В 2026 году процедуры обеспечения безопасности роботизированной сварки основываются на четырехуровневой системе: международные стандарты (ISO 10218-1/2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018), региональные правила (CE Machinery Regulation 2023/1230 в ЕС, OSHA и ANSI RIA R15.06 в США, GB 11291.1 в Китае), средства контроля конструкции производственной ячейки (стационарные ограждения, световые завесы, сканеры зоны, двухручное управление) и средства контроля технологических процессов (ПЛК с рейтингом безопасности, архитектура аварийной остановки, контроль безопасной скорости). Согласно отчету Международной федерации робототехники (IFR) World Robotics 2025, на сварку приходится приблизительно 35% всех установок промышленных роботов в мире. Учитывая, что ежегодно отгружается более 500 000 новых роботизированных единиц, стоимость несоответствующей требованиям производственной ячейки (травмы, простои, потеря доступа на рынок) не является теоретической. В этом руководстве подробно описан каждый уровень, включая действующие стандарты, необходимые компоненты и этапы соответствия требованиям.
Для получения индивидуального предложения по EVST на конфигурации, описанные ниже, напишите нам по электронной почте.
sales@evsrobot.com or
WhatsApp / WeChat +86 193 8162 6253.
Что такое безопасность роботизированной сварки?
Безопасность роботизированной сварки — это структурированный набор инженерных мер контроля, мер соответствия стандартам и оперативных процедур, предотвращающих травмы, повреждение имущества и несоблюдение нормативных требований в автоматизированных сварочных ячейках. Она охватывает четыре различные категории опасностей, характерные для сварочной среды: механические опасности, связанные с движением робота (защемление, раздавливание, удар), опасности, связанные с электрической дугой (УФ-излучение, инфракрасное излучение, вспышка дуги), химические опасности (сварочные пары, вытеснение защитного газа, озон) и термические опасности и пожарные опасности (брызги, горячие заготовки, горючие поверхности).
Данная дисциплина опирается на два параллельных свода правил: стандарты безопасности для роботов (серия ISO 10218, ANSI RIA R15.06, IEC 62046) и стандарты для сварочной среды (NFPA 51B для предотвращения пожаров, AWS Z49.1 для безопасности сварки, предельные значения воздействия паров NIOSH). Соответствующая требованиям роботизированная сварочная ячейка одновременно учитывает оба свода правил, поскольку стандарт для роботов сам по себе не охватывает опасность дугового разряда или воздействия паров, а стандарт для сварочной среды сам по себе не регулирует управление движением робота или его защиту.
На практике соответствие стандартам не достигается в один момент времени. Ячейка, отвечающая всем применимым стандартам на момент ввода в эксплуатацию, может перестать соответствовать им, если программа робота будет изменена для увеличения скорости, если будет перемещен сканер безопасности или если новое оборудование изменит зону досягаемости робота. Постоянный мониторинг и определенная процедура управления изменениями являются частью того, что означает «безопасность роботизированной сварки» на операционном уровне, а не только на этапе установки.
Для более подробного ознакомления с проектированием роботизированных сварочных ячеек см. Контрольный список для создания компоновки роботизированной сварочной ячейки (2026) и Полное руководство по роботизированной сварке (2026).
Четырехслойная система безопасности для роботизированной сварки
Вместо того чтобы рассматривать безопасность роботизированной сварки как единый контрольный список, опытные интеграторы структурируют соответствие требованиям в виде четырех взаимозависимых уровней. Каждый уровень задает граничные условия для нижележащего уровня.
- Уровень 1, международные стандарты: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018. Эти стандарты устанавливают основные требования безопасности для роботов, систем, совместной работы и устройств обнаружения присутствия.
- Уровень 2, Региональные правила: Регламент ЕС по машиностроению 2023/1230 (ЕС), OSHA 29 CFR Subpart O + ANSI RIA R15.06 (США), GB 11291.1-2011 (Китай). Эти документы определяют условия доступа на рынок и механизмы обеспечения соблюдения требований.
- Уровень 3, средства контроля безопасности при проектировании ячеек: Физически и электрочувствительное оборудование, создающее зоны защиты вокруг робота (стационарные ограждения, световые завесы, сканеры зон, двухручное управление, защитные коврики и блокировки дверей).
- Уровень 4, средства контроля технологической безопасности: В систему управления интегрированы программные и электронные функции безопасности (ПЛК с классом безопасности, категории цепей аварийной остановки, контроль безопасной скорости, функции безопасной зоны и режимы ручного управления).
Нарушения на уровне 1 или 2 влекут за собой юридическую и рыночную ответственность. Нарушения на уровне 3 или 4 создают прямой риск причинения вреда здоровью. Эффективная программа безопасности должна охватывать все четыре уровня; рассмотрение их по отдельности приводит к пробелам. В разделах ниже подробно рассматривается каждый уровень.
Уровень 1: Международные стандарты безопасности роботизированной сварки
ISO 10218-1:2025, Встроенные функции безопасности роботов
Стандарт ISO 10218-1 регулирует деятельность производителей роботов. Его редакция 2025 года (ISO 10218-1:2025, опубликованный Международной организацией по стандартизации) устанавливает требования к механической конструкции манипулятора робота, архитектуре системы управления, функциям остановки (остановки категорий 0, 1 и 2), контролю скорости и усилия, а также документации, поставляемой с роботом. Для сварочных работ наиболее важными требованиями являются: способность робота выполнять остановку категории 0 (отключение питания) в пределах заданного тормозного пути, наличие контролируемого выходного сигнала скорости для безопасного согласования с ПЛК рабочей зоны, а также наличие безопасного интерфейса ввода-вывода для внешних защитных устройств.
Производители роботов (включая FANUC, KUKA, Yaskawa и ESTUN, а также сертифицированных новичков, таких как EVST, имеющих сертификаты CE, SGS и TUV для своих линий сварочных роботов) должны сертифицировать свою продукцию в соответствии со стандартом ISO 10218-1 до выхода на рынок в большинстве регулируемых юрисдикций. Обновление 2025 года ввело более жесткие требования к функциям совместной работы и тесно связано со стандартом ISO/TS 15066:2025.
ISO.org: Серия стандартов ISO 10218
ISO 10218-2:2025, Безопасность роботизированных систем и их интеграции.
Стандарт ISO 10218-2 регулирует деятельность интеграторов и конечных пользователей. Он определяет, как роботизированная система (робот плюс инструмент, ограждение, позиционер и программное обеспечение управления) должна быть спроектирована, установлена и введена в эксплуатацию как единая производственная ячейка. В редакции 2025 года были учтены основные требования ISO/TS 15066 к совместной работе, что сделало ISO 10218-2:2025 основным справочным документом для любой сварочной ячейки, использующей мониторинг скорости и расстояния, ограничение мощности и силы или ручное управление. Требования включают: документированную оценку рисков в соответствии с ISO 12100, проектирование частей системы управления, связанных с безопасностью, как минимум на уровне производительности d (ISO 13849-1) или SIL 2 (IEC 62061), а также функциональное тестирование каждой функции безопасности перед утверждением ввода в эксплуатацию.
ISO/TS 15066:2025, Управление совместными роботами
ISO/TS 15066 — это техническая спецификация, регулирующая работу роботов в совместных рабочих пространствах, где люди и роботы могут одновременно находиться в одном месте. В сварочном деле это относится в первую очередь к бесконтактным сварочным ячейкам с коботами, где оператор загружает детали, а робот выполняет короткие сварочные работы рядом. Спецификация определяет четыре типа совместной работы: контролируемая остановка с нормативом безопасности, ручное управление, контроль скорости и расстояния (SSM) и ограничение мощности и силы (PFL). Для сварочных ячеек наиболее часто применяется режим SSM: робот замедляется или останавливается, когда измеренное расстояние до оператора падает ниже определенного порогового значения, которое рассчитывается на основе скорости робота, времени остановки и запаса реакции человека. См. также отдельную статью по этой теме. взрывозащищенные коллаборативные роботы для работы в опасных условиях сварки для применений, где сама сварочная атмосфера вводит дополнительные требования к классификации.
IEC 62046:2018, Оборудование безопасности с датчиками присутствия
Стандарт IEC 62046:2018, опубликованный Международной электротехнической комиссией, определяет требования к эксплуатационным характеристикам электрочувствительного защитного оборудования (ЭЗС), используемого в качестве защитных устройств на оборудовании, включая роботизированные сварочные ячейки. Световые завесы, сканеры зоны и лазерные сканеры безопасности, используемые по периметру роботизированных ячеек, должны соответствовать стандарту IEC 62046:2018, чтобы считаться устройствами с рейтингом безопасности. Стандарт определяет время отклика, возможности обнаружения (минимальная чувствительность к объекту), устойчивость к воздействию окружающей среды и требования к самоконтролю. В сварочной ячейке это особенно актуально, поскольку брызги, дым и испарения при сварке могут ухудшать работу оптических датчиков; устройства, соответствующие стандарту IEC 62046, должны сохранять свою функцию обнаружения при уровнях загрязнения, характерных для сварочной среды.
Ссылка на стандарт IEC 62046:2018: официальный каталог IEC.
Уровень 2: Региональные правила, регулирующие безопасность роботизированной сварки.
Маркировка CE и Регламент ЕС по машиностроению 2023/1230
В Европейском Союзе роботизированные сварочные ячейки относятся к оборудованию, подпадающему под действие Регламента 2023/1230/EU о машиностроении, который заменяет Директиву 2006/42/EC о машиностроении и становится обязательным для новых рынков с 20 января 2027 года. Будучи регламентом (а не директивой), он применяется единообразно во всех государствах-членах ЕС без национальной транспозиции. Требования к роботизированной сварочной ячейке с маркировкой CE включают: оценку рисков в соответствии с ISO 12100, соответствие гармонизированным стандартам EN ISO 10218-1/2 и EN IEC 62046, полный технический файл и подписанную декларацию соответствия ЕС. Регламент 2023 года добавляет требования к кибербезопасности подключенных машин и расширяет требования к системам управления машинами на основе искусственного интеллекта. Оба требования актуальны для современных сварочных ячеек с визуальным отслеживанием шва или контролем качества с помощью ИИ.
OSHA и ANSI/RIA R15.06 в Соединенных Штатах
В Соединенных Штатах безопасность роботизированной сварки регулируется OSHA 29 CFR Part 1910 Subpart O (Машины и защита машин) и, для требований, специфичных для роботов, стандартом ANSI/RIA R15.06-2012, американским национальным стандартом для промышленных роботов и роботизированных систем — Требования безопасности. ANSI/RIA R15.06 — это согласованный стандарт, разработанный Ассоциацией робототехнической промышленности (RIA), и широко используется в качестве инженерного эталона для проектирования роботизированных ячеек в американском производстве. Хотя стандарты ANSI технически являются добровольными, OSHA регулярно ссылается на несоответствие ANSI R15.06 как на доказательство признанной опасности в соответствии с Общим положением об обязанностях (раздел 5(a)(1)). Для сварочных ячеек применяется AWS Z49.1 (Безопасность при сварке, резке и смежных процессах) наряду с R15.06 для опасностей, специфичных для дуги.
OSHA.gov: Стандарты безопасности роботов и машин | Официальный стандарт ANSI/RIA R15.06.
GB 11291.1-2011 в Китае
В Китае безопасность промышленных роботов регулируется стандартами GB 11291.1-2011 (Роботы и роботизированные устройства, требования безопасности для промышленных роботов, часть 1: Роботы) и GB 11291.2-2013 (часть 2: Роботизированные системы и интеграция), которые являются прямыми китайскими адаптациями стандартов ISO 10218-1 и ISO 10218-2. Отечественные производители и интеграторы роботов, поставляющие сварочные системы в Китай, должны соответствовать этим стандартам GB. Поставщики, ориентированные на экспорт, дополнительно стремятся получить сертификаты CE и TUV, чтобы одновременно выйти на европейский и мировой рынок.
Уровень 3: Конструкция ячейки. Меры безопасности для сварочных роботов.
Элементы управления конструкцией сварочной ячейки представляют собой физические и электрооптические аппаратные компоненты, создающие защитный барьер между движением робота и доступом человека. Каждый тип устройства имеет определенную категорию производительности (согласно ISO 13849-1) и конкретную область применения в сварочной ячейке.
Стационарная охрана (охрана категории 4)
Стационарные физические ограждения (панели из стальной сетки, сварные рамы или сплошные металлические корпуса) обеспечивают наивысшую категорию механической защиты и не требуют электронных средств для поддержания своей функции безопасности. Для обычных промышленных сварочных ячеек, работающих с высокоскоростными тяжелыми роботами (диапазон полезной нагрузки от 6 до 200 кг), стационарные ограждения по периметру являются стандартным базовым вариантом. Ограждения должны быть спроектированы таким образом, чтобы никакие отверстия не позволяли получить доступ к опасной зоне руками или пальцами в соответствии с таблицами безопасного расстояния EN ISO 13857:2019. Для снятия стационарных ограждений требуются инструменты; их нельзя открыть, не выключив ячейку. Для сварочных ячеек ограждения также служат защитой от брызг и УФ-излучения.
Световая завеса (IEC 61496-1 / IEC 62046)
Световые завесы (оптоэлектронные устройства безопасности, OESPE) являются стандартным устройством контроля доступа у главного входного проема ячейки. Они генерируют матрицу инфракрасных лучей; любое прерывание приводит к срабатыванию защитной остановки. Стандарт IEC 61496-1 регулирует работу самого светового завеса; стандарт IEC 62046:2018 регулирует его применение в качестве средства защиты роботизированной ячейки. Световые завесы классифицируются по типу: тип 2 (самотестирование, подходит для применений с низким уровнем риска) и тип 4 (высшая категория производительности, необходимая для непосредственного выполнения функций безопасности в промышленной роботизированной ячейке). В сварочной ячейке световые завесы типа 4 являются стандартными у ворот доступа оператора. Ключевые требования к установке включают: правильное безопасное расстояние, рассчитанное исходя из времени остановки робота и времени отклика завесы, достаточную высоту установки для предотвращения прохода под ней, и защиту от случайных срабатываний из-за брызг сварки (обычно это решается путем размещения завесы за панелью, отклоняющей брызги, или с помощью функции заглушения нижних лучей).
Для подробного сравнения применения световых завес и сканеров областей см. Руководство по стандартам безопасности промышленных роботов.
Площадной сканер (лазерный сканер безопасности)
Лазерные сканеры безопасности проецируют горизонтальную или вертикальную лазерную плоскость и в режиме реального времени отображают защитное поле. Они являются предпочтительным защитным устройством для сварочных ячеек с коботами без ограждений и гибридных ячеек, где траектория приближения оператора не привязана к одним воротам. Сканер может определять несколько концентрических зон: зону предупреждения (замедляет робота до безопасной скорости) и зону остановки (останавливает движение робота). Такая градуированная реакция поддерживает контроль скорости и расстояния в соответствии со стандартом ISO/TS 15066. Сканер должен соответствовать стандарту IEC 62046:2018, а его показатель PFHD (вероятность опасного отказа оборудования в час) должен учитываться при расчете общего уровня безопасности или уровня производительности ячейки. Для сварочных работ, наряду с соответствием стандарту безопасности, критериями выбора являются степень защиты корпуса (минимум IP65) и устойчивость к воздействию сварочных дымов.
Двуручное управление, защитный коврик и блокировка двери.
Устройства управления двумя руками (соответствующие стандарту ISO 13851) используются в ручных сварочных операциях и гибридных ячейках, где человек запускает последовательность движений робота. Они требуют одновременного управления обеими руками, что исключает работу одной рукой в ячейке. Защитные коврики (напольные датчики давления) определяют присутствие оператора по контакту с полом и используются в ячейках, где сканирование сверху или по периметру нецелесообразно. Блокировки дверей (кодированные магнитные предохранительные выключатели или блокировки с электромагнитным замком в соответствии со стандартом ISO 14119) гарантируют, что двери доступа в ячейку не могут открыться во время движения робота. Для сварочной ячейки блокировочные выключатели должны соответствовать категории 3 или категории 4 согласно стандарту ISO 13849-1, чтобы соответствовать категории цепи аварийной остановки робота.
Уровень 4: Управление безопасностью технологического процесса (ПЛК, аварийная остановка и функции безопасной скорости)
Меры безопасности технологического процесса реализуются в системе управления и определяют поведение робота при возникновении аварийной ситуации. В отличие от физических защитных ограждений, эти меры безопасности представляют собой программное обеспечение и электронику; их конструкция должна быть официально проверена для подтверждения требуемого уровня безопасности.
ПЛК с уровнем безопасности SIL 2-3 / Performance Level de
Программируемый логический контроллер безопасности (ПЛК безопасности) с соответствующим уровнем защиты выполняет функции безопасности роботизированной ячейки: контролирует входные сигналы от устройств безопасности (световые завесы, сканеры, блокировки), отправляет команды остановки роботу и источнику питания для сварки, а также поддерживает безопасное состояние до выполнения сброса оператором. ISO 13849-1:2023 определяет уровни производительности (PL a – e) для функций безопасности; большинство функций безопасности промышленных роботизированных ячеек должны соответствовать уровню PL d (соответствующему SIL 2 согласно IEC 62061) или PL e (SIL 3). На практике крупные производители роботов интегрируют сертифицированный контроллер безопасности в корпус робота; интегратор ячейки добавляет отдельный ПЛК безопасности или модуль реле безопасности для управления более широкими блокировками ячейки. Линейка промышленных сварочных роботов EVST включает в себя встроенные на заводе выходы функций безопасности, совместимые с ПЛК безопасности сторонних производителей, поддерживающие сертифицированные TUV рабочие процессы интеграции, используемые европейскими системными интеграторами.
Категории цепей аварийной остановки (категории 0, 1 и 2)
Схемы аварийной остановки (e-top) на роботизированных сварочных ячейках классифицируются в соответствии со стандартом IEC 60204-1 по принципу их остановки:
- Категория 0 (Неконтролируемая остановка): Питание привода немедленно отключается. Робот замедляется под действием силы тяжести/инерции. Используется в случаях, когда робот должен остановиться независимо от положения.
- Категория 1 (контролируемая остановка): Робот замедляется и останавливается под управлением сервопривода, после чего питание отключается. Используется в случаях, когда неконтролируемая остановка может привести к вторичным опасностям (например, падению тяжелой детали).
- Категория 2 (контролируемая остановка, сохранение питания): Робот замедляется до полной остановки и удерживает положение, не отключая питание привода. Используется в ячейках для совместной работы, где робот должен оставаться в заданном положении для ручного управления при повторном входе в систему.
В большинстве роботизированных сварочных ячеек периметральная защита активирует остановку категории 1 (контролируемое замедление перед отключением питания), чтобы предотвратить неконтролируемое движение горелки, которое может привести к разбрызгиванию расплавленного металла. Кнопка ручной аварийной остановки обычно активирует остановку категории 0 для обеспечения максимальной скорости реакции.
Контроль безопасной скорости, безопасная зона и ручное управление
Современные контроллеры роботов с высоким уровнем безопасности, помимо аппаратных блокировок, обеспечивают сертифицированные программные функции безопасности. Мониторинг безопасной скорости ограничивает скорость центральной точки инструмента (ЦТП) робота до заданного максимума, когда человек находится в контролируемой зоне, что позволяет проводить совместные операции загрузки без полного отключения питания. Функции безопасной зоны определяют виртуальные 3D-границы в рабочем пространстве робота; если ЦТП пытается пересечь границу, контроллер генерирует сигнал остановки безопасности до того, как робот достигнет края зоны. Режим ручного управления позволяет оператору перемещать манипулятор робота вручную с помощью рукоятки обучения, в то время как контроллер безопасности контролирует усилие и скорость, что позволяет программировать и настраивать робота без полного отключения питания. Эти программные функции безопасности должны иметь независимую сертификацию (обычно TUV или Bureau Veritas) и должны быть подтверждены во время ввода в эксплуатацию посредством испытаний на неисправность в соответствии с требованиями приложения ISO 10218-2:2025.
Типы архитектуры систем безопасности сварочных камер
Архитектура безопасности роботизированных сварочных ячеек не является универсальной. Существует четыре распространенные конфигурации, каждая из которых имеет свой набор стандартов, габариты и профиль близости к оператору.
| Архитектура | Тип робота | Первичные стандарты | след | Близость оператора | Уровень стоимости (доллары США) |
|---|---|---|---|---|---|
| Огороженная традиционная камера | Промышленный (6-200 кг) | ИСО 10218-1/2, МЭК 62046, ИСО 13849-1. | Большой (охрана увеличивает периметр на 1.5-3 м) | Во время работы ничего не происходило. | от 80 тыс. до 250 тыс.+ |
| Беспрепятственная ячейка кобота | Совместная работа (3-20 кг) | ISO/TS 15066, ISO 10218-2:2025, IEC 62046 | Компактный (область сканирования определяется полем) | Разрешена погрузка/разгрузка рядом с основным местом погрузки/разгрузки. | 35k - 90k |
| Гибридная лазерно-завесная ячейка | Промышленное оборудование + сканер местности + световая завеса | ISO 10218-1/2, IEC 61496-1, IEC 62046 | Уменьшенный забор против полного забора | Вход только через контролируемые ворота. | 120k - 300k |
| Мобильная роботизированная сварка | Кобот на автономных мобильных роботах или на линейном пути. | ISO 10218-1/2, ISO 15066, ISO 3691-4 (AMR) | Переменная (динамическое рабочее пространство) | Мониторинг осуществляется с помощью динамического сканера. | 80k - 200k |
Традиционные огороженные сварочные ячейки остаются доминирующими в крупносерийном производстве автомобильной и конструкционной стали, где время цикла и допуски на качество сварки не оставляют места для остановок из-за близости оператора. Бесконтактные ячейки с использованием коботов являются самым быстрорастущим сегментом, чему способствуют внедрение среди малых и средних предприятий и дефицит сварщиков, зафиксированный Американским сварочным обществом (AWS). Согласно прогнозу AWS о дефиците сварщиков, к 2028 году в США ожидается дефицит более 330 000 квалифицированных сварщиков, и сварка с использованием коботов и архитектуры совместной безопасности напрямую решает эту проблему. Более подробную информацию об архитектуре безопасных ячеек для сварки с помощью коботов см. в разделе... Сравнение MIG, TIG и лазерной роботизированной сварки: руководство.
Опасности, специфичные для сварки в роботизированных сварочных ячейках.
Опасности, связанные с движением робота, рассматриваются в стандарте ISO 10218. Опасности, связанные с процессом сварки, требуют отдельного, параллельного рассмотрения. На практике оценка рисков для роботизированной сварочной ячейки, которая ссылается только на ISO 10218 и игнорирует опасности дуги и химических веществ, не соответствует требованию ISO 12100 об выявлении всех существенных опасностей, связанных с оборудованием.
Защита от электрической дуги и УФ-излучения (степень защиты IP для электрокабелей).
Дуга, образующаяся при MIG или TIG сварке, излучает интенсивное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Незащищенное воздействие УФ-излучения на расстоянии сварочной дуги может вызвать фотокератит (воспаление глаз от дуги) в течение нескольких секунд. Для роботизированных ячеек контроллер робота, сервоприводы и кабели ПЛК безопасности должны соответствовать условиям работы дуги: кабели должны быть проложены в трубах, разъемы должны иметь соответствующую степень защиты IP (обычно минимум IP65 для компонентов в зоне дуги), а УФ-непроницаемые панели должны экранировать все линии обзора оператора относительно дуги. Стационарные ограждения выполняют двойную функцию, являясь УФ-защитным экраном; для бесконтактных ячеек с коботами требуются УФ-блокирующие шторы или экраны на всех открытых сторонах, обращенных к оператору. Соответствует стандартам AWS Z49.1 и AWS В инструкциях по технике безопасности указаны конкретные требования к цветовым значениям сварочных экранов.
Опасность воздействия паров и газов (предельные значения воздействия, установленные NIOSH)
Роботизированная сварка генерирует дым со скоростью от 0.1 до 0.8 грамма в минуту в зависимости от процесса, типа проволоки и силы тока. Дым шестивалентного хрома (Cr(VI)) при MIG-сварке нержавеющей стали классифицируется Международным агентством по исследованию рака (IARC) как канцероген группы 1. Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) устанавливает рекомендуемый предел воздействия (REL) для сварочного дыма на уровне 1 мг/м³ (средневзвешенное значение за 8 часов) и отдельный REL для Cr(VI) на уровне 0.2 мкг/м³. Роботизированные сварочные ячейки должны включать систему вытяжки дыма от источника: вытяжное сопло, установленное на горелке, потолочный вытяжной колпак или специальный робот для вытяжки дыма, размер которого позволяет поддерживать концентрацию ниже применимого предельно допустимого уровня воздействия (ПДУ) NIOSH или местного уровня. Предельно допустимый уровень воздействия OSHA для общего количества сварочного дыма составляет 5 мг/м³ (средневзвешенное значение за 8 часов); многие государства-члены ЕС применяют более низкий REL NIOSH.
Разбрызгивание, термическая опасность и пожар (NFPA 51B)
В роботизированной ячейке брызги сварочного металла создают две опасности: вторичное воспламенение горючих материалов и повреждение критически важных компонентов, включая кабели, сканеры и световые завесы. Стандарт NFPA 51B (Стандарт противопожарной защиты при сварке, резке и других работах с горячим воздухом) требует минимального расстояния в 10 метра от горючих материалов в точке сварки или использования огнестойких барьеров. В роботизированной ячейке защитные экраны от брызг (металлические перегородки, расположенные между точкой сварки и периметром ячейки) защищают устройства безопасности от брызг и снижают риск вторичного воспламенения. Попадание брызг на оптику сканера безопасности может привести к сбою устройства (остановке) или, в худшем случае для более старых устройств без самоконтроля, к сбою в работе (прохождение через дефект загрязнения). Сканеры, соответствующие стандарту IEC 62046:2018, требуют самоконтроля на наличие загрязнений, которые могут повлиять на возможность обнаружения; В конструкции ячейки также следует предусмотреть протокол очистки оптики сканера в рамках графика профилактического обслуживания.
Методология оценки рисков для роботизированных сварочных ячеек
ISO 12100:2010 (Безопасность машин, общие принципы проектирования, оценка и снижение рисков) — это всеобъемлющий методологический стандарт, устанавливающий приоритет над всеми стандартами, специфичными для робототехники и сварки. Он определяет трехэтапный итеративный процесс: оценка рисков (идентификация опасностей, оценка рисков, анализ рисков), снижение рисков (по своей сути безопасная конструкция, средства защиты, информация для использования) и документирование остаточных рисков.
График рисков и HARA
Для роботизированных ячеек оценка риска обычно использует либо график риска (качественный, согласно Приложению A стандарта ISO 13849-1), либо матрицу анализа опасностей и оценки рисков (HARA) для определения требуемого уровня производительности для каждой функции безопасности. Переменные в графике риска: тяжесть травмы (S1/S2), частота и продолжительность воздействия (F1/F2) и возможность избежать опасности (P1/P2). Большинство опасностей, связанных с движением робота в сварочной ячейке (раздавливание, запутывание), оцениваются как S2/F2/P1, что приводит к требуемому уровню производительности d для функции безопасности, защищающей от этой опасности.
Компоненты систем управления, связанные с безопасностью (SRP/CS)
После определения требуемого уровня производительности для каждой функции безопасности интегратор должен спроектировать связанные с безопасностью части системы управления (SRP/CS) для достижения этого уровня. Стандарт ISO 13849-1:2023 описывает архитектуру и методологию расчета надежности компонентов. Для функции безопасности уровня PLd обычно требуется двухканальная архитектура (категория 3 или категория 4 согласно ISO 13849-1) с перекрестным мониторингом между каналами. Рассчитанная вероятность опасного отказа в час (PFHd) должна быть ниже порогового значения для назначенного уровня PL. Для полной сварочной ячейки этот расчет охватывает ПЛК безопасности, световую завесу или сканер, функцию остановки робота с учетом требований безопасности и блокировочные выключатели на всех дверях доступа.
Исходя из опыта ввода в эксплуатацию многороботных сварочных комплексов, этап оценки рисков и подготовки документации по SRP/CS обычно требует от 80 до 120 часов работы инженера по технике безопасности на двухстанционном комплексе средней сложности до начала проверки аппаратного обеспечения. Интеграторы, недооценивающие этот этап, регулярно сталкиваются с задержками ввода в эксплуатацию, когда уполномоченный орган или аудит заказчика выявляют пробелы в документации по функциональной безопасности.
Правила техники безопасности при роботизированной сварке: контрольный список соответствия (8 шагов)
- Оценка рисков (ISO 12100): Проведите полную идентификацию опасностей и оценку рисков, охватывающие опасности, связанные с движением механических роботов, дуговым разрядом/УФ-излучением, воздействием дыма и газов, термическими и пожарными опасностями, а также электрическими опасностями. Задокументируйте остаточные риски и обоснуйте выбранные меры по их снижению.
- Проектирование ячеек в соответствии со стандартом ISO 10218-2:2025: Разработайте компоновку рабочей зоны, конфигурацию ограждений, размеры зоны безопасности (безопасные расстояния согласно EN ISO 13857) и ограничения скорости программы робота для достижения требуемого уровня производительности для каждой определенной функции безопасности.
- Выбор и проверка защитных устройств (IEC 62046:2018): Выберите световые завесы, сканеры зоны, защитные коврики и блокировки с сертифицированными показателями производительности (значениями PFHd), которые соответствуют целевому уровню PL. Подтвердите степень защиты IP и устойчивость к загрязнениям в сварочной среде.
- Проектирование систем управления с учетом требований безопасности (ISO 13849-1 / IEC 62061): Разработайте логику ПЛК безопасности и архитектуру цепи аварийной остановки. Рассчитайте уровень PL или SIL для каждой функции безопасности. Предоставьте проект на проверку квалифицированному инженеру по функциональной безопасности (инженеру TUV FS или аналогичному).
- Контроль условий сварочных работ (AWS Z49.1 / NFPA 51B / NIOSH): Установите системы вытяжки, размеры которых соответствуют процессу сварки и используемым материалам. Установите экраны, блокирующие УФ-излучение, на всех участках, находящихся в поле зрения оператора относительно сварочной дуги. Проверьте защиту от брызг для критически важных компонентов. Обеспечьте минимальное расстояние в 10 футов от горючих материалов или эквивалентную противопожарную защиту в соответствии с NFPA 51B.
- Ввод в эксплуатацию, валидация и функциональное тестирование: Проверьте каждую функцию безопасности, выполнив принудительное отключение. Отключите световую завесу, активируйте сканер зоны, разблокируйте соединение, затем убедитесь, что робот останавливается в пределах требуемого тормозного пути. Проверьте аварийную остановку с помощью всех кнопок. Убедитесь, что источник питания сварочного аппарата отключается одновременно с движением робота во всех сценариях остановки.
- Пакет документации: Составьте техническую документацию (ЕС) или эквивалентный пакет документации: оценку рисков, расчеты SRP/CS, сертификаты безопасности устройств, электрические схемы, протоколы подтвержденных испытаний и руководства по эксплуатации/техническому обслуживанию. Для маркировки CE: подпишите Декларацию соответствия и нанесите маркировку CE.
- Обучение операторов и ежегодная проверка: Проведите обучение всех операторов и обслуживающего персонала по вопросам опасностей, характерных для каждой ячейки, мест аварийной остановки и запрещенных действий (обход блокировок, игнорирование сканеров). Запланируйте ежегодную документированную проверку безопасности, включающую проверку работоспособности устройств безопасности, проверку состояния кабелей и ограждений, а также анализ любых изменений в программе, внесенных с момента последней проверки.
Сертифицированные платформы для сварочных роботов и соответствующая стандартам конструкция сварочных ячеек
Соответствующая требованиям роботизированная сварочная ячейка начинается с робота, обладающего необходимыми функциями безопасности, требуемыми стандартом ISO 10218-1. Крупнейшими поставщиками платформ, соответствующих стандарту ISO 10218-1 и имеющих европейскую сертификацию, являются FANUC, KUKA, ABB, Yaskawa и ESTUN, занимающие лидирующие позиции по объему поставок. EVST предлагает промышленные роботы для сварки и коллаборативные роботы серии XR с сертификацией CE, SGS и TUV, проверенные в практике интеграции в сварочные ячейки более чем в 100 странах. Для применения в опасных сварочных средах, связанных с легковоспламеняющимися покрытиями или растворителями для подготовки поверхности, взрывозащищенные коллаборативные роботы серии EVST XR-EX (IP68, двойная сертификация ATEX/IECEx) расширяют архитектуру безопасности, охватывая классифицированные атмосферы зон 1 и 2, что является отдельным требованием от стандартной системы безопасности роботизированной сварки. См. Руководство по взрывозащищенному коботу для данного конкретного пути соответствия требованиям.
Согласно наблюдениям экспертов отрасли, выбор роботизированной платформы влияет на сроки проверки безопасности, поскольку роботы с заводской интеграцией систем безопасности (контролируемые сигналы остановки, сигналы безопасной скорости, сигналы безопасной зоны) снижают нагрузку на проектировщика по сравнению с платформами, требующими внешних модулей реле безопасности для выполнения тех же функций. Интеграторы сообщают, что ячейки, построенные на платформах, сертифицированных по стандарту ISO 10218-1, с заводской документацией по функциям безопасности, сокращают этап ввода в эксплуатацию на 20–30% по сравнению с ячейками, где функции безопасности реализованы извне. Подробное описание выбора и интеграции компонентов сварочной ячейки см. в [ссылка на документацию]. Руководство по компонентам и интеграции роботизированной сварочной ячейки.
Часто задаваемые вопросы: Безопасность при роботизированной сварке
Безопасно ли для оператора работать рядом с коботом во время сварки, пока работает сварочная дуга?
Рукоятка кобота соответствует требованиям по ограничению мощности и усилия согласно стандартам ISO/TS 15066 и ISO 10218-2:2025, поэтому контакт с рукояткой контролируется до безопасных пороговых значений усилия. Однако сварочная дуга, УФ-излучение, дым, брызги и нагрев требуют отдельного контроля, не предусмотренного только стандартом для коботов. Соответствующая требованиям бескамерная сварочная ячейка с коботом включает в себя сканер зоны безопасности уровня 2, УФ-непроницаемые шторы или экраны и систему вытяжки дыма. Оператор может работать на соседней станции загрузки во время сварки, но не должен входить в зону дуги. Дуга гаснет, и сканер подтверждает отсутствие препятствий, прежде чем оператор вернется для выгрузки.
В чём разница между световой завесой и сканером зоны для сварочной ячейки?
Световая завеса (IEC 61496-1 / IEC 62046) создает вертикальную плоскость инфракрасных лучей у фиксированного проема ячейки. Любое прерывание приводит к срабатыванию аварийной остановки. Сканирующий экран создает двухмерное защитное поле на полу вокруг ячейки, поддерживает несколько зон (предупреждение и остановка) и может быть переконфигурирован по мере изменения планировки ячейки. Световые завесы лучше всего подходят для фиксированных проемов ворот; сканирующие экраны предпочтительны для бесконтактных ячеек с коботами и мобильных роботов. Оба устройства должны соответствовать стандарту IEC 62046:2018 для работы в роботизированных ячейках. В сварочных условиях ключевым фактором выбора является устойчивость к загрязнениям.
Чем на практике отличаются требования CE и OSHA/ANSI RIA R15.06?
Маркировка CE в соответствии с Регламентом ЕС по машиностроению 2023/1230 требует предоставления документации перед выходом на рынок: оценки рисков, технического досье и декларации соответствия. Для машин, отнесенных к категории высокого риска, требуется проверка уполномоченным органом. В США контроль со стороны OSHA осуществляется после инцидента и инициируется инспекцией; ANSI RIA R15.06-2012 — это добровольный согласованный стандарт, на который OSHA ссылается в своем Общем положении об обязанностях. Регламент ЕС 2023 также добавляет требования к кибербезопасности для подключенных машин; в ANSI R15.06 пока нет аналогичного положения. Обе системы требуют формальной оценки рисков и проверки функциональной безопасности функций безопасности ячейки.
Сколько обычно стоит проверка безопасности роботизированной сварочной ячейки?
Согласно наблюдениям отрасли, полная проверка безопасности роботизированной сварочной ячейки на европейском рынке обычно стоит от 8 000 до 25 000 евро в зависимости от сложности ячейки и необходимости проверки уполномоченным органом. Это включает в себя оценку рисков по стандарту ISO 12100, расчет уровня безопасности по стандарту ISO 13849-1, проверку функциональной безопасности логики ПЛК безопасности и приемку в эксплуатацию. Одностанционные ячейки со стандартным оборудованием безопасности стоят дешевле; многороботные коллаборативные ячейки со сканерами зон и функциями безопасной зоны — дороже. В США проверка безопасности по стандарту ANSI RIA R15.06 стоит примерно столько же и обычно выполняется квалифицированным специалистом по безопасности роботов (RSP).
Как часто необходимо проводить повторную сертификацию или проверку роботизированной сварочной ячейки?
Стандарты ISO 10218-2:2025 и ANSI RIA R15.06 требуют проведения формальной переоценки рисков всякий раз, когда производственный участок претерпевает существенные изменения: новая модель робота, модифицированная оснастка, новые программы обработки деталей, изменяющие профили скорости или границы зон, или изменения в аппаратном обеспечении цепи безопасности. Помимо проверок, инициированных изменениями, большинство операторов на рынке ЕС планируют ежегодную проверку безопасности, чтобы убедиться в том, что устройства безопасности остаются откалиброванными и не были внесены незадокументированные изменения. В отсутствие изменений или инцидентов первоначальная Декларация соответствия CE остается действительной, но документированная ежегодная проверка компетентным лицом является передовой отраслевой практикой.
Для получения индивидуального предложения по вашему проекту, включающего проверку соответствия стандартам CE/ANSI, спецификацию устройств безопасности для вашей рабочей зоны и рекомендации по конфигурации сварочных роботов с заводской интеграцией функций безопасности ISO 10218-1, отправьте электронное письмо. sales@evsrobot.com или напишите нам Ватсап/ВиЧатТипичный ответ в течение 24 часов.