工业机器人-安全规范

工业机器人安全规范GB11291—1997国家技术监督局1997—09—02批准1998—04—01实施前言本标准等效采用ISO10218：1992《工业机器人——安全》。根据该标准的技术内容，对GB11291一89《工业机器人安全规范》进行了修订，并在编写格式上一一对应，且遵循GB／T1．1—1993和GB/T1．22—1993的规定。本标准删除了ISO10218中3．1和3．2的标题及术语“人”与“人员”的词条。GB／T12643—90《工业机器人术语和图形符号》中已有的术语，本标准不重复列出。本标准比GB11291—89的内容更全面，综合性更强，增加了安全分析和风险评价、机器人系统的设计及安全防护等章节。本标准从实施之日起代替GB11291—89《工业机器人安全规范》。本标准的附录A为提示的附录。本标准由中华人民共和国机械工业部提出。本标准由全国工业自动化系统标准化技术委员会归口。本标准起草单位：机械工业部北京机械工业自动化研究所、航天工业总公司811厂。本标准主要起草人：王荣勤、胡景锷、李良锋、陈佩云。ISO前言ISO(国际标准化组织)是各国家标准化团体(ISO成员体)世界范围的联合体。通常国际标准的制定通过ISO技术委员会来执行。各成员体对技术委员会已确定的感兴趣的项目有权派代表参加。国际组织、政府和民间团体可与ISO联系，也可参加该项工作。有关电气标准化的各项工作，ISO与国际电工委员会(IEC)紧密合作。技术委员会采纳的国际标准草案由全体成员体投票表决，要求至少75％的成员体表决赞成方能作为国际标准发布。国际标准ISO10218由ISO／TC184(工业自动化系统和集成)的分委会SC2(制造环境用的机器人)制定。附录A为提示的附录。引言本标准是确认在含有工业机器人的制造自动化系统中存在特殊危险而制定的。危险较好识别，但危险源在特定机器人系统中往往各不相同。危险的数量和类型与自动化过程的性质和装备的复杂性直接有关。与危险相关的风险随着所用机器人的类型及其应用和安装、编程、操作和维护方式而变化。由于确认在工业机器人应用中危险的多变性，故本标准给出了机器人设计和制造中的安全保证导则；又由于工业机器人应用中的安全受特定机器人系统设计和应用的影响，故本标准同时给出了机器人及其系统在安装、功能测试、编程、操作、维修期间的人身安全防护导则。1范围本标准规定了工业机器人及其系统在设计、制造、编程、操作、使用、修理和维护阶段的安全要求及注意事项。本标准适用于制造环境中的机器人及其系统。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB／T12643—1997工业机器人词汇(eqvISO8373：1994)GB／T12644—90工业机器人特性表示(eqvISO9946：1992)GB／T5226．1—1996工业机械电气设备第一部分：通用技术条件GB／T15706．1一1995机械安全基本概念与设计通则第一部分：基本术语、方法学GB／T15706．2—1995机械安全基本概念与设计通则第二部分：技术原则与规范ISO6385—1981工作系统设计中人类工效学原则3定义本标准除采用GB／T12643—1997中已定义的术语外，还采用下列定义。3．1使能装置enablingdevice一种手动操作装置，仅当其保持在预定位置时才允许机器人运动。3．2防护装置guard通过物理遮挡方式专用于提供防护的机械部件，按其结构可称为防护罩、壳、防护屏、栅栏、门、封闭式防护装置、隔栏等。3．3危险hazard可导致人身伤害或危及人体健康的情况。3．4危险状态(运动)hazardouscondition(motion)机器人或机器人系统可能导致人身伤害的状态(运动)。3．5握持运行控制装置hold-to-runcontrol一种控制装置，只当人工按住操作时才使机器人运动，一旦松开则运动停止。3．6安全防护联锁interlockforsafeguarding安全防护装置与机器人控制系统、动力系统及辅助设备相互连接的一种配置。3．7本地控制localcontrol由机器人系统控制板或示教盒进行操作的机器人的一种状态。3．8锁定lockout(tagout)动力隔离装置(如隔离开关)上的锁或标记置于“关”或“断”位置，表明该动力隔离装置或设备正受控制，此时不应操作。3．9现场传感装置presencesensingdevice具有传感区域或空间的一种装置，用以探测进入该区域或空间的任何干涉。注：现场传感装置包括光屏、电磁场、压敏装置、超声和红外装置及图像处理系统等。3．10慢速reducedspeed由机器人制造商提供的一种可选速度，用以自动限制机器人速度达到预定值，使人有足够的时间排除危险运动或停机。3．11风险risk伤害发生的概率和伤害程度的组合。3．12安全操作规程safeworkingprocedure当执行指派任务时，用以减少伤害可能性的规程。3．13安全防护装置safeguard用于防止进入危险点或危险区的防护装置或特定的人身保护装置。3．14安全防护空间safeguardedspace由安全防护装置所确定的空间(见图1)。注：安全防护空间包括限定空间。3．15安全防护safeguarding利用防护装置和保护装置及安全操作规程进行人身保护的措施。3．16故障查找troubleshooting(faultfinding)按顺序确定机器人系统不能完成规定任务或功能失效原因的行动。4总则4．1基本要求机器人的运行特性与其他设备不同。机器人以高能运动掠过比其机座大的空间，机器人手臂的运动形式和启动很难预料，且可能随生产和环境条件而改变。在机器人驱动器通电情况下，维修及编程人员有时需要进入其限定空间。且机器人限定空间之间或与其他相关设备的工作区之间可能相互重叠而产生碰撞、夹挤或由于夹持器松脱而使工件飞出等危险。安全防护措施的设计和选择应考虑机器人的类型、应用及与其他相关设备的关系，该设计和选择必须适合正在进行的工作，并且使得示教编程、设定、维护、程序验证及故障查找要求设备布局紧凑时，也能安全操作。选择安全防护措施应考虑与机器人安装有关的各种危险情况。在设计或选择合适的安全防护措施之前，必须识别各种危险和评价有关风险。预防偶然事故的技术措施遵循下述两条基本原则：——自动操作期间安全防护空间内无人；——当安全防护空间内有人进行示教、程序验证等工作时，应消除危险或至少降低危险。上述原则包括：——设立安全防护空间和限定空间；——机器人系统的设计，应使绝大多数作业在安全防护空间外完成，——要预设安全补偿措施，以防有人闯入安全防护空间。4．2安全分析进行安全分析必须：——对于考虑到的(包括估计需要出、入或接近危险区)应用，确定所要求的任务；——识别(包括与每项任务有关的故障和失效方式等)危险源(见4．2．1)；——评价风险(见4．2．2)；——考虑把风险降低到可接受程度的安全对策(见4．2．3)；——选择与所要求的任务及可接受的危险程度相一致的安全防护措施(见7．3，7．4和7．5)；——评价已达到的整体安全水平，并保证可接受(见4．2．3)。4．2．1危险源危险可能由机器人系统本身产生，也可来自周边设备，或来自人与机器人系统的相互干扰，如：a)由于下述设施失效或产生故障1)保护设施(如设备、电路、元器件)移动或拆卸；2)动力源或配电系统失效或故障；3)控制电路、装置或元器件失效或故障。b)机械部件运动引起夹挤或撞击1)部件自身运动；2)与机器人系统的其他部件或工作区内的其他设备相连的部件运动。c)储能1)在运动部件中；2)在电力或流体动力部件中。d)动力源1)电气；2)液压；3)气动。e)危险气氛、材料或条件1)易燃易爆；2)腐蚀或侵蚀；3)放射性；4)极高温或极低温。f)噪声g)干扰1)电磁、静电、射频干扰；2)振动、冲击。h)人因差错1)设计、开发、制造(包括人类工效学考虑)；2)安装和试运行(包括通道、照明和噪声)；3)功能测试；4)应用和使用；5)编程和程序验证；6)组装(包括工件搬运、夹持和切削加工)；7)故障查找和维护；8)安全操作规程。i)机器人系统或辅助部件的移动、搬运或更换。4．2．2风险评价机器人的尺寸、能力、速度和用途各有不同，因而，会存在不同种类和不同程度的危险。应评价机器人系统在安装、编程、操作、使用、故障查找和维修时的风险(见GB／T15706．1—1995的第6章)。在驱动器工作的情况下，当需要接近机器人时，应特别小心。在特殊情况下经允许接近机器人时，应设计和应用合适的安全防护装置。并注意由于动能等因素，机器人急停后的最终位置不能完全确定。4．2．3安全措施选择对策安全措施由设计阶段的安全措施和要求用户实施的安全措施构成。机器人系统的设计和开发首先应考虑保持可接受的性能等级。若达不到，安全防护应考虑在应用中保持机器人系统的柔性。安全防护包括采用安全防护装置、警示方式及安全操作规程等(见7．3，7．4和7．5及GB／T15706．1—1995第5章)。5基本设计要求5．1安全失效机器人系统在设计、制造和应用中应考虑到万一某个元部件(电气、电子、机械、气动或液压)发生不可预见的失效时，安全功能应不受影响，若受影响时，机器人系统仍应保持在安全状态。安全功能至少应包括如下方面：——限定运动范围；——紧急停机和安全停机；——慢速；——联锁防护装置。GB／T5226．1—1996的9．2的要求也适用于控制功能失效的情况。5．2电气设备机器人及机器人系统电气设备的应用应符合GB／T5226．1—1996的4．3～4．7的要求。5．3电源电源及接地(保护接地)要求应符合制造厂产品标准的规定。5．4电源隔离每个机器人系统都应有与其供电电源隔离的装置，该装置要设在无人身伤害危险之处，且具有断路或开路功能(供电电源切断装置的要求见GB／T5226．1—1996的5．3．3)。6机器人设计和制造6．1基本要求机器人制造厂应遵循本章和第5章叙述的原则设计和制造机器人。6．2人类工效学应用人类工效学的措施和数据，有助于提高安全水平，因而使作业更容易完成，且当人进行修理、维护、检查、编程、操作等作业时，可减少人因差错。其要求如下：——机器人各部件的设计应考虑操作人员的身材、姿势、体力和动作等特征(见ISO6385—1981的4．1．1和4．1．2)。——人机接口(包括操作和编程装置，信号单元比如手持式控制装置、控制板、计算机终端及应用程序的软件驱动装置)的设计和布局应易于操作。——应明确显示机器人工作方式及非编程停机原因等相应信息。6．3机械6．3．1基本要求应在原始设计中消除由机器人运动部件产生的危险，若不能消除，则应进行综合安全防护设计。必要时，则应考虑采取安全预防措施。6．3．2运动范围的限制为了限定主轴运动范围，机器人的设计中应采取预防措施。当计划要求使用限定运动范围方式时，应遵循下述原则：——可采用机械停止装置。该装置应是可调整的，当机器人在额定负载下以最大速度运动时，机械停止装置应能使其停止在任一已调整的位置。——仅当在设计、制造、安装时达到与机械停止装置同等的安全水平的情况下，可采取限定运动范围的其他方法，包括使用机器人控制器和GB／T5226．1—1996的9．3．2规定的限位开关。6．3．3防护罩和外壳构成危险因素的电、液等设备应备有固定防护罩或外壳，机器人操作期间不能打开和卸下防护罩。打开和卸下时要求使用工具。6．3．4运输运输时，应提供吊钩、吊环螺钉等。为防止运输时产生意外运动，要正确使用这些装置并将其定位。机器人上应标明重量。6．3．5安装的预防措施应提供牢固安装机器人的方法，以便在所有设计的操作条件下都能提供稳定的操作。6．4控制6．4．1面板布置操作控制器件应按GB／T5226．1—1996第10章的要求进行布置、标识和保护，以防出现意外的或偶然的误操作。6．4．2紧急停机手动操作急停器件应