バイ EVST編集チーム ・最終更新日：2026年7月23日
電力と力の制限を検証する ISO / TS 15066 これは、実際の動作速度で、エンドエフェクタとワークピースにおける過渡的および準静的な接触力と圧力を物理的に測定し、その測定値を規格の生体力学表に記載されている身体部位の制限値と比較することを意味します。協働ロボット自身の認証では、この測定はカバーされません。測定は、完成したセル上で行う必要があり、アーム単体で行うことはできません。
この記事は測定方法に関するものです。2025年改訂版自体については、こちらをご覧ください。 ISO 10218/TS 15066 協働安全規格ガイド; セルレベルでのリスク評価の所有者は誰ですか ISO 10218-2：2025を参照してください 細胞統合ガイド本作は、両方の後、リスク評価で電力と力の制限が適用されることが判明し、誰かがそれを証明しなければならない時点から始まる。
データシート番号が検証済み番号ではない理由
ロボットメーカーは、自由空間でアームが動く際の力と速度の数値を公表している。これらの数値はロボット本体を表すものであり、セルを表すものではない。グリッパー、治具、ワークピースが追加されると、接触の形状は完全に変化する。丸みを帯びた部品を掴む鈍いグリッパーの指は広い範囲に力を分散させるが、鋭利なエッジや突き出た留め具のある部品を掴む同じグリッパーは、接触面積のごく一部に同じ力を集中させる。そして、生体力学的限界によって実際に制限されるのは、力だけではなく圧力なのである。
ISO/TS 15066によると、動力および力の制限は、ロボットシステムと人との接触点で定義されており、この目的のために、工具とワークピースもロボットシステムの一部として含まれます。単体では完全に規格に準拠したロボットを中心にセルを構築しても、実際の工具を取り付けると動力および力の制限に不合格になる可能性があります。なぜなら、この規格はロボット単体でのテストではなく、常に接触点のテストを行っていたからです。
過渡接触と準静的接触は、2つの異なる測定方法です。
ISO/TS 15066では接触を2つのカテゴリに分類しており、どちらか一方のみを検証するだけでは不十分です。一時的な接触とは、安全機能が反応する前に移動中のロボットが人に衝突するなど、短時間の衝撃を指します。準静的接触とは、ロボットと固定面の間に人が挟まれたり、挟まれたりする状況を指し、力が急激に増加して解放されるのではなく、力が蓄積されて保持されます。負傷のメカニズムが異なるため、2つの許容値は異なり、一時的な衝撃試験に合格したツールでも、固定具の端に手を押し付けてしまうような挟み込みシナリオでは不合格となる可能性があります。
実際には、測定を開始する前に、検証計画で各接触タイプがセルレイアウトのどこで発生する可能性があるかを特定する必要があります。一時的な接触は、ロボットの接近経路と後退経路に沿ってチェックされます。準静的接触は、工具、ワークピース、または治具が人の手、腕、または体との隙間を塞ぐことができるすべての場所でチェックされます。なぜなら、そこでクランプが発生するからです。そして、これらの場所は、エンジニアが図面上で最初に気づく場所であることはめったにありません。
数値を推測せずに身体部位の限界値を読み取る
ISO/TS 15066の附属書Aでは、頭蓋骨や顔面から下肢や足部まで、定義された一連の身体部位における許容される一時的および準静的接触力と圧力の値が表にまとめられています。身体部位によって組織の感受性が異なるため、許容値も部位ごとに異なります。前腕で許容される接触値は、指先や顔面では許容値を大幅に超える可能性があり、まさにこの理由から、単一の「安全速度」設定では、リスク評価で特定された実際の接触点での測定に代わることはできません。
実務上の意味合いとしては、テスト対象領域は、テストに最も都合の良い領域ではなく、実際のセルに一致するように選択する必要があるということです。部品の積み込み中に作業者の手が接触点となる可能性が高い場合、手と指の制限値が適用されます。一方、人が揺れる治具のそばを歩いているときに胴体に衝突する可能性がある場合は、胴体の制限値が適用され、これらは同じ数値ではありません。表の行を誤って読み取ると、厳密に見える検証結果が得られますが、実際の危険性については何も証明されません。
測定ツール：力・圧力計の実際の機能
ISO/TS 15066では、リスクアセスメントで特定された位置と向きにバネ式の接触力・圧力測定装置を配置し、その位置で最悪の接触が発生する動作をロボットに実行させて測定する方法を規定しています。この装置は、接触時に最大力を読み取り、工具または治具表面の既知の接触面積と組み合わせることで、その接触時の圧力を算出します。これらの値は両方とも、試験対象の身体部位の制限値と比較され、接触面積が小さい場合、力は許容範囲内でも圧力が許容範囲外となる可能性があるため、両方とも個別に制限値をクリアする必要があります。
試運転チームは、物理的な測定の代わりに、定格ロボット力出力を用いた概算を用いることがあります。しかし、この方法では工具の形状が全く考慮されず、常に楽観的な数値が出てしまいます。なぜなら、計算では均一な接触が前提とされているのに対し、実際のグリッパーや治具ではそのような接触はほとんど得られないからです。ISO/TS 15066の規定によれば、計算はリスク評価の根拠となり得ますが、規格自体の準拠方法は完成品セルでの測定であり、認証機関や顧客の安全エンジニアがファイルで確認したいのは、物理的な測定値です。
実際の工具とワークピースに対する実践的な測定手順
検証で妥当と判断された手順は、その日にたまたま取り付けられたツールからではなく、リスク評価で示された接触の可能性のある場所のリストから始まります。各場所は、実際のロボットの生産速度とペイロードで、実際のロボットアーム先端ツールと実際の生産部品を使用してテストされます。これは、テスト部品が軽いと接触時の実効質量が変わり、テスト速度が遅いと一時的な衝撃が過小評価されるためです。ゲージを特定されたポイントに配置し、動作を実行し、ピーク時の力と圧力の測定値をその場所の身体部位の制限値と比較して記録してから、次の場所に移動します。
不良箇所はすべて、工具表面の軟化、治具のエッジの丸み付け、接近速度の低下、接触点の再配置など、何らかの変更を加えた後に再テストされます。再テストでは、変更前後の数値を比較できるように、元のテストと同じ方法が用いられます。このステップは、新しいコラボレーションセルにおいて、当社のコミッショニングチームが最も時間を費やす部分です。なぜなら、図面上では些細に見える治具の変更でも、接触形状が大きく変化し、測定値が合格から不合格に変わってしまうことがよくあるからです。そして、それを知る唯一の方法は、推測するのではなく再測定することです。
実細胞が最初の測定で失敗する一般的なケース
最初の電力および力制限テストに不合格となるセルには、同じ設計上の問題点が繰り返し見られます。鋭利なグリッパーフィンガーや露出したファスナーヘッドは、小さな接触領域に力を集中させ、総力が許容範囲内であっても圧力を限界値以上に押し上げます。柔軟性のない剛性の高い治具は、より柔らかい治具やバネ式の治具であれば回避できたはずの、硬く準静的なクランプポイントを作り出します。スループットではなく最悪の接触シナリオに合わせて設定された接近速度は、人が立ち会う可能性のあるまさにその瞬間に、過渡的な力を限界値以上に押し上げます。バリ、フラッシュ、または突出部のあるワークピースは、セルの設計に使用されたCADモデルで想定されていたものとは異なる、実効接触形状を変化させます。
これらはいずれもロボットの問題ではなく、安全対策として電力や力の制限を放棄する必要もありません。必要なのは、不具合が発生した箇所でツール、治具、または速度プロファイルを変更し、その箇所で再測定を行うことです。最初の測定でセルが不合格になったのは、実際の測定ではよくあることであり、協調的なアプローチがアプリケーションに適していなかったことを示すものではありません。
技術ファイルのための検証の文書化
記録されていない測定値は、コンプライアンスの観点からは存在しないものとみなされます。顧客の安全エンジニアまたは認証機関が期待する記録には、テスト対象となった身体部位とその選択理由、テスト中に使用された工具、ワークピース、速度、ペイロード、各接触点で記録された最大力と圧力の測定値、比較に使用された限界値とその出典、初回テストで不合格となった箇所の処理状況、および修正後の再テスト結果が含まれます。この記録は、ロボットメーカーの宣言とは別に、セルの技術ファイルの一部となります。なぜなら、認証されるのはコンポーネントではなく、完成したセルだからです。
EVSTの試運転チームは、この文書を成果物として扱い、承認手続きを経て、受入試験中に作成します。これは、後から記憶に基づいて再構築するのではなく、事後的に作成された検証記録では、安全技術者がどの特定の治具改訂版が試験されたのかを尋ねた場合に、その正当性を説明するのが困難になるためです。異なる工場や規制環境においてこの作業を行う現場の技術者は、記録フォーマットを早期に標準化する傾向があります。なぜなら、一貫性のあるテンプレートこそが、単発の報告書ではなく、複数セル展開の監査を可能にするからです。
危険環境や大量生産環境では、なぜこれがより困難になるのか
電力および力制限の検証は、アプリケーション間でスムーズに移行できる一度限りの作業ではありません。一般的な組立用に構築されたセルを別の部品ファミリー用に転用する場合、新しいツールとワークピースによって元のテストで対象とした接触形状が変わるため、再測定が必要です。防爆型協働アプリケーションでは、ATEXまたはIECEx規格の筐体とパージシステムによって、検証で測定される正確な接触点におけるツールの質量と表面剛性が変化するため、さらに複雑な問題が生じます。また、発火リスクに関する認証では、接触力については何も規定されていません。IATF16949プロセス規律に基づいて構築された大量生産の自動車ラインでも、完成ステーションで同じ物理的測定が必要です。文書化された品質システムは、基礎となる力と圧力の数値が合格するかどうかではなく、テストがどれだけ一貫して実行されるかを管理します。
こうした点において、グローバルな現場エンジニアリング体制は、書類上の数字以上に重要な意味を持ちます。技術者が1つの地域にしかいないサプライヤーでは、異なる国の工場間でこの測定を一貫して再現することは困難です。一方、同じゲージと方法を用いて訓練を受けたエンジニアを各現場に派遣できる規模のネットワークがあれば、現地でたまたま対応できる担当者に頼るのではなく、展開全体を通して検証記録を比較可能にすることができます。
権力と力の制限は、他の協調的手法とどのように異なるのか
電力および力の制限は、ISO/TS 15066で協働作業に認められている4つの方法のうちの1つであり、距離や監視ロジックではなく、直接的な物理的接触測定によって検証される唯一の方法です。以下の表は、各方法が実際に何を検証するのか、そして検証によってどのような証拠が得られるのかをまとめたものです。これは、リスク評価において、特定の作業に対してある方法が別の方法よりも選ばれた理由を正当化する必要がある場合に役立ちます。
| 協働的方法 | 検証されたもの | 技術ファイルにおける主要な証拠 |
|---|---|---|
| 安全評価監視停止 | ロボットは人が近づく前に完全に停止し、周囲に人がいなくなった後にのみ動作を再開する。 | シミュレーション入力時の停止トリガーおよび再開ロジックの機能テストログ |
| ハンドガイド | ロボットは、オペレーターによる継続的な監視制御下でのみ、低速で動作します。 | 制御モードのテストログと有効化デバイスの機能チェック |
| 速度と間隔の監視 | ロボットの速度は、人との距離が短くなるにつれて低下するが、保護距離を決して超えることはない。 | センサーゾーンテストログと計算された分離距離との比較 |
| パワーと力の制限 | 実際の工具とワークピースにおける最大接触力と圧力は、身体領域の制限内に収まる。 | 付属書Aの制限値に基づき、接触箇所ごとのゲージ読み取り値を含む物理測定ログ |
コラボレーションセルを指定する購入者にとって、これは何を意味するのか
完成した工具やワークピース上で、動力や力の制限をどのように測定するかを説明せずに「協働ロボットセル」の見積もりを提示するサプライヤーは、検証済みの設計ではなく、単なる仮定を提示しているに過ぎません。契約締結前に、購入者は、接触点として想定される身体部位はどこか、力と圧力を測定する装置は何なのか、テストには軽量な代替品ではなく実際の生産工具と実物部品を使用するのか、そして最初のテストで不具合が生じた場合の手順はどうなっているのかを当然質問できます。これらの質問に、既に用意された文書テンプレートを用いて具体的に回答できるサプライヤーは、受け入れテスト中に即興で対応しようとするプロセスではなく、過去に実行した実績のあるプロセスを説明していることになります。
測定の詳細に入る前に協働ロボットの基本を学びたい読者のために、 協働ロボットの仕組みに関する完全ガイド 本書では、4つの手法、その応用例、および選定基準について概説的に解説する。
よくある質問
ISO/TS 15066に基づく出力および力制限の検証とは、具体的にどのような意味を持つのでしょうか？
これは、実際のロボットアーム先端工具、ワークピース、セルレイアウトにおいて、バネ式の力・圧力測定装置を各接触点に配置し、ピーク時の過渡的および準静的接触力と圧力を物理的に測定し、その測定値をリスク評価で関連があると特定された身体部位の制限値と比較することを意味します。ロボット自身の自由空間認証は、この測定の代わりにはなりません。
過渡的な接触限界と準静的な接触限界には違いがありますか？
はい。過渡接触とは、安全機能が作動する前の短時間の衝撃を指し、準静的接触とは、力が蓄積されて保持される箇所で人が挟まれたり締め付けられたりする状態を指します。ISO/TS 15066では、それぞれに個別の制限値が設定されており、一方の試験に合格した工具や治具でも、過渡接触のみの試験では検出できない締め付け箇所が生じる場合は、もう一方の試験に不合格となる可能性があります。
計算によって物理的な力や圧力の測定を代替することは可能だろうか？
定格ロボット出力に基づく計算は、予備的なリスク評価を支援することはできますが、通常は工具や治具の形状が考慮されておらず、実際の接触面積と表面剛性が圧力を決定するため、実際の測定値と比較して楽観的な数値が算出されます。認証機関や顧客の安全エンジニアが求める適合性の証拠は、計算による推定値ではなく、完成したセルでの物理的な測定値です。
技術ファイルにおける検証記録には何を含めるべきですか？
最低限、試験対象となった身体部位とその選択理由、試験中に使用された特定の工具、ワークピース、速度、ペイロード、各接触箇所における最大力と圧力の測定値、使用された制限値とその出典、および初回試験で不合格となった箇所の処置と再試験結果。
一度電力と力の制限を通過させれば、将来の細胞への変更にも対応できるのでしょうか？
いいえ。新しい部品ファミリー、改良されたグリッパー、異なる治具、またはサイクル速度の変更は接触形状を変化させるため、再測定が必要です。電力および力制限の検証は、ロボットモデル全体ではなく、テストされた特定のツールとワークピースの構成に関連付けられています。
主要なポイント（要点）
- 動力および力の制限は、ロボット自身の自由空間認証に頼るのではなく、実際の工具とワークピースにおける接触力と圧力を物理的に測定することによって検証されます。
- 過渡接触と準静的接触では異なる限界値が使用され、それぞれ別の検査が必要です。一方の検査に合格したツールでも、もう一方の検査に不合格となる可能性があります。
- 身体部位ごとの限界値は大きく異なるため、測定箇所は、リスク評価で接触が起こりうると判断された箇所と一致させる必要があり、テストを行うのに最も都合の良い場所であってはならない。
- 計算によってリスク評価を裏付けることはできるが、規格への適合性を証明する証拠は、完成したセルに設置された力・圧力測定装置による物理的な測定値である。
- 不具合が発生した箇所はすべて、文書化された修正手順と同一方法による再テストを実施し、その完全な記録は当該セルの技術ファイルに保管する必要がある。
これを正しく行うことが、最初の安全監査を通過する協働セルと、書類上は準拠しているように見えるだけの協働セルを分ける決定的な要素となります。2018年末に設立された成都を拠点とするロボットメーカー兼インテグレーターであるEVST（EVS TECH CO., LTD）は、100カ国以上で自動化プロジェクトを提供しており、同社のコミッショニングチームは、顧客の安全エンジニアからの要求による後付けではなく、協働セルの標準的な受け入れテスト手順としてこの測定を実施しています。協働アプリケーションを指定し、測定ポイント、ツール、またはドキュメントについてセカンドオピニオンを求めるチームは、以下の方法で当社に連絡できます。 evsrobot.com.
著者について：EVST編集チームは、ロボットセルを仕様策定または承認するエンジニアリングチームおよびEHSチーム向けに、産業オートメーションの安全性とコンプライアンスに関する記事を執筆しています。EVSTは成都に本社を置くロボットメーカー兼インテグレーターであり、100カ国以上でオートメーションプロジェクトを提供しています。関連製品ラインでは、CE、SGS、TUVなどの第三者認証およびIATF16949自動車グレード認証を取得しています。
著者： EVST編集チーム
したレビュー： EVST編集チーム
最終更新日：
方法： EVST接触点検証フレームワークは、完成した工具および工作物において、ISO/TS 15066身体部位制限値に対する動力および力制限測定の順序付けを行うための現場手法であり、システムインテグレーター独自の文書化されたリスク評価の代替となるものではありません。
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