防爆型協働ロボットは、可燃性ガス、可燃性粉塵、または引火性繊維が存在する環境でも安全に動作するように特別に設計され、認証された協働ロボットです。標準的な産業用協働ロボットとは異なり、これらの特殊なロボットは、国内規格（中国のEx規格など）と国際規格（欧州のATEX/IECEx）の両方の防爆認証を取得しており、IP68の保護等級で密閉されているため、ゾーン1およびゾーン2の危険区域への導入に適しています。石油・ガス、化学処理、弾薬処理などの産業が危険な手作業の自動化を目指す中、防爆型協働ロボットは、重要でありながらまだ十分に活用されていない自動化分野として台頭しています。
危険な環境ではなぜ防爆型協働ロボットが必要なのか？
問題点：危険地帯における肉体労働
石油化学プラント、製油所、塗装工場、弾薬製造施設などの作業員は、日常的に爆発性雰囲気にさらされています。これらの環境における手作業（資材の取り扱い、機器の操作、表面塗装、品質検査など）には、電気火花、高温の表面、静電気放電による発火の危険性が内在しています。
従来の自動化ソリューションは、こうした環境では苦戦を強いられてきた。標準的な産業用ロボットは危険区域での使用が認証されておらず、防爆筐体への改造は複雑で費用がかさみ、多くの場合非現実的である。その結果、爆発性雰囲気下での多くの危険な作業は、依然として人間の労働力に頼らざるを得ない状況となっている。
解決策：専用設計の防爆型協働ロボット
防爆型協働ロボットは、モーター巻線やエンコーダーからケーブルグランド、制御電子機器に至るまで、危険区域保護機能をロボットの設計に直接組み込むことで、この課題を解決します。火花を発生させる可能性のある部品や、安全な表面温度を超える可能性のある部品はすべて、発火を防止するように設計されています。
これらの協働ロボットは、直感的なプログラミング、柔軟な展開、人間にとって安全なインタラクションといった協働ロボットの中核的な利点を維持しつつ、危険区域で必要とされる特殊な保護機能を追加しています。
防爆規格と認証について理解する
危険区域の分類
国際基準によれば（参照） OSHAロボット安全基準 （米国における指針）爆発性環境は、存在する危険物質の種類と発生可能性によって分類される。
| 欠陥種類の識別 | 詳細説明 | 典型的な場所 |
|---|---|---|
| ゾーン0 / ディビジョン1 | 爆発性雰囲気が継続的に存在する | タンク、容器内部 |
| ゾーン1 / ディビジョン1 | 通常運転時でも爆発性雰囲気が発生する可能性が高い | タンクの開口部付近、給油口付近 |
| ゾーン2 / ディビジョン2 | 爆発性雰囲気は起こりにくく、異常な状況下でのみ発生する。 | 一般植物エリア、保管場所 |
防爆型協働ロボットは通常、ゾーン1およびゾーン2（ガス雰囲気）とゾーン21/22（粉塵雰囲気）の認証を受けており、加工工場や産業施設における導入シナリオの大部分をカバーしています。
保護方法の説明
防爆認証マークは、使用されている具体的な保護方法を符号化したものです。「Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb」のような一般的なマークは、複数の保護層があることを示しています。
- db（防爆筐体）： 内部爆発を封じ込め、周囲の大気への引火を防ぐ。
- eb（安全性の向上）： 火花や過熱を防ぎ、信頼性を向上させます。
- ib（本質安全性）： 発火閾値以下の電気エネルギーを制限する
- pxb（加圧エンクロージャー）： 内部に正圧を維持し、爆発性ガスの侵入を防ぎます。
- IIC: 最も要求の厳しいガス群（水素やアセチレンを含む）に適しています。
- T5： 表面温度の最高値は100℃で、ほとんどの工業用ガスの発火点をはるかに下回る。
欧州における同等の表示「Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb」は、ゾーン1のガス環境におけるグループII（非鉱業用）機器に関するATEX指令への適合性を証明するものです。
二重資格：なぜそれが重要なのか
主要な防爆型協働ロボットは、国内認証と欧州認証の両方を同時に取得しています。この二重認証により、追加のコンプライアンス作業なしに世界中で製品を展開できるため、複数の規制管轄区域で事業を展開する多国籍石油・ガス会社やEPC請負業者にとって非常に重要です。
防爆型協働ロボット製品ラインナップ
包括的な防爆型協働ロボット製品群は、さまざまな用途要件に対応するため、複数の可搬重量と到達距離構成を網羅しています。
| モデル | ペイロード | リーチ | 再現性 | マックス・スピード | 重量 | IP評価 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| XR6 | 6キロ | ２０ mm | ±0.02 mm | 3 m / s | 21キロ | IP68 |
| XR9 | 9キロ | ２０ mm | ±0.05 mm | 3 m / s | 37キロ | IP68 |
| XR12 | 12キロ | ２０ mm | ±0.03 mm | 3 m / s | 36キロ | IP68 |
| XR18 | 18キロ | ２０ mm | ±0.02 mm | 3 m / s | 35キロ | IP68 |
| XR20 | 20キロ | ２０ mm | ±0.05 mm | 4 m / s | 68キロ | IP68 |
全モデルとも6自由度、EtherCAT/1kHz制御バス、動作温度範囲-5℃～55℃を備えています。騒音レベルは全範囲で60dB以下に抑えられています。
防爆型制御盤
ロボットアームはシステムの一部にすぎません。防爆型システムを導入するには、それに適合した制御インフラが必要です。
防爆型制御盤： IP65保護等級、アラーム照明、包括的なI/O拡張機能を備えたフルサイズ筐体。豊富な外部インターフェースにより、ゾーン1およびゾーン2のガス・粉塵環境に対応。複数のデジタルおよびアナログI/Oチャンネルを必要とする複雑な設置環境に最適です。
正圧制御キャビネット： コンパクトな設計で、IP65規格に準拠しており、設置が容易です。内部に正圧を維持することで、爆発性雰囲気の侵入を防ぎます。設置スペースが限られている場所や、設置面積の縮小が求められる場所に最適です。
どちらのキャビネットタイプも、EtherCATフィールドバス、Modbus-TCP、RS485通信に対応しており、緊急停止、安全停止、デジタルI/O、差動エンコーダ入力を備えています。
主な応用シナリオ
自動車燃料供給自動化
ロボット給油システムは、給油作業中に人間がガソリン蒸気にさらされるのを防ぎます。協働ロボットは防爆認証を取得しているため、燃料ディスペンサー周辺の蒸気濃度が高いエリアでも安全に作業できます。また、その高精度により、様々な車種に対応したノズルの正確な位置決めが可能です。
工業用塗装および粉体塗装
スプレーペインティング 粉体塗装では、溶剤蒸気や可燃性粉塵粒子から爆発性雰囲気が発生します。ドラッグ＆ティーチング方式のプログラミング機能を備えた防爆型協働ロボットにより、オペレーターはスプレー経路を直感的に定義でき、VR誘導プログラミングによって危険区域における熟練技術者の必要性をさらに低減できます。
弾薬および推進剤の取り扱い
弾薬製造および推進剤充填には、極めて低い発火閾値を持つ材料が使用されます。防爆型協働ロボットは、充填、組み立て、検査といった作業を、品質保証に必要な精度と再現性で処理すると同時に、作業員を安全な距離に保ちます。
化学処理操作
化学プラントでは、協働ロボットはゾーン1またはゾーン2に分類される区域で、サンプリング、バルブ操作、容器洗浄、材料移送などの作業を行います。そのコンパクトなサイズにより、プロセスプラントのレイアウトによく見られる狭いスペースにも設置可能です。
極限温度環境対応型協働ロボット：限界の拡大
防爆性能に加え、業界初となる極端な温度環境に対応した特殊協働ロボットが登場しました。これらの極限温度対応モデルは、-30℃～80℃（標準モデルは-5℃～55℃）の温度範囲で動作し、IP68の保護等級を備えています。
| モデル | ペイロード | リーチ | 再現性 | 温度範囲 | IP評価 |
|---|---|---|---|---|---|
| AL6 | 6キロ | ２０ mm | ±0.02 mm | -30 ℃～ 80 ℃ | IP68 |
| AL9 | 9キロ | ２０ mm | ±0.05 mm | -30 ℃～ 80 ℃ | IP68 |
| AL12 | 12キロ | ２０ mm | ±0.03 mm | -30 ℃～ 80 ℃ | IP68 |
コールドチェーンおよび冷凍庫用途
冷凍食品の倉庫保管、医薬品の冷蔵保管、アイスクリームの製造といったコールドチェーン物流では、氷点下の低温環境下でも安定して動作するロボットが求められます。一般的な協働ロボットは、-5℃以下では潤滑油の粘度上昇、センサーのドリフト、ケーブルの脆化といった問題が発生します。一方、極低温対応モデルは、-30℃でも性能を維持できるよう、ゼロから設計されています。
熱間鍛造および高温プロセス
その一方で、熱間鍛造・スプレー焼入れ用途に導入される協働ロボットは、1,200℃近い高温のワークピースで動作します。ある導入事例では、熱間鍛造工程で離型剤の噴霧を行う協働ロボットが、極端な熱サイクル、誘導加熱器からの40kWの電磁干渉、定格負荷を超える持続的な過負荷にさらされながらも、2年以上連続稼働し、故障しませんでした。
危険環境における選定上の考慮事項
防爆型協働ロボットを選定する際には、標準的な選定基準に加えて、以下の要素も考慮してください。
ゾーン分類: 具体的な危険区域分類（ゾーン1、ゾーン2、ゾーン21、ゾーン22）を確認し、協働ロボットの防爆マークがお客様の要件を満たしていることを確認してください。
ガスグループ適合性： IIC認証は、最も幅広い種類のガス（水素を含む）を対象としています。用途が比較的要求の低いガス群（IIAまたはIIB）である場合、IIC認証を受けた機器は、安全マージンを確保します。
温度クラス： 協働ロボットの最大表面温度定格（Tクラス）が、作業空間に存在するすべての材料の自然発火温度を下回っていることを確認してください。
制御盤の選定： 設置場所に合わせてキャビネットの種類を選択してください。豊富なI/Oを備えたフル機能の設置には防爆型、コンパクトな設置には正圧型が適しています。
ケーブル配線: 危険区域への設置には、防爆境界の完全性を維持するための、認証済みのケーブルグランド、電線管、および配線方法が必要です。
よくある質問
標準的な協働ロボットは危険な環境で使用できますか？
いいえ。標準的な協働ロボットは、爆発性雰囲気での使用を想定して設計または認証されていません。電気部品、モーター、コネクタから火花が発生したり、表面温度が安全温度を超えたりする可能性があり、発火の危険性があります。防爆認証（Exマーク）を取得した協働ロボットのみを、危険区域で使用してください。
防爆型協働ロボットにとって、IP68とはどういう意味ですか？
IP68は最高レベルの防塵・防水性能等級であり、完全な防塵性と水中への連続浸漬耐性を示します。防爆型協働ロボットの場合、IP68は内部電子機器が周囲の環境から完全に密閉されていることを保証します。つまり、いかなる動作条件下でも、爆発性ガスや粉塵が筐体内部に侵入することはありません。
防爆型協働ロボットは、標準モデルと比べてコスト面でどう違うのでしょうか？
防爆型協働ロボットは、特殊な筐体、認証済み部品、二重認証プロセスなどにより、標準的な産業用モデルよりも価格が高くなります。しかし、これは代替案と比較検討する必要があります。代替案には、危険区域での人件費（危険手当、訓練、個人用保護具、事故リスクを含む）、標準ロボットの改造の非現実性、規制遵守の負担などが含まれます。危険な作業の自動化が目的の用途では、専用設計の防爆型協働ロボットが一般的に最も費用対効果の高い選択肢となります。
製品概要
防爆型協働ロボットは、産業オートメーションにおける重要なギャップを埋める存在です。標準的なロボットでは動作できない環境においても、協働ロボットの柔軟性と使いやすさという利点を提供します。二重認証の保護方式、IP68規格のシーリング、6kgから20kgまでのペイロードオプションを備えたこれらの特殊協働ロボットは、石油・ガス、化学処理、自動車塗装、弾薬取り扱いなど、幅広い分野での導入に対応しています。
極端な温度変化に直面する施設向けには、最新の極限温度対応協働ロボットモデルが動作範囲を-30℃から80℃まで拡張し、コールドチェーン物流や熱間鍛造プロセスにおける自動化の可能性を広げます。
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最終更新日：2026年3月。この記事で参照されている認証の詳細および保護マークは、公開されている製品仕様書および国際規格文書に基づいています。