にできる。
【００８５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば、以下の述べる各内容（ａ）〜（ｆ）のいずれかを採用してもよいし、以下の（ａ）〜（ｆ）のうち、複数またはすべてを組み合わせて採用してもよい。
【００８６】
（ａ）本発明の「管状部材」は、上述の実施形態では、長尺シャフト１であったが、本発明によると、これに限定されない。即ち、上述の実施形態では、内面加工検査装置は、長尺シャフト１の内面を加工し検査する装置であったが、本発明によると、内面加工検査装置は、長尺シャフト１以外の管状部材の内面を加工し検査する装置であってもよい。
【００８７】
（ｂ）本発明の「管状部材を固定する固定装置」は、上述の実施形態では、長尺シャフト固定装置１０であったが、本発明によると、「管状部材を固定する固定装置」は、他の適切な装置（例えば公知の装置）であってもよい。
【００８８】
（ｃ）本発明の「固定装置により固定された管状部材の内面を加工する加工機」は、上述の実施形態では、加工ヘッド２０、ヘッド支持装置４０および刃物回転装置４０により構成されたが、本発明によると、「固定装置により固定された管状部材の内面を加工する加工機」は、他の適切な装置（例えば公知の装置）であってもよい。
【００８９】
（ｄ）本発明の「長尺シャフト１の一端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線方向に、加工ヘッド２０を、長尺シャフト２に対して相対移動させる軸方向移動装置」は、上述の実施形態では、「ヘッド支持装置３０」であった。これについて、本発明によると、「ヘッド支持装置３０」は、加工ヘッド２０を支持するが加工ヘッド２０を前記軸方向に移動させなくてもよい。この場合、本発明の「加工機」は、加工ヘッド２０を支持するが加工ヘッド２０を前記軸方向に移動させないヘッド支持装置３０を有するだけでなく、長尺シャフト１を前記軸方向に駆動して移動させる長尺シャフト移動装置を前記軸方向移動装置として有する。この長尺シャフト移動装置は、例えば、前記チャック装置１２、１３が固定され、前記メインフレーム１１上を軸方向に移動する移動ステージであってよい。また、バー移動装置３４の代わりに、ボーリングバー３２を支持しつつ前記軸方向に固定するバー固定装置が設けられる。他の点は上述の実施形態と同じであってよい。
【００９０】
（ｅ）本発明の「長尺シャフト１の他端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線まわりに、刃物２９を、長尺シャフト１に対して相対回転させる相対回転装置」は、上述の実施形態では、「刃物回転装置４０」であった。これについて、本発明によると、「刃物回転装置４０」は、刃物２９を回転させずに刃物２９を回転方向に固定してよい。この場合、本発明の「加工機」は、刃物２９を回転させずに刃物２９を回転方向に固定する刃物回転装置４０を有するだけでなく、長尺シャフト１をその軸線まわりに回転駆動する長尺シャフト回転装置を前記相対回転装置として有する。この長尺シャフト回転装置は、例えば、前記チャック装置１２、１３に設けられ長尺シャフトを把持している把持部１２ａ、１３ａ（図２を参照）を、前記軸線まわりに回転駆動することで、前記チャック装置１２、１３と共に長尺シャフトを回転させてよい。この場合、上述の回転駆動装置４６の代わりに、刃物ヘッド２２に連結されたロッド（即ち、上述の回転ロッド４２）が回転しないように該ロッド４２を回転方向に固定する加工ヘッド固定装置が設けられる。これにより、刃物ヘッド２２（即ち、刃物ヘッド２２の内面により回転方向に支持される半径方向移動部材２７と刃物２９）が回転しないように刃物ヘッド２２が回転方向に固定される。また、好ましくは、回転ロータ２４ａの代わりに、前記軸方向だけでなく前記軸線回りの方向にも転動自在はフリーローラを用いる。これにより、長尺シャフト１が回転しても、内面倣いヘッド２１は静止状態を保つことができる。他の点は上述の実施形態と同じであってよい。
なお、本発明の「長尺シャフト１の他端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線まわりに、刃物２９を、長尺シャフト１に対して相対回転させる相対回転装置」は、本発明の「内面検査ヘッドを管状部材に対して相対回転させる相対回転装置」と同じであっても、これと別のものであってもよい。
【００９１】
（ｆ）本発明の「管状部材の内部空間に位置した状態で、加工機に加工された管状部材の内面を検査する内面検査ヘッド」は、上述の内容に限定されず、次の（Ａ）〜（Ｅ）の構成であればよい。
【００９２】
（Ａ）内面検査ヘッドは、管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、前記信号に基づいて、前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部と、を有し、相対回転装置により、前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる。この場合、半径方向移動部材、駆動装置、接触検知センサ、距離計測部、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９３】
（Ｂ）内面検査ヘッドは、管状部材の内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、相対回転装置により、前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる。この場合、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９４】
（Ｃ）内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する。この場合、前記撮像装置は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられていてもよい。
【００９５】
（Ｄ）前記接触検知センサは、管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、前記信号に基づいて、前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部と、を有し、前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。この場合、半径方向移動部材、駆動装置、接触検知センサ、距離計測部、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９６】
（Ｅ）内面検査ヘッドは、管状部材の内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている。
【符号の説明】
【００９７】
１ 長尺シャフト、２ 下穴、２ａ 最小径の下穴、
１０ 長尺シャフト固定装置（固定装置）、１１ メインフレーム、
１２，１３ チャック装置、１２ａ，１３ａ 把持部、
１４ 支持金具、１５ 内面検査ヘッド、
１５ｂ 内面検査ヘッドの軸方向端部、１６ 半径方向移動部材、
１８ａ 接触検知センサ、１８ｂ 距離計測部、
２０ 加工ヘッド（加工機の一部）、２１ 内面倣いヘッド、２２ 刃物ヘッド、
２３ メイン本体、２３ａ 液圧流路、２３ｂ メイン本体の窪み部、
２４ 内面チャック、２４ａ 回転ロータ、２４ｂ テーパ面、
２４ｃ ガイド部材、２５ ピストン、２５ａ テーパ面、
２６ サブ本体、２６ｂ サブ本体の軸方向端部、２７ 半径方向移動部材、
２７ａ 傾斜歯、２８ 軸方向移動部材、２８ａ 傾斜歯、２９ 刃物、
３０ ヘッド支持装置（加工機の一部である軸方向移動装置）、
３２ ボーリングバー、３４ バー移動装置、３４ａ 移動部材、
３４ｂ スクリューネジ、３４ｃ 回転駆動装置、
３６ 液圧供給装置、３６ａ 液圧ユニット、３６ｂ 液圧ホース、
４０ 刃物回転装置（加工機の一部）、４２ 回転ロッド、４４ 刃物駆動ロッド、
４６ 回転駆動装置（相対回転装置）、４６ａ 水平移動台、
４６ｂ 回転駆動チャック、４８ 軸移動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状部材の内面を加工する検査する内面検査装置と、これを備える内面加工検査装置に関する。管状部材は、例えば、ジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するロングシャフトのような長尺シャフトである。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するために、ロングシャフトと呼ばれる細長い中空軸（例えば全長約３ｍ、主要部の外径１０〜２０ｃｍ）が用いられる。かかるロングシャフトは、軽量化のため薄肉であり、かつタービンと共に高速回転するため高い回転バランス精度が要求される。そのため、通常の内面加工装置（例えば中ぐり盤）の適用は困難であり、図７に例示するような加工工程が適用される。
【０００３】
すなわち、（Ａ）ロングシャフト５１の外面を粗加工後、（Ｂ）コアバー５２とロングシャフト５１との隙間へ硫黄５３を鋳込み、（Ｃ）硫黄の凝固後、コアバー５２とほぼ同径のボーリングバー５４を挿入し、（Ｄ）ボーリングバー５４を引き抜きながら、先端部５５の工具５６で内面を加工する手段が用いられる。
かかる手段により、ボーリングバー５４の先端部５５を凝固した硫黄５３で支持することができ、先端工具５６の芯振れを防ぎ、硫黄５３と共に内面を加工することにより、内径振れの少ないロングシャフトを加工することができる。
【０００４】
本発明に関連する内壁倣い装置として、特許文献１が開示されている。また上述したロングシャフトの内面加工装置として、例えば特許文献２が既に開示されている。
【０００５】
特許文献１の「管の内壁の倣い切削装置」は、鋼管等の管の内面の切削に切削刃を適用するに際し、鋼管の内径が真円でない場合でもその内径に沿って一定の厚みでの切削を可能とすると共に良質の面粗度に仕上げることを目的とする。
【０００６】
そのため、この発明は、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、管Ａの一端を保持してその軸線回りに回転させる回転駆動装置６９と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバー６１と、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削刃６３を備えたボーリングヘッド６２とを備えた管の内壁の倣い切削装置において、前記ボーリングヘッド６２は、その先端側の周面から半径方向内方に設けたスプリングを内蔵した取付ブッシュ６７ａと該スプリングに支持された保持体６６ｃと該保持体の外方端に固定されて出没自在且つ該ボーリングヘッドの外側へ向けて付勢された１個の可動シュー６６と、該可動シューと相対向する位置で切削刃６３の近傍に設けた該ボーリングヘッドの周面から突き出た１個の固定シュー６４と、該固定シューの管の回転方向の後方側で前記可動シュー６６との中間位置に設けた同一高さの１個の固定シュー６５とを設けたものである。
【０００７】
特許文献２の「ロングシャフト内面加工装置」は、硫黄滑り止めペンキを用いることなく硫黄のスリップによる空回りを防止することを目的とする。
【０００８】
そのため、この発明は、図９に示すように、ロングシャフト７１を軸心Ｚ−Ｚを中心に回転駆動するシャフト回転装置７２と、加工工具７４をロングシャフト内の軸心に沿って移動させる工具移動装置７６とを備える。加工工具７４は、ロングシャフトの軸心に沿って延びる中空管８９と、その内部を貫通する拡縮用ロッド８２と、ローレット８３を有するローレット支持部８４と、ローレット支持部と中空管の先端部とを連結する平行リンク８５と、ローレット支持部とロッドの先端部とを連結する拡縮リンク８６とからなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−２４６号公報、「管の内壁の倣い切削装置」
【特許文献２】特開平１０−２０２４３４号公報、「ロングシャフト内面加工装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１は、本発明が対象とするロングシャフトの模式図である。このロングシャフト１は、バランス調整済みであり、軸線に対して内面２（下穴）が真円かつ同心に加工されており、この下穴２に倣って正確に中ぐり加工を行う必要がある。
【００１１】
この場合、以下の問題点（１）〜（３）があった。
【００１２】
（１）切削加工後のロングシャフト内面２の状態（例えば、内面２の粗さ、または内面２の形状）を検査することが困難であった。ロングシャフト内面２を検査・計測する場合、ロングシャフト１は長いため、その端部から離れた中間部分において、ロングシャフト１を切断する必要があった。切断したロングシャフト１は製品とすることができないので、前記計測を量産前に行う必要がある。また、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要があった。このように、ロングシャフト内面２の状態の検査が容易でなかった。また、ロングシャフト以外の管状部材についても、その内面の検査は容易でない。
【００１３】
（２）図１のロングシャフト１は、下穴２が両端部で小径（この例で、９６ｍｍと７９ｍｍ）であり中間部で拡径（この例で１３０ｍｍ）するため、特許文献１の装置は、加工ヘッドが大きく穴内部に挿入できないため適用できない。また、ボーリングバーの剛性で工具反力を受けるのでその長さに対する径の割合を小さくできない。さらに、刃物駆動機構とクーラント供給機構をボーリングバー内部に配置することから、その径を細径化できない。
【００１４】
（３）一方、特許文献２の装置は、ロングシャフト１の内部に硫黄を鋳込む等の上述した多数の加工工程を必要とし、かつバランス調整済みシャフトの中ぐり加工を行う場合、下穴に倣って正確に中ぐり加工を行う必要があるが、従来技術では外径基準に内径を加工するため、正確な倣い加工ができない。
【００１５】
本発明は、上述した問題点（１）〜（３）を解決するために創案されたものである。
即ち、本発明の第１の目的は、切削加工後の長尺シャフトなどの管状部材の内面を簡単に検査できる内面検査装置とこれを備える内面加工検査装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、例えば両端部の下穴が約１００ｍｍ、中間部の下穴が約１３０ｍｍ、全長が約３ｍの細長い長尺シャフトを対象とし、長尺シャフト内に挿入する加工ヘッドの最大径を両端部の下穴よりも細くでき、かつ加工時の工具反力による加工精度の低下を防止し、加工不可範囲を最小にして、長尺シャフトの内面を、その下穴に倣って正確に内面加工することができ、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、管状部材における加工された内面を検査する内面検査装置であって、
前記管状部材を固定する固定装置と、
前記管状部材の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面を検査する内面検査ヘッドと、を備える、ことを特徴とする内面検査装置が提供される。
【００１７】
内面検査ヘッドの構成としては、以下の（Ａ）〜（Ｄ）のものを採用できる。
【００１８】
（Ａ）前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える。
【００１９】
この構成では、接触検知センサと距離計測部の上記動作により前記初期位置から前記接触位置までの距離を内面位置として取得できる。
また、相対回転装置により、管状部材に対する内面検査ヘッドの回転位置を変化させることができるので、各回転位置毎に前記内面位置を取得できる。即ち、回転方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。
このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２０】
（Ｂ）前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える。
【００２１】
この構成では、レーザ距離計によりレーザ距離計から前記内面までの距離を内面位置として取得できる。
また、相対回転装置により、管状部材に対する内面検査ヘッドの回転位置を変化させることができるので、各回転位置毎に前記内面位置を取得できる。即ち、回転方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。
このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２２】
（Ｃ）前記内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する。
【００２３】
この構成では撮像装置により前記内面の画像データを取得できる。この画像データに基づいて、内面の表面粗さを検査できる。
【００２４】
（Ｄ）前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。
【００２５】
この構成では、周方向における複数の半径方向移動部材により、管状部材の内面位置を取得できるので、周方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２６】
（Ｅ）前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている。
【００２７】
この構成では、周方向における複数のレーザ距離計により、管状部材の内面位置を取得できるので、周方向における前記内面位置の変化を内面形状として取得できる。このようにして、管状部材の内面形状を容易に検査できる。
【００２８】
また、本発明の別の実施形態によると、前記管状部材の内面を加工する加工機と、前記内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有し、かつ軸方向に移動可能である加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド支持装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記刃物を軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置とを備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともに前記ヘッド支持装置により軸方向に移動させられ、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドにその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに前記刃物回転装置により回転駆動され、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置が提供される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によると、前記内面倣いヘッドは、前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能な直径を有する円筒形のメイン本体と、該メイン本体の軸方向に間隔を隔てて位置する１対の内面チャックと、該内面チャック間のメイン本体内に軸方向の反対方向に移動可能に設けられた１対のピストンとを有し、
各内面チャックは、長尺シャフトの下穴に当接して軸方向に転動可能な回転ロータと、これを半径方向かつ放射状に拡縮可能に案内し、軸線に対し傾斜したテーパ面を有する３以上のガイド部材とを有し、
前記各ピストンは、その軸方向一端に３以上のガイド部材のテーパ面と同期して摺動するテーパ面を有し、
前記メイン本体は、ボーリングバーの中空穴から前記１対のピストン間に液体を供給して液圧を付与する液圧流路を有する。
【００３０】
上述した本発明では、加工ヘッドに必要な駆動源を軸方向の両側に配置した２本のシャフトから供給することによって加工ヘッドを小型化し、かつ細径化することができる。
すなわち、長尺シャフトの下穴を通して加工ヘッドに連結されたヘッド支持装置と刃物回転装置により、内面加工用の刃物を有する加工ヘッドの軸方向移動と回転駆動を行うので、加工ヘッドは半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に刃物を支持する機能のみで足りるため加工ヘッドの最大径を、長尺シャフトの両端部の下穴よりも細くできる。
【００３１】
また、加工ヘッドにチャックを設けラジアル方向の加工反力をワークに逃がし、回転方向の反力をシャフト（ボーリングバー）が受け持つことで長尺細径化が実現できる。
すなわち、加工ヘッドが、内面倣いヘッドを有する構成により、ヘッド支持装置から供給される液体の圧力により放射状に拡径してその軸線を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッドの小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフトの内面で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
【００３２】
さらに、刃物ヘッドと交換して内面検査ヘッドを内面倣いヘッドに取り付け、この状態で、内面検査ヘッドにより、前記下穴の内面を検査できるので、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できる。
すなわち、内面倣いヘッドに取り付けられた内面検査ヘッドは、長尺シャフトの内部において、内面倣いヘッドと共にヘッド支持装置により長尺シャフトの軸方向に移動されられることができるので、所望の軸方向位置または範囲で長尺シャフト内面を検査できる。従って、長尺シャフト内面を検査・計測するために、長尺シャフトを切断する必要がない。また、長尺シャフトを長尺シャフト固定装置に固定した状態で、長尺シャフト内面を検査できるので、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要がない。このように、ロングシャフト内面２の状態を容易に検査できる。
【００３３】
また、本発明によると、前記管状部材の内面を加工する加工機と、前記内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有する加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線方向に、前記加工ヘッドを、前記長尺シャフトに対して相対移動させる軸方向移動装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線まわりに、前記刃物を、前記長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置と、を備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有し、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドに支持されるとともに前記相対回転装置により前記長尺シャフトに対して相対回転させられ、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置が提供される。
【００３４】
この別の実施形態でも、上述の好ましい実施形態と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００３５】
上記本発明の構成によれば、管状部材の内面を簡単に検査できる。管状部材が長尺シャフトである場合には、加工ヘッドを小型化しかつ細径化することができるとともに、切削加工後のロングシャフトの内面を容易に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が対象とするロングシャフトの模式図である。
【図２】本発明による長尺シャフトの内面加工検査装置の全体構成図である。
【図３】図２の加工ヘッドの拡大断面図である。
【図４】半径方向移動部材と軸方向移動部材の斜視図である。
【図５】図３の状態から刃物ヘッドを内面検査ヘッドに交換した場合を示す。
【図６】本発明による長尺シャフトの内面加工方法の説明図である。
【図７】ロングシャフトの従来の加工工程の説明図である。
【図８】特許文献１の「管の内壁の倣い切削装置」の構成図である。
【図９】特許文献２の「ロングシャフト内面加工装置」の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３８】
本発明の内面加工検査装置は、図１に示したように軸方向に貫通し軸線に対して線対称の下穴２を有する細長い長尺シャフト１の内面をその下穴２に倣って内面加工する内面加工検査装置である。
また、本発明の内面加工検査装置は、後述する内面検査装置を有する。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態による内面加工検査装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の内面加工検査装置は、長尺シャフト固定装置１０、加工ヘッド２０、ヘッド支持装置３０および刃物回転装置４０を備える。
【００４０】
長尺シャフト固定装置１０は、水平に延びるメインフレーム１１、メインフレーム１１の上面に沿って移動可能に設けられ長尺シャフト１の両端部を同心に把持する１対のチャック装置１２、１３、及びメインフレーム１１の上面に沿って間隔を隔てて配置され長尺シャフト１を支持する複数の支持金具１４からなる。このように構成された長尺シャフト固定装置１０により、長尺シャフト１を撓まないように固定できる。
【００４１】
加工ヘッド２０は、長尺シャフト１の下穴２の少なくとも一方から軸方向に挿入可能な寸法を有する。
また加工ヘッド２０は、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物２９を有し、刃物２９の回転中心を下穴２の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に刃物２９を支持する機能を有する。加工ヘッド２０の詳細な構造に関しては、後述する。
【００４２】
ヘッド支持装置３０は、中空円筒形の細長いボーリングバー３２、バー移動装置３４、および液圧供給装置３６を備える。
【００４３】
中空円筒形の細長いボーリングバー３２は、一端（図で左端）が加工ヘッド２０（後述する内面倣いヘッド）に連結され軸方向に水平に延びる。このボーリングバー３２は、軸線に沿って貫通する中空穴３２ａ（図３参照）を有する。
【００４４】
バー移動装置３４は、ボーリングバー３２の後端部（図で右端部）を回転不能に把持する移動部材３４ａと、移動部材３４ａと螺合してこれを軸方向に移動させるスクリューネジ３４ｂと、スクリューネジ３４ｂを軸線を中心に回転駆動する回転駆動装置３４ｃ（例えば減速器付きモータ）とを有し、回転駆動装置３４ｃによりスクリューネジ３４ｂとボーリングバー３２を介して加工ヘッド２０を軸方向に移動させるようになっている。
なお、バー移動装置３４において、移動部材３４ａ、スクリューネジ３４ｂ及び回転駆動装置３４ｃを有する構成に代えて、ボーリングバー３２を軸方向に移動できるその他の構成を採用してもよい。例えば、ラックアンドピンオン機構、ベルト機構あるいはチェーン機構などを回転モータで駆動してボーリングバー３２を軸方向に移動させる構成や、リニアモータによりボーリングバー３２を直接、軸方向に移動させる構成を採用してもよい。
【００４５】
上述した構成により、長尺シャフト１の一端から下穴２を通してボーリングバー３２の一端（左端）を加工ヘッド２０に連結し、ボーリングバー３２の移動により加工ヘッド２０を軸方向に移動させることができる。
【００４６】
液圧供給装置３６は、液圧ユニット３６ａとボーリングバー３２の末端（図で右端）に連結された液圧ホース３６ｂからなり、ボーリングバー３２の中空穴３２ａ（図３参照）を通して加工ヘッド２０を作動させるための液体を供給して圧力を付与する（後述する）ようになっている。
【００４７】
刃物回転装置４０は、中空円筒形の細長い回転ロッド４２、刃物駆動ロッド４４、回転駆動装置４６、および軸移動装置４８を有する。
【００４８】
回転ロッド４２は、中空円筒形の細長い部材であり、一端（図で右端）が加工ヘッド２０（後述する刃物ヘッド）に連結され軸方向に水平に延びる。
刃物駆動ロッド４４は、回転ロッド４２の中空穴を通して軸方向に延び、加工ヘッド２０の後述する軸方向移動部材２８（図３参照）に相対回転不可能に連結されている。
回転駆動装置４６は、メインフレーム１１の上面に沿って水平に移動可能に設けられた水平移動台４６ａと、水平移動台４６ａ上に設置された回転駆動チャック４６ｂとを有する。水平移動台４６ａは、図示しない水平レールとこれに案内されたガイドを有し、低抵抗で水平に移動するようになっている。また、回転駆動チャック４６ｂは、回転ロッド４２の軸端部（図で左端部）を把持するチャック装置とこれを軸線まわりに回転駆動する回転駆動機構からなる。
【００４９】
上述した構成により、刃物回転装置４０により、長尺シャフト１の他端（図で左端）から下穴２を通して加工ヘッド２０に連結された回転ロッド４２を軸線まわりに回転駆動するとともに、加工ヘッド２０の移動に追従して水平移動台４６ａを軸方向に移動させることができる。
【００５０】
軸移動装置４８は、水平移動台４６ａの上に設置された直動アクチュエータまたはボールネジであり、回転駆動装置４６と共に軸方向に移動し、刃物駆動ロッド４４を回転ロッド４２に対して相対的に軸方向移動させるようになっている。
また、軸移動装置４８は、刃物駆動ロッド４４を回転可能に支持するロッド支持部を有している。このため、刃物駆動ロッド４４は、後述する軸方向移動部材２８とともに回転できるようになっている。
【００５１】
図３は、本発明に用いられる図２の加工ヘッド２０の拡大断面図である。
内面倣いヘッド２１は、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともにヘッド支持装置３０により軸方向に移動させられる。
この例において、内面倣いヘッド２１は、ボーリングバー３２が結合された円筒形のメイン本体２３と、メイン本体２３の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた１対の内面チャック２４と、メイン本体２３の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた１対のピストン２５を有する。
円筒形のメイン本体２３は、長尺シャフト１の下穴２に軸方向に挿入可能な直径を有する。
【００５２】
各内面チャック２４は、軸方向に転動可能な回転ロータ２４ａと、メイン本体２３内に半径方向に移動可能に設けられ回転ロータ２４ａを半径方向に進退移動させるガイド部材２４ｃとの組を、周方向に３組以上有している。図３の構成例では、各内面チャック２４において回転ロータ２４ａとガイド部材２４ｃの組が１２０度間隔で３組配置されている。各ガイド部材２４ｃは、軸線に対し傾斜したテーパ面２４ｂを有している。
【００５３】
１対のピストン２５は、１対の内面チャック２４間のメイン本体２３内に軸方向の反対方向に移動可能に設けられている。
また各ピストン２５は、その軸方向一端に各ガイド部材２４ｃのテーパ面２４ｂと同一の傾斜をもつテーパ面２５ａを有する。テーパ面２５ａは平面であってよい。
【００５４】
また、メイン本体２３は、ボーリングバー３２に形成された中空穴３２ａから１対のピストン２５の間に液体を供給して液圧を付与する液圧流路２３ａを有する。
【００５５】
上述した構成により、内面倣いヘッド２１に液圧供給装置３６から供給される液体により１対の内面チャック２４を放射状に拡径してその軸線を下穴２の軸線に一致させ、かつ回転ロータ２４ａにより内面倣いヘッド２１を軸方向に移動可能に支持することができる。
【００５６】
また、下穴２がテーパ穴である場合でも、１対のピストン２５はそれぞれ独立に移動するので、１対の内面チャック２４をそれぞれ独立に放射状に拡径してその軸線を下穴２の軸線に一致させることができる。
【００５７】
刃物ヘッド２２は、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、内面倣いヘッド２１にその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに刃物回転装置４０により回転駆動される。
【００５８】
刃物ヘッド２２は、円筒形のサブ本体２６と、半径方向移動部材２７、および軸方向移動部材２８を有する。
円筒形のサブ本体２６は、軸受２６ａを介して、内面倣いヘッド２１により、その軸線まわりに回転可能に支持されている。軸受２６ａは、この例では、円筒形のサブ本体２６の軸方向端部２６ｂにおける半径方向を向く側面に組み込まれている。また、軸方向端部２６ｂを、図３のように、メイン本体２３に形成され軸方向に窪んだ窪み部２３ｂに挿入することで、刃物ヘッド２２が内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態となる。
半径方向移動部材２７は、刃物２９を半径方向先端に有し、軸線（即ち、刃物ヘッド２２の回転中心）に対し傾斜した傾斜歯２７ａを有する。
軸方向移動部材２８は、半径方向移動部材２７の傾斜歯２７ａと歯合する傾斜歯２８ａを有する。傾斜歯２８ａは、傾斜歯２７ａと同じ方向に傾斜している。
図４は、半径方向移動部材２７と軸方向移動部材２８の斜視図である。このように、軸方向移動部材２８は半円部２８ｂを有しており、この半円部２８ｂの平面側の面に傾斜歯２８ａが形成されている。また、半径方向移動部材２７において、軸方向移動部材２８の傾斜歯２８ａと対面する面に、上述した傾斜歯２７ａが形成されている。
【００５９】
上述した構成により内面倣いヘッド２１により、刃物ヘッド２４を、その軸線まわりに回転可能に支持し、軸方向移動部材２８の軸方向移動により、半径方向に刃物２９を移動させることができる。なお、半径方向移動部材２７は、半径方向移動時に、サブ本体２６の内面により、半径方向に案内され、切削時に、サブ本体２６の内面により回転方向に支持される。
【００６０】
本発明の実施形態によると、上述した内面加工検査装置は、内面検査装置を備える。なお、この内面検査装置は、長尺シャフト１の内面２を検査するために、長尺シャフト１を固定する前記長尺シャフト固定装置１０と、長尺シャフト１の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面２を検査する内面検査ヘッド１５とを有する。
内面検査ヘッド１５は、刃物ヘッド２２の代わりに内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、下穴の内面２の状態（内面２の形状すなわち半径、又は直径、真円度、または内面２の表面粗さ）を検査する。
図５は、本発明の実施形態による内面検査ヘッド１５の構成例Ａを示し、刃物ヘッド２２と交換された内面検査ヘッド１５が、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態を示す。この交換は、例えば次のように行う。図３において、回転駆動装置４６と共に回転ロッド４２を図３の左側へ軸方向に移動させて、長尺シャフト１の内部から刃物ヘッド２２を取り出す。取り出したら、回転ロッド４２の先端から刃物ヘッド２２を取り外し、代わりに、回転ロッド４２の先端に内面検査ヘッド１５を取り付ける。その後、回転駆動装置４６と共に回転ロッド４２を軸方向に移動させることで、内面検査ヘッド１５を長尺シャフト１の内部に挿入して内面倣いヘッド２１に取り付ける。
【００６１】
また、内面検査ヘッド１５は、内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態で、軸受１５ａを介して、内面倣いヘッド２１により、その軸線まわりに回転可能に支持される。軸受１５ａは、この例では、内面検査ヘッド１５の軸方向端部１５ｂにおける半径方向を向く側面に組み込まれている。また、軸方向端部１５ｂを、図５のように、メイン本体２３に形成され軸方向に窪んだ窪み部２３ｂに挿入することで、内面検査ヘッド１５が内面倣いヘッド２１に取り付けられた状態となる。内面倣いヘッド２１が、ヘッド支持装置３０により長尺シャフト１に対して軸方向に移動させられることで、内面倣いヘッド２１が内面検査ヘッド１５に軸方向に押されて内面検査ヘッド１５と共に軸方向に移動させられる。
【００６２】
内面検査ヘッド１５は、図５に示すように、長尺シャフト１の半径方向に移動可能な半径方向移動部材１６と、半径方向移動部材１６を前記半径方向に移動させる駆動装置（この例では、上述の軸移動装置４８と軸方向移動部材２８とからなる）と、半径方向移動部材１６と長尺シャフト１の内面２との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検査センサ１８ａと、該信号に基づいて、半径方向移動部材１６が初期位置から内面２に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部１８ｂと、を有する。この場合、回転駆動装置４６は、長尺シャフト１の軸心回りに、内面検査ヘッド１５を長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置として機能する。
【００６３】
半径方向移動部材１６は、半径方向移動部材２７と同様に、軸線（即ち、内面検査ヘッド１５の回転中心）に対し傾斜した傾斜歯１６ａを有する。
【００６４】
軸移動装置４８は、上述のように軸方向移動部材２８を前記軸方向に移動させる。
軸方向移動部材２８は、内面検査ヘッド１５と刃物ヘッド２２とで共通に使用されてよい。すなわち、この例では、内面検査ヘッド１５の軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２で使用されたものである。軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２を内面検査ヘッド１５に交換する時に、長尺シャフト１外部において、刃物駆動ロッド４４の先端部と共に刃物ヘッド２２から軸方向に引き抜いて取り外すことができる。次いで、刃物駆動ロッド４４の先端部と共に軸方向移動部材２８を内面検査ヘッド１５内に軸方向に挿入することで、図５のように内面検査ヘッド１５内に軸方向移動部材２８を取り付けることができる。このように、軸方向移動部材２８を、刃物ヘッド２２から引き抜いて内面検査ヘッド１５に挿入できる。傾斜歯２８ａは、傾斜歯１６ａと同じ方向に傾斜して、傾斜歯１６ａに歯合する。この構成により、軸方向移動部材２８の軸方向移動により、半径方向移動部材１６を、半径方向外方に移動させて内面２に接触させることができる。なお、内面検査ヘッド１５で使用される軸方向移動部材２８は、刃物ヘッド２２で使用される軸方向移動部材２８と別個のものであってもよいが、刃物ヘッド２２の軸方向移動部材２８と同様の構成を有する。
【００６５】
接触検知センサ１８ａは、例えば、半径方向移動部材１６と内面２との接触圧（即ち、接触）を検知できるように、刃物駆動ロッド４４または軸方向移動部材２８（図５の例では、刃物駆動ロッド４４）に組み込まれた圧電素子である。すなわち、前記接触圧が、半径方向移動部材１６と軸方向移動部材２８とを介して刃物駆動ロッド４４に作用するので、前記接触を接触検知センサ１８ａで検知できる。
【００６６】
距離計測部１８ｂは、例えば、図５に示すように、リニアスケール１８ｂ−１、換算部１８ｂ−２および近接センサ１８ｂ−３から構成されてよい。
リニアスケール１８ｂ−１は、軸方向移動部材２８（即ち、刃物駆動ロッド４４）の軸方向移動距離を計測する。また、リニアスケール１８ｂ−１は、接触検知センサ１８ａから前記接触を示す信号を受けた時点で、前記計測を終了する。
換算部１８ｂ−２は、リニアスケール１８ｂ−１が計測した軸方向移動部材２８の軸方向移動距離を、半径移動部材１６の半径方向移動距離に換算する。
近接センサ１８ｂ−３は、例えば公知の渦電流検出式リミットスイッチであり、半径方向移動部材１６が半径方向内方に最も引っ込んだ前記初期位置を検知する。図５の例では、近接センサ１８ｂ−３は、前記初期位置に相当する軸方向移動部材２８（即ち、刃物駆動ロッド４４）の軸方向位置を検出する。これにより、リニアスケール１８ｂ−１は、前記初期位置に相当する軸方向移動部材２８の軸方向位置から軸方向移動距離の計測を開始できるので、換算部１８ｂ−２は、前記初期位置を原点（ゼロ）として半径方向移動部材１６の移動距離を算出できる。
このような構成により、接触検知センサ１８ａからの前記接触を示す信号に基づいて、前記初期位置から半径方向移動部材１６が内面２に接触する接触位置まで、半径方向移動部材１６が前記半径方向に移動した距離を計測できる。このとき、初期位置の中心からの半径方向位置を予め計測しておく必要がある。
【００６７】
距離計測部１８ｂによる距離計測を各回転位置において行う。すなわち、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、各回転位置において距離計測部１８ｂにより前記距離を計測する。各回転位置の前記距離に基づいて、回転方向における内面２の形状を取得することができる。また、接触位置を回転方向に連続的に計測する事で、真円度や表面粗さも計測することができる。
【００６８】
なお、接触検知センサ１８ａからの検出信号を外部へ伝送する方法については、例えば、刃物駆動ロッド４４の内部に軸方向の穴を設け、その穴に接触検知センサ１８ａと接続した信号ケーブルを通し、信号を伝送するという構成を採用してよい。
【００６９】
距離計測部１８ｂは、上述の構成の代わりに、他の構成を有していてもよい。例えば、軸移動装置４８がボールネジで軸方向移動部材２８を移動させる場合には、距離計測部１８ｂは、前記リニアスケール１８ｂ−１を利用する代わりに、このボールネジの回転数をエンコーダで検出し、該検出値にピッチを掛けて軸方向移動部材２８の移動距離を算出してよい。この場合、他の点は、図５を参照して説明した上記と同じである。
【００７０】
上述した以外の内面検査ヘッド１５の他の構成は、刃物２９が設けられていない点を除いて、刃物ヘッド２２と同じであってよい。
【００７１】
内面検査ヘッド１５は、図５に示す上述の構成例Ａのものに限定されず、以下の構成例Ｂ〜Ｅのいずれかを用いるものであってもよい。この場合、各構成例において、以下で説明する内容以外の点は、上記構成例Ａと同じであってよい。
【００７２】
（構成例Ｂ）
内面検査ヘッド１５は、内面２の形状を非接触に検査できるもの（例えば、レーザ距離計）であってもよい。内面検査ヘッド１５がレーザ距離計を有する場合、レーザ距離計は、半径方向にレーザを照射するように内面検査ヘッド１５に取り付けられる。これにより、各回転位置において内面２までの距離を取得できる。すなわち、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、各回転位置において、レーザ距離計によりレーザ距離計１８から内面２までの距離を取得できる。取得されたこれらの距離に基づいて、回転方向における内面２の形状を取得することができる。また、構成例Ｂは、非接触式のものであるので、上述の半径方向移動部材１６を省略できる。また、好ましくは、刃物ヘッド２２と同様に、内面検査ヘッド１５の内部には、内面倣いヘッド２１と反対側から軸方向移動部材２８を挿入できる空間が形成されている。これにより、刃物ヘッド２２と内面検査ヘッド１５とを交換する時に、軸方向移動部材２８を刃物駆動ロッド４４から分離させる必要がなくなる。なお、長尺シャフト１内のレーザ距離計と長尺シャフト外部との間で信号を伝送する方法については、例えば、刃物駆動ロッド４４と内面検査ヘッド１５の内部に穴を設け、その穴にレーザ距離計と接続した信号ケーブルを通し、信号を伝送するという構成を採用してよい。
（構成例Ｃ）
また、内面検査ヘッド１５は、内面２を撮像する撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラなど）を有する。この場合には、撮像装置が、半径方向外方を向くように、内面検査ヘッド１５の外周面に取り付けられる。好ましくは、内面検査ヘッド１５が回転駆動装置４６により回転させられることで、回転方向全周にわたって内面２の画像データを取得し、この画像データから内面２の表面粗さを検査できる。また、構成例Ｃは、非接触式のものであるので、上述の半径方向移動部材１６を省略できる。また、好ましくは、刃物ヘッド２２と同様に、内面検査ヘッド１５の内部には、内面倣いヘッド２１と反対側から軸方向移動部材２８を挿入できる空間が形成されている。なお、長尺シャフト１内のＣＣＤカメラと長尺シャフト外部との間で信号を伝送する方法については、構成例Ｂと同じであってよい。
この構成例Ｃにおいて、前記撮像装置は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられている。この場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
（構成例Ｄ）
上記構成例Ａにおいて、半径方向移動部材１６、軸移動装置４８と軸方向移動部材２８とからなる駆動装置、接触検知センサ１８ａおよび距離計測部１８ｂは、複数組設けられ、これら複数組の半径方向移動部材１６は、長尺シャフト１の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。この場合、上述の刃物駆動ヘッド４４の代わりに、上記各組毎に、軸方向移動部材２８に軸方向に連結された駆動ヘッドが設けられる。また、構成例Ａと同じ方式で、前記各組において、前記駆動装置は、対応する前記駆動ヘッドを軸方向に移動させることで、軸方向移動部材２８を介して対応する半径方向移動部材１６を半径方向に移動させ、前記距離計測部１８ｂは、前記接触検知センサ１８ａからの信号に基づいて前記初期位置から前記内面までの距離を取得する。この場合、各組の半径方向移動部材１６および軸方向移動部材２８は、内面検査ヘッド１５の内面に支持され、各組の半径方向移動部材１６および軸方向移動部材２８の動作は、内面検査ヘッド１５の内面に案内されてよい。
構成例Ｄの場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
（構成例Ｅ）
上記構成例Ｂにおいて、前記レーザ距離計は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられている。この場合には、内面検査ヘッド１５を回転させることなく、全周または周方向の複数箇所にわたって内面２を検査できる。
【００７３】
図６は、本発明による長尺シャフトの内面加工方法の説明図である。
本発明の方法は、上述した装置を用い、軸方向に貫通し軸線に対して線対称の下穴２を有する細長い長尺シャフト１の内面をその下穴２に倣って内面加工する内面加工方法である。
図６において、（Ａ）は図１の長尺シャフト１の左端側（反フランジ側）、（Ｂ）は右端側（フランジ側）の内面加工状態を示している。
【００７４】
本発明の方法を実施するために、上述した円筒形のメイン本体２１とその軸線まわりに回転可能に支持された円筒形のサブ本体２２とからなる加工ヘッド２０を用いる。
メイン本体２１は、長尺シャフト１の下穴２に少なくとも一方から軸方向に挿入可能な直径（例えば直径９５ｍｍ）を有する。
サブ本体２２は、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａに軸方向に挿入可能な直径（例えば直径７８ｍｍ）を有する。
【００７５】
図６（Ａ）において、図１の長尺シャフト１の左端側（反フランジ側）の最小径の下穴２ａに、サブ本体２２側を向けて加工ヘッド２０を挿入する。
次に、ボーリングバー３２の中空穴３２ａを通して１対のピストン２５の間に液体を供給し１対のピストン２５を互いに離れる方向に移動させることで、１対の内面チャック２４を放射状に拡径する。この内面チャック２４の拡径により、刃物ヘッド２２の軸線（回転中心）を下穴２の軸線に一致させ、内面チャック２４によって下穴２内で内面倣いヘッド２１及び刃物ヘッド２２を軸方向に移動可能に支持する。なお、この時まで、刃物２９は、両方とも内面２に干渉しない半径方向内方位置にある。
刃物ヘッド２２の軸線を下穴２の軸線と一致させたら、刃物駆動ロッド４４を軸方向に駆動することで、軸方向移動部材２８及び半径方向移動部材２７を介して刃物２９を半径方向外方に移動させていき、刃物２９の位置合わせを行う。この位置合わせは、上述の位置合わせ用接触センサを用いて行ってよい。
位置合わせが完了したら、回転ロッド４２によりサブ本体２２を外部から軸線まわりに回転駆動して内面を下穴２に倣って内面加工する。
上述した加工方法により、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａの近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工することができる。
【００７６】
次に、図６（Ｂ）において、長尺シャフト１の軸方向を反転させて、図１の長尺シャフト１の右端側（フランジ側）の下穴に、サブ本体２２側を向けて加工ヘッド２０を挿入し、同様に内面加工する。
この加工方法により、長尺シャフト１のフランジ近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工することができる。
【００７７】
その後、長尺シャフト１の内面加工が終了したら、上述のように刃物ヘッド２２の代わりに内面検査ヘッド１５を内面倣いヘッド２１に取り付けて、内面２を検査できる。この検査は、バー移動装置３４により内面倣いヘッド２１を内面検査ヘッド１５と共に軸方向に移動させることで、所望の軸方向位置または範囲にわたって、内面２を検査することができる。このような内面２の検査は、内面検査ヘッド１５が図５の構成例Ａを有する場合だけでなく、上述の構成例Ｂ〜Ｅを有する場合でも行うことができる。
【００７８】
なお、長尺シャフト１の軸方向を容易に反転できるように、加工ヘッド２０の両端部は、ボーリングバー３２、回転ロッド４２および刃物駆動ロッド４４とボルト等で容易に着脱できるようになっている。
【００７９】
上述した本発明の構成によれば、加工ヘッド２０に必要な駆動源を軸方向の両側に配置した２本のシャフト３２、４２から供給することによって加工ヘッド２０を小型化し、かつ細径化することができる。
すなわち、長尺シャフト１の下穴２を通して加工ヘッド２０に連結されたヘッド支持装置３０と刃物回転装置４０により、内面加工用の刃物２９を有する加工ヘッド２０の軸方向移動と回転駆動を行うので、加工ヘッド２０は半径方向に移動可能な内面加工用の刃物２９を有し、刃物２９の回転中心を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持する機能のみで足りるため加工ヘッド２０の最大径を、長尺シャフト１の両端部の少なくとも一方の下穴２よりも細くできる。
【００８０】
加工ヘッド２０にチャック２４を設けラジアル方向の加工反力をワーク（長尺シャフト１）に逃がし、回転方向の加工反力をシャフト（ボーリングバー３２）が受け持つことで長尺細径化が実現できる。
すなわち、加工ヘッド２０が、内面倣いヘッド２１を有する構成により、ヘッド支持装置３０から供給される液体により付与される液圧により放射状に拡径してその軸線を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッド２０の小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフト１の内面２で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
【００８１】
また、刃物ヘッド２２と交換して内面検査ヘッド１５を内面倣いヘッド２１に取り付け、この状態で、内面検査ヘッド１５により、下穴の内面２の状態を検査できるので、切削加工後の長尺シャフトの内面を簡単に検査できる。
すなわち、内面倣いヘッド２１に取り付けられた内面検査ヘッド１５は、下穴の内部において、内面倣いヘッド２１と共にヘッド支持装置により長尺シャフトの軸方向に移動されられることができるので、所望の軸方向位置または範囲で長尺シャフト内面を検査できる。従って、長尺シャフト内面を検査・計測するために、長尺シャフトを切断する必要がない。また、長尺シャフトを長尺シャフト固定装置に固定した状態で、長尺シャフト内面を検査できるので、ロングシャフト内面２を計測するための専用治具を用意する必要がない。このように、ロングシャフト内面２の状態を容易に検査できる。
【００８２】
さらに、加工ヘッド２０に独立の内面チャック２４を２セット備えることで、加工ヘッド２０のワーク下穴に対して正確な同軸度を確保でき、またテーパ状の下穴でも同軸度を確保できる。
すなわち、内面倣いヘッド２１が軸方向に間隔を隔てて位置する１対の内面チャック２４を有し、１対のピストン２５によりそれぞれ独立して作動するので、下穴２が円筒形またはテーパ状であっても、加工ヘッド２０を下穴に対して常に同心に保持できる。
【００８３】
さらに加工ヘッド２０が、刃物ヘッド２２を有する構成により、刃物回転装置４０の軸移動装置４８により移動される軸方向移動部材２８の移動により刃物２９を半径方向に移動させることにより、加工ヘッド２０の小型化が更に容易となる。
従って、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止して、長尺シャフトの内面を、その下穴に倣って正確に中ぐり加工することができる。
【００８４】
また、本発明の方法によれば、加工ヘッド２０がメイン本体２１とサブ本体２２からなり、サブ本体２２は、長尺シャフト１の最小径の下穴２ａに軸方向に挿入可能な直径を有するので、加工ヘッド２０に対して長尺シャフト１の軸方向を反転させて、下穴に倣って内面加工することにより、加工不可範囲を最小にできる。
【００８５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば、以下の述べる各内容（ａ）〜（ｆ）のいずれかを採用してもよいし、以下の（ａ）〜（ｆ）のうち、複数またはすべてを組み合わせて採用してもよい。
【００８６】
（ａ）本発明の「管状部材」は、上述の実施形態では、長尺シャフト１であったが、本発明によると、これに限定されない。即ち、上述の実施形態では、内面加工検査装置は、長尺シャフト１の内面を加工し検査する装置であったが、本発明によると、内面加工検査装置は、長尺シャフト１以外の管状部材の内面を加工し検査する装置であってもよい。
【００８７】
（ｂ）本発明の「管状部材を固定する固定装置」は、上述の実施形態では、長尺シャフト固定装置１０であったが、本発明によると、「管状部材を固定する固定装置」は、他の適切な装置（例えば公知の装置）であってもよい。
【００８８】
（ｃ）本発明の「固定装置により固定された管状部材の内面を加工する加工機」は、上述の実施形態では、加工ヘッド２０、ヘッド支持装置４０および刃物回転装置４０により構成されたが、本発明によると、「固定装置により固定された管状部材の内面を加工する加工機」は、他の適切な装置（例えば公知の装置）であってもよい。
【００８９】
（ｄ）本発明の「長尺シャフト１の一端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線方向に、加工ヘッド２０を、長尺シャフト２に対して相対移動させる軸方向移動装置」は、上述の実施形態では、「ヘッド支持装置３０」であった。これについて、本発明によると、「ヘッド支持装置３０」は、加工ヘッド２０を支持するが加工ヘッド２０を前記軸方向に移動させなくてもよい。この場合、本発明の「加工機」は、加工ヘッド２０を支持するが加工ヘッド２０を前記軸方向に移動させないヘッド支持装置３０を有するだけでなく、長尺シャフト１を前記軸方向に駆動して移動させる長尺シャフト移動装置を前記軸方向移動装置として有する。この長尺シャフト移動装置は、例えば、前記チャック装置１２、１３が固定され、前記メインフレーム１１上を軸方向に移動する移動ステージであってよい。また、バー移動装置３４の代わりに、ボーリングバー３２を支持しつつ前記軸方向に固定するバー固定装置が設けられる。他の点は上述の実施形態と同じであってよい。
【００９０】
（ｅ）本発明の「長尺シャフト１の他端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線まわりに、刃物２９を、長尺シャフト１に対して相対回転させる相対回転装置」は、上述の実施形態では、「刃物回転装置４０」であった。これについて、本発明によると、「刃物回転装置４０」は、刃物２９を回転させずに刃物２９を回転方向に固定してよい。この場合、本発明の「加工機」は、刃物２９を回転させずに刃物２９を回転方向に固定する刃物回転装置４０を有するだけでなく、長尺シャフト１をその軸線まわりに回転駆動する長尺シャフト回転装置を前記相対回転装置として有する。この長尺シャフト回転装置は、例えば、前記チャック装置１２、１３に設けられ長尺シャフトを把持している把持部１２ａ、１３ａ（図２を参照）を、前記軸線まわりに回転駆動することで、前記チャック装置１２、１３と共に長尺シャフトを回転させてよい。この場合、上述の回転駆動装置４６の代わりに、刃物ヘッド２２に連結されたロッド（即ち、上述の回転ロッド４２）が回転しないように該ロッド４２を回転方向に固定する加工ヘッド固定装置が設けられる。これにより、刃物ヘッド２２（即ち、刃物ヘッド２２の内面により回転方向に支持される半径方向移動部材２７と刃物２９）が回転しないように刃物ヘッド２２が回転方向に固定される。また、好ましくは、回転ロータ２４ａの代わりに、前記軸方向だけでなく前記軸線回りの方向にも転動自在はフリーローラを用いる。これにより、長尺シャフト１が回転しても、内面倣いヘッド２１は静止状態を保つことができる。他の点は上述の実施形態と同じであってよい。
なお、本発明の「長尺シャフト１の他端から下穴２を通して加工ヘッドに連結され、長尺シャフト１の軸線まわりに、刃物２９を、長尺シャフト１に対して相対回転させる相対回転装置」は、本発明の「内面検査ヘッドを管状部材に対して相対回転させる相対回転装置」と同じであっても、これと別のものであってもよい。
【００９１】
（ｆ）本発明の「管状部材の内部空間に位置した状態で、加工機に加工された管状部材の内面を検査する内面検査ヘッド」は、上述の内容に限定されず、次の（Ａ）〜（Ｅ）の構成であればよい。
【００９２】
（Ａ）内面検査ヘッドは、管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、前記信号に基づいて、前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部と、を有し、相対回転装置により、前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる。この場合、半径方向移動部材、駆動装置、接触検知センサ、距離計測部、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９３】
（Ｂ）内面検査ヘッドは、管状部材の内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、相対回転装置により、前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる。この場合、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９４】
（Ｃ）内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する。この場合、前記撮像装置は、長尺シャフト１の軸を回る周方向に複数設けられていてもよい。
【００９５】
（Ｄ）前記接触検知センサは、管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、前記信号に基づいて、前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を計測する距離計測部と、を有し、前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている。この場合、半径方向移動部材、駆動装置、接触検知センサ、距離計測部、相対回転装置は、上述と同様のものであってもよく、他の適切なものであってもよい。
【００９６】
（Ｅ）内面検査ヘッドは、管状部材の内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている。
【符号の説明】
【００９７】
１ 長尺シャフト、２ 下穴、２ａ 最小径の下穴、
１０ 長尺シャフト固定装置（固定装置）、１１ メインフレーム、
１２，１３ チャック装置、１２ａ，１３ａ 把持部、
１４ 支持金具、１５ 内面検査ヘッド、
１５ｂ 内面検査ヘッドの軸方向端部、１６ 半径方向移動部材、
１８ａ 接触検知センサ、１８ｂ 距離計測部、
２０ 加工ヘッド（加工機の一部）、２１ 内面倣いヘッド、２２ 刃物ヘッド、
２３ メイン本体、２３ａ 液圧流路、２３ｂ メイン本体の窪み部、
２４ 内面チャック、２４ａ 回転ロータ、２４ｂ テーパ面、
２４ｃ ガイド部材、２５ ピストン、２５ａ テーパ面、
２６ サブ本体、２６ｂ サブ本体の軸方向端部、２７ 半径方向移動部材、
２７ａ 傾斜歯、２８ 軸方向移動部材、２８ａ 傾斜歯、２９ 刃物、
３０ ヘッド支持装置（加工機の一部である軸方向移動装置）、
３２ ボーリングバー、３４ バー移動装置、３４ａ 移動部材、
３４ｂ スクリューネジ、３４ｃ 回転駆動装置、
３６ 液圧供給装置、３６ａ 液圧ユニット、３６ｂ 液圧ホース、
４０ 刃物回転装置（加工機の一部）、４２ 回転ロッド、４４ 刃物駆動ロッド、
４６ 回転駆動装置（相対回転装置）、４６ａ 水平移動台、
４６ｂ 回転駆動チャック、４８ 軸移動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材における加工された内面を検査する内面検査装置であって、
前記管状部材を固定する固定装置と、
前記管状部材の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面を検査する内面検査ヘッドと、を備える、ことを特徴とする内面検査装置。
【請求項２】
前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項３】
前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項４】
前記内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項５】
前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項６】
前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項７】
前記管状部材の内面を加工する加工機と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有し、かつ軸方向に移動可能である加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド支持装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記刃物を軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置とを備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともに前記ヘッド支持装置により軸方向に移動させられ、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドにその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに前記刃物回転装置により回転駆動され、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置。
【請求項８】
前記管状部材の内面を加工する加工機と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有する加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線方向に、前記加工ヘッドを、前記長尺シャフトに対して相対移動させる軸方向移動装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線まわりに、前記刃物を、前記長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置と、を備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有し、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドに支持されるとともに前記相対回転装置により前記長尺シャフトに対して相対回転させられ、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置。
【請求項１】
管状部材における加工された内面を検査する内面検査装置であって、
前記管状部材を固定する固定装置と、
前記管状部材の内部空間に位置した状態で、加工された前記内面を検査する内面検査ヘッドと、を備える、ことを特徴とする内面検査装置。
【請求項２】
前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項３】
前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記管状部材の軸心回りに、前記内面検査ヘッドを前記管状部材に対して相対回転させる相対回転装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項４】
前記内面検査ヘッドは、前記内面を撮像する撮像装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項５】
前記内面検査ヘッドは、
前記管状部材の半径方向に移動可能な半径方向移動部材と、
前記半径方向移動部材を前記半径方向に移動させる駆動装置と、
前記半径方向移動部材と前記内面との接触を検知してその旨の信号を出力する接触検知センサと、
前記半径方向移動部材が初期位置から前記内面に接触する接触位置まで前記半径方向に移動した距離を、前記信号に基づいて計測する距離計測部と、を有し、
前記半径方向移動部材、前記駆動装置、前記接触検知センサおよび前記距離計測部は、複数組設けられ、これら複数組の前記半径方向移動部材は、前記管状部材の軸を回る周方向における互いに異なる位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項６】
前記内面検査ヘッドは、前記内面に向けてレーザを照射することで、前記内面で反射した該レーザに基づいて前記内面までの距離を計測するレーザ距離計を有し、
前記レーザ距離計は、前記管状部材の軸を回る周方向に複数設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の内面検査装置。
【請求項７】
前記管状部材の内面を加工する加工機と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有し、かつ軸方向に移動可能である加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド支持装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記刃物を軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置とを備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有するとともに前記ヘッド支持装置により軸方向に移動させられ、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドにその軸線まわりに回転可能に支持されるとともに前記刃物回転装置により回転駆動され、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置。
【請求項８】
前記管状部材の内面を加工する加工機と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内面検査装置と、を備える内面加工検査装置であって、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記加工機は、
前記長尺シャフトの下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物を有し、該刃物の回転中心を下穴の軸線に一致させる機能を有する加工ヘッドと、
前記長尺シャフトの一端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線方向に、前記加工ヘッドを、前記長尺シャフトに対して相対移動させる軸方向移動装置と、
前記長尺シャフトの他端から下穴を通して加工ヘッドに連結され、前記長尺シャフトの軸線まわりに、前記刃物を、前記長尺シャフトに対して相対回転させる相対回転装置と、を備え、
前記加工ヘッドは、内面倣いヘッドと刃物ヘッドを有し、
前記内面倣いヘッドは、その軸線を下穴の軸線に一致させる機能を有し、
前記刃物ヘッドは、前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、内面倣いヘッドに支持されるとともに前記相対回転装置により前記長尺シャフトに対して相対回転させられ、
前記内面検査ヘッドは、前記刃物ヘッドの代わりに前記内面倣いヘッドに取り付けられた状態で、前記内面を検査する、ことを特徴とする内面加工検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１７１４４（Ｐ２０１０−２１７１４４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７５８５（Ｐ２００９−６７５８５）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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