GRBLの$100キャリブレーションと$110速度制限の解除｜CNCjsでステップ数を実測補正【自作CNC第4回】

自作CNCシリーズ 第4回

はじめに：距離がずれる原因はモーターとGRBLの設定にあった

こんにちは。にんじんです🥕

自作CNCで「指示した距離と実際の移動量がずれる」——第3回で見えてきた精度の壁の原因は、モーターの品質とGRBLのパラメータ設定にありました。この記事では、精度の要となるオリエンタルモーター製ステッピングモーターへの交換から、GRBLの $100（X軸の1mmあたりステップ数）を実測値から補正するキャリブレーション、$110 の最大速度制限の解除、そして初めてのGコードによるテスト走行までを解説します。

なお今回は検証のため、ステッピングモーターは1台だけ購入しました。距離が不安定な原因がモーター以外（フレームの剛性不足や基板の不具合）にあった場合に無駄な出費を避けるためです。

高品質なステッピングモーターへの交換と24V電源の準備

オリエンタルモーター製「PKP244D08A2」の導入

今回導入したのは、信頼のオリエンタルモーター製 PKP244D08A2 です。既存のモーターと交換します。接続ケーブルも同時に購入しました（型番：LC2B10E）。

モーター電源には 24V 6A を使用しました。本当は余裕を持って8Aが欲しかったのですが、手元になかったので今回は6Aで進めます。

おすすめパーツはこちら：

• 安定化電源 AC DC コンバーター 24V 6A 145W
• AC電源ケーブル メガネケーブル ストレート Y形圧着端子

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CNCjsでの実測とGRBL 0（ステップ数）のキャリブレーション

CNCjsのジョグ（手動操作）でX軸を10mm移動させ、実測値を測ります。

• 測定結果：9.93mm（何度やっても安定）

これまでの精度ブレの原因は、完全に以前のステッピングモーターにあったと特定できました。

実測値に基づくステップ数（0）の計算式と設定手順

実測9.93mmで、指示した10mmにわずかに足りないので、GRBLの設定値 $100（X軸の1mmあたりのステップ数）を書き換えて補正します。

• 現在の $100：50.000
• 計算式：現在値 ×（指示距離 ÷ 実測距離）
• 計算：50 ×（10 ÷ 9.93）＝ 50.352

CNCjsのターミナルから $100=50.352 と入力して設定を変更すると、指示通りにぴったり10mm動くようになります。

CNCjs接続時に「ワーク位置が0にならない」ときの考え方

Arduinoに接続した直後、ワーク位置が「X 0.000 / Y 0.000」になっていないことがあります。結論として、運用上これは問題ありません。実際の加工では次の手順を踏むためです。

1. ジョグで工具を材料の加工開始位置へ移動
2. 工具先端（またはレーザー）を材料表面に合わせる
3. その位置を基準（ローカル原点）としてゼロに設定

どうしても接続初期の座標をリセットしたい場合は、実機を基準位置に戻してから、CNCjsのターミナルで次を実行します。

G10 L20 P1 X0 Y0 Z0

※環境によってはコピー＆ペーストだとエラーになることがあります。その場合はコンソールへ直接手打ちで入力してください。

テスト用GコードによるX軸の動作確認と送り速度（F値）

本来は次に「ホーミング」や「ソフトリミット」の検証に進みたいところですが、GRBLの仕様上、これらはY軸も正常に実装されていないと有効化できません。そこで今回は先行して、X軸のみをGコードで動かすテストを行います。test.nc というファイルを作り、CNCjsにアップロードして実行します。

G21         ; 単位をミリメートルに設定
G90         ; アブソリュート（絶対座標）モード
G0 X10      ; X10の位置へ早送り

G1 X110 F800 ; 速度800でX110へ移動
G1 X10 F800  ; 速度800でX10へ戻る

G1 X110 F500 ; 速度500でX110へ移動
G1 X10 F500  ; 速度500でX10へ戻る

G1 X110 F800 ; 速度800でX110へ移動
G1 X10 F800  ; 速度800でX10へ戻る

Gコードで速度が変わらない？ 0（最大速度）の制限と解除

Gコード内の F800 や F500 は送り速度（Feedrate、1分間に何mm進むか）の指定です。F500 なら分速500mm、F1000 なら分速1000mmです。

今回、速度に変化を付けるため F800 と F500 を混在させましたが、実機ではどちらも同じ速度で動作してしまいました。調査すると、原因はGRBLの $110（X軸の最大速度）でした。初期値が「500」に制限されていたため、Gコードでそれ以上を指定しても頭打ちになっていたのです。

ターミナルから $110=800 に変更して再実行すると、指示通りに速度が切り替わることを確認できました。

まとめと次回予告：両軸を揃えたホーミングとソフトリミットへ

精度の問題がクリアできたので、もう1台のステッピングモーターを追加手配しました。次回・第5回では、X軸・Y軸の両軸を揃えた環境を構築し、いよいよ「ホーミング」と「ソフトリミット」の本格的な設定へ進みます。

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