Procedury bezpieczeństwa spawania robotów w 2026 roku opierają się na czterech filarach: normach międzynarodowych (ISO 10218-1/2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018), przepisach regionalnych (rozporządzenie WE w sprawie maszyn 2023/1230 w UE, OSHA i ANSI RIA R15.06 w USA, GB 11291.1 w Chinach), elementach sterujących konstrukcją komór (zabezpieczenia stałe, kurtyny świetlne, skanery obszarowe, sterowanie oburęczne) oraz elementach sterujących procesem (sterowniki PLC z certyfikatem bezpieczeństwa, architektura wyłączników awaryjnych, monitorowanie bezpiecznej prędkości). Według raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR) World Robotics 2025, spawanie stanowi około 35% wszystkich instalacji robotów przemysłowych na świecie. Przy ponad 500 000 nowych robotów dostarczanych rocznie, koszt niezgodnej z wymaganiami komórki (obrażenia, przestoje, utrata dostępu do rynku) nie jest teoretyczny. W tym przewodniku wyjaśniono każdą warstwę, a także obowiązujące standardy, wymagane komponenty i kroki zgodności.
Aby otrzymać indywidualną wycenę EVST dla konfiguracji omówionych poniżej: wyślij wiadomość e-mail
sprzedaż@evsrobot.com or
WhatsApp / WeChat +86 193 8162 6253.
Czym jest bezpieczeństwo spawania robotem?
Bezpieczeństwo spawania zrobotyzowanego to ustrukturyzowany zestaw środków kontroli technicznej, środków zgodności z normami i procedur operacyjnych, które zapobiegają obrażeniom ciała, uszkodzeniom mienia i nieprzestrzeganiu przepisów w zautomatyzowanych stanowiskach spawalniczych. Obejmuje ono cztery odrębne kategorie zagrożeń, specyficzne dla środowiska spawalniczego: zagrożenia mechaniczne związane z ruchem robota (punkty zacisku, zmiażdżenie, uderzenie), zagrożenia łukiem elektrycznym (promieniowanie UV, promieniowanie podczerwone, błysk łuku elektrycznego), zagrożenia chemiczne (dymy spawalnicze, przemieszczenie gazów osłonowych, ozon) oraz zagrożenia termiczne i pożarowe (odpryski, gorące elementy obrabiane, powierzchnie palne).
Dyscyplina ta opiera się na dwóch równoległych zbiorach przepisów: normach bezpieczeństwa dotyczących robotów (seria ISO 10218, ANSI RIA R15.06, IEC 62046) oraz normach dotyczących środowiska spawalniczego (NFPA 51B dotyczących zapobiegania pożarom, AWS Z49.1 dotyczących bezpieczeństwa spawania, normy NIOSH dotyczące dopuszczalnych wartości narażenia na opary). Zgodna z normami cela spawalnicza robota musi uwzględniać oba te zbiory jednocześnie, ponieważ sama norma dotycząca robotów nie obejmuje zagrożeń związanych z łukiem elektrycznym ani oparami, a sama norma dotycząca środowiska spawalniczego nie reguluje sterowania ruchem robota ani jego zabezpieczeń.
W praktyce zgodność nie jest osiągana w jednym momencie. Cela, która spełnia wszystkie obowiązujące normy w momencie uruchomienia, może przestać spełniać wymagania, jeśli program robota zostanie zmodyfikowany w celu zwiększenia prędkości, skaner bezpieczeństwa zostanie przeniesiony lub jeśli nowe oprzyrządowanie zmieni zakres zasięgu robota. Ciągły monitoring i zdefiniowana procedura zarządzania zmianami są częścią tego, co oznacza „bezpieczeństwo spawania robotem” w praktyce, a nie tylko podczas instalacji.
Aby uzyskać szerszy wstęp do projektowania celi spawalniczych robotów, zapoznaj się z Jak zbudować zrobotyzowaną celę spawalniczą – lista kontrolna (2026) i Kompletny przewodnik po spawaniu robotowym (2026).
4-warstwowy stos bezpieczeństwa do spawania robotem
Zamiast traktować bezpieczeństwo spawania robotem jako pojedynczą listę kontrolną, doświadczeni integratorzy strukturyzują zgodność na cztery współzależne warstwy. Każda warstwa określa warunki brzegowe dla warstwy niższej.
- Warstwa 1, Normy międzynarodowe: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018. Normy te określają podstawowe wymagania bezpieczeństwa dla robotów, systemów, operacji współpracujących i urządzeń wykrywających obecność.
- Warstwa 2, Przepisy regionalne: Rozporządzenie maszynowe WE 2023/1230 (UE), OSHA 29 CFR podrozdział O + ANSI RIA R15.06 (USA), GB 11291.1-2011 (Chiny). Określają one warunki dostępu do rynku i mechanizmy egzekwowania.
- Warstwa 3, Kontrola bezpieczeństwa konstrukcji ogniw: Sprzęt fizyczny i elektroczuły tworzący strefy ochronne wokół robota (stałe zabezpieczenia, kurtyny świetlne, skanery obszaru, sterowanie dwuręczne, maty bezpieczeństwa i blokady drzwi).
- Warstwa 4, Kontrola bezpieczeństwa procesowego: Oprogramowanie i elektroniczne funkcje bezpieczeństwa zaimplementowane w systemie sterowania (sterowniki PLC z certyfikatem bezpieczeństwa, kategorie obwodów e-stop, monitorowanie bezpiecznej prędkości, funkcje strefy bezpiecznej i tryby prowadzenia ręcznego).
Awarie na poziomie 1 lub 2 pociągają za sobą odpowiedzialność prawną i rynkową. Awarie na poziomie 3 lub 4 pociągają za sobą bezpośrednie ryzyko obrażeń. Skuteczny program bezpieczeństwa musi uwzględniać wszystkie cztery poziomy; traktowanie ich niezależnie prowadzi do powstawania luk. Poniższe sekcje szczegółowo omawiają każdy poziom.
Warstwa 1: Międzynarodowe normy bezpieczeństwa spawania robotem
ISO 10218-1:2025, Funkcje bezpieczeństwa nieodłączne robota
Norma ISO 10218-1 reguluje działalność producentów robotów. Jej wersja z 2025 roku (ISO 10218-1:2025, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną) określa wymagania dotyczące konstrukcji mechanicznej ramienia robota, architektury systemu sterowania, funkcji zatrzymywania (zatrzymania kategorii 0, 1 i 2), monitorowania prędkości i siły oraz dokumentacji dostarczanej z robotem. W przypadku zastosowań spawalniczych najważniejsze wymagania obejmują: zdolność robota do wykonania zatrzymania kategorii 0 (po wyłączeniu zasilania) w zdefiniowanej odległości zatrzymania, dostępność monitorowanego sygnału wyjściowego prędkości do bezpiecznego uzgadniania z PLC komórki oraz zapewnienie bezpiecznego interfejsu wejścia/wyjścia do zewnętrznych urządzeń zabezpieczających.
Producenci OEM robotów (w tym FANUC, KUKA, Yaskawa i ESTUN wśród uznanych dostawców, a także certyfikowani nowi uczestnicy rynku, tacy jak EVST, który posiada certyfikaty CE, SGS i TUV dla swoich linii robotów spawalniczych) muszą certyfikować swoje produkty zgodnie z normą ISO 10218-1 przed wprowadzeniem ich na rynek w większości regulowanych jurysdykcji. Aktualizacja z 2025 roku wprowadziła bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące funkcji współpracy i jest ściśle powiązana z normą ISO/TS 15066:2025.
ISO 10218-2:2025, Bezpieczeństwo systemów robotycznych i ich integracji
Norma ISO 10218-2 reguluje działania integratorów i użytkowników końcowych. Określa ona sposób projektowania, instalacji i uruchamiania systemu robota (robot wraz z oprzyrządowaniem, osłonami, pozycjonerem i oprogramowaniem sterującym) jako kompletnej celi spawalniczej. Wersja z 2025 roku przejęła większość wymagań dotyczących współpracy z normą ISO/TS 15066, dzięki czemu norma ISO 10218-2:2025 stała się podstawowym punktem odniesienia dla każdej celi spawalniczej wykorzystującej monitorowanie prędkości i separacji, ograniczanie mocy i siły lub tryby prowadzenia ręcznego. Wymagania obejmują: udokumentowaną ocenę ryzyka zgodnie z normą ISO 12100, projektowanie elementów systemu sterowania związanych z bezpieczeństwem co najmniej na poziomie zapewnienia bezpieczeństwa d (ISO 13849-1) lub SIL 2 (IEC 62061) oraz testowanie funkcjonalne każdej funkcji bezpieczeństwa przed zatwierdzeniem uruchomienia.
ISO/TS 15066:2025, Obsługa robotów współpracujących
ISO/TS 15066 to specyfikacja techniczna regulująca działanie robotów w przestrzeniach roboczych ze wspólną pracą, w których ludzie i roboty mogą jednocześnie przebywać w tej samej przestrzeni. W przypadku spawania dotyczy to przede wszystkim bezogrodzeniowych stanowisk spawalniczych z robotami współpracującymi, w których operator ładuje elementy, podczas gdy robot wykonuje krótkie spoiny w pobliżu. Specyfikacja definiuje cztery typy operacji ze wspólną pracą: monitorowanie zatrzymania z oceną bezpieczeństwa, prowadzenie ręczne, monitorowanie prędkości i separacji (SSM) oraz ograniczanie mocy i siły (PFL). W przypadku stanowisk spawalniczych SSM jest najczęściej stosowanym trybem: robot zwalnia lub zatrzymuje się, gdy zmierzona przez operatora odległość spadnie poniżej określonego progu, który jest obliczany na podstawie prędkości robota, czasu zatrzymania i marginesu reakcji człowieka. Zobacz również dedykowany artykuł na ten temat. przeciwwybuchowe roboty współpracujące do niebezpiecznych środowisk spawalniczych do zastosowań, w których sama atmosfera spawalnicza nakłada dodatkowe wymagania klasyfikacyjne.
IEC 62046:2018, Sprzęt bezpieczeństwa wykrywający obecność
Norma IEC 62046:2018, opublikowana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną, określa wymagania eksploatacyjne dla elektroczułego sprzętu ochronnego (ESPE) stosowanego jako urządzenia zabezpieczające w maszynach, w tym w zrobotyzowanych stanowiskach spawalniczych. Kurtyny świetlne, skanery obszaru i laserowe skanery bezpieczeństwa stosowane w obwodach stanowisk spawalniczych muszą spełniać wymagania normy IEC 62046:2018, aby kwalifikować się jako urządzenia posiadające ocenę bezpieczeństwa. Norma określa czas reakcji, zdolność wykrywania (minimalną czułość obiektu), odporność na czynniki środowiskowe oraz wymagania dotyczące samokontroli. W przypadku stanowiska spawalniczego jest to szczególnie istotne, ponieważ odpryski, dym i opary spawalnicze mogą degradować czujniki optyczne; urządzenia zgodne z normą IEC 62046 muszą zachować swoją funkcję wykrywania w obecności poziomu zanieczyszczeń typowego dla środowiska spawalniczego.
Odniesienie do normy IEC 62046:2018: oficjalny katalog IEC.
Warstwa 2: Regionalne przepisy regulujące bezpieczeństwo spawania robotem
Oznakowanie CE i rozporządzenie UE w sprawie maszyn 2023/1230
W Unii Europejskiej zrobotyzowane stanowiska spawalnicze są maszynami objętymi zakresem rozporządzenia maszynowego 2023/1230/UE, które zastępuje dyrektywę maszynową 2006/42/WE i staje się obowiązkowe dla nowych miejsc na rynku od 20 stycznia 2027 r. Jako rozporządzenie (a nie dyrektywa), stosuje się je jednolicie we wszystkich państwach członkowskich UE bez konieczności transpozycji do prawa krajowego. Wymagania dla zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego z oznakowaniem CE obejmują: ocenę ryzyka zgodnie z normą ISO 12100, zgodność ze zharmonizowanymi normami EN ISO 10218-1/2 i EN IEC 62046, kompletną dokumentację techniczną oraz podpisaną deklarację zgodności UE. Rozporządzenie z 2023 r. dodaje wymogi dotyczące cyberbezpieczeństwa dla maszyn podłączonych do sieci oraz rozszerzone wymogi dotyczące systemów sterowania maszynami opartych na sztucznej inteligencji. Oba te wymogi dotyczą nowoczesnych stanowisk spawalniczych z wizyjnym śledzeniem spoin lub monitorowaniem jakości wspomaganym przez sztuczną inteligencję.
OSHA i ANSI/RIA R15.06 w Stanach Zjednoczonych
W Stanach Zjednoczonych bezpieczeństwo spawania zrobotyzowanego jest regulowane przez OSHA 29 CFR Część 1910 Podczęść O (Maszyny i zabezpieczenia maszyn) oraz, w odniesieniu do wymagań dotyczących robotów, przez normę ANSI/RIA R15.06-2012, Amerykańską Normę Narodową dla Robotów Przemysłowych i Systemów Robotycznych — Wymagania Bezpieczeństwa. ANSI/RIA R15.06 to norma konsensusowa opracowana przez Stowarzyszenie Przemysłu Robotycznego (RIA) i szeroko przyjęta jako odniesienie techniczne do projektowania stanowisk robotycznych w produkcji w USA. Chociaż normy ANSI są technicznie dobrowolne, organy nadzorujące OSHA rutynowo powołują się na niezgodność z normą ANSI R15.06 jako dowód rozpoznanego zagrożenia zgodnie z Klauzulą Obowiązku Ogólnego (Sekcja 5(a)(1)). W przypadku stanowisk spawalniczych, norma AWS Z49.1 (Bezpieczeństwo spawania, cięcia i procesów pokrewnych) ma zastosowanie wraz z normą R15.06 dotyczącą zagrożeń związanych z łukiem elektrycznym.
OSHA.gov: Normy bezpieczeństwa robotów i maszyn | Oficjalne odniesienie do normy ANSI/RIA R15.06.
GB 11291.1-2011 w Chinach
W Chinach bezpieczeństwo robotów przemysłowych regulują normy GB 11291.1-2011 (Roboty i urządzenia robotyczne, Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych, Część 1: Roboty) oraz GB 11291.2-2013 (Część 2: Systemy robotyczne i integracja), które są bezpośrednimi chińskimi adaptacjami norm ISO 10218-1 i ISO 10218-2. Krajowi producenci robotów i integratorzy dostarczający systemy spawalnicze w Chinach muszą przestrzegać tych norm GB. Dostawcy nastawieni na eksport dodatkowo starają się o certyfikaty CE i TUV, aby równolegle sprostać potrzebom rynku europejskiego i globalnego.
Warstwa 3: Sterowanie bezpieczeństwem konstrukcji ogniw dla robotów spawalniczych
Elementy sterujące konstrukcją celi spawalniczej to fizyczne i elektrooptyczne elementy sprzętowe, które wyznaczają granicę bezpieczeństwa między ruchem robota a dostępem człowieka. Każdy typ urządzenia ma zdefiniowaną kategorię wydajności (zgodnie z normą ISO 13849-1) i konkretną domenę zastosowań w celi spawalniczej.
Stała ochrona (ochrona kategorii 4)
Stałe zabezpieczenia fizyczne (panele z siatki stalowej, ramy spawane lub obudowy z litej blachy) zapewniają najwyższą kategorię ochrony mechanicznej i nie wymagają żadnej elektroniki do zachowania funkcji bezpieczeństwa. W przypadku konwencjonalnych przemysłowych stanowisk spawalniczych, w których pracują szybkie, ciężkie roboty (o udźwigu od 6 kg do 200 kg), standardowe zabezpieczenia obwodowe stanowią podstawę. Osłony muszą być zaprojektowane tak, aby żaden otwór nie umożliwiał dostępu dłonią lub palcem do strefy niebezpiecznej, zgodnie z tabelami odległości bezpieczeństwa określonymi w normie EN ISO 13857:2019. Demontaż stałych osłon wymaga użycia narzędzi; nie można ich otworzyć bez wyłączenia stanowiska. W stanowiskach spawalniczych osłony służą również jako osłony przeciwodpryskowe i ekrany UV.
Kurtyna świetlna (IEC 61496-1 / IEC 62046)
Kurtyny świetlne (optoelektroniczne urządzenia bezpieczeństwa, OESPE) to standardowe urządzenia kontroli dostępu montowane przy głównym otworze wejściowym do celi. Generują one matrycę wiązek podczerwieni; każde przerwanie powoduje zatrzymanie awaryjne. Norma IEC 61496-1 reguluje samo urządzenie kurtyny świetlnej; norma IEC 62046:2018 reguluje jego zastosowanie jako zabezpieczenia celi robota. Kurtyny świetlne są klasyfikowane według typu: Typ 2 (samotestujące, odpowiednie do zastosowań o niższym ryzyku) i Typ 4 (najwyższa kategoria wydajności, wymagana do bezpośredniego pełnienia funkcji bezpieczeństwa w celi robota przemysłowego). W celi spawalniczej kurtyny świetlne typu 4 są standardem przy bramce dostępowej operatora. Kluczowe wymagania instalacyjne obejmują: prawidłową odległość bezpieczeństwa obliczoną na podstawie czasu zatrzymania robota i czasu reakcji kurtyny, wysokość montażu wystarczającą do uniemożliwienia przejścia pod nią oraz ochronę przed niepożądanym uruchomieniem spowodowanym odpryskami spawalniczymi (zazwyczaj poprzez umieszczenie kurtyny za panelem odbijającym odpryski lub zastosowanie funkcji maskowania na dolnych belkach).
Szczegółowe porównanie zastosowań kurtyny świetlnej i skanera obszarowego można znaleźć w Przewodnik po normach bezpieczeństwa robotów przemysłowych.
Skaner obszaru (skaner laserowy bezpieczeństwa)
Laserowe skanery bezpieczeństwa wyświetlają poziomą lub pionową płaszczyznę laserową i mapują pole ochronne w czasie rzeczywistym. Są preferowanym urządzeniem zabezpieczającym dla bezogrodzeniowych stanowisk spawalniczych z robotami współpracującymi oraz stanowisk hybrydowych, w których ścieżka podejścia operatora nie jest przypisana do pojedynczej bramki. Skaner może zdefiniować wiele koncentrycznych stref: strefę ostrzegawczą (zwalniającą robota do bezpiecznej prędkości) i strefę zatrzymania (zatrzymującą ruch robota). Ta stopniowana reakcja obsługuje monitorowanie prędkości i separacji zgodnie z normą ISO/TS 15066. Skaner musi być zgodny z normą IEC 62046:2018, a jego PFHD (prawdopodobieństwo niebezpiecznej awarii sprzętu na godzinę) musi być uwzględniane w obliczeniach ogólnego poziomu integralności bezpieczeństwa lub poziomu wydajności stanowiska. W przypadku zastosowań spawalniczych, oprócz zgodności z normami bezpieczeństwa, kryteriami wyboru są stopień ochrony obudowy (minimum IP65) i odporność na zakłócenia ze strony dymów spawalniczych.
Sterowanie dwuręczne, mata bezpieczeństwa i blokada drzwi
Urządzenia sterujące dwuręczne (zgodne z normą ISO 13851) są stosowane w ręcznych operacjach spawalniczych oraz w komórkach hybrydowych, w których człowiek inicjuje sekwencję ruchów robota. Wymagają one jednoczesnej aktywacji obu rąk, co zapobiega obsłudze jedną ręką w komórce. Maty bezpieczeństwa (czujniki podłogowe wykrywające nacisk) wykrywają obecność operatora poprzez kontakt z podłogą i są stosowane w komórkach, w których skanowanie nad głową lub obwodowe jest niepraktyczne. Blokady drzwi (kodowane magnetyczne wyłączniki bezpieczeństwa lub blokady elektromagnetyczne zgodnie z normą ISO 14119) uniemożliwiają otwarcie drzwi wejściowych do komórki, gdy robot jest w ruchu. W przypadku komórki spawalniczej, przełączniki blokady muszą być klasy 3 lub 4 zgodnie z normą ISO 13849-1, aby odpowiadały kategorii obwodu zatrzymania awaryjnego robota.
Warstwa 4: Sterowanie bezpieczeństwem procesu (sterownik PLC, wyłącznik awaryjny i funkcje bezpiecznej prędkości)
W systemie sterowania zaimplementowano mechanizmy bezpieczeństwa procesowego, które regulują zachowanie robota w przypadku wystąpienia zdarzenia zagrażającego bezpieczeństwu. W przeciwieństwie do zabezpieczeń fizycznych, mechanizmy te składają się z oprogramowania i elektroniki; ich konstrukcja musi zostać formalnie zweryfikowana, aby wykazać wymagany poziom bezpieczeństwa.
PLC z oceną bezpieczeństwa (SIL 2-3 / poziom wydajności de)
Programowalny sterownik logiczny (PLC) z certyfikatem bezpieczeństwa realizuje funkcje bezpieczeństwa celi robota: monitoruje sygnały wejściowe z urządzeń bezpieczeństwa (kurtyny świetlne, skanery, blokady), wysyła polecenia zatrzymania do robota i źródła zasilania spawarki oraz utrzymuje stan bezpieczeństwa do momentu zresetowania przez operatora. Norma ISO 13849-1:2023 definiuje poziomy bezpieczeństwa (PL a do e) dla funkcji bezpieczeństwa; większość funkcji bezpieczeństwa cel robota przemysłowego musi osiągnąć poziom PL d (odpowiadający SIL 2 zgodnie z normą IEC 62061) lub PL e (SIL 3). W praktyce główni producenci robotów integrują certyfikowany sterownik bezpieczeństwa w obudowie robota; integrator celi dodaje oddzielny sterownik PLC bezpieczeństwa lub moduł przekaźnika bezpieczeństwa do zarządzania szerszymi blokadami celi. Linie przemysłowych robotów spawalniczych EVST zawierają fabrycznie zintegrowane wyjścia funkcji bezpieczeństwa, kompatybilne z zewnętrznymi sterownikami PLC bezpieczeństwa, obsługujące procesy integracji z certyfikatem TUV, stosowane przez europejskich integratorów systemów.
Kategorie obwodów E-Stop (kategoria 0, 1 i 2)
Obwody zatrzymania awaryjnego (e-stop) w stanowiskach spawalniczych robotów są klasyfikowane zgodnie z normą IEC 60204-1 na podstawie ich zachowania podczas zatrzymywania:
- Kategoria 0 (zatrzymanie niekontrolowane): Napęd jest natychmiast odłączany od zasilania. Robot zwalnia pod wpływem grawitacji/bezwładności. Stosowane w sytuacjach, gdy robot musi się zatrzymać niezależnie od położenia.
- Kategoria 1 (kontrolowane zatrzymanie): Robot zwalnia do zatrzymania pod kontrolą serwomechanizmu, a następnie odłącza zasilanie. Stosowany w sytuacjach, gdy niekontrolowane zatrzymanie mogłoby spowodować zagrożenia wtórne (np. upadek ciężkiego elementu).
- Kategoria 2 (kontrolowane zatrzymanie, zasilanie utrzymane): Robot zwalnia do zatrzymania i utrzymuje pozycję, nadal korzystając z napędu. Stosowany w komórkach współpracujących, gdzie robot musi pozostać w pozycji, aby umożliwić ręczne wejście w atmosferę.
W większości zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych, zabezpieczenie obwodowe uruchamia zatrzymanie kategorii 1 (kontrolowane zwalnianie przed wyłączeniem zasilania), aby zapobiec niekontrolowanemu ruchowi palnika, który mógłby rozpryskiwać stopiony metal. Ręczny przycisk zatrzymania awaryjnego zazwyczaj uruchamia zatrzymanie kategorii 0, aby zapewnić maksymalną szybkość reakcji.
Monitorowanie bezpiecznej prędkości, strefa bezpieczna i sterowanie ręczne
Nowoczesne kontrolery robotów z certyfikatem bezpieczeństwa, oprócz blokad sprzętowych, oferują certyfikowane funkcje bezpieczeństwa programowego. Monitorowanie prędkości bezpiecznej ogranicza prędkość punktu centralnego narzędzia (TCP) robota do zdefiniowanego maksimum, gdy człowiek znajduje się w monitorowanej strefie, umożliwiając wspólne operacje załadunku bez całkowitego wyłączenia. Funkcje strefy bezpiecznej definiują wirtualne granice 3D w przestrzeni roboczej robota; jeśli punkt centralny narzędzia (TCP) próbuje przekroczyć granicę, kontroler generuje zatrzymanie awaryjne, zanim robot dotrze do krawędzi strefy. Tryb prowadzenia ręcznego pozwala operatorowi ręcznie poruszać ramieniem robota za pomocą uchwytu programującego, podczas gdy kontroler bezpieczeństwa monitoruje siłę i prędkość, umożliwiając programowanie i konfigurację bez całkowitego wyłączenia zasilania. Te funkcje bezpieczeństwa programowego muszą posiadać niezależną certyfikację (zazwyczaj TUV lub Bureau Veritas) i muszą zostać zweryfikowane podczas uruchomienia poprzez testy z wymuszonym błędem zgodnie z wymaganiami załącznika ISO 10218-2:2025.
Rodzaje architektur bezpieczeństwa komór spawalniczych
Architektura bezpieczeństwa celi spawalniczych robotów nie jest uniwersalna. Cztery popularne konfiguracje różnią się standardem, zajmowaną powierzchnią i profilem bliskości operatora.
| Architektura | Typ robota | Podstawowe standardy | Ślad stopy | Bliskość operatora | Poziom kosztów (USD) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ogrodzona tradycyjna cela | Przemysłowe (6-200 kg) | ISO 10218-1/2, IEC 62046, ISO 13849-1 | Duży (ochrona zwiększa obwód o 1.5-3 m) | Brak podczas działania | od 80 tys. do 250 tys.+ |
| Komórka cobota bez ogrodzenia | Współpraca (3-20 kg) | ISO/TS 15066, ISO 10218-2:2025, IEC 62046 | Kompaktowy (skaner obszaru definiuje pole) | Dozwolony jest załadunek/rozładunek w sąsiedztwie | 35k na 90k |
| Hybrydowa komórka laserowo-kurtynowa | Skaner przemysłowy + obszarowy + kurtyna świetlna | ISO 10218-1/2, IEC 61496-1, IEC 62046 | Ogrodzenie zredukowane vs. pełne | Wjazd tylko przez bramę | 120k na 300k |
| Mobilne spawanie robotyczne | Cobot na AMR lub torze liniowym | ISO 10218-1/2, ISO 15066, ISO 3691-4 (AMR) | Zmienna (dynamiczna przestrzeń robocza) | Monitorowane za pomocą dynamicznego skanera | 80k na 200k |
Ogrodzone, tradycyjne stanowiska spawalnicze nadal dominują w zastosowaniach motoryzacyjnych i konstrukcyjnych, gdzie czas cyklu i tolerancje jakości spoin nie pozostawiają miejsca na wahania związane z bliskością operatora. Bezogrodzeniowe stanowiska spawalnicze to najszybciej rozwijający się segment, napędzany przez adaptację przez MŚP i niedobór spawaczy udokumentowany przez Amerykańskie Towarzystwo Spawalnicze (AWS). Według prognoz AWS dotyczących niedoboru spawaczy, do 2028 roku w USA prognozowany jest deficyt ponad 330 000 wykwalifikowanych spawaczy, a spawanie z wykorzystaniem współpracujących architektur bezpieczeństwa bezpośrednio rozwiązuje ten problem. Więcej informacji na temat architektury stanowisk spawalniczych z wykorzystaniem kobotów można znaleźć w artykule: Przewodnik po spawaniu robotem MIG, TIG i laserowym.
Zagrożenia specyficzne dla spawania w zrobotyzowanych komórkach spawalniczych
Zagrożenia związane z ruchem robotów są ujęte w normie ISO 10218. Zagrożenia związane z procesem spawania wymagają oddzielnego, równoległego traktowania. W praktyce ocena ryzyka dla zrobotyzowanej celi spawalniczej, która odnosi się wyłącznie do normy ISO 10218 i ignoruje zagrożenia związane z łukiem elektrycznym i chemikaliami, nie spełnia wymogu normy ISO 12100 dotyczącego identyfikacji wszystkich istotnych zagrożeń związanych z maszynami.
Łuk elektryczny i promieniowanie UV (stopień ochrony IP dla okablowania elektrycznego)
Łuk wytwarzany podczas spawania metodą MIG lub TIG emituje intensywne promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone. Nieosłonięta ekspozycja na promieniowanie UV w odległości łuku spawalniczego może spowodować zapalenie rogówki (fotokeratitis) w ciągu kilku sekund. W przypadku cel robotycznych, sterownik robota, serwonapędy i okablowanie sterowników PLC bezpieczeństwa muszą być dostosowane do środowiska łukowego: okablowanie w rurach osłonowych, złącza o odpowiednim stopniu ochrony IP (zwykle minimum IP65 dla komponentów w strefie łuku) oraz panele nieprzezroczyste dla promieniowania UV, zasłaniające wszystkie linie widzenia operatora na łuk. Stała osłona pełni również funkcję ekranu UV; bezogrodzeniowe cele cobotów wymagają zasłon lub ekranów blokujących promieniowanie UV po wszystkich otwartych stronach zwróconych w stronę operatora. AWS Z49.1 i AWS W wytycznych dotyczących bezpieczeństwa określono szczegółowe wymagania dotyczące stopnia zaciemnienia osłon spawalniczych.
Zagrożenia związane z oparami i gazami (limity narażenia NIOSH)
Spawanie robotyczne generuje opary w ilości od 0.1 do 0.8 grama na minutę, w zależności od procesu, rodzaju drutu i natężenia prądu. Opary chromu sześciowartościowego (Cr(VI)) ze spawania stali nierdzewnej metodą MIG są klasyfikowane przez IARC jako czynniki rakotwórcze grupy 1. NIOSH (Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy) ustala zalecany limit narażenia (REL) dla oparów spawalniczych na poziomie 1 mg/m³ (8-godzinna średnia ważona w czasie) i oddzielny REL 0.2 µg/m³ dla Cr(VI). Cele robotyczne muszą być wyposażone w system odciągu oparów ze źródła: dyszę wyciągową zamontowaną na palniku, okap górny lub dedykowany robot do odciągu oparów, którego parametry pozwalają na utrzymanie stężeń poniżej obowiązujących norm NIOSH lub lokalnych dopuszczalnych stężeń w miejscu pracy (OEL). OSHA PEL dla całkowitych oparów spawalniczych wynosi 5 mg/m³ (8-godzinna średnia ważona w czasie); wiele państw członkowskich UE stosuje niższą wartość NIOSH REL.
Rozpryski, zagrożenia termiczne i ogień (NFPA 51B)
Odpryski spawalnicze stwarzają dwa zagrożenia w celi robotycznej: wtórny zapłon materiałów palnych oraz uszkodzenie elementów krytycznych dla bezpieczeństwa, w tym okablowania, skanerów i kurtyn świetlnych. Norma NFPA 51B (Norma zapobiegania pożarom podczas spawania, cięcia i innych prac gorących) wymaga zachowania minimalnego odstępu 10 stóp (ok. 3 m) od materiałów palnych od miejsca spawania lub stosowania barier ognioodpornych. W celi robotycznej osłony przeciwodpryskowe (metalowe przegrody umieszczone między miejscem spawania a obwodem celi) chronią urządzenia bezpieczeństwa przed odpryskami i zmniejszają ryzyko wtórnego zapłonu. Odpryski spadające na optykę skanera bezpieczeństwa mogą spowodować, że urządzenie przestanie działać (zatrzyma się) lub, w najgorszym przypadku w przypadku starszych urządzeń bez samokontroli, stanie się niebezpieczne (przejdzie przez usterkę związaną z zanieczyszczeniem). Skanery zgodne z normą IEC 62046:2018 wymagają samokontroli zanieczyszczeń, które mogłyby wpłynąć na zdolność wykrywania; Projekt celi powinien również określać protokół czyszczenia elementów optycznych skanera jako część harmonogramu konserwacji zapobiegawczej.
Metodyka oceny ryzyka dla zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych
Norma ISO 12100:2010 (Bezpieczeństwo maszyn, Ogólne zasady projektowania, ocena ryzyka i redukcja ryzyka) to nadrzędna norma metodologiczna, która ma pierwszeństwo przed wszystkimi normami dotyczącymi robotów i spawania. Definiuje ona trzyetapowy proces iteracyjny: ocenę ryzyka (identyfikacja zagrożeń, szacowanie ryzyka, ocena ryzyka), redukcję ryzyka (konstrukcja z natury bezpieczna, zabezpieczenia, informacje dotyczące użytkowania) oraz dokumentację ryzyka resztkowego.
Wykres ryzyka i HARA
W przypadku stanowisk robotycznych ocena ryzyka zazwyczaj wykorzystuje wykres ryzyka (jakościowy, zgodnie z normą ISO 13849-1, załącznik A) lub macierz analizy zagrożeń i oceny ryzyka (HARA) w celu określenia wymaganego poziomu bezpieczeństwa dla każdej funkcji bezpieczeństwa. Zmienne na wykresie ryzyka to: ciężkość obrażeń (S1/S2), częstotliwość i czas trwania narażenia (F1/F2) oraz możliwość uniknięcia zagrożenia (P1/P2). Większość zagrożeń związanych z ruchem robota w stanowisku spawalniczym (zmiażdżenie, zaplątanie) ma wynik S2/F2/P1, co skutkuje wymaganym poziomem PL d dla funkcji bezpieczeństwa chroniącej przed tym zagrożeniem.
Części systemów sterowania związane z bezpieczeństwem (SRP/CS)
Po określeniu wymaganego poziomu bezpieczeństwa (Performance Level) dla każdej funkcji bezpieczeństwa, integrator musi zaprojektować elementy systemu sterowania związane z bezpieczeństwem (SRP/CS), aby osiągnąć ten poziom. Norma ISO 13849-1:2023 określa architekturę i metodologię obliczania niezawodności komponentów. Funkcja bezpieczeństwa PL d zazwyczaj wymaga architektury dwukanałowej (kategoria 3 lub 4 zgodnie z normą ISO 13849-1) z monitorowaniem krzyżowym między kanałami. Obliczone PFHd (prawdopodobieństwo niebezpiecznej awarii na godzinę) musi być niższe od progu przypisanego poziomu bezpieczeństwa (PL). W przypadku kompletnej celi spawalniczej obliczenia te obejmują sterownik PLC bezpieczeństwa, kurtynę świetlną lub skaner, funkcję zatrzymania robota z certyfikatem bezpieczeństwa oraz wyłączniki blokady na wszystkich drzwiach dostępowych.
Bazując na doświadczeniu z uruchamiania w terenie wielorobotowych cel spawalniczych, sama faza oceny ryzyka i dokumentacji SRP/CS wymaga zazwyczaj 80–120 godzin pracy inżyniera ds. bezpieczeństwa w dwustanowiskowej celi o średniej złożoności, zanim rozpocznie się walidacja na poziomie sprzętowym. Integratorzy, którzy bagatelizują ten etap, regularnie napotykają opóźnienia w uruchomieniu, gdy jednostka notyfikowana lub audyt klienta zidentyfikuje luki w dokumentacji bezpieczeństwa funkcjonalnego.
Procedury bezpieczeństwa spawania robotem: lista kontrolna zgodności (8 kroków)
- Ocena ryzyka (ISO 12100): Przeprowadź pełną identyfikację zagrożeń i ocenę ryzyka, obejmującą zagrożenia związane z ruchem robota mechanicznego, łukiem elektrycznym/promieniowaniem UV, narażeniem na opary i gazy, zagrożenia termiczne i pożarowe oraz zagrożenia elektryczne. Udokumentuj ryzyko resztkowe i uzasadnij wybrane środki redukcji ryzyka.
- Projektowanie ogniw zgodnie z normą ISO 10218-2:2025: Zaprojektuj układ komórki, konfigurację zabezpieczeń, wymiary strefy bezpieczeństwa (odległości bezpieczeństwa zgodnie z normą EN ISO 13857) oraz ograniczenia prędkości programu robota w celu osiągnięcia wymaganego poziomu wydajności dla każdej zidentyfikowanej funkcji bezpieczeństwa.
- Wybór i walidacja urządzeń bezpieczeństwa (IEC 62046:2018): Wybierz kurtyny świetlne, skanery obszarowe, maty bezpieczeństwa i blokady z certyfikowanymi parametrami wydajności (wartości PFHd), które przyczyniają się do docelowego poziomu ochrony (PL). Potwierdź stopień ochrony IP i odporność na zanieczyszczenia w środowisku spawalniczym.
- Projektowanie systemów sterowania z oceną bezpieczeństwa (ISO 13849-1 / IEC 62061): Zaprojektuj logikę PLC bezpieczeństwa i architekturę obwodu zatrzymania awaryjnego. Oblicz PL lub SIL dla każdej funkcji bezpieczeństwa. Zleć projekt weryfikacji wykwalifikowanemu inżynierowi bezpieczeństwa funkcjonalnego (inżynierowi TUV FS lub równoważnemu).
- Kontrola środowiska spawalniczego (AWS Z49.1 / NFPA 51B / NIOSH): Zainstalować odciąg dymów o wielkości dostosowanej do procesu i materiałów spawalniczych. Zainstalować ekrany blokujące promieniowanie UV na wszystkich liniach widoczności operatora względem łuku. Zweryfikować osłony przeciwodpryskowe elementów krytycznych dla bezpieczeństwa. Zapewnić minimalny odstęp 3 metrów (10 stóp) od materiałów palnych lub równoważną barierę ogniową zgodnie z normą NFPA 51B.
- Walidacja uruchomienia i testy funkcjonalne: Przetestuj każdą funkcję bezpieczeństwa poprzez wymuszoną awarię. Wyłącz kurtynę świetlną, uruchom skaner obszaru, otwórz blokadę, a następnie sprawdź, czy robot zatrzymuje się w wymaganym zakresie. Przetestuj wyłącznik awaryjny za pomocą wszystkich przycisków. Sprawdź, czy źródło zasilania spawarki zatrzymuje się jednocześnie z ruchem robota we wszystkich scenariuszach zatrzymania.
- Pakiet dokumentacji: Skompletuj dokumentację techniczną (UE) lub równoważny pakiet dokumentacji: ocenę ryzyka, obliczenia SRP/CS, certyfikaty urządzeń bezpieczeństwa, schematy okablowania, zatwierdzone zapisy testów oraz instrukcje obsługi/konserwacji. W przypadku oznakowania CE: podpisz Deklarację Zgodności i umieść znak CE.
- Szkolenie operatorów i coroczny przegląd: Przeszkolić wszystkich operatorów i personel konserwacyjny w zakresie zagrożeń specyficznych dla danego obszaru, lokalizacji wyłączników awaryjnych oraz czynności zabronionych (omijanie blokad, omijanie skanerów). Zaplanować coroczną, udokumentowaną kontrolę bezpieczeństwa, obejmującą testy działania urządzeń zabezpieczających, kontrolę stanu kabli i osłon oraz przegląd wszelkich zmian w programie wprowadzonych od ostatniego przeglądu.
Certyfikowane platformy robotów spawalniczych i zgodna konstrukcja komór
Zgodna z normami zrobotyzowana cela spawalnicza zaczyna się od robota, który posiada wbudowane funkcje bezpieczeństwa wymagane przez normę ISO 10218-1. Do głównych dostawców z platformami zgodnymi z normą ISO 10218-1 i uznanymi certyfikatami na rynku europejskim należą FANUC, KUKA, ABB, Yaskawa i ESTUN, którzy należą do największych dostawców. EVST oferuje roboty przemysłowe skonfigurowane do spawania oraz coboty serii XR z certyfikatami CE, SGS i TUV, sprawdzone w praktyce w integracji z celami spawalniczymi w ponad 100 krajach. Do zastosowań w niebezpiecznych środowiskach spawalniczych z zastosowaniem łatwopalnych powłok lub rozpuszczalników do przygotowania powierzchni, przeciwwybuchowe coboty serii EVST XR-EX (IP68, podwójny certyfikat ATEX/IECEx) rozszerzają architekturę bezpieczeństwa o strefy 1 i 2, co stanowi odrębne wymaganie w stosunku do standardowego pakietu bezpieczeństwa dla zrobotyzowanego spawania. Zobacz przewodnik po cobocie odpornym na wybuch dla tej konkretnej ścieżki zgodności.
Zgodnie z obserwacjami branżowymi, wybór platformy robota wpływa na czas walidacji bezpieczeństwa, ponieważ roboty z fabrycznie zintegrowanymi wejściami/wyjściami bezpieczeństwa (monitorowane wyjścia zatrzymania, sygnały bezpiecznej prędkości, wyjścia strefy bezpiecznej) zmniejszają obciążenie projektowe integratora w porównaniu z platformami wymagającymi zewnętrznych modułów przekaźników bezpieczeństwa do realizacji tych samych funkcji. Integratorzy zgłaszają, że cele zbudowane na platformach z certyfikatem ISO 10218-1 i fabryczną dokumentacją funkcji bezpieczeństwa skracają fazę walidacji uruchomienia o 20–30% w porównaniu z celami, w których funkcje bezpieczeństwa są wdrażane zewnętrznie. Szczegółowy opis doboru i integracji komponentów celi spawalniczej można znaleźć w dokumencie. Komponenty i przewodnik integracji celi spawalniczej robota.
Często zadawane pytania: Bezpieczeństwo spawania robotem
Czy spawanie przy użyciu cobota jest bezpieczne dla operatora pracującego obok niego podczas działania łuku elektrycznego?
Ramię cobota spełnia wymagania dotyczące ograniczenia mocy i siły zgodnie z normami ISO/TS 15066 i ISO 10218-2:2025, dzięki czemu kontakt z ramieniem jest kontrolowany do bezpiecznych progów siły. Jednak łuk spawalniczy, promieniowanie UV, opary, odpryski i ciepło wymagają oddzielnych elementów sterujących, których nie obejmuje sama norma dla cobota. Zgodna z normami, bezogrodzeniowa cela spawalnicza cobota zawiera skaner obszaru o poziomie integralności bezpieczeństwa 2, kurtyny lub ekrany nieprzezroczyste dla promieniowania UV oraz system odciągu oparów. Operator może pracować przy sąsiednim stanowisku załadunkowym podczas spawania, ale nie może wchodzić w strefę łuku. Łuk gaśnie, a skaner potwierdza zezwolenie przed ponownym wejściem operatora w celu rozładunku.
Jaka jest różnica pomiędzy kurtyną świetlną a skanerem obszarowym w celi spawalniczej?
Kurtyna świetlna (IEC 61496-1 / IEC 62046) tworzy pionową płaszczyznę wiązek podczerwieni w stałym otworze celi. Każde przerwanie powoduje zatrzymanie awaryjne. Skaner obszarowy mapuje dwuwymiarowe pole ochronne na podłodze wokół celi, obsługuje wiele stref (ostrzegawczą i zatrzymania) i może być rekonfigurowany w miarę zmian układu celi. Kurtyny świetlne najlepiej sprawdzają się w stałych otworach bramowych; skanery obszarowe są preferowane w przypadku bezogrodzeniowych cel cobotów i zastosowań robotów mobilnych. Oba muszą spełniać normę IEC 62046:2018 dla pracy w celi robota. W środowiskach spawalniczych odporność na zanieczyszczenia jest kluczowym czynnikiem wyboru dla obu.
Jakie są różnice w praktyce pomiędzy wymaganiami CE i OSHA/ANSI RIA R15.06?
Oznakowanie CE zgodnie z rozporządzeniem UE w sprawie maszyn 2023/1230 wymaga dokumentacji przed wprowadzeniem do obrotu: oceny ryzyka, dokumentacji technicznej oraz deklaracji zgodności. W przypadku klasyfikacji maszyn wysokiego ryzyka wymagany jest przegląd przez jednostkę notyfikowaną. W Stanach Zjednoczonych egzekwowanie przepisów OSHA odbywa się po incydencie i po inspekcji; norma ANSI RIA R15.06-2012 to dobrowolna norma konsensusu, którą OSHA powołuje się w ramach swojej Klauzuli Ogólnego Obowiązku. Rozporządzenie UE z 2023 r. dodaje również wymogi dotyczące cyberbezpieczeństwa dla maszyn podłączonych do sieci; norma ANSI R15.06 nie posiada jeszcze równoważnego przepisu. Oba systemy wymagają formalnej oceny ryzyka i weryfikacji bezpieczeństwa funkcjonalnego funkcji bezpieczeństwa ogniwa.
Ile zazwyczaj kosztuje walidacja bezpieczeństwa stanowiska spawalniczego zrobotyzowanego?
Według obserwacji branżowych, pełna walidacja bezpieczeństwa zrobotyzowanej celi spawalniczej na rynku europejskim kosztuje zazwyczaj od 8,000 do 25 000 euro, w zależności od złożoności celi i konieczności przeprowadzenia przeglądu przez jednostkę notyfikowaną. Obejmuje ona ocenę ryzyka zgodnie z ISO 12100, obliczenia PL zgodnie z ISO 13849-1, weryfikację bezpieczeństwa funkcjonalnego logiki PLC oraz odbiór techniczny. Celki jednostanowiskowe ze standardowym sprzętem bezpieczeństwa plasują się na niższym poziomie, natomiast celki współpracujące z wieloma robotami, wyposażone w skanery obszarowe i funkcje strefy bezpiecznej, plasują się na wyższym poziomie. Walidacje w USA zgodnie z normą ANSI RIA R15.06 mieszczą się w podobnym zakresie i zazwyczaj przeprowadza je wykwalifikowany specjalista ds. bezpieczeństwa robotów (RSP).
Jak często należy przeprowadzać ponowną certyfikację lub przegląd stanowiska spawalniczego?
Normy ISO 10218-2:2025 i ANSI RIA R15.06 wymagają formalnej ponownej oceny ryzyka za każdym razem, gdy w komórce następuje znacząca zmiana: nowy model robota, zmodyfikowane oprzyrządowanie, nowe programy części, które zmieniają profile prędkości lub granice stref, lub zmiany w sprzęcie obwodów bezpieczeństwa. Poza przeglądami przeprowadzanymi w odpowiedzi na zmiany, większość operatorów na rynku UE planuje coroczną inspekcję bezpieczeństwa, aby upewnić się, że urządzenia bezpieczeństwa są skalibrowane i nie wprowadzono żadnych nieudokumentowanych modyfikacji. W przypadku braku zmian lub incydentów, pierwotna Deklaracja Zgodności CE pozostaje ważna, ale udokumentowany coroczny przegląd przez kompetentną osobę jest najlepszą praktyką branżową.
Aby uzyskać wycenę dostosowaną do Twojego projektu, obejmującą przegląd zgodności z normami CE/ANSI, specyfikację urządzeń bezpieczeństwa dla architektury Twojej komórki oraz zalecenia dotyczące konfiguracji robotów spawalniczych z fabrycznie zintegrowanymi funkcjami bezpieczeństwa ISO 10218-1, wyślij wiadomość e-mail sprzedaż@evsrobot.com lub napisz do nas WhatsApp/WeChat. Typowa odpowiedź w ciągu 24 godzin.