工业机械水平度调整的高效化

机械加工机、食品加工机、半导体制造装置等工业机械大多需要水平安装。这是因为工业机械被设计为通过水平安装发挥性能。倾斜安装时也以水平作为基准。水平安装时不可缺少的作业是“基准面调整”或“水平调整”。特别对于大型工业机械，微小的水平度误差也会导致不合格品出现、机械和工具的使用寿命缩短。
下面将以工业机械的水平度为主题，说明用于水平度调整的测量器具、测量的必要性等基础知识、对水平度调整起着决定性作用的尺寸测量的要点和难题以及解决方法。

什么是水平度
水平度调整使用的测量器具
水平度调整的必要性
水平度调整中的测量
水平度调整中的难题和解决方法
工业机械水平度调整的高效化

什么是水平度

水平度是水平程度的基准。对工业机械来说，准确调整水平度是基本步骤，对维持动作精度是必不可少的。很多工业机械基本上都是用螺栓固定在工厂等的地板上使用，水平安装时需拧紧或松开螺栓确认高度和角度。该作业称为“水平度调整”。在工业机械使用期间，水平度会因自重、振动、热量等而变化，所以安装后也必须定期调整水平度。

水平度调整使用的测量器具

下面将介绍水平度调整所使用的代表性测量器具。在水平度调整时，根据测量要素、测量精度、目标物大小等使用各种测量器具。人们一般会使用多种测量器具来测量，需要具备高度测量技术，并耗费大量工时。

水平仪

水平仪又名“水准仪”或“水准器”，是可以测量水平、垂直、45°角等的器具。有气泡水平仪、数字水平仪、圆形水平仪等。

气泡水平仪

框体的一部分安装了封入液体的、名为“气泡管”的玻璃管，将框体贴在目标物上，根据气泡管中的气泡位置进行水平检查。有可以同时测量水平、垂直以及45°等角度的类型。

数字水平仪

数字水平仪是配备了气泡管和显示屏的水平仪，能够以数字形式显示测量值。除了水平和垂直之外，还能精细读取各种角度的值。

圆形水平仪

在希望确认大范围平面的水平时使用的测量器具。可测量360°的倾斜，不过测量精度不高。

除上述以外，还有能准确测量倾斜角度和坡度的角度测量水平仪、内置激光指示器的水平仪、内置卷尺的水平仪等。

千分表

千分表是安装在名为“支架”的测量夹具和各种精密设备上使用的测量器具，有“主轴式”和“杠杆式”。
主轴式适合测量尺寸变化大的目标物，而杠杆式可在主轴式千分表无法测量的狭窄场所内测量。
水平度调整时，需将千分表安装在作为基准的面上，一边移动一边测量与目标物的平行。测量值的可靠性高，适用范围广，因此被广泛运用于大量现场。

激光标线仪

激光标线仪是向目标物照射激光，绘制出水平、直角等基准线（线条）的测量设备。在建筑术语中，将作为基准的线称为“墨线”，绘制墨线的作业称为“标线”，用激光绘制墨线的设备也就称作“激光标线仪”。
该设备不使用水平仪和千分表，即可绘制出基准线，设定正确的位置，因此用于工业机械的安装。

水平度调整的必要性

水平度调整是各种工业机械安装中的基本步骤，不可省略。
例如，当铸造模具倾斜时，会对材料流入模具产生不利影响，发生产品变形、翘曲等问题。如果切削加工机或冲压加工机发生倾斜，可能会在非预期位置施加负荷，造成加工问题或加工机损坏。
输送机、搬运用机械手等物流搬送装置倾斜时，会发生搬运品卡住等搬运不良、搬运品损伤等问题。
此外，在底座框架未调整水平度的状态下安装部件时，无法准确测量部件的安装位置。在移装工业机械后恢复原状时，也会将水平作为基准。
如上所述，当水平度调整精度较低时会带来各种不利影响，因此在制造和安装工业机械、架台、底座框架时，必须严格测量水平度。

水平度调整中的测量

水平度调整的尺寸精度对工业机械的性能和耐久性有巨大影响。在机械加工机上会引起加工不良，在物流搬送装置上会引起搬运不良，而在架台、底座框架上会造成部件安装精度不良。因此，在安装工业机械时，必须进行测量，确认在容许范围内。

测量要点

调平有各种测量要素，下面将说明3个要点，即对齐调整、水平调整、应变测量。

对齐调整

轴的调芯、目标物定位等对齐调整对于实现工厂自动化（FA：Factory Automation）必不可缺。
在将装置组装至装配平板上时，必须同时进行对齐调整。此外，在机械运行期间，会出现因运行产生的机械扭矩、因振动产生的应力、热膨胀等，所以需要考虑这些因素，在掌握不运行时和运行时对齐差异的基础上，进行不运行时的调整。
在此类对齐调整中，基本要素是水平度。若水平度调整精度较低，运行时振动变大，轴承使用寿命缩短，甚至造成联轴器等损坏。

水平调整

水平调整是装置架台和底座框架的安装中的必要作业。特别对于在装置间进行输送的搬运设备来说，地板平面的测量和传输线的调整十分重要。
地板平面表示安装装置的地板的高低差，传输线表示输送搬运物的高度。装置设计通常会考虑地板平面，通过追加衬垫和旋转调节螺栓，在仔细测量水平度的同时实施安装。然后，按照传输线调整搬运装置的水平度。
如上所述，水平调整时，需测量安装处地板的水平和待安装装置的水平，一边调整一边实施安装，因此在多数情况下，作业时间耗时较长。

应变测量

安装后的工业机械在加工时产生的热量、振动、因工件重量而施加的负荷等可能会导致水平度发生变化、装置架台或底座框架出现应变。当装置架台、底座框架出现应变时，工业装置无法按照设计发挥性能，从而造成不良品增加，装置使用寿命缩短。在多数情况下，各种装置和单元会以对于底座框架的平行或直角为基准进行安装，所以一旦底座框架的装置或单元的安装面出现应变，就无法以正确的高度和角度安装。因此，在安装后或维护时，装置架台或底座框架的应变、部件和单元安装面的平面度等的尺寸测量不可忽略。

水平度调整中的难题和解决方法

除工业机械、装置架台、底座框架的安装时外，在其制造时也需要确认水平度调整。进行这些测量时多采用水平仪、千分表、激光标线仪、卷尺等。装置架台和底座框架也常常是大型尺寸，一般至少需要2至3人进行测量。而且此类方式存在一些难题：测量人员不同造成的测量值偏差、应变趋势等不易掌握、测量耗时久等。

为了解决这些问题，越来越多的人开始采用新款三坐标测量仪。采用bat365官网大范围三坐标测量仪“WM系列”，能通过无线探头，以高精度测量安装状态下的尺寸。在测量范围内，可自由接近工件深处部位，只需探头接触的操作，即使单人也能轻松测量。而且与水平仪、千分表、激光标线仪等测量器具相比，测量结果无偏差，可进行定量测量。

制造、加工装置的对齐调整

制造、加工装置的对齐调整时，在装配平板上用千分表、激光标线仪等测量偏移，同时沿着上、下、左、右的方向调整组装位置。
如果要用千分表或激光标线仪测量，至少需要2名作业人员，每次实施测量得到的值不尽相同，难以进行准确测量。此外，测量值会随着千分表接触角度和强度变化，所以作业人员不同会令测量值发生偏差。为了获得足够的测量精度，必须在指定的轴线上反复测量，因此测量作业可能会花费数天之久。

采用“WM系列”，只需将探头接触测量点即可测量。平行度和高度的测量以及各部位的距离，也只需用探头接触基准要素和目标要素，即可完成测量。单人也能快速测量，不会因为作业人员不同而导致测量值偏差。
不仅如此，由于该产品是便携式，可随身携带，可以对加工机上的加工精度进行三坐标测量。

“WM系列”的装置组装时的测量示意图 — “WM系列”的
装置组装时的测量示意图

“WM系列”可放入专属包装箱随身携带 — “WM系列”
可放入专属包装箱随身携带

制造、加工装置的装置架台和底座框架的水平调整

一般来说，装置架台用壁厚较大的弯管制作，装载底座框架，底座框架的安装部位需要用加工中心进行加工，使平面度保持在0.1 mm以内，从而获得必要的精度。
判定平面度的方法有：用水平仪或千分表测量目标平面3处或以上的点，计算出偏差的最大值作为平面度；用平行的平面夹住目标平面，然后用测厚仪等测量其与平行平面之间的间隙，并判定OK/NG。但是，这样无法准确测量并定量化翘曲、起伏等三维形状的平面度。
采用bat365官网大范围三坐标测量仪“WM系列”，只需将无线探头接触目标平面，就能准确测量平面度。还可以用彩色图将整个面的翘曲和起伏可视化，大幅提升最终阶段修正至目标形状的加工作业的效率。而且还能测量直角度、位置度、平行度等。为提升装置架台、底座框架制造、安装质量做出了巨大贡献。

制造、加工装置的应变测量和图纸化

安装后维护制造、加工装置时，需测量因运行而引起的水平度变化、装置架台或底座框架的应变。
人们常用卷尺或水平仪测量从地板平面到装置基准位置的距离来确认水平度，用千分表通过仿形测量来确认应变。但是，个别构成零件常常是大型尺寸，一般至少需要2至3人进行测量。而且此类方式存在一些难题：测量人员不同造成的测量值偏差、应变趋势等不易掌握、测量耗时久等。此外，以装置的中心为基准规定图纸尺寸时，也存在无法用手动工具等模拟工具直接测量的问题。
采用bat365官网大范围三坐标测量仪“WM系列”，能通过无线探头，以高精度测量水平度和应变。与卷尺、水平仪、千分表等测量器具相比，测量结果无偏差，可进行定量测量。
此外，还可以直接测量三坐标尺寸，无需在意地板平面，而且已测量的要素可导出为STEP/IGES文件，所以可根据实物的测量结果制作3D CAD数据。可将已安装装置描绘成图纸。不仅如此，由于该产品是便携式，供随身携带，因此可以携带至维护现场完成测量。