Стандарты безопасности сварочных роботов: ISO 10218, оценка рисков и то, что должен знать каждый производитель

Стандарты безопасности сварочных роботов: ISO 10218, оценка рисков и то, что должен знать каждый производитель

Стандарты безопасности сварочных роботов - это набор международных и национальных правил в отношении проектирования, системной интеграции и оперативного применения промышленных робототехнических систем, предназначенных для сварочных целей. международные/национальные стандарты включают ISO 10218, ANSI/A3 R15.06 и AWS D16.1. Причина, по которой эти стандарты существуют, заключается в том, что сварочные элементы, включающие промышленных роботов, все чаще используются в сочетании с высокоскоростным оборудованием и дуговыми бликами, вспышками УФ-излучения, искрами, электрическим ударом и потенциально смертельными испарениями - совокупность факторов, которые уже привели к десяткам смертельных случаев на рабочем месте и сотням серьезных травм по всей Северной Америке. В этом справочнике обобщаются соответствующие правила безопасности, объясняется, как провести анализ рисков, излагаются необходимые меры безопасности для вашего использования сварочный робот cell и подчеркивает, что отрасль ошибается.

Почему существуют стандарты безопасности сварочных роботов и почему они не являются необязательными

Все ячейки сварочного робота, которые мы производим на корабле Чжоусян, с отчетом об анализе рисков и проверке. Мы делаем это по собственному желанию и для соблюдения международных/общенациональных стандартов, чтобы защитить наших сотрудников и клиентов. Сложная статистика несчастных случаев в системах сварочных роботов поражает:

A Исследование NIOSH опубликовано в Американском журнале промышленной медицины (2023 г.) выявил 41 смертельный случай от внутризаводской робототехники в 1992-2017 гг. из них 83% касались стационарных роботов (тип, используемый при сварке — — сварка) и 78% касался удара робота-инструмента по рабочему во время обычной работы. Отдельный Анализ отчетов OSHA о тяжелых травмах за 2024 год в период с 2015 по 2022 год было обнаружено 77 несчастных случаев, связанных с роботами, при этом инциденты со стационарными роботами приводили в основном к ампутациям пальцев и переломам головы и туловища.

Никакого стандарта безопасности Управления по охране труда (OSHA) не существует специально для робототехники на рабочем месте. Вместо этого агентство обеспечивает безопасность сварки и безопасность роботов с помощью существующих общеотраслевых стандартов - Machine Guarding (29 CFR 1910.212), Lockout/Tagout (29 CFR 1910.147) и знакового пункта об общих обязанностях, раздел 5 (a)(1).Если OSHA считает, что существует признанная опасность, и вы не провели оценку риска, связанную с ней, оно может преследовать умышленное нарушение, влекущее за собой до $165514 за каждый случай. В случае Ajin USA гибель робота у поставщика Hyundai привела к 48 умышленным нарушениям и более $2,5 миллионам комбинированных штрафов.

ISO 10218: Глобальная система безопасности сварочных роботов

ISO 10218 - это международный стандарт безопасности, состоящий из двух частей, который устанавливает требования безопасности для промышленных роботов и робототехнических систем. Часть 1 определяет требования безопасности при проектировании и производстве робота; Часть 2 посвящена системной интеграции и применению. Обе части получили серьезные изменения в феврале 2025 года - первое крупное обновление безопасности промышленных роботов за 14 лет и самое революционное за более чем десятилетие.

В национальном контексте Северной Америки, АНСИ/А3 Р15.06-2025 (аккредитован Американским национальным институтом стандартов (комбинирует обе части стандарта ISO 10218) Опубликованный Ассоциацией по развитию автоматизации (A3, ранее Ассоциация роботизированной промышленности), он вырос со 162 страниц до 403 страниц и теперь представляет собой третью часть, посвященную обязанностям пользователей. Несмотря на то, что стандарты являются полностью добровольными, OSHA признает ANSI/A3 R15.06 в качестве применимых стандартов безопасности - суд или исследователь обычно рассматривают этот стандарт как необходимый минимум. Там, где конкретные роботизированные сварочные приложения требуют иных или более строгих требований, роботизированные системы должны соответствовать стандартам, специфичным для конкретных приложений, которые укрепляют безопасность за пределами общей структуры.

Для сварочной робототехники, AWS D16.1M/D16.1:2018, спецификация для роботизированной дуговой сварки, обеспечивает дополнительные требования безопасности для систем сварочных роботов и вспомогательного оборудования, охватывающего процессы GMAW и FCAW, включая обязательную оценку рисков для систем роботов для дуговой сварки, проверку программы (сухой запуск без дуги) и наблюдение обученного персонала. во время операций сварки под напряжением.

Оценка риска для сварочных роботов

Оценка риска является основой каждой соответствующей ячейки сварочного робота. как ISO 10218-2, так и ANSI/A3 R15.06 требуют, чтобы интегратор провел документированную оценку риска до того, как ячейка поступит в производство. Пропустите этот шаг, и любая другая мера безопасности, которую вы установите, не имеет документального обоснования.

Методика оценки рисков следующая ИСО 12100:2010 out the Foundational Type-A machinery (средства безопасности), определяющие трехэтапный процесс: определить пределы оборудования (преднамеренное использование, предсказуемое неправильное использование, все этапы жизненного цикла), систематически выявлять все опасности, а также оценивать риск для каждого из них. RIA TR R15.306-2016, сопутствующий стандарт, добавляет подход, основанный на задачах, специально для роботизированных ячеек: разбить каждую деятельность человека вокруг робота (программирование, обучение, обслуживание, загрузка, устранение неполадок, уборка и оценка опасностей для каждой задачи индивидуально.

На нашем производственном цехе в Чжоусяне мы рано узнали, что самые большие сбои в оценке риска происходят из-за того, что робот рассматривается как единый источник опасности, а не картируется каждая задача, которую человек выполняет рядом с ним. Обучайте подвесного оператора во время работы робота на пониженной скорости другим опасностям, чем техник по техническому обслуживанию, который устраняет затор с открытыми ограждениями. Оба сценария требуют четких мер безопасности и документации.

Категории опасности для клеток сварочного робота

• Механические опасности — дробление и точки защемления между рукой робота и приспособлениями, удар от неожиданного движения, опасность захвата, летящая брызга
• Электрические опасности — воздействие сварочного тока, электромагнитная энергия, запасенная в конденсаторах и пневматических системах, электрический удар от открытых проводников
• Термическая опасность на горениях дугового излучения, горячих поверхностях горелки и заготовки, расплавленном металлическом контакте
• Сварочное дуговое излучение い УФ-облучение, вызывающее вспышку сварщика (фотокератит), примерно половина травм дуговых глаз приходится на коллег, которые не занимаются сваркой
• Вдыхание дыма (сварка паров, содержащих марганец, шестивалентный хром (Cr VI), оксид цинка и другие токсичные соединения
• Шум, шум процесса, движение робота и периферийное оборудование

По сравнению с ручной сваркой роботизированная сварка определяет требования к защищенным пространствам, контролю скорости робота и целостности блокировки, выходящие за рамки ручных операций. ISO 10218-2 предусматривает требования для каждого этапа жизненного цикла элемента, от первоначального проектирования до вывода из эксплуатации.

Защитные меры для сварочных роботов-клеток — физические и электронные

Как только оценка риска позволяет исключить опасности, которые не могут быть устранены ею, следующим шагом является внедрение мер безопасности для ячейки сварочного робота. Эффективная ячейка сварочного робота включает в себя многоуровневую систему защиты - физические барьеры для первичной защиты, электронные меры защиты в качестве вторичной системы и системы аварийной остановки в качестве последней линии защиты.

Для расчета минимального безопасного расстояния для световых завес требуется формула ISO 13855: S = (K×T) + C, где K - скорость приближения (2000 мм/с для подхода "рука/рука"), T - общее время срабатывания системы (световая завеса + монитор + остановка машины), а C - дополнительное расстояние, основанное на разрешении обнаружения. Для большинства ячеек сварочного робота этот расчет дает минимальное монтажное расстояние 400800 мм от зоны опасности.

Зональная архитектура безопасности является на данный момент лучшей практикой безопасности для роботизированных сварочных ячеек Физические барьеры с блокированными воротами образуют внешнюю зону Зона предупреждения, контролируемая лазерными сканерами, вызывает звуковую и визуальную тревогу при приближении персонала Защитная зона запускает контролируемую остановку с рейтингом безопасности (теперь называемую “moncontrolledstill” в ISO 10218:2025), если кто-либо нарушает границу. Доступ к внутренней зоне внутри ячейки (для защищенных ворот) требуются процедуры полной блокировки/тегаута.

Совместная безопасность роботов в сварке

Совместные роботы переживают стремительную эволюцию в сварке, но технический язык также меняется. ISO 10218:2025 теперь относится к “совместные приложения”, а не к “совместные роботы”. Почему? классифицируется ли робот как совместный, зависит от варианта использования, а не от инструментального компонента. Если инструментальный компонент сварки ограничен по силе, но это процесс, который не является совместным, то это не совместная ситуация.

ISO/TS 15066 い, развивающийся для классификации и обучения в контексте ISO 10218-2:2025 — — что четыре режима работы представляют собой ситуации совместной работы:

1. Контролируемая остановка с рейтингом безопасности; Робот не движется до тех пор, пока человек не войдет или пока он/она не выйдет за пределы опасной зоны; полностью бежит, когда нет человека.
2. Ручное руководство; робот перемещается непосредственно пользователем, который управляет им, через портативное устройство, расположенное рядом с концевым эффектором. (обучение пути)
3. Мониторинг скорости и разделения; Робот и пользователь используют одно и то же рабочее пространство, в то время как датчики поддерживают безопасное расстояние на всем протяжении.
4. Ограничение мощности и силы (PFL); Контакт ожидается; полезная нагрузка, скорость и инерция ограничены, поэтому силы остаются ниже биомеханических пороговых значений болевого синдрома (обычно 250 мм/мин или меньше)

Университет Майнца провел исследование биомеханических пределов для всего тела и пришел к выводу, что никакие контакты с лицом, черепом или лбом не допустимы ни в одном режиме совместного применения. в приложении А к стандарту ISO/TS 15066 перечислены максимальные силы для 12 областей и 29 мест на теле. Квазистатические (зажимные) пороги составляют 4065% переходных (ударных) значений, поскольку устойчивое сжатие вызывает повреждение тканей при меньших силах.

Обучение операторов, СИЗ и культура безопасности

Инженерный контроль и меры безопасности включают первые два уровня иерархии снижения риска в роботизированных сварочных системах. Обучение, СИЗ и административный контроль. Третий уровень иерархии undaddress пробелы, которые оборудование не может покрыть.

OSHA 29 CFR 1910.252 указывает подходящую защиту глаз для сварщика и помощника Для GMAW — общий процесс в роботизированной сварке, которые имеют номинальную оценку, сварочные шлемы должны быть оттенком 10-13, основанным на силе тока (оттенок 11 от 60-160 Ампер, 12 от 160-250 Ампер, 14 от 250-500 Ампер, согласно ANSI/AWS). Даже операторам, контролирующим роботизированную сварку через смотровые окна, нужна защита с оттенком (дуга не различает ручную сварку и стойку. За сварочными шлемами защитные стекла с боковыми щитками следует носить подальше от дуги для защиты от частиц при полете и отраженного УФ-излучения в среде сварки.

Улавливание и вытяжка дыма одинаково важны. OSHA определяет механическую вентиляцию всякий раз, когда внутренняя часть рабочего пространства составляет менее 10 000 кубических футов на сварщика или высота потолка составляет менее 16 футов и не менее 2 000 кубических футов на сварщика. ACGIH устанавливает пороговое предельное значение для общих сварочных паров на уровне 5 мг/м³ (8-часовой TWA), но отдельные компоненты имеют гораздо более низкие пределы: марганец - 0,02 мг/м³ и шестивалентный хром - 0,01 мг/м³. Правильная вентиляция не может быть заменена исключительно через PPE для сварки нержавеющей стали и высокомарганцевых сплавов.

Контрольный список обучения операторов сварочных роботов

• ✔
  Локаут/тегаут (29 CFR 1910.147) — либо авторизованные, либо затронутые сотрудники
• ✔
  Обучите работе подвески на пониженной скорости с помощью переключателя включения
• ✔
  Место аварийной остановки и активация для каждой станции
• ✔
  Выбор и проверка СИЗ — проверка оттенка шлема, защита органов дыхания, огнестойкая одежда
• ✔
  Распознавание опасности дуговой сварки — воздействие ультрафиолета, риски образования брызг, ожоги от брызг
• ✔
  Проверка программы сухого хода (согласно AWS D16.1) перед сваркой под напряжением
• ✔
  Процедуры отчетности о сбоях и участие в культуре безопасности

Во время нашего обучения в Zhouxiang мы требуем, чтобы каждый новый оператор сварочного кобота прошел контрольный список проверки программы выше, прежде чем самостоятельно управлять ячейкой. также требуется переподготовка при любом изменении компоновки ячейки, программного обеспечения контроллера или процесса сварки. OSHA требует от работодателя документировать требования к обучению (что-то не удается сделать многим предприятиям прямо перед проверкой соответствия.

Создание культуры безопасности выходит за рамки индивидуального обучения (оно означает последовательное соблюдение правил безопасности, отчетности по охране труда и технике безопасности, а также внимание к безопасности на всех уровнях для всего персонала, входящего в роботизированную сварочную камеру.

Общие ошибки соблюдения требований безопасности и способы их предотвращения

Одна из областей постоянного несоответствия, которую мы наблюдаем во время интеграционных аудитов, - это предположение, что покупка робота с рейтингом CE автоматически делает ячейку совместимой. Это не так. Тестирование производителя роботов охватывает робота само по себеISO 10218-1. Соображения безопасности на уровне ячеек (анализ безопасности на уровне ячеек), документация по валидации, защита от конечного пользователя и системный интегратор (ISO 10218-2).

В основе своей лежит то, что большинство этих ошибок связано с отношением к безопасности как к одноразовой установке, а не к текущей программе. ANSI/A3 R15.06-2025 теперь включает в Часть 3 явные обязанности пользователя, признавая, что роль конечного пользователя не заканчивается вводом в эксплуатацию объектов с оцифрованными роботизированными системами контроля безопасности В 3,2 раза больше шансов пройти аудит OSHA и ISO 10218 без выводов, в основном потому, что автоматическое отслеживание выявляет недокументированные модификации, которые не учитываются ручными процессами.

Сильные программы безопасности следуют четким принципам безопасности: каждая модификация промышленного сварочного робота вызывает повторную оценку параметров безопасности, потенциальные пробелы в безопасности документируются, а использование роботизированных систем контроля безопасности проверяется на соответствие применимым требованиям.

Часто задаваемые вопросы