- グリッパーの安全性には、必要な場合に荷重を保持することと安全条件が満たされない場合の解放を防止することの両方の検証が必要です。これらは、保持容量と解放許可に対応します。
- ロード ステート マシン (S0 ~ S8) を通じてルーチンの解放を制限します。これはS6、 リリース許可でのみ実行します。ソフトウェアおよびハードウェア ブロック ルーチンは S1 ~ S5 および S8 でリリースされます。
- 座席には高さ、位置、サポートとの接触、 荷重伝達を同時に行う必要があります。荷重伝達 (Fs/W ≥ η 少なくとも τ) を確認すると、リリース後に利用可能なサポートがチェックされます。
- 空圧インターロック、真空保持、空気損失後の負荷保持、圧力/真空モニタリング、デュアル ボタン、障害ロックアウトにより、 さまざまな障害パスに対して多層防御を実現します。プロジェクトのリスクやテストデータから各閾値を設定します。
組織: 江蘇AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. · エンジニアリング研究センター (江蘇省連雲港市) · 文書の種類: 企業エンジニアリング研究白書 · バージョン: V1.1。この記事は、カスタム ハンドリング グリッパーの設計、設計レビュー、および受け入れ検証をサポートします。しきい値とパラメーターの例でこの方法を説明します。 実際の構成は、ワーク、動作条件、リスク評価、 検証記録によって決定されます。右上隅または記事の最後から完全な PDF をダウンロードしてください。
00 抽象
カスタムハンドリンググリッパは、グリップ、持ち上げ、搬送、位置決め、解放中に、ワークピースの保持を維持することと、その保持が解除されるときの制御の両方を行う必要がある。ワークピースが吊り下げられている場合、サポート上でまだ安定していない、またはサポートに完全に移されていない場合、誤ったボタン操作や空気圧/真空の故障により、意図しない解放、荷重の落下、または機器の損傷が発生する可能性があります。したがって、リリースの安全性は耐荷重とは別に設計および検証する必要があります。
この記事では、負荷状態モデルを中心としたリリース制御を整理します。高さ、位置、サポート接触、およびリリース許可からの荷重伝達は、空気圧インターロック、真空保持、空気損失保護、デュアル ボタン、長押し確認、障害ロックアウト、および複数のセンサー評価によってサポートされ、不正な状態でのリリースがないことを保証します。これには、変数の定義、さまざまなグリッパーの構成ポイント、FMEA、テスト マトリックス、および受け入れチェックリストが含まれます。プロジェクトのリスク評価と測定データにより、しきい値、テスト数、および合格基準が決定されます。例は分析方法を示しています。
01 はじめに
1.1 研究の背景
機械加工、自動車部品、バッテリーモジュール、板金および重荷重物流で使用されるグリッパーには、ワークピースの形状、質量、表面、サイクルタイムおよび装置条件に適合した構造、センサーおよび制御ロジックが必要です。負荷容量のチェックと並行して、リリース段階では個別の評価が必要です。ワークピースが吊り下げられているか、荷重が伝達されずにサポートに接触している間にホールドを解除しても、制御が失われる可能性があります。設計では、サポートの確立とリリースの承認の間の論理関係を定義する必要があります。
1.2 保持容量とリリース制御
グリップ力および保持力は、荷重を確実に捕捉および保持できることを示している。リリース許可と状態制御により、危険な状況でのオープンを防止します。どちらかが失敗すると負荷制御が失われる可能性があるため、両方を個別に検証する必要があります。
1.3 適用範囲
この記事では、機械式ジョー、真空グリッパー、永電磁石、および複合工具の意図しない解放の防止と荷重配置の確認について説明します。プロジェクトでは、ワークピースの故障、ハンドリング動作、人員アクセス、制御アーキテクチャおよび関連規格の影響に方法を関連付けます。プロジェクトと機器のリスク評価と、必要な機能安全の計算と検証を完了します。第三者認証には、別途該当する手順が適用されます。
02不注意による放出のリスクと管理目標
2.1 不注意による放出の定義
意図しない解放とは、安全な解放条件が満たされる前に、ジョーを開く、減圧する、真空を破る、消磁する、解放ブローオフを適用する、またはその他の方法で保持力を低下させることを意味する。保持力不足によるグリップ不良とは異なり、 決定的な問題はリリース動作が不正な状態で発生することです。制御装置は、安定した配置の前または異常な状態の間に、負荷状態、リリース許可、オペレータの意図、および空中でのリリースを防ぐための安全チェーンを一緒にチェックする必要があります。
2.2 不注意による放出のリスク カテゴリ
| いいえ。 | リスクの種類 | 典型的な状況 | 主な管理措置 |
|---|---|---|---|
| R1 | 一時停止中のリリース | 負荷は依然として吊り下げられており、リリースバルブまたはクランプアンクランプ機構はリリース要求を受信する。 | ステートマシンのブロック、配置/転送確認、空気圧または電気リリースインターロック |
| R2 | 荷物が完全に固定される前に解放します | 荷重は支持面に接触していますが、支持が不十分であるか、重量が伝達されていません | 接触力確認、荷重伝達確認、安定時間判定 |
| R3 | 偶発的解放要求 | 誤ってボタンを押した場合、HMI 入力またはメンテナンス操作 | 2 ボタン制御、長押し確認、アクセス制御およびログ |
| R4 | 空気損失後のアンクランプ | 圧縮空気の供給が遮断され、圧力が閾値よりも低くなり、クランプ力が減少する。 | 常閉/セルフロック設計、逆止弁、圧力保持弁、エアレシーバ、圧力スイッチ |
| R5 | 真空保持の喪失 | 真空漏れ、吸盤の故障、または圧縮空気供給の中断により、真空レベルが低下します。 | 真空リザーバ、真空スイッチ、逆止弁、独立回路、圧力損失ロックアウト |
| R6 | 間違ったセンサーの決定 | 汚染、ドリフト、衝撃の影響を受ける高さ、位置、接触、または荷重センサー | マルチソース融合、2oo3投票、自己診断および障害ロックアウト |
表 1 偶発的放出のリスク分類と主な管理措置
2.3 トップイベント ロジック
「サポートの予期せぬ負荷喪失」を最上位イベントTとしてとると、主原因経路は次の式で説明できる。
Eair はサスペンド中のリリースを示します。 Eunstableは、安定して着座する前に解放されることを示します。 Epressureは、圧力または真空の障害による保持力の低下を示します。 Econtrol は、制御障害またはオペレーターのエラーを示します。クリティカル パスはトップ イベントの原因となる可能性があるため、状態制約、センサー確認、ハードウェア インターロック、 障害保護を組み合わせて使用します。
03 負荷状態モデル
3.1 状態モデルの必要性
状態モデルは、解放要求を負荷処理の実際の段階に関連付ける。ボタンが押されたか、アクティブなリリース位置信号の後に、荷重が配置され、安定し、サポートに移動したことを確認する必要があります。制御ロジックはそれに応じてリリースを制限します。リリースは許可されたリリース状態でのみ発生する可能性があるです。
3.2 状態の定義
| 州 | 名前 | の意味 | 制約を解放する |
|---|---|---|---|
| S0 | 無負荷 | 治具がワークを保持していません | ロードされたリリースアクションはありません。意図しない動きを防ぐ |
| S1 | クランプ確認 | ワークピースはクランプ、真空保持、または磁気保持されていますが、まだ持ち上げられていません。 | 管理されたピックアップ/配置またはメンテナンス手順外でのリリースは禁止されています |
| S2 | リフティング | ワークピースはピックアップ面を離れ、リフトに入ります | 放出を抑制する |
| S3 | 転送 | ワークピースは治具とともに移動し、治具によって吊り下げられるか保持されます | 放出を抑制する |
| S4 | アプローチと配置 | ワークピースは目標サポート領域に向かって下降します | 放出を抑制する |
| S5 | 負荷転送 | ワークピースは支持面に接触し、荷重が固定具から支持面に伝達される。 | 転送が完了して安定するまでリリース禁止 |
| S6 | リリースが許可されました | 位置決め、サポート、荷重伝達、および安全チェーンの条件が満たされている | 唯一の通常のリリース許容状態 |
| S7 | リリース完了 | クランプが解放され、荷重は支持構造によって支えられます | 解放動作が終了し、終了またはリセットプロセスに入る。 |
| S8 | 障害ロックアウト | 圧力損失、真空異常、センサー異常、非常停止、ロジック異常検出 | 公開は禁止されています。制御されたリセットの前にサポートを維持するか、安全な取り扱いを完了する |
表 2 負荷状態の定義と制約の解放
3.3 状態遷移の原則
式中、State(t) は現在の状態、Sensor(t) はセンサー信号セット、Logic(t) はステートマシンおよびリリース許可ロジック、Safety(t) は非常停止、安全ドア、安全 PLC、安全リレーなどの安全チェーン信号です。通常の動作は、S0→S1→S2→S3→S4→S5→S6→S7 に進むことができます。いずれの状態においても、圧力異常、真空異常、センサ矛盾、通信異常、非常停止、セーフティチェーン断線等を検知した場合には、S8異常ロックに入ります。国家の進歩は十分な検知証拠に依存するべきである。証拠が不十分な場合は、現在の状態を維持するか、安全側の状態に移行する必要があります。
04リリース許容ロジックおよび制御アーキテクチャ
4.1 複数条件の「AND」ロジック
リリースには複数条件の AND を使用します。高さ、位置、接触、荷重伝達、オペレーターの要求、安全チェーン、および障害のない状態がすべて有効でなければなりません。 単一のセンサー、ボタン、またはソフトウェア変数は、独立してリリースをトリガーすることはできません。
4.2 4 要素リリース許可
Rはリリース許可です。 Hs は高さを確認します。 Ls は水平位置と方向を確認します。 Ps はサポートへの連絡を確認します。 Os は負荷転送を確認します。 4 つすべてが真実である必要があります。高さは荷重伝達に代わることはできません。位置は接触に代わることはできません。また、オペレーターの要求は安全確認に代わることはできません。
4.3 最終リリース - コマンド合成
ルーチンのリリースでは、State = S6 が必要です。 Operator_Request は、偶発的な操作に対する保護措置が講じられた後のリクエストです。 Safety_OK は有効なセーフティ チェーンを示します。 No_Fault には、ロックアウト、センサー障害、不十分な圧力/真空、および不正なメンテナンス バイパスが含まれません。フィードバック診断と故障注入検証により、安全出力、パイロット許可、またはハードウェア インターロックを通じてリリース バルブを有効にします。
4.4 デュアルチャネル許容アーキテクチャと多様性
Rsensor は物理的なセンシングチャネルの決定です。 Rlogicは、ルーチンリリースの S6 確認を含む、ステートマシンおよび制御ロジックの決定です。可能な場合には、多様なセンシング原理を使用します。感知チャネルは、高さ、サポート側の計量、および圧力/真空スイッチを組み合わせることができます。ロジック チャネルは、状態、シーケンス、時間ウィンドウ、およびセーフティ チェーンをチェックします。不一致があるとリリースが妨げられ、診断情報が生成されます。
4.5 ソフトウェアとハードウェアの責任の分離
リリース制御をソフトウェア許可、ハードウェア有効化、バルブ作動および作動フィードバック確認の 4 段階に分割し、各段階で診断を提供します。ソフトウェアは、ステート マシン、信号融合、診断、記録を管理します。ソフトウェアが誤ったリクエストを発行した場合でも、ハードウェア インターロックが不正なリリースをブロックし続けます。
05着座と荷重移動の確認
5.1 身長の確認
H は測定された高さです。 Hset は目標の座席の高さです。 ΔH は偏差です。 EH は、位置決め精度、サポート形状、センサーの再現性のために選択された公差です。高さはターゲットへの近さを示しますが、サポートが荷重を支えているかどうかを独立して確立するものではありません。
5.2 位置と向きの確認
X、Y、θ は水平方向の位置と向きを測定します。 X0、Y0、θ0 がターゲットです。 EX、EY、および Eθ は許容差です。必要に応じて、Z 位置、位置決めピンの係合、またはパレットの位置を確認します。荷重が部分支持、偏心荷重、転倒の危険性を含む有効支持領域内にあることを確認してください。
5.3 サポート連絡先の確認
Fc は、検出されたサポート接触力または定義された接触信号を表します。 Fmin は、その最小有効しきい値です。無負荷および負荷テストを使用して、騒音、振動、無負荷ドリフトよりも Fmin を設定します。
5.4 負荷転送の確認 (コア基準)
荷重伝達確認では支持構造がワークの重量を受け止めたかどうかを確認します。これは、グリップを取り外した後に利用できるサポートに直接対応します。正しい高さに到達するだけではその証拠は得られません。
W は設計荷重、m はワーク質量、g は重力加速度、az は垂直設計加速度です。静的計算には 0 を使用し、衝撃、急降下、または緊急停止の動的効果を含めます。 Fg は工具によって保持される荷重、Fs はサポートによって保持される荷重です。着席中は Fs が増加し、Fg が減少します。 Os は転送を確認します。 η を選択します。多くの場合、検証を通じて 0.85–0.95 から始まります。 τ は一時的な衝撃と振動をフィルターします。複数のサポートまたは長いワークピースの場合は、個々の荷重分散と転倒も確認します。たとえば、重要なサポートおよびサポートの瞬間ごとに Fsi ≥ Fsi,min |Mx|および |My|自分たちの限界内で。
5.5 マルチソースの融合と信頼性
サポート側の計量、グリッパ側の圧力/力感知、リフティング軸電流の変化、カップ真空度の変化、および接触スイッチは、共同して荷重伝達の証拠を提供することができる。重要な決定を下す場合は、少なくとも 2 つの異なる物理原理からの信号をクロスチェックする必要があります。
式中、2oo3 は 3 つ中 2 票を表します。つまり、3 つの独立した判断信号のうち少なくとも 2 つが有効であることが確認された場合にのみ結論が採用されます (センサーの偶発的な故障は許容されますが、センサーの診断やプロジェクトのリスク評価に代わるものではありません)。 Si は i 番目のセンサーまたは決定チャネルの正規化された結果、wi は重み、C は包括的な信頼性、Cth は信頼性のしきい値です。重みとしきい値は実験的に決定し、その根拠を文書化する必要があります。
5.6 複合座席基準
高さ、位置、接触、荷重伝達がすべて満たされなければなりません。 Transfer_OK は必須条件です。移行の証拠が不十分な場合は、放出阻害が必要です。
06空圧、真空、およびフェールセーフ設計
6.1 インターロック レイヤ
意図しない放出の防止を機械、電気/安全制御、空圧/真空回路の 3 層の多層防御として構成します。機械層はセルフロックまたは移動制限を提供し、電気層は状態を決定して安全出力を発行し、空気圧/真空層は作動回路内の不正な解放をブロックします。
6.2 空圧リリースインターロック
この論理は、完全解放許可が真であり、安全チェーンが有効であり、故障が存在しない場合にのみ、解放弁パイロットまたはイネーブル回路が作動できることを意味する。位置だけでは荷重伝達を証明できないため、インターロックを Position_OK まで減らさないでください。グリップを維持するか、電源または空気の喪失後の解放を抑制するバルブマニホールド設計を使用してください。標準 PLC 出力が安全出力と共存する場合は、安全出力または安全リレーを使用してリリースバルブのエネルギー経路を制御します。標準出力はオペレータ要求またはモーションコマンドにのみ使用してください。
6.3 空気損失の保護と圧力保持
空気供給障害の後、システムは負荷を制御し続け、設計された安全停止、制御下降、または障害ロックアウトシーケンスに従わなければならない。エアロス保護は通常の取り扱いを継続することを許可しません。
- グリッパは、空気または電力の損失によって負荷が能動的に解放されないように、常閉型、自動ロック型、または機械的にくさび型の構造を使用すべきである。
- 異常な圧力損失の割合を減らすために、クランプチャンバーまたは真空チャンバーに逆止弁、圧力保持弁、またはロック弁を取り付けてください。
- 必要に応じて、明確に定義された保持時間、最小圧力、および応答戦略を備えた空気レシーバまたはエネルギー貯蔵ユニットを提供する。
- 圧力スイッチは、解放禁止チェーンへの独立したハードウェア入力であるべきである。圧力がしきい値を下回った場合は、解放を禁止し、アラームを生成する必要があります。
- 圧力保持能力は、漏れ、保持時間、および最小把握力の試験を通じて検証されなければならない。バルブが存在するだけでは、安全要件が満たされていることは証明されません。
6.4 真空保持と真空解除の制御
真空ツールは、低真空および時期尚早の真空破壊またはブローオフ コマンドによる保持力の損失に対処する必要があります。 真空破壊、ブローオフ、排気バルブの動作には、機械的なアンクランプと同様に S6 許可が必要です。
- 真空レベルがグリップ許可閾値およびハンドリング保持閾値を満たしているかどうかを監視する真空スイッチまたはセンサーを提供します。
- 真空リザーバ、逆止弁、およびセグメント化された回路を使用して、すべての吸盤に対する一点漏れの影響を軽減します。
- リーク試験は、静電気の保持、取扱いの加速度、吸盤の経年劣化、およびワークピースの表面状態の変化を対象とすべきである。
- 真空破壊/ブローオフリリースバルブはリリース許可によって管理されなければなりません。メンテナンスモードまたは試運転モードでの不正なバイパスは禁止されています。
- 真空保持時間、真空降下率、および警報閾値はプロジェクトベースで決定されるべきである。 「ドロップ率が 30 秒以内に 10% を超えない」などの指標が使用される場合、それらはテスト記録によってサポートされる必要があります。
6.5 異常状態のロックアウトとリセット
故障ロックアウトS8には、動きの禁止、警報、状態の記録、および制御されたリセットが含まれる。リセット後、負荷状態、圧力/真空度、センサーの一貫性、および操作許可を再確認してください。リリース機能を直接再開してはなりません。
07さまざまな工具タイプのリリース保護
7.1 メカニカルグリッパー治具
機械式グリッパーは、主に形状の適合、クランプ力、および摩擦に依存してワークピースを保持します。維持するために摩擦に依存する垂直取り扱い条件の場合、クランプ力は次のようにチェックできます。
n は有効摩擦面の数、μ は最悪の場合の摩擦係数、FN は面ごとの垂直抗力です。 K は安全率です。 m、g、および az は以前の意味を保持します。水平方向の加速度、偏心、衝撃による滑りや転倒を確認します。ノーマルクローズ/セルフロック保持、グリップと開口部のフィードバック、圧力監視、エアロス保持、リリースバルブインターロックを提供します。ぴったりフィットする治具の場合は、係合深さ、ピンとロックの位置、シリンダーの位置を確認してください。
7.2 真空ツール
Fvacは利用可能な真空保持力、ΔPは真空圧力差、Aeffは有効吸引面積である。 λ は、カップの圧縮、表面状態、漏れ、配向を考慮します。 S は保有証拠金です。 Favailableには最悪の真空と有効面積が使用され、Frequiredには重量、加速度、向き、外乱が含まれます。プロジェクトのリスク評価から Smin を設定します。真空閾値に達した後にのみ持ち上げを許可し、移送中に真空を監視し、低真空で保持/警報/安全応答手順に入ります。真空破壊解除にはS6が必要です。カップ、ブランチ、または真空源の故障後に残りの容量を確認します。
7.3 磁気工具 (永電磁石)
永電磁グリッパーは、磁化または消磁に電力を使用し、通常、電力が除去された後も磁力を保持できます。磁性材料に適しています。設計チェックでは、接触不良、エアギャップの変化、材料の変動、残留磁気の誤った解釈、偶発的な減磁、および電力損失の動作をカバーする必要があります。
Fmag は、最悪のエアギャップ、材料、および接触条件下での有効な磁気保持力です。サンプルテストまたは有効なサプライヤーデータを使用して値を検証します。磁化のフィードバック、保持力または接触の確認、消磁の解除許可、メンテナンスのアクセス制御、および異常電力損失後の対応計画が含まれます。
7.4 工具タイプの比較
| グリッパタイプ | 保持原理 | 主な故障モード | 誤解放を防ぐためのポイント |
|---|---|---|---|
| メカニカルグリッパー | クランプ力、摩擦、形状適合 | エアロスによるアンクランプ、不十分な力、スリップまたは不完全なロック | ノーマルクローズ/セルフロック、圧力監視、開度フィードバック、リリースバルブインターロック |
| 真空の取り扱い | 吸盤の内外の圧力差 | 漏れ、吸盤の経年劣化、真空破壊動作不良、表面不良 | 真空監視、リザーバ、逆止弁、セグメント化された回路、および真空破壊許可 |
| 永久電磁石 | 磁気回路保持力 | 嵌合不良、材質の違い、消磁の誤作動、残留磁気の誤判定 | 着磁・減磁状態管理、保持力確認、アクセス管理 |
| 組み合わせ治具 | 結合された保有原則 | 単一保持モード障害、ロジック切り替えエラー | プライマリ/補助ホールド関係を明確にし、切り替え時に少なくとも 1 つの有効なホールドを維持する |
表3: 保持原理、故障モード、およびさまざまな治具ユニットの偶発的な解放を防ぐための重要なポイント
08人間工学と誤使用からの保護
デュアルボタン、プレスアンドホールド操作およびインターフェースプロンプトは偶発的な入力を減少させる一方、ステートマシン、センサー確認およびハードウェアインターロックが共同してリリース許容を制御する。 リリース許可が false の場合、システムはオペレータが要求した場合でもリリースを拒否する必要があります。
8.1 2 つのボタンと長押しの確認
B1 と B2 は独立したボタン入力です。 Tsync は同期ウィンドウ、Tpress は連続押し時間、Thold はホールドしきい値です。サイクル タイム、人間工学、リスクを考慮して、TsyncとTholdを選択します。安全性能レベルが必要な場合は、適切な定格入力と対応する安全制御アーキテクチャを使用してください。
8.2 HMI の二次確認とステータス表示
HMI は、リリース禁止、配置接近、荷重転送、リリース許可、および障害ロックアウトを、重要なステーションでの確認とともに表示します。可視性とトレーサビリティをサポートします。 ルーチンリリースでは S6、R、Safety_OK、または No_Fault をバイパスすることはできません。
8.3 メンテナンス モードとアクセス制御
アクセス許可、キースイッチ、低速/ジョグ操作、エリアクリアランス、操作ログを通じて、メンテナンス解除、手動真空破壊、手動消磁を管理します。メンテナンス モードでは、可能な限り荷重サポートの検出または手動治具サポートの確認を維持し、バイパス操作で意図しないリリースが発生するのを防ぐ必要があります。
09 FMEAリスク分析
以下の表は、意図しない放出を防止するためにFMEAを組織する方法を示している。プロジェクトのスコアは、ワークピースの質量、人員の曝露、サイクル タイム、故障履歴、診断範囲、測定データから評価されます。スコア例は、プロジェクトの測定結果ではありません。
| 故障モード | の主な理由 | 結果 | S/O/D/RPN | 管理措置 | 検証ポイント |
|---|---|---|---|---|---|
| 一時停止中のリリース | ステートマシンエラー、リリースバルブの故障、バイパス制御不能 | 荷物の落下、機器の損傷、人的リスク | 10/3/4/120 | S1~S5は放出を阻害する。リリースバルブの安全インターロック。 S6 は唯一のリリース許可状態です | 一時停止中のリクエストの解放。バルブが作動していないことを確認し、アラームを記録します |
| 荷物が完全に固定される前に解放します | 高さは正しいがサポートが不十分、偏心荷重または不完全な移動 | 転倒、滑り、治具またはワークピースの損傷 | 9/4/4/144 | 接触確認、荷重伝達確認、安定時間、偏心荷重監視 | 着座公差、偏心荷重、および部分支持をテストする。危険な状況を確認するための許可が得られない |
| 空気損失後のアンクランプ | 主圧縮空気供給停止、パイプライン漏れ、バルブ漏れ | 保持力の低下と荷重制御の喪失 | 10/2/5/100 | ノーマルクローズ/セルフロック保持、逆止弁、保圧弁、圧力スイッチ、エアレシーバ | エア供給を遮断し、保持時間、最低圧力、クランプ力を測定します。 |
| 真空圧力損失 | 吸盤の漏れ、異常な真空源、表面の汚れ | 真空保持力が低下し、荷重が低下する。 | 10/3/4/120 | 真空タンク、一方向弁、真空監視、分割回路、圧力損失ロック | 漏れ率をシミュレートし、警報、保持、および解除の禁止を検証する |
| 偶発的なタッチによるリリース | 単一ボタンの誤タッチ、HMI の誤クリック、メンテナンスの誤操作 | 予期しないリリース要求がシステムに入りました | 8/5/3/120 | ダブルボタン、長押し、二次確認、権限管理 | 単一のボタン、短押し、および無許可の操作によってリリースがトリガーされることはありません。 |
| センサーの誤判断 | 汚れ、ドリフト、ケーブル障害、反射または振動 | 座席または乗り換えの誤った確認 | 8/4/4/128 | マルチソースフュージョン、2oo3、自己診断、信号整合性チェック | 切断、短絡、ドリフト故障を注入します。禁止またはロックアウトを確認する |
| ソフトウェアまたは通信の異常 | プログラムの欠陥、通信遅延、変数の書き込みエラー | リリース許可ロジック エラーまたは状態の不一致 | 10/2/5/100 | 安全 PLC、ウォッチドッグ、デュアルチャネル許容型、バージョン管理 | 通信障害、ウォッチドッグタイムアウト、バージョン回帰テスト |
表 4。不用意な放出を防止するための FMEA (スコアの例)
高RPN項目または重大度9–10のハードウェア インターロックとテスト検証を優先します。リスク軽減策を講じた後、重大度の高い障害が発生した場合の定期的な検証と保守チェックを継続します。
10試験方法と合格項目
10.1 検証原則
境界条件テスト、故障注入テスト、および再現性テストを使用して放出阻害、安全でない誤検知の判定、 および故障診断を評価します。サンプル、サイクル数、タスクの状態、異常、統計手法を記載した追跡可能な記録を保持します。実際のテストからのリリース数と障害のないサイクルをレポートします。
10.2 機能およびインターロック テスト マトリックス
| テスト カテゴリ | 試験方法 | 期待される結果 | 合格記録 |
|---|---|---|---|
| ステータスがブロックされました | S1~S5で解除要求を1つずつ送信する | リリースが確立されておらず、リリースバルブが動作せず、システムが禁止理由を与えます。 | ステータス、リクエスト、バルブ出力、アラーム情報を記録します |
| リリースを許可する | すべての S6 条件が満たされた場合に解放リクエストを送信します | リリース動作は順番に実行され、リリースが完了するとS7に入る。 | 記録Hs/Ls/Ps/Os,安全チェーン,アクションフィードバック |
| 空気圧インターロック | パイロットの許容出力または安全出力を切断した後、通常のリリースコマンドを送信します | リリースバルブは何の作用も持たず、空気経路は遮断されたままである。 | パイロット圧力またはバルブ位置のフィードバックを記録する |
| 安全チェーン | 緊急停止、安全ドアまたは安全リレーの切断をトリガーします | 放出を直ちに阻害する。必要に応じてクランプを維持したり、安全に廃棄したりする | セーフティチェーンの入力と状態遷移を記録する |
| 異常リセット | 矛盾するセンサー信号または不十分な圧力を作成し、リセットします | リセット後、すべての診断条件および許容条件を再確立する必要がある。直接放出することは禁止されています。 | 障害コード、リセットを実行した人、およびリセット状態を記録します |
表 5: 機能とインターロック テストのマトリックス
10.3 着座テストと荷重伝達テスト
| アイテム | 試験方法 | 合格基準 |
|---|---|---|
| の高さを確認 | 目標高さ、境界高さ、許容範囲外高さで個別にテスト | Height_OK は、高さがしきい値内の場合にのみ許可されます。許容範囲を超えた場合は拒否されます。 |
| の位置確認 | X・Y・方向ズレ、位置決めピン未入、パレットオフセット等の作業条件を設定します。 | 偏差が限界を超えている場合、または位置決めが適切に行われていない場合、Position_OK は false になります。 |
| 連絡確認 | 接触、軽接触、非接触、およびセンサーノイズの動作条件を設定します | 接触力が Fmin 未満であるか、信号が信頼できない場合は、リリースを禁止します |
| 負荷転送 | 計量、グリッパー側力、または現在の傾向を使用して伝達率を測定 | Fs/W が η に達し、Transfer_OK を設定するまで τ 継続します。 |
| 偏荷重/多点サポート | 単一の吊り下げ点の作成、片側に過度の負荷がかかる、または異常な支持点が作成される | たとえ総支持力が十分であっても、偏心荷重がその限界を超えた場合に解放を抑制する |
| 安全でない誤検知の判定 | 拒否されるべきすべての労働条件に対する誤った許可の数を数えます | 安全でない誤ったアクセス許可: 0。保守的な拒否を記録してレビューします。 |
表 6: 配置および荷重伝達テスト
10.4 空気損失、圧力損失、および保持テスト
| アイテム | 試験方法 | 記録内容 | 受け入れに関する懸念 |
|---|---|---|---|
| 空気の損失保持 | 定格負荷時に圧縮空気の供給を遮断する | 圧力曲線、クランプ力、保持時間、状態遷移 | 保持期間は安全な対応のニーズを満たす。アンクランプなし |
| 遅い漏れ | 小さな漏れを人為的に設定し、継続的に監視する | 圧力・真空降下率、警報時間、ロック時間 | 警報閾値は適切であり、傾向は診断可能である。 |
| 圧力の急速な損失 | 主空気源または真空源を切断します | バルブ位置、圧力、負荷状態、アラーム | システムはホールド/ロックになり、解放は許可されません |
| 圧縮空気の供給を再開する | 異常発生後、圧縮空気の供給を再開し、動作を試みてください。 | リセットの必要性とステータスの再確認の要否 | 復元では、自動的に負荷が解放されたり、障害が解消されたりしてはなりません。 |
表 7。エアロス、圧力損失、保持試験
10.5 ヒューマンファクターの誤操作テスト
| 試験項目 | 試験方法 | 期待される結果 |
|---|---|---|
| 単一ボタン | B 1 またはB 2 を押して | リリースは確立されていません |
| 非同期プレス | Tsync 以上の間隔でボタンを押してください | リリースは確立されていません |
| 短く押す | 期間が Thold 未満 | リリースは確立されていません |
| 無断でメンテナンス公開 | 不正なユーザーが手動解除または真空破壊を実行 | 操作を拒否し、ログに記録します |
| リリースプロンプトを許可する | S6でオペレータがレリーズを行う | 明確なステータス表示と正しいアクションのシーケンス |
表 8。誤操作に対する安全装置のテスト
10.6 文書および承認出力
- リスク評価およびFMEA記録。
- グリップ力、真空保持力、または磁気保持力の計算。
- リリース許容論理図、ステートマシン図、および安全 I/O リスト。
- インターロックの説明を含む空気圧、真空、および電気の回路図。
- テスト記録、障害挿入記録、および異常リセット記録。
- 保守点検項目と定期的な保圧・漏れ確認計画。
- 操作命令および保守モードのアクセス制御命令。
11 エンジニアリングデザインチェックリスト
| カテゴリ | チェック項目 | 合格基準 |
|---|---|---|
| クランプ能力 | クランプ・真空吸着・磁力計算 | 最も不利な作業条件パラメータが採用されており、安全係数と根拠は明確です |
| クランプ能力 | 動的負荷の考慮事項 | 持ち上げ、降ろし、緊急停止、揺れまたは衝撃によって生じる追加の負荷を考慮する |
| 配置確認 | 高さと位置の確認 | 閾値の基礎が明確であり、境界テストに合格する |
| 配置確認 | サポート連絡先確認 | 接触信号はノイズやドリフトより大きく、故障を診断できます |
| 負荷転送 | 転送率の確認 | Fs/W がプロジェクトのしきい値 η に達し、τ を維持します。多点支持で偏心荷重を抑制 |
| リリースロジック | 4要素許可 | R=Hs∧Ls∧Ps∧Os,単点置換は許されない |
| リリースロジック | 最終コマンド合成 | 状態 = S6、Operator_Request、R、Safety_OK、および No_Fault が同時に true |
| 空気圧インターロック | パイロットは寛容 | 完全許可チェーンはリリースバルブを有効にします。電源または空気の損失によりリリースが妨げられます |
| 給気遮断保護 | 圧力保持と荷重保持 | 空気損失が安全応答要件を満たした後の文書化された保持時間 |
| 真空システム | 真空監視と漏れ防止 | 真空スイッチ/センサー、真空タンク、逆止弁、リークテストの全範囲 |
| 人間工学 | デュアルボタン/長押し/許可 | 一点の偶発的なタッチ、短押し、および不正な操作によってリリースをトリガーすることはできません。 |
| 是正措置 | 異常なロックとリセット | S8 はロックアウト、障害コード、制御されたリセットと操作について完全に文書化されています |
| 検証情報 | テストとトレーサビリティ | 完全な方法、サンプル、基準、生の記録、および文書化された問題解決 |
表 9 カスタム処理ツールの偶発的リリース防止エンジニアリング設計チェックリスト
12 エンジニアリング・コンクリート
受け入れは、保持容量と放出制御を個別に検証します。ステート マシンはルーチンの解放を制約しますが、 これはS6 でのみ許可されます。 S1 ~ S5 および S8 でのソフトウェアおよびハードウェア ブロック ルーチンのリリース。
配置の確認には高さ、位置、サポート接触、 荷重伝達が同時に満たされる必要があります。荷重伝達の証拠を使用して開封後に利用可能なサポートを確認し、空気圧インターロック、真空保持、空気損失後の負荷保持、圧力/真空モニタリング、デュアル ボタン、長押し操作、および障害ロックアウトを使用して、関連する故障経路に対処します。
プロジェクトのリスク評価、サンプル試験、および受入記録から、閾値、同期ウィンドウ、保持時間、転送率および安全係数を設定する。グリップ、輸送、配置、 リリース全体に状態ベースの安全管理を適用して、検査およびテストできる設計要件と受け入れ要件を確立します。
