G26主軸速度変動検出ONのプログラミングと制限設定方法

はじめに

ワークピースを固定する chuck jaws や vise jaws に turret が猛烈な勢いで激突する衝突事故は、多くの場合、目に見えない spindle 速度の低下から始まります。重切削加工中に工具が硬化層やスケールを削る際、または部分的な過負荷によって spindle の実際の回転速度（フィードバック速度）が低下したとき、spindle speed fluctuation detection が作動していないと、制御システムは主軸の異常を検知できず、プログラムされた feedrate で軸を送り続けます。この強力な推力は工具を停止したワークピースに押し込み、工具破損や不良品発生を招だけでなく、主軸台や turret 自体を破壊する致命的な hard collision に直結します。

このリスクは、Constant Surface Speed Control (G96) を使用した量産加工でさらに増幅されます。turret に取り付けられた刃先が主軸中心（X0）に近づくにつれて、主軸速度は自動的に上昇しますが、ここで spindle speed fluctuation detection (G26) によるアクティブな監視が欠落していると、実際の主軸応答がプログラム値から遅れてもアラームが発報されません。さらに、G92 や G50 による上限 spindle 速度の clamp を設定し忘れた場合、主軸回転数は安全許容限界を超えて急上昇し、遠心力によってワークピースが chuck jaws から飛散する極めて危険な事故を引き起こします。1ロット目は偶然乗り切れたとしても、2ロット目の加工開始直後や、ワークの取り代ばらつきがある状態で量産を続けると、寸法再現性の低下や非計画停止を発生させ、最終検査で大量の不良品が発見される事態に陥ります。

技術概要

クイックリード

• アクティブなウォッチドッグ監視: spindle speed fluctuation detection は、実際の spindle フィードバック速度がプログラムされた設定値より遅れた場合に feedrate 軸を停止します。
• アドレス P による spindle 指定: Fanuc の G26 コマンドは、マルチ spindle システムにおいて対象となる spindle を指定するためにアドレス P を使用します。
• Parameter 3402 リセットの罠: Parameter No. 3402 Bit 6 (CLR) が有効な場合、Fanuc G26 は reset または電源再投入で無効化され、G25 に戻ります。
• 永続的な Siemens 境界リミット: Siemens G26 リミットは setting data を恒久的に上書きし、プログラム reset や電源再投入後も有効なままとなります。
• Siemens のマルチ spindle プログラミング: 単一の Siemens G26 ブロックで、最大3つの独立した spindle リミットをプログラミングできます。
• Mitsubishi PLC アラーム動作: Mitsubishi G162 は PLC に信号を出力します（Operation Error M01 1105）が、自動的な CNC 停止はトリガーしません。
• C80 Machining Interruption: Mitsubishi C80 シリーズの単独 G26 は、破損した工具を安全に退避させるための machining interruption プログラムをトリガーします。

基本概念

Spindle Speed Fluctuation Detection (G26) は、重切削加工時の重要なソフトウェアウォッチドッグとして機能します。システムは、プログラムされた設定値に対して実際の spindle フィードバック速度をアクティブに監視します。制御システムは速度遅れを検出すると、機械的損傷を防ぐために feedrate 軸を停止し、アラームコードをトリガーします。アクティブな監視がない場合、feedrate 軸は工具を停止したワークピースに押し込み、深刻な機械的衝突を引き起こします。

Siemens SINUMERIK 制御システムに G26 上限制限を実装することは、仮想的なソフトウェア境界を設定することになります。手動ジョグ操作やプログラミングエラーによって軸がこれらの座標を超えると、コントローラは即座にプログラムを中断し、動作を停止します。この安全エンベロープは、ハードウェアリミットスイッチの重要なバックアップとして機能し、工具 turret やツールホルダの基準点などの高価な機械コンポーネントを保護します。

Mitsubishi 制御システムは、速度偏差アラームをユニークに処理します。実際の spindle 速度が設定されたしきい値を超えて逸脱すると、制御システムは Operation Error M01 1105 をトリガーし、速度偏差信号を出力します。CNC は cycle や spindle を自動的には停止しません。代わりに、機械は機械メーカーが設計したカスタム PLC ロジックに依存して、安全停止シーケンスを実行します。

コマンド構造

G26 のコマンド構造は、制御システムや運転モードによって異なります。Fanuc システムでは、G26 は単独のブロックとして、あるいは対象となる spindle を指定するためのアドレス P を伴ってプログラミングされます。Siemens 制御システムにおいて、G26 は二重の目的を持ち、移動境界用の物理的な軸座標（X, Y, Z）か、最大3つの spindle に対する spindle 速度制限（S, S1, S2）のいずれかを指定します。

Mitsubishi システムでは、spindle 速度監視は、開始遅延、検出幅、変動率、および偏差範囲用の特定アドレスを伴う G162 を使用して初期化されます。逆に、Mitsubishi C80 制御システムの G26 は、安全な工具退避のための machining interruption プログラムを実行するためにのみ使用される単独コマンドです。

構文仕様:

• Fanuc: G26; または G26 P...;
• Siemens: G26 X... Y... Z...; (軸制限用) または G26 S... S1=... S2=...; (spindle 制限用)
• Mitsubishi: G162 S... P... Q... R... I...; (監視有効化用)、G163 S...; (監視キャンセル用)、または G26; (machining interruption 用)

コマンド実行を制御する主要なパラメータの概要を以下に示します。

ブランド別応用

Fanuc

Fanuc 制御システムは、旋盤システムでは G26 を Group 08 に、マシニングセンタ（MC）システムでは Group 19 に割り当てます。システムパラメータの 3402 が reset された場合、spindle speed fluctuation monitoring はデフォルトでオフ状態（G25）になります。

コマンドは、主 spindle の監視を有効化するために G26; と記述するか、マルチ spindle 機において spindle 番号 1 を監視するために G26 P1; と記述します。

警告: パラメータ 3402 の状態の確認を怠ると、reset 後に G26 監視が自動的に無効化され、spindle の過負荷に対して機械が無防備な状態になる可能性があります。

Siemens

Siemens 制御システムは、ジオメトリ軸の上限座標または設定された spindle の速度制限を定義するために G26 を使用します。パラメータ 10710 が設定されている場合、制限設定は reset 後も有効なまま維持されます。

移動制限を設定するには別ブロックで G26 X80 Z330; を使用するか、spindle 速度をクランプするには G26 S1400 S2=350; を使用し、その後に WALIMON を実行してこれらを有効化します。

警告: システムパラメータで MD 10604 が明示的に有効化されていない限り、ジオメトリ軸の切り替え中に軸制限が無効化されます。

Mitsubishi

Mitsubishi 制御システムは、spindle speed fluctuation detection 用に G162 および G163 を使用します。また、C80 シリーズは machining interruption シーケンス用に G26 もサポートしています。

特定の偏差制限を伴って spindle 1 を監視するには G162 S1 P1.5 Q5 R10; を使用し、監視を無効化するには G163 S1; を使用します。

警告: Mitsubishi C80 システムで従来の G26 コマンドを直接実行すると、工具退避（tool retraction）がトリガーされ、経路内に未加工の素材がある場合に衝突を引き起こす可能性があります。

ブランド比較

技術解析

ブランド間における G26 機能の相違は、プログラミング上の重要な懸念事項です。Fanuc および Mitsubishi システムでは、G26 は物理的な軸移動を制限する能力を持たず、それぞれ spindle モニタリングまたは machining retraction に厳密に焦点を当てています。対照的に、Siemens の G26 は二重の性質を持ち、渡されるパラメータに応じて物理的な座標境界（X、Y、または Z 軸に沿って）または spindle 速度境界（S）のいずれかとして機能します。この二重の役割により、コマンドは非常に汎用性が高くなりますが、構文エラーを避けるために別々のブロックでのプログラミングが必要になります。

システムの reset 挙動も、もう一つの相違点です。Fanuc 制御システムは、Parameter No. 3402 Bit 6 の設定に応じて G26 をキャンセルして G25（監視 OFF）に戻しますが、Siemens G26 リミットは setting data に直接書き込まれ、reset や電源再投入をまたいで有効なまま維持されます。これは、制御システムを reset すればすべての制限がクリアされると思い込んでいるオペレータにとって、重大な罠となります。Mitsubishi システムでは、G162 は synchronous tapping、spindle orientation、または C-axis mode 中に監視を一時的に停止し、これらの cycle が完了すると自動的に再開するユニークな自動 bypass プロトコルを備えています。

アラーム処理方法も、システム間で根本的に異なります。Fanuc は速度偏差を検出すると直接機械を停止させますが、Mitsubishi は Operation Error M01 1105 を介して、停止シーケンスを機械メーカーの PLC ロジックに委ねます。つまり、Mitsubishi 製機械の停止挙動はメーカーがどのように PLC ラダーを構成したかに大きく依存するのに対し、Fanuc は CNC レベルでの即時停止を保証します。Siemens 制御システムは、G26 における速度変動ではなく、主に軸制限違反に対してアラームをトリガーするため、速度遅れの監視は Fanuc および Mitsubishi に特有の機能となっています。

プログラム例

Fanuc の例:

G26 P1;

空運転 (dry run): コントローラは G26 P1 を読み込み、spindle 1 に対して特に spindle speed fluctuation detection を有効にします。制御システムは、実際のフィードバック速度をプログラムされた速度に対して監視します。負荷によって速度が逸脱した場合、feedrate が停止されます。

Siemens の例:

G26 S1400 S2=350;
WALIMON;

空運転: 制御システムは G26 ブロックを読み込み、上限 spindle 速度リミットを spindle 1 に対しては 1400 rpm に、spindle 2 に対しては 350 rpm に設定します。その後、これらの上限ワーキングエリアおよび spindle 速度制限を有効化するために WALIMON が実行されます。

Mitsubishi の例:

G162 S1 P1.5 Q5 R10;

空運転: 制御システムは spindle 1 の spindle speed fluctuation detection を有効化します。監視を開始する前に 1.5 秒の開始遅延（P1.5）待機します。spindle 速度到達幅は 5%（Q5）に設定され、許容変動率は 10%（R10）に設定されます。実際の速度がこれらの制限を超えて逸脱した場合、Operation Error M01 1105 がトリガーされます。

エラー解析

実務応用ノウハウ

段取り前に Parameter No. 3402 などの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げる。このパラメータ設定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。特に Fanuc 制御システムでは、Parameter No. 3402 Bit 6 (CLR) が 1 の場合、reset または電源再投入によって監視モード G26 が自動的に解除され、監視機能が働かないデフォルトの G25 状態に戻るというリセットトラップが存在します。この無効化された状態に気づかないまま加工を続けると、spindle の速度偏差が生じた際にも feedrate 軸が停止せず、turret がワークピースや chuck jaws に激突し、深刻な再現性の低下や不良品発生につながります。

Siemens SINUMERIK システムでは、G26 による上限制限が system setting data（SD 43420 など）に直接書き込まれ、プログラム終了や reset 後も有効に残り続けるため、これらが tooling オフセット値とどのように干渉するかを事前に検証することが極めて重要です。工具長や工具径補正が境界に近づくと、予期せぬ位置で突然のプログラム割り込みが発生し、再現性の低下やサイクルタイムの不規則な遅延を引き起こします。また、Mitsubishi 制御システムでは、G162 による監視中の速度逸脱を検知した際、Operation Error M01 1105 アラームが画面表示されて PLC に偏差信号が送られますが、CNC 自体は自動的に主軸や軸移動を緊急停止させません。このため、実機稼働前に機械メーカーのカスタム PLC ラダー構成が確実に非常停止シーケンスをトリガーする設計になっているか、パラメータ #1242 や #43071〜#43073 の設定値を十分に確認・検証しておくことが、ロット間での高品質な繰り返し精度を維持するために不可欠です。

関連コマンド

• G25 (Spindle Fluctuation OFF / Lower Limit): Fanuc 制御システムで spindle speed fluctuation detection を無効化（g25-spindle-speed-fluctuation-detection）するか、または Siemens システムで下限ワーキングエリア制限を定義（g25-lower-working-area）します。
• WALIMON / WALIMOF (Working Area Limits ON/OFF): Siemens 制御システム上で G26 および G25 によって定義された上下限のワーキングエリア制限および spindle 速度制限を有効化または無効化します。
• G163 (Spindle Fluctuation OFF): Mitsubishi システムにおいて、指定された spindle のアクティブな spindle speed fluctuation detection をキャンセルします。
• G22 (Stored Stroke Limit Check ON): 軸移動境界を設定するための stored stroke limit check を有効化（g22-stored-stroke-limit-check-on）します。

おわりに

G26 などの主軸監視および制限コマンドは、単に衝突を防ぐだけでなく、長期的な寸法再現性の低下を防ぎ、ロット間での均一な生産品質を保証するための根幹となる機能です。各ブランドで異なる modal のリセット挙動やアラーム処理ロジックの特性を深く理解し、量産前に必ずパラメータ設定値を整合させてください。Fanuc でのパラメータ 3402 の CLR ビット確認、Siemens での WALIMON による境界制御の有効化、そして Mitsubishi での PLC 出力信号と実機停止動作の検証を確実に実施し、非計画停止のない高信頼な生産ラインを構築しましょう。

よくある質問

Siemens 制御システムでリセット操作を行った後も、G26 による上限 spindle 速度制限が有効なまま解除されないのはなぜですか？

Siemens の G26 による制限値は、一時的なメモリではなく system setting data（SD 43420 等）を直接上書きするため、reset や電源オフを経ても値が保持されます。制限を無効化するには、明示的に WALIMOF コマンドを実行するか、上限値を十分に大きい値に設定し直す NC ブロックをプログラムの末尾や startup ルーチンに追加してください。

Fanuc 制御システムで G26 監視が有効になっているはずなのに、リセット後に主軸オーバーロードが発生しても軸が停止しない原因は何ですか？

Parameter No. 3402 の Bit 6 (CLR) が 1 に設定されている場合、reset によって G26（監視 ON）状態が解除され、デフォルトの G25（監視 OFF）に自動的に戻ってしまいます。この問題を回避するために、すべての加工プログラムの開始ブロック（またはセーフティブロック内）に必ず G26 コマンドを明示的に記述し、主軸負荷監視が常に有効な状態でサイクルが開始されるよう措置を講じてください。

Mitsubishi 制御システムで G162 を実行した際、Operation Error M01 1105 が発生しても機械が自動停止しないのはなぜですか？

Mitsubishi システムでは、速度変動検知時の Operation Error M01 1105 は PLC へのアラーム信号出力にとどまり、CNC 側でダイレクトに送り軸を停止させない設計になっているためです。実際の停止動作は機電メーカー側の PLC 設計に依存するため、PLC ラダー図や回路設計書を確認し、速度偏差信号が受信された際に出力遮断または送り軸インターロックが正しく機能するかを事前テストで確認・修正してください。