Robot współpracujący w wersji przeciwwybuchowej to cobot specjalnie zaprojektowany i certyfikowany do bezpiecznej pracy w środowiskach, w których obecne są gazy palne, pyły palne lub włókna łatwopalne. W przeciwieństwie do standardowych robotów współpracujących w przemyśle, te specjalistyczne maszyny posiadają podwójne certyfikaty przeciwwybuchowości – zarówno krajowe (np. chińskie normy Ex), jak i międzynarodowe (europejskie ATEX/IECEx) – oraz są uszczelnione do stopnia ochrony IP68, co czyni je odpowiednimi do stosowania w strefach 1 i 2 stref zagrożenia wybuchem. W miarę jak branże takie jak przemysł naftowy i gazowy, przetwórstwo chemiczne i obsługa amunicji dążą do automatyzacji niebezpiecznych zadań manualnych, coboty w wersji przeciwwybuchowej stają się kluczową – i wciąż w dużej mierze niewykorzystaną – kategorią automatyzacji.
Dlaczego w środowiskach niebezpiecznych potrzebne są roboty współpracujące z zabezpieczeniami przeciwwybuchowymi?
Problem: Praca fizyczna w strefach niebezpiecznych
Pracownicy zakładów petrochemicznych, rafinerii, lakierni i zakładów produkujących amunicję są codziennie narażeni na działanie atmosfer wybuchowych. Prace manualne w tych środowiskach – w tym przeładunek materiałów, obsługa urządzeń, powlekanie powierzchni i kontrola jakości – niosą ze sobą nieodłączne ryzyko zapłonu spowodowanego iskrami elektrycznymi, gorącymi powierzchniami lub wyładowaniami elektrostatycznymi.
Tradycyjne rozwiązania automatyzacji nie sprawdziły się w tych warunkach. Standardowe roboty przemysłowe nie posiadają certyfikatów do pracy w strefach zagrożonych wybuchem, a ich modernizacja poprzez wyposażenie w obudowy przeciwwybuchowe jest skomplikowana, kosztowna i często niepraktyczna. W rezultacie wiele niebezpiecznych zadań w strefach zagrożonych wybuchem nadal wymaga pracy ludzkiej.
Rozwiązanie: specjalnie zbudowane, odporne na wybuchy roboty współpracujące
Coboty z zabezpieczeniem przeciwwybuchowym rozwiązują tę lukę, integrując ochronę przed zagrożeniami bezpośrednio w konstrukcji robota – od uzwojeń silnika i enkoderów, po dławiki kablowe i elektronikę sterującą. Każdy element, który mógłby potencjalnie wygenerować iskrę lub przekroczyć bezpieczną temperaturę powierzchni, jest zaprojektowany tak, aby zapobiec zapłonowi.
Te coboty zachowują główne zalety robotów współpracujących — intuicyjne programowanie, elastyczne wdrażanie, bezpieczną interakcję z człowiekiem — a jednocześnie zapewniają specjalistyczną ochronę wymaganą w strefach zagrożenia wybuchem.
Zrozumienie norm i certyfikatów dotyczących odporności na wybuch
Klasyfikacja obszarów niebezpiecznych
Zgodnie z normami międzynarodowymi (patrz Normy bezpieczeństwa robotyki OSHA (w celu uzyskania wskazówek dla USA) środowiska wybuchowe klasyfikuje się według rodzaju i prawdopodobieństwa obecności materiałów niebezpiecznych:
| Klasyfikacja | OPIS | Typowe lokalizacje |
|---|---|---|
| Strefa 0 / Dywizja 1 | Atmosfera wybuchowa obecna stale | Wewnątrz zbiorników, statków |
| Strefa 1 / Dywizja 1 | Podczas normalnej pracy istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia atmosfery wybuchowej | W pobliżu otworów w zbiornikach, punktów napełniania |
| Strefa 2 / Dywizja 2 | Atmosfera wybuchowa mało prawdopodobna, tylko w warunkach odbiegających od normy | Ogólne obszary zakładu, magazyny |
Roboty współpracujące w wykonaniu przeciwwybuchowym są zazwyczaj certyfikowane do stosowania w strefach 1 i 2 (atmosfery gazowe) oraz 21/22 (atmosfery pyłowe), co obejmuje zdecydowaną większość scenariuszy wdrożeń w zakładach przetwórczych i obiektach przemysłowych.
Wyjaśnienie metod ochrony
Oznaczenia certyfikacyjne przeciwwybuchowości kodują konkretne zastosowane metody ochrony. Typowe oznaczenie, takie jak „Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb”, wskazuje na wiele poziomów ochrony:
- db (obudowa ognioszczelna): Powstrzymuje wszelkie wewnętrzne eksplozje i zapobiega zapłonowi otaczającej atmosfery.
- eb (zwiększone bezpieczeństwo): Zapewnia zwiększoną niezawodność zapobiegającą iskrzeniu lub nadmiernej temperaturze
- ib (bezpieczeństwo wewnętrzne): Ogranicza energię elektryczną poniżej progów zapłonu
- pxb (obudowa ciśnieniowa): Utrzymuje dodatnie ciśnienie wewnętrzne, aby wykluczyć gazy wybuchowe
- IIC: Nadaje się do najbardziej wymagającej grupy gazów (w tym wodoru i acetylenu)
- T5: Maksymalna temperatura powierzchni 100°C — znacznie poniżej temperatury zapłonu większości gazów przemysłowych
Europejski odpowiednik oznaczenia „Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb” potwierdza zgodność z dyrektywą ATEX dla urządzeń grupy II (niegórniczych) w środowiskach gazowych strefy 1.
Podwójna certyfikacja: dlaczego to takie ważne
Wiodące roboty przeciwwybuchowe posiadają jednocześnie certyfikaty krajowe i europejskie. Ta podwójna certyfikacja oznacza, że produkt może być wdrażany globalnie bez dodatkowych prac dostosowawczych, co jest kluczowe dla międzynarodowych firm naftowych i gazowych oraz wykonawców EPC działających w różnych jurysdykcjach regulacyjnych.
Gama produktów Cobot odpornych na wybuch
Kompleksowa oferta robotów współpracujących z zabezpieczeniami przeciwwybuchowymi obejmuje wiele konfiguracji udźwigu i zasięgu, aby sprostać różnym wymaganiom aplikacji:
| Model | Ładunek | Zasięg | Powtarzalność | Maksymalna prędkość | Waga | Klasa IP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Wszystkie modele oferują 6 stopni swobody, magistralę sterującą EtherCAT/1 kHz i zakres temperatur pracy od -5°C do 55°C. Poziom hałasu utrzymuje się na poziomie 60 dB lub poniżej w całym zakresie.
Szafy sterownicze przeciwwybuchowe
Ramię robota to tylko jeden element systemu. Wdrożenia przeciwwybuchowe wymagają dopasowanej infrastruktury sterowania:
Szafa sterownicza ognioodporna: Pełnowymiarowa obudowa z ochroną IP65, oświetleniem alarmowym i kompleksową rozbudową wejść/wyjść. Bogate interfejsy zewnętrzne są odpowiednie do środowisk gazowych i pyłowych w strefach 1 i 2. Nadaje się do złożonych instalacji wymagających wielu cyfrowych i analogowych kanałów wejść/wyjść.
Szafa sterownicza nadciśnienia: Kompaktowa konstrukcja, stopień ochrony IP65, łatwiejsza w montażu. Utrzymuje dodatnie ciśnienie wewnętrzne, zapobiegając przedostawaniu się atmosfery wybuchowej. Idealny do instalacji o ograniczonej przestrzeni, gdzie wymagana jest mniejsza powierzchnia.
Oba typy szaf obsługują komunikację EtherCAT fieldbus, Modbus-TCP, RS485 i są wyposażone w funkcje zatrzymania awaryjnego, zatrzymania bezpieczeństwa, wejścia/wyjścia cyfrowe i wejścia enkodera różnicowego.
Kluczowe scenariusze zastosowań
Automatyzacja tankowania samochodów
Robotyczne systemy tankowania eliminują narażenie ludzi na opary benzyny podczas tankowania. Certyfikat przeciwwybuchowości cobota gwarantuje bezpieczną pracę w strefie o dużej zawartości oparów wokół dystrybutorów paliwa, a jego precyzja umożliwia precyzyjne ustawienie dyszy w różnych typach pojazdów.
Malowanie przemysłowe i malowanie proszkowe
Malowanie natryskowe i lakierowanie proszkowe generują atmosfery wybuchowe z oparów rozpuszczalników i palnych cząstek pyłu. Przeciwwybuchowe coboty z funkcją programowania „przeciągnij i naucz” pozwalają operatorom intuicyjnie definiować ścieżki natrysku, a programowanie sterowane za pomocą technologii VR dodatkowo zmniejsza zapotrzebowanie na wykwalifikowanych techników w strefie niebezpiecznej.
Obsługa amunicji i materiałów pędnych
Produkcja amunicji i ładowanie materiałów pędnych wymagają materiałów o wyjątkowo niskich progach zapłonu. Roboty współpracujące z zabezpieczeniami przeciwwybuchowymi realizują zadania związane z napełnianiem, montażem i kontrolą z precyzją i powtarzalnością niezbędną do zapewnienia jakości, jednocześnie utrzymując pracowników w bezpiecznej odległości.
Operacje przetwarzania chemicznego
W zakładach chemicznych roboty współpracujące zajmują się pobieraniem próbek, obsługą zaworów, czyszczeniem zbiorników i przenoszeniem materiałów w obszarach sklasyfikowanych jako Strefa 1 lub Strefa 2. Ich kompaktowe rozmiary pozwalają na ich wdrożenie w ograniczonych przestrzeniach typowych dla układów zakładów przetwórczych.
Roboty współpracujące do pracy w ekstremalnych temperaturach: poszerzanie możliwości
Oprócz funkcji przeciwwybuchowych, specjalistyczne coboty są teraz dostępne do pracy w ekstremalnych warunkach termicznych – to pierwsze tego typu rozwiązanie w branży. Te modele do pracy w ekstremalnych temperaturach działają w zakresie od -30°C do 80°C (w porównaniu ze standardowymi -5°C do 55°C) i posiadają pełną ochronę IP68.
| Model | Ładunek | Zasięg | Powtarzalność | Zakres temperatury | Klasa IP |
|---|---|---|---|---|---|
| AL6 | 6 kg | 924 mm | ± 0.02 mm | -30 ° C do 80 ° C | IP68 |
| AL9 | 9 kg | 1,500 mm | ± 0.05 mm | -30 ° C do 80 ° C | IP68 |
| AL12 | 12 kg | 1,300 mm | ± 0.03 mm | -30 ° C do 80 ° C | IP68 |
Zastosowania w łańcuchu chłodniczym i mroźniach
Logistyka łańcucha chłodniczego — magazynowanie mrożonek, chłodnie farmaceutyczne, produkcja lodów — wymaga robotów, które działają niezawodnie w temperaturach poniżej zera. Standardowe coboty doświadczają gęstnienia smaru, dryftu czujników i kruchości kabli poniżej -5°C. Modele do pracy w ekstremalnych temperaturach są projektowane od podstaw, aby utrzymać wydajność w temperaturze -30°C.
Kucie na gorąco i procesy wysokotemperaturowe
Z drugiej strony, coboty wykorzystywane do kucia na gorąco z hartowaniem natryskowym pracują z elementami obrabianymi w temperaturze bliskiej 1,200°C. W jednym z udokumentowanych wdrożeń cobot wykonywał natryskiwanie środka antyadhezyjnego w procesie kucia na gorąco, narażony na ekstremalne cykle termiczne, zakłócenia elektromagnetyczne o mocy 40 kW z nagrzewnic indukcyjnych oraz długotrwałe przeciążenie przekraczające jego znamionowe obciążenie – pracując nieprzerwanie przez ponad dwa lata bez awarii.
Rozważania dotyczące wyboru w środowiskach niebezpiecznych
Przy określaniu wymagań dotyczących robota współpracującego z zabezpieczeniem przeciwwybuchowym, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki wykraczające poza standardowe kryteria wyboru:
Klasyfikacja stref: Sprawdź konkretną klasyfikację obszaru niebezpiecznego (strefa 1, strefa 2, strefa 21, strefa 22) i upewnij się, że oznaczenie Ex robota współpracującego spełnia Twoje wymagania.
Zgodność grup gazowych: Certyfikacja IIC obejmuje najszerszy zakres gazów (w tym wodór). Jeśli w Państwa aplikacji stosowane są mniej wymagające grupy gazów (IIA lub IIB), urządzenia z certyfikatem IIC zapewniają wbudowany margines bezpieczeństwa.
Klasa temperaturowa: Sprawdź, czy maksymalna temperatura powierzchni robota współpracującego (klasa T) jest niższa niż temperatura samozapłonu wszystkich materiałów znajdujących się w miejscu pracy.
Wybór szafy sterowniczej: Dopasuj typ szafy do swojej instalacji — ognioodpornej w przypadku instalacji o pełnej funkcjonalności z rozbudowanymi wejściami/wyjściami, lub nadciśnieniowej w przypadku instalacji kompaktowych.
Prowadzenie kabli: Instalacje w strefach niebezpiecznych wymagają certyfikowanych dławików kablowych, kanałów i metod prowadzenia przewodów, które pozwalają zachować integralność granicy przeciwwybuchowej.
Najczęściej zadawane pytania
Czy standardowych cobotów można używać w środowiskach niebezpiecznych?
Nie. Standardowe coboty nie są zaprojektowane ani certyfikowane do pracy w atmosferach wybuchowych. Ich podzespoły elektryczne, silniki i złącza mogą generować iskry lub przekraczać bezpieczne temperatury powierzchni, stwarzając ryzyko zapłonu. W strefach sklasyfikowanych jako niebezpieczne powinny być stosowane wyłącznie coboty posiadające odpowiednie certyfikaty przeciwwybuchowości (oznaczenie Ex).
Co oznacza IP68 w przypadku robota współpracującego odpornego na wybuch?
IP68 to najwyższy stopień ochrony przed wnikaniem, oznaczający całkowitą pyłoszczelność i odporność na ciągłe zanurzenie w wodzie. W przypadku robotów cobot z zabezpieczeniem przeciwwybuchowym, IP68 gwarantuje całkowitą szczelność wewnętrznej elektroniki przed otoczeniem – żaden wybuchowy gaz ani pył nie przedostanie się do obudowy w żadnych warunkach pracy.
Jak koszt robotów współpracujących z zabezpieczeniem przeciwwybuchowym wypada w porównaniu ze standardowymi modelami?
Coboty przeciwwybuchowe są droższe od standardowych modeli przemysłowych ze względu na specjalistyczne obudowy, certyfikowane komponenty i podwójne procesy certyfikacji. Należy jednak rozważyć tę kwestię w kontekście alternatyw: kosztów pracy fizycznej w strefach niebezpiecznych (w tym wynagrodzenia za pracę w niebezpiecznych warunkach, szkoleń, środków ochrony indywidualnej i ryzyka incydentów), niepraktycznego doposażania standardowych robotów oraz obciążeń związanych z przestrzeganiem przepisów. W zastosowaniach, w których celem jest automatyzacja zadań niebezpiecznych, specjalnie zbudowane coboty przeciwwybuchowe zazwyczaj oferują najbardziej opłacalne rozwiązanie.
Podsumowanie
Roboty współpracujące z ochroną przeciwwybuchową wypełniają istotną lukę w automatyce przemysłowej – zapewniając elastyczność i łatwość obsługi robotów współpracujących w środowiskach, w których standardowe roboty po prostu nie są w stanie działać. Dzięki podwójnym certyfikowanym metodom ochrony, uszczelnieniu IP68 i udźwigowi od 6 kg do 20 kg, te specjalistyczne roboty współpracujące są gotowe do wdrożenia w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym, lakiernictwie samochodowym oraz transporcie amunicji.
W przypadku zakładów, w których dodatkowo występują ekstremalne temperatury, najnowsze modele cobotów odpornych na działanie ekstremalnych temperatur rozszerzają zakres temperatur roboczych od -30°C do 80°C, otwierając nowe możliwości automatyzacji w logistyce łańcucha chłodniczego i procesach kucia na gorąco.
Powiązana lektura:
- Kompletny przewodnik po robotach współpracujących — typy, wybór i zastosowania
- Kalkulator zwrotu z inwestycji w roboty współpracujące — uzasadnienie inwestycji w produkcję dla MŚP
- Coboty klasy samochodowej — co norma IATF16949 oznacza dla jakości robotów
Ostatnia aktualizacja: marzec 2026 r. Szczegóły dotyczące certyfikacji i oznaczeń ochrony, o których mowa w tym artykule, oparte są na publicznie dostępnych specyfikacjach produktów i dokumentacji norm międzynarodowych.