GRBLホーミング失敗「ALARM:8」の原因と対策｜4ステップ動作（ON-OFF-ON-OFF）とプルオフ設定【自作CNC第6回】

自作CNCシリーズ 第6回

はじめに：$H を実行すると ALARM:8 で止まる

こんにちは、にんじんです🥕

CNCjsのコンソールで $H（ホーミング）を実行すると ALARM:8 (Homing fail) で止まる——。前回（第5回）で中華製CNCシールドのD11／D12ピン入れ替わりを突き止めましたが、それを直してホーミングに進んだ途端、今度はこのエラーに阻まれました。

結論から言うと、原因はGRBLのホーミングがリミットスイッチの「ON → OFF → ON → OFF」という4ステップの動きを要求していることでした。この記事では、Z軸の実機がないプロトタイプ機でホーミングを通す方法、$27（プルオフ距離）の調整、そして加工用レーザーに向けたPWM出力の設定（$32=1 / $30 / $31）とLED調光テストまでをまとめます。これで自作CNCの要素設計は完了です。

CNCシールドの配線修正とZ軸リミットスイッチの仮実装

前回特定した基板のコピーミスを修正します。安価な海外製基板では、シルク印刷よりテスターの導通確認を信じるのが確実です。

• 対策：Z軸のリミットスイッチを、基板上の「SpnEN」（本来D12が割り当てられるべき場所）に接続する

Z軸リミットスイッチの接続とステータス確認

GRBL・CNCjsの仕様上、Z軸が実装されていないとホーミング全体を完了できません。ニンジンの環境はXYテーブル流用でZ軸を筐体に固定できないため、単独のステッピングモーターとリミットスイッチを仮配線して検証します。

XYテーブルとは別に、Z軸用のステッピングモーターとリミットスイッチを一時的に配線します。

CNCjsのコンソールで ?（ステータスレポート要求）を実行して確認します。

> ?
<Alarm|MPos:0.000,0.000,0.000|FS:0,0>
ok

Pn:Z（Z軸リミットON状態）の表示が消えました。ようやくホーミングのスタートラインです。

ホーミング実行で「ALARM:8（Homing fail）」が発生する

リミットスイッチが認識されたので、CNCjsのコンソールに $H を打ち込んでホーミングを実行します。

コマンド：$H

> $H
ALARM:8 (Homing fail)
ok
Grbl 1.1h ['$' for help] [MSG:'$H'|'$X' to unlock]

ダメでした。ただしZ軸のモーターは確かに回りました。

Z軸が仮組みだと何が問題になるのか

現在の環境はXYテーブル流用中で、Z軸はユニット構成外のためスイッチと連動していません。GRBL（CNCjs）の仕様は次の通りです。

• ホーミングは 「Z軸」⇒「X軸・Y軸」の順で実施される
• Z軸のホーミング中にエラーが発生すると、ホーミング全体が中断（ALARM:8）される

そこで、Z軸モーターの動きに合わせてリミットスイッチを手動でON⇒OFF⇒ON⇒…とすれば、GRBLはZ軸がホーミングしたと認識すると仮定して進めます。

作戦変更：動作を遅くしてタイミングを合わせる

モーターの回転に合わせて手でスイッチを叩くのは至難の業なので、動作を遅くして視認しやすくします。

• $132=200：Zの移動距離を確保する
• $27=3.000：プルオフ（スイッチから離れる距離）を大きくする

これでもう一度 $H。……しかし結果はまた ALARM:8。

解明：GRBLのホーミング成功に必要な「4ステップ動作」

八方塞がりかと思いながら何度もスイッチを叩いていたそのとき、ホーミングに成功しました。試行錯誤の結果、CNCjs（GRBL）が求めている挙動が見えてきました。

1. 高速アプローチ：モーターが移動しスイッチに当たる（スイッチON）
2. 一時退避：少し逆回転して離れる（スイッチOFF）
3. 精密アプローチ：低速でもう一度当たる（スイッチON）
4. 最終退避：少し離れて停止する（スイッチOFF）

つまりスイッチの動きは ON ⇒ OFF ⇒ ON ⇒ OFF でした。当初想定していた「ON ⇒ OFF ⇒ ON」では最後の「離れる」動作を確認できず、エラー扱いになっていたのが原因です。

動作原理が分かれば対策は簡単です。モーターの回転音とタイミングに合わせて、手元で「カチ、カチ、カチ、カチ」と4回リズムよくスイッチを押せば、確実にホーミングを成功させられます。

ホーミング後にワーク座標を 0,0,0 に初期化する

ホーミング後にワーク位置が「0,0,0」になっていない場合、そのままでも正常ですが、揃えたいときは次の操作をします。

• 座標表示の ▼ 印をクリック
• 「ワークオフセットP1をゼロにする（G10 L20 P1 X0 Y0 Z0）」をクリック

ワーク位置が「0,0,0」になります。

加工用レーザーを想定したPWM出力の制御確認（$32・$30・$31）

ホーミングの課題をクリアしたので、最終段階として加工工具（レーザーモジュール）の制御を検証します。

使用ピンとGRBLパラメータ

信号出力には ArduinoのD11ピン（Spindle PWM）を使います。このピンのPWMデューティ比を変えることで、レーザー出力を0〜100%まで無段階に調整できます。

• $32=1：レーザーモードを有効化。移動コマンド（G0）中はレーザーが自動消灯し、切削送り（G1/G2/G3）のときだけ照射される仕様に切り替わる
• $30=1000：最大出力（S値）を設定
• $31=0：最小出力を設定。これで S1000 が出力100%、S500 が50%として扱われる

LED調光による「Lチカ」検証

レーザーモジュールを接続する前に、LEDで出力信号をテストします。

• 配線：シールドの配線ミスがあるため、接続先は「Z-」ピン（実体はD11）。「D11 → 抵抗 → LED → GND」で回路を組む
• CNCjs設定：軸が停止していてもLEDを点けたいので一時的に $32=0（レーザーモードOFF）にし、$30=1000 を確認

test04_LED.nc（ひし形を描きながら S250 → S500 → S750 → S1000 と出力を上げる）

G21          ; 単位をmmに設定
G90          ; 絶対座標モード
F1000        ; 速度を少し早めに設定（変化を見やすくするため）

; --- スタート地点へ移動 ---
G0 X110 Y110 ; 円の開始点へ移動

; --- 出力テスト開始（4分割で強さを変える） ---
M3 S250      ; レーザーON（25%出力）
G2 X160 Y160 I50 J0   ; 1/4円

S500         ; 出力アップ（50%）
G2 X110 Y210 I0 J50   ; 1/4円

S750         ; 出力アップ（75%）
G2 X60 Y160 I-50 J0   ; 1/4円

S1000        ; 出力最大（100%）
G2 X110 Y110 I0 J-50  ; 1/4円（元の位置に戻る）

M5           ; レーザー停止
G0 X0 Y0     ; 原点復帰

実行すると、ひし形（円運動）を描く過程で「S250 → S500 → S750 → S1000」の切り替わりに同期してLEDの輝度が段階的に明るくなり、M3 での点灯・M5 での消灯も正常に機能しました。

まとめと次回予告：本番用アルミフレーム筐体の組み立てへ

XYテーブルの流用から始まった各要素の検証は、今回で完了です。ここまでの成果は次の通りです。

• 2軸の同期走行テスト
• コピー基板の配線ミスの特定と物理的な回路修正
• GRBLのホーミング動作（4ステップ）の仕様解明
• PWM信号によるレーザー出力制御の視覚的確認

次回・第7回では、いよいよ本番用の「アルミフレーム式筐体」の組み立てに着手します。

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