安全功能表

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)

 

描述 会发生什么? 公差 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,因为它需要手动操作。

1 类停止
(IEC 60204-1)

--

机器人、机器人工具 I/O 和控制器 I/O

SF2

3, 5

防护停止

(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? 公差 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

防护停止重置
描述 会发生什么? 公差 影响

配置为“防护重置”且外部重置连接从低电平转换为高电平时,防护停止会重置。 用于启动 SF2 重置的安全输入。

重置 SF2 的输入

--

机器人

SF3
关节位置限值(基于软件的轴限制)
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,关节只能在该范围内移动。 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。

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。 它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

超出内部关节扭矩限值(每个关节)会导致 0 类停止4。 此安全功能是出厂设置,用户无法访问。 此处未显示,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。

两个部分。 (1) 是用于限制可能的 TCP 位置的安全平面。 (2) 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。

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。

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)
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)。

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。

25 N

TCP

手腕夹紧扭矩

如果“手腕夹紧扭矩”安全功能已禁用,则三个手腕关节可能超过力限值。

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。

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 kg 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

10 W

机器人

SF10
UR 机器人停止输出
描述 会发生什么

公差

影响

当针对机器人停止输出进行配置且机器人停止时,双输出为低电平。 如果未启动机器人停止,则双输出为高电平。 不使用脉冲,但允许使用。 如需了解集成安全功能,请参阅脚注。6

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。

对于停止输出,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停止安全功能的输入。

此停止输出不会连接至 IMMI(注塑机接口),以防止出现不可恢复的停止情况。

如果设置了可配置输出,则在出现停止时双输出会变为低电平 不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF11
带有数字输出的“移动”安全功能
描述 会发生什么

公差

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。 如需了解集成安全功能,请参阅脚注。6

双输出在运动时为低电平,在没有运动时为高电平。

 

不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF12
带有数字输出的“非停止”安全功能
描述

会发生什么?

公差

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。 如需了解集成安全功能,请参阅脚注。6

当机器人正在停止或处于静止状态时,双输出为高电平

不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF13
带有数字输出的“缩减激活”安全功能
描述 会发生什么?

公差

影响

 

当安全功能的缩减设置激活(或启动)时,双数字输出为低电平。 功能安全针对 UR 机器人内的部件。 如需了解集成安全功能,请参阅脚注。6

 

当缩减设置激活时,双输出为低电平

不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF14
带有数字输出的“缩减未激活”安全功能
描述

会发生什么?

公差

影响?

当安全功能的机器人缩减设置未激活(或未启动)时,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,请参阅以下脚注。6

当缩减设置未激活时,双输出为低电平。 不适用

逻辑和/或设备的外部连接.

“缩减激活”输入 SF 参数设置更改
描述 影响

“缩减”不是一种模式。 它是一种设置变化,启动方式如下:

  • 在内部由安全平面/边界启动(从平面 2cm 处开始,在平面 2cm 内实现缩减设置)或

  • 在外部通过使用外部输入启动,这会在触发输入的 500ms 内实现缩减设置。

当外部连接为低电平时,会启动“缩减模式”。 “缩减激活”表示所有缩减限值均会激活。

“缩减”不是一种安全功能。 “缩减”是一种对安全功能进行参数设置的方法。

“缩减”是一种状态变化,该变化会影响以下安全功能的设置:关节位置、关节速度、TCP 位姿、TCP 速度、TCP 力、动量、功率、停止时间和停止距离。
验证并确认机器人应用的所有参数设置。

机器人

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。 7

不允许实际停止超过限值设置。

50 ms

机器人

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。 7

导致速度降低或机器人停止,以免超过限值。

40 mm

机器人

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,才会激活“安全原点输出”

 1.7 °

逻辑和/或设备的外部连接

模式开关输入
描述 会发生什么? 影响

当外部连接为低电平时,自动模式(运行)处于有效状态。  当外部连接为高电平时,操作模式为编程/示教。

建议:与使动装置一起使用,即 UR 示教盒,带有集成的 3 档位使动装置。

处于示教/编程模式时, TCP 速度最初被限制为 250mm/s。 可以使用示教盒“速度滑块”手动增加速度,但一旦激活使动装置,速度限值将重置为 250mm/s。

SF2 的输入

机器人

SF18
(3 档位使动)安全功能8输入
描述 会发生什么?

公差

影响

一个 3 档位使动装置9有 3 个开关位置:关、开、关(紧压时的执行顺序)。

完全释放后,装置处于关闭状态。 按压/紧压到中间位置时,它处于开启状态。 完全按压(紧压)时,它会处于关闭状态。

当 3P 使动装置处于“开启”状态时,将启用运动。

在手动模式下,当外部使动装置连接关闭时,安全系统在内部启动 SF2,即 2 类停止。

建议:与模式开关结合使用,作为安全输入10

在手动模式下,当 SF18 输入为低电平时,内部触发 SF2

2 类停止 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)

不适用

机器人及与 SF19 和 SF20 的外部连接

SF19

3PE(3 档位使动)

带有数字输出的安全功能8
描述 会发生什么?

公差

影响

在自动模式( “正在运行” )下,SF19 的输出为高电平。

在手动模式下,有任何使动装置11处于关闭状态(不在中间的开启位置,表示使动装置已释放或完全按下)时,会触发 SF2,导致 2 类停止 (SS2),且 SF19 的输出为低电平。 8

在手动模式下,使用自由驱动和 3PE 时:

  • 如果自由驱动被激活并且

    • 所有 3PE 均处于关闭状态,则 SF19 的输出为高电平。

    • 任何 3PE 处于开启状态,则 SF19 的输出为低电平。

  • 如果自由驱动未被激活并且

    • 所有 3PE 均处于开启状态,则 SF19 的输出为高电平。

    • 如果任何 3PE 处于关闭状态,则 SF19 的输出为低电平。

在手动模式下,当 3PE 处于关闭状态时,输出为低电平,SF2 在内部触发
2 类停止 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)

不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF20
3PE(3 档位使动)带有数字输出的“非状态”安全功能8
描述 会发生什么?

公差

影响

在自动模式( “正在运行” )下,SF20 的输出为低电平。

在手动模式下,有任何使动装置11处于关闭状态(不在中间的开启位置,表示使动装置已释放或完全按下)时,SF20 的输出为高电平7

在手动模式下,使用自由驱动和 3PE 时:

  • 如果自由驱动被激活并且:

    • 所有 3PE 均处于关闭状态,则 SF20 的输出为低电平。

    • 如果任何 3PE 处于开启状态,则 SF20 的输出为高电平。

  • 如果自由驱动未被激活并且:

    • 所有 3PE 均处于开启状态,则 SF20 的输出为低电平。

    • 如果任何 3PE 处于关闭状态,则 SF20 的输出为高电平。

注意:SF20 是 SF19 的反转版本,其输出状态与 SF19 相比在逻辑上相反。

在手动模式下,当 3PE 处于关闭状态时,输出为高电平。

不适用

逻辑和/或设备的外部连接

SF21
手腕夹紧扭矩限值
描述 会发生什么?

公差

影响

监视腕关节的扭矩,以避免高夹紧扭矩

 

对腕关节的扭矩进行监控,以防止超出限值。 将启动机器人停止,以防止超出限值。

 

不适用

机器人

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 对于具有外部安全相关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。

13 连接到机器人工具法兰的工具可能仍会接触机器人下臂连杆