Процедурите за безопасност при роботизирано заваряване през 2026 г. се основават на четирислойна структура: международни стандарти (ISO 10218-1/2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018), регионални разпоредби (CE Machinery Regulation 2023/1230 в ЕС, OSHA и ANSI RIA R15.06 в САЩ, GB 11291.1 в Китай), контрол на дизайна на клетките (фиксирани предпазни устройства, светлинни завеси, скенери за площ, двуръчни контролери) и контрол на процесите (PLC с рейтинг на безопасност, архитектура за аварийно спиране, наблюдение на безопасна скорост). Според доклада World Robotics 2025 на Международната федерация по роботика (IFR), заваряването представлява приблизително 35% от всички инсталации на индустриални роботи в световен мащаб. С над 500 000 нови роботизирани единици, доставяни годишно, цената на несъответстваща клетка (нараняване, престой, загуба на достъп до пазара) не е теоретична. Това ръководство обяснява всеки слой с управляващите стандарти, необходимите компоненти и стъпките за съответствие.
За персонализирана EVST оферта за конфигурациите, обсъдени по-долу, изпратете имейл
sales@evsrobot.com or
WhatsApp / WeChat +86 193 8162 6253.
Какво е безопасността при роботизирано заваряване?
Безопасността при роботизирано заваряване е структуриран набор от инженерни контроли, мерки за съответствие със стандартите и оперативни процедури, които предотвратяват наранявания, материални щети и несъответствия с регулаторните изисквания в автоматизираните заваръчни клетки. Тя обхваща четири различни категории опасности, уникални за заваръчната среда: механични опасности от движението на робота (точки на прищипване, смачкване, удар), опасности от дъга (UV лъчение, инфрачервено лъчение, дъгова светкавица), химически опасности (заваръчни изпарения, изместване на защитния газ, озон) и термични и пожарни опасности (пръски, горещи детайли, запалими повърхности).
Дисциплината се основава на два паралелни регулаторни корпуса: специфични за роботите стандарти за безопасност (серия ISO 10218, ANSI RIA R15.06, IEC 62046) и стандарти за заваръчна среда (NFPA 51B за предотвратяване на пожари, AWS Z49.1 за безопасност на заваряване, NIOSH ограничения за експозиция на изпарения). Съответстваща роботизирана заваръчна клетка обхваща и двата корпуса едновременно, тъй като стандартът за роботиката сам по себе си не обхваща опасностите от дъгова светкавица или изпарения, а стандартът за заваръчна среда сам по себе си не регулира управлението на движението или предпазните мерки на робота.
На практика съответствието не се постига в един момент. Клетка, която отговаря на всички приложими стандарти при въвеждане в експлоатация, може да престане да отговаря на изискванията, ако програмата на робота бъде променена, за да се увеличи скоростта, ако скенер за безопасност бъде преместен или ако нови инструменти променят обхвата на робота. Непрекъснатото наблюдение и определената процедура за управление на промените са част от това, което означава „безопасност на роботизираното заваряване“ от оперативна гледна точка, не само при монтажа.
За по-широко въведение в проектирането на роботизирани заваръчни клетки вижте Контролен списък за оформление на роботизирана заваръчна клетка (2026 г.) и Пълно ръководство за роботизирано заваряване (2026).
4-слойният защитен стек за роботизирано заваряване
Вместо да третират безопасността при роботизирано заваряване като един-единствен контролен списък, опитните интегратори структурират съответствието като четири взаимозависими слоя. Всеки слой задава граничните условия за слоя под него.
- Слой 1, Международни стандарти: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018. Те определят основните изисквания за безопасност за роботи, системи, съвместна работа и устройства за отчитане на присъствие.
- Слой 2, Регионални разпоредби: Регламент 2023/1230/ЕС относно машините, OSHA 29 CFR, подчаст O + ANSI RIA R15.06 (САЩ), GB 11291.1-2011 (Китай). Тези регламенти определят условията за достъп до пазара и механизмите за прилагане.
- Слой 3, Контроли за безопасност на клетъчния дизайн: Физически и електрочувствителен хардуер, който създава защитни зони около робота (фиксирани предпазни ограждения, светлинни завеси, скенери за зона, двуръчни управления, предпазни постелки и блокировки на вратите).
- Слой 4, Контрол на безопасността на процесите: Софтуерни и електронни функции за безопасност, внедрени в системата за управление (PLC с рейтинг на безопасност, категории вериги за аварийно спиране, наблюдение на безопасна скорост, функции за безопасна зона и режими на ръчно насочване).
Неизправностите на ниво 1 или 2 създават правна и пазарна отговорност. Неизправностите на ниво 3 или 4 създават пряк риск от нараняване. Ефективната програма за безопасност трябва да обхваща и четирите слоя; третирането им поотделно води до пропуски. Разделите по-долу разглеждат подробно всеки слой.
Слой 1: Международни стандарти за безопасност на роботизирано заваряване
ISO 10218-1:2025, Присъщи функции за безопасност на роботи
ISO 10218-1 регулира производителя на роботи. Неговата редакция от 2025 г. (ISO 10218-1:2025, публикувана от Международната организация по стандартизация) определя изисквания за механичния дизайн на роботното рамо, архитектурата на системата за управление, функциите за спиране (спиране от категория 0, 1 и 2), наблюдението на скоростта и силата и документацията, доставяна с робота. За заваръчни приложения най-важните изисквания обхващат: способността на робота да изпълнява спиране от категория 0 (изключване на захранването) в рамките на определено разстояние за спиране, наличието на наблюдаван изход за скорост за безопасно ръкостискане с PLC на клетката и осигуряването на безопасен I/O интерфейс към външни предпазни устройства.
Производителите на оригинално оборудване (включително FANUC, KUKA, Yaskawa и ESTUN сред утвърдените доставчици, както и сертифицирани по-нови участници на пазара като EVST, който притежава сертификати CE, SGS и TUV от трети страни за своите линии за заваръчни роботи) трябва да сертифицират продуктите си по ISO 10218-1 преди пускането им на пазара в повечето регулирани юрисдикции. Актуализацията от 2025 г. въведе по-строги изисквания за съвместните функции и е тясно съгласувана с ISO/TS 15066:2025.
ISO.org: Стандартна серия ISO 10218
ISO 10218-2:2025, Безопасност на роботизирани системи и интеграция
ISO 10218-2 регулира интеграторите и крайните потребители. Той определя как една роботизирана система (робот плюс инструменти, предпазители, позиционер и софтуер за управление) трябва да бъде проектирана, инсталирана и пусната в експлоатация като цялостна клетка. Ревизията от 2025 г. абсорбира по-голямата част от изискванията за съвместна работа на ISO/TS 15066, което прави ISO 10218-2:2025 основната отправна точка за всяка заваръчна клетка, която използва мониторинг на скоростта и разделянето, ограничаване на мощността и силата или режими на ръчно насочване. Изискванията включват: документирана оценка на риска съгласно ISO 12100, проектиране на свързаните с безопасността части на системата за управление поне до ниво на производителност d (ISO 13849-1) или SIL 2 (IEC 62061) и функционално тестване на всяка функция за безопасност преди одобрение за въвеждане в експлоатация.
ISO/TS 15066:2025, Работа с колаборативни роботи
ISO/TS 15066 е техническата спецификация, регулираща работата на роботи в съвместни работни пространства, където хора и роботи могат да споделят пространство едновременно. За заваряване това се отнася предимно за безоградени коботни заваръчни клетки, където операторът зарежда части, докато роботът извършва кратки заварки наблизо. Спецификацията определя четири типа съвместна операция: безопасно контролирано спиране, ръчно насочване, наблюдение на скоростта и разделянето (SSM) и ограничаване на мощността и силата (PFL). За заваръчните клетки SSM е най-често прилаганият режим: роботът забавя или спира, когато измереното от оператора разстояние падне под определен праг, който се изчислява от скоростта на робота, времето за спиране и границата на човешка реакция. Вижте също специалната статия за взривобезопасни коботи за опасни заваръчни среди за приложения, при които самата заваръчна атмосфера въвежда допълнителни изисквания за класификация.
IEC 62046:2018, Безопасностни устройства с датчици за присъствие
IEC 62046:2018, публикуван от Международната електротехническа комисия, определя изискванията за експлоатационни характеристики на електрочувствително защитно оборудване (ESPE), използвано като предпазни устройства в машини, включително роботизирани заваръчни клетки. Светлинните завеси, скенерите за площ и лазерните скенери за безопасност, използвани в периметъра на роботизираните клетки, трябва да отговарят на IEC 62046:2018, за да се квалифицират като устройства с рейтинг на безопасност. Стандартът определя време за реакция, способност за откриване (минимална чувствителност на обекта), устойчивост на околната среда и изисквания за самонаблюдение. В заваръчна клетка това е особено важно, тъй като пръските, димът и изпаренията от заваряването могат да влошат оптичните сензори; устройствата, съвместими с IEC 62046, трябва да поддържат функцията си за откриване при наличие на нива на замърсяване, типични за заваръчната среда.
Стандартна препратка към IEC 62046:2018: Официален каталог на IEC.
Слой 2: Регионални разпоредби, регулиращи безопасността на роботизираното заваряване
Маркировка CE и Регламент (ЕС) 2023/1230 за машините
В Европейския съюз роботизираните заваръчни клетки са машини, попадащи в обхвата на Регламент (ЕС) 2023/1230/ЕС за машините, който замества Директива 2006/42/ЕО за машините и става задължителен за нови пазарни пускания от 20 януари 2027 г. Като регламент (не директива), той се прилага еднакво във всички държави членки на ЕС без национално транспониране. Изискванията за роботизирана заваръчна клетка с маркировка „CE“ включват: оценка на риска съгласно ISO 12100, съответствие с хармонизираните EN ISO 10218-1/2 и EN IEC 62046, пълно техническо досие и подписана декларация за съответствие на ЕС. Регламентът от 2023 г. добавя изисквания за киберсигурност за свързани машини и разширени изисквания за системи за управление на машини, базирани на изкуствен интелект. И двете са от значение за съвременните заваръчни клетки с визуално насочвано проследяване на шевовете или мониторинг на качеството с помощта на изкуствен интелект.
OSHA и ANSI/RIA R15.06 в Съединените щати
В Съединените щати безопасността при роботизирано заваряване се регулира от OSHA 29 CFR Част 1910 Подчаст O (Машини и предпазни средства за машини) и, за специфични за роботите изисквания, от ANSI/RIA R15.06-2012, Американския национален стандарт за индустриални роботи и роботни системи — Изисквания за безопасност. ANSI/RIA R15.06 е консенсусен стандарт, разработен от Асоциацията на роботизираните индустрии (RIA) и е широко възприет като инженерна референция за проектиране на роботизирани клетки в производството в САЩ. Въпреки че стандартите на ANSI са технически доброволни, прилагането на OSHA рутинно цитира несъответствие с ANSI R15.06 като доказателство за разпозната опасност съгласно клаузата за общо задължение (Раздел 5(a)(1)). За заваръчните клетки, AWS Z49.1 (Безопасност при заваряване, рязане и свързани процеси) се прилага заедно с R15.06 за специфични за дъгата опасности.
OSHA.gov: Стандарти за безопасност на роботи и машини | Официален стандартен справочник на ANSI/RIA R15.06.
GB 11291.1-2011 в Китай
В Китай безопасността на индустриалните роботи се регулира от GB 11291.1-2011 (Роботи и роботизирани устройства, Изисквания за безопасност за индустриални роботи, Част 1: Роботи) и GB 11291.2-2013 (Част 2: Роботизирани системи и интеграция), които са директни китайски адаптации на ISO 10218-1 и ISO 10218-2. Местните производители на роботи и интегратори, доставящи заваръчни системи в Китай, трябва да спазват тези стандарти на GB. Доставчиците, ориентирани към износ, допълнително се стремят към CE и TUV сертифициране, за да се справят едновременно с европейския и световния пазар.
Слой 3: Контрол на безопасността при проектирането на клетки за заваръчни роботи
Контролните елементи в дизайна на клетката са физическите и електрооптичните хардуерни елементи, които създават границата на безопасност между движението на робота и човешкия достъп. Всеки тип устройство има определена категория на производителност (съгласно ISO 13849-1) и специфична област на приложение в рамките на заваръчната клетка.
Фиксирана охрана (охрана от категория 4)
Фиксираните физически предпазни средства (стоманени мрежести панели, заварени рамки или плътни метални корпуси) осигуряват най-високата категория механична защита и не изискват електронна функционалност, за да поддържат функцията си за безопасност. За конвенционалните промишлени заваръчни клетки, работещи с високоскоростни тежки роботи (диапазон на полезен товар от 6 кг до 200 кг), фиксираните периметърни предпазни средства са стандартната базова линия. Предпазителите трябва да бъдат проектирани така, че никой отвор да не позволява достъп на ръка или пръст до опасната зона съгласно таблиците за безопасно разстояние по EN ISO 13857:2019. Фиксираните предпазни средства изискват инструменти за отстраняване; те не могат да бъдат отворени без изключване на клетката. За заваръчните клетки предпазителите служат и като екрани срещу пръски и UV екрани.
Светлинна завеса (IEC 61496-1 / IEC 62046)
Светлинните завеси (оптоелектронни устройства за безопасност, OESPE) са стандартното устройство за контрол на достъпа на главния входен отвор на клетката. Те генерират матрица от инфрачервени лъчи; всяко прекъсване задейства безопасно спиране. IEC 61496-1 урежда самото устройство за светлинна завеса; IEC 62046:2018 урежда приложението му като защитна решетка за роботизирана клетка. Светлинните завеси се класифицират по тип: Тип 2 (самотестващи се, подходящи за приложения с по-нисък риск) и Тип 4 (най-висока категория производителност, необходима за директно изпълнение на функцията за безопасност в индустриална роботизирана клетка). В заваръчна клетка светлинните завеси Тип 4 са стандартни на портала за достъп на оператора. Ключовите изисквания за монтаж включват: правилно безопасно разстояние, изчислено от времето за спиране на робота и времето за реакция на завесата, височина на монтаж, достатъчна за предотвратяване на преминаване под нея, и защита срещу лъжливо задействане от заваръчни пръски (обикновено се решава чрез разполагане на завесата зад панел за отклоняване на пръски или чрез използване на функция за затъмняване на долните греди).
За подробно сравнение на приложенията на светлинни завеси и сканери за площ вижте Ръководство за стандарти за безопасност на индустриалните роботи.
Скенер за площ (лазерен скенер за безопасност)
Лазерните скенери за безопасност проектират хоризонтална или вертикална лазерна равнина и картографират защитно поле в реално време. Те са предпочитаното защитно устройство за безоградени коботни заваръчни клетки и хибридни клетки, където пътят на подход на оператора не е фиксиран към единична врата. Скенерът може да дефинира множество концентрични зони: предупредителна зона (забавя робота до безопасна скорост) и зона за спиране (спира движението на робота). Този градуиран отговор поддържа мониторинг на скоростта и разделянето по ISO/TS 15066. Скенерът трябва да бъде класифициран по IEC 62046:2018 и неговата PFHD (вероятност за опасна повреда на хардуера на час) трябва да допринася за общото изчисление на нивото на безопасност или нивото на производителност на клетката. За заваръчни приложения, степента на защита на корпуса (минимум IP65) и устойчивостта на смущения от заваръчния дим са критерии за избор, наред със съответствието със стандарта за безопасност.
Двуръчно управление, предпазна постелка и заключване на вратата
Устройства за двуръчно управление (съвместими с ISO 13851) се използват при ръчни заваръчни операции и хибридни клетки, където човек инициира последователност от движения на робота. Те изискват едновременно задействане на двете ръце, което предотвратява работата с едната ръка в клетката. Предпазните постелки (подови превключватели, чувствителни на налягане) откриват присъствието на оператора чрез контакт с пода и се използват в клетки, където сканирането отгоре или по периметъра е непрактично. Блокировките на вратите (кодирани магнитни предпазни превключватели или соленоидно заключени блокировки съгласно ISO 14119) гарантират, че вратите за достъп до клетката не могат да се отварят, докато роботът е в движение. За заваръчна клетка блокировките трябва да са класифицирани за категория 3 или категория 4 съгласно ISO 13849-1, за да съответстват на категорията на веригата за аварийно спиране на робота.
Слой 4: Контроли за безопасност на процеса (PLC, аварийно спиране и функции за безопасна скорост)
Контролите за безопасност на процесите са внедрени в системата за управление и управляват поведението на робота при възникване на събитие, свързано с безопасността. За разлика от физическото предпазване, тези контроли са софтуерни и електронни; техният дизайн трябва да бъде официално проверен, за да се демонстрира необходимото ниво на безопасност.
PLC с рейтинг на безопасност (SIL 2-3 / Ниво на производителност de)
Програмируем логически контролер с рейтинг на безопасност (безопасен PLC) изпълнява функциите за безопасност на роботната клетка: наблюдение на входовете от устройства за безопасност (светлинни завеси, скенери, блокировки), изпращане на команди за спиране към робота и източника на захранване за заваряване и поддържане на безопасно състояние, докато не се извърши нулиране от оператора. ISO 13849-1:2023 определя нива на производителност (PL a до e) за функциите за безопасност; повечето функции за безопасност на индустриалните роботизирани клетки трябва да постигнат PL d (съответстващо на SIL 2 съгласно IEC 62061) или PL e (SIL 3). На практика големите производители на роботи интегрират сертифициран контролер за безопасност в корпуса на робота; интеграторът на клетката добавя отделен PLC за безопасност или модул за реле за безопасност, за да управлява по-широките блокировки на клетката. Линиите индустриални заваръчни роботи на EVST включват фабрично интегрирани изходи за функции за безопасност, съвместими с PLC за безопасност на трети страни, поддържащи сертифицирани от TUV работни процеси за интеграция, използвани от европейски системни интегратори.
Категории вериги за аварийно спиране (категория 0, 1 и 2)
Веригите за аварийно спиране (e-stop) на роботизирани заваръчни клетки са класифицирани съгласно IEC 60204-1 според поведението им при спиране:
- Категория 0 (Неконтролирано спиране): Захранването от задвижването се прекъсва незабавно. Роботът намалява скоростта под действието на гравитацията/инерцията. Използва се там, където роботът трябва да спре, независимо от позицията си.
- Категория 1 (Контролирано спиране): Роботът забавя до пълно спиране под серво управление, след което захранването се прекъсва. Използва се там, където неконтролираното спиране може да причини вторични опасности (напр. падане на тежка част).
- Категория 2 (Контролирано спиране, Запазване на мощността): Роботът забавя до пълно спиране и задържа позицията си, като задвижването продължава да е включено. Използва се в съвместни клетки, където роботът трябва да остане позициониран за ръчно насочване при повторно влизане.
При повечето роботизирани заваръчни клетки, периметърната защита задейства спиране от категория 1 (контролирано забавяне преди изключване на захранването), за да предотврати неконтролирано движение на горелката, което би могло да пръска разтопен метал. Бутонът за ръчно аварийно спиране обикновено задейства категория 0 за максимална скорост на реакция.
Мониторинг на безопасната скорост, безопасна зона и ръчно насочване
Съвременните контролери за роботи с рейтинг на безопасност предоставят сертифицирани софтуерни функции за безопасност в допълнение към хардуерните блокировки. Мониторингът на безопасна скорост ограничава скоростта на централната точка на инструмента (TCP) на робота до определен максимум, когато човек е в наблюдаваната зона, което позволява съвместни операции по товарене без пълно изключване. Функциите за безопасна зона дефинират виртуални 3D граници в работното пространство на робота; ако TCP се опита да пресече граница, контролерът генерира безопасно спиране, преди роботът да достигне ръба на зоната. Режимът на ръчно насочване позволява на оператора да движи ръчно роботното рамо чрез дръжка за обучение, докато контролерът за безопасност следи силата и скоростта, което позволява програмиране и настройка без пълно изключване на захранването. Тези софтуерни функции за безопасност трябва да имат независим сертификат (обикновено TUV или Bureau Veritas) и трябва да бъдат валидирани по време на въвеждане в експлоатация чрез тестване за принудителна повреда съгласно изискванията на ISO 10218-2:2025 Annex.
Видове архитектури за безопасност на заваръчните клетки
Архитектурата за безопасност на роботизираните заваръчни клетки не е универсална. Четири често срещани конфигурации имат различен стандартен набор, размер и профил на близост до оператора.
| архитектура | Тип робот | Основни стандарти | следа | Близост до оператора | Ниво на разходите (USD) |
|---|---|---|---|---|---|
| Оградена традиционна клетка | Индустриални (6-200 кг) | ISO 10218-1/2, IEC 62046, ISO 13849-1 | Голям (охраната добавя 1.5-3 м периметър) | Няма по време на работа | 80 000 до 250 000+ |
| Безоградена коботна клетка | Съвместна употреба (3-20 кг) | ISO/TS 15066, ISO 10218-2:2025, IEC 62046 | Компактен (скенерът на площта определя полето) | Разрешено е съседно товарене/разтоварване | 35k до 90k |
| Хибридна клетка с лазерна завеса | Индустриален + зонов скенер + светлинна завеса | ISO 10218-1/2, IEC 61496-1, IEC 62046 | Намалена срещу пълна ограда | Само контрол на входа през порта | 120k до 300k |
| Мобилно роботизирано заваряване | Кобот на AMR или линейна релса | ISO 10218-1/2, ISO 15066, ISO 3691-4 (AMR) | Променлива (динамично работно пространство) | Мониторира се чрез динамичен скенер | 80k до 200k |
Оградената традиционна клетка остава доминираща за приложения с голям обем в автомобилната промишленост и стоманените конструкции, където допустимите отклонения във времето на цикъла и качеството на заваряването не оставят място за колебание относно близостта на оператора. Безоградените коботни клетки са най-бързо развиващият се сегмент, воден от приемането им от малките и средни предприятия и недостига на заварчици, документиран от Американското дружество за заваряване (AWS). Според прогнозата на AWS за недостиг на заварчици, САЩ са изправени пред прогнозиран дефицит от над 330 000 квалифицирани заварчици до 2028 г., а коботното заваряване със съвместни архитектури за безопасност директно се справя с тази празнина. За повече информация относно архитектурата на клетката за безопасност при коботно заваряване вижте Ръководство за MIG срещу TIG срещу лазерно роботизирано заваряване.
Специфични за заваряването опасности в роботизирани заваръчни клетки
Опасностите от движение на роботи са обхванати от ISO 10218. Опасностите, свързани със заваръчния процес, изискват отделно, паралелно третиране. На практика, оценката на риска за роботизирана заваръчна клетка, която се позовава само на ISO 10218 и игнорира опасностите от дъга и химикали, не отговаря на изискването на ISO 12100 за идентифициране на всички значителни опасности, свързани с машините.
Защита от дъгова светкавица и UV лъчение (IP рейтинг за електрически кабели)
Дъгата, произведена при MIG или TIG заваряване, излъчва интензивно ултравиолетово и инфрачервено лъчение. Неекранираното UV лъчение на разстояние от заваръчната дъга може да причини „дъгово око“ (фотокератит) в рамките на секунди. За роботизираните клетки, контролерът на робота, серво задвижванията и окабеляването на предпазния PLC трябва да бъдат оценени за дъговата среда: окабеляване в тръбопровод, конектори с подходящи IP рейтинги (обикновено минимум IP65 за компоненти в зоната на дъгата) и UV-непрозрачни панели, екраниращи всички зрителни линии на оператора към дъгата. Фиксираните предпазни средства служат като двойна функция като UV екран; коботните клетки без ограда изискват UV блокиращи завеси или екрани от всички отворени страни, обърнати към зоните на оператора. AWS Z49.1 и AWS Ръководството за безопасност предоставя специфични изисквания за степен на затъмнение за заваръчни екрани.
Опасности от изпарения и газове (гранични стойности на експозиция на NIOSH)
Роботизираното заваряване генерира дим със скорост от 0.1 до 0.8 грама в минута в зависимост от процеса, вида на телта и силата на тока. Димът от шествалентния хром (Cr(VI)) от MIG заваряването на неръждаема стомана е класифициран като канцероген от Група 1 от IARC. NIOSH (Национален институт за безопасност и здраве при работа) определя препоръчителна граница на експозиция (REL) за заваръчния дим от 1 mg/m³ (8-часова среднопретеглена стойност) и отделна 0.2 µg/m³ REL за Cr(VI). Роботизираните клетки трябва да включват система за улавяне на източника на дим: дюза за екстракция, монтирана на горелка, аспиратор или специален робот за екстракция на дим, оразмерен да поддържа концентрации под приложимата NIOSH или местната професионална граница на експозиция (OEL). OSHA PEL за общия заваръчен дим е 5 mg/m³ (8-часова TWA); много държави-членки на ЕС прилагат по-ниската NIOSH REL.
Пръски, термични опасности и пожар (NFPA 51B)
Заваръчните пръски създават две опасности в роботизирана клетка: вторично запалване на горими материали и повреда на критични за безопасността компоненти, включително кабели, скенери и светлинни завеси. NFPA 51B (Стандарт за предотвратяване на пожари по време на заваряване, рязане и други горещи работи) изисква минимално разстояние от 10 метра от горими материали от точката на заваряване или използването на огнеупорни бариери. В роботизирана клетка, предпазните екрани от пръски (метални прегради, разположени между точката на заваряване и периметъра на клетката) предпазват предпазните устройства от пръски и намаляват риска от вторично запалване. Пръските, попадащи върху оптиката на скенер за безопасност, могат да доведат до отказоустойчиво спиране на устройството или, в най-лошия случай за по-стари устройства без самоконтрол, до опасно от повреда (преминаване през дефект, причинен от замърсяване). Скенерите, съвместими с IEC 62046:2018, изискват самоконтрол за замърсяване, което би могло да повлияе на способността за откриване; дизайнът на клетката трябва също да уточни протокол за почистване на оптиката на скенера като част от графика за превантивна поддръжка.
Методология за оценка на риска за роботизирани заваръчни клетки
ISO 12100:2010 (Безопасност на машините, общи принципи за проектиране, оценка на риска и намаляване на риска) е всеобхватният методологичен стандарт, който стои над всички стандарти, специфични за роботите и заваряването. Той определя триетапен итеративен процес: оценка на риска (идентифициране на опасностите, оценка на риска, оценка на риска), намаляване на риска (присъщо безопасно проектиране, предпазни мерки, информация за употреба) и документация за остатъчния риск.
Графика на риска и HARA
За роботизираните клетки, оценката на риска обикновено използва или графика на риска (качествена, съгласно ISO 13849-1 Приложение А), или матрица за анализ на опасностите и оценка на риска (HARA), за да се определи необходимото ниво на производителност за всяка функция за безопасност. Променливите в графиката на риска са: тежест на нараняването (S1/S2), честота и продължителност на експозицията (F1/F2) и възможност за избягване на опасността (P1/P2). Повечето опасности от движението на робота в заваръчна клетка (смачкване, заплитане) получават оценка S2/F2/P1, което води до необходимия PL d за функцията за безопасност, предпазваща от тази опасност.
Свързани с безопасността части на системите за управление (SRP/CS)
След като се определи необходимото ниво на производителност (PL) за всяка функция за безопасност, интеграторът трябва да проектира свързаните с безопасността части на системата за управление (SRP/CS), за да постигне това PL. ISO 13849-1:2023 предоставя архитектурата и методологията за изчисляване на надеждността на компонентите. Функцията за безопасност PL d обикновено изисква двуканална архитектура (категория 3 или категория 4 съгласно ISO 13849-1) с кръстосано наблюдение между каналите. Изчислената PFHd (вероятност за опасна повреда на час) трябва да бъде под прага за зададения PL. За цялостна заваръчна клетка това изчисление обхваща безопасното PLC, светлинната завеса или скенера, функцията за безопасно спиране на робота и блокиращите превключватели на всички врати за достъп.
Въз основа на опита от въвеждането в експлоатация на многороботизирани заваръчни клетки, само фазата на оценка на риска и документиране на SRP/CS обикновено изисква от 80 до 120 часа време на инженер по безопасност в клетка с две станции със средна сложност, преди да започне валидирането на хардуерно ниво. Интеграторите, които подценяват тази фаза, редовно се сблъскват със забавяне на въвеждането в експлоатация, когато нотифицираният орган или одитът на клиента идентифицира пропуски в документацията за функционална безопасност.
Процедури за безопасност при роботизирано заваряване: Контролен списък за съответствие (8 стъпки)
- Оценка на риска (ISO 12100): Извършете пълна идентификация на опасностите и оценка на риска, обхващащи опасности от механично движение на роботи, дъгови светкави/UV лъчи, излагане на дим и газ, термични и пожарни опасности, както и електрически опасности. Документирайте остатъчните рискове и обосновете избраните мерки за намаляване на риска.
- Проектиране на клетки съгласно ISO 10218-2:2025: Проектирайте оформлението на клетката, конфигурацията на предпазните устройства, размерите на зоната за безопасност (безопасни разстояния съгласно EN ISO 13857) и ограниченията на скоростта на програмата на робота, за да постигнете необходимото ниво на производителност за всяка идентифицирана функция за безопасност.
- Избор и валидиране на предпазни устройства (IEC 62046:2018): Изберете светлинни завеси, сканери за площ, предпазни постелки и блокировки със сертифицирани показатели за производителност (стойности на PFHd), които допринасят за целевия PL. Потвърдете IP рейтинга и устойчивостта на замърсяване за заваръчната среда.
- Проектиране на система за управление с рейтинг на безопасност (ISO 13849-1 / IEC 62061): Проектирайте логиката на PLC за безопасност и архитектурата на веригата за аварийно спиране. Изчислете PL или SIL за всяка функция за безопасност. Нека проектът бъде прегледан от квалифициран инженер по функционална безопасност (TUV FS инженер или еквивалентен).
- Контрол на заваръчната среда (AWS Z49.1 / NFPA 51B / NIOSH): Инсталирайте система за отвеждане на дим, оразмерена според процеса на заваряване и материалите. Инсталирайте UV-блокиращи екрани на всички зрителни линии на оператора към дъгата. Проверете защитата от пръски за критични за безопасността компоненти. Установете минимално разстояние от 10 метра до горими материали или еквивалентна противопожарна защита съгласно NFPA 51B.
- Валидация на въвеждане в експлоатация и функционално тестване: Тествайте всяка функция за безопасност чрез принудително отстраняване на повреда. Деактивирайте светлинната завеса, задействайте скенера на зоната, отворете блокировката и след това проверете дали роботът спира в рамките на необходимото разстояние за спиране. Тествайте аварийното спиране от всички бутони. Проверете дали източникът на заваръчния ток спира едновременно с движението на робота във всички сценарии на спиране.
- Пакет документи: Съставете Техническото досие (EU) или еквивалентен пакет документи: оценка на риска, изчисления на SRP/CS, сертификати за предпазни устройства, схеми на окабеляване, валидирани протоколи от изпитвания и ръководства за експлоатация/поддръжка. За маркировка CE: подпишете декларацията за съответствие и поставете маркировката CE.
- Обучение на оператори и годишен преглед: Обучете всички оператори и персонал по поддръжката относно специфичните за клетката опасности, местата за аварийно спиране и забранените дейности (деактивиране на блокировки, заобикаляне на скенери). Планирайте годишна документирана проверка за безопасност, обхващаща функционални тестове на предпазните устройства, проверка на състоянието на кабелите и предпазителите и преглед на всички промени в програмата, направени след последния преглед.
Сертифицирани платформи за роботи за заваряване и съвместим дизайн на клетки
Съответстващата на изискванията роботизирана заваръчна клетка започва с робот, който изпълнява присъщите функции за безопасност, изисквани от ISO 10218-1. Сред основните доставчици с платформи, съвместими с ISO 10218-1, и установена сертификация на европейския пазар, са FANUC, KUKA, ABB, Yaskawa и ESTUN, сред най-големите доставчици. EVST предлага конфигурирани за заваряване промишлени роботи и коботи от серията XR със сертификати CE, SGS и TUV от трети страни, доказани в интеграции на заваръчни клетки в над 100 страни. За приложения в опасни заваръчни среди, включващи запалими покрития или разтворители за подготовка на повърхности, взривобезопасните коботи от серията EVST XR-EX (с двоен сертификат IP68, ATEX/IECEx) разширяват архитектурата на безопасност, за да обхванат класифицираните атмосфери Зона 1 и Зона 2, което е различно изискване от стандартния пакет за безопасност на роботизирано заваряване. Вижте ръководство за взривозащитени коботи за този конкретен път на съответствие.
Според наблюденията в индустрията, изборът на роботна платформа влияе върху времевата рамка за валидиране на безопасността, тъй като роботите с фабрично интегрирани входно/изходни устройства за безопасност (мониторирани изходи за спиране, сигнали за безопасна скорост, изходи за безопасна зона) намаляват натоварването на интегратора при проектиране в сравнение с платформи, които изискват външни модули за релета за безопасност, за да постигнат същите функции. Интеграторите съобщават, че клетки, изградени върху сертифицирани по ISO 10218-1 платформи с фабрична документация за функциите за безопасност, намаляват фазата на валидиране на въвеждането в експлоатация с 20 до 30% в сравнение с клетки, където функциите за безопасност се изпълняват външно. За подробно ръководство за избор и интегриране на компоненти на заваръчната клетка вижте Ръководство за компоненти и интеграция на роботизирана заваръчна клетка.
Често задавани въпроси: Безопасност при роботизирано заваряване
Безопасно ли е коботното заваряване за оператор, докато дъгата работи?
Рамото на кобота отговаря на изискванията за ограничаване на мощността и силата съгласно ISO/TS 15066 и ISO 10218-2:2025, така че контактът с рамото се контролира до безопасни прагове на сила. Заваръчната дъга, UV лъчението, изпаренията, пръските и топлината обаче изискват отделни контроли, които не са обхванати само от стандарта за коботи. Съответстваща безоградна коботна заваръчна клетка включва скенер за зона с ниво на безопасност 2, UV-непрозрачни завеси или екрани и система за извличане на изпарения. Операторът може да работи на съседна товарна станция по време на заваряване, но не трябва да влиза в зоната на дъгата. Дъгата гасне и скенерът потвърждава разрешението, преди операторът да влезе отново за разтоварване.
Каква е разликата между светлинна завеса и скенер за площ за заваръчна клетка?
Светлинна завеса (IEC 61496-1 / IEC 62046) създава вертикална равнина от инфрачервени лъчи при фиксиран отвор на клетката. Всяко прекъсване задейства безопасно спиране. Скенер за площ картографира двуизмерно защитно поле на пода около клетката, поддържа множество зони (предупреждение и стоп) и може да се преконфигурира при промяна на оформлението на клетката. Светлинните завеси са най-подходящи при фиксирани отвори на врати; скенерите за площ са предпочитани за безоградени коботни клетки и мобилни роботизирани приложения. И двата стандарта трябва да отговарят на IEC 62046:2018 за работа с роботизирани клетки. В заваръчни среди устойчивостта на замърсяване е ключов фактор за избор и за двата.
Как се различават на практика изискванията на CE и OSHA/ANSI RIA R15.06?
Маркировката CE съгласно Регламент (ЕС) 2023/1230 за машините изисква документация преди пускането на пазара: оценка на риска, техническо досие и декларация за съответствие. За класификациите на машини с висок риск се изисква преглед от нотифициран орган. Прилагането на OSHA в САЩ се извършва след инцидент и се задейства от инспекция; ANSI RIA R15.06-2012 е доброволен консенсусен стандарт, който OSHA цитира в своята клауза за общо задължение. Регламентът на ЕС от 2023 г. добавя и изисквания за киберсигурност за свързани машини; ANSI R15.06 все още няма еквивалентна разпоредба. И двете рамки изискват официална оценка на риска и проверка на функционалната безопасност на функциите за безопасност на клетката.
Каква е обичайната цена за валидиране на безопасността на роботизирана заваръчна клетка?
Според наблюдения от индустрията, пълното валидиране на безопасността на роботизирана заваръчна клетка на европейския пазар обикновено струва между 8 000 и 25 000 евро, в зависимост от сложността на клетката и дали е необходим преглед от нотифициран орган. Това обхваща оценката на риска по ISO 12100, изчисляването на PL по ISO 13849-1, проверката на функционалната безопасност на логиката на PLC контролера за безопасност и одобряването на въвеждането в експлоатация. Клетките с една станция със стандартен хардуер за безопасност са в долния край; многороботните колаборативни клетки със сканиращи зони и функции за безопасна зона са в горния край. Валидациите в САЩ по ANSI RIA R15.06 са в сравним диапазон, обикновено извършвани от квалифициран специалист по безопасност на роботите (RSP).
Колко често трябва да се пресертифицира или преглежда роботизирана заваръчна клетка?
ISO 10218-2:2025 и ANSI RIA R15.06 изискват официална повторна оценка на риска всеки път, когато клетката претърпи значителна промяна: нов модел робот, модифицирана инструментална екипировка, нови програми за части, които променят профилите на скоростта или границите на зоните, или промени в хардуера на предпазната верига. Освен прегледите, предизвикани от промени, повечето оператори на пазара на ЕС планират годишна проверка за безопасност, за да се уверят, че предпазните устройства остават калибрирани и че не са направени недокументирани модификации. При липса на промяна или инцидент, оригиналната CE декларация за съответствие остава валидна, но най-добрата практика в индустрията е документиран годишен оглед от компетентно лице.
За оферта, съобразена с вашия проект, включително преглед на съответствието с CE/ANSI, спецификация на устройствата за безопасност за вашата клетъчна архитектура и препоръка за конфигурация на заваръчни роботи с фабрично интегрирани функции за безопасност по ISO 10218-1, изпратете имейл sales@evsrobot.com или ни изпратете съобщение на WhatsApp / WeChatТипичен отговор в рамките на 24 часа.