G61完全停止モードプログラムガイド：Fanuc・Siemens・Mitsubishi

はじめに

量産ラインにおいて、主軸ツールが治具の fixture バイスジョーや spindle chuck に激突する hard collision（物理的衝突）は、超硬カッターの破損や高額な scrap 品 of 発生を招く致命的なトラブルである。特に、G01やG02などの切削ブロック間で modal な完全停止（G61）を設定せずに高速送りを行うと、サーボの追従遅れによって角部が丸まり、寸法精度（再現性の低下）や不良品発生に直結する。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。段取り前に3402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げる。これらを防ぎ、生産プロセスの信頼性と繰り返し精度を維持するため、G61 modal exact stop コマンドを指令し、各軸の送り速度（feedrate）を一度ゼロまで減速させ、位置決めが完全に完了したことを検証してから次のブロックへ移行する制御が必要となる。

技術概要

クイックリード

• 軸の遅れ（ラグ）による角の丸まり誤差を排除するため、すべてのブロック遷移で feedrate を完全にゼロまで減速します。
• 精密な角部加工が完了した後は、ただちにG64の切削モードに切り替えて高速なブレンド動作を復元し、ツール dwell マークを防止します。
• ワークの許容公差と cycle タイム of バランスを取るため、システムパラメータで exact stop ウィンドウ（ファインまたはコース）を適切に設定します。
• Alarm PS0368の発生を防げるよう、Tool Change Typeパラメータを変更する前にツールオフセットをキャンセルします。
• 周囲の旋盤 chuck、クランプ、および fixture をハードな衝突から保護するため、作業領域制限（G22/G23またはWALIMON）が有効であることを確認します。
• Siemens システムでレガシーなG61コマンドを実行するには、G291によるインタプリタ切り替えが必須です。

基本概念

modal な exact stop チェックモードは、切削送り中のブロック間遷移における CNC インタプリタの処理方法を変更します。標準的な切削モードで軸がプロファイルを interpolation する場合、制御システムは高い feedrate を維持するために遷移を先読みしてブレンドしますが、これはモーターの物理的慣性やサーボの追従遅れにより、外側の角部が自然と丸まってしまいます。modal な exact stop を実行すると、制御システムはすべての関与する軸の速度を各座標点で完全に停止させ、次のブロックが実行される前に実際の機械位置がプログラムされた目標値と一致していることを検証します。

この位置決め検証は、インポジション幅設定として知られる位置決め許容差を使用して管理されます。これらの許容値は、ブロックが切り替わる前に物理軸が指令位置から遅れることが許容される最大距離を定義します。この modal なチェックは、シャープな外側プロファイルや内側ポケットの寸法精度を保証する一方で、連続的な開始・停止動作により加工の cycle タイムが大幅に増加し、仕上がり面に外観上のツール dwell マークを引き起こす原因となります。

コマンド構造

modal な exact stop コマンドは、ツールパスの開始時、またはシャープな角部遷移を必要とする座標ブロックの直前にプログラミングされます。一度実行されると、コマンドは modal な状態を維持し、別の modal な切削コマンドによって明示的に override されるまで、直線補間や円弧 interpolation を含む後続のすべての切削コマンドに影響を与えます。

CNC コントローラのメーカーによって、構文は独立したブロックとして記述することも、移動座標と組み合わせることもできます。Siemens のネイティブシステムでは、特定のインポジションウィンドウ基準を定義するために追加のサブコードが必要ですが、Fanuc および Mitsubishi システムでは、軸の静定基準を管理するために静的パラメータに依存しています。

; FanucおよびMitsubishiの構文
G61 ;
G61 G01 X__ Y__ Z__ F__ ;
; Siemensネイティブの構文
G60 [G601/G602/G603] G01/G02/G03 X__ Y__ Z__ F__ ;

ブランド別応用

Fanuc

Fanuc 制御盤では、グループ15の modal な exact stop チェックモードは Parameter 3402 および Parameter 3401 を介して管理されます。これらのパラメータは、G-code のクリア状態および座標マッピングの設定を決定します。

準備機能の G61 は、G01、G02、およびG03のような切削ブロックに対してモーダルに減速チェックを強制するため、ツールパスの開始位置に記述されます。

警告：オフセットをキャンセルせずにツール長補正パラメータを動的に変更すると、即座に alarm PS0368 がトリガーされ、プログラムが停止します。

Siemens

Siemens 制御盤では、リセット動作と rapid traverse（快速送り）の応答を構成するために、MD 20150 および MD 20734 を使用してグループ10の下で exact stop を処理します。

ネイティブコマンドの G60 は、位置決めウィンドウを検証するために、G601、G602、またはG603のようなグループ12からのステップ有効化基準を必要とします。

警告：経路の feedrate ワードを指定せずに G60 に続く切削移動を実行すると、alarm 61003 がスローされ、加工が中断されます。

Mitsubishi

Mitsubishi 制御盤では、サーボパラメータ #2224 およびリセットパラメータ #1151 を使用して、グループ13の modal な exact stop チェックモードを定義します。

G61 をプログラミングすると、直線補間および円弧 interpolation に対する modal な exact stop チェックが有効になり、すべての終点で減速チェックが適用されます。

警告：3つ以上の系統で高精度モードと高速モードを同時に実行しようとすると、MCP alarm Y51 0032 がトリガーされます。

ブランド比較

技術解析

これらのコントローラを分析すると、実行アーキテクチャに顕著な違いがあることがわかります。Fanuc は、複雑なインタプリタレイヤーを介さずに modal な G-code クリア状態とシステムマッピングを切り替えるために、フラットなパラメータ（Parameter 3402 や Parameter 3401 など）に依存しています。これにより迅速な実行が可能になりますが、動的な調整には欠けています。対照的に、Siemens SINUMERIK 制御盤はバイリンガルな切り替えモデルを実装しています。G61 のような外部 G-code を解析するには、ネイティブモード（G290）と ISO Dialect モード（G291）の間の切り替えが必要です。また、Siemens はステップ有効化基準（G601、G602、G603）を定義するための個別の modal なコマンドも備えており、プログラマに位置決めウィンドウの細かな制御を提供します。

Mitsubishi は、手動逆転運転（G127）と統合された高精度な modal トラッキングを特徴としています。手動パルス発生器（手動ハンドル）による逆転実行中、モーションカーネルは modal 情報記憶ブロックを使用してオフセットの追従を継続し、座標のドリフトを防ぎます。この機能は Fanuc や Siemens システムではサポートされていません。さらに、Mitsubishi のコンパイラは、G-code グループを動的に再マッピングするためにフォーマットスイッチ（ミーリング用の G188、旋盤用の G189）を利用しますが、Siemens はバイリンガルなモード選択に依存し、Fanuc はフラットなシステムパラメータを使用します。

プログラム例

Fanucの例

; Fanuc exact stop チェックモード
G61 ; インポジション状態を確認するために modal な exact stop モード（グループ15）を有効化
G01 X150.0 Y75.0 F200.0 ; 速度をゼロに減速し、座標への到達を検証
G64 ; G61モードをキャンセルし、G64切削モードに戻す

空運転 (dry run): 制御システムはG61モードを有効にします。G01が実行されると、軸の feedrate は座標 X150.0 Y75.0 でゼロに減速します。プレプロセッサは一時停止し、次の動作が開始される前にサーボのインポジションチェックが完了するのを待ちます。最後に、コントローラはG64を処理し、通常の切削モードに戻ります。

Siemensの例

; Siemens exact stop 構成
N5 G602 ; modal なブロック切り替えステップ有効化を exact stop コースウィンドウに設定
N10 G00 G60 Z100.0 ; modal な exact stop を有効にし、Z軸を絶対位置へ rapid traverse
N50 G01 G601 X150.0 Y50.0 F1200 ; 直線切削用にステップ有効化を exact stop ファインウィンドウに再構成
N80 G64 Z5.0 ; 連続パスモードに切り替え、G60を無効化

空運転: N5によってブロック切り替え条件がコースウィンドウに設定されます。ブロックN10はZ軸上で rapid traverse exact stop を実行し、軸がコースパラメータ内に静定するまで一時停止します。ブロックN50は、直線 interpolation 用に位置決め基準をファインウィンドウに切り替え、角部での完全停止を強制します。通常の連続パス加工はブロックN80で再開されます。

Mitsubishiの例

; Mitsubishi exact stop チェックモード
G61 ; modal な exact stop チェックモード（グループ13）を有効化
G01 X150.0 Y75.0 F300.0 ; 設定速度ゼロへ減速する直線 interpolation ブロック
G64 ; G61 exact stop モードをキャンセルし、modal な切削モードに戻す

空運転: インタプリタはG61を解析し、切削モードを exact stop チェックに切り替えます。G01の直線移動中、feedrate は X150.0 Y75.0 でゼロに減速し、サーボ遅れがパラメータ #2224 の範囲内に収まっているかをチェックします。G64を解析すると、exact stop チェックは無効になり、後続の移動に対する連続的なブレンド動作が可能になります。

エラー解析

実務応用ノウハウ

治具 fixture バイスジョーや回転 spindle chuck 爪への turret ヘッドの hard collision（機械衝突）、超硬カッターの粉砕、そしてワークの scrap 化は、オフセットが未適用のままG61経路で座標計算エラーを実行した際に発生する致命的な結果である。段取り前に3402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げる。もし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。オペレータは、生のワークを固定 fixture に確実にセットした上で、G22およびG23を用いて spindle chuck バリアを適切に設定し、turret が安全制限を超えないようにしなければならない。また、ツールオフセットがアクティブな状態でParameter 5040のTCT（ツールチェンジタイプ）を変更すると、即座にAlarm PS0368が発生してサイクルが停止し、生産計画に深刻な非計画停止をもたらす。G61は各軸のインポジション幅（三菱の#2224 sv024サーボパラメータなど）を確認するため、精密な角部加工が完了した後はただちにG64（切削モード）を指令し、高速なパス補間を再開してワーク表面のツール dwell マークや再現性の低下を防ぐ必要がある。

関連コマンド

• G60 Single Direction Positioning: 物理的な機械的 backlash を排除するために一方向からの軸アプローチを強制するのに対し、G61はすべての軸を完全に停止させて最終的な座標位置決めの許容差を確認します。
• G53 Machine Coordinate Selection: 機械原点を参照するために単一ブロックでワーク座標系を一時的に抑制します。仕上がり面での turret のインデックスクリアランスを確保するために、exact stop チェックと併用されることがよくあります。
• G52 Local Coordinate System: 有効なワーク座標系に対するローカル座標オフセットを定義し、メイン座標系をクリアすることなく後続の G61 パス座標をシフトします。
• G09 Exact Stop (非 modal): 単一ブロックの位置決めを検証するために軸を完全に停止させるのに対し、G61は後続のすべての切削ブロックにわたって有効であり続けます。
• G64 Cutting Mode: ブロック境界を越えて通常の連続的な feedrate ブレンドを行えるよう、G61 modal な exact stop をキャンセルします。

おわりに

G61 modal な exact stop モードは、精密な角部加工における寸法精度と再現性を担保する上で極めて有効なコマンドである。しかし、常に起動・停止が繰り返されることによる加工 cycle タイムの増加や、食い込みマーク（ツール dwell マーク）の発生リスクを考慮すると、必要な箇所のみに限定して適用し、加工完了後は速やかにG64の切削モードで解除することが生産効率と品質を両立させるための最善の運用である。量産開始前にサーボパラメータの許容幅と物理的な spindle chuck バリアの設定を徹底し、非計画停止や不良品発生のない安定した加工プロセスを構築することが強く推奨される。

よくある質問

量産時に2ロット目から角部の寸法ばらつき（再現性の低下）が発生するのはなぜですか？

サーボモーターの追従遅れや熱変位に加え、インポジション幅を設定するパラメータ（三菱の#2224 sv024など）の検証が不十分な場合、連続稼働時のロット間で微小な寸法変化が発生します。段取り前に必ず各軸のサーボ許容値を測定・更新し、G61の動作状態を一定に保つようパラメータのキャリブレーションを実施してください。

Fanuc制御盤でG61プログラム変更時にAlarm PS0368が発生する原因と対策は何ですか？

このアラームは、ツールオフセット（補正値）が有効な状態のまま、Parameter 5040（TCT：ツールチェンジタイプ）を動的に書き換えたことによるコンパイル整合性エラーが原因です。対策として、プログラムの該当パラメータ変更ブロックより前に、必ずG40またはG49を指令してツールオフセットを明示的にキャンセル（解除）する処理を追加してください。

G61指令を使用するとワーク表面にツールマーク（食い込み痕）が残るのを防ぐ方法はありますか？

G61による完全停止時、刃先がワークに接触した状態で送り速度が一時的にゼロになる（ dwell 状態）ため、切削圧の変動で微小な食い込みが発生します。これを防ぐには、角部の精密加工が終わる直前のブロックでG64（切削モード）に切り替えるか、ツールパスの進入・退出経路にアプローチ円弧（R）を挿入して、刃物の当たりを緩和させるプログラミングを行ってください。