Siemens G71/G710メトリック寸法プログラミング設定ガイド

はじめに

メトリックとインチの座標スケーリングのミスマッチがセットアップ中に発生すると、spindle ヘッドや turret が危険にシフトした軌道に沿って移動する重大なトラブルが発生します。工具オフセットやゼロオフセットの計算ミス、あるいはデフォルトの測定単位パラメータ MD 10240 の設定不整合がある場合、工具ノーズやガントリーはソフト安全リミットを容易にバイパスしてしまいます。この未補正状態により、切削工具がテーブル上の固定 fixture クランプやバイスジョー、あるいは回転する spindle chuck などの物理的な保持部材に激突し、軸のボールねじや工具を破損する深刻なハード衝突（クラッシュ）を引き起こし、raw stock を完全な scrap part に変えてしまいます。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ことになります。段取り前に MD 10240 パラメータを確認し、適切な G71/G710 の適用手順を確立することで、このコマンドで最も多い非計画停止を防ぎ、再現性の低下や不良品発生のリスクを排除して、高い信頼性と繰り返し精度を確保できます。

技術概要

項目	説明
指令コード	G71 / G710 (または ISOダイアレクトモード G291 では G21)
モーダルグループ	グループ13 / モーダル
対応ブランド	Siemens
主要パラメータ	MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC, FGREF
主な制約事項	コンパクトな SINUMERIK 802D sl では、作業領域制限パラメータ MD 10604 がロックされており、ワイド画面マルチタッチ座標表示をサポートしていません。

クイックリード

• G71とG710の選択: 直線的な幾何座標のみをスケーリングする場合は G71 を使用し、座標速度、アクティブなパス feedrates（F値）、および長さ関連のシステム変数を同時に動的スケーリングする場合は G710 を選択します。
• バイリンガル解釈の設定: レガシーなISOスタイルの G21 メトリック寸法指令を実行する前に、明示的に G291 を指令してインタプリタを ISO Dialect Mode に切り替えます。
• プログラム寸法の独立: ShopMillまたはShopTurnのプログラムヘッダで寸法単位を設定し、プログラム固有の座標位置をスケーリングしながら、システムオフセットはマシンのデフォルトのシステム単位のまま残します。
• ISO G21の単独プログラミング: 構文エラーを避けるため、ISO Dialectの G21 指令は、同時移動指令や補助指令を伴わずに、必ず行の先頭の独立したブロックに記述してください。
• デフォルトリセット状態の設定: マシーンデータパラメータ MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES を使用して、システムリセット時または電源投入時にグループ13を自動的に G71 に初期化します。
• 回転軸ファクタの計算: G71 または G710 のメトリックスケーリング下で動作させる場合、回転軸の幾何ファクタ FGREF[A] = 57.296 を指定します。

基本概念

Siemens 制御装置において G71 および G710 コマンドを使用したメトリック寸法記入の実践的なプログラミングは、ミリメートルで記述されたプログラムを実行する際、アプリケーションエンジニアに高精度な制御を提供します。これらの準備機能コマンドはメトリック座標系を確立し、制御装置による長さ寸法の解釈方法を規定します。高度な G710 システムを利用することで、プログラマは直線的なデカルト座標（Cartesian座標）位置だけでなく、アクティブな feedrate（mm/min または mm/rev の F値）や長さ関連のシステム変数（工具長や半径オフセットなど）も同時に動的に変換され、手動での再計算エラーを排除できます。このメトリック統合は、バイリンガルシステム間で正確な工具経路を維持する必要がある多軸旋削およびミーリングのセットアップにおいて特に有用です。

プログラマやセットアップオペレータは、アクティブなスケーリングデータ、工具オフセット、およびリセットパラメータに関して絶対的な警戒を維持しなければなりません。自動 cycle を開始する前に、セットアップオペレータは workpiece の保持部材内に raw stock（未加工素材）を物理的に配置し、固定する必要があります。これには、マシンのバイスジョーにクランプするか、テーブルのクランプに取り付けるか、または旋盤の spindle chuck に固定することが含まれます。セットアップ中に座標スケーリング of ミスマッチが発生したり、ゼロオフセットにおけるミリ・インチ変換が誤って計算されたりすると、工具インデックス turret（または spindle ヘッド）は危険にシフトした軌道に沿って移動します。このような状況下では、工具ノーズやガントリーがソフト安全リミットを容易にバイパスし、切削工具を物理的な保持部材に直接衝突させ、深刻な物理的衝突を引き起こします。

コマンド構造

ネイティブの Siemens モード（G290）において、G71 および G710 は G-code グループ13に属する準備機能コマンドです。標準 of G71 はその変換を直線的な幾何座標（X、Y、Z、極半径 RP、および円弧中心オフセット I、J、K）のみに厳密に制限しますが、G710 は拡張されたコマンドです。G710 がプログラムされると、座標、アクティブなパス feedrates（F値）、および長さ関連のシステム変数（アクティブな工具摩耗、長さ、半径補正など）を同時にメトリック単位にスケーリングします。この2層構造により、バイリンガルコンパイル時の feedrate ミスマッチの問題が防止されます。

ISO Dialect モード（G291）に切り替える場合、コンパイラはメトリック寸法用に G21 を解釈します。G21 コマンドは ISO システムのグループ06に属します。解析の競合を防ぐため、これはブロックの先頭に記述し、かつ移動コマンドを伴わない独立したブロックでプログラムする必要があります。これにより、コントローラの整合性を維持しながら、レガシープログラムとの互換性が保証されます。

構文

G71 X... Y... Z... ; 幾何学的メトリック座標スケーリング
G710 X... Y... Z... F... ; 座標と feedrates の動的メトリックスケーリング
G291 ; インタプリタを ISO Dialect モードに切り替え
G21 ; ISO メトリックコマンドの選択（独立したブロックに記述必須）

パラメータ

パラメータ	説明	範囲 / デフォルト
MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC	アクティブなインチ寸法設定中であっても、デフォルトで feedrates（F値）やワークオフセットなどの非幾何学的設定がメトリック標準を使用して解釈されるかどうかを決定します。	Boolean/数値（システムデフォルト）
MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES	チャネルリセットまたは NC システムの電源投入時に、グループ13のデフォルトの G-code リセット状態を G71 に構成します。	G-code（通常は G71）
FGREF	回転軸の幾何ファクタ。G71/G710 下では、座標スケーリングを維持するために基準ファクタが FGREF[A] = 57.296 として計算されます。	実数（基準ファクタ: 57.296）
算術Rパラメータ（R0〜R999）	実数値を受け入れる一般的なユーザー変数。	最大8桁の小数を伴う ±(0.0000001〜99999999)

ブランド別応用

Siemens

Siemens 制御装置は、G71 および G710 を通じてメトリック寸法記入を管理します。基本的な G71 コマンドは Cartesian座標と極半径を変換しますが、工具オフセットと feedrates はデフォルトのマシンシステム単位のままにします。幾何座標とアクティブな feedrates（F値）の両方を同時に変換するには、G710 がアクティブである必要があります。ISO Dialect モード（G291 を介して有効化）では、G21 は移動を伴わずにブロックの先頭かつ独立したブロックでプログラムする必要があります。

• MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC: デフォルトのシステムパラメータがメトリックシステムを使用して解析されるかどうかを定義します。
• MD 10604 $MC_WALIM_GEOAX_CHANGE_MODE: 軸の切り替え時における作業領域の制限を構成します。コンパクトな 802D sl ではロックされています。
• MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES: デフォルトの起動時の G-code を G71 に構成します。

警告: バイリンガルプログラムにおいて、G290 または G291 への切り替えを明示的に行わないと、構文エラーや座標シフトが発生する可能性があります。G291 を使用する際は、G21 がそれ自体のブロックに隔離されていることを確認してください。

ブランド比較

制御シリーズ / モード	座標表示 & インターフェース	パラメータ MD 10604 設定	メトリックコマンドセット
SINUMERIK 840D sl	アクティブな座標および Gグループのモーダルリストを表示するための、ワイド画面フォーマットのマルチタッチスクリーンをサポート。	完全に調整可能で、ユーザー構成可能。	ネイティブの G71 / G710 および ISO Dialect G21（G291 を介する）をサポート。
SINUMERIK 802D sl	コンパクトなディスプレイ。ワイド画面フォーマットのマルチタッチ座標画面はサポートされていません。	ハードロックされたシステムパラメータ。変更不可。	ネイティブの G71 / G710 および ISO Dialect G21（G291 を介する）をサポート。
Bilingual ISO Dialect (G291)	画面上に ISO G-code ステータスを表示します。	外部 ISO コンパイラパラメータによって制御されます。	ネイティブの G71/G710 の代わりに G21 をモーダルで利用し、これはブロックの先頭の独立したブロックに記述する必要があります。

技術解析

座標変換およびメートル・インチのスケーリング中に、Siemens は Fanuc および Mitsubishi の制御装置と明確に区別される3つのプログラム的および座標的挙動を示します。

第一に、Siemens は個別の G-code コマンド（G71 対 G710）を介して幾何学的スケーリングと技術的変数スケーリングを分離しています。Fanuc および Mitsubishi の G-codes（G21 または G71）は、直線座標と feedrate スケールを同時に変換するシステム全体の遷移を適用しますが、Siemens は幾何座標スケーリング用の G71 と、座標速度、feedrates、および長さ関連のシステム変数を同時に動的にスケーリングするための G710 を提供します。この2層構造により、バイリンガルコンパイル時の feedrate ミスマッチの問題が回避されます。

第二に、Siemens はメトリックの遷移を管理するためにバイリンガルインタプリタモデル（G290/G291）で動作します。Fanuc および Mitsubishi の制御装置は単一の連続するプログラムフロー内で座標オーバーライドをネイティブに解釈しますが、Siemens は、レガシーな ISO スタイルの G21 呼び出しを含むブロックをコンパイルするために、プログラマが G291 を介してコンパイラを明示的に ISO Dialect Mode に切り替える必要があります。ネイティブの Siemens モード（G290）内では、G71 は「入力システムメトリック（長さ）」（グループ13）を表し、標準のメトリック加工を Siemens フォーマットで記述できるようにしながら、プログラマが同じ部品ファイル内のネイティブな SINUMERIK パラメトリック計算やフレームに容易にアクセスできるようにします。

第三に、Siemens はプログラムヘッダの寸法単位をデフォルトのマシンシステムから隔離します。ShopMill および ShopTurn のプログラムヘッダを通じて、Siemens は「寸法単位」（mm または inch）が実際のプログラム内の位置データのみをスケーリングできるようにし、工具オフセットや送りをマシンのデフォルト単位 of まま残します。対照的に、Fanuc および Mitsubishi の旋盤制御装置は、G21（または G71）が実行されたときにシステム全体のモーダル遷移を適用し、工具オフセットおよび摩耗レジスタの即時変換を強制します。

プログラム例

N10 G290 ; インタプリタをネイティブの Siemens モードに切り替え
N20 G90 G17 G71 X100.0 Y150.0 Z5.0 F500.0 ; 絶対座標、XY平面、メトリック長さ、feedrate 500 mm/min を確立
N30 G91 G710 F100.0 ; インクリメンタルモード、G710 は feedrate を 100 mm/min に動的にスケーリング、パス距離は mm 単位
N40 G291 ; バイリンガルインタプリタを ISO Dialect モードに切り替え
N50 G21 ; ブロックの先頭かつ独立したブロックで ISO メトリックコマンドを選択

空運転 (dry run)の実行

空運転（DRYアクティブ）の間、コントローラはブロック N20 のプログラムされた feedrates F500.0 mm/min およびブロック N30 の F100.0 mm/min を、事前に定義された空運転の速度でオーバーライドします。オペレータは、工具破損や spindle chuck またはバイスジョーとのハードな衝突を防ぐため、未加工素材（raw stock）を切削する前に空運転が解除されていることを確認しなければなりません。工具経路の軌道をゆっくり確認するため、シングルブロックモードを使用する必要があります。

エラー解析

ブランド	アラームコード	発生条件	症状 / エラーメッセージ	原因と対策
Siemens	Alarm 14800	feedrate F を明示的に再定義せずに、座標系間または単位寸法設定間を移行する。	"Channel %1 Set %2 programmed path velocity is less than or equal to zero."	単位スケーリング切り替え後に feedrate がゼロになるか、欠落しています。新しい F値を明示的にプログラムするか、G710 を使用してアクティブな feedrates をスケーリングします。
Siemens	Alarm 12080	ISO Dialect モードにおいて、他の移動コマンドと同じブロックで G21 をプログラムする。	"Syntax error."	ISO の同時実行ルールの違反。G21 はブロックの先頭にプログラムし、それ自身の独立したブロックに隔離する必要があります。
Siemens	Alarm 61805	cycle 呼び出し中に、プログラムされた座標に絶対値（G90）とインクリメンタル値（G91）の両方が含まれている。	"Value programmed absolute and incremental."	単一ブロック内でのプログラムモードの混在。プログラムロジックを確認し、絶対値パラメータとインクリメンタルパラメータを分離します。
Siemens	Alarm 14060	許容範囲外のブロックスキップ値を指令する。	"Impermissible skip level for differential block skip."	ブロックスキップレベルが 1 から 9 の間ではありません。有効な範囲に収まるようにスキップレベルを変更します。

実務応用ノウハウ

座標システムや寸法単位の切り替え後に feedrate F値 を明示的に再定義しないと、パス速度がゼロまたは未定義となり、Alarm 14800（プログラムされたパス速度がゼロ以下）が発生してマシンが急停止します。G71 から G710、あるいはその逆の切り替え時には、制御装置が自動的に feedrate をスケーリングすると仮定してはなりません。標準の G71 コマンドは幾何座標（デカルト座標や極半径）のみを変換し、工具オフセットや feedrates はマシンの基本システム設定である MD 10240 に依存したままになります。この状態を防ぐには、座標速度や技術パラメータを同時にスケーリングする G710 を明示的に使用するか、移行後に新しい F値 をプログラム内で記述する必要があります。また、g54-settable-zero-offset や g58-programmable-zero-offset などのワークオフセット設定がアクティブなスケーリングモードと正しく連動しているかを検証することも、ロット間の寸法ばらつきを防ぐために不可欠です。さらに、ISO Dialect モード（G291）で G21 を使用する際は、移動コマンドを伴わない独立したブロックの先頭に記述しなければ Alarm 12080（構文エラー）を引き起こし、非計画停止の原因になります。特にパラメータ変更がロックされているコンパクトな SINUMERIK 802D sl などのシステムでは、段取り前にこれらの設定と MD 18800 を確認し、実加工前に spindle を停止した状態でのシングルブロックによる空運転で画面上の有効モーダル表示を検証することが、再現性の低下や不良品発生を防ぐ実務上の鍵となります。

関連コマンド

• G70: 制御装置が Cartesian座標および極半径を帝国インチで解釈するように切り替えることで、アクティブな G71 のメトリック寸法記入を非アクティブにします。
• G700: 幾何座標とパス feedrates などの技術パラメータの両方を同時にスケーリングし、制御を高精度な帝国インチ寸法記入に切り替えます。
• G290 / G291: 標準の G71/G710 コマンドを受け入れるネイティブの Siemens モード（G290）と、ISO G21 コマンドを解析する ISO Dialect モード（G291）の間でコントローラを交互に切り替えます。
• SUPA: すべてのプログラム可能および設定可能なゼロオフセットとアクティブフレームをブロックごとに抑制し、g53-suppress-current-frame で説明されているように、機械座標ゼロへの安全な工具退避を可能にします。

おわりに

G71 および G710 によるメトリック寸法設定を正しく運用することは、マルチ軸加工における精度と生産の安定性を確保するための前提条件です。プログラム内の寸法とマシンの基本パラメータ MD 10240 との整合性を段取り前に検証し、技術変数が同期される G710 を適切に使い分けることで、ロット間の寸法ばらつきを防ぎ、高い繰り返し精度を維持できます。量産稼働前に設定パラメータのダブルチェックを標準化することが、非計画停止や不良品発生のリスクを最小限に抑える最善の推奨策です。

よくある質問

ロット間の寸法ばらつきを防ぐため、G71呼び出しの前に検証すべきSiemensパラメータは何ですか？

マシーンデータパラメータ MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC が正しく設定されているか確認してください。このパラメータは、プログラムの寸法単位が切り替わっても、工具オフセットやゼロオフセットなどの非幾何データがメトリックで解釈されるかを決定します。量産前にこのパラメータを画面上で確認し、測定記録と照合して一貫したスケーリング状態を維持してください。

G71/G710移行後に F値を再プログラムし忘れた場合、どのようなアラームが発生しますか？

feedrate のスケーリング mismatch により、経路速度がゼロ以下になり Alarm 14800 が発生してプログラムがハングアップします。標準の G71 は幾何座標のみを変換し feedrate は変換しないため、移行後のブロックまたは同一ブロックで新しい F値を明示的に記述する癖を徹底してください。

ISO Dialect モードで G21 コマンドを実行した際に Alarm 12080 が発生する原因と対策は何ですか？

これは、G21 が軸移動や他の G-code と同じブロックに混在してプログラムされたことによる構文エラーです。Siemens の外部コンパイラは、ISO モード切り替え後の G21 に対して厳格な単独ブロック記述を要求するため、必ず単独の行に G21 のみをプログラムの先頭に記述して他のコマンドから隔離してください。