FANUC Series 0i-MODEL F Plus. CONNECTION MANUAL (FUNCTION) - page 225

 

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FANUC Series 0i-MODEL F Plus. CONNECTION MANUAL (FUNCTION) - page 225

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1754 - 

10.17 

SPINDLE COMMAND SYNCHRONOUS CONTROL 

Overview 

Spindles can be synchronized with each other for control. 
Two spindles can be combined, one as a master spindle and the other as a slave spindle, so that Cs 
contouring control, rigid tapping, spindle positioning, and normal spindle rotation control can also be 
used with the slave spindle under control by the master spindle. 
A master spindle and slave spindle to be placed under spindle command synchronous control can be 
freely selected from the first to fourth spindles. 
Multiple combinations of a master spindle and slave spindle can be placed under spindle command 
synchronous control. 
This function can be used with serial spindles. 
 
Unlike spindle synchronous control, spindle command synchronous control does not guarantee spindle 
operation synchronization between a master spindle and slave spindle. Moreover, applicable spindle 
functions differ. 
The major differences from spindle synchronous control are indicated below. 
For details, see also Section of "SPINDLE SYNCHRONOUS CONTROL". 
 

Function 

Spindle command 

synchronous control 

Spindle synchronous control 

Combination 

with other 

spindle 

functions 

Spindle rotation control 

(Same speed command is 

used.) 

O(Synchronization/phase 

matching is possible.) 

Cs contour control 

Rigid tapping 

Spindle positioning 

Synchronization of multiple combinations 

Synchronization of multiple slave spindles 

Parking function 

 

Explanation 

When the spindle command synchronous control signal ESRSYC<Gn064.6> (ESSYC1-ESSYC4 
<Gn264.0>-<Gn264.3> when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 1.) is input from the PMC, the 
spindle command synchronous control mode is selected. 
 
In spindle command synchronous control, a command for the master spindle also functions as a command 
for the slave spindle. 
The ordinary specification method for a master spindle can be used without modification in the spindle 
rotation control mode, Cs contouring control mode, rigid tapping mode, and spindle positioning mode. 
 
The parking function can stop each spindle under spindle command synchronous control. 
 

  - 

Configuration of synchronized spindles   

In spindle command synchronous control, a spindle that accepts an S command/move command is 
referred to as a master spindle, and a spindle that ignores a command for itself and performs operation in 
synchronism with the master spindle is referred to as a slave spindle. 
 
When bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0 
The configuration of spindles placed under spindle command synchronous control is as follows: 

 

Master spindle 

Slave spindle 

Spindle number 

First spindle 

Second spindle 

 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1755 - 

When bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 1 
Which slave spindle is placed under spindle command synchronous control with which master spindle is 
set using parameter No.4821. 
 

 

Master spindle 

Slave spindle 

Spindle number 

Second, third, or fourth spindle 

First spindle 

First, third, or fourth spindle 

Second spindle 

First, second, or fourth spindle 

Third spindle 

First, second, or third spindle 

Fourth spindle 

When four spindles are involved, two combinations of spindles can be formed for spindle 
synchronization. 
Example) 
 

Two combinations are possible: first spindle (master spindle)/second spindle (slave spindle) 
and third spindle (master spindle)/fourth spindle (slave spindle). 

 

Multiple slave spindles can be synchronized with one master spindle. 
Example) 
 

A combination of the first spindle (master spindle)/the second, third, and fourth spindles (slave 
spindles) is possible. 

 

A combination that uses a slave spindle as a master spindle is not allowed. 

 

  - 

Operation in each control mode 

(1)  Spindle rotation control mode 
 

The slave spindle rotates upon the issue of the same command as that used for the master spindle. 

 

The command does not specify the speed of the spindle, instead specifies the ratio of the spindle 
motor speed to the maximum speed. So, only when the spindle unit configuration of master and 
slave spindles (parameter settings for a maximum motor speed, motor-spindle gear ratio, and so 
forth) is the same, the two spindles rotate at about the same speed. (However, the synchronous state 
is not guaranteed.) 

 

For details of spindle rotation control, see “SPINDLE SPEED CONTROL.” 

 
(2)  Cs contour control mode 
 

When the Cs contouring control is used together, Cs contouring control on a slave spindle operating 
in synchronism with the master spindle is possible. (Control independent of the master spindle is 
impossible.) 

 

A move command address and position are displayed only for the master spindle. 

 

In reference position return operation, the two spindles are checked for reference position return 
completion before the reference position return completion signal is turned “1”. 

 

In spindle command synchronous control, switching between the spindle rotation control mode and 
the Cs contouring control mode is possible. 

 

For details of Cs contouring control, see "Cs CONTOUR CONTROL". 

 
(3)  Rigid tapping 
 

When the rigid tapping is selected, the slave spindle supports rigid tapping under the control of a 
rigid tapping command for the master spindle. (Rigid tapping for the slave spindle cannot be 
performed independently of the master spindle.)   

 

For details of rigid tapping, see “RIGID TAPPING.” 

 
(4)  Spindle positioning 
 

When the spindle positioning is selected, the spindle positioning function for the slave spindle is 
enabled under the control of a spindle positioning command for the master spindle. (The spindle 
positioning function for the slave spindle cannot be used independently of the master spindle.)   

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

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- 1756 - 

 

In the same way as with Cs contour axis control, the display of command address and position data 
is limited to the master spindle. Operations such as orientation are performed in the same way as 
usual. However, both spindles are checked for the completion of orientation, and the spindle 
positioning sequence is processed only after the completion of positioning by both spindles has been 
confirmed. 

 

For details of spindle positioning, see “SPINDLE POSITIONING.” 

 

  - 

Parking function 

The parking function stops the rotation and movement of each of master and slave spindles placed in the 
spindle command synchronous control mode, regardless of the spindle control mode (spindle rotation 
control, Cs contouring control, rigid tapping, or spindle positioning). 
In the parking state, the spindle is placed in the following state, depending on its mode: 
 
Spindle rotation control mode: 
 

Rotation is stopped in the same way as when S0 is specified. 

Other modes: 
 

Movement is stopped in the same way as in the case of no distribution pulse. 

 
With a move command for positioning of a Cs contouring control axis or spindle in the parking state, 
only the movement of the spindle in the parking state is stopped by updating the coordinate system. 
 
Reference position return operation for a Cs contouring control axis and spindle orientation operation for 
spindle positioning are disabled for a spindle placed in the parking state. 
If reference position return operation in the Cs contouring control mode or spindle orientation in the 
spindle positioning mode is specified with one spindle placed in the parking state, the reference position 
return completion signal is turned “1” when the spindle not placed in the parking state has completed a 
reference position return operation. 
 
The parking function stops the movement of only a spindle that is placed in the parking state. So, the 
parking function can be used, for example, to continue machining by stopping one spindle no longer 
required or to perform Cs contouring control, rigid tapping, and spindle positioning with the slave spindle 
by placing the master spindle in the parking state. 
 

NOTE 

1  In the spindle command synchronous control mode, the two spindles are 

checked for a position error at all times, regardless of the parking state. The 
excessive error alarm (SV0410 or others) is issued when a spindle has moved 
due to a load from the position where the spindle was stopped by the parking 
function. 

2  The parking function stops the movement of only a spindle that is placed in the 

parking state. So, if parking is applied to a spindle after a reference position 
return operation or spindle orientation operation is once performed, the spindle 
position is shifted from the machine coordinates. Until another reference position 
return operation or spindle orientation operation is performed after parking is 
canceled, the relationship between the spindle position and machine coordinates 
is not guaranteed. 

3  The parking signal becomes immediately valid in the spindle command 

synchronous control mode. However, even if the parking signal is input during 
reference position return operation in the Cs contouring control mode or during 
spindle orientation operation in the spindle positioning mode, the reference 
position return operation or spindle orientation operation continues until it is 
completed. Parking starts immediately after completion of such an operation. 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1757 - 

NOTE 

4  Do not specify a reference position return operation in the Cs contouring control 

mode or a spindle orientation operation in the spindle positioning mode while the 
two spindles are placed in the parking state. When the two spindles are placed in 
the parking state, the reference position return operation cannot be completed. 

5  When using parking signal PK7 or PK8 for spindle synchronous control while 

both spindle command synchronous control and spindle synchronous control are 
being used, set the SPK bit (bit 7 of parameter No.4800) to 1. This sets parking 
signals PKESS1 and PKESS2, used for spindle command synchronous control, 
to bits 6 and 7 of G031. 

 

  - 

Simple spindle synchronization and phase error monitor signal 

Spindle command synchronous control does not guarantee synchronous spindle operation. In spindle 
control involving a position loop as in the case of Cs contouring control, rigid tapping, and spindle 
positioning, however, the synchronous state of the two spindles can be maintained by matching the 
position gains of the two spindles. 
 
For monitoring of the synchronous state of two spindles in such a case, the phase error monitor signal 
SYCAL<Fn044.4>  is available. The error between two spindles is monitored at all times. When a 
synchronization error exceeding the value set in parameter No.4826 is detected, this signal is set to “1”. 
When a synchronization error not exceeding the value set in parameter No.4826 is detected, this signal is 
set to 0. 
 
In the spindle rotation control mode, however, synchronous state monitoring is not performed. So, the 
phase error monitor signal has no effect, and is set to 0 at all times. 
 
Note that even if phase error monitor signal SYCAL is output, no CNC alarm is issued. This signal is 
designed to be used by the PMC to monitor the machine synchronization state. Its usage varies depending 
on the machine tool builder. The use of this signal is not mandatory. 
 

NOTE 

 

During spindle command synchronous control, a reference position return 
operation in the Cs contouring control mode, a spindle orientation operation in 
the spindle positioning mode, or a function (such as spindle orientation) that is 
directly specified for a spindle with a PMC signal is performed for each spindle 
independently, so that synchronization is not guaranteed. 

 

  - 

Relationship between spindle command synchronous control and spindle 
synchronous control 

The spindle synchronous control mode and the spindle command synchronous control mode cannot be 
selected for the same spindle at the same time. 
In a mode other than spindle synchronous control mode, no restriction is imposed on the selection timing 
of spindle command synchronous control. Usually, select spindle command synchronous control when 
the master spindle is not executing a move command in the spindle rotation control mode or in the Cs 
contouring control mode. 
No restriction is imposed on the timing of spindle command synchronous control cancellation. Usually, 
cancel spindle command synchronous control when no command is executed in any spindle control mode. 
When spindle command synchronous control is canceled, the mode of the slave spindle switches to the 
spindle rotation control mode. The master spindle maintains the selected spindle control mode.   
 
The table below indicates the spindle control mode switching of the master and slave spindles based on 
the transitions of the spindle command synchronous control signal and spindle synchronous control 
signal. 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

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Spindle control mode switching 

Switching when the spindle command synchronous control signal makes a 

transition from “0” to “1” in each spindle control mode selection state 

Master spindle 

SP 

 SP(ESY) 

CT 

 CT(ESY) 

SV 

 SV(ESY) 

Note 3 

SY 

 SY 

Note 4 

Slave spindle 

SP 

 SP(ESY) 

Note 1 

SP 

 CT(ESY) 

Note 2 

SP 

 SV(ESY) 

Note 3 

SY 

 SY 

Note 4 

 

Spindle control mode switching 

Switching when the spindle command synchronous control signal makes a 

transition from “1” to “0” in each spindle command synchronous control mode 

selection state 

Master spindle 

SP(ESY) 

 SP 

CT(ESY) 

 CT 

SV(ESY) 

 SV 

Slave spindle 

SP(ESY) 

 SP 

CT(ESY) 

 SP 

SV(ESY) 

 SP 

 

Spindle control mode switching 

Switching when the spindle synchronous control signal makes a transition 

from “0” to “1” in each spindle command synchronous control mode selection 

state 

Master spindle 

SP(ESY) 

 SP(ESY) 

Note 4 

CT(ESY) 

 CT(ESY) 

Note 4 

SV(ESY) 

 SV(ESY) 

Note 4 

Slave spindle 

SP(ESY) 

 SP(ESY) 

Note 4 

CT(ESY) 

 CT(ESY) 

Note 4 

SV(ESY) 

 SV(ESY) 

Note 4 

The symbols used in the tables above have the following meanings: 
 

SP     

:  Spindle rotation control mode 

 

CT    

:  Cs contour control mode 

 

SV   

:  Rigid tapping mode or spindle positioning mode 

 

SP(ESY)  :  Spindle rotation control mode during spindle command synchronous control 

 

CT(ESY) :  Cs contouring control mode during spindle command synchronous control 

 

SV(ESY) :  Rigid tapping  or spindle positioning mode during spindle command synchronous 

control 

 

SY   

:  Spindle synchronous control mode 

 

NOTE 

1  After initialization to the spindle rotation control mode, operation is performed 

with a speed command for the master spindle. So, a speed change can occur. 

2  Even if the master spindle is already at the reference position, the slave spindle 

is not at the reference position yet when the mode of the slave spindle is just 
switched to the Cs contouring control mode by spindle command synchronous 
control. So, perform a reference position return operation again. 

3  When the master spindle is placed in the rigid tapping or spindle positioning 

mode, the input of the spindle command synchronous control signal is masked in 
the CNC, so that the mode is not switched to the spindle command synchronous 
control mode. After the rigid tapping or spindle positioning mode of the master 
spindle is canceled, the master spindle and slave spindle are placed in the 
spindle command synchronous control mode. After the spindle command 
synchronous control mode is once set, the specification or cancellation of the rigid 
tapping or spindle positioning mode of the master spindle is applied to both of the 
master spindle and slave spindle. 

4  The spindle control mode currently selected is maintained. As an alarm 

indicating that the spindle control mode is not switched, alarm PS0194, 
“SPINDLE COMMAND IN SYNCHRO-MODE” is displayed. This alarm can be 
cleared by resetting the signal input later to “0”. 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1759 - 

NOTE 

5  Switch to the spindle command synchronous control mode when the slave 

spindle is placed in the spindle rotation control mode. 

6  For the slave spindle placed in the spindle command synchronous control mode, 

the switching to a spindle mode such as Cs contouring control, rigid tapping, 
spindle positioning, and spindle synchronous control cannot be specified. 

 

  - 

Spindle rotation direction 

In the spindle command synchronous control mode, the same speed command and move command are 
issued to the master spindle and slave spindle. 
The specified rotation direction of a spindle can be changed using a PMC signal (spindle forward/reverse 
rotation command signal SFR or SRV) or serial spindle parameter according to the control mode. 
 

  - 

Position deviation check and alarm display 

When spindle command synchronous control is used in a mode other than the spindle rotation control 
mode, the master spindle and slave spindle are checked for a position deviation. 
An in-position check is made to see if the position deviation of each of the two spindles is within a 
parameter-set range. 
Position deviation excessive error checks at stop time and move time are made to see if the position 
deviation of each spindle exceeds a parameter-set value. 
The parameters set for the master spindle are used for both spindles. 
An alarm for an excessive error is displayed for the master spindle. Which of the master spindle and slave 
spindle has entered the excessive error state cannot be identified on the screen. 
 

Limitation 

 

Both of the master spindle and slave spindle must have hardware such as a spindle-related detector 
required for the functions (Cs contouring control, rigid tapping, and spindle positioning) that use 
spindle command synchronous control. 

 

Diagnosis data 

418 

 

Position deviation of each spindle 

 
When spindles are involved in a position loop, the position deviation of each spindle is indicated. 
The unit is pulses. The detection unit per pulse varies from one spindle control mode to another. 
 

425 

 

Synchronization error of each spindle 

 
The absolute value of the synchronization error of each spindle in spindle command synchronous control 
is indicated. 
A synchronization error is indicated with a slave spindle. 
In the spindle rotation control mode, the synchronization error is 0 at all times. 
 

Spindle tuning screen 

In the spindle command synchronous control mode, the display dedicated to the spindle command 
synchronous control mode is not provided. Instead, a spindle control mode selected in the spindle 
command synchronous control mode is displayed.   
When the Cs contouring control mode is set in spindle command synchronous control, the Cs contouring 
control mode is displayed. 
For details, refer to Spindle tuning screen of MAINTENANCE MANUAL (B-64695EN). 
 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1760 - 

Signal 

Spindle command synchronous control signal ESRSYC<Gn064.6> 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  This signal specifies switching to the spindle command synchronous control mode for the 

first/second spindles. 

 

[Operation]  When this signal is set to “1”, the spindle command synchronous control mode for the 

first/second spindles is set. 
When this signal is set to “0”, the spindle command synchronous control mode for the 
first/second spindles is canceled. 
This signal is valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0. 
 

Spindle command synchronous control signal for each spindle 
 

ESSYC1<Gn264.0> : For first spindle 

 

ESSYC2<Gn264.1> : For second spindle 

 

ESSYC3<Gn264.2> : For third spindle 

 

ESSYC4<Gn264.3> : For fourth spindle 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  These signals specify switching to the spindle command synchronous control mode for 

each spindle. 

 

[Operation]  When each of these signals is set to “1”, the spindle command synchronous control mode 

with the corresponding spindle set as a slave spindle is set. 
When each of these signals is set to “0”, the spindle command synchronous control mode 
with the corresponding spindle set as a slave spindle is canceled. 
When ESSYC1 is set to “1”: Spindle command synchronous control with the first spindle 
set as a slave spindle is exercised. 
When ESSYC2 is set  to  “1”: Spindle command synchronous control with the second 
spindle set as a slave spindle is exercised. 
When ESSYC3 is set  to  “1”: Spindle command synchronous control with the third 
spindle set as a slave spindle is exercised. 
When ESSYC4 is set  to  “1”: Spindle command synchronous control with the fourth 
spindle set as a slave spindle is exercised. 
These signals are valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 1. 
Which spindle is synchronized with which spindle is set using parameter No.4821. 

 

First spindle command synchronous parking signal   

PKESS1<Gn122.6> or PKESS1<Gn031.6> 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  This signal parks the first spindle in spindle command synchronous control. 

 

[Operation]  When this signal is set to “1”, the first spindle is placed in the parking state.   

When this signal is set to “0”, the parking state of the first spindle is canceled. 
When bit 7 (SPK) of parameter No.4800 is set to 1, <Gn031.6> is used. 
This signal is valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0. 

 

Second spindle command synchronous parking signal   

PKESS2<Gn122.7> or PKESS2<Gn031.7> 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  This signal parks the second spindle in spindle command synchronous control. 

 

[Operation]  When this signal is set to “1”, the second spindle is placed in the parking state.   

When this signal is set to “0”, the parking state of the second spindle is canceled. 
When bit 7 (SPK) of parameter No.4800 is set to 1, <Gn031.7> is used. 
This signal is valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0. 

 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1761 - 

Spindle command synchronous parking signal for each spindle 
 

PKESE1<Gn265.0> : For first spindle 

 

PKESE2<Gn265.1> : For second spindle 

 

PKESE3<Gn265.2> : For third spindle 

 

PKESE4<Gn265.3> : For fourth spindle 

  [Classification]  Input signal 
 

[Function]  These signals park each spindle in spindle command synchronous control. 

 

[Operation]  When each of these signals is set to “1”, the corresponding spindle is placed in the 

parking state. 
When each of these signals is set to “0”, the parking state of the corresponding spindle is 
canceled. 
When PKESE1 is set to “1”: The first spindle is placed in the parking state. 
When PKESE2 is set to “1”: The second spindle is placed in the parking state. 
When PKESE3 is set to “1”: The third spindle is placed in the parking state. 
When PKESE4 is set to “1”: The fourth spindle is placed in the parking state. 
This signal is valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0. 

 

Phase error monitor signal SYCAL<Fn044.4> 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  This signal posts that in the spindle command synchronous control mode for the 

first/second spindles, the error pulse difference between the two spindles is greater than a 
parameter-set value. 

 

[Output cond.]  This signal is set to “1” in the following case: 

In the spindle command synchronous control mode, the error pulse difference 
between two spindles is greater than the value set in parameter No.4826 after spindle 
command synchronous control is completed. 

This signal is set to “0” in the following cases: 

The spindle command synchronous control mode is not set. 

In the spindle command synchronous control mode, the error pulse difference 
between two spindles is equal to or less than the value set in parameter No.4826. 

This signal is valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 0. 

 

Phase error monitor signal for each spindle 
 

SYCAL1<Fn043.0> : For first spindle 

 

SYCAL2<Fn043.1> : For second spindle 

 

SYCAL3<Fn043.2> : For third spindle 

 

SYCAL4<Fn043.3> : For fourth spindle 

  [Classification]  Output signal 
 

[Function]  These signals post that in the spindle command synchronous control mode with each 

spindle set as a slave spindle, the error pulse difference between two spindles is greater 
than a parameter-set value. 

 

[Output cond.]  Each of these signals is set to “1” in the following case: 

In the spindle command synchronous control mode, the error pulse difference 
between two spindles is greater than the value set in parameter No.4826 after spindle 
command synchronous control is completed. 

Each of these signals is set to “0” in the following cases: 

The spindle command synchronous control mode is not set. 

In the spindle command synchronous control mode, the error pulse difference 
between two spindles is equal to or less than the value set in parameter No.4826. 

These signals are valid only when bit 5 (SSY) of parameter No.3704 is set to 1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

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