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自动焊接机器人安全性能测试的国家标准有哪些具体要求

时间:2025-07-23 来源:微析研究院 点击:0

随着工业自动化普及,自动焊接机器人在汽车、工程机械等行业的应用愈发广泛。其高效焊接能力提升生产效率的同时,高速运动、电弧辐射、电气隐患等风险也随之凸显。为规范机器人安全设计与测试,我国出台了多维度国家标准,覆盖机械、电气、焊接工艺等核心环节,为企业开展安全性能验证提供了明确的技术依据。

GB 11291.1-2011:基础安全与风险评估的底层逻辑

GB 11291.1-2011《工业环境用机器人 安全要求 第1部分:机器人》是自动焊接机器人安全的“总则”。标准要求制造商必须全面识别机器人全生命周期的危险——从机械伤害(如臂端碰撞、焊枪脱落)到热伤害(电弧、飞溅物),再到电气伤害(漏电、电磁干扰)和有害气体(焊接烟尘中的一氧化碳),确保无遗漏。

风险评估需遵循“分析-评价-降低”三步法:先通过模拟运行、现场调研列出所有潜在危险;再结合伤害程度(轻微划伤到死亡)和发生概率(频繁到罕见)评定风险等级;最后按“本质安全优先”原则降低风险——比如机器人臂的高速运动风险,优先通过限制空载速度不超过2m/s实现本质安全,而非仅依赖外围防护栏。这种底层逻辑确保安全设计从源头抓起,而非事后补救。

GB 11291.2-2013:机械安全的刚性约束

GB 11291.2-2013《工业环境用机器人 安全要求 第2部分:机器人系统与集成》聚焦机械安全的具体细节。运动部件防护是重点:机器人工作区域必须设物理防护栏,高度不低于1.2米,栏柱间距≤120mm(防止人员钻越);防护栏入口需装联锁装置,打开时机器人立即断电停止,避免人员误入。

末端执行器(焊枪)的固定要求更严格:连接部位需用双螺母或销钉防松,需通过1.5倍额定载荷的拉力测试——比如额定载荷5kg的焊枪,需承受7.5kg拉力不松动,防止焊接中掉落伤人。急停装置是“最后一道防线”:系统需设至少2个独立急停按钮(本体和控制柜各一个),按钮为红色蘑菇头,直径≥40mm,按下后所有轴立即断电,且需手动旋转才能复位,避免误触重启。

GB 5226.1-2019:电气安全的细节规范

自动焊接机器人的电气安全需符合GB 5226.1-2019《机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件》。绝缘电阻是基础指标:动力电路(电机供电)绝缘电阻≥1MΩ,控制电路(传感器、PLC)≥2MΩ,测试用500V兆欧表;保护接地要求更细——接地端子与金属外壳的电阻≤0.1Ω,接地导线截面积≥1.5mm²(铜芯),确保漏电时电流快速导入大地,避免人员触电。

电磁兼容性(EMC)是防止误动作的关键。标准要求机器人通过静电放电(±8kV接触放电、±15kV空气放电)和射频辐射(10V/m)测试——比如焊接现场的电焊机产生电磁干扰,机器人控制电路需用屏蔽电缆、控制柜接地,确保干扰下不会突然启动或轨迹偏移。这些细节直接关系到机器人运行的稳定性,避免因电气问题引发安全事故。

GB/T 12642-2013:焊接工艺的特殊安全要求

GB/T 12642-2013《工业机器人 性能规范及其试验方法》针对焊接工艺的安全痛点提出要求。电弧辐射防护方面,焊接工位必须装遮光罩,遮光号≥12号(符合GB/T 3609.1),覆盖焊接区域全部视角,且与机器人运动联动——机器人移动时遮光罩同步跟随,确保电弧始终被遮挡,防止紫外线灼伤眼睛。

有毒气体排放要求更具体:焊接烟尘浓度需符合GBZ 2.1(如一氧化碳≤30mg/m³),因此工作站必须装局部通风装置,通风口正对焊接点,风速≥0.5m/s(热球风速仪测量);过滤装置需定期更换,确保对0.3μm颗粒物过滤效率≥90%。飞溅物防护也不放松:机器人臂杆、关节需涂防飞溅涂层(如聚四氟乙烯)或装可拆卸防护板,防止飞溅物粘附导致部件磨损或短路。

GB/T 39405-2020:协作机器人的“人机共存”安全

对于需与人员协同工作的焊接机器人(协作机器人),GB/T 39405-2020《协作机器人 安全要求及测试方法》给出特殊规则。碰撞安全是核心:机器人与人体碰撞时,峰值力≤150N,持续力≤50N(用测力传感器模拟碰撞),碰撞后立即停止并声光报警,避免造成挤压伤。

安全监控区域需分三级:用激光雷达或视觉传感器划“安全区-警告区-危险区”。人员进入警告区(距机器人1米),机器人降速至原速度50%以下;进入危险区(0.5米内),立即停止。手动引导功能也有约束:必须设“引导按钮”(需双手按压或持续按住),按下后才会跟随手动调整姿态,防止误触导致机器人突然运动。这些要求让“人机协作”从概念落地为可操作的安全准则。

GB/T 14283-2008:安全性能的测试验证方法

GB/T 14283-2008《工业机器人 性能规范及其试验方法》规定了安全性能的测试流程。重复定位精度测试用激光跟踪仪,测量末端10次重复运动的位置误差,弧焊机器人要求≤±0.05mm——精度不达标会导致焊接轨迹偏移,引发碰撞或焊接缺陷。

安全功能测试更注重实操:急停测试需测停止时间(按钮触发到轴停≤0.5秒);联锁装置测试需打开防护栏,检查机器人是否立即停止且无法启动;碰撞检测用软质探头(直径100mm泡沫球)撞击臂杆,看是否停止报警。耐久性测试要求连续运行1000小时(模拟两班制),运行后检查减速机、轴承磨损量≤设计值10%,确保长期运行的安全性。这些测试方法让安全要求从“纸上条款”变成可验证的指标。

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