FANUC Series 0i-MODEL F Plus. CONNECTION MANUAL (FUNCTION) - page 197

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1530 - 

   

  Omitting orientation 

When the orientation at the time of switching to the spindle positioning mode is not required (for example, 
when no start position is specified, and only incremental positioning from the current position is needed), 
the orientation performed at the time of switching to the spindle positioning mode can be omitted by 
setting bit 2 (ISZ) of parameter No. 4950. In this case, when the M code for switching to the spindle 
positioning mode is specified, the spindle control mode is just changed to the spindle positioning mode 
without orientation. This completes the switching to the spindle positioning mode. 
 

   

  Program origin 

The position at which the orientation is completed is regarded as the program origin. The program origin 
can be changed by coordinate system setting (G92 (T series G code B, C/M series) or G50 (T series G 
code A)) or automatic coordinate system setting (bit 0 (ZPR) of parameter No. 1201). 
When the orientation is omitted, the program origin is not established, so operations by absolute 
commands in spindle positioning by axis address are not guaranteed. 
 

  - 

Command system 

The command system comes in two types: The first positions a semi-fixed angle; the second positions an 
optional angle. 
 

   

  Semi-fixed angle positioning 

Specify a positioning angle with an M code. Six types of M codes M

α

 to M(

α

+5) can be specified. The 

value of 

α

  is set in parameter No. 4962 in advance. The positioning angles corresponding to M

α

  to 

M(

α

+5) are listed below, and 

β

 is set in parameter No. 4963 in advance. 

 

M code 

(Example) 

β

=

α

+5 

Indexing angle 

(Example) 

β

=30

°

 

M

α

 

β

 

30

°

 

M (

α

+1) 

2

β

 

60

°

 

M (

α

+2) 

3

β

 

90

°

 

M (

α

+3) 

4

β

 

120

°

 

M (

α

+4) 

5

β

 

150

°

 

M (

α

+5)   

6

β

 

180

°

 

 
When the number (

γ

) of M codes used is specified in parameter No. 4964, M codes M

α

 to M(

α

+(

γ

-1)) 

can be specified in up to 255 ways (M

α

 to M(

α

+(255-1))). 

 

M code 

(Example) 

γ

 = 11 

Indexing angle 

(Example) 

β

=30

°

 

M

α

 

β

 

30

°

 

M (

α

+1) 

2

β

 

60

°

 

M (

α

+2) 

3

β

 

90

°

 

M (

α

+3) 

4

β

 

120

°

 

to 

to 

to 

M (

α

+11-1)   

11

β

 

330

°

 

 
One of the rotation directions can be set by setting bit 1 (IDM) of parameter No. 4950. 
 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1531 - 

   

  Optional angle positioning 

The position at any angle is specified by using an axis address followed by a signed numeric value. The 
axis address must be specified in the G00 mode. 
(In the subsequent explanation, the axis address is assumed to be the C-axis.) 
(Example) 
 

C-45000 

 

C180.000 

A numeric value with a decimal point can be entered. The position of the decimal point denotes the 
degree position. 
(Example) C36.0 = C36 
 

   

  Absolute and incremental commands 

Positioning by specifying a semi-fixed angle (by M code) is always incremental.   
One of the rotation directions can be set by setting bit 1 (IDM) of parameter No. 4950. 
 
For positioning at any angle, an absolute command and an incremental command can be specified. 
When an absolute command is used for positioning at any angle, short-cut control (by setting bit 1 (RAB) 
of parameter No. 1008 to 0) is also enabled using the rotation axis rollover function (by setting bit 0 
(ROA) of parameter No. 1008 to 1). 

 

180° 

90° 

B 

A 

Program origin 

 

 

Command method 

G code system A for T series 

G code system B, C for T series 

  M series 

Address 

used 

Command of A-B 

on the above Figure 

Address used 

and G-code 

Command of A-B 

on the above Figure 

Absolute 
command 

Direct the end point 
position by the distance 
from the program origin 

C 

C180.0 ; 

G90, C 

G90C180.0 ; 

Incremental 
command 

Command by the 
distance between the 
start and end points.   

H 

H90.0 ; 

G91, C 

G91C90.0 ; 

 

   

  Spindle positioning feedrate 

Spindle positioning is done at the rapid traverse rate specified by parameter No. 1420. 
Overrides of 100%, 50%, 25% and F0 (parameter No. 1421) are also applied. 
 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1532 - 

  - 

Spindle positioning reset 

A specific M code (parameter No. 4961) must be specified when the mode is changed from spindle 
positioning to normal spindle rotation.   
 
Also in the following cases, the spindle positioning mode is canceled, and the spindle rotation mode is 
entered: 
 
<1>  A reset operation (including emergency stop) is performed when a servo alarm is issued. 
<2>  A reset operation (including emergency stop) is performed when a spindle alarm is issued. 
<3>  The orientation operation is stopped in the middle by a reset, alarm, and so on. 
<4>  A reset operation (including emergency stop) is performed when bit 0 (IOR) of parameter No. 4950 

is set to 1. 

 

Diagnosis data 

1544 

 

Spindle positioning sequence status 

 
The spindle positioning sequence status is indicated. (For each spindle) 
 
1) 

Sequence for switching to the spindle positioning mode 
Indication  Description 
00010003  Wait until spindle stop complete signal SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
00010005  Wait for completion of switching to spindle positioning mode 
00010006  Wait until spindle unclamp completion signals *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
00010008  Wait for completion of orientation operation 
00010009  Wait for completion of preset processing after orientation 
0001000A  Wait until spindle clamp completion signals *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 
 

2) 

Spindle positioning sequence 
Indication  Description 
00020004  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
 

 

Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 

00020006  Wait for completion of positioning operation 
00020007  Wait until *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 
 

 

For spindle positioning sequence B specifications (when bit 7 (IMB) of parameter No. 4950 is set to 
1) 
00040003  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
00040005  Wait for completion of switching to spindle positioning mode 
00040006  Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
00040008  Wait for completion of positioning operation 
00040009  Wait until *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 
0004000A  Wait for completion of spindle positioning mode cancellation 
 

3) 

Spindle positioning mode cancellation sequence 
Indication  Description 
00030003  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
 

 

Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 

00030004  Wait for completion of spindle positioning mode cancellation 
 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1533 - 

5207 

 

Clamp/unclamp sequence status 

 
The clamp/unclamp sequence status is indicated. (For each controlled axis) 
 
1) 

Sequence for switching to the spindle positioning mode 
Indication  Description 
00030001  Wait until spindle stop complete signal SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
00030002  Wait for completion of switching to spindle positioning mode 
00030004  Wait until spindle unclamp completion signals *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
00030005  Wait for completion of orientation operation 
00030006  Wait until spindle clamp completion signals *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 
 

2) 

Spindle positioning sequence 
Indication  Description 
00070001  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
00070002  Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
00070003  Wait for completion of positioning operation 
00070004  Wait until *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 

 

For spindle positioning sequence B specifications (when bit 7 (IMB) of parameter No. 4950 is set to 
1) 
000D0001  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
000D0002  Wait for completion of switching to spindle positioning mode 
000D0004  Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
000D0005  Wait for completion of positioning operation 
000D0006  Wait until *SCPFs is turned on (“1”->”0”) 
000D0007  Wait for completion of spindle positioning mode cancellation 
 

3) 

Spindle positioning mode cancellation sequence 
Indication  Description 
000B0001  Wait until SPSTPs is turned on (“0”->”1”) 
000B0002  Wait until *SUCPFs is turned on (“1”->”0”) 
000B0004  Wait for completion of spindle positioning mode cancellation 
 
FFFFFFFF  End of sequence 
 

Spindle tuning screen 

In the spindle positioning mode, indications related to the spindle positioning mode appear. 
For details, please refer to Spindle tuning screen of MAINTENANCE MANUAL (B-64695EN). 
 

Signal 

Spindle unclamp signals 
 

SUCLPA<Fn038.1> : First spindle 

 

SUCLPB<Fn400.1> : Second spindle 

 

SUCLPC<Fn400.2> : Third spindle 

 

SUCLPD<Fn400.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  These signals specify that spindle mechanical clamping be released in a spindle 

positioning sequence. 
When this signal turns to “1”, unclamp the spindle on the machine (release the brakes or 
extract the pin).   

 

[Output cond.]  Refer to the sequence (Timing chart) in this section. 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1534 - 

Spindle unclamp completion signals 
 

*SUCPFA<Gn028.4> : First spindle 

 

*SUCPFB<Gn400.1> : Second spindle 

 

*SUCPFC<Gn400.2> : Third spindle 

 

*SUCPFD<Gn400.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  These signals indicate that unclamping the spindle is complete in response to the spindle 

unclamp signal SUCLPs. 

 

Spindle clamp signals 
 

SCLPA<Fn038.0> : First spindle 

 

SCLPB<Fn401.1> : Second spindle 

 

SCLPC<Fn401.2> : Third spindle 

 

SCLPD<Fn401.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  These signals specify that the spindle be clamped mechanically in a spindle positioning 

sequence. 
When this signal turns to “1”, clamp the spindle on the machine (apply the brakes or 
insert the pin). 

 

[Output cond.]  Refer to the sequence (Timing chart) in this section. 

 

Spindle clamp completion signals 
 

*SCPFA<Gn028.5> : First spindle 

 

*SCPFB<Gn401.1> : Second spindle 

 

*SCPFC<Gn401.2> : Third spindle 

 

*SCPFD<Gn401.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  These signals indicate that clamping the spindle is complete in response to the spindle 

clamp signal SCLPs. 

 

Spindle positioning mode signals 
 

MSPOSA<Fn039.0> : First spindle 

 

MSPOSB<Fn402.1> : Second spindle 

 

MSPOSC<Fn402.2> : Third spindle 

 

MSPOSD<Fn402.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  These signals indicate that the spindle is in the spindle positioning mode. 

 

[Output cond.]  Refer to the sequence (Timing chart) in this section. 

 

Spindle stop complete signal 
 

SPSTPA<Gn028.6> : First spindle 

 

SPSTPB<Gn402.1> : Second spindle 

 

SPSTPC<Gn402.2> : Third spindle 

 

SPSTPD<Gn402.3> : Fourth spindle 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  After checking that these signals are set to 1, the CNC performs spindle orientation, 

spindle positioning, and spindle positioning cancellation. 

 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1535 - 

  - 

Signals related to gear change 

 
Gear selection signals GR1O,GR2O,GR3O<Fn034.0 to 2> 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  These signals inform the PMC of the selected gear stage. 

 

[Output cond.]  For information about these signals, see "SPINDLE SPEED CONTROL". 

 

Gear selection signals GR1, GR2<Gn028.1,.2> 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  These signals inform the CNC of the gear stage currently selected. 

 

[Operation]  For information about these signals, see "SPINDLE SPEED CONTROL". 

 

Clutch/gear signals (serial spindle) 
 

CTH1A,CTH2A<Gn070.3,Gn070.2> : First spindle 

 

CTH1B,CTH2B<Gn074.3,Gn074.2> : Second spindle 

 

CTH1C,CTH2C<Gn204.3,Gn204.2> : Third spindle 

 

CTH1D,CTH2D<Gn266.3,Gn266.2> : Fourth spindle 

See the relevant manual of the serial spindle. 
 
These signals determine the gear parameters (such as the loop gain) to be used. 
Although the gear selection signals for a serial spindle are CTH1 and CTH2, also input GR1 and GR2. 
Avoid changing the states of these signals in the spindle positioning mode. 
 
Relationship between selected gear and spindle gear selection signals 

CNC side 

Serial spindle 

side 

Lathe system and machining center system 

(with constant surface speed control 

(SSC(No.8133#0)=1)) 

Machining center system (with constant 

surface speed control (SSC(No.8133#0)=0)) 

GR2 

GR1 

Selected gear 

GR3O 

GR2O 

GR1O 

Selected gear  CTH1  CTH2 

0 

0 

1st gear 

0 

0 

0 

1st gear 

0 

0 

0 

1 

2nd gear 

0 

1 

1 

2nd gear 

0 

1 

1 

0 

3rd gear 

1 

0 

0 

3rd gear 

1 

0 

1 

1 

4th gear 

 

1 

1 

 

NOTE 

1  With a machining system, GR1 and GR2 need not be input if the constant 

surface speed control is not available (SSC(No.8133#0)=0), and bit 4 (GTT) of 
parameter No. 3706 is 0. When the CNC outputs gear selection signals GR3O, 
GR2O, and GR1O to make a gear change on the machine side, CTH1 and 
CHT2 must also be input. 

2  The above combinations of clutch/gear signals (CTH1 and CTH2) are just 

examples. 

 

Since the serial spindle selects a gear by using CTH1 and CTH2 independent of 
gear selection on the CNC, the signals must be input as necessary, and serial 
spindle parameters must be set accordingly. 

 

  - 

Other signals 

Reference position return completion signal ZPx<Fn094> 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  This signal indicates that spindle orientation of the spindle positioning axis is completed. 

 

[Output cond.]  This signal is set to 1 when spindle orientation is completed, and the signal is set to 0 

when spindle positioning or spindle positioning cancellation is performed. 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1536 - 

 

Signal address 

 

 

 

#7 

#6 

#5 

#4 

#3 

#2 

#1 

#0 

Gn028 

 

 

SPSTPA 

*SCPFA 

*SUCPFA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gn028 

 

 

 

 

 

 

GR2 

GR1 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gn400 

 

 

 

 

 

*SUCPFD 

*SUCPFC 

*SUCPFB 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gn401 

 

 

 

 

 

*SCPFD 

*SCPFC 

*SCPFB 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gn402 

 

 

 

 

 

SPSTPD 

SPSTPC 

SPSTPB 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn034 

 

 

 

 

 

 

GR3O 

GR2O 

GR1O 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn038 

 

 

 

 

 

 

 

SUCLPA 

SCLPA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn039 

 

 

 

 

 

 

 

 

MSPOSA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn094 

 

ZP8 

ZP7 

ZP6 

ZP5 

ZP4 

ZP3 

ZP2 

ZP1 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn400 

 

 

 

 

 

SUCLPD 

SUCLPC 

SUCLPB 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn401 

 

 

 

 

 

SCLPD 

SCLPC 

SCLPB 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fn402 

 

 

 

 

 

MSPOSD 

MSPOSC 

MSPOSB 

 

 

  - 

For first serial spindle 

 

 

#7 

#6 

#5 

#4 

#3 

#2 

#1 

#0 

Gn070 

 

 

 

 

 

CTH1A 

CTH2A 

 

 

 

  - 

For second serial spindle 

 

 

#7 

#6 

#5 

#4 

#3 

#2 

#1 

#0 

Gn074 

 

 

 

 

 

CTH1B 

CTH2B 

 

 

 

  - 

For third serial spindle 

 

 

#7 

#6 

#5 

#4 

#3 

#2 

#1 

#0 

Gn204 

 

 

 

 

 

CTH1C 

CTH2C 

 

 

 

  - 

For fourth serial spindle 

 

 

#7 

#6 

#5 

#4 

#3 

#2 

#1 

#0 

Gn266 

 

 

 

 

 

CTH1D 

CTH2D 

 

 

 

  - 

Sequence (Timimg chart) 

 

 

  Switching to the spindle positioning mode 

The operation of canceling the spindle rotation mode to enter the spindle positioning mode is performed 
by specifying an M code for switching to the spindle positioning mode. 
Set the M code for switching to the spindle positioning mode in parameter No. 4960 in advance. 
<1>  Suppose that an M code is specified by a program. 
<2>  Auxiliary function code signal M00 to M31 is sent, and the auxiliary function strobe signal MF is set 

to 1 at the same time. This sending procedure is the same as for ordinary auxiliary functions. 

<3>  When strobe signal MF is set to 1, the PMC must read the code signal and perform corresponding 

processing. After completing the corresponding processing, the PMC sets spindle stop complete 
signal SPSTPs to 1 when the spindle is stopped. 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1537 - 

<4>  As soon as setting strobe signal MF to 1, the CNC checks whether spindle stop complete signal 

SPSTPs is set to 1. When SPSTPs is set to 1, the CNC changes the spindle control mode from the 
spindle rotation mode to spindle positioning mode, and sets spindle positioning mode signal 
MSPOSs to 1. 

<5>  The CNC sets spindle unclamp signal SUCLPs to 1. 
<6>  When spindle unclamp signal SUCLPs is set to 1, the PMC performs processing to make the spindle 

usable for positioning. When completing the processing, the PMC sets spindle unclamp completion 
signal *SUCPFs to 0. 

<7>  When spindle unclamp completion signal *SUCPFs are set to 0, the CNC sets spindle unclamp 

signal SUCLPs to 0 to post that the CNC has received the *SUCPFs signal. 

<8>  When spindle unclamp signal SUCLPs is set to 0, the PMC must set spindle unclamp completion 

signal *SUCPFs to 1. 

<9>  The CNC rotates the spindle and stops the spindle at a certain position. (This is generally called 

spindle orientation.) Then, the CNC sets reference position return completion signal ZPx (x denotes 
the controlled axis number of the spindle positioning axis) to 1. 

<10>The CNC sets spindle clamp signal SCLPs to 1. 
<11>When spindle clamp signal SCLPs is set to 1, the PMC clamps the spindle mechanically with a 

device such as a clutch or shot pin as necessary. After completing the clamping operation, the PMC 
sets spindle clamp completion signal *SCPFs to 0. 

<12>When spindle clamp completion signal *SCPFs is set to 0, the CNC sets spindle clamp signal SCLPs 

to 0 to post that the CNC has received *SCPFs. 

<13>When spindle clamp signal SCLPs is set to 0, the PMC sets spindle clamp completion signal 

*SCPFs to 1. 

<14>Finally, the PMC sets completion signal FIN to 1 for auxiliary function strobe signal MF. In 

response to this, the CNC sets the MF signal to 0. Then, the PMC sets the FIN signal to 0.