Kolaborativní robot odolný proti výbuchu je kobot speciálně navržený a certifikovaný pro bezpečný provoz v prostředích, kde se vyskytují hořlavé plyny, hořlavý prach nebo hořlavá vlákna. Na rozdíl od standardních průmyslových kobotů mají tyto specializované stroje dvojí certifikaci odolnosti proti výbuchu – jak domácí (např. čínské normy Ex), tak mezinárodní (evropské ATEX/IECEx) – a jsou utěsněny krytím IP68, díky čemuž jsou vhodné pro nasazení v nebezpečných prostorách zóny 1 a zóny 2. Vzhledem k tomu, že odvětví, jako je ropa a plyn, chemické zpracování a manipulace s municí, se snaží automatizovat nebezpečné manuální úkony, koboti odolní proti výbuchu se stávají klíčovou – a stále do značné míry nevyužitou – kategorií automatizace.
Proč nebezpečná prostředí potřebují kolaborativní roboty odolné proti výbuchu?
Problém: Manuální práce v nebezpečných zónách
Pracovníci v petrochemických závodech, rafineriích, lakovnách a skladech munice čelí každodennímu vystavení výbušnému prostředí. Manuální úkoly v těchto prostředích – včetně manipulace s materiálem, obsluhy zařízení, povrchové úpravy a kontroly kvality – s sebou nesou inherentní riziko vznícení od elektrických jisker, horkých povrchů nebo statického výboje.
Tradiční automatizační řešení se v těchto prostředích potýkají s problémy. Standardní průmyslové roboty nejsou certifikovány pro nebezpečná prostředí a jejich dodatečné vybavení nevýbušnými kryty je složité, drahé a často nepraktické. Důsledkem je, že mnoho nebezpečných úkolů ve výbušném prostředí stále závisí na lidské práci.
Řešení: Speciálně konstruovaní kolaborativní roboti odolní proti výbuchu
Koboti v nevýbušném provedení řeší tuto mezeru integrací ochrany pro nebezpečné prostory přímo do konstrukce robota – od vinutí motoru a enkodérů až po kabelové průchodky a řídicí elektroniku. Každá součástka, která by mohla potenciálně generovat jiskru nebo překročit bezpečné povrchové teploty, je navržena tak, aby se zabránilo vznícení.
Tito koboti si zachovávají klíčové výhody kolaborativních robotů – intuitivní programování, flexibilní nasazení a bezpečnou interakci s člověkem – a zároveň přidávají specializovanou ochranu potřebnou pro klasifikované nebezpečné oblasti.
Pochopení norem a certifikací pro nevýbušné prostředí
Klasifikace nebezpečných oblastí
Podle mezinárodních standardů (viz Bezpečnostní normy OSHA pro robotiku (pro americké pokyny) se výbušná prostředí klasifikují podle typu a pravděpodobnosti přítomnosti nebezpečného materiálu:
| Klasifikace | Popis | Typická místa |
|---|---|---|
| Zóna 0 / Divize 1 | Výbušná atmosféra je přítomna nepřetržitě | Uvnitř nádrží, plavidel |
| Zóna 1 / Divize 1 | Během běžného provozu je pravděpodobný výskyt výbušné atmosféry | V blízkosti otvorů nádrží, plnicích míst |
| Zóna 2 / Divize 2 | Výbušná atmosféra nepravděpodobná, pouze za abnormálních podmínek | Obecné prostory závodu, skladování |
Koboti v nevýbušném provedení jsou obvykle certifikováni pro zónu 1 a zónu 2 (plynná atmosféra) a zónu 21/22 (prachová atmosféra), což pokrývá drtivou většinu scénářů nasazení ve zpracovatelských závodech a průmyslových zařízeních.
Vysvětlení metod ochrany
Certifikační značky pro nevýbušné provedení kódují specifické použité metody ochrany. Typické označení, například „Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb“, označuje několik vrstev ochrany:
- db (ohnivzdorný kryt): Zadržuje jakoukoli vnitřní explozi a zabraňuje jejímu vznícení okolní atmosféry
- eb (zvýšená bezpečnost): Poskytuje zvýšenou spolehlivost, která zabraňuje jiskření nebo nadměrné teplotě
- ib (jiskrová bezpečnost): Omezuje elektrickou energii pod prahové hodnoty vznícení
- pxb (přetlaková skříň): Udržuje pozitivní vnitřní tlak, aby se zabránilo výbušným plynům
- IIC: Vhodné pro nejnáročnější skupinu plynů (včetně vodíku a acetylenu)
- T5: Maximální povrchová teplota 100 °C – hluboko pod bodem vznícení většiny průmyslových plynů
Ekvivalentní evropské označení „Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb“ potvrzuje shodu se směrnicí ATEX pro zařízení skupiny II (netěžební) v plynovém prostředí zóny 1.
Dvojí certifikace: Proč na ní záleží
Přední kolaboti odolní proti výbuchu nesou současně domácí i evropské certifikace. Tato dvojí certifikace znamená, že produkt lze nasadit globálně bez dodatečných prací s dodržováním předpisů – což je zásadní pro nadnárodní ropné a plynárenské společnosti a dodavatele EPC působící napříč regulačními jurisdikcemi.
Produktová řada kobotů v nevýbušném provedení
Komplexní portfolio kobotů odolných proti výbuchu zahrnuje několik konfigurací nosnosti a dosahu, aby splňovaly požadavky různých aplikací:
| Model | Užitné zatížení | Dosah | Opakovatelnost | Maximální rychlost | Hmotnost | IP Rating |
|---|---|---|---|---|---|---|
| XR6 | 6 kg | 924 mm | ± 0.02 mm | 3 m / s | 21 kg | IP68 |
| XR9 | 9 kg | 1,500 mm | ± 0.05 mm | 3 m / s | 37 kg | IP68 |
| XR12 | 12 kg | 1,300 mm | ± 0.03 mm | 3 m / s | 36 kg | IP68 |
| XR18 | 18 kg | 900 mm | ± 0.02 mm | 3 m / s | 35 kg | IP68 |
| XR20 | 20 kg | 1,800 mm | ± 0.05 mm | 4 m / s | 68 kg | IP68 |
Všechny modely mají 6 stupňů volnosti, řídicí sběrnici EtherCAT/1KHz a provozní teplotní rozsah -5 °C až 55 °C. Hladina hluku zůstává v celém rozsahu na úrovni 60 dB nebo nižší.
Rozvaděče v nevýbušném provedení
Robotické rameno je pouze jednou částí systému. Nasazení v prostředí s ochranou proti výbuchu vyžaduje odpovídající řídicí infrastrukturu:
Ohnivzdorná rozvaděčová skříň: Plnohodnotná skříň s krytím IP65, alarmovým osvětlením a komplexním rozšířením I/O. Bohatá externí rozhraní jsou vhodná pro prostředí s plynem a prachem v zóně 1 a zóně 2. Vhodné pro komplexní instalace vyžadující více digitálních a analogových I/O kanálů.
Řídicí skříň s přetlakem: Kompaktní konstrukce, stupeň krytí IP65, snadnější instalace. Udržuje pozitivní vnitřní tlak, aby se zabránilo vniknutí výbušné atmosféry. Ideální pro instalace s omezeným prostorem, kde je vyžadována menší zastavěná plocha.
Oba typy skříní podporují komunikaci EtherCAT Fieldbus, Modbus-TCP, RS485 a poskytují nouzové zastavení, bezpečnostní zastavení, digitální vstupy/výstupy a vstupy pro diferenciální enkodér.
Klíčové scénáře použití
Automatizace tankování automobilů
Robotické systémy pro tankování paliva eliminují vystavení lidí benzínovým výparům během procesu tankování. Certifikace kobota pro odolnost proti výbuchu zajišťuje bezpečný provoz v zóně bohaté na výpary kolem výdejních stojanů paliva, zatímco jeho přesnost umožňuje přesné polohování pistolí pro různé typy vozidel.
Průmyslové lakování a práškové lakování
Sprejová malba a práškové lakování vytváří výbušnou atmosféru z výparů rozpouštědel a hořlavých prachových částic. Koboti odolní proti výbuchu s programováním typu „drag-and-teach“ umožňují operátorům intuitivně definovat dráhy postřiku a programování s virtuální realitou dále snižuje potřebu kvalifikovaných techniků v nebezpečné zóně.
Manipulace s municí a pohonnými látkami
Výroba munice a plnění pohonnými látkami zahrnuje materiály s extrémně nízkými prahy vznícení. Koboti v nevýbušném provedení zvládají úkoly plnění, montáže a kontroly s přesností a opakovatelností potřebnou pro zajištění kvality a zároveň udržují lidský personál v bezpečné vzdálenosti.
Chemické zpracování
V chemických závodech provádějí kolaborativní roboti odběr vzorků, ovládání ventilů, čištění nádob a přenos materiálu v oblastech klasifikovaných jako zóna 1 nebo zóna 2. Jejich kompaktní velikost umožňuje nasazení v uzavřených prostorech typických pro uspořádání procesních závodů.
Koboti pro extrémní teploty: Rozšiřování možností
Kromě odolnosti proti výbuchu jsou nyní k dispozici specializovaní kolaborativní roboti pro extrémní teplotní prostředí – což je novinka v oboru. Tyto modely pro extrémní teploty pracují v rozsahu -30 °C až 80 °C (ve srovnání se standardními -5 °C až 55 °C) a mají krytí IP68.
| Model | Užitné zatížení | Dosah | Opakovatelnost | Rozsah teplot | IP Rating |
|---|---|---|---|---|---|
| AL6 | 6 kg | 924 mm | ± 0.02 mm | -30 ° C až ° C 80 | IP68 |
| AL9 | 9 kg | 1,500 mm | ± 0.05 mm | -30 ° C až ° C 80 | IP68 |
| AL12 | 12 kg | 1,300 mm | ± 0.03 mm | -30 ° C až ° C 80 | IP68 |
Aplikace pro chladicí řetězec a mrazicí zařízení
Logistika chladírenského řetězce – skladování mražených potravin, skladování farmaceutických produktů v chladírnách, výroba zmrzliny – vyžaduje roboty, které spolehlivě fungují i při trvalých teplotách pod bodem mrazu. Standardní koboti pod -5 °C zažívají houstnutí maziva, drift senzorů a křehkost kabelů. Modely pro extrémní teploty jsou od základu navrženy tak, aby si udržely výkon i při -30 °C.
Kování za tepla a vysokoteplotní procesy
Na druhém konci spektra pracují koboti používaní pro aplikace kování za tepla stříkáním a kalením s obrobky o teplotě blízké 1 200 °C. Jedno zdokumentované nasazení zahrnovalo kobota provádějícího stříkání separačního činidla do forem v procesu kování za tepla, vystaveného extrémním teplotním cyklům, elektromagnetickému rušení o výkonu 40 kW od indukčních ohřívačů a trvalému přetížení nad rámec jeho jmenovitého užitečného zatížení – běžel nepřetržitě déle než dva roky bez poruchy.
Aspekty výběru pro nebezpečná prostředí
Při výběru kolaborativního robota odolného proti výbuchu zvažte kromě standardních kritérií výběru i tyto faktory:
Klasifikace zón: Ověřte si specifickou klasifikaci nebezpečného prostředí (zóna 1, zóna 2, zóna 21, zóna 22) a ujistěte se, že označení Ex kolaborativního robota splňuje vaše požadavky.
Kompatibilita s plynovou skupinou: Certifikace IIC pokrývá nejširší škálu plynů (včetně vodíku). Pokud vaše aplikace zahrnuje méně náročné skupiny plynů (IIA nebo IIB), zařízení s certifikací IIC poskytuje zabudovanou bezpečnostní rezervu.
Teplotní třída: Ověřte, zda je maximální jmenovitá povrchová teplota (třída T) cobotu nižší než teplota samovznícení všech materiálů přítomných v pracovním prostoru.
Výběr rozvaděče: Přizpůsobte typ skříně vaší instalaci – ohnivzdorná pro plně vybavené instalace s rozsáhlým počtem vstupů/výstupů, přetlaková pro kompaktní nasazení.
Vedení kabelů: Instalace v nebezpečných prostorách vyžadují certifikované kabelové průchodky, trubky a postupy pro vedení kabelů, které zachovávají integritu nevýbušného rozhraní.
Často kladené dotazy
Lze standardní kolaborativní roboty používat v nebezpečném prostředí?
Ne. Standardní kolaborativní roboti nejsou navrženi ani certifikováni pro výbušné prostředí. Jejich elektrické součásti, motory a konektory mohou generovat jiskry nebo překročit bezpečné povrchové teploty, což představuje riziko vznícení. V klasifikovaných nebezpečných prostorách by měli být nasazováni pouze kolaborativní roboti se specifickými certifikáty pro nevýbušné prostředí (označení Ex).
Co znamená IP68 pro kobota odolného proti výbuchu?
IP68 je nejvyšší stupeň krytí, který označuje úplnou prachotěsnost a schopnost odolat trvalému ponoření do vody. U kolaborativních robotů odolných proti výbuchu zajišťuje IP68, že vnitřní elektronika je zcela utěsněna od okolní atmosféry – za žádných provozních podmínek se do krytu nemůže dostat žádný výbušný plyn ani prach.
Jak si stojí kolaborativní roboti odolní proti výbuchu v porovnání se standardními modely v ceně?
Koboti v nevýbušném provedení mají oproti standardním průmyslovým modelům vyšší cenu kvůli specializovaným krytům, certifikovaným komponentům a procesům dvojí certifikace. To je však třeba zvážit oproti alternativám: nákladům na manuální práci v nebezpečných zónách (včetně příplatků za nebezpečnou práci, školení, OOP a rizika incidentů), nepraktičnosti dodatečné montáže standardních robotů a zátěži spojené s dodržováním předpisů. Pro aplikace, kde je cílem automatizace nebezpečných úkolů, obvykle nabízejí účelově vyrobené koboti v nevýbušném provedení nejvýhodnější cestu.
Shrnutí
Kolaborativní roboti v nevýbušném provedení zaplňují kritickou mezeru v průmyslové automatizaci – přinášejí flexibilitu a snadnou použitelnost kobotů do prostředí, kde standardní roboti jednoduše nemohou fungovat. Díky dvojitě certifikovaným metodám ochrany, krytí IP68 a nosnosti od 6 kg do 20 kg jsou tito specializovaní koboti připraveni k nasazení v ropném a plynárenském průmyslu, chemickém zpracování, lakování automobilů a manipulaci s municí.
Pro zařízení, která čelí i extrémním teplotním výzvám, nejnovější modely kobotů pro extrémní teploty rozšiřují provozní rozsah od -30 °C do 80 °C, což otevírá možnosti automatizace v logistice chladírenského řetězce a procesech kování za tepla.
Související čtení:
- Kompletní průvodce kolaborativními roboty – typy, výběr a aplikace
- Kalkulačka návratnosti investic do kobotů – zdůvodnění vaší investice do výroby pro malé a střední podniky
- Koboti automobilové třídy – co znamená norma IATF16949 pro kvalitu robotů
Poslední aktualizace: březen 2026. Podrobnosti o certifikaci a ochranné značky uvedené v tomto článku vycházejí z veřejně dostupných specifikací produktů a mezinárodních norem.