安全功能表

描述
描述

Universal Robots 安全功能和安全 I/O 符合 PLd 类别 3 (ISO 13849-1),其中每个安全功能的 PFH 值均小于 1.8E-07。

PFH 值已更新,提供了更大的设计灵活性,以实现供应链弹性。

对于安全 I/O,包括外部装置或设备在内的最终安全功能由整体架构和所有 PFH(包括 UR 机器人安全功能 PFH)的总和确定。

如果超过任何安全功能限值,或者在控制系统的安全功能或安全相关部分中检测到故障,UR 会将安全状态定义为停止并切断驱动器电源(停止类别 1 或 04 立即切断电源)。

简化了本章中介绍的安全功能表。 您可以在此处找到它们的全面版本: https://www.universal-robots.com/support

SF1
1, 2, 3, 4 紧急停止
(ISO 13850)

 

见脚注

描述 会发生什么? 影响

按下示教盒1上的急停按钮或外部急停(如果使用急停安全输入)会导致 1 类停止4,机器人执行器和工具 I/O 的电源将被切断。 控制器 I/O 转为“低电平”。

命令1所有关节停止运行,当所有关节处于监控静止状态时,电源被切断。

请参阅“停止时间和停止距离安全功能”5

仅用于紧急情况,

不用于防护。

停机类别 1

(IEC 60204-1)

机器人、机器人工具 I/O 和控制器 IO

 

SF2
3, 4 防护停止 4
(符合 ISO 10218-1 的保护性停止*)

*在 2006 年之前,这被称为“安全停止”或“防护停止”

描述 会发生什么? 影响

此安全功能由外部保护装置使用安全输入启动,安全输入会启动 2 类停止4。 目的是防止人员受伤,而不是保护机器人、设备或产品。

工具 I/O 不受防护停止影响。

如果连接了使动装置,则可以将防护停止配置为仅在自动模式下有效。

请参阅“停止时间和停止距离安全功能”5

停机类别 2

(IEC 60204-1)

SS2 停止

(如 IEC 61800-5-2 所述)

机器人

 

SF3 关节位置限值
(软轴限制)
描述 会发生什么? 公差 影响

设置允许的关节位置上限和下限。 不考虑停止时间和距离,因为不会违反这些限值。 每个关节都可以有自己的限值。

直接限制一组允许的关节位置,这些关节可在该范围内移动。 根据 ISO 10218-1:2011 第 5.12.3 条,这是一种安全级软轴限制和空间限制方式。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度,以便运动不会超过任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

关节(每个)

 

SF4
关节速度限值
描述 会发生什么? 公差 影响

设置关节速度的上限。 每个关节都有自己的限值。 此安全功能对接触(夹紧或瞬态)时的能量传递影响最大。 直接限制关节可以执行的一组允许的关节速度。 该值在用户界面的安全设置部分中进行设置。 用于限制快速关节运动,例如与奇点相关的风险。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度,以便运动不会超过任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

1.15 °/s

关节(每个)

 

关节扭矩限值
描述

超过内部关节扭矩限值(每个关节)会导致 0 类停止。 此安全功能是出厂设置,用户无法访问。 此项不显示为安全功能,因为没有用户设置。

 

SF5
具有各种名称:
位姿限值、工具限值、方向限值、安全平面、安全边界
描述 会发生什么? 公差 影响

监控 TCP 位姿(位置和方向),并防止超过安全平面或 TCP 位姿限值。

可以设置多个位姿限值(工具法兰、肘部和最多 2 个带半径的可配置工具偏移点)

方向受工具法兰或 TCP 特征 Z 方向偏差的限制。

此安全功能有两个部分。 一部分是用于限制可能的 TCP 位置的安全平面。 另一部分是 TCP 方向限值,以允许的方向和公差形式输入。 由于存在安全平面,这就形成了 TCP 和手腕包含/排除区域。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度或减少扭矩,以便运动不会超过 SF 5、SF 6、SF 7 或 SF 8 的任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

不允许运动超过任何限值设置

3° 40 mm

TCP

工具法兰

肘部

 

SF6
速度限值 TCP 和肘部
描述 会发生什么? 公差 影响

监控 TCP 和肘部速度,以防止超过速度限值。 相当于监控整个机械臂,因为 TCP 和肘部之间的部分不能比这些部分的终点移动得更快。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度或减少扭矩,以便运动不会超过 SF 5、SF 6、SF 7 或 SF 8 的任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

不允许运动超过任何限值设置。

 

50 mm/s

 

TCP

 

SF7 力限值(TCP 和肘部)
描述 会发生什么? 公差 影响

力限值是指机器人在 TCP(工具中心点)和“肘部”施加的力。 安全功能会持续计算每个关节允许的扭矩,以保持在为 TCP 和肘部定义的力限值范围内。

关节控制其扭矩输出,以保持在允许的扭矩范围内。 这意味着 TCP 或肘部的力将保持在定义的力限值范围内。

当力限值 SF 启动停止时,机器人将停止。 UR 标准控制器将使运动“回退”到超过力限值之前的位置。 这种“回退”不属于安全功能的一部分,因为它由标准控制器完成。 在启动机器人停止之前,安全控制器有一个固定的允许时间(响应时间的一部分)(无论是否“回退” )。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度或减少扭矩,以便运动不会超过 SF 5、SF 6、SF 7 或 SF 8 的任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

不允许运动超过任何限值设置。

25N

TCP

 

SF8 动量限值
描述 会发生什么? 公差 影响

 

动量限值对于限制瞬态冲击非常有用。

动量限值会影响整个机器人。

不允许运动超过任何限值设置。

可以降低速度或减少扭矩,以便运动不会超过 SF 5、SF 6、SF 7 或 SF 8 的任何限值。

将启动机器人停止,以防止超过任何限值:

不允许运动超过任何限值设置。

 

3kg m/s

 

机器人

SF9 功率限值
描述 会发生什么? 公差 影响

此功能监控机器人执行的机械功(关节扭矩之和乘以关节角速度),这也会影响机械臂的电流以及机器人速度。 此安全功能会动态限制电流/扭矩,但速度会保持不变。

电流/扭矩动态限制

10W

机器人

 

新的 SF15 停止时间限值
描述 会发生什么? 公差 影响

实时监控各种情况,以免超过停止时间限值。 限制机器人速度,以免超过停止时间限值。

机器人在给定运动中的停止能力受到持续监控,以防止运动超出停止限值。 如果停止机器人所需的时间有超过时间限值的风险,则会降低移动速度以确保不超过限值。 将启动停止,以防止超过限值。

不允许实际停止时间超过限值设置。

导致速度降低或机器人停止以免超过限值.

 

50 ms

 

机器人

 

新的 SF16 停止距离限值
描述 会发生什么? 公差 影响

实时监控各种情况,以免超过停止距离限值。 限制机器人速度,以免超过停止距离限值。

机器人在给定运动中的停止能力受到持续监控,以防止运动超出停止限值。 如果停止机器人所需的时间有超过时间限值的风险,则会降低移动速度以确保不超过限值。 将启动停止,以防止超过限值。

不允许实际停止时间超过限值设置。

导致速度降低或机器人停止以免超过限值.

 

40 mm

 

机器人

 

新的 SF17 安全原点位置“监控位置”
描述 会发生什么? 公差 影响

安全功能,用于监控安全级输出,以确保仅当机器人处于配置和监控的“安全原点位置”时,才能激活输出。

如果在机器人未处于配置位置时激活输出,则启动 0 类停止。

仅当机器人处于配置的“安全原点位置”时,才能激活“安全原点输出”

 

1.7°

 

与逻辑与/或设备的外部连接

 

SF10 UR 机器人<急停>输出
描述 会发生什么 影响

当针对机器人<急停>输出进行了配置且机器人停止时,双输出为低电平。 如果未启动机器人<急停>,则双输出为高电平。 不使用脉冲,但允许使用。 有关集成安全功能的信息,请参阅下文

这些双输出可以更改任何连接到可配置安全输入(此输入被配置为紧急停止输入)的外部急停的状态。

对于急停输出,将在外部设备上进行验证,因为 UR 输出是此外部设备的外部急停安全功能的输入。

注意:使用 IMMI(注塑机接口)时,急停输出不连接到 IMMI(没有从 UR 机器人到 IMMI 的急停输出信号),以防止出现不可恢复的停止情况。

如果设置了可配置输出,则在发生急停时双输出会变为低电平

逻辑和/或设备的外部连接

 

SF11 UR 机器人移动:数字输出
描述 会发生什么 影响

每当机器人移动(运动中)时,双数字输出都为低电平。 没有运动时输出为高电平。

功能安全针对 UR 机器人内的部件。 集成功能安全性能需要将此 PFH 与任何外部逻辑及其组件的 PFH 相加。

如果设置了可配置的输出:

当机器人移动(运动中)时,双数字输出为低电平。 不移动时,为高电平

与逻辑与/或设备的外部连接

 

SF12 UR 机器人未停止输出:数字输出
描述 影响

当机器人停止(正在停止或处于静止状态)时,双数字输出为高电平。 当输出为低电平时,机器人不处于停止过程中,也不处于静止状态。功能安全针对 UR 机器人内的部件。 如需了解集成安全功能,请参阅 6

逻辑和/或设备的外部连接

 

SF13 UR 机器人缩减“模式”:数字输出
描述 影响

当机器人处于缩减模式(或启动缩减模式)时,双数字输出为低电平。

见下文。

功能安全针对 UR 机器人内的部件。 如需了解集成安全功能,请参阅 6

逻辑和/或设备的外部连接.

SF14  UR 机器人非缩减“模式”输出:数字输出
描述 影响

当机器人不处于缩减模式(或未启动缩减模式)时,双数字输出为低电平。

功能安全额定值针对 UR 机器人内的部件。 如需了解集成安全功能,请参阅 6

逻辑和/或设备的外部连接.

 

表 1 脚注

1对于安全数据,示教盒、控制器和机器人内部的通信为 SIL 2(根据 IEC 61784-3)。

2急停验证:示教盒急停按钮在示教盒内进行评估,随后通过 SIL2 通信与安全控制器进行通信1。 要验证示教盒急停功能,请按下示教盒急停按钮并验证是否产生急停。 这验证了急停已在示教盒内连接,急停功能正常,并且示教盒已连接到控制器。

3如果机器人安全功能与外部设备、装置或逻辑“集成”或“连接”,则得到的集成安全功能的 PFH 是所有 PFH 值之和,其中包括机器人安全功能的 PFH 值。

4符合 IEC 60204-1 (NFPA79) 的停止类别。 对于急停,仅允许 0 类和 1 类停止。

  • 0 类和 1 类停止会导致驱动器电源断开,0 类停止为立即停止,1 类停止为受控停止(例如先减速至停止,然后断开驱动器电源)。

  • 2 类停止是不断开驱动器电源的停止。 2 类停机在 IEC 60204-1 中定义。 STO、SS1 和 SS2 的描述位于 IEC 61800-5-2 中。 对于 UR,2 类停止会保持轨迹,并在停止后继续为驱动器供电。

5应使用停止时间和停止距离安全功能。 使用时,无需定期验证停止性能。

6如果机器人安全功能与外部设备、装置或逻辑“集成”或“连接”,则得到的集成安全功能的 PFH 是所有 PFH 值之和,其中包括机器人安全功能的 PFH 值。

7 机器人在给定运动中的停止能力受到持续监控,以防止运动超出停止限值。 如果停止机器人所需的时间有超过时间限值的风险,则会降低移动速度以确保不超过限值。 将启动停止,以防止超过限值。

8对于具有外部安全控制系统的集成功能安全额定值,请将此安全相关输出的 PFH 与外部安全相关控制系统的 PFH 相加。 安全功能及其停止触发包含在此 SF 的 PFH 值中。

9 使动装置可以位于示教盒上,也可以外部连接到使动功能输入 (SF18)。

10 使用 3 档位使动装置时,建议使用外部模式开关。 如果未使用外部模式开关,也未将其连接到安全输入,则机器人模式将通过用户界面确定。 如果用户界面处于

  • “运行模式”,使动功能将不激活。

  • “编程模式”,使动功能将处于激活状态。 可以配置在更改模式时提供密码保护。

11 如果有任何 3PE 使动装置被释放或完全按下,则 3 档位使动装置将关闭(不在中间的开启位置)。

12 ISO 10218:2025 移除了“协同操作”一词。