協力するロボット 安全基準が説明されました
ISO 10218と ISO/TS 15066 は,コラボレーションロボット安全要件,力制限,速度制限,およびコンプライアンステストについて説明しています.
安全 基準 が 重要 な の は なぜ です か
適切な安全性遵守なしに動作するコラボレーションロボットは法律上,財政上,物理上,責任です.EUでは,不適合するロボットがCEマークを持ち歩けないし,合法的に使用できない.米国では,OSHAが監視されていないロボット危険性に関する引用は,故意違反に対して156,259ドルまで罰金を課します. 研究室でも 学生がロボット腕にアクセスする前に リスク評価が必要です
このガイドでは,三つのコア規格 (ISO 10218-1, ISO 10218-2, ISO/TS 15066) を説明し,協力操作の4つのモード,体領域による特定の力および圧力制限,リスク評価プロセス,および米国とEUの文脈において遵守の意味を説明します.
3つの基本基準
ISO 10218-1:2011 -- ロボット設計
ロボット自身をカバーする.要件は:緊急停止機能 (IEC 60204-1のカテゴリー 0 または 1),保護停止,速度と力監視,単一の姿勢管理,関節制限,制御システムの安全性です.すべての産業用およびコラボレーティングロボットがISO 10218-1に準拠する必要があります.
ISO 10218-2:2011 -- ロボットシステム統合
ロボット細胞と統合をカバーする. EN ISO 12100 に基づくリスク評価を要求し,保護要件 (フェンシング,ライトカーテン,安全マット,レーザースキャン) を定義し,検証および検証試験を指定し,ロボット作業場のレイアウトを扱います.この規格は,ロボットメーカーではなく,統合者に適用されます.
ISO/TS 15066:2016 -- 協力運用
コボットの重要な規格.コラボレーション操作モードを4つ定義し,人間とロボットとの接触のための量力と圧力制限を指定する.これは完全な国際標準ではなく,技術仕様 (TS) である.しかし,コボットメーカーと規制当局によって普遍的に参照されている.
4つの協力型作戦
1. 安全評価の監視停止 (SMS)
ロボットは,人間が協力作業場に入る前に停止し,人間が出出するまで再開しない.人間の存在を検出するために安全性評価されたセンサー (ライトカーテン,レーザースキャン,圧力マット) が必要である.ストップはISO 10218-1の基準で安全性評価されたストップである必要があります.これは最も簡単なモードですが,同時に人間とロボット作業を許さない.
2 腕のガイド
操作者は,操作装置を手に取ることで,物理的にロボットを移動する.操作者が操作装置を解放するときに起動する安全性評価の監視停止を持つ必要があります.手指引点での力/トーク感知が必要.このモードは,教学による示例プログラミングに使用されます.
3.速度と分離監視 (SSM)
ロボットは,最も近い人間との距離に基づいて速度を動的に調整する.外部の監視システム (3D深度カメラ,LiDAR,レーダー) が分離距離を継続的に測定する.最小分離距離は,人間の接近速度 (1.6 m/s),ロボット停止時間,センサー応答時間を考慮するISO 13855公式を使用して計算されます. これは正しく実行する最も複雑なモードです
4 電力と力制限 (PFL)
ロボットは固有の力と圧力を制限している.これはほとんどのコボット (UR,FANUC CRX,Doosan) のデフォルトモードである.ISO/TS 15066は,異なる体領域のための最大力と圧力の値を指定している.
ISO/TS 15066 力の制限と圧力制限
これらの制限は,ロボットと人間の体の一部間の一時的な (衝撃) と準静的 (圧縮) 接触のために最大限許容される力と圧力を定義する.
| Body Region | Max Transient Force (N) | Max Quasi-Static Force (N) | Max Quasi-Static Pressure (N/cm2) |
|---|---|---|---|
| Skull / Forehead | 130 | 65 | 30 |
| Face | 65 | 45 | 20 |
| Neck (sides) | 150 | 75 | 25 |
| Upper arm / Elbow | 210 | 110 | 30 |
| Forearm | 190 | 100 | 40 |
| Hand / Fingers | 150 | 75 | 40 |
| Chest | 140 | 70 | 25 |
| Lower legs / Knees | 220 | 130 | 50 |
鍵の区分: 臨時接触は短時間ぶつかる (ロボットが500 ms以内に攻撃・反撃する). 半静脈接触は,固定表面に固定する (ロボットピンは人間による). 半静脈制限は,人間が逃れることができないため,臨時制限の約半分である.
リスク評価方法 (EN ISO 12100)
コボットの部署は全て リスク評価を文書化する必要があります
- ** 範囲を定義する:** ロボット,アプリケーション,作業場の境界線,および意図された人間の相互作用を特定する.
- **危険を特定する:**機械 (粉砕,切断,衝突),電気,熱,騒音.各危険について,危険状況 (人物はいつ/どのように暴露されるか) を特定する.
- 推定リスク: 各危険性:害の重度 (S1-S4) x暴露頻度 (F1-F2) x回避の可能性 (P1-P2). ISO 13849-1リスクグラフまたは EN 62061 SIL割り当てを使用する.
- **リスク削減:**階層: (a) 固有の安全な設計 (低質量,速度,力), (b) 保護装置および保護装置, (c) 使用用情報 (訓練,標識,PPE).
- 文書化および検証: リスク評価報告書を作成する. 文書化されたリスクシナリオに対して安全システムをテストする. 応用,ツールや作業場が変化するときに再評価する.
安全システム構成要素
- 安全性評価レーザースキャン: SICK microScan3 ($2,000~$4,000). 構成可能な安全地帯を定義する.人間が警告地帯に入るとロボットが遅くなります.保護地帯に入るとロボットが止まります.
- 安全ライトカーテン: Keyence SL-V ($1,500~$3,000). 光束の配列を横切る物体を検出する. 細胞の境界で入力/出出出検に使用する.
- 安全性評価の力/トークセンサー: コボット (UR,FANUC CRX) または外部 (ATI Gamma-SI,$8K-$15K) に組み込まれています.安全性評価 (SIL 2またはPLd最小) がある必要があります.
- **安全PLC:**シメンス SIMATIC Safety ($500~$2,000),Allen-Bradley GuardLogix.安全入力処理および安全評価出力を生成するためにSMSおよびSSMモードに必要である.
- 緊急停止ボタンは: 機械作業場へのアクセスポイントごとに1つ,IEC 60204-1ごとに0カテゴリまたは1つの赤い真菌頭でなければならない.
CEマークとOSHAの要求
EU:CEマーク
欧州連合 (EU) に販売されるロボットには,機械指令 2006/42/EC に準拠するCEマークが付いていること,証明しなければならない.コボットの場合,これはISO 10218-1/-2およびISO/TS 15066 に準拠することを意味する.製造者は適合宣言を提出する.統合者は,完全な装置 (ロボット+道具+保障) のCEマークを担当する.
アメリカ:OSHAとANSI/RIA 15.06
米国ではCEマークは必要ありませんが,OSHAは一般課税条項 (第5条) (1) と ANSI/RIA 15.06-2012 (米国によるISO 10218-2の採択) により職場の安全性を強制します.OSHAは,ANSI/RIA 15.06を承認された標準とみなします.遵守は強力な法的防衛を提供します.コボットについては,ANSI/RIA TR R15.606-2016 (米国によるISO/TS 15066) を参照してください.
実用的な意味: 米国での職場にコボットを部署する場合は, ANSI/RIA 15.06 に基づいてリスク評価を実施し,ロボットの力/速度制限が TR R15.606 に準拠していることを証明する必要があります.
安全 基準 が 重要 な の は なぜ です か
適切な安全性遵守なしに動作するコラボレーションロボットは法律上,財政上,物理上,責任です.EUでは,不適合するロボットがCEマークを持ち歩けないし,合法的に使用できない.米国では,OSHAが監視されていないロボット危険性に関する引用は,故意違反に対して156,259ドルまで罰金を課します. 研究室でも 学生がロボット腕にアクセスする前に リスク評価が必要です
このガイドでは,三つのコア規格 (ISO 10218-1, ISO 10218-2, ISO/TS 15066) を説明し,協力操作の4つのモード,体領域による特定の力および圧力制限,リスク評価プロセス,および米国とEUの文脈において遵守の意味を説明します.
3つの基本基準
ISO 10218-1:2011 -- ロボット設計
ロボット自身をカバーする.要件は:緊急停止機能 (IEC 60204-1のカテゴリー 0 または 1),保護停止,速度と力監視,単一の姿勢管理,関節制限,制御システムの安全性です.すべての産業用およびコラボレーティングロボットがISO 10218-1に準拠する必要があります.
ISO 10218-2:2011 -- ロボットシステム統合
ロボット細胞と統合をカバーする. EN ISO 12100 に基づくリスク評価を要求し,保護要件 (フェンシング,ライトカーテン,安全マット,レーザースキャン) を定義し,検証および検証試験を指定し,ロボット作業場のレイアウトを扱います.この規格は,ロボットメーカーではなく,統合者に適用されます.
ISO/TS 15066:2016 -- 協力運用
コボットの重要な規格.コラボレーション操作モードを4つ定義し,人間とロボットとの接触のための量力と圧力制限を指定する.これは完全な国際標準ではなく,技術仕様 (TS) である.しかし,コボットメーカーと規制当局によって普遍的に参照されている.
4つの協力型作戦
1. 安全評価の監視停止 (SMS)
ロボットは,人間が協力作業場に入る前に停止し,人間が出出するまで再開しない.人間の存在を検出するために安全性評価されたセンサー (ライトカーテン,レーザースキャン,圧力マット) が必要である.ストップはISO 10218-1の基準で安全性評価されたストップである必要があります.これは最も簡単なモードですが,同時に人間とロボット作業を許さない.
2 腕のガイド
操作者は,操作装置を手に取ることで,物理的にロボットを移動する.操作者が操作装置を解放するときに起動する安全性評価の監視停止を持つ必要があります.手指引点での力/トーク感知が必要.このモードは,教学による示例プログラミングに使用されます.
3.速度と分離監視 (SSM)
ロボットは,最も近い人間との距離に基づいて速度を動的に調整する.外部の監視システム (3D深度カメラ,LiDAR,レーダー) が分離距離を継続的に測定する.最小分離距離は,人間の接近速度 (1.6 m/s),ロボット停止時間,センサー応答時間を考慮するISO 13855公式を使用して計算されます. これは正しく実行する最も複雑なモードです
4 電力と力制限 (PFL)
ロボットは固有の力と圧力を制限している.これはほとんどのコボット (UR,FANUC CRX,Doosan) のデフォルトモードである.ISO/TS 15066は,異なる体領域のための最大力と圧力の値を指定している.
ISO/TS 15066 力の制限と圧力制限
これらの制限は,ロボットと人間の体の一部間の一時的な (衝撃) と準静的 (圧縮) 接触のために最大限許容される力と圧力を定義する.
| Body Region | Max Transient Force (N) | Max Quasi-Static Force (N) | Max Quasi-Static Pressure (N/cm2) |
|---|---|---|---|
| Skull / Forehead | 130 | 65 | 30 |
| Face | 65 | 45 | 20 |
| Neck (sides) | 150 | 75 | 25 |
| Upper arm / Elbow | 210 | 110 | 30 |
| Forearm | 190 | 100 | 40 |
| Hand / Fingers | 150 | 75 | 40 |
| Chest | 140 | 70 | 25 |
| Lower legs / Knees | 220 | 130 | 50 |
鍵の区分: 臨時接触は短時間ぶつかる (ロボットが500 ms以内に攻撃・反撃する). 半静脈接触は,固定表面に固定する (ロボットピンは人間による). 半静脈制限は,人間が逃れることができないため,臨時制限の約半分である.
リスク評価方法 (EN ISO 12100)
コボットの部署は全て リスク評価を文書化する必要があります
- ** 範囲を定義する:** ロボット,アプリケーション,作業場の境界線,および意図された人間の相互作用を特定する.
- **危険を特定する:**機械 (粉砕,切断,衝突),電気,熱,騒音.各危険について,危険状況 (人物はいつ/どのように暴露されるか) を特定する.
- 推定リスク: 各危険性:害の重度 (S1-S4) x暴露頻度 (F1-F2) x回避の可能性 (P1-P2). ISO 13849-1リスクグラフまたは EN 62061 SIL割り当てを使用する.
- **リスク削減:**階層: (a) 固有の安全な設計 (低質量,速度,力), (b) 保護装置および保護装置, (c) 使用用情報 (訓練,標識,PPE).
- 文書化および検証: リスク評価報告書を作成する. 文書化されたリスクシナリオに対して安全システムをテストする. 応用,ツールや作業場が変化するときに再評価する.
安全システム構成要素
- 安全性評価レーザースキャン: SICK microScan3 ($2,000~$4,000). 構成可能な安全地帯を定義する.人間が警告地帯に入るとロボットが遅くなります.保護地帯に入るとロボットが止まります.
- 安全ライトカーテン: Keyence SL-V ($1,500~$3,000). 光束の配列を横切る物体を検出する. 細胞の境界で入力/出出出検に使用する.
- 安全性評価の力/トークセンサー: コボット (UR,FANUC CRX) または外部 (ATI Gamma-SI,$8K-$15K) に組み込まれています.安全性評価 (SIL 2またはPLd最小) がある必要があります.
- **安全PLC:**シメンス SIMATIC Safety ($500~$2,000),Allen-Bradley GuardLogix.安全入力処理および安全評価出力を生成するためにSMSおよびSSMモードに必要である.
- 緊急停止ボタンは: 機械作業場へのアクセスポイントごとに1つ,IEC 60204-1ごとに0カテゴリまたは1つの赤い真菌頭でなければならない.
CEマークとOSHAの要求
EU:CEマーク
欧州連合 (EU) に販売されるロボットには,機械指令 2006/42/EC に準拠するCEマークが付いていること,証明しなければならない.コボットの場合,これはISO 10218-1/-2およびISO/TS 15066 に準拠することを意味する.製造者は適合宣言を提出する.統合者は,完全な装置 (ロボット+道具+保障) のCEマークを担当する.
アメリカ:OSHAとANSI/RIA 15.06
米国ではCEマークは必要ありませんが,OSHAは一般課税条項 (第5条) (1) と ANSI/RIA 15.06-2012 (米国によるISO 10218-2の採択) により職場の安全性を強制します.OSHAは,ANSI/RIA 15.06を承認された標準とみなします.遵守は強力な法的防衛を提供します.コボットについては,ANSI/RIA TR R15.606-2016 (米国によるISO/TS 15066) を参照してください.
実用的な意味: 米国での職場にコボットを部署する場合は, ANSI/RIA 15.06 に基づいてリスク評価を実施し,ロボットの力/速度制限がTR R15.606 に準拠していることを証明する必要があります.