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高精度協働ロボットのFAIRINO(フェアリノ・ファイリノ)

Power and Force Limiting (PFL): Safety Concept for Collaborative Robots

パワー&フォース制限(PFL)

パワー&フォース制限(PFL:Power and Force Limiting)とは、協働ロボットが人と同一空間で作業する際に、接触時の力・圧力・運動エネルギーを人体許容値以下に抑える安全概念です。


ISO/TS 15066で定義される、協働運転の4モードのひとつです。


■ 基本原理


PFLでは、


  • ロボットの出力トルク制限

  • 速度制限

  • 質量低減設計

  • 衝突検知アルゴリズム

を組み合わせることで、

人体接触時の衝撃力・接触圧力を制御

します。


重要なのは、

「接触をゼロにする」のではなく、「接触しても危険にならない設計にする」

という点です。


■ ISO/TS 15066との関係


ISO/TS 15066では、


  • 人体部位別の許容痛覚値

  • 最大接触力

  • 最大圧力値

が具体的数値で示されています。


ロボットメーカーやSIerは、


  • トルク制限値設定

  • ツール形状設計

  • エッジの丸み設計

などでこれを満たす必要があります。


■ 設計上の重要ポイント


PFLを成立させるためには、


  • 軽量構造

  • 丸みを帯びた外装

  • 高感度トルクセンサー

  • 高速衝突検知

が不可欠です。


また、

エンドエフェクタ形状も安全評価対象

になります。


■ 協働ロボット=PFLではない


協働ロボットには他にも、


  • SSM(速度・距離監視)

  • 安全監視停止

  • 手動誘導

といったモードがあります。


PFLはその中の1つの安全方式です。


■ 現場目線での誤解


  • PFL対応=柵不要 → ❌

  • メーカー設定値そのままでOK → ❌

必ずリスクアセスメントと現場評価が必要です。


■ まとめ


パワー&フォース制限(PFL)とは、

協働ロボットが人体に接触しても危険なレベルに至らないよう、力・速度・エネルギーを制御する安全設計概念

です。

協働ロボット安全の“核”となる技術と言えます。

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