机床、以及记录着解释执行程序并且计算机可读取的媒体

摘要

本发明涉及机床及解释执行程序。本发明提供一种技术，即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉，而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值。本发明的机床包括：刀架(10)，供对工件进行加工的工具单元(TU1)设置；动作控制机构(U1)，按照记述在NC程序(P2)中的多个命令(CM1)而控制工具单元(TU1)的动作；以及移动限制机构(U2)，禁止工具单元(TU1)进入到已设定的禁止进入范围(A1)。在多个命令(CM1)中包含极限值设定命令(CM2)，该极限值设定命令(CM2)是用以计算避免与已进入到工具单元(TU1)的可移动范围的机械元件(E1)发生干涉的工具单元(TU1)的位置的极限值(LM1)，并且将该极限值(LM1)设定为禁止进入范围(A1)。动作控制机构(U1)在从NC程序(P2)读出极限值设定命令(CM2)时，计算极限值(LM1)并且将其设定为禁止进入范围(A1)。

权利要求

1.一种机床，其特征在于包括：刀架，供对工件进行加工的工具单元设置；

动作控制机构，按照记述在数值控制程序中的多个命令而控制所述工具单元的动作；

移动限制机构，禁止所述工具单元进入已设定的禁止进入范围；以及主轴，可向自身的轴向移动，并且将在该轴向被插入的工件可释放地握持；并且所述工具单元的至少一部分设置为可相对于所述刀架而回旋；

在所述多个命令中包含极限值设定命令，该极限值设定命令是用以计算避免与已进入到所述工具单元的可移动范围的机械元件发生干涉的所述工具单元的回旋位置的极限值，并且将该极限值设定为所述禁止进入范围，所述机械元件为支撑由所述主轴握持的工件使之可向所述轴向滑动的导套，所述刀架设置为可相对于所述导套移动，所述动作控制机构在已从所述数值控制程序读出所述极限值设定命令时，基于所述极限值设定命令被读出时的所述刀架的位置、所述导套的位置、所述工具单元回旋部的宽度、所述工具单元回旋部的高度以及所述工具单元回旋部的回旋中心的位置计算所述极限值并且将其设定为所述禁止进入范围，通过读出所述极限值设定命令而设定为所述禁止进入范围的所述极限值，在设定被变更之前保持所设定的状态，所述工具单元的回旋位置的极限值以下式来计算：

β＝180－ASIN(W/√(H2+W2))－ACOS((Zm+Zb+α)/√(H2+W2))其中，“β”为所述回旋部回旋的回旋角度的极限值，“ASIN”为求解反正弦的反三角函数，

“ACOS”为求解反余弦的反三角函数，

“√”为求解平方根的函数，

“W”为所述回旋部的宽度的一半值，

“H”为距离所述回旋部的回旋中心的长度，

“Zm”为所述刀架距离基准位置Z0的移动距离，“Zb”为所述刀架在所述基准位置Z0时、所述基准位置Z0与所述回旋部的所述回旋中心的距离，“α”为所述基准位置Z0与所述导套的位置的距离。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：在所述多个命令中包括将包含所述刀架的特定系统中的向所述轴向移动的指令对象设定为所述主轴的主轴设定命令、以及解除该主轴设定命令所做出的设定的命令；并且所述动作控制机构当已从所述数值控制程序读出所述极限值设定命令时，在所述特定系统中的向所述轴向移动的指令对象被设定为所述主轴的情况下计算所述极限值并且将其设定为所述禁止进入范围，在已解除所述主轴设定命令所做出的设定的情况下限制所述工具单元的移动。

3.一种记录着解释执行程序并且计算机可读取的媒体，其特征在于：用于机床，该机床具备供对工件进行加工的工具单元设置的刀架；

所述解释执行程序使计算机实现动作控制功能以及移动限制功能，所述动作控制功能是按照记述在数值控制程序中的多个命令而控制所述工具单元的动作，所述移动限制功能是禁止所述工具单元进入已设定的禁止进入范围；

所述机床包括主轴，可向自身的轴向移动，并且将在该轴向被插入的工件可释放地握持；并且所述工具单元的至少一部分设置为可相对于所述刀架而回旋；在所述多个命令中包含极限值设定命令，该极限值设定命令是用以计算避免与已进入到所述工具单元的可移动范围的机械元件发生干涉的所述工具单元的回旋位置的极限值，并且将该极限值设定为所述禁止进入范围，所述机械元件为支撑由所述主轴握持的工件使之可向所述轴向滑动的导套，所述刀架设置为可相对于所述导套移动，所述动作控制功能在已从所述数值控制程序读出所述极限值设定命令时，基于所述极限值设定命令被读出时的所述刀架的位置、所述导套的位置、所述工具单元回旋部的宽度、所述工具单元回旋部的高度以及所述工具单元回旋部的回旋中心的位置计算所述极限值并且将其设定为所述禁止进入范围，通过读出所述极限值设定命令而设定为所述禁止进入范围的所述极限值，在设定被变更之前保持所设定的状态，所述工具单元的回旋位置的极限值以下式来计算：

β＝180－ASIN(W/√(H2+W2))－ACOS((Zm+Zb+α)/√(H2+W2))其中，“β”为所述回旋部回旋的回旋角度的极限值，“ASIN”为求解反正弦的反三角函数，

“ACOS”为求解反余弦的反三角函数，

“√”为求解平方根的函数，

“W”为所述回旋部的宽度的一半值，

“H”为距离所述回旋部的回旋中心的长度，

“Zm”为所述刀架距离基准位置Z0的移动距离，“Zb”为所述刀架在所述基准位置Z0时、所述基准位置Z0与所述回旋部的所述回旋中心的距离，“α”为所述基准位置Z0与所述导套的位置的距离。

说明书

机床、以及记录着解释执行程序并且计算机可读取的媒体

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具备刀架的机床、以及用于该机床的解释执行程序，该刀架供对工件进行加工的工具单元设置。

背景技术

[0002] 作为所述机床，已知有执行存储在内部存储装置的NC(Numerical Control；数值控制)程序而对工件进行加工的NC车床(数值控制车床)等。作为该NC车床，已知有在正面主轴与背面主轴(对向主轴)之间配置导套的主轴移动型NC车床等。该主轴移动型NC 车床例如是利用导套支撑由正面主轴握持的工件而利用刀架的正面加工工具对该工件进行加工，并且由背面主轴握持正面加工后的工件而利用刀架的背面加工工具对该正面加工后的工件进行加工。加工工具设置于安装在刀架上的工具单元中。

[0003] 在专利文献1中，公开了使用由5轴卧式切削中心机(Horizontal machining center) 对工件进行加工的NC机床的加工方法。在该加工方法中，为了制作NC加工程序，而在CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing，计算机辅助设计/ 计算机辅助制造)装置内，使加工曲面以平均倾斜角度θ虚拟地倾斜而进行工件与工具系统的干涉检查的运算。因此，NC加工程序是在工件与工具系统的干涉检查之后制作。

[0004] [背景技术文献]

[0005] [专利文献]

[0006] [专利文献1]日本专利第3116129号公报

发明内容

[0007] [发明所要解决的问题]

[0008] 制作NC程序的程序员必须以避免工具单元与其他机械元件发生干涉的方式制作 NC程序。然而，当诸如利用能以相对于可向工件的轴向移动的旋转刀架回旋的方式安装的工具单元的正面加工工具对工件进行加工时，在NC程序的各步骤中对干涉进行检查的操作变得麻烦。

[0009] 在所述情况下，可考虑当所述轴向上的旋转刀架的位置相对于导套处于特定范围内时，将工具单元的回旋范围限制为不成为导套侧的-90°～+90°。然而，如果以此方式限制回旋范围，则无法以在不会与导套发生干涉的范围内使工具单元处于小于-90°的回旋位置或大于+90°的回旋位置的方式对工件进行加工。

[0010] 而且，在所述情况下，可考虑对NC装置设置三维干涉检查功能。该三维干涉检查功能是对导套或工具单元赋予圆筒或长方体等简单形状的三维数据，基于这些三维数据并且通过执行NC程序来判断导套与工具单元是否发生干涉。然而，如果对NC装置设置三维干涉检查功能，则机床的原价会上涨。

[0011] 另外，专利文献1中所记载的加工方法只是对工件与工具系统的干涉进行检查，而并未对设置在刀架上的工具单元与其他机械元件的干涉进行检查。而且，专利文献1中所记载的加工方法是在制作NC加工程序之前进行干涉检查，而并非在执行NC加工程序时对干涉进行检查。

[0012] 所述问题并不限于在旋转刀架上安装着可回旋的工具单元的NC车床，对于各种机床而言同样存在。

[0013] 本发明的目的在于提供一种技术，此技术即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉，而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0014] [解决问题的技术手段]

[0015] 本发明的机床具有如下形态，即包括：刀架，供对工件进行加工的工具单元设置；

[0016] 动作控制机构，按照记述在数值控制程序中的多个命令来控制所述工具单元的动作；以及

[0017] 移动限制机构，禁止所述工具单元进入到已设定的禁止进入范围；并且[0018] 在所述多个命令中包含极限值设定命令，该极限值设定命令是用以计算避免与已进入到所述工具单元的可移动范围的机械元件发生干涉的所述工具单元的位置的极限值，并将该极限值设定为所述禁止进入范围，

[0019] 所述动作控制机构在已从所述数值控制程序读出所述极限值设定命令时，计算所述极限值并将其设定为所述禁止进入范围。

[0020] 进而，本发明可应用于使计算机实现与所述各机构对应的功能的解释执行程序、记录着该解释执行程序并且计算机可读取的媒体、包含与所述各机构对应的步骤的解释执行方法等。

[0021] [发明的效果]

[0022] 根据技术方案1、6的发明，可提供一种技术，此技术即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉，而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0023] 在技术方案2的发明中，可提供一种适宜在刀架能够相对于其他机械元件移动的情况下使工具单元移动直至即将达到极限值的机床。

[0024] 在技术方案3的发明中，凭借少的存储区域便能够使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0025] 在技术方案4的发明中，可提供一种能够使工具单元移动直至即将达到极限值的主轴移动型车床。

[0026] 在技术方案5的发明中，可提供一种适宜避免工具单元与其他机械元件发生干涉的主轴移动型车床。

附图说明

[0027] 图1是示意性表示机床示例的图。

[0028] 图2是示意性表示机床的电路构成的示例的框图。

[0029] 图3是表示回旋单元的示例的图。

[0030] 图4(a)、(b)是示意性表示回旋单元的动作例的图。

[0031] 图5(a)、(b)是示意性表示求解回旋单元的可回旋范围的示例的图。

[0032] 图6(a)～(c)是示意性表示行程限位(stroke limit)功能的示例的图。

[0033] 图7是示意性表示主轴设定命令及主轴设定解除命令的构成例的图。

[0034] 图8是示意性表示由主轴设定命令及主轴设定解除命令而实现的系统的示例的图。

[0035] 图9是示意性表示每个系统中由多个命令记述的数值控制程序的示例的图。

[0036] 图10是表示执行极限值设定命令时的处理例的流程图。

[0037] 图11是示意性表示变形例的机床的图。

具体实施方式

[0038] 以下，对本发明的实施方式进行说明。当然，以下的实施方式不过为例示本发明的实施方式，实施方式中所示的特征未必全部为发明的解决手段所必需。

[0039] (1)本发明中所包含的技术的概要：

[0040] 首先，参照图1～10对本发明中所包含的技术的概要进行说明。在图1等中，示出 NC(数值控制)车床1作为机床的示例。另外，图1～10是示意性表示的图，各图有时并未整合。

[0041] 本技术的机床包括：刀架10，供对工件W1进行加工的工具单元TU1设置；动作控制机构U1，按照记述在NC(数值控制)程序P2中的多个命令CM1来控制所述工具单元TU1的动作；以及移动限制机构U2，禁止所述工具单元TU1进入到已设定的禁止进入范围A1。在所述多个命令CM1中包含极限值设定命令CM2(例如图9所示的M168 命令)，该极限值设定命令CM2是用以计算避免与已进入到所述工具单元TU1的可移动范围的机械元件E1(例如导套40)发生干涉的所述工具单元TU1的位置的极限值(限制值， limit value)LM1，并且将该极限值设定为所述禁止进入范围A1。所述动作控制机构U1 在从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，如图10所例示那样计算所述极限值LM1并且将其设定为所述禁止进入范围A1。

[0042] 而且，本技术是一种解释执行程序，用于具备供对工件W1进行加工的工具单元TU1 设置的刀架10的机床，使计算机实现动作控制功能和移动限制功能，所述动作控制功能是按照记述在NC程序P2中的多个命令CM1来控制所述工具单元TU1的动作，所述移动限制功能是禁止所述工具单元TU1进入到已设定的禁止进入范围A1。所述动作控制功能是在从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，计算所述极限值LM1 并且将其设定为所述禁止进入范围A1。

[0043] 例如，假定如下情况：旋转刀具架(turret)能够向Z3轴方向移动，并且安装在该旋转刀具架的工具单元(TU2)的回旋部TU2a如图4(a)所示能够以B3轴为中心而回旋。当不存在所述极限值设定命令CM2时，如果在工具单元(TU2)接近导套40时回旋部TU2a 回旋超过90°，则有可能与导套40产生干涉。如果程序员想要在NC程序的各步骤中对干涉进行检查以避免该干涉，则操作变得麻烦。此处，假定如下情况：当Z3轴方向上的旋转刀具架的位置相对于导套40处于特定范围内时，将回旋部TU2a的回旋范围限制为不成为导套侧的-90°～+
90°。在该情况下，无法以在不会与导套40发生干涉的范围内使回旋部TU2a处于小于-90°的回旋位置或大于+90°的回旋位置的方式对工件W1进行加工。而且，对NC装置设置三维干涉检查功能会使成本大幅度增加。

[0044] 另一方面，在本技术中，当从NC程序P2中读出极限值设定命令CM2时，计算避免与机械元件E1发生干涉的工具单元TU1的位置的极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围A1，禁止工具单元TU1进入到该已设定的禁止进入范围A1。因此，本技术即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉，而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0045] 此处，在所述刀架中包含旋转刀具架、梳状刀架等。在图1等所示的刀架10的概念中，包含梳状刀架11、背面加工用刀架12、以及旋转刀具架13。

[0046] 所述工具单元既可以设置为至少一部分能相对于刀架移动，也可以被固定而无法相对于刀架移动。工具单元的至少一部分可移动包括工具单元的至少一部分可回旋的情况。工具单元的至少一部分设置为可移动时的刀架既可以设置为能相对于其他机械元件移动，也可以被固定而无法相对于其他机械元件移动。另外，工具单元的至少一部分设置为可相对于其他机械元件移动的情况除了工具单元的至少一部分设置为可相对于刀架移动的情况以外，还包括如下情况，即刀架设置为可相对于其他机械元件移动，由此工具单元设置为可相对于其他机械元件而近接及远离。

[0047] 在所述机械元件中，包括支撑工件使之可向工件的轴向滑动的导套、以及将工件可释放地握持的主轴等。在图1等所示的主轴30的概念中，包含正面主轴31以及背面主轴(对向主轴)32。

[0048] 在所述极限值中，包含工具单元的回旋位置、X轴位置(X轴方向上的位置)、Y轴位置(Y轴方向上的位置)、Z轴位置(Z轴方向上的位置)等。另外，X轴方向统称X1轴方向、X2轴方向及X3轴方向，Y轴方向统称Y1轴方向、Y2轴方向及Y3轴方向，Z 轴方向统称Z1轴方向、Z2轴方向及Z3轴方向。

[0049] 此外，当所述刀架10设置为可相对于所述机械元件E1移动时，所述动作控制机构 U1也可以在已从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，基于所述刀架10 的位置(例如Z3轴上的位置)，计算所述极限值LM1并且将其设定为所述禁止进入范围 A1。在该情况下，当读出极限值设定命令时，基于刀架10的位置，计算极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围A1。因此，本形态适于当刀架可相对于其他机械元件移动时使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0050] 当所述工具单元的至少一部分设置为可相对于所述刀架10而回旋时，所述动作控制机构U1也可以在从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，计算避免与所述机械元件E1发生干涉的所述工具单元(TU2)的回旋位置的极限值LM1(例如图10所示的B3-、B3+)并其将其设定为所述禁止进入范围A1。在该情况下，当读出极限值设定命令时，计算工具单元(TU2)的回旋位置的极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围 A1。另外，在工具单元的回旋位置的概念中，包含图3所示的回旋部TU2a的回旋位置。

[0051] 如果细微地控制旋转刀具架13的Z轴位置，则不会与机械元件E1发生干涉的工具单元(TU2)的回旋角度的极限值会细微地发生变化。如果想要在Z轴上的每个位置以信息表形式保持回旋角度的极限值，则需要大容量的存储区域，机床会变得昂贵。另一方面，本技术的所述形态是计算回旋角度的极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围A1，因此利用少的存储区域便能够使工具单元回旋直至即将达到极限值。

[0052] 另外，在所述形态中，包括仅工具单元的一部分(例如图3所示的回旋部TU2a)设置为可回旋、以及工具单元的整体设置为可回旋这两种情况。

[0053] 本机床也可以包括：主轴30，可向自身的轴向(Z轴方向)移动，并且将在该轴向(Z 轴方向)被插入的工件W1可释放地握持；以及导套40，支撑由该主轴30握持的工件 W1使之可向所述轴向(Z轴方向)滑动。所述机械元件E1也可以为所述导套40。所述动作控制机构U1也可以在从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，计算避免与所述导套40发生干涉的所述工具单元TU1的位置的极限值LM1并且将其设定为所述禁止进入范围A1。也就是说，当读出极限值设定命令时，计算避免与导套40发生干涉的工具单元TU1的位置的极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围A1。本形态可利用简单的处理改变极限值的设定，因此适合作为主轴移动型车床。

[0054] 在所述多个命令CM1中，也可以包括：主轴设定命令CM3(例如图9所示的M133 命令)，将包含所述刀架10的特定系统(例如图8所示的系统3)中的向所述轴向(Z轴方向)移动的指令对象设定为所述主轴30；以及解除该主轴设定命令CM3所做出的设定的命令(主轴设定解除命令CM4)。所述动作控制机构U1也可以在从所述NC程序P2读出所述极限值设定命令CM2时，在所述特定系统(系统3)中的向所述轴向(Z轴方向)移动的指令对象被设定为所述主轴30的情况下计算所述极限值LM1并且将其设定为所述禁止进入范围A1，在已解除所述主轴设定命令CM3所做出的设定的情况下限制所述工具单元TU1的移动。当包含刀架10的特定系统(系统3)中的向轴向(Z轴方向)移动的指令对象被设定为主轴30时，根据所述特定系统中的指令，刀架10及工具单元TU1难以向轴向(Z3轴方向)移动。如果刀架10及工具单元TU1不向轴向移动，则通过将工具单元 TU1的位置的极限值LM1被设定为禁止进入范围A1，在该设定被变更之前保持设定着适当的极限值LM1的状态。另一方面，当已解除所述主轴设定命令所做出的设定时，根据所述特定系统中的指令，刀架10及工具单元TU1有可能向轴向(Z3轴方向)移动。如果工具单元TU1向轴向移动而接近机械元件E1，则会产生与机械元件E1发生干涉的可能性，因此通过限制工具单元TU1的移动，避免工具单元TU1与机械元件E1发生干涉。因此，本形态可提供一种避免工具单元与其他机械元件发生干涉的合适的主轴移动型车床。

[0055] (2)机床及解释执行程序的具体例：

[0056] 图1示意性表示作为本技术的机床的具体例的NC车床1。该NC车床1包括多个主轴30(正面主轴31与背面主轴32)、导套40、多个刀架10(梳状刀架11、背面加工用刀架12及旋转刀具架13)、以及NC装置70。

[0057] 正面主轴31将在Z1轴方向被插入的圆柱状(棒状)的工件W1可释放地握持，使工件W1以沿着工件W1的长度方向的旋转轴AX1(参照图8)为中心绕C1轴旋转。正面主轴31设置在未图示的正面主轴架台，可向Z1轴方向(自身的轴向)移动。导套40支撑贯通正面主轴31的长条状的工件W1使之可向Z1轴方向滑动，并且与正面主轴31同步地绕C1轴旋转驱动。背面主轴32将在Z2轴方向被插入的正面加工后的工件W1可释放地握持，使正面加工后的工件W1以沿着正面主轴的旋转轴AX1的旋转轴AX2(参照图8)为中心绕C2轴旋转。背面主轴32设置在未图示的背面主轴架台，可向Z2轴方向(自身的轴向)及X2轴方向移动。

[0058] 刀架10均安装着对工件W1进行加工的工具单元TU1。工具单元TU1具有工具T1，既存在具有如旋转钻那样旋转的工具的单元，还存在具有被固定而无法旋转的工具的单元。而且，在工具单元TU1中，既存在可相对于刀架10以特定轴(图1中为B3轴)为中心而回旋的工具单元(TU2)，还存在被固定而无法回旋的单元。另外，将可回旋的工具单元也称为回旋单元，在图1等中，对设置在回旋单元的工具标注符号T2。

[0059] 梳状刀架11可实现工件W1的正面加工与背面加工这两者，多个工具T1沿着与Z1 轴方向正交的方向(图1中为Y1轴方向)排列。梳状刀架11设置在未图示的梳状刀架台，可向X1轴方向及Y1轴方向移动。背面加工用刀架12是工件W1的背面加工用的刀架，多个工具T1沿着与Z2轴方向正交的方向排列。背面加工用刀架12设置在未图示的背面加工用刀架台，可向Y2轴方向移动。旋转刀具架13可实现工件W1的正面加工与背面加工这两者，以分度轴AX3(参照图8)为中心呈放射状安装多个工具单元TU1。旋转刀具架13设置在未图示的旋转刀具架台，能以分度轴AX3为中心而回旋，可向X3轴方向、Y3轴方向及Z3轴方向移动。因此，旋转刀具架13设置为可相对于作为机械元件E1的导套40而移动。

[0060] 另外，X1、X2、X3轴方向是沿着称为X轴的控制轴的相同朝向的方向，Y1、Y2、 Y3轴方向是沿着称为Y轴的控制轴的相同朝向的方向，Z1、Z2、Z3轴方向是沿着称为 Z轴的控制轴的相同朝向的方向。X轴、Y轴与Z轴设为相互正交的方向。

[0061] NC装置70控制正面主轴31、导套40、背面主轴32、梳状刀架11、背面加工用刀架12、旋转刀具架13等NC车床1的各部分的动作。

[0062] 图2所示的NC车床1对NC装置70连接操作面板80、刀架驱动部14～16、单元回旋驱动部21、23、工具旋转驱动部24～26、主轴驱动部33、34等。NC装置70设为对CPU(Central Processing Unit，中央处理器)71连接包含ROM(Read Only Memory，只读存储器)72及RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)73的半导体存储器、未图示的时钟电路或界面(I/F，Interface)等的计算机。写入到ROM72的解释执行程序P1、以及存储在RAM73的极限值LM1及NC程序P2的详请将在下文中叙述。

[0063] 操作面板80具备输入部81以及显示部82，并且作为NC装置70的用户界面而发挥功能。输入部81例如包含用以受理操作员的操作输入的按钮或者触摸面板。显示部 82例如包含显示器，该显示器显示受理操作员的操作输入后的各种设定的内容或者与 NC车床1相关的各种信息。操作员可使用操作面板80或者外部计算机PC1使NC程序 P2存储在RAM73中。

[0064] 梳状刀架驱动部14按照NC装置70的控制，使梳状刀架11向X1方向及Y1方向移动。单元回旋驱动部21使安装在梳状刀架11的回旋单元TU2的回旋部按照NC装置 70的控制而回旋。工具旋转驱动部24使包含所述回旋单元TU2的工具单元TU1的旋转工具旋转。另外，具备安装着回旋单元的梳状刀架的机床的具体例将在下文中叙述。

[0065] 背面加工用刀架驱动部15按照NC装置70的控制，使背面加工用刀架12向Y2方向移动。工具旋转驱动部25使设置在背面加工用刀架12的旋转工具旋转。

[0066] 旋转刀具架驱动部16按照NC装置70的控制，使旋转刀具架13回旋，或者使旋转刀具架13向X3方向、Y3方向及Z3方向移动。单元回旋驱动部23使安装在旋转刀具架13的回旋单元TU2的回旋部TU2a(参照图3)按照NC装置70的控制，以B3轴为中心而回旋。作为使单元回旋部TU2a回旋的构造，例如可使用如下构造，即，将来自单元回旋用驱动轴的旋转驱动力传递给回旋单元TU2的回旋轴TU2d(参照图3)，该单元回旋用驱动轴与用以对旋转刀具架13的回旋位置进行分度的分度驱动轴设置在同轴上。工具旋转驱动部26使包含所述回旋单元TU2的工具单元TU1的旋转工具旋转。作为使旋转工具旋转的构造，例如可使用如下构造，即，将来自工具旋转用驱动轴的旋转驱动力传递给旋转工具用的旋转轴(例如图3所示的旋转轴TU2f)，该工具旋转用驱动轴与用以对旋转刀具架13的回旋位置进行分度的分度驱动轴设置在同轴上。

[0067] 正面主轴驱动部33按照NC装置70的控制，使正面主轴31绕C1旋转、或者使正面主轴31向Z1方向移动。背面主轴驱动部34按照NC装置70的控制，使背面主轴32 绕C2轴旋转，或者使背面主轴32向X2方向及Z2方向移动。

[0068] 本NC车床1具备按照记述在NC程序中的多个命令对工具单元TU1的动作进行控制的动作控制机构U1。作为工具单元TU1，列举安装在旋转刀具架13的回旋单元TU2 为例，对动作进行说明。

[0069] 图3示出回旋单元的示例。图3所示的回旋单元TU2具备回旋部TU2a、用以安装到旋转刀具架13上的安装部TU2b、设置着回旋轴TU2d的回旋轴插入部TU2c、设置着旋转轴TU2f的旋转轴插入部TU2e、以及多个旋转工具T2。安装部TU2b被固定而无法相对于旋转刀具架13移动。回旋轴插入部TU2c插入到旋转刀具架13的未图示的回旋轴插入孔，回旋轴TU2d从旋转刀具架13的未图示的回旋驱动轴传递回旋驱动力。通过使回旋轴TU2d旋转，而使回旋部TU2a回旋。旋转轴插入部TU2e插入到旋转刀具架 13的未图示的旋转轴插入孔，旋转轴TU2f从旋转刀具架13的未图示的旋转驱动轴传递旋转驱动力。通过使旋转轴TU2f旋转，而使多个旋转工具T2旋转。

[0070] 另外，在以下的说明中，回旋单元TU2回旋意味着回旋部TU2a回旋。

[0071] 图4(a)中利用实线表示以B3轴为中心的回旋角度为0°且相对于导套40处于特定的近接位置P1的回旋单元TU2的回旋部TU2a。回旋单元TU2可与旋转刀具架13一起向 Z3轴方向移动。在图4(a)中，利用二点链线表示处于即便回旋360°也不会与导套40接触的特定的远离位置P2的单元回旋部TU2a。而且，处于近接位置P1的单元回旋部TU2a 回旋90°及-90°的情况也由二点链线表示。另外，在NC装置70的内部处理中，将-90°置换成360-90＝
270°。

[0072] 处于近接位置P1的单元回旋部TU2a如果回旋超过90°或回旋超过-90°，则会与导套40接触。因此，导套40是进入到回旋单元TU2的可移动范围的机械元件E1。如果将回旋单元TU2的回旋范围限制为-90°～+90°，则回旋单元TU2与导套40不会在比近接位置P1更远的地方发生干涉。然而，当如图4(b)所示回旋单元TU2处于离近接位置 P1稍远的位置P3的情况下，无法以在不会与导套40发生干涉的范围内使回旋部TU2a 回旋至导套侧的方式对工件进行加工。另外，图4(b)中利用二点链线表示处于所述位置 P3的回旋部TU2a回旋120°及-120°(内部处理中为240°)的情况。

[0073] 如果以0.1mm为单位控制旋转刀具架13的Z3轴位置，则不会与导套40发生干涉的回旋单元TU2的回旋角度的极限值会细微地发生变化。如果想要在Z3轴上的每个位置以信息表形式保持回旋角度的极限值，则需要很多存储区域，机械会变得昂贵。另一方面，对NC装置设置三维干涉检查功能，也会使机械变得昂贵。

[0074] 本NC车床1是在正面主轴与背面主轴之间配置着导套的主轴移动型车床，因此导套40不会向Z轴方向移动。而且，如果对旋转刀具架13的Z3轴位置进行分度，则为了使工件向Z轴方向移动，通常使正面主轴31向Z1轴方向移动，因此回旋单元TU2 与导套40在Z轴上的位置通常不会改变。因此，如图9所示，设置可记述在NC程序 P2中的M168命令(极限值设定命令CM2)，当视需要使工件向Z1轴方向移动而由回旋单元TU2对工件进行加工时，可使回旋部TU2a回旋至导套侧直至即将达到极限值。

[0075] 首先，参照图5(a)、(b)，对求解安装在旋转刀具架13的回旋单元TU2的回旋位置的极限值LM1的示例进行说明。在图5(a)、(b)中，示意性地以矩形表示单元回旋部TU2a。此处，对回旋部TU2a的回旋中心标注符号B3，对Z轴上的旋转刀具架13的基准位置标注符号Z0。长度W表示回旋部TU2a的宽度的一半，即Z轴方向上的距离回旋中心的最大长度，高度H表示与Z轴及B3轴正交的方向上的距离回旋中心的最大长度，B 轴角度β表示从Z轴的回旋角度90°。长度W、高度H以及回旋角度例如存储在图2所示的RAM73中。距离α是表示导套40距离基准位置Z0的Z轴位置的正值，例如被写入到图2所示的ROM72中。距离Zb是表示回旋中心距离基准位置Z0的Z轴位置的正值，例如被存储在图2所示的RAM73中。

[0076] 求解旋转刀具架13由图5(a)所示的状态如图5(b)所示从基准位置Z0向-Z3侧离开距离Zm时的单元回旋部TU2a可回旋的最大角度β。距离Zm是相当于旋转刀具架13 距离基准位置Z0的Z轴机械位置的正值，例如被存储在图2所示的RAM73中。回旋部TU2a的回旋半径R也就是从回旋中心到回旋部TU2a的最远部分的距离是由 而表示。此处，如果将表示回旋半径R的线段与表示高度H的线段所成的角度设为θ1，将表示回旋半径R的线段与Z轴所成的角度设为θ2，则角度θ1、θ2如下所示。

[0077]

[0078]

[0079] 此处，“ASIN”为求解反正弦的反三角函数，“ACOS”为求解反余弦的反三角函数，”为求解平方根的函数。所述式(1)的反正弦的引数部分 就性质上来说大于0且小于1。所述式(2)是以导套40与回旋单元TU2发生干涉为前提，因此当如下条件成立时使用所述式(2)。

[0080]

[0081] 能以B3轴为中心回旋的最大角度β(90°≤β＜180°)是使用所述式(1)、(2)以如下方式表示。

[0082]

[0083] 最大角度β是基于相对于导套40而移动的旋转刀具架13的Z轴机械位置Zm而求出。当Z轴机械位置Zm小时，最大角度β小，如果Z轴机械位置Zm变大，则在所述不等式(3)成立的范围内最大角度β变大。

[0084] 本NC车床1当在执行NC程序时读入M168命令时，使用所述式(5)求出最大角度β(β＞0)，设定回旋单元TU2的禁止进入范围。

[0085] 图6(a)～(c)示意性表示由移动限制机构U2发挥的行程限位功能(移动限制功能)的示例。在图6(a)中，示出对Z3轴与X3轴设置刀架的行程限位的示例。在图6中，Zmin、 Zmax、Xmin、Xmax表示由机械制约而限定的刀架的移动的极限位置，Zmin表示向-Z3 方向移动的极限位置，Zmax表示向+Z3方向移动的极限位置，Xmin表示向-X3方向移动的极限位置，Xmax表示向+X3方向移动的极限位置。标注在由极限位置Zmin、Zmax、 Xmin、Xmax包围的矩形外侧的影线表示由机械制约限定的禁止进入范围。刀架位置的极限值Z-、Z+、X-、X+相当于本技术的极限值LM1，并且在极限位置Zmin、Zmax、 Xmin、Xmax的范围内被存储在RAM73中。因此，Zmax＞Z+＞Z-＞Zmin、及Xmax＞ X+＞X-＞Xmin的关系成立。行程限位功能是指如下功能：以包含工具单元的刀架的位置(设为z、x)不处于被设定为极限值Z-、Z+、X-、X+的禁止进入范围A1内、也就是说 Z-≤z≤Z+且X-≤x≤X+不成立的方式控制动作。

[0086] 当对回旋单元TU2的回旋位置设置行程限位功能(将极限值设为B3+、B3-)时，直接将使用所述式(4)而求出的最大角度β(β＞0)作为极限值B3-，将360-β作为极限值B3+。因此，存储在RAM73中的极限值B3-、B3+根据旋转刀具架13的Z3轴位置而变化。例如，当β＝90°时，B3-＝90°，B3+＝270°，因此如图6(b)所示，回旋部TU2a的回旋以单元回旋部TU2a不会进入到禁止进入范围90°～270°的方式被控制。如果β＝120°，则B3- ＝120°，B3+＝240°，因此如图6(c)所示，回旋部TU2a的回旋以回旋部TU2a不会进入到禁止进入范围120°～240°的方式被控制。

[0087] 此外，本NC车床1的移动控制的对象包括多个主轴30、导套40以及多个刀架10，因此移动控制被分成多个系统。图7示意性表示设定各系统的控制对象的M131命令及 M133命令的构成例。图8示意性表示根据M131命令及M133命令而设定的系统的示例。此处，M133命令是将包含旋转刀具架13的系统3(特定系统)中的向Z轴方向移动的指令对象设定为正面主轴31的主轴设定命令CM3。M131命令是解除M133命令所做出的设定的主轴设定解除命令CM4。

[0088] 如果读入图7所示的M131命令，则成为图8中由二点链线包围而表示的M131模式。在该M131模式下，各系统的各轴的指令的含义如下。

[0089] [系统1的情况下]

[0090] (X指令)表示梳状刀架11向X1轴方向移动的指令

[0091] (Y指令)表示梳状刀架11向Y1轴方向移动的指令

[0092] (Z指令)表示正面主轴31向Z1轴方向移动的指令

[0093] (C指令)表示正面主轴31绕C1轴移动(以旋转轴AX1为中心旋转移动)的指令[0094] [系统2的情况下]

[0095] (X指令)表示背面主轴32向X2轴方向移动的指令

[0096] (Y指令)表示背面加工用刀架12向Y2轴方向移动的指令

[0097] (Z指令)表示背面主轴32向Z2轴方向移动的指令

[0098] (C指令)表示背面主轴32绕C2轴移动(以旋转轴AX2为中心旋转移动)的指令[0099] [系统3的情况下]

[0100] (X指令)表示旋转刀具架13向X3轴方向移动的指令

[0101] (Y指令)表示旋转刀具架13向Y3轴方向移动的指令

[0102] (Z指令)表示旋转刀具架13向Z3轴方向移动的指令

[0103] (C指令)无法进行指令

[0104] 而且，如果读入图7所示的M133命令，则成为图8中由实线包围而表示的M133 模式。在该M133模式下，各系统的各轴的指令的含义如下。

[0105] [系统1的情况下]

[0106] (X指令)表示梳状刀架11向X1轴方向移动的指令

[0107] (Y指令)表示梳状刀架11向Y1轴方向移动的指令

[0108] (Z指令)无法进行指令

[0109] (C指令)无法进行指令

[0110] [系统2的情况下]

[0111] (X指令)表示背面主轴32向X2轴方向移动的指令

[0112] (Y指令)表示背面加工用刀架12向Y2轴方向移动的指令

[0113] (Z指令)表示背面主轴32向Z2轴方向移动的指令

[0114] (C指令)表示背面主轴32绕C2轴移动的指令

[0115] [系统3的情况下]

[0116] (X指令)表示旋转刀具架13向X3轴方向移动的指令

[0117] (Y指令)表示旋转刀具架13向Y3轴方向移动的指令

[0118] (Z指令)表示正面主轴31向Z1轴方向移动的指令

[0119] (C指令)表示正面主轴31绕C1轴移动的指令

[0120] (Z3指令)表示旋转刀具架13向Z3轴方向移动的指令

[0121] 根据上述内容可知，如果从M131模式切换成M133模式，则系统2的指令内容不变，但对正面主轴31向Z1轴方向移动及绕C1轴移动进行指令的系统由系统1变成系统3，并且在Z指令中无法使旋转刀具架13向Z3轴方向移动。也就是说，M133模式意味着系统3中的向Z轴方向移动的指令对象被设定为正面主轴31，M131模式意味着解除M133命令所做出的设定从而系统3中的向Z轴方向移动的指令对象并非正面主轴 31。

[0122] 另外，在所述例中，可根据称为Z3指令的特殊指令而使旋转刀具架13向Z3轴方向移动，但在本技术中也可以无Z3指令。

[0123] 图9示意性表示每个系统中由多个命令CM1而记述的NC程序P2的示例。图2所示的解释执行程序P1使NC装置70实现解释并且执行NC程序P2的各命令CM1的功能。在该功能中，包含动作控制功能与移动限制功能。在图9所示的系统1、3的NC 程序P2中，记述着从首次的M131命令之后进行工件的正面加工并且在最后的M131 命令之后切断工件。省略了系统2的NC程序的图示，但记述了例如对工件进行背面加工并且排出以及采用产品的内容。

[0124] 图9中，“x”表示0～9中的任一个数字。例如，“0xxxx”表示记述在NC程序开端的程序编号。作为主轴设定解除命令CM4的“M131”是要求系统间的等待的等待命令，被记述在系统1、3这两个系统中。如果读入M131命令，则在系统1中控制正面主轴 31的Z1轴及C1轴的位置。“M3Sxxxx”表示使正面主轴31以旋转速度xxxx(rpm)旋转。系统1的“T1xxx”表示选择梳状刀架11的工具中的任一个，系统3的“T3xxx”表示选择旋转刀具架13的工具中的任一个。“GO”表示快进，系统1的“GOX40.0Y0.0Z-0.5”表示使梳状刀架11向X1轴40.0及Y1轴0.0的位置快进，并且使正面主轴31向Z轴-0.5 的位置快进。“G1”表示线性插补馈送。系统3的“Z-
60.0”表示将旋转刀具架13分度配置在Z3轴-60.0的位置。

[0125] 作为主轴设定命令CM3的“M133”是要求系统间的等待的等待命令，被记述在系统1、3这两个系统中。通过读入M133命令，对正面主轴31向Z1轴方向的移动及绕 C1轴的移动进行指令的系统由系统1变成系统3。如果设定为M133模式，则根据系统 3中的指令，旋转刀具架13及回旋单元TU2难以向Z3轴方向移动。如果旋转刀具架 13及回旋单元TU2不向Z3轴方向移动，则通过将回旋单元TU2的回旋位置的极限值设定为禁止进入范围A1，在该设定被变更之前保持设定着适当的极限值LM1的状态。

[0126] 系统3的“M168”是用以计算避免与导套40(机械元件E1)发生干涉的回旋单元TU2 的位置的极限值LM1并且将其设定为禁止进入范围A1的极限值设定命令CM2。M168 命令是用以避免旋转刀具架13的回旋单元TU2与导套40发生干涉而可使回旋单元TU2 回旋直至即将达到极限值的命令，因此只在M133模式下使用。如果在M131模式下存在M168命令，则会出现告警，NC车床1的动作停止。“B120.0”表示使旋转刀具架13 的回旋单元TU2处于B3轴120.0的回旋位置。“M99”表示结束子程序。

[0127] 另外，如果在系统3中读入工具选择命令“T3xxx”，则单元回旋部TU2a的禁止进入范围A1的设定恢复成预设值(B3-＝90°，B3+＝270°)。

[0128] 以下，参照图10对NC车床1的动作进行说明。

[0129] 图10表示由NC装置70执行M168命令时的处理例。该M168命令处理是通过利用解释执行程序P1使计算机(NC装置70)实现的动作控制功能而进行的。因此，进行 M168命令处理的NC装置70与各种驱动部14～16、21、23～26、33、34一起构成动作控制机构U1。

[0130] 如果从NC程序P2读入M168命令(极限值设定命令CM2)，则NC装置70首先判断是否已在M133模式下读入该M168命令(步骤S102。以下，省略“步骤”的记载)。如果假定图9所示的“M168”记述在“M133”之前，则M168命令是在M131模式下被读入。在该情况下，NC装置70从显示部82等输出部输出告警而使各种驱动部的动作停止(S104)，结束M168命令处理。因此，回旋单元TU2的回旋(移动)也被限制。当为M131模式时，根据系统3中的指令，旋转刀具架13及回旋单元TU2有可能向Z3 轴方向移动。如果回旋单元TU2向Z3轴方向移动而接近导套40，则会产生与导套40 发生干涉的可能性，因此通过限制回旋单元TU2的移动，避免回旋单元TU2与导套40 发生干涉。

[0131] 以下，还参照图5。在如图9所示M168命令在M133模式下被读入时，根据系统3 中的指令，旋转刀具架13及回旋单元TU2难以向Z3轴方向移动。如果旋转刀具架13 及回旋单元TU2不向Z3轴方向移动，则通过将回旋单元TU2的回旋位置的极限值设定为禁止进入范围A1，在该设定被变更之前保持设定着适当的极限值的状态。在该情况下，NC装置70例如从RAM73或ROM72取得旋转刀具架13的Z轴机械位置Zm(Zm ＞0)、以及导套40的Z轴位置α(α＞0)(S106)。在S108中，例如从RAM73取得单元回旋部TU2a的宽度的一半值(长度W)、该单元回旋部TU2a的高度H、以及B3轴的回旋中心的Z轴位置Zb。在S110中，判断求解角度θ2的所述式(2)的反正弦的引数部分 是否为1以上。当该引数部分为1以
上时，无法利用所述式(2) 求出角度θ2，但导套40与回旋单元TU2原本就不会发生干涉。因此，当条件成立时， NC装置70使回旋单元TU2的B3轴回旋角度的禁止进入范围的设定无效(S116)，而结束M168命令处理。在该情况下，回旋单元TU2可绕B3轴回旋360°。

[0132] 当S110中条件不成立时，NC装置70使用所述式(4)，计算能以B3轴为中心回旋的最大角度β(S112)。最后，NC装置70基于所求出的最大角度β，决定避免与导套40 发生干涉的回旋单元TU2的回旋位置的极限值B3-、B3+，将该些极限值B3-、B3+存储在RAM73中(S114)，结束M168命令处理。将极限值B3-、B3+存储在RAM73意味着将极限值B3-、B3+设定为禁止进入范围A1。以此方式，当已从NC程序P2读出M168 命令时，在系统3中的向Z轴方向移动的指令对象被设定为正面主轴31的M133模式的情况下，计算极限值B3-、B3+并且将其设定为禁止进入范围A1。极限值B3-、B3+ 是基于相对于导套40移动的旋转刀具架13的Z轴机械位置Zm而求出，如果Z轴机械位置Zm小，则极限值B3-小，如果Z轴机械位置Zm变大，则在的范围内极限值B3-变大。

[0133] 例如，如果旋转刀具架13在Z3轴上接近导套40而成为β＝90°，则如图6(b)所示，设定B3-＝90°，及B3+＝270°。在该情况下，NC装置70的移动限制机构U2从RAM73 读出作为极限值的90°及270°，禁止回旋单元TU2向禁止进入范围90°～270°回旋(进入)。而且，如果从该状态起旋转刀具架13在Z3轴上离开导套40而成为β＝120°，则如图 6(c)所示，设定B3-＝120°，及B3+＝240°。在该情况下，通过NC装置70的移动限制机构U2，禁止回旋单元TU2向禁止进入范围120°～240°回旋(进入)。

[0134] 另外，在系统3中的向Z轴方向移动的指令对象未被设定为正面主轴31的M131 模式的情况下，通过告警而限制回旋单元TU2的回旋(移动)。

[0135] 如以上所说明那样，并非按照信息表设定禁止进入范围，而是按照根据刀架的位置等所得的计算值来设定禁止进入范围。而且，也无须为了设定禁止进入范围而设置昂贵的三维干涉检查功能。因此，本技术即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉，而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值。

[0136] (3)变形例：

[0137] 本发明可考虑各种变形例。

[0138] 例如，执行NC程序的机床也可以为NC车床以外的数值控制机床。

[0139] 所述各步骤的顺序可适当变更。例如，也可以在S108的处理后取得S106的旋转刀具架的Z轴机械位置Zm及导套的Z轴位置α。

[0140] 可应用本技术的刀架除了旋转刀具架以外，也可以为梳状刀架或背面加工用刀架等。图11示意性表示变形例的NC车床(机床)1。该NC车床1具备多个主轴30(正面主轴31 与背面主轴32)、导套40、多个刀架10(梳状刀架11与背面加工用刀架12)、以及NC 装置70。本变形例的梳状刀架11可向X1轴方向及Y1轴方向移动，并且安装着具有工具T2(例如旋转工具)的回旋单元TU2。该回旋单元TU2的回旋部可相对于梳状刀架11，以沿着Y1轴的特定旋转轴为中心而回旋。另外，在图11中，将回旋的控制轴表示为B 轴。可使用与图2中所示的NC装置70、梳状刀架驱动部14、以及单元回旋驱动部21 相同的构成元件来控制梳状刀架11的移动、以及回旋单元TU2的回旋部的回旋。

[0141] 当利用设置在梳状刀架11的回旋单元TU2的工具T2对工件W1进行正面加工时，根据梳状刀架11的X1轴位置，避免与导套40发生干涉的回旋单元TU2的回旋位置的极限值有可能发生变化。因此，NC装置70也可以基于梳状刀架11的X1轴位置，例如使用反三角函数计算回旋单元TU2的回旋位置的极限值并且将其设定为禁止进入范围。

[0142] 可应用本技术的其他机械元件E1除了导套40以外，也可以为主轴等。例如，当利用旋转刀具架13的回旋单元TU2的工具T2对被握持在不会向Z2轴方向移动的背面主轴32的工件进行背面加工时，根据旋转刀具架13的Z3轴位置，避免与背面主轴32发生干涉的回旋单元TU2的回旋位置的极限值有可能发生变化。因此，NC装置70也可以基于旋转刀具架13的Z3轴位置，例如使用反三角函数计算回旋单元TU2的回旋位置的极限值并且将其设定为禁止进入范围。

[0143] 另外，即便在记述NC程序的命令中不包含主轴设定命令及主轴设定解除命令，也会获得无昂贵的干涉检查也能够使工具单元移动直至即将达到极限值的效果。

[0144] (4)总结：

[0145] 如以上所说明那样，根据本发明，通过各种形态，可提供一种即便不进行昂贵的干涉检查也能够避免与其他机械元件发生干涉、而且能够使工具单元移动直至即将达到极限值的技术等。当然，在不具有附属请求项的构成要件而只包含独立请求项的构成要件的技术中，也可以获得所述基本的作用、效果。

[0146] 而且，也可以实施将所述实施方式及变形例中所揭示的各构成相互置换或变更组合而成的构成、将公知技术以及所述实施方式及变形例中所揭示的各构成相互置换或变更组合而成的构成等。本发明也包括这些构成等。

[0147] [符号的说明]

[0148] 1        数值控制车床(机床)

[0149] 10       刀架

[0150] 11       梳状刀架

[0151] 12       背面加工用刀架

[0152] 13       旋转刀具架

[0153] 30       主轴

[0154] 31       面主轴

[0155] 32       背面主轴

[0156] 40       导套

[0157] 70       数值控制装置

[0158] A1       禁止进入范围

[0159] CM1      命令

[0160] CM2      极限值设定命令

[0161] CM3      主轴设定命令

[0162] CM4      主轴设定解除命令

[0163] E1       机械元件

[0164] LM1      极限值

[0165] P1       解释执行程序

[0166] P2       数值控制程序

[0167] T1、T2   工具

[0168] TU1、TU2 工具单元

[0169] U1       动作控制机构

[0170] U2       移动限制机构

[0171] W1       工件