FANUC Series 0i-MODEL F Plus. CONNECTION MANUAL (FUNCTION) - page 36

1. AXIS CONTROL

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 242 - 

1.8 

ANGULAR AXIS CONTROL 

Overview 

When the angular axis installed makes an angle other than 90

°

  with the perpendicular axis, the angular 

axis control function controls the distance traveled along each axis according to the inclination angle as in 
the case where the angular axis makes 90

°

 with the perpendicular axis. 

Arbitrary axes can be specified as a set of an angular axis and perpendicular axis by parameter setting. 
The actual distance traveled is controlled according to an inclination angle. However, a program, when 
created, assumes that the angular axis and perpendicular axis intersect at right angles. The coordinate 
system used at this time is referred to as the program coordinate system. (The program coordinate system 
may be referred to as the Cartesian coordinate system, and the actual move coordinate system may be 
referred to as the slanted coordinate system or machine coordinate system.) 

 

θ

 

+Y'(Hypothetical axis) 

+Y'(Angular axis) 

θ

: Inclination angle 

+X(Perpendicular axis) 

Program coordinate system 

(Cartesian coordinates) 

Machine coordinate system 

(Slanted coordinates) 

+Y' 

+X 

+X 

+Y 

 

Fig. 1.8 (a) 

 

Explanation 

- 

Travel distance of each axis 

When the amounts of travel along the angular axis and the perpendicular axis are Ya and Xa, respectively, 
the amounts are controlled according to the formulas shown below. 

 

Ya =

Yp

cos 

θ

 

Xa

,

Ya

: Actual distance 

Xp

,

Yp

: Programmed distance 

The amount of travel along the perpendicular axis is corrected by the influence of travel along the angular 
axis, and is determined by the following formula: 
 

Xa = Xp – C 

×

 Yp 

×

 tan

θ

 

 

NOTE 

 

The coefficient C is 2 in the case of diameter specification for the perpendicular 
axis (X) or 1 in the case of radius specification. 

 

 

+Y (Angular axis) 

+Y' (Hypothetical axis) 

θ

 

Yp tan

θ

 

(perpendicular axis 

component produced by 
travel along the angular axis) 

Xp and Yp 

Xa and Ya 

Actual tool travel 

+X (Perpendicular axis) 

 

Fig. 1.8 (b) 

 

B-64693EN-1/01

 

 

1. AXIS CONTROL

 

- 243 - 

  - 

Feedrate 

When the Y-axis is an angular axis, and the X-axis is a perpendicular axis, the feedrate along each axis is 
controlled as described below so that the feedrate in the tangent direction becomes Fp. 
The feedrate component along the Y-axis is determined by the following expressions: 

 

Fay =

Fp

cos 

θ

 

Fa

 represents the actual feedrate. 

Fp

 represents a programmed feedrate. 

 

Fax = Fp – Fp 

×

 tan

θ

 

 

  - 

Absolute and relative position display 

An absolute and a relative position are indicated in the programmed Cartesian coordinate system. 
 

  - 

Machine position display 

A machine position indication is provided in the machine coordinate system where an actual movement is 
taking place according to an inclination angle.   
 

Method of use 

The angular and perpendicular axes for which angular axis control is to be applied must be specified 
beforehand, using  parameters Nos. 8211 and 8212. When 0 is set in one of the parameters, the same 
number is specified in the parameters, or a number other than the controlled axis numbers is specified in a 
parameter, however, an angular axis and perpendicular axis are selected according to the Table 1.8 (a). 
 

Table 1.8 (a) 

 

Angular axis 

Perpendicular axis 

M series 

Y-axis of the basic three axes (axis with 2 set in 
parameter No. 1022) 

Z-axis of the basic three axes (axis with 3 set in 
parameter No. 1022) 

T series 

X-axis of the basic three axes (axis with 1 set in 
parameter No. 1022) 

Z-axis of the basic three axes (axis with 3 set in 
parameter No. 1022) 

 
- 

Bit 0 (AAC) of parameter No. 8200 enables or disables the angular axis control. If the function is 
enabled, the distance traveled along each axis is controlled according to an angular angle parameter 
No. 8210. 

- 

By using bit 2 (AZR) of parameter No. 8200, whether to make a movement along the perpendicular 
axis by a movement made along the angular axis when a manual reference position return operation 
is performed along the angular axis can be chosen. When a movement along the perpendicular axis 
is enabled (AZR = 1), a reference position return operation along the perpendicular axis can be 
performed by a movement made along the angular axis. 

- 

Bit 3 (AZP) of parameter No. 8200 can be used to set reference position return end signals for the 
perpendicular axis ZP1 to ZP8<Fn094.0 to Fn094.7>  to  “0”  when a movement is made along the 
perpendicular axis due to a movement along the angular axis. 

- 

By setting the signal for disabling angular axis control for the perpendicular axis 
NOZAGC<Gn063.5> to “1”, slanted axis control only for the angular axis can be available. In this 
time the angular axis are converted to those along the slanted coordinate system without affecting 
commands to normal axis. 

 

Use this signal when operating each axis independently. 

 

  - 

Manual reference position return operation 

A movement is made to the reference position (machine position) set in parameter No. 1240. By using bit 
2 (AZR) of parameter No. 8200, whether to make a movement along the perpendicular axis when a 
reference position return operation is performed along the angular axis can be chosen. 
 

  - 

Automatic reference position return operation (G28, G30) 

A movement to the middle point along the angular axis affects a movement along the perpendicular axis. 
It is possible to select between Cartesian coordinate system operation (compatible with FS16

i

) and 

1. AXIS CONTROL

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 244 - 

angular coordinate system operation as the movement along the angular axis from the intermediate 
position to the reference position, using bit 0 (ARF) of parameter No. 8209. 
If manual reference position return operation is not performed even once after the power is turned on, 
operation is performed in the same sequence as for manual reference position return operation. So, 
specify commands first for the angular axis then for the perpendicular axis. 
Example 1) 
 

When the Y-axis is an angular axis and the X-axis is a perpendicular axis 
(1)  If the angular axis is first specified then the perpendicular axis is specified, reference position 

return operation is performed normally. 
G28Y_; 
G28X_; 

(2)  If the perpendicular axis is first specified then the angular axis is specified, or if the 

perpendicular axis and the angular axis are specified at the same time, alarm PS0372 is issued 
when a movement is made along the perpendicular axis. 
  G28X_;  or 

  G28X_Y_; 

  G28Y_;   

 

 
Example 2) 
 

Automatic reference position return example 
(If the Y-axis is an angular axis, the X-axis is a perpendicular axis, and the angular angle is -30

°

) 

<1>  Automatic reference position return command on the X-axis from point P2 
 

>G90G28X200.0 

<2>  Automatic reference position return command on the Y-axis from point P1 
 

>G90G28Y100.0 

(1)  If bit 0 (ARF) of parameter No. 8209 is 1 (compatible with FS16

i

) 

<1>  Coordinates at P1 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

57.735 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

<2>  Coordinates at P0 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

0.000 

 

  Y 

0.000 

  Y 

0.000 

 

30

°

 

+X (Perpendicular axis) 

+Y’ (Hypothetical axis) 

+Y (Angular axis) 

P1 

P0(0,0) 

P2 

257.735 

200 

57.735 

115.470 

 

Fig. 1.8 (c) 

 

(2)  If bit 0 (ARF) of parameter No. 8209 is 0 

<1>  Coordinates at P1 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

0.000 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

<2>  Coordinates at P0 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

0.000 

 

  Y 

0.000 

  Y 

0.000 

B-64693EN-1/01

 

 

1. AXIS CONTROL

 

- 245 - 

 

30

°

 

P1 

P0(0,0) 

P2 

200 

115.470 

+X (Perpendicular axis) 

+Y’ (Hypothetical axis) 

+Y (Angular axis) 

 

Fig. 1.8 (d) 

 

  - 

Reference position return operation of high-speed type 

When a reference position is already established and a reference position return operation of high-speed 
type is to be performed, the reference position return operation need not be performed in the order from 
the angular axis to the perpendicular axis. 
 

  - 

Machine coordinate selection (G53) 

By specifying (G90)G53X_Y_: (when the Y-axis is an angular axis, the X-axis is a perpendicular axis, 
and the inclination angle is -30

°

), a movement is made by rapid traverse. 

However, a movement along the angular axis (G53 command) does not affect a movement along the 
perpendicular axis, regardless of whether the signal for disabling angular axis control for the 
perpendicular axis (NOZAGC) is turned on or off. 
Example) 

<1>  Move command for movement from point P0 to point P1 

 

>G90G53Y100.0 

<2>  Move command for movement from point P1 to point P2 

 

>G90G53X200.0 

<1>  Coordinates of P1 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

-50.000 

  X 

0.000 

 

  Y 

86.603 

  Y  100.000 

<2>  Coordinates of P2 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

150.000 

  X  200.000 

 

  Y 

86.603 

  Y  100.000 

 

+Y (Angular axis)  +Y' (Hypothetical axis) 

P1(0,100) 

P2(200,100) 

+X 
(Perpendicular 
axis) 

P0(0,0) 

30

°

 

 

Fig. 1.8 (e) 

 

  - 

Commands for linear interpolation and positioning of linear interpolation type 
(G01, G00) 

The tool moves to a specified position in the Cartesian coordinate system when the following is specified: 
(G90)G00X_Y_; (when the Y-axis is an angular axis, the X-axis is a perpendicular axis, and the 
inclination angle is -30

°

) 

or 

1. AXIS CONTROL

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 246 - 

(G90)G01X_Y_F_; (when the Y-axis is an angular axis, the X-axis is a perpendicular axis, and the 
inclination angle is -30

°

) 

 
Example) Examples of positioning 
<1>  Move command for movement from point P0 to point P1 

 

>G90G00Y100.0 

<2>  Move command for movement from P1 to P2 

 

>G90G00X200.0

 

(1)  When the signal for disabling angular axis control for the perpendicular axis (NOZAGC) is set 

to “0” 
<1>  Coordinates of P1 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

57.735 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

<2>  Coordinates of P2 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

200.000 

  X  257.735 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

 

30

°

 

+Y (Angular axis) 

P1 

P0(0,0) 

P2 

257.735 

200 

57.735 

115.470 

+Y' (Hypothetical axis) 

+X 
(Perpendicular 
axis) 

 

Fig. 1.8 (f) 

 

(2)  When the signal for disabling angular axis control for the perpendicular axis (NOZAGC) is set 

to “1” 
<1>  Coordinates of P1 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

0.000 

  X 

0.000 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

<2>  Coordinates of P2 
 

(Absolute coordinate) 

(Machine coordinate) 

 

  X 

200.000 

  X  200.000 

 

  Y 

100.000 

  Y  115.470 

 

30

°

 

P1 

P0(0,0) 

P2 

200 

115.470 

+Y (Angular axis) 

+Y' (Hypothetical axis) 

+X (Perpendicular 
axis) 

 

Fig. 1.8 (g) 

 

  - 

3-dimensional coordinate conversion   

In the 3-dimensional coordinate conversion mode, slanted coordinate system conversion is applied to the 
workpiece coordinate system that has undergone 3-dimensional coordinate conversion. 

B-64693EN-1/01

 

 

1. AXIS CONTROL

 

- 247 - 

 

  - 

Stored stroke limit 

Stored stroke limits under angular axis control can be set not in a slanted coordinate system but in the 
Cartesian coordinate system by setting bits 0, 1, and 2 (AOT, AO2, and AO3) of parameter No. 8201. 

 

X 

Y 

Y' 

         

 

X 

Y 

Y' 

 

Fig. 1.8 (h) OT area in a slanted coordinate system  Fig. 1.8 (i) OT area in a Cartesian coordinate system 

 
Machine coordinates include a value converted for the angular axis and a compensation value for the 
perpendicular axis, so that a slanted machine coordinate system as shown in Fig. 1.8 (h) results. 
A stored stroke limit is checked in the machine coordinate system, so that the limit area is slanted to form 
a rhombus as shown in Fig. 1.8 (h). In this case, the area cannot be identified intuitively. So, stroke limits 
are checked not in an actual slanted machine coordinate system but in a virtual Cartesian machine 
coordinate system as shown in Fig. 1.8 (i). 
 
The functions that operate in the Cartesian coordinate system are: 
- 

Stored stroke limit 1 (Both of I and II) 

- 

Stored stroke limit 2 (G22/G23) 

- 

Stored stroke limit 3 

- 

Pre-movement stroke check 

The  pre-movement stroke check function does not work in a slanted coordinate system. Unless this 
function is enabled, and the coordinate system is converted to the Cartesian coordinate system, no stroke 
check is made. 
- 

Stored stroke external setting (function specific to the M series only and valid only for OT1) 

- 

Bit 7 (BFA) of parameter No. 1300 for specifying whether to issue an alarm before or after a stroke 
limit is exceeded (valid for OT1 and OT3) 

The stored stroke limit functions other than the above work in a slanted coordinate system. 

 

- 

General purpose retract 

When the angular axis control is valid the general purpose retract is retracted in the Cartesian coordinate 
system. Therefore the retracted distance (parameter No.7741) is set with the Cartesian coordinate system. 
Moreover, even if the command is the machine coordinate system (=the slanted coordinate system) such 
as G28, G30, G53 the general purpose retract is retracted in the Cartesian coordinate system. 

1. AXIS CONTROL

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 248 - 

 

X(Perpendicular axis) 

Y'(Hypothetical axis) 

Y(Angular axis) 

G53 Xxx Yyy ; 

xx 

yy 

Position Before retract 

 

Retracted distance of X axis 

Position After retract 

Retracted distance of Y axis 

 

 

Fig.1.8 (j) Retract motion 

 

  - 

Relationships between this function and axis-by-axis input/output signals 

The Table 1.8 (b) and Table 1.8 (c) indicates the relationships between this function and the meaning of 
each controlled axis signal. 
The input/output signals are classified as signals valid for the program coordinate system (Cartesian 
coordinate system) and signals valid for the machine coordinate system (slanted coordinate system). In 
the "Classification" column, "Cartesian" is indicated for a signal that is valid for the Cartesian coordinate 
system, and "Slanted" is indicated for a signal that is valid for the slanted coordinate system. 
A signal valid for the Cartesian coordinate system means a signal valid for a specified axis, and a signal 
valid for the slanted coordinate system is a signal valid for actual machine movement. 
This means that when a movement is made along the perpendicular axis by a movement along the angular 
axis alone: 
 

A signal valid for the Cartesian coordinate system is affected by a movement along the angular axis. 

 

A signal valid for the slanted coordinate system is not affected by a movement along the angular 
axis. 

 

Table 1.8 (b) 

Input signal 

Signal name 

Address  Classification 

Remarks 

Interlock signal for each 
axis 

*ITx 

G130 

Cartesian 

When a movement is made along the angular axis 
only, interlocking the perpendicular axis does not 
interlock a movement along the perpendicular axis 
made by a movement along the angular axis. 
Caution) 
When using the axis-by-axis interlock signal, make 
both of the angular axis and perpendicular axis are 
set to “1”. 

Overtravel 

*+Lx 
*-Lx 

G114 
G116 

Slanted 

This signal is applied to each axis independently. 
(If the perpendicular axis is made ”1”, no alarm is 
issued for the perpendicular axis even when an OT 
alarm is issued for the angular axis.) 

Deceleration signal for 
reference position 
return 

*DECx 

X009 

Slanted 

This signal is applied to each axis independently. 

Servo-off signal 

SVFx 

G126 

Slanted 

This signal is applied to each axis independently. 

B-64693EN-1/01

 

 

1. AXIS CONTROL

 

- 249 - 

Input signal 

Signal name 

Address  Classification 

Remarks 

Controlled axis removal 
signal 

DTCHx 

G124 

Slanted 

This signal is applied to each axis independently. 

Feed axis direction 
selection signal 

+Jx 
-Jx 

G100 
G102 

Cartesian 

A movement is made in the Cartesian coordinate 
system. (When the +J/-J signal for the angular axis 
is made “1”, a movement is made also along the 
perpendicular axis.) 

Mirror image 

MIx 

G106 

Slanted 

Mirror image is applied to the slanted coordinate 
system for each axis independently. 
Caution) 
Be sure to turn off the mirror image signal for the 
angular axis and perpendicular axis engaged in 
manual operation. 

Interlock signal for each 
axis direction, 
Tool offset write signals 

+MIT1, 
+MIT2 

X004.2, 

4 

Cartesian 

Set the tool compensation parameter in the 
Cartesian coordinate system. 

Each-axis machine lock 
signal 

MLKx 

G108 

Slanted 

This signal is applied to each axis independently. 

 

Table 1.8 (c) 

Output signal 

Signal name 

Address  Classification 

Remarks 

In-position signal 

INPx 

F104 

Slanted 

Applied to each axis independently. 

Mirror image check 
signal 

MMIx 

F108 

Slanted 

Applied to each axis independently. 

Controlled axis removal 
in-progress signal 

MDTCHx 

F110 

Slanted 

Applied to each axis independently. 

Travel in-progress 
signal 

MVx 

F102 

Slanted 

Applied to each axis independently. 

Reference position 
return completion signal 

ZPx 

F094 

Cartesian 

Applied to each axis independently. (A manual 
reference position return operation and the first 
automatic reference position return operation after 
power-up need to be performed first for the 
angular axis.) 

2nd reference position 
return completion signal 

ZP2x 

F096 

Cartesian 

Applied to each axis independently. 

3rd reference position 
return completion signal 

ZP3x 

F098 

Cartesian 

Applied to each axis independently. 

4th reference position 
return completion signal 

ZP4x 

F100 

Cartesian 

Applied to each axis independently. 

 

- Pitch Error Compensation 

The pitch error compensation is applied in a slanted coordinate system. 
 

Limitation 

  - 

3-dimensional coordinate conversion 

If  the basic three axes in the 3-dimensional coordinate conversion mode do no include a perpendicular 
axis and angular axis for angular axis control, operation cannot be performed normally in a correct slanted 
coordinate system. 
 

  - 

Linear scale with an absolute address reference mark 

- 

For both of the angular axis and perpendicular axis, a linear scale with an absolute address reference 
mark must be used. 

- 

Reference position return operation must be first completed along the angular axis.