王春

摘 要：文章闡述了工業(yè)機器人安全生產(chǎn)的重要意義，以工業(yè)機器人沖壓應用為例，從機器人應用現(xiàn)場、電氣設計、現(xiàn)場操作三個方面介紹了工業(yè)機器人系統(tǒng)安全和防錯技術的應用及相應的安全規(guī)范。

關鍵詞：工業(yè)機器人；安全生產(chǎn)；分析

近幾年來，隨著我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉型升級，中國制造2025，工業(yè)4.0的推進、中國工業(yè)機器人市場實現(xiàn)了爆發(fā)式增長。工業(yè)機器人已在國內很多行業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，包括汽車及汽車零部件制造業(yè)、機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領域中，其典型應用有焊接、涂膠、沖壓、裝配、噴漆及搬運等。

在工業(yè)機器人提升工作效率和產(chǎn)品品質的同時，其安全生產(chǎn)問題也應該是重中之重。最近德國大眾工廠發(fā)生了一起員工遭遇機器人意外傷害而身亡的事件，機器人抓住了這名工人，并將他擠向一塊金屬板。由于傷勢過重，這名工人在被送往醫(yī)院之后不治身亡。這不是第一起機器人傷人事件上，它又一次在機器人安全生產(chǎn)問題上敲響了警鐘。下面以機器人沖壓應用為例來淺談下如何保障機器人安全生產(chǎn)。

1 機器人應用現(xiàn)場安全

1.1 人的安全

（1）機器人操作以“安全第一，預防為主”為原則，使用機器人過程中人的安全永遠為第一位。（2）把機器人安裝在沒有漏洞的安全圍欄內，這樣，在機器人運行過程中，可以有效防止人員進入機器人工作區(qū)。（3）在機器人操作運行中或者等待中，切不可進入機器人的運動范圍。（4）護欄上的安全門應帶有安全插銷及其感應裝置。安全門必須通過拔開插銷才能打開，并且拔開插銷必須能使機器人自動安全停止。（5）當需要示教/檢查機器人，而進入安全圍欄時，操作人員必須將安全插銷隨身帶在身上再進入，以免有人意外操作機器人。同時，要在電控箱前指派一個監(jiān)察員，用于監(jiān)控各操作，并能隨時準備按緊急停止按鈕。監(jiān)察員也必須是完成了相關培訓課程的員工。（6）清晰地標示當前機器人狀態(tài)，例如：“自動模式”“示教中”“安裝調試中”“維修保養(yǎng)中”等信息。這樣每個人都可以看到機器人當前的運行情況。

1.2 系統(tǒng)設備的安全

（1）機器人夾具。機器人夾具的傳感器需接進整個系統(tǒng)，機器人進行與夾具有關的動作時需確認夾具的狀態(tài)信號，機器人夾具應設為在失電情況下閉合，保證在突然掉電時手爪中的產(chǎn)品不會掉落。機器人夾具的設計應保證機器人取放料時姿態(tài)流暢，動作合理。（2）外圍設備。外圍設備是指送料機，傳送帶，收料機等系統(tǒng)接口設備。獨立的外圍設備與系統(tǒng)配線連接時應使用繼電器隔離，外圍設備中與人員操作有關的部分應在方便位置設置系統(tǒng)急停按鈕。（3）沖床模具。沖床模具上應有感應物料狀態(tài)的傳感器，應能檢測到?jīng)_床模具上是否有料？是否疊料？并以此信號控制沖床。（4）沖床。為了對應沖床的雙手制啟動，將系統(tǒng)發(fā)出的啟動信號經(jīng)繼電器轉換后，將繼電器常開觸點并接在沖床啟動輸入點的常開回路上，繼電器常閉觸點串接在沖床啟動輸入點的常閉回路中。沖床的安全光柵應能檢知機器人的取放料動作。系統(tǒng)與沖床聯(lián)機時，使用繼電器隔離，沖床的維修與保養(yǎng)應由有專業(yè)資格的人員完成。（5）工業(yè)機器人。本應用使用六軸多關節(jié)機器人，應在機器人的工作范圍以外設置軟件限位，防止機器人誤操作運動到其他位置。機器人操作應設置密碼，只有相應指定權限的人員才可進行機器人操作。如果系統(tǒng)中有設備報警或有設備打至手動狀態(tài)，此時系統(tǒng)應向機器人發(fā)送暫停信號并中斷系統(tǒng)自動程序。沖壓應用的機器人應配備過載保護板，一旦發(fā)生撞機使機器人立即停止。

2 電氣設計的安全

2.1 機器人安裝位置

（1）在設計時應先通過軟件仿真現(xiàn)場位置，得出機器人的最佳安裝位置，包括機器人的安裝高度。（2）機器人安裝底座必須固定緊固，防止機器人高速運行時將底板帶起。（3）機器人的運行路徑要避免J4軸運動過大及J5軸0度時情況，防止出現(xiàn)奇異點現(xiàn)象。（4）走直線運動時，要避免某一軸運動過多，盡量做到平衡。（5）J2軸的最佳角度范圍為0度左右，J3軸的最佳角度為90度左右，不能有J3軸跟J2軸成直線這種情況。

2.2 機器人程序設計

（1）機器人程序力求簡單明了，不要有過多的邏輯判斷。（2）內部速度限制，尤其是直線運動時，不能設定超過電機的額定轉速。（3）一定要設定安全位置才能啟動程序。（4）當?shù)却盘枙r間過長時，要自動暫?；蛑兄钩绦颍乐谷斯とヌ幚硇盘枙r機器人突然動作。（5）機器人退出沖床后在發(fā)啟動信號前應先對當前位置進行判斷，此位置是否為安全位置，避免上模下壓時壓到機器人夾具。（6）發(fā)沖床啟動信號時，前面的運動指令一定要用精確到位的運動模式。（7）機器人點位的命名要有規(guī)律，便于記憶及調試，且所有機器人程序點位名統(tǒng)一化。（8）第一次自動運行前，機器人程序必須經(jīng)過2人及以上人員檢查并簽字確認，確認無誤后才可上線調試。（9）機器人第一次試運次的速度，必須低于10%。

3 現(xiàn)場操作安全

（1）調試時嚴禁身體的任何部分進入沖床的模具位置。（2）在調試沖床的點位時，必須二人，一人調機，一人在旁邊監(jiān)督，確認能在緊急情況下緊急停止相關設備。（3）調試機器人沖床內點位時，必須停掉沖床電機電源，并懸掛警告牌于沖床的操作臺。（4）調試機器人沖床內點位時，應先檢查沖床的光柵是否正常。（5）嚴禁擅自改動沖床的線路，所有沖床部分的線路安裝及維修由有沖床維修專業(yè)資格的人員完成。（6）當出現(xiàn)故障時，一定要確認系統(tǒng)中各設備的狀態(tài)，確認各設備的自動程序都已終止后才可以處理故障。（7）定期對設備進行點檢，確認各設備的狀況良好。

只有在保障機器人系統(tǒng)安全和防錯技術應用的前提下，制訂出嚴格的安全規(guī)范并遵守它，才是杜絕各種機器人事故、安全生產(chǎn)的關鍵。

參考文獻

[1]葉暉.工業(yè)機器人典型應用案例精析[M].機械工業(yè)出版社.ISBN：9787111423591.

[2]蘭虎.工業(yè)機器人技術及應用[M].機械工業(yè)出版社.ISBN：97871114

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