在智能制造持续落地的阶段,工业机器人的使用数量逐年上涨,不少制造厂区在产线改造阶段,会把安全隔离设施同步纳入规划。机器人围栏作为隔离人机作业区域的设施,防护等级不是统一标准,需要结合现场环境、机器人运行速度、作业载荷来匹配对应的等级。犇顶围栏长期跟进自动化防护配套的行业动态,结合现行通用规范,梳理机器人围栏防护等级的划分方式,帮助厂区运维、产线规划人员理清等级对应的适用场景。
(机器人围栏效果图)
一、IP 防尘防水等级划分逻辑
IP 编码是大家接触较多的防护分级方式,由两位数字依次代表防尘能力和防水能力,不同数字对应不同的防护阈值,不同等级之间适配的车间环境存在明显差别。 第一位数字代表防尘,区间从 0 到 6,数字越高,阻挡固体颗粒物进入围栏内部结构的能力越强。等级 0 代表没有防尘防护;等级 2 可以阻挡直径大于 12 毫米的固体异物;等级 4 能够阻隔直径超过 1 毫米的粉尘与杂物;等级 6 属于该体系下较高防尘层级,可阻挡细微粉尘持续堆积在围栏配套的电控组件缝隙当中。 第二位数字代表防水,区间从 0 到 8,用来区分设施抵御水流的能力。等级 1 可应对垂直滴落的水珠;等级 4 能够承受各个方向飞溅而来的水;等级 6 可以抵御短时间高压喷水冲刷;等级 8 支持长时间浸泡在水中。常规室内机器人工作站,大多选用 IP54、IP64 两个档位;而在有水洗工序、持续喷淋的食品、化工车间,一般会选用 IP65 及以上等级的围栏配套组件。 从项目统计来看,普通机加工车间里,选用 IP54 等级配套配件的项目占比接近七成,带冲洗工序的产线,选择 IP65 的项目占比更高。
二、机械抗冲击防护等级划分
除了防尘防水,机器人围栏还有一套针对机械撞击的防护分级标准,这个等级主要用来衡量围栏结构承受撞击荷载的能力,也是区分轻型、中型、重型围栏的核心依据。 轻型防护围栏,适合负载在 10 千克以内、运行速度低于 0.5 米每秒的协作机器人工位,能够抵御人员无意磕碰、小件工件滑落带来的冲击;中型防护围栏,适配负载区间 10 至 50 千克、运行速度在 1.5 米每秒以内的工业机器人,结构可以承接工件意外脱落产生的冲击;重型防护围栏多用于重载机器人工作站,这类机器人负载可以达到 200 千克以上,运行速度最高可以达到 3 米每秒,围栏框架、网格板材都需要提升厚度,满足对应的抗冲击等级要求。 很多厂区容易把 IP 等级和抗冲击等级混淆,一套围栏可以做到 IP64 防尘防水,但不一定满足重载机器人对应的机械冲击等级,两项指标需要分开核验。
三、安全类别防护等级划分
安全类别等级偏向安全回路与联锁体系,针对围栏搭配的安全门、限位开关、安全光栅这类电控配件,按照风险高低划分类别,从 B 类到 4 类依次提升安全冗余。 B 类为基础防护,结构简单,适合风险偏低的协作机器人区域;1 类依靠可靠元器件实现安全功能;2 类会增加周期性自检机制;3 类在单一元件失效的情况下,安全功能依旧可以维持;4 类拥有多重冗余回路,是高风险机器人工位常用的安全类别。 汽车焊装、重型锻造这类高危工位,大多会选用 3 类或者 4 类安全配套;电子组装、轻量分拣的协作机器人区域,很多项目选用 B 类或者 1 类配套就能够匹配风险等级。
四、等级选型的行业变化趋势
最近两年,行业里出现一个明显变化,不少新建工厂不再盲目追求最高等级的防护配置,而是按照风险评估结果分级选型,以此控制产线改造的投入。部分老厂区在原有围栏改造时,只更换电控配件提升安全类别,保留原有符合冲击标准的围栏框架,这种改造方式比整体换新节省三成左右的投入。 同时,行业规范对于防护等级核验的要求也在收紧,项目验收阶段,需要单独出具防尘防水、机械冲击、安全回路三项对应的核验记录,不再只依靠产品标注参数完成验收。犇顶围栏在跟进各类自动化防护项目时,持续收集不同行业的落地案例,整理不同工况下防护等级的搭配方案,为行业提供可参考的落地经验。
综合来看,机器人围栏的防护等级分为三套独立体系,分别对应环境密闭能力、结构抗冲击能力、安全控制系统冗余能力,三个体系互不替代。厂区在规划工作站的时候,要结合机器人参数、车间环境、作业风险综合判定等级,而不是只参照单一指标,才能让隔离设施匹配产线长期运行的安全需求。犇顶围栏(19933186180),免费定制方案。
