安全功能表

描述

Universal Robots 安全功能和安全 I/O 屬 PLd 類別 3 (ISO 13849-1)，其中每個安全功能的 PFH 值皆小於 1.8E-07。

已更新 PFH 值以提供了更大的設計靈活性，達成供應鏈彈性。

至於安全 I/O，包括外部設備或設備在內的最終安全功能由整體結構和所有 PFH 的總和確認 (包括 UR 機器人安全功能 PFH)。

若有超出任何安全功能限制，或在控制系統的安全功能或安全相關部分中偵測到故障， 則 UR 會將安全狀態定義為停止，並切斷驅動電源（停止類別 1 或 04 立即切斷電源）。

SF1 1、2、3、4

緊急停止 (ISO 13850)

結果會如何? 公差 影響

按下教導器上的緊急停止 PB1 或外部緊急停止（若使用緊急停止安全輸入），會導致 1 類停止4，並會切斷機器人執行器和工具 I/O 的電源。 控制器 I/O 狀態轉為「低」。 命令1 所有關節停止，並在所有關節進入受監控的靜止狀態後，切斷電源。

請參閱「停止時間」與「停止距離」安全功能5 。

僅限用於緊急情況；不得用於安全防護，因其啟動需手動操作。

停止類別 1
(IEC 60204-1)		 N/A 機器人、機器人工具 I/O 和控制器 I/O

SF2 3, 5

安全停止（依據 ISO 10218-1* 的保護性停止）

結果會如何? 公差 影響

此安全功能由外部保護裝置使用安全輸入來啟動，該安全輸入會啟動 2 類停機4。 目的在於保護人員免受傷，而非保護機器人、設備或產品。 工具 I/O 不受到防護停止的影響。 若連接啟用裝置，可將防護停止配置為僅在自動模式下執行。 請參閱「停止時間和停止距離安全功能」。5

*2006 年之前，此功能稱為「安全停止」或「防護停止」。

 停機類別 2

(IEC 60204-1)
SS2 停止 (如 IEC 61800-5-2 所述)

N/A 機器人

防護停止重設

結果會如何? 公差 影響
當設定為「安全裝置重置」模式，且外部重置連接訊號 從低電平轉為高電平時，安全停止狀態將重置。 安全輸入，用於啟動 SF2 的重置。




 將輸入 重設為 SF2 N/A 機器人

SF3

關節位置 限制 （基 於軟體的軸 限位）

結果會如何? 公差 影響

設定允許的關節位置的上限和下限。 有效負載為停止時間與距離，不被視為限制，因為相關限制不會 被違反。 每個關節都可以有其限制。 直接限制關節可 移動的允許關節位置範圍。 此為符合 ISO 10218-1:2011 第 5.12.3 條規定之安全等級軟軸限位及空間限位。

不會允許動作 超出任何限位 設定。

可降低 速度，以確保運動 不會超過任何 限制。 系統將觸 發機器人停止，以防止 超過任何限值。

 5° 關節 (每個)

SF4

關節 速度限制

結果會如何? 公差 影響
設定關節速度的上限。 每個關節皆可設定其自身的 限位。 此安全功能對接觸時（夾持或瞬態）的能量 傳遞影響最大。 直接限制關節可 執行的允許速度範圍。 此功能用於限制關節的快速運動，例如避免與奇異點相關的風險 。

不會允許動作 超出任何限位 設定。

可降低 速度，以確保運動 不會超過任何 限制。 系統將觸 發機器人停止，以防止 超過任何限值。

 1.15°/s 關節 (每個)

關節扭矩 限制

結果會如何? 公差 影響
超過內部關節扭矩限制（每個關節），會導致 0 類停機4。 此安全功能為出廠設定，不向使用者提供。 不會於此處顯示，因為沒有使用者設定。 N/A N/A N/A

SF5

有各種 不同的稱呼： 位姿限制、 工具限制、 方向 限制、安全 平面、 安全 邊界

結果會如何? 公差 影響

監控 TCP 位姿 （位置與方向）， 並防止超出安全平面或 TCP 位姿限制。 可設定多重位姿限制（工具法蘭、肘部， 以及最多 2 個可配置且帶有半徑的 工具偏移點） 。方向限制取決於工具法蘭或 TCP 與特徵 Z 方向的偏差。

分為兩部分：(1) 是用於限制 TCP 可能 位置的安全平面。 (2) 為 TCP 方向 限制，需輸入允許的方向及公差值 。 此功能基於安全平面，提供 TCP 及手腕的包含／排除區域。

系統不會允許動作超出 任何限值設定。 為 確保動作不會超出針對 SF5、SF6、SF7 或 SF8 所設定的 任何限值，系統可能會降低速度或 扭矩。 3° 40 mm TCP、 工具 法蘭、 彎頭

SF6

速度限制、TCP 及 Elbow 		結果會如何? 公差 影響
監控 TCP 及 肘部速度 ，以防止超過速度限制。 這相當於監控整個機械臂，因為 TCP 與肘部 之間的各節段移動速度，不得超過這些 節段端點的移動速度。

系統 將觸發機器人停止，以 防止超過 任何限值。

不允許 運動超出 任何限位設定。

50 mm/s TCP

SF7

力限 (TCP)

結果會如何? 公差 影響
「力限值」是指機器人在工具中心 點（TCP）及 肘部處所施加的力。 安全功能會持續計算各關節的允許扭矩 ，以確保 TCP 和肘部均維持在定義的力限範圍內。 關節控制其扭矩輸出，以維持在允許的扭矩範圍之內。 這表示在工具中心點（TCP）或肘部處的作用力將維持在定義的 力限範圍內。 當力限制 SF 啟動停止時，機器人將會停止。 UR 標準 控制器會使機器人運動「回退」至超過力限值 之前的位 trí。 此「退避」動作並非安全功能的一部分，因為 該動作是由標準控制器執行的。 安全控制器在觸發機器人停止前，允許一段固定時間 （為響應時間的一部分）。 系統將觸 發機器人停止 ，以 防止 超過 任何限值。 不允許 運動 超出 任何 限位 設定。 25 N TCP

SF8

動量 限制

結果會如何? 公差 影響
衝量限制對於 限制瞬態衝擊非常有用。 動量限制會影響整個 機器人。 系統將啟動機器人停止程序，以防止 超過任何限值。 不會允許動作超出任何 限位設定。 3 kg m/s 機器人

SF9

功率 限制

結果會如何? 公差 影響
此功能用於監控機器人執行的機械功（各關節扭矩與關節角速度的乘積 之和），該值亦會影響機器人手臂的電流 以及機器人的速度。 此安全功能 會動態限制電流／扭矩，但維持轉速不變。 電流 ／扭矩的動態限制 10 W 機器人

SF10

UR 機器人 停止 輸出端

結果會如何? 公差 影響

當設定為機器人停止輸出時，若發生機器人停止狀況， 雙輸出將呈低電平。 若未觸發機器人停止指令， 雙輸出將處於高電平狀態。 不使用脈衝但可容忍。 有關整合式 安全功能，請參閱註腳6。當任何外部緊急停止裝置連接 至可配置的安全輸入端子，且該輸入端子已 設定為緊急停止輸入時， 這兩個雙重輸出端子會隨之改變狀態。 針對「停止輸出」，驗證作業將在外部 設備上進行，因為 UR 的輸出是作為外部設備此項外部停止安全 功能的輸入。

此停止輸出未連接到 IMMI （注塑機介面），以預防發生不可復原的停止。

 若 已設定可配置 輸出，發生停止事件 時，雙輸出將 轉為低電平。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF11

具備數位 輸出的「移動 」安全 功能

結果會如何? 公差 影響

每當機器人移動（正在運動）時 ，雙數位輸出都是低的。 未在運動時輸出為高。 功能安全是針對 UR 機器人內部。 如需整合安全功能相關資訊，請參閱腳註6。

 雙輸出在運動 期間為 低電平，無運動時則 為高電平。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF12

「不 停止」 安全 功能 （帶有數位 輸出）

結果會如何? 公差 影響

當機器人停止時（正處於停止或靜止狀態），雙數位輸出為高。 當輸出為「低」時，機器人未處於停止過程中，也並非處於靜止狀態。 如需整合安全功能相關資訊，請參閱腳註6。

 當機器人處 於停止過程中 或靜止狀態 時，雙輸出將 呈高電平。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF13

具備數位 輸出的「降級 主動」 安全 功能

結果會如何? 公差 影響

啟用（或啟動）安全功能的縮減設定時，雙數位輸出為低。 功能安全是針對 UR 機器人內部。 如需整合安全功能相關資訊，請參閱腳註6。

當 「降低 」設定生效 時，雙輸出為 低電平。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF14

「已 停用」 安全 功能 （搭配數位 輸出）

結果會如何? 公差 影響

未啟用（或未啟動）安全功能的機器人縮減設定時，數位輸出為低。

功能安全評等是針對 UR 機器人內部。

如需整合安全功能相關資訊，請參閱下方腳註6

 當「降低設定 」功能未啟用時，雙輸出為低 電平。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接
「降低 活躍」輸入 SF 參數 設定 變更 結果會如何? 公差 影響

「縮減」並非一種模式。 它是一種設定變更的啟動：

  • 透過內部安全平面／邊界進行控制（當距離該平面 2 公分時啟動，並在距離該平面 2 公分範圍內達成降低設定值）或

  • 透過外部輸入進行外部控制，此操作將在觸發輸入後 500 毫秒內完成參數調整。

當外部連接為低電平時，會啟動「縮減模式」。 「啟用縮減」會將所有縮減限值設為「啟用」。

「縮減」並非一種安全功能。 「簡化」是一種用於安全功能參數設定的方法。

「減速」是一種狀態變更，會影響以下安全功能的設定：關節位置、關節速度、TCP 位姿、TCP 速度、TCP 力、動量、功率、停止時間及制動距離。
驗證並確認機器人應用的所有參數設定。

N/A N/A 機器人

SF15

有效負載為 時間限制

結果會如何? 公差 影響
即時監控條件，以避免超過停止時間限制。 為確保不會超過停止時間限制，機器人的速度受到限制。7

實際 停止位置不得超過設定的限值 。

會導致速度 降低或機器人停止，以 確保不會超過限值 。

 50 ms 機器人

SF16

制動 距離 限制

結果會如何? 公差 影響
即時監控條件，以避免超過停止距離限制。 限制機器人速度，以確保不會超過停止距離限制。 7

實際 停止位置不得超過設定的限值 。

會導致速度 降低或機器人停止，以 確保不會超過限值 。

 40 mm 機器人

SF17

安全歸位 位置 「受 監控位置」

結果會如何? 公差 影響
一種安全功能，用於監控符合安全等級 的輸出，以確保該輸出僅 能在機器人處於已設定且 受監控的「安全原點位置」時才可被啟動。 若機器人未處於設定位置時輸出被觸發 ，則會觸發「停止類別 0」。 「安全歸位輸出」僅在機器 人位於已設定 的「安全歸位位置」時才會 被啟用 1.7 ° 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接
模式 開關 輸入 結果會如何? 公差 影響

當外部連接為低電平時，則自動模式（執行）為啟用中。 當設定為「高」時， 模式為程式設計／示教。

建議：請搭配啟用裝置使用，即 配備整合式三檔 啟用裝置的 UR 教導器。 在教學／程式設計模式下，TCP 速度最初會被限制在 250 mm/s。 可透過 TP 的「速度滑桿」手動 提高速度，但一旦啟用啟用裝置，速度限制 將重設為 250 mm/s。

 SF2 輸入 N/A 機器人

SF18

(3 位置啟用) 安全功能 8 輸入 端

結果會如何? 公差 影響
一個 3 檔位啟用裝置9有 3 個開關位置：關、開、關（按壓時的啟動順序）。

完全鬆開後，裝置就會關閉。 當按壓或擠壓至中央位置時，即表示已開啟。 完全按下（按壓）會導致成為關閉狀態。

當 3 檔位啟用裝置「開啟」時，運動將會啟用。

在手動模式下，當外部啟用裝置連接關閉時，內部安全系統就會啟動 SF2，就是 2 類停止。

建議：和模式開關一起使用作為安全輸入。10

在手動模式下，當 SF18 輸入為 LOW 時， 系統會內部觸發 SF2。

停止類別 2 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)

 N/A 機器人與 SF19 及 SF20 的 外部 連接

SF19

3PE（3 位置啟用）安全功能 8搭配 數位輸出

結果會如何? 公差 影響
在自動模式（ 「執行中」 ）下，SF19 的輸出為高。

在手動模式 下，且當任何啟用裝置11 處於「關閉」狀態（未處於中央「開啟」位置，意即啟用裝置已被釋放或完全按下）時，將觸發 SF2，導致第 2 類停止 (SS2)，且 SF19 的輸出為低電平。 8

在手動模式下，在使用自由驅動和 3PE 時：

  • 若自由驅動已啟用，而且

    • 所有 3PE 均處於「關閉」狀態，SF19 的輸出為「高」電平。

    • 當任何 3PE 處於「ON」狀態時，SF19 的輸出為「LOW」。

  • 若自由驅動未啟用，而且

    • 所有 3PE 均處於「ON」狀態，SF19 的輸出為高電平。

    • 有任何 3PE 處於關閉狀態，則 SF19 的輸出為低。

在手動模式下，當 3PE 處於「關閉 」狀態時，輸出為 「低電平」，且 SF2 會 被內部觸發。

停止類別 2 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)

 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF20

3PE（3 位置啟用）「非（NOT）狀態」 安全 功能8 搭配數位輸出

結果會如何? 公差 影響
在自動模式（ 「執行中」 ）下，SF20 的輸出為低。

在手动模式下，当任何启用装置11处於「关」状态（即未处於中央「开」位置，表示启用装置已被鬆开或完全按下）时，SF20 的输出为高电平。7

在手動模式下，在使用自由驅動和 3PE 時：

  • 若自由驅動已啟用，而且：

    • 所有 3PE 均處於「關閉」狀態，SF20 的輸出為「低電平」。

    • 若任何 3PE 處於「ON」狀態，則 SF20 的輸出為 HIGH。

  • 若自由驅動未啟用，而且：

    • 所有 3PE 均處於「ON」狀態，SF20 的輸出為「LOW」。

    • 有任何 3PE 處於關閉狀態，則 SF20 的輸出為高。

註： SF20 是 SF19 的反轉版本，其輸出狀態與 SF19 相比在邏輯上被反轉。

 在手動模式下，當 3PE 處於「關閉 」狀態時，輸出為 HIGH。 N/A 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF21

手腕 夾持 扭矩限制

結果會如何? 公差 影響

監控手腕關節的扭矩，以避免過高的夾持扭矩。 不允許手腕夾持扭矩超過限制值。

此安全功能可設定為停用。

 會導致機器人停止運作，以 確保不超過該 限值。 N/A 機器人

SF22

輸出 由 安全 平面 (SF5) 觸發

結果會如何? 公差 影響
每當受監控的 TCP 位姿越過 安全平面時，雙輸出即為 LOW。 多種位姿皆可觸發雙輸出（工具 法蘭、肘部，以及最多 2 個可配置且帶有半徑的工具 偏移點）。

詳情請參閱「工具位置限制」。

 當受監控的 TCP 位姿穿越 安全平面時，輸出訊號為 LOW。 40 公釐 與 SF5 相同 與 邏輯控制系統及／或 設備的外部 連接

SF23

安全 平面 (SF5) 由 輸入 訊號 觸發

結果會如何? 公差 影響

當兩個輸入皆為：

  • HIGH.

    • 受監控的 TCP 位姿可自由移動。

  • 低。

    • 安全功能的預期效果是防止受監控的 TCP 位姿越過安全平面。 然而，若剎車所需的時間或距離不足，則無法達成此目標。

    • 若監測到的 TCP 位姿已越過安全平面，或監測到的 TCP 位姿即將越過安全平面，則機器人將根據停止時間與停止距離限制設定進行停止。

詳情請參閱「工具位置限制」。

當

  • 兩個輸入皆為低電平，且

  • 受監控的 TCP 位姿正朝著安全平面移動，且

  • 若在抵達安全平面之前仍有足夠的時間或距離可停下，系統將啟動機器人停止程序，以防止越過安全平面。

若在抵達安全平面之前，停機所需的時間或距離不足，系統將啟動機器人停機程序，該程序將遵循已設定的停機時間及停機距離限制。  然而，受監控的 TCP 位姿將穿越安全平面。

 40 公釐 與 SF5 相同 TCP、 工具 法蘭、 彎頭

表 1 腳註

1根據 IEC 61784-3，教導器、控制器和機器人內部之間的通訊安全資料為 SIL 2。

2緊急停止驗證：教導器緊急停止按鈕在教導器內進行評估，然後透過 SIL2 通訊和安全控制器進行通訊1。 要驗證教導器緊急停止功能，請按下教導器緊急停止按鈕，並驗證是否產生緊急停止。 這會驗證緊急停止連在教導器內，緊急停止功能正常，而且教導器已至控制器。

3如果機器人安全功能與外部設備、裝置或邏輯「整合」或「連接」 ，則產生的整合安全功能的 PFH 是所有 PFH 值的總和，包括機器人安全功能的 PFH 值。

4依據 IEC 60204-1 (NFPA79) 的停止類別。 對於緊急停止，僅允許 0 類和 1 類停止。

  • 停止類別 0 和 1 導致驅動電源斷開，停止類別 0 為立即停止，停止類別 1 為受控制停止（如減速至停止然後斷開驅動電源）。

  • 停止類別 2 是未斷開驅動電源的停止。 停止類別 2 在 IEC 60204-1 中有定義。 STO、SS1 和 SS2 的說明在 IEC 61800-5-2 中。 就 UR 而言，停止類別 2 會維持軌跡，並在停止後為驅動器供電。

5應使用停止時間和停止距離安全功能。 使用時，無需定期驗證停止效能。

6如果機器人安全功能與外部設備、裝置或邏輯「整合」或「連接」 ，則產生的整合安全功能的 PFH 是所有 PFH 值的總和，包括機器人安全功能的 PFH 值。

7持續監控機器人在給定運動中的停止能力，以防止超過運動的停止極限。 若停止機器人所需的時間有超過時間限制的風險，則會降低移動速度以確保不超過限制。 將啟動停止，以預防超過限制。

8對於具有外部安全相關控制系統的整合功能安全評等，請將此安全相關輸出的 PFH 加到外部安全相關控制系統的 PFH 中。 此安全功能及其觸發停止包含在此 SF 的 PFH 值中。

9啟用裝置可以在教導器上，也可以於外部連接到啟用功能輸入 (SF18)。

10使用 3 檔位啟用裝置時，建議使用外部模式開關。 如果未使用外部模式開關而且連接到安全輸入，則機器人模式將由使用者介面確定。 如果使用者介面處於

  • 「自動模式」 ，啟用功能將不會啟用。

  • 「手動模式」 ，啟用功能將不會啟用。 可配置變更模式的密碼保護。

11若任意 3PE 啟用裝置鬆開或完全按下，則 3 檔位啟用安全功能將關閉（不是中間開啟位置）。