Fanuc G22/G23の使い方とストロークリミットの設定方法

はじめに

自動運転中のCNCマシンにおいて、プログラミングエラーや軸のわずかな位置ずれ（ドリフト）は、タレット（turret）が回転するチャック（chuck）へ衝突し、製品の不良品発生や深刻な機械破損を引き起こす致命的な要因となります。特に複数ロットにわたる連続稼働では、機械的なクラッシュ防止策だけでは不十分であり、ロット間での寸法再現性の低下や突発的な衝突事故を防ぐことは困難です。このパラメータが未検証のまま量産に入ると、2ロット目から寸法ばらつきが広がり、最終検査で初めて不良が発見されるという、深刻なトラブルを招きかねません。段取り前に1320番および1321番パラメータを確認することで、このコマンドで最も多い非計画停止を防ぐことができます。仮想の禁止領域を設定してバイスジョー（vise jaw）、チャック、クランプ（clamp）などの物理的干渉物との接触を防ぎ、加工全体の信頼性と繰り返し精度を極限まで高めるための仮想的な防壁として、ストアドストロークリミットは重要な役割を果たします。

技術概要

技術仕様	設定詳細
コマンドコード	G22, G23
モーダルグループ	モーダル (グループ14または標準境界チェック)
ブランド	Fanuc
重要パラメータ	パラメータ 1320 (プラス側限界値) およびパラメータ 1321 (マイナス側限界値)
主な制約事項	Tシリーズのチャック・テールストックバリア（Chuck and Tail Stock Barrier）が有効な場合、標準のストアドストロークリミット（stored stroke limit）2および3は完全に無効化されます。

クイックリード

座標エンベロープ: パラメータ 1320 にプラス側の絶対境界値、パラメータ 1321 にマイナス側の境界値を定義します。
アクティブチェック: プログラム内で G22 を指令してストアドストロークチェックを有効化し、必要な場合は G23 で境界チェックを無効化します。
初期電源投入時: パラメータ 3402#7 (G23) を設定し、機械の再起動時におけるストアドストロークチェックのデフォルト状態 (ON または OFF) を構成します。
起動時の衝突防止: パラメータ 1301#3 (OTA) を 0 に設定することで、電源投入時に軸が禁止領域内にある場合に即座にアラームを発生させ、誤った方向へのジョグ (jog) 操作による衝突を防ぎます。
アラームの自動解除: パラメータ 1301#4 (OF1) を 1 に設定することで、軸が安全領域にジョグ操作で戻されたときに、ソフトオーバートラベル（soft overtravel）アラームを自動的に解除します。
チャックバリアによるオーバーライド: Tシリーズ旋盤でパラメータ 8134#1 (BAR) を有効にしてチャックおよびテールストック寸法をモデル化すると、標準のストアドストロークリミット 2 および 3 は自動的に無効化されます。

基本概念

Fanucのストアドストロークリミット（Stored Stroke Limit）設定の実用的なプログラミング効果は、機械が独自の鋳物、治具、またはワーク保持装置（ワークホールド）に衝突するのを物理的に防ぐ、絶対的で高度にカスタマイズ可能なソフトウェア境界を構築することです。リミット 1、2、3を構成することにより、プログラマーは多層防御を確立できます。例えば、リミット 1はボールねじの過走行を防ぐために機械の絶対座標の極限に恒久的にマッピングされ、リミット 2および3は（パラメータ 1300#0 OUTを使用して）特定の領域の「内部」を進入禁止に動的構成でき、ロータリーテーブルや背の高いワークの周囲に完璧な「飛行禁止ゾーン（no-fly zone）」を構築します。

Tシリーズ旋盤では、オペレータはこれらのリミットと機械のワーク保持装置とのユニークな相互作用に注意する必要があります。パラメータでチャック・テールストックバリア（Chuck and Tail Stock Barrier）が有効になっている場合、それはストアドストロークリミット 2および3を明示的にオーバーライドして無効化します。制御装置は代わりにパラメータ 1330 から 1348 を使用して、チャック、チャック爪、およびテールストックの物理的寸法を数学的にモデル化します。これにより、タレットが回転するチャックに突っ込むのを防ぎ、致命的なハードオーバートラベル（HARD OVERTRAVEL）衝突を回避し、ワークの不良品発生を防ぎます。

コマンド構造

ストアドストロークリミットの構文構造は、G22 および G23 コマンドに基づいています。コマンドはワークスペースの境界を確立するために動的に記述されるか、システムですでに定義されているパラメータを有効にする単純なモーダルスイッチとして記述されます。境界設定は、制御装置の診断画面で確認できます。

G22 を座標値とともに使用する場合、プログラマーは境界ボックスを定義します。G22 を独立したブロックとして使用する場合、標準的なチェック機能がオンになります。Gコードプログラムを安全に実行するには、プログラマーは再起動時に制限がアクティブであるかを確認する必要があります。これはパラメータ 3402 の設定に依存します。CNCシステムパラメータの構成に関する詳細情報については、fanuc-parameters-and-pwe を参照してください。

G22 X500.0 Y500.0 Z0.0 I-500.0 J-500.0 K-500.0 ; (ストアドストロークチェックをオンにし、境界制限値を設定)

G22 ; (機械パラメータで定義済みの境界を使用して、ストアドストロークチェックをオンにする)

G23 ; (ストアドストロークチェックをオフにする)

パラメータ / ビット	説明	設定値範囲 / 設定内容
Parameter 1320	ストアドストロークリミット 1 (各軸のプラス方向座標値)	-99999999 ～ 99999999 (0.001 mm)
Parameter 1321	ストアドストロークリミット 1 (各軸のマイナス方向座標値)	-99999999 ～ 99999999 (0.001 mm)
Parameter 1300#0 (OUT)	ストアドストロークチェック 2 および 3 の進入禁止エリア	0 = 内部エリア禁止, 1 = 外部エリア禁止
Parameter 1300#7 (BFA)	アラームトリガーのタイミング	0 = 境界超過後にアラーム, 1 = 限界到達前にアラーム
Parameter 1301#3 (OTA)	電源投入時に禁止エリア内にいる場合のアラームトリガー動作	0 = 即座にアラーム発生, 1 = 軸移動開始までアラームなし
Parameter 1301#4 (OF1)	軸を許容範囲にジョグで戻した際のアラーム解除動作	0 = RESETを押すまでアラーム解除されない, 1 = 自動的にアラーム解除される
Parameter 3402#7 (G23)	電源投入時のデフォルトのストアドストロークチェック状態	0 = G22 モード (ON), 1 = G23 モード (OFF)
Parameter 1301#2 (NPC)	自動工具測定 (M) または工具補正 (T) 中の無効化	0 = 標準チェック, 1 = G37 サイクル中のチェックを無視
Parameter 8134#1 (BAR)	チャック・テールストックバリアの有効化スイッチ (Tシリーズのみ)	0 = 無効, 1 = 有効
Parameters 1330 to 1348	Tシリーズ旋盤のチャック、チャック爪、およびテールストックの物理寸法	機械個別の境界値

ブランド別応用

Fanuc

Fanuc CNCシステムでは、安全な機械座標系を確立するために、システムパラメータを通じてストアドストロークリミットが制御されます。これらのリミットは、主にパラメータ 1320 およびパラメータ 1321 を使用して設定され、各軸のプラス方向およびマイナス方向の絶対境界値を定義します。

Gコードプログラム内でこれらのソフトウェア制限を動的に制御するために、オペレータは G22 を指令してチェックを有効にしたり、G23 を指令してチェックを無効にしたりできます。

カテゴリ	システム設定 / コード	説明と詳細
主要パラメータ	Parameter 1320 & Parameter 1321	各軸のプラス側およびマイナス側のソフトウェアオーバートラベル（overtravel）制限座標を定義します。
起動時のステータス	Parameter 3402#7	起動時にストアドストロークリミットのデフォルトが ON (G22) になるか OFF (G23) になるかを決定します。
アラームコード	Alarm 520 (OVERTRAVEL (SOFT))	機械の現在座標がアクティブなソフトウェア境界に到達するか、またはそれを超えたときに発生します。
ハードウェアアラーム	OT00506 (OVERTRAVEL (HARD))	機械の各軸がハードウェアのリミットスイッチに物理的に接触したときに発生します。
Mシリーズ vs Tシリーズ	Parameter 1301#2 (NPC)	Mシリーズは G37 自動工具長測定サイクル中にストロークチェックを無視し、Tシリーズは G37 自動工具補正サイクル中にチェックを無視します。

警告: G23 を指令すると、ストアドストロークチェック機能が完全に無効化されます。G23 コマンドが実行され、その後に G22 が指令されない場合、工具はソフトウェアオーバートラベルアラームを発生させることなく、ワーク保持装置や治具に衝突する可能性があります。

ブランド比較

機能 / 設定項目	機能 / 設定の説明	Fanuc Series 16i / 18i / 21i	Fanuc Series 0i (0i-C / 0i-D / 0i-F)	Fanuc Series 15i (ハイエンド)
リミット 1 パラメータアドレス	プラス側 / マイナス側リミット用のパラメータレジスタ	パラメータ 1320 (プラス側) および 1321 (マイナス側)	パラメータ 1320 (プラス側) および 1321 (マイナス側)	パラメータ 5220 (プラス側) および 5221 (マイナス側)
ストアドストロークリミットの設定数	サポートされるストアドストロークリミットのセット数	最大 4 セットのストアドストロークリミットをサポート (リミット 1 ～ 4)	最大 3 セットのストアドストロークリミットをサポート (標準でリミット 1 ～ 3)	最大 8 セットのストアドストロークリミットをサポート (カスタマイズ可能なリミット 1 ～ 8)
チャック・テールストックバリアとの統合	物理的な干渉モデルのサポート	パラメータ 1330 ～ 1348 および BAR ビット 8134#1 を介してサポート	パラメータ 1330 ～ 1348 および BAR ビット 8134#1 を介してサポート	ハイエンドパラメータグルーピングおよびカスタムビルダーインターフェースを介してサポート

技術解析

Fanucは、高度な予測停止計算と動的なアラーム処理によって、そのソフトウェアストロークリミットアーキテクチャを他社ブランドと明確に区別しています。第一に、Fanucはサーボモーターを停止させるために境界を越えるのをただ待つだけではありません。パラメータ 1300#7 (BFA) が有効な場合、CNCは現在の送り速度 F に基づいて数学的に先読みを行い、工具の移動速度に関わらず、境界の手前または前方ちょうど F / 7500 mm の位置で動的に工具を停止させ、工具が禁止領域に接触するのを確実に防ぎます。第二に、Fanucは工作機械ビルダーが外部PLC信号をストロークリミットに直接マッピングすることを可能にしています（EXLM 信号または +EXL1 / −EXL1 入力を経由）。これにより、特定のパレットがロードされているか、扉が開いているかといった機械の物理的状態のみに基づいて、Gコードによる介入なしに異なるストロークリミットプロファイルを即座に切り替えることができます。最後に、Fanucは自動アラームキャンセル機能 (OF1) を統合しています。これにより、ソフトリミット到達後にRESETボタンを押してアクティブなモーダルGコードをリセットする必要がなく、軸を安全領域にジョグ操作で戻すだけで、自動的にアラームが消去され、シームレスに正常運転に戻ることができます。

プログラム例

G22 X500.0 Y500.0 Z0.0 I-500.0 J-500.0 K-500.0 ; (ストアドストロークチェックを有効化し、境界座標を定義)
G22 ; (機械パラメータで定義済みの境界を使用してストアドストロークチェックを有効化)
G23 ; (ストアドストロークチェックを無効化し、ソフトウェア境界を超えた全軸移動を許可)

空運転 (dry run)

カスタム G22 ストアドストロークリミットを利用するプログラムを実行する前に、空運転を行います。ワークスペースからワークピースを取り除き、工具タレットまたはスピンドルを機械の基準位置（原点）に後退させます。シングルブロックモードで境界定義ブロックを実行します。G22 がアクティブになったら、設定した境界に向かって軸をゆっくりとジョグ（jog）操作します。工具が治具に衝突する前に、機械がアラーム 520 (OVERTRAVEL) を発生させて軸移動を停止することを確認してください。次に、軸を逆方向にジョグ操作し、アクティブなパラメータ 1301#4 (OF1) の設定下でアラームが自動的にクリアされるかどうかを確認します。

エラー解析

アラーム / エラーコード	発生条件	オペレータに現れる症状	根本原因と対策
Fanucアラーム 520 (OVERTRAVEL (SOFT))	現在の機械座標がソフトウェアストアドストロークリミット境界に到達またはそれを超えた。	自動運転が即座に停止し、すべての軸が停止します。オーバートラベルソフトアラームメッセージが表示されます。	工具が仮想領域を超えて移動しました。軸を安全な許容範囲にジョグで戻し、RESETを押します。パラメータ 1301#4 (OF1) が 1 でパラメータ 1300#7 (BFA) が 0 の場合、アラームはRESETなしで自動的に解除されます。
Fanucアラーム OT00506 (OVERTRAVEL (HARD))	軸がソフトウェア制限を超えて移動し、ハードウェアのリミットスイッチに物理的に接触した。	非常停止回路が作動し、サーボ電源が即座に遮断されます。	リミット無効化 (G23) またはソフトウェア境界の誤設定により、ハードウェアバイパスが発生しました。OT解除オーバーライドボタンを使用して、リミットスイッチから軸を手動で逃がします。
Fanucアラーム PS0327	スケーリングやミラー座標がストアドストロークリミットと衝突する場合に、固定サイクル（複数回繰り返し粗加工サイクルなど）が指令された。	プログラムが即座に停止し、Gコードパラメータまたはフォーマットのエラー画面が表示されます。	アクティブな座標とストロークリミットとの間に数学的な競合が存在します。プログラム寸法を検証し、座標のスケーリング比率を確認し、リミットが目的の座標と一致しているか確認します。

実務応用ノウハウ

タレット（turret）が回転するチャック（chuck）に衝突し、ワークが不良品（scrap part）となる致命的な過走行事故は、オペレータがチャック・テールストックバリア（Chuck and Tail Stock Barrier）と標準的なソフト境界の相互作用を見落としたときに発生します。具体的には、Tシリーズ旋盤においてパラメータ 8134#1 (BAR) を 1 に設定してチャック・テールストックバリアを有効にすると、標準のストアドストロークリミット 2 および 3 が完全に無効化されます。このとき制御装置は、パラメータ 1330 から 1348 を使用してチャック爪やテールストックの物理的寸法を数学的にモデル化して干渉チェックを行います。これらのパラメータ変更を安全に行うには、段取り前に fanuc-parameters-and-pwe に基づいてパラメータ書き込み可（PWE）を適切に管理する必要があります。また、禁止領域内で機械の電源を切った場合、パラメータ 1301#3 (OTA) が 1 に設定されていると、再起動時にアラームが即座に発生しないため、オペレータが誤った方向に軸をジョグ（jog）操作した際、アラームコード（alarm code）なしで禁止エリアへ深く進入して激突する深刻なクラッシュリスクが生じます。さらに、パラメータ 1301#4 (OF1) によるアラーム自動解除機能は、パラメータ 1300#7 (BFA) を 1（境界到達前にアラームを発生させる）に設定している場合、強制的に無効化されるため注意が必要です。

おわりに

ストアドストロークリミットの導入は、CNCマシンの機械衝突を防ぎ、不良品発生率を低減するための最も効果的かつ低コストな手段です。工場内のすべてのCNC機において、パラメータ 1320 およびパラメータ 1321 の制限値を定期的に監査することで、仮想的な安全境界が実際の機械セットアップと常に一致している状態を保証できます。これらの境界パラメータの適切な設定に加え、起動時の挙動を決定する fanuc-parameter-3402-g-code-clear などのパラメータ構成を整備することが、セットアップ中および自動運転中における再現性の低下を防ぎ、大切な設備とワークを保護するための確実なアプローチとなります。

よくある質問

複数ロットの連続加工において、ロット間でワーク寸法にばらつきが発生し、再現性が低下するのはなぜですか？

ストアドストロークリミット自体は位置決め精度を直接変えるものではありませんが、ツールの干渉境界パラメータ（1320、1321など）が未検証の場合、熱変位やロットごとの段取り位置の微小なズレ（ロット間のクランプ圧の違いなど）を検出できず、境界値付近で加工寸法がばらつく原因になります。実務での対策として、ロット切り替え時には各軸の座標系と境界設定パラメータ値を再測定・照合し、必要に応じてG10 L50で境界値をロットごとの適正値に更新する手順を確立してください。

量産前にストアドストロークリミットの境界パラメータが正しく設定されているか安全に検証するにはどうすればよいですか？

パラメータ 1320 および 1321 に設定した座標値と実際の治具位置の整合性を確認するため、ワークを積載しない状態で空運転を行います。この際、1つの軸だけを低速のジョグ（jog）で境界方向へ移動させ、衝突する前にアラーム 520 が発生して停止するかを目視で検証します。実務での対策として、量産立ち上げ時の段取り手順書に『境界パラメータの目視検証ステップ』を組み込み、オペレータが目視と手動操作で境界の動作確認を行ってから自動運転を開始するようにしてください。

G22でソフトオーバートラベル（アラーム 520）が発生した際、機械が停止したままリセット（RESET）を押してもアラームが解除されないのはなぜですか？

これは、軸が依然として禁止領域（ストロークリミット内）に位置しているか、パラメータ 1301#4 (OF1) が 0 （自動解除オフ）に設定されているためです。OF1が0の場合、手動で軸を安全圏へジョグ（jog）移動させた後でなければ、RESETキーによるアラーム消去を受け付けません。実務での対策として、アラーム発生時はまずモードをJOG（手動）に切り替え、制限方向とは逆の方向に軸を移動させ、その後にRESETキーを押してアラームをクリアした上でプログラムを再起動してください。

Fanucのストアドストロークリミット設定とG22/G23解説