デュアルチャネル配線から受け入れテストまで: AGV サーボ STO システムの試運転と検証

はじめに: STO コミッショニングが最新の AGV システムにとって重要になっている理由

工場、倉庫、物流センターへの無人搬送車 (AGV) や自律移動ロボット (AMR) の導入が進むにつれ、機能安全はシステム統合における最も重要な要素の 1 つとなっています。従来のコンベア システムとは異なり、AGV は人間、機械、移動ロボットが同じ作業スペースを共有する動的な環境で動作します。

AGV サーボ ドライブの安全トルク オフ (STO) 機能は、緊急停止の起動、セーフティ スキャナの検出、保護ドアの開放、安全 PLC の介入などの安全イベントが発生したときに、モータ トルクの生成をただちに停止する信頼性の高い方法を提供します。

ただし、STO 機能を備えたサーボ モーターを設置するだけでは、安全な AGV システムが保証されるわけではありません。 OEM メーカーとシステム インテグレータは、安全要件に従って、安全アーキテクチャを適切に設計し、デュアル チャネル配線を完了し、パラメータを設定し、診断機能を検証し、受け入れテストを実行する必要があります。

この記事では、以下を含む完全な AGV サーボ STO コミッショニング プロセスについて説明します。

• セーフティ PLC とサーボドライブの間にデュアルチャネル STO 回路を接続する方法

• AGV の試運転中に STO 機能をテストおよび検証する方法

• AGV 安全回路に必要な診断カバレッジ (DC) と MTTFd 値

• STO アーキテクチャが二輪差動駆動 AGV に与える影響

• STO が重負荷 AGV アプリケーションの停止距離に与える影響

1. AGV サーボドライブにデュアルチャネル STO 回路を接続する方法

理解 AGV システムのデュアルチャネル STO アーキテクチャ

最新の AGV サーボ システムは通常、より高い機能安全レベルを達成するためにデュアル チャネル STO 入力を使用します。デュアルチャネル設計は、2 つの独立した安全信号を個別に監視する必要があることを意味します。

単一の緊急停止信号に依存する代わりに、セーフティ コントローラは 2 つの独立したチャネルを継続的にチェックします。

• STO チャネル 1 (STO1)

• STO チャネル 2 (STO2)

両方のチャネルが遮断されると、サーボドライブはモータートルク出力を直ちに無効にします。

一般的な AGV の安全アーキテクチャには次のものが含まれます。

安全装置 → 安全 PLC → STO 入力 → サーボドライブ → AGV モーター

一般的な安全入力デバイスには次のものがあります。

• 非常停止ボタン

• セーフティレーザースキャナ

• 安全バンパー

• 安全ドアスイッチ

• セーフティライトカーテン

安全 PLC はこれらの信号を評価し、AGV サーボ ドライブに安全なシャットダウン コマンドを送信します。

一般的なデュアルチャネル STO 配線方法

AGV アプリケーションの場合、STO 配線は通常、次の構造に従います。

通常動作時:

• STO1 = オン

• STO2 = オン

• サーボドライブによるトルク出力が可能

安全イベント中:

• STO1 = オフ

• STO2 = オフ

• サーボドライブはトルクの発生を即座に除去します

モーター自体はブレーキコマンドを受け取りません。代わりに、駆動電子回路がパワーステージをブロックし、電気トルクの生成を妨げます。

AGV メーカーがデュアルチャネル STO を好む理由

AGV は多くの場合、次のような場所で動作します。

• 工場労働者

• フォークリフト

• 自動化された生産ライン

• ロボット細胞

• 高価値素材

単一チャネルの安全回路にはいくつかの制限があります。

• 断線が検出されない場合がある

• 安全接点の故障は気付かれないままになる可能性があります

• 診断機能には限界がある

デュアルチャネル STO により次のことが改善されます。

1. 障害検出機能

システムは以下を識別できます。

• 開回路故障

• 短絡

• チャンネル不一致エラー

2. 安全性の徹底

冗長アーキテクチャは、AGV メーカーが次のようなより高い安全性能レベルを達成するのに役立ちます。

• PL d

• PL e

完全な安全設計に依存します。

3. より簡単な認証

OEM AGV メーカーにとって、標準化されたデュアルチャネル STO アーキテクチャにより、以下のコンプライアンスが簡素化されます。

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

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2. AGV のコミッショニング中に STO 機能をテストおよび検証する方法

AGV の試運転中に STO テストが重要な理由

AGV および AMR メーカーにとって、安全トルクオフ (STO) 検証は、機器の納入と量産前の最も重要なステップの 1 つです。 STO 機能が統合されたサーボドライブは、安全イベント中にモーターのトルクを迅速に除去できますが、信頼性の高い動作を保証するにはセーフティチェーン全体を検証する必要があります。

完全な STO コミッショニング プロセスにより、次のことが確認されます。

• 安全装置が STO シャットダウンを正しくトリガーする

• 安全 PLC ロジックは設計どおりに動作します

• サーボドライブはSTOコマンドに正しく応答します

• 両方の STO チャネルは独立して動作します

• AGV は安全停止後に予期せず再起動できません

• 停止性能はリスク評価の要件を満たします

標準的な運動機能テストとは異なり、STO テストは 機能安全性の検証プロセスです。これにより、オペレータ、機器、環境が危険にさらされた場合でも、AGV が安全な状態に入ることができます。

AGV STO コミッショニングテストプロセス

専門的な AGV STO 検証手順には、通常、次の 5 つの主要な段階が含まれます。

1. 電気配線検査

2. サーボドライブのSTO構成の検証

3. 安全機能作動試験

4. 故障シミュレーション試験

5. 最終的な受け入れ文書

各段階では、安全アーキテクチャの異なる部分が検証されます。

1. 電源投入前に STO 配線を確認してください

STO 機能をテストする前に、エンジニアはまずデュアルチャネル安全配線が正しく取り付けられていることを確認する必要があります。

一般的な AGV STO 回路には次のものが含まれます。

非常停止 / セーフティスキャナ / セーフティ PLC → STO チャンネル 1 & STO チャンネル 2 → サーボドライブ → AGV モーター

配線検査中、エンジニアは以下を確認する必要があります。

STO チャネルの独立性

2 つの STO チャネルは電気的に独立した状態を維持する必要があります。

間違った配線例：

• STO1 と STO2 を接続する

• 両方のチャンネルで 1 つの安全出力を共有

• 安全定格出力の代わりに標準 PLC 出力を使用する

これらの間違いにより、システムが必要な安全性能レベルを達成できない可能性があります。

配線導通チェック

電源を投入する前に、次のことを確認してください。

• STO1信号の導通

• STO2信号の連続性

• 24Vの安全供給電圧

• 接地基準接続

• コネクタのロック状態

産業環境で動作する AGV の場合、エンジニアは以下も確認する必要があります。

• ケーブル保護

• 耐振動性

• 電磁妨害保護

現場での操作中に STO が故障する一般的な原因は、コネクタの緩みやケーブルの損傷です。

2. サーボドライブのSTO構成を確認する

配線を確認した後、サーボドライブのパラメータを確認する必要があります。

最新の AGV サーボ ドライブは通常、次のような STO 関連の監視機能を提供します。

• STO入力状態

• 安全故障検出

• チャネル不一致検出

• 再起動防止

エンジニアは次のことを確認する必要があります。

STO入力ステータス

AGV が通常動作している場合:

• STO チャネル 1 = アクティブ

• STO チャネル 2 = アクティブ

サーボドライブはモータートルク出力を可能にする必要があります。

STO がトリガーされると、次のようになります。

• STO チャネル 1 = 無効

• STO チャネル 2 = 無効

ドライブはトルクの発生を直ちに取り除く必要があります。

安全パラメータの検証

サーボドライブのメーカーに応じて、以下を確認してください。

• STO有効設定

• 安全入力極性

• 障害応答モード

• 自動再起動防止

• 診断フィードバック出力

パラメータ設定が正しくないと、安全入力は変化してもモーターの動作が期待と一致しないという状況が発生する可能性があります。

3. STO テストの前に通常の動作検証を実行します。

STO テストは、AGV が正常に動作することを確認した後にのみ開始してください。

安全性を検証する前に、次のテストを行ってください。

モーションコントロール

確認する：

• 前進

• 逆方向の動き

• 回転動作

• 速度規制

• 位置精度

差動駆動 AGV の場合:

• 左モーターの動作

• 右モーターの動作

• ホイール同期

別途確認する必要があります。

エンコーダとフィードバック信号

確認する：

• エンコーダ通信

• 速度フィードバックの安定性

• 位置フィードバック精度

STO はトルク出力を除去しますが、不適切なエンコーダ フィードバックは再起動ロジックや診断機能に影響を与える可能性があります。

4. STO トリガーテストの実行

基本的な動作を確認した後、技術者は実際の STO 起動テストを実行する必要があります。

テスト 1: 非常停止ボタンのテスト

手順：

1. AGV を通常の動作速度で実行します。

2. 非常停止ボタンを押す

3. サーボドライブの応答を監視

期待される結果:

• 安全 PLC は STO 信号を削除します

• サーボドライブがトルク出力を無効にする

• モーターが駆動力を発生しなくなる

• STOステータスが表示される

• AGV は自動的に再起動できません

これにより、完全な緊急停止セーフティ チェーンが検証されます。

テスト 2: セーフティ スキャナ トリガー テスト

AGV は通常、セーフティ レーザー スキャナを使用して障害物や人を検出します。

手順：

1. AGVを自動モードで操作する

2. スキャナー検出エリアに入る

3. セーフティゾーンをトリガーする

期待される結果:

• 安全 PLC がスキャナ信号を受信

• STO出力の変化

• サーボドライブが安全状態になる

• 安全要件に従って車両の動きが停止する

このテストは、作業員の周囲で稼働する倉庫や工場の AGV にとって特に重要です。

テスト 3: 保護装置テスト

以下を備えた AGV の場合:

• 安全バンパー

• 安全扉

• アクセススイッチ

追加の STO 検証を実行します。

例：

セーフティバンパーが押されたとき:

予想される動作:

• AGVの動作が停止する

• サーボトルクがなくなる

• 安全アラームが表示される

• 再起動には手動リセットが必要です

5. STO チャネル障害シミュレーション テストを実行する

専門的な STO 受け入れテストでは、通常のアクティベーションをテストするだけでなく、障害検出も検証する必要があります。

STO チャネル 1 の障害テスト

手順：

STO チャネル 1 を切断または中断します。

期待される結果:

システムは次のことを行う必要があります。

• チャネルの不一致を検出する

• 安全フォルトを生成する

• AGVの移動を阻止する

STO チャネル 2 障害テスト

チャンネル 2 に対しても同じ手順を繰り返します。

期待される結果:

• 障害が検出されました

• サーボドライブは無効のままです

• 危険な動きが起こらない

短絡検出試験

該当する場合は、以下をテストします。

• チャネル間の短絡

• チャンネルと電源間の短絡

• 地絡状態

安全システムは異常な状態を識別し、安全な状態に入る必要があります。

6. STO 再起動動作を確認する

STO 解除後の予期しない再起動は、重大な安全上のリスクになります。

したがって、再起動の動作は慎重にテストする必要があります。

STO アクティベーション後:

1. 安全トリガーを取り外します

2. 安全PLCをリセットする

3. AGV 制御システムを有効にする

4. 新しいモーションコマンドを送信する

完全な再起動シーケンスが完了するまで、AGV は静止したままにする必要があります。

自動再起動が危険な理由

STO 回復後に AGV が自動的に再起動する場合:

考えられるリスクには次のようなものがあります。

• 予期せぬ車両の動き

• 作業者の負傷

• 機器との衝突

• 物的損傷

ほとんどの産業用 AGV アプリケーションでは、手動リセットまたは制御された再起動が必要です。

7. STO 応答時間と停止距離を測定する

STO の検証は、停止パフォーマンスを評価しないと完了しません。

STO が有効になっている場合:

全体的な停止プロセスには次のものが含まれます。

1. 安全装置検出時間

2. 安全PLCの処理時間

3. STO信号送信時間

4. サーボ駆動トルク除去時間

5. 機械停止時間

AGV の停止距離に影響を与える要因

停止距離は以下によって決まります。

• AGV総重量

• ペイロード重量

• 移動速度

• 車輪径

• 床の摩擦

• バッテリー電圧状態

• ブレーキ応答時間

頑丈な AGV の場合、STO は以下と組み合わせられることがよくあります。

• 電磁ブレーキ

• 機械式保持ブレーキ

• 減速制御機能

8. 最終的な STO 受け入れテストと文書化の実施

AGV の納入前に、メーカーは完全な STO 検証レポートを作成する必要があります。

文書には以下を含める必要があります。

電気文書

• STO配線図

• 安全PLCの構成

• サーボドライブの安全パラメータ

試験記録

• 非常停止試験結果

• スキャナートリガーテスト結果

• STO チャネル障害テストの結果

• 再起動検証結果

安全性に関する情報

• サーボドライブSTO仕様

• PFHDデータ

• MTTFd値

• 診断範囲情報

AGV OEM メーカー向けのベスト プラクティス

生産時および現場操作時の STO の信頼性を向上するには、次の手順を実行します。

使用 STO機能を内蔵したサーボモータ

統合されたサーボ ソリューションにより、以下が削減されます。

• 外部配線

• 制御盤の複雑さ

• 試運転時間

特に以下の用途に適しています。

• コンパクトAMR

• 倉庫ロボット

• 移動式検査ロボット

• 産業用AGV

すべての生産サイクルに STO テストを含める

量産 AGV の場合、STO 検証は標準の工場受け入れテスト (FAT) の一部となる必要があります。

推奨されるチェック:

• STO入力検証

• 安全通信試験

• 非常停止試験

• 故障診断テスト

結論

AGV の試運転中に STO 機能をテストおよび検証することは、安全で信頼性の高い動作を確保するために不可欠です。完全な STO 検証プロセスには、電気検査、サーボ ドライブ構成、安全トリガー テスト、故障シミュレーション、再起動防止、停止距離測定が含まれる必要があります。

AGV および AMR メーカーにとって、適切に運用された STO システムは以下を提供します。

• オペレータの安全性の向上

• より信頼性の高い機械操作

• 安全基準への準拠が容易になる

• 顧客の受け入れを迅速化

STO テストを AGV コミッショニング ワークフローに統合することで、OEM メーカーは、予測可能で再現可能な安全性能を備えた、より安全な自動運転車を提供できます。

3. AGV STO 安全回路に必要な診断カバレッジ (DC) および MTTFd 値

AGV アプリケーションの安全パラメータを理解する

AGV 安全システムを設計する場合、エンジニアは以下を評価することがよくあります。

• 診断範囲 (DC)

• 危険な障害までの平均時間 (MTTFd)

• パフォーマンスレベル (PL)

• 安全度水準 (SIL)

これらのパラメータは、安全回路が危険な故障を確実に検出できるかどうかを決定します。

診断カバレッジ (DC) の要件

診断カバレッジは、安全システムが故障をどの程度効果的に検出するかを表します。

典型的なカテゴリ:

AGV サーボ STO システムの場合、一般に中程度または高い診断範囲が推奨されます。

診断機能の例は次のとおりです。

• STOチャネル監視

• チャネル間の比較

• ドライブ障害フィードバック

• 安全性PLC診断

MTTFd の要件 AGV サーボ システム

MTTFd は、危険な障害が発生するまでの予想時間を表します。

AGV アプリケーションの場合:

MTTFd 値が高いほど改善されます。

• システムの信頼性

• 安全性の分類

• メンテナンス間隔

STO 機能が統合されたサーボ ドライブは通常、次のような安全データを提供します。

• MTTFd値

• 直流定格

• PFHD値

OEM AGV メーカーは、コンポーネントの選択時にサーボ モーター サプライヤーにこれらの値を要求する必要があります。

一体型サーボモーターがAGVの安全設計にどのように役立つか

統合 DC サーボ モーターと STO 機能を備えた BLDC サーボ モーターは、以下を組み合わせることで安全アーキテクチャを簡素化します。

• モーター

• エンコーダ

• サーボコントローラー

• 安全入力インターフェース

利点は次のとおりです。

• 配線の複雑さの軽減

• より迅速な試運転

• 小型の制御盤

• より簡単な認証

コンパクトな AGV および AMR では、システムの統合時間が短縮されるため、統合サーボ ソリューションの人気が高まっています。

4. STO アーキテクチャが AGV の左右の車輪の同期に与える影響

STO アーキテクチャが差動駆動 AGV にとって重要な理由

ほとんどの産業用 AGV および AMR は 差動駆動アーキテクチャを使用しており、2 つの独立したサーボ モーターが左右の駆動輪を制御します。これら 2 つのモーターの速度差を調整することで、車両はその場で前進、後進、旋回、回転することができます。

一般的な差動駆動 AGV には次のものが含まれます。

• 左側サーボモーター

• 右側サーボモーター

• 独立したサーボドライブ

• エンコーダフィードバックシステム

• 安全PLC

• STO 安全入力

通常の動作では、両方のモーターがモーション制御アルゴリズムを通じて連携して動作します。ただし、安全イベントが発生した場合、STO アーキテクチャは、両方のモーターがいかに迅速かつ安全にトルクオフ状態に入るかを決定します。

STO システムが不適切に設計されていると、ホイールの挙動が不均一になり、次のような結果が生じる可能性があります。

• 予期せぬAGVの回転

• より長い停止距離

• ペイロードの不安定性

• 安全性能の低下

したがって、STO の設計では、左右の車輪駆動の同期を考慮する必要があります。

差動駆動 AGV モーション コントロールについて

左右のモーターがAGVの動きを制御する仕組み

差動駆動 AGV は、2 つの車輪間の速度関係を制御することで方向を変えます。

例:

直線的な動き

両方のモーターは同じ速度で回転します。

• 左モーター = 100 RPM

• 右モーター = 100 RPM

結果：

• AGVは直進します

右折

左側の車輪の回転が速くなります。

• 左モーター = 120 RPM

• 右モーター = 80 RPM

結果：

• AGVはスムーズに右旋回

その場で回転

モーターは反対方向に回転します。

• 左モーター = 前進

• 右モーター = 逆方向

結果：

• AGVは中心軸を中心に回転します

どちらのモーターも車両の安定性に直接影響するため、STO などの安全機能は両方の駆動システムを協調的に停止する必要があります。

デュアルモーター AGV システムにおける STO の仕組み

典型的なデュアルチャネル STO アーキテクチャ

標準の AGV 安全アーキテクチャでは、安全 PLC を使用して両方のサーボ ドライブを制御します。

例:

安全装置 (非常停止 / スキャナ / バンパー) ↓ 安全 PLC ↓ STO チャンネル 1 ───── 左サーボ ドライブ └───── 右サーボ ドライブ STO チャンネル 2 ──── 左サーボ ドライブ └───── 右サーボ ドライブ ↓ 左モーター + 右モーター 

安全イベントが発生した場合:

1. 安全PLCが危険を検知

2. 両方の STO チャネルが中断されます

3. 左側のサーボドライブがトルクを取り除く

4. 右サーボドライブがトルクを取り除く

5. AGV が安全な状態に入る

目標は、両方の車輪がほぼ同時に駆動力の生成を停止することです。

両方の車輪が同時に STO に入らなければならない理由

1. AGVの予期せぬ回転を防止

1 つのモーターのみが STO に入り、もう 1 つのモーターがトルクを生成し続けると、AGV が予期せず回転する可能性があります。

例：

STO 前:

• 左モーター: 200 RPM

• 右モーター: 200 RPM

安全イベントが発生します:

• 左モーター: STO 作動

• 右モーター: 200 RPM で動作中

結果：

• 右輪は押し続けます

• 停止した車輪を中心にAGVが回転

これにより、特に工場の狭い通路では衝突の危険が生じる可能性があります。

大型 AGV は以下のものを輸送することがよくあります。

• 自動車部品

• パレット

• 原材料

• 産業機器

考えられる影響:

• 荷重移動

• 制動力のばらつき

高積載量の AGV の場合、同期された STO 応答が特に重要です。

非対称トルクを除去すると、以下に追加のストレスが生じる可能性があります。

• ギアボックス

• ホイールカップリング

• ドライブシャフト

• メカニカルフレーム

同期 STO 設計により、緊急停止時の機械的衝撃が軽減されます。

左右のサーボドライブの STO 実装方法

これは産業用 AGV にとって最も一般的なアプローチです。

例：

利点:

• 簡単な配線

• 簡単な安全性検証

以下に適しています:

• 倉庫用AGV

• 工場搬送ロボット

• 屋内 AMR

より高性能な AGV の場合、各モーター ドライブに独立した安全モニタリングが備わっている場合があります。

例：

安全PLC ↓ 左STO監視→左サーボドライブ 右STO監視→右サーボドライブ 

利点:

• より良いトラブルシューティング

以下に適しています:

• 重荷重AGV

• 屋外移動ロボット

サーボドライブの応答時間がホイールの同期に与える影響

両方のモーターが STO コマンドを同時に受信した場合でも、実際のトルク除去時間は異なる場合があります。

要因には次のようなものがあります。

• 内部処理時間

• 通信遅延

• モーターの慣性

• 負荷状態

例えば：

左サーボ STO 応答:

• 5ミリ秒

• 8ミリ秒

3 ミリ秒の差は小さいように思えるかもしれませんが、AGV の速度が高い場合、停止動作に影響を与える可能性があります。

1. 適合するサーボ モーターとドライブを使用する

差動駆動 AGV の場合、同一のサーボ システムを選択すると、以下の維持に役立ちます。

• 同様の応答時間

• 一貫した診断

例:

• 同じモーターシリーズ

• 同じエンコーダタイプ

• 同じ STO 定格のサーボ ドライブ

2. 標準通信の代わりにハードウェアベースの STO を使用する

一部の AGV は通信ベースの安全機能を使用していますが、緊急安全機能にはハードウェア STO 入力が好まれることがよくあります。

利点:

• より速い応答

• ソフトウェア通信から独立

• 安全性検証が容易に

3. ブレーキ制御を STO と同期させる

重量のある AGV の場合、STO だけでは十分な停止力を提供できない場合があります。

一般的な安全戦略:

通常停止：

→ サーボ制御による減速

緊急停止：

→ サーボトルク解除＋メカニカルブレーキ作動

ブレーキ システムは両方の車輪で一貫して作動する必要があります。

4. 左右の停止性能を検証する

試運転中、エンジニアは以下を測定する必要があります。

• STO トリガー時間

• 左輪停止時間

• 右輪停止時間

• 車の停止距離

• 車両方向のずれ

AGV は以下の条件がなければ停止する必要があります。

• 過度の回転

• サイドドリフト

• 負荷の不安定性

STO および AGV の安全基準

STO システムを設計する場合、AGV メーカーは一般に次のことを考慮します。

IEC 61800-5-2

以下を含む、可変速ドライブの安全関連機能を定義します。

• 安全トルクオフ (STO)

• 安全停止機能

ISO 13849-1

評価に使用されるもの:

• パフォーマンスレベル (PL)

• 安全回路の信頼性

• 診断範囲

IEC 62061

機械制御システムの安全ライフサイクル要件を提供します。

耐久性の高い差動駆動 AGV に関する特別な考慮事項

大きな積載量を運ぶ AGV の場合は、追加の安全係数を評価する必要があります。

高慣性負荷

重量負荷はトルクを除去した後も動き続けます。

考慮する：

• ブレーキトルク

• 車輪の摩擦

• 床の状態

• 速度制限

傾斜操作

傾斜地で動作する AGV にはさらなる注意が必要です。

適切にブレーキをかけないと、

• 車両が後退する可能性があります

• 負荷の安定性が低下する可能性があります

推奨される解決策:

• 電磁ブレーキ付サーボモータ

• STO と機械式保持ブレーキの組み合わせ

屋外AGVアプリケーション

屋外の AGV では次のような問題が発生する可能性があります。

• 凹凸のある表面

• 温度変化

• 水や粉塵への暴露

推奨されるモーターの機能:

• IP65/IP67保護

• 高い耐振動性

• 過酷な環境下でも安定したSTO動作を実現

結論

STO アーキテクチャは、差動駆動 AGV の左右の車輪の同期の安全性と安定性に直接影響します。両方の車輪が車両の動きと方向を決定するため、両方のサーボ ドライブが確実かつ同時に STO 状態に入らなければなりません。

適切に設計された AGV STO システムは、以下を提供する必要があります。

• デュアルチャンネル安全制御

• 同期トルク除去

• 信頼性の高い障害検出

• 制御された再起動動作

• 停止性能を確認済み

AGV および AMR のメーカーにとって、統合 STO 機能を備えたサーボ モーターを選択すると、安全設計が簡素化されると同時に、システムの信頼性、コミッショニング効率、および国際的な機能安全要件への準拠が向上します。

5. STO がトルク除去後の重量物運搬用 AGV のスライド距離に与える影響

STO は即時の機械停止を意味するものではありません

よくある誤解は、STO が AGV を即座に停止させるということです。

実は：

STO はモーターのトルク発生を排除します。

AGV は次の理由で移動を続ける可能性があります。

• 車両慣性

• ペイロード重量

• 床の摩擦

• 車輪径

• スピード

• 傾斜角

この残りの動きを滑り距離といいます。

STO後のAGVのスライド距離に影響を与える要因

1. 車両総質量

AGV が重いほど、より長い停止距離が必要になります。

例：

1,000 kg の荷物を運ぶ 500 kg の AGV は、荷物を積んでいない車両よりも慣性が大幅に大きくなります。

2. 移動速度

停止距離は速度のおよそ 2 乗に応じて増加します。

高速化には以下が必要です。

• より長い安全距離

• 早期のスキャナ検出

3. 車輪と床の状態

要因には次のようなものがあります。

• タイヤの材質

• 床の清潔さ

• 表面摩擦係数

濡れた床やほこりの多い床では、滑り距離が長くなります。

4. メカニカルブレーキの応答時間

頑丈な AGV の場合:

STO は多くの場合、以下と組み合わせられます。

• バネ式ブレーキ

• 電磁ブレーキ

ブレーキの遅れは停止性能に直接影響します。

AGV エンジニアが STO 停止距離を検証する方法

受け入れテスト中:

測定：

1. AGV走行速度

2. STOトリガー位置

3. モータートルク除去時間

4. 最終停止位置

測定された距離は、以下で定義される安全要件を満たしている必要があります。

• リスクアセスメント

• セーフティスキャナの構成

• AGV動作環境

AGV STO システムの受け入れに関する追加の考慮事項

ソフトウェア構成の検証

納品前に、エンジニアは以下を確認する必要があります。

• STOパラメータ

• サーボドライブファームウェア

• 安全PLCロジック

• 通信状態

• 障害処理戦略

環境信頼性試験

AGV は継続的に動作することがよくあります。

STO システムは次の条件でテストする必要があります。

• 最大積載量

• 最高速度

• 温度変化

• 長い動作サイクル

OEM納品に必要な書類

プロフェッショナル向け AGV STO 受け入れパッケージには以下が含まれている必要があります。

• 電気回路図

• STO配線図

• 安全性検証レポート

• 試験記録

• サーボドライブの安全データ

• リスク評価文書

結論: 信頼性の高い構築 AGV サーボ STO システムの 配線から検証まで

信頼性の高い AGV 安全システムには、STO 機能を備えたサーボ モーターを選択するだけでは十分ではありません。完全なプロセスには、正しいデュアルチャネル配線、安全 PLC の統合、機能テスト、診断検証、および停止距離の検証が含まれます。

AGV および AMR のメーカーにとって、STO 機能が統合されたサーボ モーターは次のような大きな利点をもたらします。

• シンプルな安全アーキテクチャ

• 省配線

• より迅速な試運転

• より高い信頼性

• 国際安全規格への準拠が容易

構造化された STO のコミッショニングと受け入れプロセスに従うことで、OEM メーカーは、予測可能な停止動作と長期的な運用信頼性を備えた、より安全な AGV を構築できます。

AGV サーボ STO のテストと検証に関する FAQ

FAQ 1: AGV サーボ システムの STO テストとは何ですか?

答え：

AGV サーボ システムの STO テストは、安全イベントが発生したときに安全トルク オフ機能が正しく動作することを検証するプロセスです。サーボドライブが非常停止、セーフティスキャナ、セーフティPLCなどの安全装置からの信号を受信した後、モータトルクを安全に除去できることを確認します。

試運転中、エンジニアは STO 配線、ドライブの応答、障害検出、再起動防止、および停止性能をテストして、AGV が安全に動作することを確認します。

FAQ 2: AGV の試運転中に STO 検証が重要なのはなぜですか?

答え：

STO 対応サーボ モーターを設置しても、AGV システムの安全性が自動的に保証されるわけではないため、STO の検証は不可欠です。安全センサー、PLC ロジック、STO 入力、サーボ ドライブ、モーターの応答など、安全チェーン全体をテストする必要があります。

適切な STO 検証は、次のことを防ぐのに役立ちます。

• 予期せぬAGVの動き

• 安全回路の故障

• 不適切な緊急停止動作

• 顧客受け入れ時の認証の問題

FAQ 3: AGV サーボ ドライブでデュアル チャネル STO 入力をテストするにはどうすればよいですか?

答え：

デュアルチャネル STO テストでは、STO1 入力と STO2 入力の両方を個別にチェックする必要があります。

一般的なテスト手順には次のものが含まれます。

1. STO1 および STO2 の配線を確認する

2. 非常停止またはセーフティスキャナを作動させる

3. 両方の STO チャネルが安全な状態に切り替わることを確認します

4. サーボドライブのSTOステータスフィードバックを確認します

5. モーターがトルクを生成できないことを確認します

また、エンジニアは各 STO チャネルを個別に切断して、障害検出機能を確認する必要があります。

FAQ 4: AGV サーボ モーターで STO がアクティブになるとどうなりますか?

答え：

STO がアクティブになると、サーボ ドライブはパワー ステージを直ちに無効にし、モーターがトルクを生成できなくなります。

AGV モーターは次のことを行います。

• 駆動力の発生を停止する

• 安全なトルクオフ状態に入る

• STO ステータスまたは安全障害を報告する

ただし、STO は車両に積極的にブレーキをかけません。 AGV は、慣性、積載重量、床の状態により動き続ける場合があります。

FAQ 5: STO は差動駆動 AGV の左右の車輪の同期にどのような影響を与えますか?

答え：

差動駆動 AGV の場合、左右両方のサーボ モーターが STO コマンドを同時に受信する必要があります。

一方のホイールが他方のホイールより先に STO に入った場合:

• AGV が予期せず回転する場合があります

• 車両の安定性が低下する可能性があります

• 重い荷物が移動する可能性があります

• 停止距離が長くなる可能性がある

同期されたデュアルチャネル STO アーキテクチャにより、両方の駆動モーターがほぼ同時にトルクを除去します。

FAQ 6: STO がリリースされた後、AGV は自動的に再起動できますか?

答え：

一般に、AGV は STO のアクティブ化後に自動的に再起動すべきではありません。

安全な再起動シーケンスには通常、以下が必要です。

1. 安全トリガーを取り外します

2. 安全PLCをリセットする

3. AGV 制御システムを有効にする

4. 新しい移動コマンドを送信する

自動再始動を防止すると、オペレーターの近くで車両が予期せず動き出すリスクが軽減されます。

FAQ 7: AGV STO 受け入れテストにはどのようなテストを含める必要がありますか?

答え：

完全な AGV STO 受け入れテストには以下が含まれる必要があります。

• 非常停止試験

• セーフティスキャナ起動テスト

• STO チャネル障害テスト

• 再起動防止試験

• サーボドライブ故障診断テスト

• 停止距離測定

これらのテストは、AGV 安全システムが出荷前に設計要件を満たしていることを検証します。

FAQ 8: STO は AGV を即座に停止しますか?

答え：

いいえ、STO はモーターのトルクを除去しますが、車両を物理的に即座に停止させるわけではありません。

実際の停止距離は以下によって異なります。

• AGVの重量

• ペイロード質量

• 移動速度

• 車輪の摩擦

• ブレーキ応答時間

• 床の状態

頑丈な AGV の場合、STO は機械ブレーキまたは制御された減速機能と組み合わされることがよくあります。

FAQ 9: AGV STO システムではどの安全パラメータを確認する必要がありますか?

答え：

重要な安全パラメータには次のものがあります。

• 診断範囲 (DC)

• 危険な障害までの平均時間 (MTTFd)

• 1 時間あたりの危険な故障の確率 (PFHd)

• パフォーマンスレベル (PL)

• 安全度水準 (SIL)

これらの値は、AGV 安全システムが機能安全要件を満たしているかどうかを判断するのに役立ちます。

FAQ 10: AGV メーカーが選ぶ理由 STO機能を内蔵したサーボモータ?

答え：

統合された STO サーボ モーターは、モーター制御と安全機能を 1 つのコンパクトなソリューションに組み合わせることで、AGV の安全設計を簡素化します。

利点は次のとおりです。

• 配線の複雑さの軽減

• 小型の制御盤

• より迅速な試運転

• 安全性検証が容易に

• システムの信頼性の向上

これらは以下の分野で広く使用されています。

• AGV

• AMR

• 倉庫ロボット

• スマートファクトリーオートメーションシステム