JP2013223906A - 工作機械およびレベリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動構造物の変位を小さく単純にしながら、容易にレベリングの作業を行なうことが望まれる。
【解決手段】Ｔ字形のベッド１の上にテーブル２とコラム３が交差しないように搭載される。テーブル２のＸ軸方向に沿った荷重中心線ＸＧ上の機体両側端に第１の支持点Ａ点と第２の支持点Ｂ点を設ける。コラム３のＹ軸方向に沿った荷重中心線ＹＧ上の機体後側端に第３の支持点Ｃ点を設ける。そして、荷重中心線ＸＧと荷重中心線ＹＧとの交点に第４の支持点Ｊ点を設ける。レベリング装置９は、ベッド１に取り付けられている第１のレベル調整基材１０とベッド１に取り付けられていない第２のレベル調整基材２０とでなる。梁材２５を用いて第２のレベル調整基材２０を第４の支持点Ｊ点に位置させ、取付材２６をベッド１の前面に取り付けて第２のレベル調整基材２０を所定の位置に位置決めし固設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面形状がＴ字形の基礎構造物の上に第１の水平１軸方向に移動する第１の移動構造物と第１の水平１軸方向に直交する第２の水平１軸方向に移動する第２の移動構造物とを積み重ねずに独立して搭載した工作機械において、機体を水平に設置するために水平レベルの調整を行なうレベリング装置を備えた工作機械およびレベリング方法に関する。

金属でなる被加工物を精密に加工する金属加工機械である工作機械では、基礎構造物であるベッドの上に複数の構造物が配設される。ベッドを除く機体の基本の構成要素である主要構造物は、ベッド上に固設される固定構造物と、ベッドに移動可能に搭載される移動構造物とを含む。工具と被加工物は、直接または間接的に主要構造物に取り付けられる。そのため、ベッドが正確に水平に設置されているかどうかは、加工部位における加工精度に重大な影響を与える。

ベッドは、機体を据え付けるための複数の支持基材を有している。機体の据付にあたっては、支持基材を床に置くだけの場合と、支持基材をアンカーボルトで床に固定する場合とがある。工場の床面が要求される加工精度を上回る程度正確に水平であるということは期待できないので、何れの場合であっても、機体が水平面に対して傾いて据え付けられることが避けられない。

そこで、一般の工作機械では、１以上の支持基材が鉛直方向（上下方向）に任意の長さ変更できるように構成されている。以下、鉛直方向に長さが変更できる支持基材をレベル調整基材といい、レベル調整基材を含めて支持基材における高さを決定する部位を単に脚と総称する。レベリング装置は、ベッドに設けられる複数のレベル調整基材からなり、複数のレベル調整基材の脚の高さをそれぞれ調整することによって機体の水平出し（レベリング）を行なうことができる。

設計上、機体を支持する複数の支持点は、ベッドにかかる荷重を平面上で平均的に分散して受けるように配置されることが基本である。例えば、特許文献１に示されるように、ベッドの平面形状が四角形である場合は、少なくとも平面上の３点で機体を支持し、各支持点においてそれぞれ床面からベッドの下面までの高さを調整することによって機体を水平に支持することができることが知られている。支持点が少ないほどレベリングの作業がより容易である。言い換えると、３点で機体を支持する構造であることが理想的である。

しかしながら、比較的大型の工作機械の場合、３点だけで機体を支持する構造であると、ベッドの上に搭載されている被加工物を含む移動構造物の荷重によってベッドが撓んでしまう。ベッドの剛性を荷重に耐えられる程度まで高くすることができるが、ベッドを形成する材料の量とベッドの重量とが増大しすぎるため、望ましくない。また、例えば、テーブルやサドルのような移動構造物にも相応の剛性が要求されるので、移動構造物の軽量化に限界がある。

特許文献２には、全ての主要構造物の重心に対応する位置に支持点を設ける電気加工機が開示されている。特許文献２の発明によると、ベッドの平面形状が四角形であって移動構造物が上下に重なるように配置されている構造の工作機械の場合には、移動構造物の荷重に因るベッドの撓みが低減され、移動構造物における変位が小さく抑えられる効果がある。支持点が５点以上あるとレベリングの作業が相当難しくなるが、特許文献２の発明の電気加工機では支持点が４点であるので、レベリングの作業が比較的容易である点で優れている。

ただし、レベリング装置の複数のレベル調整基材は、例えば、特許文献３に代表的に示されているように、作業者がレベリングボルトを回すことによって脚の高さを調整するようにされている。そのため、一般の工作機械では、作業者の手が届かないところに支持点を設けないように機体が設計されている。なお、作業者の手が届かないところに支持点を設けている特許文献２の発明では、アクチュエータによってレベル調整基材の脚の高さを調整できるようにしてレベリングの作業を可能にしている。

しかしながら、ベッドの平面形状がＴ字形であり、ベッドの機体前側に水平１軸方向（Ｘ軸方向）に移動する第１の移動構造物を搭載し、ベッドの機体後側にＸ軸方向に直交する水平１軸方向（Ｙ軸方向）に移動する別の第２の移動構造物を第１の移動構造物の上に積載せずに独立して搭載した工作機械の場合は、特許文献２に開示されているように機体を４点で支持するようにすると、支持点が足りず、特にＸ軸方向に移動する移動構造物にローリングに因る複雑な変位を生じさせる。

例えば、図４に示されるようなベッド１に移動するテーブル２とコラム３を搭載した工作機械では、ＡＢＣ点の３点だけで機体を支持するようにすると、コラム３が機体の前方に向かって移動したとき、コラム３の荷重によってベッド１の中央が撓んでしまう。このとき、全ての主要構造物の荷重が集中する“重心”としてベッド１のおおよそ中心に相当するＤ点に支持基材を設けて、ＡＢＣＤ点の４点で機体を支持するようにすると、ベッド１の中心Ｄ点におけるベッド１の撓みが抑制されることがわかる。

しかしながら、テーブル２の荷重を実質的にＡＢＤ点の３点で受けることになるので、テーブル２にローリングが発生してしまう。その結果、制御によって位置の誤差を補正することができないような複雑な変位をテーブル２に与えてしまう。このとき、中心Ｄ点に対向する機体の前側端のＥ点に支持点を設けて、ＡＢＤＥ点の４点でテーブル２の荷重を受けるようにすることによって、テーブル２におけるローリングの発生を抑えることができる。しかしながら、支持点がＡＢＣＤＥ点の５点になるため、レベリングの作業が困難になる。

特許文献４の発明は、基本の３点の支持点で機体を支持するレベル調整基材と、Ｘ軸方向に移動する移動構造物の荷重を４点で支持する浮動式の支持基材とを設ける機体の支持方法を提案している。例えば、図４に示される工作機械の場合は、ＡＢＣＤＥＦＧ点の７点に支持点を設ける。その結果、テーブル２とコラム３のそれぞれの荷重を平均的に分散させて受けることができ、テーブル２とコラム３の変位を抑制するとともに、変位を単純にすることができる。

実公平３−１８１０３号公報（第１頁） 特開昭６０−２１３４４４公報（第２頁） 実開昭６３−７３２９２号公報（第１図） 特開平２−２１８５３０号公報（第２頁）

平面形状がＴ字形のベッドの上に第１の移動構造物と第２の移動構造物を交差しないように独立して搭載した工作機械では、支持点を多くすることによって移動構造物の変位を小さくするとともに変位を単純にすることができるが、支持点が増大して、レベリングの作業が極めて困難になる。特に、作業者の手が届かないベッドの下の奥まったところに支持点が存在する場合は、遠隔で操作することができる動力を有するレベル調整基材が要求される。しかも、動力操作と手動操作を混合で複数のレベル調整基材を操作する必要があるので、レベリングの作業がより困難になっている。

本発明は、平面形状がＴ字形の基礎構造物の機体前側に第１の移動構造物を搭載し基礎構造物の機体後側に第２の水平１軸方向に移動する第２の移動構造物を第１の移動構造物と交差しないように搭載した工作機械において、各移動構造物の変位を小さくし、かつ変位を単純にすることができるとともに、比較的容易にレベリングの作業を行なうことができる工作機械およびレベリング方法を提供することを主たる目的とする。本発明のいくつかの利点については、本発明の実施の形態の説明において、詳しく説明される。

本発明の工作機械は、上記目的を達成するために、平面形状がＴ字形の基礎構造物（１）の機体前側に第１の水平１軸方向（Ｘ）に移動する第１の移動構造物（２）を搭載し基礎構造物（１）の機体後側に第１の水平１軸方向（Ｘ）に直交する第２の水平１軸方向（Ｙ）に移動する第２の移動構造物（３）を第１の移動構造物（２）と交差しないように搭載した工作機械において、第１の移動構造物（２）の第１の水平１軸方向（Ｘ）に沿った第１の荷重中心線（ＸＧ）上にある機体両側端に設けられる第１の支持点（Ａ）および第２の支持点（Ｂ）と第２の移動構造物（３）の第２の水平１軸方向（Ｙ）に沿った第２の荷重中心線（ＹＧ）上にある機体後側端に設けられる第３の支持点（Ｃ）とにそれぞれ対応する基礎構造物（１）の下の所定の位置に配設され各位置において基礎構造物（１）の高さを調整できる第１のレベル調整基材（１０）と、第１の荷重中心線（ＸＧ）と第２の荷重中心線（ＹＧ）との交点に設けられる第４の支持点（Ｊ）に対応する基礎構造物（１）の下の所定の位置に配設されその位置において基礎構造物（１）の高さを調整できる第２のレベル調整基材（２０）と、でなり、第２のレベル調整基材（２０）が、床面に水平に接地する台座（２１）と、台座（２１）に軸廻りに回転可能に載置され鉛直方向の長さを任意に調整することができるレベリングボルト（２２）と、レベリングボルト（２２）に螺合するロックナット（２３）と、一端（２５Ａ）がロックナット（２３）に一体的に連結しロックナット（２３）から基礎構造物（１）の前端までの長さ（Ｌ）を有する梁材（２５）と、梁材（２５）の他端（２５Ｂ）に設けられ梁材（２５）を基礎構造物（１）に取り付けて固定する取付材（２６）と、を含んでなるレベリング装置（９）を備えるようにする。

また、本発明の別の工作機械は、平面形状がＴ字形の基礎構造物（１）の機体前側に第１の水平１軸方向（Ｘ）に移動する第１の移動構造物（２）を搭載し基礎構造物（１）の機体後側に第１の水平１軸方向（Ｘ）に直交する第２の水平１軸方向（Ｙ）に移動する第２の移動構造物（３）を第１の移動構造物（２）と交差しないように搭載した工作機械において、第１の移動構造物（２）の第１の水平１軸方向（Ｘ）に沿った第１の荷重中心線（ＸＧ）上にある機体両側端に設けられる第１の支持点（Ａ）および第２の支持点（Ｂ）と第２の移動構造物（３）の第２の水平１軸方向（Ｙ）に沿った第２の荷重中心線（ＹＧ）上にある機体後側端に設けられる第３の支持点（Ｃ）とにそれぞれ対応する基礎構造物（１）の下の所定の位置に配設され各位置において基礎構造物（１）の高さを調整できる第１のレベル調整基材（１０）と、第１の荷重中心線（ＸＧ）と第２の荷重中心線（ＹＧ）との交点に設けられる第４の支持点（Ｊ）に対応する基礎構造物（１）の下の所定の位置に配設されその位置において基礎構造物（１）の高さを調整できる第２のレベル調整基材（２０）と、でなり、第２のレベル調整基材（２０）が、床面に水平に接地する台座（２１）と、台座（２１）に軸廻りに回転可能に載置され鉛直方向の長さを任意に調整することができるレベリングボルト（２２）と、レベリングボルト（２２）に螺合し上面（２３Ａ）の両側が第２の水平１軸方向（Ｙ）に沿って面取りされているロックナット（２３）と、を含んでなるレベリング装置（９）を備え、基礎構造物（１）の下面（１Ｃ）に上記所定の位置に第２のレベル調整基材（２０）を案内して位置決めするガイド（１Ｄ）が形成されているようにする。

本発明のレベリング方法は、平面形状がＴ字形の基礎構造物（１）の機体前側に第１の水平１軸方向（Ｘ）に移動する第１の移動構造物（２）を搭載し基礎構造物（１）の機体後側に第１の水平１軸方向（Ｙ）に直交する第２の水平１軸方向（Ｙ）に移動する第２の移動構造物（３）を第１の移動構造物（２）と交差しないように搭載した工作機械のレベリング方法において、第１の移動構造物（２）の第１の水平１軸方向（Ｘ）に沿った第１の荷重中心線（ＸＧ）上にある機体両側端に第１の支持点（Ａ）および第２の支持点（Ｂ）を設け、第２の移動構造物（３）の第２の水平１軸方向（Ｙ）に沿った第２の荷重中心線（ＹＧ）上にある機体後側端に第３の支持点（Ｃ）を設けるとともに、第１の荷重中心線（ＸＧ）と第２の荷重中心線（ＹＧ）との交点に第４の支持点（Ｊ）を設けて、各支持点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｊ）にそれぞれレベル調整基材を配設して機体の水平レベルを調整するようにする。

本発明のレベリング方法は、より具体的には、第１の支持点（Ａ）と第２の支持点（Ｂ）と第３の支持点（Ｃ）とにおいて基礎構造物（１）に取付固定されている第１のレベル調整基材（１０）の鉛直方向の長さを調整して機体を水平にする工程と、第２のレベル調整基材（２０）を基礎構造物（１）に衝突しない位置まで下げて第４の支持点（Ｊ）に対応する基礎構造物（１）の下の所定の位置に配置する工程と、機体の水平度が失われないように第２のレベル調整基材（２０）を操作して第２のレベル調整基材（２０）を基礎構造物（１）の下面に当接させる工程と、を含んでなるようにする。

なお、上記符号は、図面の符号と一致する。ただし、説明の便宜上付されたものであって、本発明を実施の形態の工作機械およびレベリング方法に限定するものではない。

本発明の工作機械は、機体両側端と機体後側端とに設けられる各支持点にそれぞれ第１のレベル調整基材を配設するとともに、第１の移動構造物と第２の移動構造物との各荷重中心線の交点に第４の支持点を設けて第２のレベル調整基材を配設するので、各荷重中心線上に存在する支持点だけで各移動構造物の荷重を受ける構造である。その結果、基礎構造物の撓みが抑えられ、各移動構造物の変位を小さくすることができるとともに、第１の移動構造物にローリングが発生せず、各移動構造物の変位を単純にすることができる。また、水平レベルを調整する支持点が４点であるので、レベリングの作業が比較的容易である。

そして、第２のレベル調整基材が、ロックナットと一体的に連結し基礎構造物の前端までの長さを有する梁材と、その梁材の他端に設けられ梁材を基礎構造物の前面に取り付けて固定する取付材とを含んでなるので、作業者の手が届かない上記第４の支持点に第２のレベル調整基材を位置決めして固設し操作することができる。そのため、アクチュエータのような動力源を有するレベル調整基材が不要である。その結果、レベリング装置の構成がより簡単であって、製作が容易で比較的安価である。また、全て作業者の手動操作だけで水平レベルの調整を行なうことができるので、レベリングの作業が困難にならない。

また、本発明の別の工作機械は、特に、第２のレベル調整基材のロックナットを基礎構造物の下面に形成されているガイドに合わせて奥に押し進めるだけで、作業者の手が届かない上記第４の支持点に第２のレベル調整基材を位置決めして固設し操作することができるので、第２のレベル調整基材を固設する作業がより容易である。また、第２のレベル調整基材に第２のレベル調整基材を基礎構造物の下の所定の位置に固設するための付属体がないので、レベリング装置の構成が一層簡単である。

本発明のレベリング方法は、各移動構造物の各荷重中心線上にある支持点で各移動構造物の荷重を受けるので、各移動構造物の変位を小さくすることができるとともに、第１の移動構造物にローリングに因る複雑な変位が発生することがなく、各移動構造物の変位を単純にすることができる。また、支持点が４点であるので、レベリングの作業が比較的容易である。そして、機体後側端の支持点と機体両側端の基本の３点の支持点で基礎構造物を水平にし、各移動構造物の各荷重中心線の交点にレベル調整基材を位置決めして基礎構造物の下面に突き当てるだけであるので、レベリングの作業が比較的容易である。

本発明の工作機械の機体の概容を示す平面図である。 第１の実施の形態のレベル調整基材の構成を示す側面図である。 第２の実施の形態のレベル調整基材の構成を示す側面図である。 従来の工作機械の機体の概容を示す平面図である。

図１に、本発明の工作機械の主要構造物の配置が示されている。図１に示される工作機械は、平面形状がＴ字形の基礎構造物の機体前側に第１の水平１軸方向（Ｘ軸方向）に移動する第１の移動構造物を搭載し基礎構造物の機体後側にＸ軸方向に直交する第２の水平１軸方向（Ｙ軸方向）に移動する第２の移動構造物を第１の移動構造物と交差しないように独立して搭載した工作機械の一例である。図１の向かって下側が機体の前側、右側が機体の右側、左側が機体の左側、上側が機体の後側である。

図１に示される実施の形態の工作機械は、具体的に数値制御ワイヤカット放電加工装置の本機（機械部位）である。機体の基本の構成要素である主要構造物は、ベッド１と、テーブル２と、コラム３と、コラム上部位（ラム）４と、スライダ５と、加工ヘッド６である。本発明では、図１に示される工作機械における各主要構造物と同一の構造物に限定されない。例えば、コラム３をコラム３とは異なる構造を有する別の移動構造物、例えば、サドルに置き換えて機体を設計することができる。

ベッド１は、床に設置される固定構造物であり、他の主要構造物を搭載する基礎構造物である。ベッド１は、平面形状がＴ字形である。ベッド１は、鋳物で形成されている。ベッド１は、リブ構造を有する。ベッド１の上面にＸ軸方向に沿ってリニアガイドの２本のガイドレール１Ａが平行に敷設されている。また、ベッド１の上面にＹ軸方向に沿ってリニアガイドの２本のガイドレール１Ｂが平行に敷設されている。

テーブル２は、ベッド１の機体前側に搭載され、Ｘ軸方向に往復移動することができる第１の移動構造物である。テーブル２は、鋳物またはセラミックで形成されている。テーブル２の下面には図示しない複数のリニアガイドの軸受が設けられていて、テーブル２は、ガイドレール１Ａに案内されてＸ軸方向に移動する。テーブル２は、回転型サーボモータまたは交流同期型リニアモータによって駆動する。テーブル２には、図示しない被加工物の取付台であるワークスタンドが設けられている。テーブル２には、必要に応じて加工槽またはスプラッシュガードが設けられる。

コラム３は、ベッド１の機体後側にＸ軸方向に往復移動するテーブル２と重なり合わないように、言い換えると、テーブル２と交差しないでＹ軸方向に往復移動するように搭載される第２の移動構造物である。コラム３は、鋳物で形成されている。コラム３は、リブ構造を有する。コラム３の下面には図示しない複数のリニアガイドの軸受が設けられていて、コラム３は、ガイドレール１Ｂに案内されてＹ軸方向に移動する。コラム３は、回転型サーボモータまたは交流同期型リニアモータによって駆動する。

ラム４は、コラム３の上面に搭載され、Ｙ軸方向に平行なＶ軸方向に往復移動する移動構造物である。スライダ５は、ラム４の前面に取り付けられ、Ｘ軸方向に平行なＵ軸方向に往復移動する移動構造物である。加工ヘッド６は、スライダ５に取り付けられ、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する鉛直１軸方向（Ｚ軸方向）に往復移動することができる移動構造物である。なお、Ｚ軸方向は、ワイヤカット放電加工装置における主軸である。

ワイヤカット放電加工機である実施の形態の工作機械では、コラム３の前面下側に下アーム７の末端が固定されている。したがって、下アーム７は、コラム３の移動にともなってＹ軸方向に移動する。下アーム７の先端には、ワイヤカットの工具であるワイヤ電極を案内する下側ワイヤガイドが設けられている。

加工ヘッド６の下端には、上アーム８が固定されている。したがって、上アーム８は、ラム４の移動にともなってＶ軸方向に移動し、スライダ５の移動にともなってＵ軸方向に移動し、加工ヘッド６の移動にともなってＺ軸方向に移動する。上アーム８の先端には、ワイヤ電極を案内する上側ワイヤガイドが設けられている。なお、加工ヘッド６には、ワイヤ電極を自動的に張架するワイヤカット放電加工機に特有の図示しない自動結線装置が設けられる。

ラム４とスライダ５は、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドの水平方向の相対位置を変位させてワイヤ電極を所定の角度に傾斜させるテーパ装置を構成する。加工ヘッド６は、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドの鉛直方向の相対位置を変位させて上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドとの間の距離を変更する。実施の形態の工作機械では、コラム３とラム４とを含んでコラム部位とし、スライダ５と加工ヘッド６とを含んで上アーム部位とする。

レベリング装置９は、ベッド１の下に設けられる。レベリング装置９は、３つの第１のレベル調整基材１０とただ１つの第２のレベル調整基材２０とでなる。各レベル調整基材は、それぞれ床面とベッド１との間でベッド１を支持するように平面上に分散して設けられる。各レベル調整基材は、機体を支持する支持基材であって、鉛直方向の長さを調整することができる支持基材である。特に、第１のレベル調整基材１０はベッド１に取付固定されている支持基材である。一方、第２のレベル調整基材２０は、レベリングの作業前にベッド１に取り付けられていない支持基材である。

第１のレベル調整基材１０は、テーブル２の移動方向（Ｘ軸方向）に沿った第１の荷重中心線ＸＧ上にある機体両側端に設けられる第１の支持点Ａおよび第２の支持点Ｂとコラム３の移動方向（Ｙ軸方向）に沿った第２の荷重中心線ＹＧ上にある機体後側端に設けられる第３の支持点Ｃとにそれぞれ対応するベッド１の下の所定の位置に配設され、各位置においてベッド１の高さを調整することができる。第２のレベル調整基材２０は、第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に設けられる第４の支持点Ｊに対応するベッド１の下の所定の位置に配設され、その位置においてベッド１の高さを調整することができる。

ここで、荷重中心線は、構造物の重心を通る水平方向の直線を意味する。特に、移動構造物の重心を通る移動構造物の移動方向に沿った直線を示す。実施の形態の工作機械では、テーブル２のＸ軸方向に沿った第１の荷重中心線ＸＧは、テーブル２の移動制御軸線Ｘと一致している。また、コラム３のＹ軸方向に沿った荷重中心線ＹＧは、コラム３の移動制御軸線Ｙと一致している。

図２に、第１の実施の形態の工作機械におけるレベリング装置のレベル調整基材の側面が示されている。図２Ａは、第１のレベル調整基材の構成を示す。図２Ｂは、第２のレベル調整基材の構成を示す。図２Ｂには、第２のレベル調整基材の取付材の正面が合わせて示されている。第１のレベル調整基材は、以下に具体的に示される構成である必要はなく、床に台座を置く構成であって動力源を有していない従来公知のレベル調整基材を適用することができる。

第１のレベル調整基材１０は、主に、台座１１と、レベリングボルト１２と、ロックナット１３とを含んでなる。第１のレベル調整基材１０は、ベッド１の下面に固定されている。特に、第１のレベル調整基材１０は、鉛直方向の長さを調整できる状態、言い換えると、脚の高さを変更できる状態でベッド１の下面側に固定されている。

第１のレベル調整基材１０の台座１１は、第１のレベル調整基材１０の全体を水平に支持する基台となる部材である。レベリングボルト１２は、鉛直方向の長さを任意に調整することができる部材である。ロックナット１３は、レベリングボルト１２の鉛直方向の長さを調整できる状態で第１のレベル調整基材の全体をベッド１に取り付けて固定する部材である。結合ボルト１４は、台座１１とレベリングボルト１２とを結合して台座１１がレベリングボルト１２と分離しないようにする。

台座１１は、床面に水平に接地する。台座１１の上面側に受座１１Ａが形成されている。レベリングボルト１２は、頭部を下にして受座１１の上に立設される。ロックナット１３は、例えば、ベッド１の下側のフレームに取り付けられ固定される。レベリングボルト１２とロックナット１３とが螺合し、ロックナット１３に対してレベリングボルト１２が回動することによってレベリングボルト１２の鉛直方向の長さが調整され、ロックナット１３が上下してベッド１の脚の高さが変更される。

第２のレベル調整基材２０は、台座２１と、レベリングボルト２２と、ロックナット２３と、結合ボルト２４と、梁材２５と、取付材２６と、を含んでなる。台座２１と、レベリングボルト２２と、ロックナット２３とは、ベッド１を支持するための第２のレベル調整基材２０の本体２０Ａを構成する。また、梁材２５と取付材２６は、本体２０Ａを所定の位置に位置決めして固設するための第２のレベル調整基材２０の付属体２０Ｂを構成する。

第２のレベル調整基材２０の台座２１は、床面に水平に接地する。台座２１は、本体２０Ａの基台となる部材である。台座２１は、レベリングボルト２２を上下方向に立てた状態で載置する。台座２１の上面側に擂鉢形状の受座２１Ａが形成されている。受座２１Ａは、円錐の転写形状に形成されていて、座面の断面形状が直線である。受座２１Ａは、レベリングボルト２２を拘束しないように、受座２１Ａで半球形状のレベリングボルト２２の頭部を受ける。そのため、台座２１は、レベリングボルト２２をその軸廻りに回転可能に載置する。

レベリングボルト２２は、鉛直方向の長さを任意に調整することができる部材である。レベリングボルト２２は半球形状の頭部を有する。レベリングボルト２２は、台座２１に軸廻りに回転可能に載置される。具体的に、レベリングボルト２２は、頭部を下にして台座２１の受座２１Ａの中心に軸心が一致するように受座２１Ａの上に載置される。レベリングボルト２２は、ロックナット２３に螺合し、ロックナット２３に対して回転してレベリングボルト２２の長手方向におけるロックナット２３の相対位置を変化させる。

ロックナット２３は、ベッド１の下面に当接してベッド１を直接受ける部材である。また、ロックナット２３は、レベリングボルト２２に螺合してレベリングボルト２２の長手方向に対して相対位置を変化できる状態で本体２０Ａをベッド１に取り付けて固定する部材である。ロックナット２３は、平坦な上面２３Ａを有し、上面２３Ａがベッド１の下面に突き当てられる。

ロックナット２３は、機体前側方向に位置する一側面２３Ｂ側において梁材２５に一体的に連結される。ロックナット２３は、梁材２５を介在させてベッド１に固定される。レベリングボルト２２が回動されるとき、ロックナット２３がレベリングボルト２２の長手方向において相対的に変位し、結果的にレベリングボルト２２の鉛直方向の長さが変化してロックナット２３が上下する。その結果、ベッド１の高さが変わる。

結合ボルト２４は、台座２１がレベリングボルト２２から分離しないようにするとともに、レベリングボルト２２の倒れを防ぐ部材である。結合ボルト２４は、台座２１の下面側に設けられている座繰穴２１Ｂから台座２１の中央を貫通してレベリングボルト２２の頭部の中心に螺合する。

梁材２５は、実質的に本体２０Ａを支持する部材である。梁材２５は、ロックナット２３からベッド１の前端まで水平に設けられる。梁材２５は、その一端２５Ａがロックナット２３の機体前側方向に位置する一側面２３Ｂ側においてロックナット２３と一体的に連結するように形成されている。梁材２５は、図１に示されるように、実質的にロックナット２３の一側面２３Ｂ側からベッド１の前端までの長さＬを有する。

取付材２６は、梁材２５の他端２５Ｂに設けられ、梁材２５をベッド１に取り付けて固定する部材である。取付材２６は、予めベッド１の前面に穿設されているネジ穴にネジを締結することによってベッド１の前面に固定される。梁材２５の一端２５Ａがロックナット２３の一側面２３Ａ側においてロックナット２３と連結されているので、取付材２６をベッド１に取り付けたときに、本体２０Ａが各移動構造物の荷重中心線の交点にある第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置に位置決めされた状態で固設される。

以上に説明される第１の実施の形態の工作機械では、支持点ＡＢＣＪ点の４点でコラム３の荷重を受ける構造であるので、コラム３の変位が低減される。ただし、全ての主要構造物の重心が集中する位置に支持点を設ける場合に比べると（図４Ｄ点）、コラム３の傾斜が若干大きくなる可能性がある。しかしながら、コラム３の変位をＹ軸方向にだけ生じる単純な変位にすることができるため、ピッチエラー補正のように制御によって位置の誤差の補正を行なうことができ、要求される加工精度を達成することができる。

一方、第１の実施の形態の工作機械では、平面上において均等に分散された主に第１の支持点Ａ点と第２の支持点Ｂ点および第４の支持点Ｊ点との３点でテーブル１の荷重を受ける構造であるが、各支持点ＡＢＪ点は、全てテーブル２の第１の荷重中心線ＸＧ上にあるので、テーブル２にローリングが発生せず、テーブル２の変位が単純に小さく抑えられる。

特に、第１の実施の形態の工作機械では、第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に設けられた第４の支持点Ｊ点に対応する作業者の手が届かないベッド１の下の奥まったところにある所定の位置に作業者が意識することなく動力源のない第２のレベル調整基材２０を位置決めして固設することができる。そのため、レベリング装置９の操作が比較的簡単であり、とりわけ、動力操作と手動操作が混在しないので、レベリングの作業がより容易である。また、動力源を有するレベル調整基材を有していないので、レベリング装置９の構成が比較的簡単である利点がある。

次に本発明のレベリング方法を説明する。本発明のレベリング方法は、基本的に、第１の移動構造物の移動方向に沿った第１の荷重中心線上にある機体両側端に第１の支持点および第２の支持点を設け、第２の移動構造物の移動方向に沿った第２の荷重中心線上にある機体後側端に第３の支持点を設けるとともに、第１の荷重中心線と第２の荷重中心線との交点に第４の支持点を設けて、各支持点にレベル調整基材を配設して水平レベルの調整を行なうものである。

作業者は、テーブル２のＸ軸方向に沿った第１の荷重中心線ＸＧ上にある機体両側端に設けられた第１の支持点Ａ点および第２の支持点Ｂ点と、コラム３のＹ軸方向に沿った第２の荷重中心線ＹＧ上にある機体後側端に設けられた第３の支持点Ｃ点とにおいて、ベッド１に取付固定されている第１のレベル調整基材１０のレベリングボルト１２の鉛直方向の長さを予め決められている規定の長さに順番に変更調整して、各支持点ＡＢＣ点におけるベッド１の高さを基準の高さにする。

この時点で機体の傾きが所要の範囲内に収まる。作業者は、テーブル２の上に置いた水平度計（水準器）を参照しながら、機体の傾きが水平に修正される方向にある支持点に位置する第１のレベル調整基材１０のレベリングボルト１２を回して鉛直方向の長さを機体が水平に修正される長さに微調整し、機体を水平にする。基本の３点である支持点ＡＢＣ点におけるベッド１の高さを調整することによって、原理上、機体を水平にすることができる。

機体を水平にしたら、作業者は、第２のレベル調整基材２０を準備して、第２のレベル調整基材２０のレベリングボルト２２の鉛直方向の長さを調整し、予め第２のレベル調整基材２０の高さを第２のレベル調整基材２０のロックナット２３がベッド１の下側に衝突しない位置まで下げておく。そして、例えば、取付材２６を持って、第２のレベル調整基材２０の本体２０Ａを第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に設けられた第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置に配設する。

次いで、作業者は、取付材２６のネジ孔にネジを貫通させ、ベッド１の前面に穿設されているネジ穴にネジを挿嵌して締結し、取付材２６をベッド１の前面の所定の位置に固定する。取付材２６をベッド１に固定することによって梁材２５を介して第２のレベル調整基材２０の本体２０Ａがベッド１に固定される。このとき、作業者が意識せずに、本体２０Ａが第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置に位置決めされて固設される。

作業者は、水平度計を参照しながら長尺のスパナを操作して、第２のレベル調整基材２０のレベリングボルト２２を鉛直方向の長さが長くなる方向に回動する。このとき、機体の水平度が失われなしように第２のレベル調整基材２０を慎重に操作して、第２のレベル調整基材２０のロックナット２３をベッド１の下面に突き当てて当接させる。その結果、機体が水平に据え置かれた状態で第４の支持点Ｊ点における第２のレベル調整基材２０の高さが荷重を受けてベッド１を支持する適する高さにされる。

なお、仮に、第２のレベル調整基材２０をベッド１の下面に突き当てたときにベッド１が上がって機体が後ろに傾いてしまった場合には、機体後側端に設けられている支持点Ｃ点における第１のレベル調整基材１０を操作して機体を比較的容易に水平に戻すことができる。

このように、本発明のレベリング方法は、基本の支持点ＡＢＣ点と第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に相当する第４の支持点Ｊ点の４点で移動構造物の荷重を受けるようにしたので、第１の移動構造物であるテーブル２の荷重を荷重中心線ＸＧ上にある支持点ＡＢＪ点の３点で受け、第２の移動構造物であるコラム３を荷重中心線ＹＧ上の支持点ＣＪ点と均等に分散された荷重中心線ＸＧ上の支持点ＡＢ点との４点で受けるようにしたので、第１の移動構造物と第２の移動構造物の変位を小さく抑えるとともに変位を単純にすることができる点で優れている。

特に、本発明のレベリング方法は、作業者の手が届く基本の支持点ＡＢＣ点において第１のレベル調整基材１０を調整して機体を水平にしておいてから、第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に設けられた第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置に第２のレベル調整基材を位置決めして配設し、機体の水平度が失われないように第２のレベル調整基材２０がベッド１の下面に当接するまで調整するだけで各移動構造物の変位を小さくするとともに単純にすることができる。そのため、レベリングの作業が比較的容易である。

図３に、第２の実施の形態の工作機械におけるレベリング装置の第２のレベル調整基材の側面が示されている。また、図３に第２のレベル調整基材のロックナット上面が示されている。図３では、図２に示されるレベリング装置と実質的に同じ機能を有する部材は、同じ符号を用いて説明される。なお、第１のレベル調整基材は、第１の実施の形態の工作機械におけるレベリング装置と同一であるので、詳細な説明が省略される。

第２の実施の形態の工作機械は、ベッド１に取り付けられ固定されている第１のレベル調整基材１０と、レベリングの作業前にはベッド１に取り付けられていない第２のレベル調整基材２０を含むレベリング装置９を備える。ベッド１の下面１Ｃにガイド１Ｄが形成されている。ガイド１Ｄは、第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧとの交点に設けられる第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置に第２のレベル調整基材２０を案内して位置決めするためのものである。

第２のレベル調整基材２０は、少なくとも、台座２１と、レベリングボルト２２と、ロックナット２３と、結合ボルト２４とを含んでなる。台座２１と、レベリングボルト２２と、ロックナット２３とは、ベッド１を支持するための第２のレベル調整基材２０の本体２０Ａを構成する。

第２のレベル調整基材２０の台座２１と、レベリングボルト２２と、結合ボルト２４は、第１の実施の形態における第２のレベル調整基材２０と実質的に同一の機能を有する同一の構成の部材である。

ここで、第２の実施の形態のレベリング装置９のレベリングボルト２２と螺合するロックナット２３は、上面２３Ａの両側がＹ軸方向に沿って面取りされ、面取部位２３Ｃが形成されている。ロックナット２３の上面２３Ｂを面取りすることによって形成された突出部位２３Ｄは、ベッド１の下面１Ｃに設けられているガイド１Ｄに嵌り合う幅ｄを有する。なお、実施の形態の工作機械では、ガイド１Ｄは、Ｙ軸方向に沿って各荷重中心線の交点から機体の前側端までコラム３の第２の荷重中心線ＹＧに平行に設けられている。

以上に説明される第２の実施の形態の工作機械では、支持点ＡＢＣＪ点の４点でコラム３の荷重を受ける構造であるので、コラム３の変位が低減される。また、平面上において均等に分散された主に第１の支持点Ａ点と第２の支持点Ｂ点および第４の支持点Ｊ点との３点でテーブル１の荷重を受ける構造であり、各支持点ＡＢＪ点は、全てテーブル２の第１の荷重中心線ＸＧ上にあるので、テーブル２にローリングが発生せず、テーブル２の変位が単純に小さく抑えられる。

特に、第２の実施の形態の工作機械では、作業者の手が届かないところに第２のレベル調整基材２０を位置決めして固設することができる。第２の実施の形態の工作機械では、ベッド１の下面１Ｃにガイド１Ｄが形成されている必要があるものの、ベッド１の下の所定の位置に第２のレベル調整基材２０を位置決めして固設するための付属体が不要である。したがって、第２のレベル調整基材２０の構成が簡単であり、第２のレベル調整基材２０を設置する作業が容易になる点で有利である。

次に第２の実施の形態の工作機械におけるレベリング装置によるレベリングの作業のプロセスを説明する。まず、作業者は、第１の荷重中心線ＸＧと第２の荷重中心線ＹＧ上にある基本の各支持点ＡＢＣ点において、ベッド１に取付固定されている第１のレベル調整基材１０のレベリングボルト１２の鉛直方向の長さを予め決められている規定の長さに順番に変更調整して、各支持点ＡＢＣ点におけるベッド１の高さを基準の高さにする。

この時点で機体の傾きが所要の範囲内に収まる。作業者は、テーブル２の上に置いた水平度計を参照しながら、機体の傾きが水平に修正される方向にある支持点に位置する第１のレベル調整基材１０のレベリングボルト１２を回して鉛直方向の長さを機体が水平に修正される長さに微調整し、機体を水平にする。

機体を水平にしたら、作業者は、第２のレベル調整基材２０を準備して、第２のレベル調整基材２０のレベリングボルト２２の鉛直方向の長さを調整し、予め第２のレベル調整基材２０の高さを第２のレベル調整基材２０のロックナット２３がベッド１の下側に衝突しない位置まで下げておく。

そして、作業者は、第２のレベル調整基材２０がベッド１の下側に衝突しないように、第２のレベル調整基材２０のロックナット２３の突出部位２３Ｄをベッド１の下面１Ｃに形成されたガイド１Ｄに嵌め合わせる。

次いで、長尺のスパナを台座２１に当てて台座２１を第４の支持点Ｊ点の方向に押し出しす。そして、第２のレベル調整部材２０の本体２０Ａをロックナット２３の突出部位２３Ｄがストッパに当たって止まるまで押し進める。第２のレベル調整部材２０が止まった位置は、第４の支持点Ｊ点に対応するベッド１の下の所定の位置であるので、作業者が意識せずに、第２のレベル調整部材２０が所定の位置に位置決めされる。

作業者は、長尺のスパナを操作して第２のレベル調整基材２０のレベリングボルト２２を鉛直方向の長さが長くなる方向に回動する。ロックナット２３の突出部位２３Ｄがガイド１Ｄに嵌って実質的に固定されているので、ロックナット２３が上がる。そして、前記機体の水平度が失われないように第２のレベル調整基材２０を慎重に操作して第２のレベル調整基材２０のロックナット２３をベッド１の下面に突き当てて当接させる。その結果、機体が水平に据え置かれた状態で第４の支持点Ｊ点における第２のレベル調整基材２０の高さが荷重を受けてベッド１を支持する適する高さにされる。

このとき、同時に、機体が水平に据え置かれた状態で第２のレベル調整基材２０が床面とベッド１の下面との間に固設される。なお、第２のレベル調整基材２０をベッド１の下面に突き当てたときにベッド１が上がって機体が後ろに傾いてしまった場合は、機体後側端に設けられている支持点Ｃ点における第１のレベル調整基材１０を操作して機体を比較的容易に水平に戻すことができる。

以上に説明されている本発明の工作機械は、すでにいくつか具体的に示されているが、実施の形態と同じ構成である必要はなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形して実施することができる。

本発明は、平面形状がＴ字形の基礎構造物に複数の移動構造物を交差しないように独立して搭載した工作機械に有効に利用できる。本発明は、移動構造物に複雑な変位を与えることなく変位を小さく抑えることができ、比較的大型の機械におけるレベリングの作業を容易にする。本発明は、工作機械の技術的発展に寄与する。

１ ベッド
１Ａ，１Ｂ ガイドレール
１Ｃ 下面
１Ｄ ガイド
２ テーブル
３ コラム
４ コラム上部位（ラム）
５ スライダ
６ ヘッド
７ 下アーム
８ 上アーム
９ レベリング装置
１０ 第１のレベル調整基材
２０ 第２のレベル調整基材
２１ 台座
２２ レベリングボルト
２３ ロックナット
２４ 結合ボルト
２５ 梁材
２６ 取付材

Claims (4)

1. 平面形状がＴ字形の基礎構造物の機体前側に第１の水平１軸方向に移動する第１の移動構造物を搭載し前記基礎構造物の機体後側に前記第１の水平１軸方向に直交する第２の水平１軸方向に移動する前記第２の移動構造物を前記第１の移動構造物と交差しないように搭載した工作機械において、前記第１の移動構造物の前記第１の水平１軸方向に沿った第１の荷重中心線上にある機体両側端に設けられる第１の支持点および第２の支持点と前記第２の移動構造物の前記第２の水平１軸方向に沿った第２の荷重中心線上にある機体後側端に設けられる第３の支持点とにそれぞれ対応する前記基礎構造物の下の所定の位置に配設され各位置において前記基礎構造物の高さを調整できる第１のレベル調整基材と、前記第１の荷重中心線と前記第２の荷重中心線との交点に設けられる第４の支持点に対応する前記基礎構造物の下の所定の位置に配設され当該位置において前記基礎構造物の高さを調整できる第２のレベル調整基材と、でなり、前記第２のレベル調整基材が、床面に水平に接地する台座と、前記台座に軸廻りに回転可能に載置され鉛直方向の長さを任意に調整することができるレベリングボルトと、前記レベリングボルトに螺合するロックナットと、一端が前記ロックナットに一体的に連結し前記ロックナットから前記基礎構造物の前端までの長さを有する梁材と、前記梁材の他端に設けられ前記梁材を前記基礎構造物に取り付けて固定する取付材と、を含んでなるレベリング装置を備えた工作機械。
2. 平面形状がＴ字形の基礎構造物の機体前側に第１の水平１軸方向に移動する第１の移動構造物を搭載し前記基礎構造物の機体後側に前記第１の水平１軸方向に直交する第２の水平１軸方向に移動する第２の移動構造物を前記第１の移動構造物と交差しないように搭載した工作機械において、前記第１の移動構造物の前記第１の水平１軸方向に沿った第１の荷重中心線上にある機体両側端に設けられる第１の支持点および第２の支持点と前記第２の移動構造物の前記第２の水平１軸方向に沿った第２の荷重中心線上にある機体後側端に設けられる第３の支持点とにそれぞれ対応する前記基礎構造物の下の所定の位置に配設され各位置において前記基礎構造物の高さを調整できる第１のレベル調整基材と、前記第１の荷重中心線と前記第２の荷重中心線との交点に設けられる第４の支持点に対応する前記基礎構造物の下の所定の位置に配設され当該位置において前記基礎構造物の高さを調整できる第２のレベル調整基材と、でなり、前記第２のレベル調整基材が、床面に水平に接地する台座と、前記台座に軸廻りに回転可能に載置され鉛直方向の長さを任意に調整することができるレベリングボルトと、前記レベリングボルトに螺合し上面の両側が前記第２の水平１軸方向に沿って面取りされているロックナットと、を含んでなるレベリング装置を備え、前記基礎構造物の下面に前記所定の位置に前記第２のレベル調整基材を案内して位置決めするガイドが形成されていることを特徴とする工作機械。
3. 平面形状がＴ字形の基礎構造物の機体前側に第１の水平１軸方向に移動する第１の移動構造物を搭載し前記基礎構造物の機体後側に前記第１の水平１軸方向に直交する第２の水平１軸方向に移動する第２の移動構造物を前記第１の移動構造物と交差しないように搭載した工作機械のレベリング方法において、前記第１の移動構造物の前記第１の水平１軸方向に沿った第１の荷重中心線上にある機体両側端に第１の支持点および第２の支持点を設け、前記第２の移動構造物の前記第２の水平１軸方向に沿った第２の荷重中心線上にある機体後側端に第３の支持点を設けるとともに、前記第１の荷重中心線と前記第２の荷重中心線との交点に第４の支持点を設けて、前記各支持点にそれぞれレベル調整基材を配設して機体の水平レベルを調整することを特徴とする工作機械のレベリング方法。
4. 前記第１の支持点と前記第２の支持点と前記第３の支持点とにおいて前記基礎構造物に取付固定されている第１のレベル調整基材の鉛直方向の長さを調整して前記機体を水平にする工程と、第２のレベル調整基材を前記基礎構造物に衝突しない位置まで下げて前記第４の支持点に対応する前記基礎構造物の下の所定の位置に配置する工程と、前記機体の水平度が失われないように前記第２のレベル調整基材を操作して前記第２のレベル調整基材を前記基礎構造物の下面に当接させる工程と、を含んでなる請求項３に記載の工作機械のレベリング方法。

Images