JP5554235B2 - 干渉チェック装置及び干渉チェック方法並びに干渉チェック装置を備えた工作機械 - Google Patents

干渉チェック装置及び干渉チェック方法並びに干渉チェック装置を備えた工作機械 Download PDF

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Description

本発明は、移動体の干渉をチェックする干渉チェック装置及び干渉チェック方法並びに干渉チェック装置を備えた工作機械に関する。
従来、特許文献1の図4に示されるように、第1の主軸の軸線に直交するX1軸方向に移動可能な正面刃物台上に、第2の主軸と前記X1軸方向と平行なX2軸方向に移動可能な刃物台(突切り刃物台)が搭載された自動旋盤が公知となっている。該自動旋盤の突切り刃物台は、X1軸とX2軸の二つの移動手段によって主軸の軸線に直交する方向に移動する。
一方、複数の刃物台を備えた工作機械において、刃物台同士又は刃物台と固定的な構造物等との干渉をチェックする干渉チェック装置が公知となっている(例えば特許文献2参照)。
特開2006−255794号公報 特許第3464307号公報
前記干渉チェック装置は、少なくとも移動体の移動方向に対応する移動軸を入力する必要がある。しかし、一つの移動体の一つの移動方向に対して一つの移動軸のみが設定対象となっており、特許文献1に示されるように二つの移動方向に対して複数の移動手段を備える場合、一つの移動体の一つの移動方向に対応する相対的な移動軸が複数存在し、干渉チェックを容易に行うことができないという欠点があった。
上記課題を解決するための本発明の干渉チェック装置は、所定方向に移動自在に設けられた搬送移動体と、該搬送移動体に移動可能に搭載された移動体とを有し、前記移動体と前記搬送移動体との間に、前記移動体を前記搬送移動の方向と同じ方向に移動させる移動手段を設け、前記搬送移動体の移動中に、前記移動体を前記搬送移動体の上で移動させることによって、前記搬送移動体上に保持されたワークを、前記移動体により加工しながら搬送する工作機械に設けられ、前記ワークの加工を行うように前記移動体が移動する際の干渉チェックを行う干渉チェック装置において、干渉チェックの対象とする前記移動体と前記移動体の各移動軸とが入力される干渉チェック部と、この干渉チェック部の入力結果から、前記干渉チェック部に入力された移動軸として、前記搬送移動体の移動軸と、該移動軸と同じ方向に前記移動体を移動させる移動軸とが含まれ、前記移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在するときに、前記移動体の前記移動軸と前記搬送移動体の前記移動軸とについて、前記移動体の移動量と前記搬送移動体の搬送移動量とを合成して同じ軸線方向の絶対移動量を求める絶対移動量算出部とを有し、前記干渉チェック部は、前記絶対移動量算出部と連係して前記絶対移動量により干渉チェックを行う構成としてある。
また、前記絶対移動量算出部は、前記移動体の移動手段と前記搬送移動体を移動させる搬送移動手段とによる同じ軸線方向の複数の移動軸を合成して、前記移動軸と同じ軸線方向に仮想軸を設け、この仮想軸に基づいて前記絶対移動量を求めるように構成してもよい。
本発明の干渉チェック方法は、所定方向に移動自在に設けられた搬送移動体と、該搬送移動体に移動可能に搭載された移動体とを有し、前記移動体と前記搬送移動体との間に、前記移動体を前記搬送移動の方向と同じ方向に移動させる移動手段を設け、前記搬送移動体の移動中に、前記移動体を前記搬送移動体の上で移動させることによって、前記搬送移動体上に保持されたワークを、前記移動体により加工しながら搬送する工作機械に設けられ、前記ワークの加工を行うように前記移動体が移動する際の干渉チェックを行う干渉チェック方法において、干渉チェックの対象とする前記移動体と前記移動体の各移動軸とを入力するステップと、この入力結果から、前記干渉チェック部に入力された移動軸として、前記搬送移動体の移動軸と、該移動軸と同じ方向に前記移動体を移動させる移動軸とが含まれ、前記移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在するときに、前記移動体の前記移動軸と前記搬送移動体の前記移動軸とについて、前記移動体の移動量と前記搬送移動体の搬送移動量とを合成して同じ軸線方向の絶対移動量を求めるステップと、得られた前記絶対移動量により干渉チェックを行うステップとを有する方法である。
前記移動体の移動手段と前記搬送移動体を移動させる搬送移動手段とによる同じ軸線方向の複数の移動軸を合成して、前記移動軸と同じ軸線方向に仮想軸を設け、この仮想軸に基づいて前記絶対移動量を求めるようにしてもよい。
また、本発明の工作機械は、上記干渉チェック装置を備えたことを特徴としている。
以上のように構成される本発明の構成によると、絶対移動量算出部により一つの移動体の一つの移動方向に対して複数の移動手段が設けられている場合であっても、移動体の相対的な移動量を合成して算出される絶対移動量に基づき、当該移動体の干渉チェックを容易に行うことができるという効果がある。
本発明の干渉チェック装置が搭載される工作機械の概略図である。 制御装置の要部概略ブロック図である。 絶対移動量算出部13及び干渉チェック部12の作用の一例を説明するためのフローチャートである。 Y方向仮想軸が設定された第2刃物台と第4刃物台との干渉チェックの一例を説明する図である。
図1は、本発明の干渉チェック装置が搭載される工作機械の概略図を示す。該工作機械は、第1主軸1及び該第1主軸1に対応して設けられた第1刃物台2と、第2主軸3及び該第2主軸3に対応して設けられた第2刃物台4と、第3主軸6及び該第3主軸6に対応して設けられた第3刃物台7と、各主軸1,3,6に選択的に対応するように設けられた第4刃物台9とを有している。第1主軸1,第1刃物台2,第2主軸3,第2刃物台4,第3主軸6,第3刃物台7及び第4刃物台9は、図示しない工作機械のベッド上に設けられる。
第1主軸1は、軸線方向と同方向のZ1軸方向に移動可能である。第1主軸1は、第1主軸1の移動手段を構成するZ1軸用モータと送りネジ機構等によって、Z1軸方向に移動させられる。
第1刃物台2は、Z1軸と直交し、且つ互いに直交するX1軸及びY1軸方向に移動可能なXYテーブルに設けられている。第1刃物台2は、このXYテーブルとともにX1軸方向及びY1軸方向に移動可能である。前記XYテーブルは、第1刃物台2のX1軸方向の移動手段を構成するX1軸用モータと送りネジ機構等によってX1軸方向に移動し、第1刃物台のY1軸方向の移動手段を構成するY1軸用モータと送りネジ機構等によってY1軸方向に移動する。
第3主軸6は、第3主軸6の軸線が第1主軸1の軸線と同方向で平行となるように、第1主軸1に隣接して配置される。そして、軸線方向と同方向であるZ3軸方向に移動可能である。第3主軸6は、Z3軸方向の移動手段を構成するZ3軸用モータと送りネジ機構等によって、ベッド上でZ3軸方向に移動する。
第3刃物台7は、Z3軸と直交し、且つ互いに直交するX3軸及びY3軸方向に移動可能なXYテーブルに装着されている。このXYテーブルは、第3刃物台7のX3軸方向の移動手段を構成するX3軸用モータと送りネジ機構等によってX3軸方向に移動し、且つ第3刃物台7のY3軸方向の移動手段を構成するY3軸用モータと送りネジ機構等によってY3軸方向に移動する。なお、X1軸方向とX3軸方向とが同方向に設定され、Y1軸方向とY3軸方向とが同方向に設定されている。
前記ベッドには、Y1軸及びY3軸の軸線方向と同方向のA2軸方向に移動可能な移動台8が搭載されている。この移動台8は、移動台8のA2軸方向の移動手段を構成するA2軸用モータと送りネジ機構等によって、ベッド上でA2軸方向に移動する。
第2主軸3及び第2刃物台4は、移動台8上に搭載されていて、移動台8と一体になってA2軸方向に移動可能である。第2主軸3は、その軸線が第1主軸1及び第3主軸6の軸線と同じ軸線方向で平行になるように、かつ、第1主軸1及び第3主軸6に対向するように配置されている。また、第2主軸3は、軸線方向と同じ方向であるZ2軸方向に移動可能である。第2主軸3は、第2主軸3のZ2軸方向の移動手段を構成するZ2軸用モータと送りネジ機構等によって、移動台8上でZ2軸方向に移動する。
第2刃物台4は、Z2軸と直交し、且つ互いに直交するX2軸及びY2軸方向に移動可能なXYテーブルに装着されている。このXYテーブルは移動台8上に搭載されていて、第2刃物台4のX2軸方向の移動手段を構成するX2軸用モータと送りネジ機構等によって移動台8上でX2軸方向に移動し、第2刃物台4のY2軸方向の移動手段を構成するY2軸用モータと送りネジ機構等によって移動台8上でY2軸方向に移動する。X2軸の軸線方向とX1軸の軸線方向及びX3軸の軸線方向は同方向に設定され、Y2軸の軸線方向とY1軸の軸線方向,Y3軸の軸線方向,A2軸の軸線方向は同方向に設定される。
第4刃物台9は、ベッド上に設けられ互いに直交するY4軸及びZ4軸方向に移動可能なYZテーブルに装着されている。このYZテーブルは、第4刃物台9のY4軸方向の移動手段を構成するY4軸用モータと送りネジ機構等によってY4軸方向に移動し、第4刃物台9のZ4軸方向の移動手段を構成するZ4軸用モータと送りネジ機構等を介してZ4軸方向に移動する。Y4軸方向は、Y1軸方向,Y2軸方向,Y3軸方向,A2軸方向と同じ軸線方向に設定され、Z4軸方向は、Z1軸方向,Z2軸方向,Z3軸方向と同じ軸線方向に設定されている。
なお、図1において符号「+」は各移動体の移動の向きを示すもので、例えば、第1刃物台2,第2刃物台4及び第4刃物台7においては、工具をワークから遠ざける方向を「+」とし、図示はしないが、工具をワークに近づける方向を「−」としている。
また、前述のようにX1軸方向,X2軸方向,X3軸方向が同じ軸線方向であり、Y1軸方向,Y2軸方向,A2軸方向,Y3軸方向,Y4軸方向が同じ軸線方向であり、Z1軸方向,Z2軸方向,Z3軸方向,Z4軸方向が同じ軸線方向であるため、以下では、X1軸,X2軸,X3軸上の移動方向をX方向、Y1軸,Y2軸,A2軸,Y3軸,Y4軸上の移動方向をY方向、Z1軸,Z2軸,Z3軸,Z4軸上の移動方向をZ方向と称することがある。
本工作機械には、前記各モータの駆動を制御する制御装置11が設けられている。本実施形態において制御装置11はNC装置からなる。本工作機械は、制御装置11(NC装置)に読み込まれたNCプログラムに従う駆動制御により、第1主軸1に装着されたワークを、第1主軸1のZ方向の移動と第1刃物台2のX,Y方向の移動との組み合わせによって、第1刃物台2に装着された加工工具で加工することができ、第2主軸3に装着されたワークを、第2主軸3のZ方向の移動と第2刃物台4のX,Y方向の移動との組み合わせによって、第2刃物台4に装着された加工工具で加工することができ、第3主軸6に装着されたワークを、第3主軸6のZ方向の移動と第3刃物台7のX,Y方向の移動との組み合わせによって、第3刃物台7に装着された加工工具で加工することができる。
さらに、第4刃物台9を、Y方向及びZ方向に移動させて、第1主軸1〜第3主軸6のいずれかに対応するように位置させることで、第1主軸1〜第3主軸6のうちのいずれか主軸に装着したワークを、当該主軸のZ方向の移動と第4刃物台9のZ方向及びY方向の移動との組み合わせによって、第4刃物台9に装着された加工工具で加工することができる。
また、第2刃物台4は、Y2軸方向の移動手段及びA2軸方向の移動手段の二つの移動手段によって、Y方向に移動させることが可能である。このため第2刃物台4に装着された加工工具による第2主軸3に装着されたワークの加工は、移動台8によって第2主軸3と第2刃物台4とを一体的にY方向に移動させながら、移動台8上で行うことができる。例えば、移動台8のA2軸方向の移動によって、第1主軸1の軸線と第2主軸3の軸線とが一致する位置から第3主軸6の軸線と第2主軸3の軸線とが一致する位置まで第2主軸3を移動させながら、第2刃物台4に装着された加工工具によって、第2主軸3に装着されたワークの加工を行うことができる。
制御装置11には、図2に示されるように、本工作機械における移動体を構成する第1主軸1〜第3主軸6と、第1刃物台2〜第4刃物台7が移動する際の干渉をチェックする干渉チェック部12が設けられている。該干渉チェック部12に前記各移動体の情報を入力することによって、各移動体が加工移動等を行う際の各移動体同士の干渉や、移動体と工作機械の固定的な構造物との干渉等をチェックし、干渉の有無を検出することができる。
前記干渉チェック部12による干渉チェックは公知の手段を用いることができるが、干渉チェック部12には、干渉チェックの対象とする移動体と、少なくとも当該移動体のX方向,Y方向,Z方向の移動に対応する移動軸を入力して設定する必要がある。
例えば第1刃物台2と第4刃物台9の干渉をチェックする場合は、第1刃物台2と第4刃物台9を干渉チェックの対象とする移動体として入力し、第1刃物台2に対してX方向の移動軸としてX1軸を、Y方向の移動軸としてY1軸を入力し、第4刃物台に対してY方向の移動軸としてY4軸を、Z方向の移動軸としてZ4軸を入力して設定する必要がある。
本発明の干渉チェック部12には、第2刃物台4のように一つの移動体の一つの移動方向に対して複数(二つ以上)の移動手段を備える場合に、一つの移動体の一つの移動方向に対して入力された複数の移動軸における各々の移動量を合成し、当該移動方向における当該移動体の絶対的な移動量を算出する絶対移動量算出部13が連係して設けられている。
図2に示すように、干渉チェック部12に判断部14を設け、この判断部14が、入力された複数の移動軸の中から、一つの移動体について複数の移動軸が存在すると判断したときに、絶対移動量算出部13が当該移動軸の各々の移動量を合成するように構成してもよい。もちろん、判断部14は絶対移動量算出部13に設けてもよいし、干渉チェック部12及び絶対移動量算出部13と別体に設けてもよい。
この実施形態では、干渉チェック部12と絶対移動量算出部13又はこれらと判断部14とで干渉チェック装置が構成される。
この実施形態において干渉チェック部12には、第2刃物台4が干渉チェック対象の移動体として入力された場合に、第2刃物台4に対するY方向の移動軸として、Y2軸とA2軸を入力することができる。また、本実施形態において絶対移動量算出部13は、第2刃物台4のY2軸方向の移動手段による移動台8に対する第2刃物台4のY2軸上の移動量と、移動台8のA2軸方向の移動手段によるベッドに対するA2軸上の移動量とを合成することによって、ベッドに対する第2刃物台4の仮想の移動軸(Y方向仮想軸)を形成し、このY方向仮想軸における第2刃物台4の絶対的な移動量(すなわち座標上の位置)を求める。なお、絶対的な移動量は、予め工作機械の所定の基準位置、例えば工作機械の端部基準面や第1主軸1の中心を基準として定めることができる。
そして、絶対移動量算出部13により求められたY方向仮想軸上における第2刃物台4の移動量が干渉チェック部12に入力されることで、第2刃物台4と他の移動体又は固定構造物等との干渉をチェックすることができる。
絶対移動量算出部13及び干渉チェック部12の作用の一例を、図3を参照しながら説明する。
ステップS1において、干渉チェックの対象となる移動体と、その移動軸を干渉チェック部12に入力する。この実施形態では、第2主軸3,第2刃物台4及び第4刃物台9は互いに干渉する可能性があるため、第2主軸3,第2刃物台4及び第4刃物台9の各移動軸を干渉チェック部12に入力する。このとき、第2主軸3のY方向移動軸としてA2軸を入力し、第2刃物台4のY方向の移動軸としてY2軸とA2軸とを入力する。また、第1主軸1,第1刃物台2及び第4刃物台9は互いに干渉する可能性があるため、第1主軸1,第1刃物台2及び第4刃物台9の各移動軸を干渉チェック部12に入力する。同様に、第3主軸6,第3刃物台7及び第4刃物台9は互いに干渉する可能性があるため、第3主軸6,第3刃物台7及び第4刃物台9の各移動軸を干渉チェック部12に入力する。
次に、ステップS2に示すように、同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数あるかどうかを判断する。判断部14を設けた場合は、上記の入力結果から判断部14が上記判断を自動的に行うように構成することができる。また、前記判断部14を設けることなく、前記複数の移動軸が絶対移動量算出部13に入力されるように、オペレータが判断して干渉チェック部12に入力するようにしてもよい。この実施形態では、第2刃物台4の移動軸として入力されたY2軸とA2軸が同じ軸線方向であるため、第2刃物台4について同じ軸線方向に移動させる複数の移動軸としてY2軸,A2軸が存在すると判断する。
ステップS2で同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数あると判断した場合は、ステップS3に示すように、絶対移動量算出部13が当該複数の移動軸から一つの仮想軸を設ける。この実施形態では、第2刃物台4の移動軸であるY2軸とA2軸とから、Y2軸とA2軸を合成した仮想のY方向移動軸(Y方向仮想軸)Y2′軸を設ける。これにより第2刃物台4のY方向の二つのA2軸,Y2軸が、一つのY方向仮想軸であるY2′軸に置き換えられ、ステップS4に進む。
なお、ステップS2で同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在しないと判断した場合は、仮想軸を設けることなく、次のステップS4に進む。そして、ステップS4で、干渉チェック部12が各移動軸の移動量及び仮想軸における前記絶対移動量から、干渉チェックを行う。
図4に、Y方向仮想軸であるY2′軸が設定された第2刃物台4と第4刃物台9との干渉チェックの一例を示す。第2刃物台4及びこれに装着された工具Tを含む干渉チェック領域(点線で囲まれた領域4a)と、第4刃物台9及びこれに装着された工具Tを含む干渉チェック領域(点線で囲まれた領域9a)とを予め設定しておく。そして、第2刃物台4と第4刃物台9の現在位置から、第2刃物台4に対するX2方向,Y2方向及びA2方向の移動指令に基づき、第2刃物台4がY2′軸上及びX2軸上のどの位置まで移動するのかを求める。
また、第4刃物台9に対するZ4方向及びY4方向の移動指令に基づき、第4刃物台9がZ4軸上及びY4軸上のどの位置まで移動するのかを求める。そして、算出後の両者の位置において、第2刃物台4の干渉チェック領域4aと第4刃物台9との干渉チェック領域9aとが交叉するのであれば、干渉チェック部12は、第2刃物台4と第4刃物台9との間で干渉が生じると判断して、第2刃物台4及び第4刃物台9の移動を規制し、アラーム等で干渉が生じることを報知する。
このようにして、本発明では、干渉チェック部12と絶対移動量算出部13との連係により、一つの移動体の一つの移動方向に対して複数の移動手段が設けられている場合であっても、当該移動体の干渉チェックを容易に行うことができる。
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、干渉チェック部12と絶対移動量算出部13とは同一の制御装置11に設けてもよいし、制御装置11とは別に設けてもよい。また、干渉チェック部12と絶対移動量算出部13とは別体であってもよいし一体であってもよい。さらに、干渉チェック部12に、一つの移動体に対して同方向の複数の移動軸が入力されたときに、絶対移動量算出部13が起動されるように構成してもよい。
また、移動軸の入力部を、入力される移動軸が対応する移動方向を任意に設定できる構成や、一つの移動方向に対して予め複数の移動軸を入力することができる構成、あるいは各移動方向に対して一つの移動軸を入力するとともに、更に別に移動軸を、移動方向を任意に設定できるように入力する構成等とすることによって、一つの移動方向に対して複数の移動軸を入力することができる。
また、上記の説明では、第2刃物台4のY方向の移動軸を例に挙げ、Y2軸とA2軸の二つを合成してY方向仮想軸であるY2′軸を形成するものとして説明したが、移動体は刃物台に限らず主軸やその他の移動体であってもよい。さらに、Y方向に限らずX方向やZ方向の移動軸が複数存在する場合にも本発明の適用が可能である。また、合成する移動軸の数も二つに限らず三つ以上でも本発明の適用は可能である。なお、X,Y,Z方向の移動軸のそれぞれについて絶対移動量算出部13を設けてもよいし、X,Y,Z方向の各移動軸について共通の絶対移動量算出部13を設けてもよい。
産業上の利用分野
本発明は、移動体を複数有していて各移動体の相互の干渉チェック及び各移動体と固定部との干渉チェックを行う場合に限らず、移動体が一つでこの移動体と固定部との干渉をチェックする場合にも適用が可能である。また、本発明の干渉チェック装置及び方法は、工作機械に限らず、干渉チェックを行う必要のあるあらゆる装置に適用が可能である。
1 第1主軸(移動体)
2 第1刃物台(移動体)
3 第2主軸(移動体)
4 第2刃物台(移動体)
6 第3主軸(移動体)
7 第3刃物台(移動体)
8 移動台
9 第4刃物台(移動体)
11 制御装置
12 干渉チェック部
13 絶対移動量算出部
14 判断部

Claims (5)

  1. 所定方向に移動自在に設けられた搬送移動体と、該搬送移動体に移動可能に搭載された移動体とを有し、前記移動体と前記搬送移動体との間に、前記移動体を前記搬送移動の方向と同じ方向に移動させる移動手段を設け、前記搬送移動体の移動中に、前記移動体を前記搬送移動体の上で移動させることによって、前記搬送移動体上に保持されたワークを、前記移動体により加工しながら搬送する工作機械に設けられ、前記ワークの加工を行うように前記移動体が移動する際の干渉チェックを行う干渉チェック装置において、
    干渉チェックの対象とする前記移動体と前記移動体の各移動軸とが入力される干渉チェック部と、
    この干渉チェック部の入力結果から、前記干渉チェック部に入力された移動軸として、前記搬送移動体の移動軸と、該移動軸と同じ方向に前記移動体を移動させる移動軸とが含まれ、前記移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在するときに、前記移動体の前記移動軸と前記搬送移動体の前記移動軸とについて、前記移動体の移動量と前記搬送移動体の搬送移動量とを合成して同じ軸線方向の絶対移動量を求める絶対移動量算出部とを有し、
    前記干渉チェック部は、前記絶対移動量算出部と連係して前記絶対移動量により干渉チェックを行うこと、
    を特徴とする干渉チェック装置。
  2. 前記絶対移動量算出部は、前記移動体の移動手段と前記搬送移動体を移動させる搬送移動手段とによる同じ軸線方向の複数の移動軸を合成して、前記移動軸と同じ軸線方向に仮想軸を設け、この仮想軸に基づいて前記絶対移動量を求めることを特徴とする請求項1に記載の干渉チェック装置。
  3. 所定方向に移動自在に設けられた搬送移動体と、該搬送移動体に移動可能に搭載された移動体とを有し、前記移動体と前記搬送移動体との間に、前記移動体を前記搬送移動の方向と同じ方向に移動させる移動手段を設け、前記搬送移動体の移動中に、前記移動体を前記搬送移動体の上で移動させることによって、前記搬送移動体上に保持されたワークを、前記移動体により加工しながら搬送する工作機械に設けられ、前記ワークの加工を行うように前記移動体が移動する際の干渉チェックを行う干渉チェック方法において、
    干渉チェックの対象とする前記移動体と前記移動体の各移動軸とを入力するステップと、
    この入力結果から、前記干渉チェック部に入力された移動軸として、前記搬送移動体の移動軸と、該移動軸と同じ方向に前記移動体を移動させる移動軸とが含まれ、前記移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在するときに、前記移動体の前記移動軸と前記搬送移動体の前記移動軸とについて、前記移動体の移動量と前記搬送移動体の搬送移動量とを合成して同じ軸線方向の絶対移動量を求めるステップと、
    得られた前記絶対移動量により干渉チェックを行うステップと、
    を有することを特徴とする干渉チェック方法。
  4. 前記移動体の移動手段と前記搬送移動体を移動させる搬送移動手段とによる同じ軸線方向の複数の移動軸を合成して、前記移動軸と同じ軸線方向に仮想軸を設け、この仮想軸に基づいて前記絶対移動量を求めることを特徴とする請求項3に記載の干渉チェック方法。
  5. 請求項1又は2に記載の干渉チェック装置を備えたことを特徴とする工作機械。
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