یک ربات مشارکتی ضد انفجار، یک ربات همکار است که به طور خاص مهندسی شده و دارای گواهینامه برای کار ایمن در محیط‌هایی است که گازهای قابل اشتعال، گرد و غبار قابل احتراق یا الیاف قابل اشتعال وجود دارد. برخلاف ربات‌های همکار صنعتی استاندارد، این ماشین‌های تخصصی دارای گواهینامه‌های دوگانه ضد انفجار - هم داخلی (مثلاً استانداردهای Ex چین) و هم بین‌المللی (ATEX/IECEx اروپا) - هستند و با حفاظت IP68 مهر و موم شده‌اند که آنها را برای استقرار در مناطق خطرناک منطقه 1 و منطقه 2 مناسب می‌کند. از آنجایی که صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و جابجایی مهمات به دنبال خودکارسازی وظایف دستی خطرناک هستند، ربات‌های همکار ضد انفجار به عنوان یک دسته اتوماسیون حیاتی - و هنوز تا حد زیادی دست نخورده - در حال ظهور هستند.
چرا محیط‌های خطرناک به ربات‌های همکار ضد انفجار نیاز دارند؟
مشکل: کار یدی در مناطق خطرناک
کارگران در کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، کارگاه‌های رنگ‌آمیزی و تأسیسات مهمات‌سازی روزانه در معرض محیط‌های انفجاری قرار دارند. وظایف دستی در این محیط‌ها - از جمله جابجایی مواد، کار با تجهیزات، پوشش سطح و بازرسی کیفیت - خطرات ذاتی احتراق ناشی از جرقه‌های الکتریکی، سطوح داغ یا تخلیه الکتریسیته ساکن را به همراه دارد.
راهکارهای سنتی اتوماسیون در این محیط‌ها با مشکل مواجه شده‌اند. ربات‌های صنعتی استاندارد برای مناطق خطرناک تأیید نشده‌اند و تجهیز آنها به محفظه‌های ضد انفجار پیچیده، گران و اغلب غیرعملی است. نتیجه این است که بسیاری از وظایف خطرناک در محیط‌های انفجاری هنوز به نیروی انسانی متکی هستند.
راه حل: ربات‌های همکار ضد انفجار هدفمند
ربات‌های همکار ضد انفجار با ادغام مستقیم حفاظت از منطقه خطرناک در طراحی ربات - از سیم‌پیچ‌های موتور و انکودرها گرفته تا گلندهای کابل و قطعات الکترونیکی کنترل - این شکاف را برطرف می‌کنند. هر قطعه‌ای که می‌تواند به طور بالقوه جرقه ایجاد کند یا از دمای سطح ایمن فراتر رود، برای جلوگیری از احتراق مهندسی شده است.
این ربات‌های همکار مزایای اصلی ربات‌های مشارکتی - برنامه‌ریزی شهودی، استقرار انعطاف‌پذیر، تعامل ایمن با انسان - را حفظ می‌کنند و در عین حال حفاظت تخصصی مورد نیاز برای مناطق خطرناک طبقه‌بندی‌شده را نیز فراهم می‌کنند.
آشنایی با استانداردها و گواهینامه‌های ضد انفجار
طبقه بندی مناطق خطرناک
طبق استانداردهای بین‌المللی (مراجعه کنید به) استانداردهای ایمنی رباتیک OSHA برای راهنمایی ایالات متحده)، محیط‌های انفجاری بر اساس نوع و احتمال وجود مواد خطرناک طبقه‌بندی می‌شوند:
| طبقه بندی | توضیحات: | مکان های معمولی |
|---|---|---|
| منطقه ۲ / بخش ۲ | جو انفجاری به طور مداوم وجود دارد | داخل مخازن، کشتی‌ها |
| منطقه ۲ / بخش ۲ | احتمال وجود فضای انفجاری در حین عملیات عادی | نزدیک دهانه‌های مخزن، نقاط پر کردن |
| منطقه ۲ / بخش ۲ | احتمال وجود فضای انفجاری بعید است، فقط در شرایط غیرعادی | محوطه‌های عمومی کارخانه، انبار |
ربات‌های همکار ضد انفجار معمولاً برای مناطق ۱ و ۲ (اتمسفرهای گازی) و مناطق ۲۱/۲۲ (اتمسفرهای گرد و غبار) تأیید شده‌اند و اکثریت قریب به اتفاق سناریوهای استقرار در کارخانه‌های فرآوری و تأسیسات صنعتی را پوشش می‌دهند.
روش‌های محافظت توضیح داده شده
علائم صدور گواهینامه ضد انفجار، روش‌های حفاظتی خاص مورد استفاده را کدگذاری می‌کنند. یک علامت‌گذاری معمول مانند "Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb" نشان دهنده چندین لایه حفاظتی است:
- دسی‌بل (محفظه ضد شعله): هرگونه انفجار داخلی را مهار می‌کند و از اشتعال جو اطراف جلوگیری می‌کند.
- eb (افزایش ایمنی): قابلیت اطمینان بیشتری را برای جلوگیری از جرقه یا دمای بیش از حد فراهم می‌کند
- ib (ایمنی ذاتی): انرژی الکتریکی را زیر آستانه احتراق محدود می‌کند
- pxb (محفظه تحت فشار): فشار داخلی مثبت را برای جلوگیری از گازهای قابل انفجار حفظ می‌کند.
- آی سی: مناسب برای سخت‌ترین گروه گازها (از جمله هیدروژن و استیلن)
- T5: حداکثر دمای سطح ۱۰۰ درجه سانتیگراد - بسیار پایین‌تر از نقطه اشتعال اکثر گازهای صنعتی
علامت معادل اروپایی «Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb» انطباق با دستورالعمل ATEX برای تجهیزات گروه II (غیر معدنی) در محیط‌های گازی منطقه 1 را تأیید می‌کند.
گواهینامه دوگانه: چرا اهمیت دارد
ربات‌های همکار پیشرو در زمینه ضد انفجار، همزمان دارای گواهینامه‌های داخلی و اروپایی هستند. این گواهینامه دوگانه به این معنی است که محصول می‌تواند بدون نیاز به کارهای انطباق اضافی، در سطح جهانی مستقر شود - که برای شرکت‌های نفت و گاز چندملیتی و پیمانکاران EPC که در حوزه‌های قضایی نظارتی فعالیت می‌کنند، بسیار مهم است.
خط تولید محصولات ضد انفجار Cobot
یک نمونه کار جامع از ربات‌های ضد انفجار، پیکربندی‌های مختلفی از بار مفید و شعاع دسترسی را برای مطابقت با نیازهای مختلف کاربردها در بر می‌گیرد:
| مدل | ظرفیت ترابری | نائل شدن | تکرارپذیری | حداکثر سرعت | وزن | IP رتبه |
|---|---|---|---|---|---|---|
| XR6 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.02 میلیمتر | 3 متر بر ثانیه | کیلوگرم ۷۳۰۰ | IP68 |
| XR9 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.05 میلیمتر | 3 متر بر ثانیه | کیلوگرم ۷۳۰۰ | IP68 |
| XR12 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.03 میلیمتر | 3 متر بر ثانیه | کیلوگرم ۷۳۰۰ | IP68 |
| XR18 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.02 میلیمتر | 3 متر بر ثانیه | کیلوگرم ۷۳۰۰ | IP68 |
| XR20 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.05 میلیمتر | 4 متر بر ثانیه | کیلوگرم ۷۳۰۰ | IP68 |
همه مدل‌ها دارای ۶ درجه آزادی، گذرگاه کنترل EtherCAT/1KHz و محدوده دمای عملیاتی -۵ تا ۵۵ درجه سانتیگراد هستند. سطح نویز در این محدوده در حدود ۶۰ دسی‌بل یا کمتر باقی می‌ماند.
کابینت‌های کنترل ضد انفجار
بازوی رباتیک تنها بخشی از سیستم است. استقرارهای ضد انفجار نیاز به زیرساخت کنترلی منطبق دارند:
کابینت کنترل ضد شعله: محفظه کامل با درجه حفاظت IP65، روشنایی هشدار دهنده و توسعه جامع ورودی/خروجی. رابط‌های خارجی غنی مناسب برای محیط‌های گاز و گرد و غبار Zone 1 و Zone 2. مناسب برای نصب‌های پیچیده که نیاز به چندین کانال ورودی/خروجی دیجیتال و آنالوگ دارند.
کابینت کنترل فشار مثبت: طراحی جمع و جور، دارای رتبه IP65، نصب آسان‌تر. فشار داخلی مثبت را برای جلوگیری از ورود اتمسفر قابل انفجار حفظ می‌کند. ایده‌آل برای نصب‌های با فضای محدود که در آنها به فضای کمتری نیاز است.
هر دو نوع کابینت از ارتباطات EtherCAT fieldbus، Modbus-TCP، RS485 پشتیبانی می‌کنند و ورودی‌های توقف اضطراری، توقف ایمنی، ورودی/خروجی دیجیتال و رمزگذار تفاضلی را ارائه می‌دهند.
سناریوهای کاربردی کلیدی
اتوماسیون سوخت رسانی خودرو
سیستم‌های سوخت‌رسانی رباتیک، مواجهه انسان با بخارات بنزین را در طول فرآیند سوخت‌گیری از بین می‌برند. گواهینامه ضد انفجار این ربات‌های سوخت‌رسان، عملکرد ایمن در منطقه غنی از بخار در اطراف جایگاه‌های سوخت را تضمین می‌کند، در حالی که دقت آن، موقعیت‌یابی دقیق نازل را برای انواع مختلف خودرو امکان‌پذیر می‌سازد.
رنگ‌آمیزی صنعتی و پوشش پودری
نقاشی اسپری و پوشش پودری از بخارات حلال و ذرات گرد و غبار قابل احتراق، جوهای انفجاری ایجاد می‌کنند. ربات‌های همکار ضد انفجار با برنامه‌نویسی کشیدن و آموزش به اپراتورها اجازه می‌دهند مسیرهای اسپری را به صورت شهودی تعریف کنند و برنامه‌نویسی هدایت‌شده با VR نیاز به تکنسین‌های ماهر در منطقه خطرناک را بیشتر کاهش می‌دهد.
مهمات و جابجایی سوخت
تولید مهمات و بارگذاری پیشرانه شامل موادی با آستانه احتراق بسیار پایین است. ربات‌های همکار ضد انفجار، وظایف پر کردن، مونتاژ و بازرسی را با دقت و تکرارپذیری مورد نیاز برای تضمین کیفیت انجام می‌دهند، در حالی که کارگران انسانی را در فاصله ایمن نگه می‌دارند.
عملیات فرآوری شیمیایی
در کارخانه‌های شیمیایی، ربات‌های همکار (cobots) نمونه‌برداری، کار با شیرآلات، تمیز کردن مخازن و انتقال مواد را در مناطقی که به عنوان منطقه ۱ یا منطقه ۲ طبقه‌بندی می‌شوند، انجام می‌دهند. اندازه جمع و جور آنها امکان استقرار در فضاهای محدود معمول در طرح‌بندی کارخانه‌های فرآیندی را فراهم می‌کند.
کبوت‌های دمای بسیار بالا: گسترش پوشش
فراتر از قابلیت ضد انفجار، ربات‌های همکار تخصصی اکنون برای محیط‌های حرارتی شدید در دسترس هستند - برای اولین بار در صنعت. این مدل‌های دمای شدید در محدوده دمایی -30 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد (در مقایسه با استاندارد -5 درجه سانتیگراد تا 55 درجه سانتیگراد) با درجه حفاظت IP68 در سراسر دستگاه کار می‌کنند.
| مدل | ظرفیت ترابری | نائل شدن | تکرارپذیری | محدوده دما | IP رتبه |
|---|---|---|---|---|---|
| AL6 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.02 میلیمتر | -30 ° C تا 80 ° C | IP68 |
| AL9 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.05 میلیمتر | -30 ° C تا 80 ° C | IP68 |
| AL12 | کیلوگرم ۷۳۰۰ | ۶۰ میلیمتر | ± 0.03 میلیمتر | -30 ° C تا 80 ° C | IP68 |
کاربردهای زنجیره سرد و فریزر
لجستیک زنجیره سرد - انبارداری مواد غذایی منجمد، سردخانه‌های دارویی، تولید بستنی - نیازمند ربات‌هایی است که در دماهای زیر صفر درجه سانتیگراد به طور قابل اعتمادی عمل کنند. ربات‌های همکار استاندارد در دمای زیر -5 درجه سانتیگراد دچار ضخیم شدن روان‌کننده، رانش حسگر و شکنندگی کابل می‌شوند. مدل‌های دماهای بسیار بالا از پایه مهندسی شده‌اند تا عملکرد خود را در دمای -30 درجه سانتیگراد حفظ کنند.
آهنگری داغ و فرآیندهای دما بالا
از سوی دیگر، ربات‌های همکار که برای کاربردهای آهنگری گرم با پاشش و کوئنچ استفاده می‌شوند، در دمای نزدیک به ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. یکی از موارد مستند مربوط به یک ربات همکار است که در فرآیند آهنگری گرم، عامل رهاسازی قالب را اسپری می‌کند و در معرض چرخه‌های حرارتی شدید، تداخل الکترومغناطیسی ۴۰ کیلوواتی از گرمکن‌های القایی و اضافه بار پایدار فراتر از ظرفیت اسمی خود قرار دارد - که به طور مداوم بیش از دو سال بدون خرابی کار می‌کند.
ملاحظات انتخاب برای محیط‌های خطرناک
هنگام تعیین یک ربات همکار ضد انفجار، این عوامل را فراتر از معیارهای انتخاب استاندارد در نظر بگیرید:
طبقه بندی منطقه: طبقه‌بندی خاص منطقه خطرناک (منطقه ۱، منطقه ۲، منطقه ۲۱، منطقه ۲۲) را تأیید کنید و مطمئن شوید که علامت Ex ربات‌های همکار، نیاز شما را پوشش می‌دهد.
سازگاری گروه‌های گازی: گواهینامه IIC طیف وسیعی از گازها (از جمله هیدروژن) را پوشش می‌دهد. اگر کاربرد شما شامل گروه‌های گازی کم‌مصرف‌تر (IIA یا IIB) باشد، تجهیزات دارای گواهینامه IIC حاشیه ایمنی داخلی را فراهم می‌کنند.
کلاس دما: تأیید کنید که حداکثر دمای سطح ربات همکار (کلاس T) پایین‌تر از دمای خوداشتعالی تمام مواد موجود در فضای کاری باشد.
انتخاب کابینت کنترل: نوع کابینت را با نصب خود مطابقت دهید - ضد حریق برای نصب‌های کامل با ورودی/خروجی‌های گسترده، فشار مثبت برای استقرارهای فشرده.
مسیریابی کابل: نصب و راه اندازی در مناطق خطرناک نیازمند کابل‌کشی، لوله‌کشی و روش‌های مسیریابی معتبر است که یکپارچگی مرز ضد انفجار را حفظ کند.
پرسش و پاسخهای متداول
آیا می‌توان از ربات‌های همکار استاندارد در محیط‌های خطرناک استفاده کرد؟
خیر. ربات‌های همکار استاندارد برای محیط‌های انفجاری طراحی یا تأیید نشده‌اند. اجزای الکتریکی، موتورها و اتصالات آنها می‌توانند جرقه ایجاد کنند یا از دمای سطح ایمن فراتر روند و خطرات احتراق ایجاد کنند. فقط ربات‌های همکار دارای گواهینامه‌های خاص ضد انفجار (علامت Ex) باید در مناطق خطرناک طبقه‌بندی شده مستقر شوند.
IP68 برای یک ربات همکار ضد انفجار به چه معناست؟
IP68 بالاترین رتبه حفاظت در برابر نفوذ است که نشان دهنده مقاومت کامل در برابر گرد و غبار و توانایی مقاومت در برابر غوطه‌وری مداوم در آب است. برای ربات‌های ضد انفجار، IP68 تضمین می‌کند که قطعات الکترونیکی داخلی کاملاً از جو اطراف آب‌بندی شده‌اند - هیچ گاز یا گرد و غبار قابل انفجاری نمی‌تواند تحت هیچ شرایط عملیاتی وارد محفظه شود.
ربات‌های همکار ضد انفجار از نظر هزینه در مقایسه با مدل‌های استاندارد چگونه هستند؟
ربات‌های همکار ضد انفجار به دلیل محفظه‌های تخصصی، اجزای دارای گواهینامه و فرآیندهای صدور گواهینامه دوگانه، نسبت به مدل‌های صنعتی استاندارد، قیمت بالاتری دارند. با این حال، این موضوع باید در برابر گزینه‌های دیگر سنجیده شود: هزینه کار دستی در مناطق خطرناک (از جمله دستمزد در برابر خطرات، آموزش، تجهیزات حفاظت فردی و خطر حادثه)، غیرعملی بودن مقاوم‌سازی ربات‌های استاندارد و بار انطباق با مقررات. برای کاربردهایی که اتوماسیون وظایف خطرناک هدف است، ربات‌های همکار ضد انفجار ساخته شده به طور معمول مقرون به صرفه‌ترین مسیر را ارائه می‌دهند.
خلاصه
ربات‌های مشارکتی ضد انفجار، شکاف مهمی را در اتوماسیون صنعتی پر می‌کنند و مزایای انعطاف‌پذیری و سهولت استفاده‌ی ربات‌های همکار را به محیط‌هایی می‌آورند که ربات‌های استاندارد به سادگی نمی‌توانند در آنها فعالیت کنند. این ربات‌های همکار متخصص با روش‌های حفاظتی دوگانه، آب‌بندی IP68 و گزینه‌های حمل بار از 6 کیلوگرم تا 20 کیلوگرم، آماده‌ی استقرار در صنایع نفت و گاز، فرآوری مواد شیمیایی، رنگ‌آمیزی خودرو و جابجایی مهمات هستند.
برای تأسیساتی که با چالش‌های دمایی شدید نیز روبرو هستند، جدیدترین مدل‌های ربات همکار در دمای شدید، محدوده عملیاتی را از -30 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد گسترش می‌دهند و امکانات اتوماسیون را در لجستیک زنجیره سرد و فرآیندهای آهنگری گرم فراهم می‌کنند.
خواندن مرتبط:
- راهنمای کامل ربات‌های همکار - انواع، انتخاب و کاربردها
- محاسبه‌گر بازگشت سرمایه Cobot - توجیه سرمایه‌گذاری شما برای تولید SME
- ربات‌های همکار در سطح خودرو - IATF16949 چه معنایی برای کیفیت ربات دارد؟
آخرین به‌روزرسانی: مارس ۲۰۲۶. جزئیات صدور گواهینامه و علائم حفاظتی ذکر شده در این مقاله بر اساس مشخصات محصول و اسناد استانداردهای بین‌المللی در دسترس عموم است.