工業(yè)機器人維修中的物理隔離與能量鎖定操作規(guī)范是保障人員安全和設(shè)備穩(wěn)定運行的核心措施，需嚴格遵循國際標準與行業(yè)最佳實踐。以下從技術(shù)規(guī)范、操作流程、特殊場景應(yīng)對及典型案例等方面展開說明：
一、核心標準與法規(guī)依據(jù)
國際標準
1. ISO 10218-1/2：明確工業(yè)機器人設(shè)計、安裝及維修的安全要求，要求物理隔離裝置(如防護欄、安全門)必須具備機械強度和互鎖功能，且維修區(qū)域需通過警示標識(如黃黑條紋、“禁止進入” 字樣)清晰界定。
2. ISO/TS 15066：針對協(xié)作機器人，規(guī)定維修時需關(guān)閉協(xié)作模式，通過光幕或力控傳感器實現(xiàn)動態(tài)隔離，同時要求維修人員佩戴專用安全手環(huán)或鑰匙，確保機器人僅在授權(quán)操作下運行。
3. IEC 60204-1：強調(diào)電氣系統(tǒng)隔離需使用專用斷路器鎖具，且每個鎖具需唯一標識，避免誤操作。
國家與地區(qū)規(guī)范
1. OSHA 29 CFR 1910.147(美國)：要求能量鎖定(LOTO)必須覆蓋所有危險能量源(電氣、液壓、氣動等)，并通過 “掛牌上鎖” 程序確保維修期間設(shè)備無法啟動。
2. GB/T 44686-2024(中國)：將危險能量定義為可能造成傷害的電氣、機械、化學等能量形式，規(guī)定隔離裝置需具備物理隔斷能力，且鎖具與標簽需配套使用。
二、物理隔離操作規(guī)范
(一)硬件隔離措施
機械隔離
1. 防護欄與安全門：維修時需關(guān)閉機器人工作區(qū)域的防護欄，并通過機械鎖或電子鎖固定，防止非授權(quán)人員進入。例如，ABB IRB6700 機器人的安全門需與控制系統(tǒng)聯(lián)動，門開啟時機器人自動停機。
2. 運動部件鎖定：使用夾具或鎖定銷固定機器人關(guān)節(jié)，防止重力作用導致部件意外移動。例如，發(fā)那科機器人維修時需對機械臂關(guān)節(jié)進行機械鎖定，并通過扭矩扳手驗證鎖定狀態(tài)。
電氣隔離
1. 電源切斷：通過專用斷路器或接觸器切斷機器人主電源，并使用鎖具固定斷路器手柄。例如，使用 BOZZYS 鋼制安全鎖(型號 G81L)鎖定斷路器，鑰匙由維修人員單獨保管。
2. 信號隔離：斷開伺服驅(qū)動器、PLC 等控制信號線纜，并使用光電隔離器(如 SunYuan ISO 系列)防止信號干擾引發(fā)誤動作。
(二)標識與警示
1. 可視化標簽：在隔離裝置(如斷路器、閥門)上懸掛 “禁止操作” 標簽，注明維修人員姓名、聯(lián)系方式及預(yù)計恢復時間。
2. 區(qū)域劃分：使用警戒線或地面標識區(qū)分維修區(qū)域與正常運行區(qū)域，并在入口處設(shè)置 “維修中，禁止進入” 警示牌。
三、能量鎖定(LOTO)操作流程
(一)六步執(zhí)行法
準備階段
1. 風險評估：識別所有危險能量源(如電機、液壓泵、儲氣罐)，并制定針對性隔離方案。例如，液壓系統(tǒng)需關(guān)閉油泵并釋放管路壓力。
2. 工具準備：配備專用鎖具(如氣源鎖 HA03505、斷路器鎖)、標簽、萬用表等工具，并檢查鎖具完整性。
停機與溝通
1. 正常停機：通過機器人示教器或控制柜執(zhí)行正常關(guān)機程序，確保運動部件完全停止。例如，安川機器人需進入 “示教模式” 后操作急停按鈕。
2. 通知相關(guān)方：通過廣播、電子看板或現(xiàn)場告知，確保周邊人員知曉維修狀態(tài)。
隔離與鎖定
1. 能量源隔離：切斷電源、氣源、液壓源等，并使用鎖具固定隔離裝置。例如，使用 HA03505 氣源鎖鎖定氣動閥門，防止壓力意外恢復。
2. 殘留能量釋放：通過泄壓閥、短路電容等方式釋放儲存能量(如液壓系統(tǒng)需打開放油閥，電氣系統(tǒng)需短接電容)。
驗證與測試
1. 零能量檢測：使用萬用表測試電源電壓、氣壓表檢查管路壓力，確保能量完全切斷。例如，維修庫卡機器人時需用非接觸式電壓檢測儀確認控制柜無電壓。
2. 功能測試：嘗試啟動設(shè)備，驗證隔離有效性。例如，按下啟動按鈕后設(shè)備應(yīng)無任何反應(yīng)。
維修作業(yè)
1. 過程監(jiān)控：維修期間需保持鎖具在位，且至少每 2 小時重新驗證能量隔離狀態(tài)。例如，ABB 機器人維修時需每小時檢查安全門鎖狀態(tài)。
2. 異常處理：若發(fā)現(xiàn)鎖具被擅自移除或能量意外恢復，立即停止作業(yè)并重新執(zhí)行 LOTO 程序。
恢復與檢查
1. 解除鎖定：維修完成后，按逆序移除鎖具，恢復能量源連接。例如，先解鎖氣源鎖，再接通電源。
2. 功能測試：空載運行機器人，確認所有功能正常后恢復生產(chǎn)。
(二)特殊場景處理
1. 多人協(xié)作維修：使用 “鎖箱” 集中管理鑰匙，每位維修人員需將個人鎖掛在鎖箱上，確保所有人員撤離后才能解鎖。
2. 跨班次作業(yè)：鎖具鑰匙需通過書面交接記錄，接班人員重新驗證能量隔離狀態(tài)后才可繼續(xù)維修。
3. 緊急情況：若需臨時解除鎖定，需由授權(quán)人員評估風險并監(jiān)督操作，事后重新執(zhí)行 LOTO 程序。
四、典型案例與事故啟示
德國大眾機器人致死事件(2015 年)
1. 原因：維修人員未對機器人執(zhí)行 LOTO 程序，導致機器人意外啟動擠壓致死。
2. 教訓：必須嚴格執(zhí)行能量鎖定，且維修區(qū)域需物理隔離。
烏蘭察布冷庫提升機事故(2024 年)
1. 原因：維修人員未釋放配重塊能量，導致載貨臺突然上升擠壓致死。
2. 教訓：殘留能量釋放是 LOTO 的關(guān)鍵步驟，需明確寫入操作規(guī)范。
五、培訓與認證要求
1. 人員資質(zhì)：維修人員需接受 LOTO 專項培訓，并通過機械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心等機構(gòu)的認證(如 “工業(yè)機器人裝調(diào)維修工” 證書)。
2. 定期復訓：每 2 年進行一次復訓，內(nèi)容包括新設(shè)備操作、事故案例分析等。
六、注意事項
1. 鎖具管理：鎖具需專用且定期檢查，禁止用于非隔離用途(如鎖工具箱)。
2. 環(huán)境適應(yīng)性：在高溫、潮濕等惡劣環(huán)境中，需使用耐腐蝕鎖具(如 304 不銹鋼材質(zhì))。
3. 文檔記錄：每次 LOTO 操作需填寫記錄單，包括隔離時間、人員、能量源類型等信息。
通過以上規(guī)范的嚴格執(zhí)行，可有效降低工業(yè)機器人維修過程中的安全風險，確保人員與設(shè)備安全。建議企業(yè)結(jié)合自身設(shè)備特點，制定詳細的操作手冊，并定期開展應(yīng)急演練，以提升安全管理水平。
