- 그리퍼 안전을 위해서는 필요할 때 하중을 유지하고 안전 조건이 충족되지 않을 때 해제를 방지하는 검증이 필요합니다. 이는 보유 용량 및 출시 승인에 해당합니다.
- 로드 상태 머신(S0–S8)을 통해 루틴 릴리스를 제한합니다. S6, 릴리스 허용에서만 실행하세요. S1~S5 및 S8의 소프트웨어 및 하드웨어 블록 루틴 릴리스.
- 좌석에는 높이, 위치, 지지 접촉 및 하중 전달이 함께 필요합니다. 로드 전송(최소 τ 동안 Fs/W ≥ eta)을 확인하면 릴리스 후 사용 가능한 지원을 확인합니다.
- 공압 인터록, 진공 유지, 공기 손실 후 부하 유지, 압력/진공 모니터링, 이중 버튼 및 오류 잠금 기능은 다양한 고장 경로에 대한 심층적인 방어를 제공합니다. 프로젝트 위험 및 테스트 데이터에서 각 임계값을 설정합니다.
조직: Jiangsu AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. · 엔지니어링 연구 센터(강소성 연운항) · 문서 유형: 기업 엔지니어링 연구 백서 · 버전: V1.1. 이 기사는 맞춤형 핸들링 그리퍼의 설계, 설계 검토 및 승인 검증을 지원합니다. 임계값과 예제 매개변수는 방법을 보여줍니다. 실제 구성은 작업물, 작동 조건, 위험 평가 및 검증 기록에 따라 결정됩니다. 오른쪽 상단이나 기사 끝 부분에서 전체 PDF를 다운로드하세요.
00 추상화
그리핑, 들어올리기, 운반, 배치 및 해제 동안, 맞춤형 핸들링 그리퍼는 작업물에 대한 고정을 유지해야 하고 고정이 제거될 때 제어해야 합니다. 작업물이 매달려 있거나 지지대에 아직 안정되지 않았거나 아직 지지대로 완전히 이동되지 않은 경우 우발적인 버튼 작동 또는 공압/진공 결함으로 인해 의도하지 않은 해제, 하중 낙하 또는 장비 손상이 발생할 수 있습니다. 따라서 릴리스 안전은 하중 용량과 별도로 설계되고 검증되어야 합니다.
이 기사는 로드 상태 모델을 중심으로 릴리스 제어를 구성합니다. 높이, 위치, 지지 접점 및 하중 전달은 공압 인터록, 진공 유지, 공기 손실 보호, 이중 버튼, 길게 누르기 확인, 오류 잠금 및 다중 센서 평가를 통해 무단 상태에서 릴리스되지 않음을 보장하는 릴리스 허용 형식입니다. 여기에는 변수 정의, 다양한 그리퍼에 대한 구성 지점, FMEA, 테스트 매트릭스 및 승인 체크리스트가 포함됩니다. 프로젝트 위험 평가 및 측정된 데이터는 임계값, 테스트 횟수 및 승인 기준을 결정합니다. 예는 분석 방법을 보여줍니다.
01 소개
1.1 연구 배경
기계 가공, 자동차 부품, 배터리 모듈, 판금 및 고하중 물류에 사용되는 그리퍼는 작업물의 형태, 질량, 표면, 사이클 시간 및 장비 조건에 일치하는 구조, 센서 및 제어 로직을 필요로 합니다. 부하 용량 검사와 함께 해제 단계에는 별도의 평가가 필요합니다. 홀드를 제거하면 작업물이 정지되어 있거나 부하를 전달하지 않고 지지대에 접촉하는 동안 제어력 상실이 발생할 수 있습니다. 설계에서는 지원 설정과 릴리스 승인 간의 논리적 관계를 정의해야 합니다.
1.2 보유 용량 및 방출 제어
파지 및 유지 능력은 하중이 안전하게 획득되고 유지될 수 있음을 입증합니다. 릴리스 승인 및 상태 제어는 안전하지 않은 조건에서 열림을 방지합니다. 둘 중 하나라도 실패하면 부하 제어가 손실될 수 있으므로 둘 다 별도로 검증해야 합니다.
1.3 적용 범위
이 기사는 기계적 조, 진공 그리퍼, 영구 자석 및 결합된 지그에 대한 의도하지 않은 해제 방지 및 하중 배치 확인을 다루고 있습니다. 프로젝트에서 방법을 작업물 오류, 처리 동작, 직원 액세스, 제어 아키텍처 및 관련 표준의 결과와 연관시킵니다. 프로젝트 및 장비 위험 평가와 필요한 기능 안전 계산 및 검증을 완료합니다. 제3자 인증은 해당 절차를 별도로 따릅니다.
02부주의한 출시 위험 및 제어 목표
2.1 부주의한 방출의 정의
의도하지 않은 해제는 안전한 해제 조건이 충족되기 전에 조를 열고, 감압하고, 진공을 파괴하고, 자기를 없애고, 해제 블로우오프를 적용하거나 유지력을 줄이는 것을 의미합니다. 보유 용량 부족으로 인한 파지 실패와 달리 무단 상태에서 해제 동작이 발생하는 것이 결정적인 문제입니다. 제어장치는 부하 상태, 해제 허용, 작업자 의도 및 안전 체인을 함께 확인하여 공중에서의 해제를 방지하고 안정적인 배치 전이나 비정상적인 상태 동안에 이를 확인해야 합니다.
2.2 부주의한 방출 위험 범주
| 아니요. | 위험 유형 | 일반적인 상황 | 주요 통제수단 |
|---|---|---|---|
| R1 | 정지된 동안 해제 | 하중은 여전히 정지되어 있으며 해제 밸브 또는 클램프 해제 메커니즘은 해제 요청을 수신합니다. | 상태 기계 차단, 배치/이동 확인, 공압식 또는 전기식 해제 인터록 |
| R2 | 하중이 완전히 안착되기 전에 해제 | 하중이 지지면에 접촉되었으나 지지력이 부족하거나 하중이 전달되지 않음 | 접촉력 확인, 하중 전달 확인, 안정화 시간 결정 |
| R3 | 우발적인 석방 요청 | 우발적인 버튼 누름, HMI 입력 또는 유지보수 작업 | 2버튼 제어, 길게 누르기 확인, 접근 제어 및 로그 |
| R4 | 에어 손실 후 언클램핑 | 압축공기 공급이 중단되고 압력이 임계값보다 낮아져 조임력이 감소하게 된다. | 상시 닫힘/자동 잠금 설계, 체크 밸브, 압력 유지 밸브, 공기 탱크 및 압력 스위치 |
| R5 | 진공 유지 손실 | 진공 누출, 흡입 컵 고장 또는 압축 공기 공급 중단으로 인해 진공 수준이 감소합니다. | 진공 저장소, 진공 스위치, 체크 밸브, 독립 회로 및 압력 손실 잠금 장치 |
| R6 | 잘못된 센서 결정 | 오염, 표류, 충격에 의해 영향을 받는 높이, 위치, 접촉 또는 하중 센서 | 다중 소스 융합, 2oo3 투표, 자가 진단 및 오류 잠금 |
표 1 사고 유출에 대한 위험 분류 및 주요 통제 조치
2.3 최상위 이벤트 로직
"예기치 않은 지원 하중 손실"을 최상위 이벤트 T로 간주하면 주요 원인 경로는 다음 공식으로 설명될 수 있습니다.
Eair는 정지된 동안의 해제를 나타냅니다. Eunstable은 안정되기 전에 해제됨을 나타냅니다. Epressure은 압력 또는 진공 결함으로 인한 유지력 감소를 나타냅니다. Econtrol은 제어 오류 또는 운영자 오류를 나타냅니다. 중요한 경로는 상위 이벤트를 유발할 수 있으므로 상태 제약 조건, 센서 확인, 하드웨어 인터록 및 오류 보호를 조합하여 사용하세요.
03 상태 모델 로드
3.1 상태 모델의 필요성
상태 모델은 해제 요청을 실제 부하 처리 단계와 연관시킵니다. 버튼을 누르거나 활성 해제 위치 신호를 보낸 후에는 하중이 배치되고 안정적이며 지지대로 전달되는지 확인해야 합니다. 제어 로직은 이에 따라 릴리스를 제한합니다. 해제는 승인된 릴리스 상태에서만 발생할 수 있습니다.
3.2 상태 정의
| 상태 | 이름 | 의미 | 릴리스 제약 |
|---|---|---|---|
| S0 | 무부하 | 작업물을 고정하지 않는 고정구 | 로드-해제 동작이 없습니다. 의도하지 않은 움직임을 방지 |
| S1 | 클램핑 확인 | 작업물이 클램핑되거나, 진공으로 유지되거나, 자기적으로 유지되지만 아직 들어 올려지지 않은 상태입니다. | 통제된 픽업/배치 또는 유지 관리 절차 외부에서 방출이 금지됩니다. |
| S2 | 리프팅 | 작업물은 픽업 표면을 떠나 리프트로 들어갑니다. | 방출 억제 |
| S3 | 전송 | 작업물은 고정구와 함께 이동하고 고정구에 의해 매달리거나 고정됩니다. | 방출 억제 |
| S4 | 접근 및 배치 | 작업물이 목표 지지 영역을 향해 하강됩니다. | 방출 억제 |
| S5 | 부하 전달 | 작업물은 지지 표면과 접촉하고 하중은 고정 장치에서 지지 표면으로 전달됩니다. | 전송이 완료되고 안정될 때까지 해제 금지 |
| S6 | 공개가 허용됨 | 위치 지정, 지지, 하중 전달 및 안전 체인 조건이 충족됩니다. | 유일한 정상적인 해제 허용 상태 |
| S7 | 출시 완료 | 클램프가 해제되고 하중이 지지 구조물에 의해 전달됩니다. | 해제 동작이 종료되고 종료 또는 재설정 프로세스가 시작된다. |
| S8 | 오류 잠금 | 압력 상실, 진공 이상, 센서 불일치, 비상 정지 또는 논리 이상 감지 | 방출이 금지되었습니다. 제어된 재설정 전에 지원을 유지하거나 안전한 취급을 완료하십시오. |
테이블 2 로드 상태 정의 및 해제 제약
3.3 상태 전환 원리
수식에서 State(t)는 현재 상태, Sensor(t)는 센서 신호 세트, Logic(t)는 상태 머신 및 해제 허용 로직, Safety(t)는 비상 정지, 안전 도어, 안전 PLC 또는 안전 릴레이 등의 안전 체인 신호이다. 정상적인 동작은 S0→S1→S2→S3→S4→S5→S6→S7 순으로 진행할 수 있다. 어떠한 상태에서도 비정상적인 압력, 진공, 센서 모순, 통신 이상, 비상 정지 또는 안전 체인 단선이 감지되면 S8 비정상 잠금이 입력되어야 합니다. 국가 발전은 충분한 감지 증거에 의존해야 합니다. 증거가 불충분할 경우 현재 상태를 유지하거나 안전 상태로 진입해야 합니다.
04릴리스 허용 논리 및 제어 아키텍처
4.1 다중 조건 "AND" 논리
해제를 위해 다중 조건 AND를 사용하십시오. 높이, 위치, 접촉, 하중 전달, 운전자 요청, 안전 체인 및 결함 없는 상태가 모두 유효해야 합니다. 단일 센서, 버튼 또는 소프트웨어 변수는 독립적으로 해제를 트리거할 수 없습니다.
4.2 4단계 릴리스 권한
R은 공개 허가입니다. Hs는 키를 확인합니다. Ls는 수평 위치와 방향을 확인합니다. Ps는 지원 연락처를 확인합니다. Os는 부하 전송을 확인합니다. 네 가지 모두 사실이어야 합니다. 높이는 하중 전달을 대체할 수 없고, 위치는 접촉을 대체할 수 없으며, 운영자 요청은 안전 확인을 대체할 수 없습니다.
4.3 최종 릴리스-명령 합성
일상적인 해제의 경우 State = S6이 필요합니다. Operator_Request는 실수로 인한 작동을 방지하기 위한 요청입니다. Safety_OK는 유효한 안전 체인을 나타냅니다. No_Fault는 잠금, 센서 오류, 압력/진공 부족, 무단 유지보수 바이패스를 제외합니다. 피드백 진단 및 결함 주입 검증을 통해 안전 출력, 조종사 허가 또는 하드웨어 인터록을 통해 릴리스 밸브를 활성화합니다.
4.4 이중 채널 허용 아키텍처 및 다양성
Rsensor는 물리적 감지 채널 결정입니다. Rlogic은 일상적인 릴리스에 대한 S6 확인을 포함하여 상태 머신 및 제어 논리 결정입니다. 가능한 경우 다양한 감지 원리를 사용하십시오. 감지 채널은 높이, 지지측 무게 측정 및 압력/진공 스위치를 결합할 수 있습니다. 로직 채널은 상태, 시퀀스, 시간 창 및 안전 체인을 확인합니다. 불일치는 릴리스를 억제하고 진단 정보를 생성합니다.
4.5 소프트웨어와 하드웨어 책임의 분리
릴리스 제어를 소프트웨어 허가, 하드웨어 활성화, 밸브 작동 및 작동 피드백 확인의 4단계로 나누고 각 단계에서 진단을 제공합니다. 소프트웨어는 상태 머신, 신호 융합, 진단 및 기록을 관리합니다. 소프트웨어가 잘못된 요청을 발행하는 경우 하드웨어 인터록은 무단 해제를 계속 차단합니다.
05안착 및 로드 전송 확인
5.1 높이 확인
H는 측정된 높이이고; Hset은 목표 좌석 높이입니다. ΔH는 편차입니다. EH는 위치 정확도, 지지 구조 및 센서 반복성을 위해 선택된 공차입니다. 높이는 대상과의 근접성을 나타내지만 지지대가 하중을 지탱한다는 것을 독립적으로 설정하지는 않습니다.
5.2 위치 및 방향 확인
X, Y 및 θ는 수평 위치 및 방향을 측정한다. X0, Y0 및 θ0은 목표입니다. EX, EY 및 Eθ는 공차입니다. 필요한 경우 Z 위치, 위치 핀 맞물림 또는 팔레트 위치를 확인하십시오. 부분 지지, 편심 하중 및 전복 위험을 포함하여 하중이 유효 지지 영역 내에 있는지 확인하십시오.
5.3 지원 문의 확인
Fc는 감지된 지지 접촉력 또는 정의된 접촉 신호를 나타냅니다. Fmin은 최소 유효 임계값입니다. 무부하 및 부하 테스트를 사용하여 소음, 진동 및 무부하 드리프트보다 Fmin을 설정합니다.
5.4 로드 전송 확인(핵심 기준)
하중 전달 확인은 지지 구조물이 작업물의 무게를 지탱하고 있는지를 확인합니다. 이는 그립이 제거된 후 사용 가능한 지원을 직접적으로 해결합니다. 올바른 높이에 도달하는 것만으로는 그 증거를 제공할 수 없습니다.
W는 설계 하중, m은 작업물 질량, g는 중력 가속도, az는 수직 설계 가속도입니다. 정적 계산에는 0을 사용하고 충격, 급강하 또는 비상 정지에 대한 동적 효과를 포함합니다. Fg는 지그가 지탱하는 하중이고 Fs는 지지대가 지탱하는 하중입니다. 앉는 동안 Fs는 증가하고 Fg는 감소합니다. Os가 전송을 확인합니다. 검증을 통해 주로 0.85–0.95부터 시작하는 eta를 선택합니다. τ는 일시적인 충격과 진동을 필터링합니다. 다중 지지 또는 긴 작업물의 경우 개별 하중 분포 및 전도도 확인하십시오. 예를 들어 각 중요한 지지 및 지지 모멘트 |Mx|에서 Fsi ≥ Fsi,min 그리고 |My| 한도 내에서.
5.5 다중 소스 융합 및 신뢰도
지지측 계량, 그리퍼측 압력/힘 감지, 리프팅 축 전류의 변화, 컵 진공 및 접촉 스위치의 변화는 함께 하중 전달의 증거를 제공할 수 있습니다. 중요한 결정은 최소한 두 가지 서로 다른 물리적 원리의 신호를 교차 확인해야 합니다.
공식에서 2oo3은 3점 만점에 2점을 나타냅니다. 즉, 3개의 독립적인 판단 신호 중 적어도 2개가 유효한 것으로 확인된 경우에만 결론이 채택됩니다(간헐적인 센서 오류는 허용할 수 있지만 센서 진단 및 프로젝트 위험 평가를 대체할 수는 없음). Si는 i번째 센서 또는 결정 채널의 정규화된 결과이고, wi는 가중치, C는 포괄적 신뢰성, Cth는 신뢰성 임계값입니다. 가중치와 임계값은 실험적으로 결정되어야 하며 그 근거는 문서화되어야 합니다.
5.6 통합 좌석 기준
높이, 위치, 접촉 및 하중 전달이 모두 충족되어야 합니다. Transfer_OK는 필수 조건입니다; 전달 증거가 불충분하면 방출 억제가 필요합니다.
06공압, 진공 및 오류 방지 설계
6.1 인터록 레이어
의도하지 않은 방출 방지를 3가지 심층 방어 계층: 기계, 전기/안전 제어, 공압/진공 회로로 구성합니다. 기계 계층은 자동 잠금 또는 이동 제한을 제공하고, 전기 계층은 상태를 결정하고 안전 출력을 발행하며, 공압/진공 계층은 작동 회로 내에서 무단 해제를 차단합니다.
6.2 공압식 해제 인터록
이 논리는 완전한 해제 허용이 참이고 안전 체인이 유효하며 결함이 존재하지 않는 경우에만 해제 밸브 파일럿 또는 활성화 회로가 작동할 수 있음을 의미합니다. 위치만으로는 하중 전달을 증명할 수 없으므로 인터록을 Position_OK로 줄이지 마십시오. 전력 또는 공기 손실 후 그립을 유지하거나 방출을 억제하는 밸브 매니폴드 설계를 사용하십시오. 표준 PLC 출력이 안전 출력과 공존하는 경우 안전 출력 또는 안전 릴레이를 사용하여 해제 밸브 에너지 경로를 제어하십시오. 운전자 요청이나 모션 명령에만 표준 출력을 사용하십시오.
6.3 공기 손실 보호 및 압력 유지
공기 공급 오류 후, 시스템은 부하 제어를 유지하고 설계된 안전 정지, 제어 하강 또는 오류 잠금 시퀀스를 따라야 합니다. 공기 손실 보호는 지속적인 정상적인 취급을 허용하지 않습니다.
- 그리퍼는 공기 손실이나 동력 손실로 인해 부하가 능동적으로 해제되지 않도록 일반적으로 닫히거나 자동 잠금되거나 기계적으로 고정되는 구조를 사용해야 합니다.
- 비정상적인 압력 손실률을 줄이기 위해 클램핑 챔버 또는 진공 챔버에 체크 밸브, 압력 유지 밸브 또는 잠금 밸브를 설치하십시오.
- 필요한 경우, 명확하게 정의된 유지 시간, 최소 압력 및 응답 전략을 갖춘 공기 저장소 또는 에너지 저장 장치를 제공하십시오.
- 압력 스위치는 해제 방지 체인에 대한 독립적인 하드웨어 입력이어야 합니다. 압력이 임계값 아래로 떨어지면 릴리스가 금지되고 경보가 발생해야 합니다.
- 압력 유지 능력은 누출, 유지 시간 및 최소 파지력 테스트를 통해 검증되어야 합니다. 단순히 밸브가 존재한다고 해서 안전 요구 사항이 충족되는 것은 아닙니다.
6.4 진공 유지 및 진공 해제 제어
진공 지그는 낮은 진공 및 조기 진공 차단 또는 블로우 오프 명령으로 인한 유지력 손실을 해결해야 합니다. 진공 차단, 블로우오프 및 배기 밸브 작업에는 기계적 잠금 해제와 마찬가지로 S6 권한이 필요합니다.
- 진공 수준이 파지 허용 및 취급 유지 임계값을 충족하는지 여부를 모니터링하기 위해 진공 스위치 또는 센서를 제공합니다.
- 모든 흡입 컵에 대한 단일 지점 누출의 영향을 줄이기 위해 진공 저장소, 체크 밸브 및 분할 회로를 사용하십시오.
- 누출 테스트는 정전기 유지, 핸들링 가속도, 흡입 컵 노화 및 작업물 표면 상태의 변화를 다루어야 합니다.
- 진공 차단/분출 해제 밸브는 해제 허가를 받아야 합니다. 유지보수 또는 시운전 모드에서 무단 우회는 금지됩니다.
- 진공 유지 시간, 진공 강하율 및 경보 임계값은 프로젝트별로 결정되어야 합니다. "드랍률이 30초 이내에 10%를 초과하지 않음"과 같은 지표를 사용하는 경우 테스트 기록으로 뒷받침되어야 합니다.
6.5 비정상 상태 잠금 및 재설정
오류 잠금 S8에는 동작 금지, 경보, 상태 기록 및 제어된 재설정이 포함됩니다. 재설정 후 부하 상태, 압력/진공, 센서 일관성 및 작동 승인을 다시 확인하십시오. 릴리스 기능을 직접 재개하면 안 됩니다.
07다양한 도구 유형에 대한 릴리스 보호
7.1 기계식 그리퍼 지그
기계식 그리퍼는 작업물을 고정하기 위해 주로 형태 맞춤, 조임력 및 마찰에 의존합니다. 유지하기 위해 마찰에 의존하는 수직 핸들링 조건의 경우 클램핑력은 다음과 같이 확인할 수 있습니다.
n은 유효 마찰 표면의 수이고, μ는 최악의 경우 마찰 계수이고, FN은 표면당 수직력입니다. K는 안전계수입니다. m, g 및 az는 이전 의미를 유지합니다. 수평 가속도, 편심 및 충격에 따른 미끄러짐 및 전도를 확인하십시오. 상시 닫힘/자동 잠금 유지, 그립 및 개방 피드백, 압력 모니터링, 공기 손실 유지 및 해제 밸브 인터록을 제공합니다. 형태에 맞는 지그의 경우 결합 깊이, 핀 및 잠금 장치 위치, 실린더 위치를 확인합니다.
7.2 진공 지그
Fvac은 사용 가능한 진공 유지력, ΔP는 진공 압력 차이, Aeff는 유효 흡입 면적입니다. λ는 컵 압축, 표면 상태, 누출 및 방향을 설명합니다. S는 보유 마진입니다. Favailable은 최악의 진공 상태와 유효 면적을 사용하는 반면, Frequired에는 무게, 가속도, 방향 및 교란이 포함됩니다. 프로젝트 위험 평가에서 Smin을 설정하세요. 진공 임계값에 도달한 후에만 리프팅을 허용하고, 이동 중에 진공을 모니터링하고, 저진공에서 유지/경보/안전 대응 절차를 시작합니다. 진공 브레이크 해제에는 S6이 필요합니다. 컵, 분기 또는 진공 소스 고장 후 남은 용량을 확인하십시오.
7.3 자기 지그(전기영구자석)
전자영구 자석 그리퍼는 자화 또는 탈자화를 위해 전력을 사용하며, 일반적으로 전력이 제거된 후에도 자력을 유지할 수 있다. 자화 가능한 재료에 적합합니다. 설계 점검에서는 접촉 불량, 공극 변화, 재료 변형, 잔류 자성의 잘못된 해석, 우발적인 자기소거, 전력 손실 동작 등을 다루어야 합니다.
Fmag는 최악의 공극, 재료 및 접촉 조건에서 효과적인 자기 유지력입니다. 샘플 테스트나 유효한 공급업체 데이터를 사용하여 값을 확인합니다. 자화 피드백, 유지력 또는 접촉 확인, 탈자에 대한 해제 허가, 유지보수 접근 제어 및 비정상적인 전력 손실 후 대응 계획을 포함합니다.
7.4 지그 유형 비교
| 그리퍼 유형 | 유지 원리 | 주요 고장 모드 | 우발적인 이탈 방지를 위한 핵심 포인트 |
|---|---|---|---|
| 기계식 그리퍼 | 조임력, 마찰, 형태맞춤 | 공기 손실 클램핑 해제, 힘 부족, 미끄러짐 또는 불완전 잠금 | 평상시 닫힘/자동 잠금, 압력 모니터링, 개방 피드백, 해제 밸브 인터록 |
| 진공 취급 | 흡착컵 내부와 외부의 압력차 | 누수, 흡착판 노후화, 진공파괴 오작동, 표면불량 | 진공 모니터링, 저장소, 체크 밸브, 분할 회로 및 진공 차단 허가 |
| 전기영구자석 | 자기 회로 유지력 | 불량한 적합성, 재료의 차이, 탈자화의 잘못된 유발, 잔류 자성의 오판 | 자화/탈자 상태 제어, 유지력 확인 및 접근 제어 |
| 조합 고정구 | 결합된 유지 원리 | 단일 보존 모드 실패, 논리 전환 오류 | 1차/보조 홀드 관계를 명확히 하고, 전환 시 적어도 하나의 유효 홀드를 유지한다. |
표 3: 다양한 지그 유닛의 우발적인 해제를 방지하기 위한 유지 원리, 고장 모드 및 핵심 사항
08인체공학 및 오용 방지
이중 버튼, 길게 누르기 동작 및 인터페이스 프롬프트는 우발적인 입력을 줄이는 반면, 상태 기계, 센서 확인 및 하드웨어 연동 장치는 해제 허용을 공동으로 제어합니다. 해제 허용이 false인 경우 운영자가 요청하더라도 시스템은 해제를 거부해야 합니다.
8.1 2버튼 및 길게 누르기 확인
B1 및 B2는 독립적인 버튼 입력입니다. Tsync는 동기화 기간이고, Tpress 연속 누르기 기간이고 Thold 임계값은 유지됩니다. 주기 시간, 인체공학 및 위험을 고려하여 Tsync 및 Thold를 선택하세요. 안전 성능 수준이 필요한 경우 적절한 정격 입력과 해당 안전 제어 아키텍처를 사용하십시오.
8.2 HMI 보조 확인 및 상태 표시
HMI는 임계 스테이션에서의 확인과 함께 릴리스 금지, 배치 접근, 부하 전송, 릴리스 허용 및 오류 잠금을 표시합니다. 가시성과 추적성을 지원합니다. 일상 릴리스의 경우 S6, R, Safety_OK 또는 No_Fault를 우회할 수 없습니다.
8.3 유지 관리 모드 및 액세스 제어
접근 권한, 키 스위치, 저속/조그 작동, 영역 정리 및 작동 로그를 통해 유지보수 해제, 수동 진공 차단 및 수동 자기소거를 관리합니다. 유지 관리 모드에서는 가능한 경우 하중 지지 감지 또는 수동 고정 장치 지지 확인을 유지하여 우회 작업으로 인해 의도하지 않은 해제가 발생하지 않도록 해야 합니다.
09 FMEA 위험 분석
아래 표는 의도하지 않은 방출 방지를 위해 FMEA를 구성하는 방법을 보여줍니다. 프로젝트 점수는 작업물 질량, 직원 노출, 주기 시간, 고장 내역, 진단 범위 및 측정된 데이터를 통해 평가됩니다. 예시 점수는 측정된 프로젝트 결과가 아닙니다.
| 실패 모드 | 주된 이유 | 결과 | S/O/D/RPN | 통제 조치 | 검증 포인트 |
|---|---|---|---|---|---|
| 정지된 동안 해제 | 상태 기계 오류, 릴리스 밸브 오작동, 바이패스 제어되지 않음 | 하중 낙하, 장비 손상, 인명 위험 | 10/3/4/120 | S1~S5는 방출을 억제하고; 방출 밸브의 안전 인터록; S6은 유일한 릴리스 허용 상태입니다. | 정지된 동안 해제를 요청합니다. 밸브 작동이 없는지 확인하고 경보를 기록하십시오. |
| 하중이 완전히 안착되기 전에 해제 | 높이가 정확하지만 지지력이 충분하지 않음, 편심 하중 또는 불완전한 전달 | 기울어짐, 미끄러짐, 고정물 또는 작업물 손상 | 9/4/4/144 | 접촉 확인, 하중 전달 확인, 안정화 시간, 편심 하중 모니터링 | 좌석 공차, 편심 하중 및 부분 지지력을 테스트합니다. 안전하지 않은 조건 확인 허가를 받지 않음 |
| 에어 손실 후 언클램핑 | 메인 압축공기 공급 중단, 배관 누출, 밸브 누출 | 유지력 감소 및 하중 제어 상실 | 10/2/5/100 | 상시 닫힘/자동 잠금 유지, 체크 밸브, 압력 유지 밸브, 압력 스위치 및 공기 저장소 | 공기공급을 차단하고 유지시간, 최소압력, 체결력을 측정한다. |
| 진공 압력 손실 | 흡착컵 누출, 비정상적인 진공원, 표면 오염 | 진공 유지력이 감소하고 하중이 감소한다. | 10/3/4/120 | 진공탱크, 일방향 밸브, 진공 모니터링, 분할 회로, 압력 손실 잠금 장치 | 누출율을 시뮬레이션하고 경보, 유지 및 해제 억제를 확인합니다. |
| 실수로 접촉하여 해제됨 | 단일 버튼 실수로 터치, HMI 오클릭, 유지보수 오작동 | 예상치 못한 해제 요청이 시스템에 진입함 | 8/5/3/120 | 더블버튼, 길게누름, 2차확인, 권한관리 | 단일 버튼, 짧게 누르기 및 승인되지 않은 조작은 해제를 트리거하지 않습니다. |
| 센서 오판 | 오염, 표류, 케이블 고장, 반사 또는 진동 | 착석 또는 환승의 부정확한 확인 | 8/4/4/128 | 다중 소스 융합, 2oo3, 자가 진단, 신호 일관성 확인 | 단선, 단락 및 드리프트 결함 주입; 금지 또는 잠금 확인 |
| 소프트웨어 또는 통신 이상 | 프로그램 결함, 통신 지연, 변수 쓰기 오류 | 해제 허용 논리 오류 또는 상태 불일치 | 10/2/5/100 | 안전 PLC, 워치독, 이중 채널 허용, 버전 제어 | 통신 중단, 감시 시간 초과 및 버전 회귀 테스트 |
테이블 4. 부주의한 방출 방지를 위한 FMEA(예시 점수)
높은 RPN 항목 또는 심각도 9–10에 대해 하드웨어 연동 및 테스트 검증의 우선순위를 지정합니다. 위험 감소 조치 이후 심각도가 높은 오류에 대해 정기적인 검증 및 유지 관리 검사를 유지합니다.
10시험 방법 및 합격 항목
10.1 검증 원칙
경계 조건, 결함 주입 및 반복성 테스트를 사용하여 릴리스 억제, 안전하지 않은 위양성 결정 및 결함 진단을 평가합니다. 샘플, 주기 수, 작업 조건, 이상 및 통계 방법을 설명하는 추적 가능한 기록을 유지합니다. 실제 테스트를 통해 출시 횟수와 무결점 주기를 보고합니다.
10.2 기능 및 인터록 테스트 매트릭스
| 테스트 카테고리 | 테스트 방법 | 예상되는 결과 | 합격기록 |
|---|---|---|---|
| 차단된 상태 | S1~S5까지 하나씩 해제 요청을 보낸다. | 해제가 이루어지지 않고, 해제 밸브가 작동하지 않으며, 시스템은 금지 사유를 제공한다. | 기록상태, 요청, 밸브출력, 알람정보 |
| 릴리스 허용 | 모든 S6 조건이 충족되면 해제 요청을 보냅니다. | 해제 동작은 순차적으로 실행되며, 해제가 완료된 후 S7로 진입한다. | 기록 H s /L s /P s /O s, 안전 체인, 액션 피드백 |
| 공압 인터록 | 파일럿 허용 또는 안전 출력을 분리한 후 일반 해제 명령을 보냅니다. | 방출 밸브는 작동하지 않으며 공기 경로는 차단된 상태로 유지됩니다. | 파일럿 압력 또는 밸브 위치 피드백을 기록합니다. |
| 안전 체인 | 비상 정지, 안전 도어 또는 안전 릴레이 연결 해제 트리거 | 즉시 방출을 억제하고; 클램핑을 유지하거나 필요한 경우 안전한 폐기를 수행합니다. | 안전 체인 입력 및 상태 전환 기록 |
| 비정상적인 재설정 | 충돌하는 센서 신호 또는 불충분한 압력을 생성한 후 재설정 | 재설정 후에는 모든 진단 및 허용 조건이 재설정되어야 합니다. 직접 방출은 금지되어 있습니다. | 오류 코드, 재설정을 수행하는 사람 및 재설정 조건을 기록합니다. |
표 5: 기능 및 인터록 테스트 매트릭스
10.3 착석 및 하중 전달 테스트
| 아이템 | 테스트 방법 | 허용 기준 |
|---|---|---|
| 키 확인됨 | 목표 높이, 경계 높이 및 공차를 벗어난 높이에서 별도로 테스트됨 | Height_OK는 높이가 임계값 내에 있는 경우에만 허용됩니다. 허용치를 초과하면 거부됩니다. |
| 위치 확인 | X/Y/방향 편차, 위치 결정 핀이 들어가지 않음, 팔레트 오프셋 등과 같은 작업 조건을 설정합니다. | Position_OK는 편차가 한계를 초과하거나 위치 지정이 적절하지 않은 경우 거짓입니다. |
| [연락처 확인] | 접촉, 가벼운 접촉, 비접촉 및 센서 소음 작동 조건을 설정합니다. | 접촉력이 Fmin 미만이거나 신호를 신뢰할 수 없는 경우 해제를 금지합니다. |
| 부하 전달 | 계량, 그리퍼 측력 또는 현재 추세를 사용하여 전달 비율을 측정합니다. | Fs/W는 eta에 도달하고 Transfer_OK를 설정하기 전에 τ 동안 지속됩니다. |
| 불균형 로드/다중 지점 지원 | 단일 매달림 지점 생성, 한쪽에 과도한 하중 또는 비정상적인 지지 지점 생성 | 총 지지력이 충분하더라도 편심 하중이 한계를 초과할 때 해제를 억제합니다. |
| 안전하지 않은 거짓 긍정 결정 | 거부되어야 하는 모든 작업 조건에 대한 잘못된 허가 수를 계산합니다. | 안전하지 않은 잘못된 권한: 0. 보수적인 거부를 기록하고 검토합니다. |
표 6: 배치 및 부하 전달 테스트
10.4 공기 손실, 압력 손실 및 유지 테스트
| 아이템 | 테스트 방법 | 기록 내용 | 수용 우려 |
|---|---|---|---|
| 공기 손실 보유 | 정격 부하에서 압축 공기 공급을 차단합니다. | 압력곡선, 조임력, 유지시간, 상태전이 | 유지 기간은 안전 대응 요구를 충족합니다. 언클램핑 없음 |
| 느린 누출 | 작은 누출을 인위적으로 설정하고 지속적으로 모니터링 | 압력/진공강하율, 알람시간, 잠금시간 | 경보 임계값은 적절하며 추세는 진단 가능합니다. |
| 급격한 압력 손실 | 주 공기 또는 진공 공급원을 분리합니다. | 밸브위치, 압력, 부하상태, 알람 | 시스템이 보류/잠김 상태가 되며 해제가 허용되지 않습니다. |
| 압축 공기 공급을 복원합니다. | 이상발생 후 압축공기 공급을 재개하고 운전을 시도한다. | 재설정이 필요한지 여부 및 상태를 재확인할지 여부 | 복원은 자동으로 부하를 해제하거나 결함을 제거해서는 안 됩니다. |
테이블 7. 공기 손실, 압력 손실 및 유지 테스트
10.5 인적 요인 오작동 테스트
| 테스트 항목 | 테스트 방법 | 예상되는 결과 |
|---|---|---|
| 단일 버튼 | 그냥 B를 누르십시오 1 또는 B 2 | 릴리스가 설정되지 않았습니다. |
| 비동기 프레스 | Tsync 이상 간격으로 버튼을 누르세요. | 릴리스가 설정되지 않았습니다. |
| 짧게 누르기 | Thold보다 짧은 기간 | 릴리스가 설정되지 않았습니다. |
| 허가 없이 유지 관리 릴리스 | 허가받지 않은 사용자가 수동 해제 또는 진공 파괴를 수행함 | 작업을 거부하고 기록합니다. |
| 해제 프롬프트 허용 | 오퍼레이터는 S6에서 해제를 수행한다. | 명확한 상태 표시 및 올바른 동작 순서 |
테이블 8. 잘못된 작동에 대한 안전 장치 테스트
10.6 문서화 및 승인 결과
- 위험 평가 및 FMEA 기록
- 파지력, 진공 유지력 또는 자기 유지력에 대한 계산;
- 해제 허용 논리 다이어그램, 상태 머신 다이어그램 및 안전 I/O 목록;
- 인터록 설명이 포함된 공압, 진공 및 전기 회로도;
- 테스트 기록, 결함 주입 기록, 비정상 재설정 기록;
- 유지보수 검사 항목 및 주기적인 압력 유지/누출 검증 계획;
- 작동 지침 및 유지 관리 모드 액세스 제어 지침.
11 엔지니어링 설계 체크리스트
| 카테고리 | 확인항목 | 허용 기준 |
|---|---|---|
| 클램핑 용량 | 클램핑/진공 파지/자력 계산 | 가장 불리한 작업 조건 매개 변수가 채택되고 안전 계수 및 근거가 명확합니다. |
| 클램핑 용량 | 동적 부하 고려사항 | 들어 올리기, 내리기, 비상 정지, 흔들림 또는 충격으로 인해 발생하는 추가 하중을 고려하십시오. |
| 배치 확인 | 높이 및 위치 확인 | 임계값 기준이 명확하고 경계 테스트를 통과합니다. |
| 배치 확인 | 지원 연락 확인 | 노이즈, 드리프트보다 접촉신호가 더 크기 때문에 고장을 진단할 수 있다. |
| 부하 전달 | 전송비율 확인 | Fs/W는 프로젝트 임계값 eta에 도달하고 τ를 유지합니다. 다점지지 편심하중 제어 |
| 릴리스 로직 | 4가지 요소 허가 | R = H s ∧ L s ∧ P s ∧ O s, 단일 점 대체는 허용되지 않습니다. |
| 릴리스 로직 | 최종 명령 합성 | 상태 = S6, Operator_Request, R, Safety_OK 및 No_Fault가 동시에 참입니다. |
| 공압 인터록 | 조종사의 허용적 | 전체 허가 체인은 해제 밸브를 활성화합니다. 전력 손실 또는 공기 손실로 인해 방출이 방해됨 |
| 공기 공급 차단 보호 | 압력 유지 및 부하 유지 | 공기 손실 후 문서화된 유지 시간은 안전 대응 요구 사항을 충족합니다. |
| 진공 시스템 | 진공 모니터링 및 누출 방지 | 진공 스위치/센서, 진공 탱크, 체크 밸브 및 누출 테스트의 전체 범위 |
| 인체공학 | 이중 버튼/길게 누르기/권한 | 단일 지점의 우발적인 터치, 짧게 누르기 및 승인되지 않은 조작은 해제를 트리거할 수 없습니다. |
| 시정 조치 | 비정상적인 잠금 및 재설정 | 잠금, 오류 코드, 제어된 재설정 및 작동이 완전히 문서화된 S8 |
| 검증정보 | 테스트 및 추적성 | 완전한 방법, 샘플, 기준, 원시 기록 및 문서화된 문제 종결 |
표 9 맞춤형 처리 지그 사고 방지 엔지니어링 설계 체크리스트
12 엔지니어링 결론
승인은 보유 용량과 방출 제어를 별도로 검증합니다. 상태 머신은 S6에서만 허용되는 루틴 릴리스를 제한합니다. S1~S5 및 S8의 소프트웨어 및 하드웨어 블록 루틴 릴리스입니다.
배치 확인에는 높이, 위치, 지지 접촉 및 하중 전달이 함께 충족되어야 합니다. 하중 전달 증거를 사용하여 개봉 후 사용 가능한 지원을 확인한 다음 공압 인터록, 진공 유지, 공기 손실 후 하중 유지, 압력/진공 모니터링, 이중 버튼, 길게 누르기 작동 및 오류 잠금을 통해 관련 오류 경로를 해결합니다.
프로젝트 위험 평가, 샘플 테스트 및 승인 기록을 통해 임계값, 동기화 창, 보류 시간, 전송 비율 및 안전 요소를 설정합니다. 그립, 운송, 배치 및 릴리스 전반에 걸쳐 상태 기반 안전 제어를 적용하여 검사 및 테스트할 수 있는 설계 및 승인 요구 사항을 설정합니다.
