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)。

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

緊急停止 (ISO 13850)

 

描述 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 變「低」。

命令1 所有關節停止,當所有關節進入受監控的靜止狀態後,將切斷電源。

請參閱:停止時間和停止距離安全功能5

僅用於緊急目的,由於需手動操作,不得用於防護。

停止類別 1
(IEC 60204-1)

--

機器人、機器人工具 I/O 和控制器 I/O

SF2

3, 5

防護停止

(符合 ISO 10218-1 * 的保護性停止)

*在 2006 年之前,這稱為「安全停止」或「防護停止」

描述 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

停機類別 2

(IEC 60204-1)
SS2 停止

(如 IEC 61800-5-2 所述)

--

機器人

防護停止重設
描述 結果會如何? 公差 影響

當配置為「防護重設」、而且外部重設連接從低轉換為高時,防護停止會重設。 啟動 SF2 重設的安全輸入。

將輸入重設為 SF2

--

機器人

SF3
關節位置限制 (基於軟體的軸限制)
描述 結果會如何? 公差 影響

設定允許的關節位置的上限和下限。 不考慮停止時間和距離,因為不會違反限制。 每個關節都可以有其限制。

直接限制一組允許的關節位置,讓關節可在範圍內移動。 根據 ISO 10218-1:2011 第 5.12.3 條 ,這是一種安全額定軟軸限制和空間限制。

不允許運動超過任何限制設定。

可降低速度,以讓運動不會超過任何限制範圍。

將啟動機器人停止,以預防超過任何限制範圍。

關節(每個)

SF4
關節速度限制
描述 結果會如何? 公差 影響

設定關節速度的上限。 每個關節都可以有其限制。 此安全功能對接觸時的能量(夾緊或暫態)傳遞影響最大。

直接限制一組允許的關節速度,以讓關節執行。 它能用於限制快速關節運動,例如和奇點相關風險

不允許運動超過任何限制設定。

可降低速度,以讓運動不會超過任何限制範圍。

將啟動機器人停止,以預防超過任何限制範圍。

1.15 °/s

關節(每個)

關節扭矩限制

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。

SF5
具有各種名稱:
位姿限制、
工具限制、方向限制、
安全平面、安全邊界
描述 結果會如何? 公差 影響

監控TCP位姿(位置和方向),並預防超過安全平面或 TCP 位姿限制。

可設定多個位姿限制(工具法蘭、肘部和最多 2 個帶半徑的可配置工具偏移點)

方向受到工具法蘭或 TCP 特徵 Z 方向偏差的限制。

兩個部分。 (1) 限制可能的 TCP 位置的安全平面。 (2) 是 TCP 方向限制,可輸入為允許的方向和公差。 由於有安全平面而構成 TCP 和手腕包含/排除區域。

不允許運動超過任何限制設定。 可降低速度或減少扭矩,以讓運動不會超過 SF 5、SF 6、SF 7 或 SF 8 之任何限制。

3° 40 mm

TCP

工具法蘭

肘部

SF6
速度限制 TCP 和肘部
描述 結果會如何? 公差 影響

監控TCP肘部速度來預防超過速度限制。 相當於監控整個機器人手臂,因為 TCP 和肘部之間的部分不能比這些部分的終點移動得更快。

將啟動機器人停止,以預防超過任何限制範圍。

 

不允許運動超過任何限制設定。

 

50 mm/s

 

TCP

SF7
力限制 (TCP)
描述 結果會如何? 公差 影響

「力限制」是機器人在 TCP(工具中心點)和「肘部」所施加的力。 安全功能持續計算每個關節允許的扭矩,以維持在 TCP 和肘部定義的力限制範圍之內。

關節控制其扭矩輸出,以維持在允許的扭矩範圍之內。 意即 TCP 或肘部的力將保持在定義的力的限制範圍內。

當力限制 SF 啟動停止時,機器人將會停止。 UR 標準控制器將導致運動「退回」超過力限制之前的位置。 這種「退回」不屬於安全功能的一部分,因為它是由標準控制器完成的。 在啟動機器人停止之前,安全控制器有一個允許的固定時間(回應時間的一部分)。

將啟動機器人停止,以預防超過任何限制範圍。

 

不允許運動超過任何限制設定。

25 N

TCP

手腕夾緊扭矩

如果停用「手腕夾緊扭矩」安全功能,三個手腕關節的作用力可能會超出力限制。

SF8
動量限制
描述 結果會如何? 公差 影響

動量限制對於限制暫態影響是非常有用的。

動量限制會影響到整個機器人。

將啟動機器人停止,以預防超過任何限制範圍。

 

不允許運動超過任何限制設定。

 

3 kg m/s

 

機器人

SF9
功率限制
描述 結果會如何? 公差 影響

此功能會監控機器人執行的機械作用(關節扭矩乘以關節角速度的總和),這也會影響到機器人手臂的電流和機器人速度。 此安全功能會動態限制電流/扭矩,但會維持速度。

動態限制電流/扭矩

10 W

機器人

SF10
UR 機器人停止輸出
描述 結果會如何

公差

影響

當配置機器人停止輸出而且機器人停止時,雙輸出為低。 如果沒有啟動機器人停止,則雙輸出為高。 不使用脈衝但可容忍。 如需整合安全功能相關資訊,請參閱腳註。6

這些雙輸出可更改任何外部緊急停止的狀態,該外部緊急停止連接到可配置的安全輸入,且該輸入被配置為緊急停止輸入。

對於停止輸出,驗證會在外部設備上進行,因為 UR 輸出為此外部設備的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。

如果設定了可配置的輸出,則在停止的情況下雙輸出會變低 N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF11
具有數位輸出的「移動」安全功能
描述 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

雙輸出在運動時為低,沒有運動時為高。

 

N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF12
具有數位輸出的「不停止」安全功能
描述

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

當機器人正在停止或者處於靜止狀態,雙輸出為高

N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF13
具有數位輸出的「縮減啟用」安全功能
描述 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

 

啟用縮減設定時,雙輸出為低

N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF14
具有數位輸出的「縮減未啟用」安全功能
描述

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

未啟用縮減設定時,雙輸出為低。 N/A

與邏輯和/或設備的外部連接.

「縮減啟用」輸入 SF 參數設定變更
描述 影響

「縮減」並非一種模式。 它是一種設定變更的啟動:

  • 於內部由安全平面/邊界進行(從平面 2cm 處開始,並在平面 2cm 內達到縮減設定),或

  • 於外部透過使用外部輸入進行,這會在觸發輸入的 500ms 內達到縮減設定。

當外部連接為低電平時,會啟動「縮減模式」。 「縮減啟用」代表所有縮減限制值皆會啟用。

「縮減」並非一種安全功能。 「縮減」是一種對安全功能進行參數設定的方法。

「縮減」是一種狀態變化,會影響下列安全功能的設定:關節位置、關節速度、TCP 位姿、TCP 速度、TCP 力、動量、功率、停止時間和停止距離。
驗證並確認機器人應用的所有參數設定。

機器人

SF15
停止時間限制
描述 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。 限制機器人速度,以確保不會超過停止時間限制。 7

不允許實際停止超過限制設定。

50 ms

機器人

SF16
停止距離限制
描述 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

導致速度降低或機器人停止以避免超過限制。

40 mm

機器人

SF17
安全原點位置「監控位置」
描述 結果會如何? 公差 影響

安全功能會監控安全額定輸出,以確保只有在機器人處於配置和監控的「安全原點位置」時才能啟動輸出。

若在機器人未於配置位置時啟動輸出,則會啟動 0 類停機。

僅當機器人處於配置的「安全原點位置」時,才能啟動「安全原點輸出」

 1.7 °

與邏輯和/或設備的外部連接

模式開關輸入
描述 結果會如何? 影響

當外部連接為低電平時,則自動模式(執行)為啟用中。  當外部連接為高電平時,操作模式為編寫程式/教導。

建議:與啟用裝置一起使用,意即 UR 教導器配有整合的 3 檔位啟用裝置。

在教學/編寫程式時, TCP 速度最初會限制為 250mm/s。 可使用教導器「速度滑塊」來手動增加速度,不過一旦啟動動了啟用,速度限制值將重設為 250mm/s。

SF2 輸入

機器人

SF18
(3 檔位啟用)安全功能8輸入
描述 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。 按下/按壓到中心位置時,它就會開啟。 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 輸入為低時,會在內部觸發 SF2

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

N/A

機器人和外部連接至 SF19 & SF20

SF19

3PE (3 檔位啟用)

具有數位輸出的安全功能8
描述 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,當任何啟用裝置11處於關閉狀態時(不在中間的開啟位置,代表啟用裝置已鬆開或完全按下),會觸發 SF2 而導致 2 類停止 (SS2),同時 SF19 的輸出為低。 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 皆處於關閉狀態,則 SF19 的輸出為高。

    • 有任何 3PE 處於開啟狀態,則 SF19 的輸出為低。

  • 若自由驅動未啟用,而且

    • 所有 3PE 皆處於開啟狀態,則 SF19 的輸出為高。

    • 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,同時 SF2 會在內部觸發
2 類停止 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)

N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF20
3PE(3 檔位啟用)「非狀態」 安全功能,具數位輸出8
描述 結果會如何?

公差

影響

在自動模式( 「執行中」 )下,SF20 的輸出為低。

在手動模式下,當任何啟用裝置11處於關閉狀態時(不在中間的開啟位置,代表啟用裝置已鬆開或完全按下),SF20 的輸出為高。

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 皆處於關閉狀態,則 SF20 的輸出為低。

    • 有任何 3PE 處於開啟狀態,則 SF20 的輸出為高。

  • 若自由驅動未啟用,而且:

    • 所有 3PE 皆處於開啟狀態,則 SF20 的輸出為低。

    • 有任何 3PE 處於關閉狀態,則 SF20 的輸出為高。

注意:SF20 是 SF19 的反轉版本,相較於 SF19 其輸出狀態在邏輯上相反。

在手動模式下,當 3PE 處於關閉狀態時,輸出為高。

N/A

與邏輯和/或設備的外部連接

SF21
手腕夾緊扭矩限制
描述 結果會如何?

公差

影響

監測手腕關節扭矩,以避免夾緊扭矩過高

 

監控並控制手腕關節的扭矩,避免超過限制。 將啟動機器人停止,以預防超過限制。

 

N/A

機器人

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

  • 「執行模式」 ,啟用功能將不會啟用。

  • 「編寫程式模式」 ,啟動功能將啟用。 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)。

12ISO 10218:2025 移除了「協同操作」一詞。

13連接機器人工具法蘭的工具可能會接觸機器人的下臂連桿