Coboty pneumatyczne w strefach ATEX. Automatyzacja bez ryzyka zapłonu w środowisku wybuchowym

Automatyzacja procesów w lakierniach przemysłowych, zakładach chemicznych, młynach czy strefach obróbki pyłu drzewnego zderza się z potężnym murem dyrektyw ATEX. Obecność oparów rozpuszczalników lub zawieszonego pyłu oznacza, że najdrobniejsza iskra pochodząca z układu elektrycznego może zainicjować katastrofalny w skutkach wybuch.

Standardowe sześcioosiowe roboty przegubowe naszpikowane są elektroniką – silnikami krokowymi, serwonapędami, enkoderami optycznymi i kilometrami kabli komunikacyjnych. Aby takie ramię mogło legalnie pracować w strefie Ex (np. Zone 1 lub Zone 2), musi zostać zamknięte w hermetycznym kombinezonie lub ciężkiej opancerzonej obudowie, do której nieustannie tłoczy się gaz obojętny pod nadciśnieniem (tzw. systemy Purge & Pressurization). Generuje to gigantyczne koszty, ogranicza zasięg robota i całkowicie przekreśla możliwość jego bezpośredniej, bezpiecznej współpracy z człowiekiem (Cobot).

Kinematyka oparta wyłącznie na strumieniu powietrza

Zupełnie nowe podejście, zyskujące ogromną popularność w utrzymaniu ruchu zakładów wysokiego ryzyka, to Coboty Pneumatyczne. Inżynierowie pozbyli się z ramienia robota absolutnie wszystkich elementów elektrycznych. Zamiast silników, w przegubach maszyny znajdują się wysoce precyzyjne rotacyjne siłowniki pneumatyczne i silniki łopatkowe.

Zasada działania opiera się na decentralizacji logiki. Wyspa zaworowa (zawory piezoelektryczne sterujące ciśnieniem) oraz główny sterownik PLC znajdują się w bezpiecznej strefie hali lub wewnątrz certyfikowanej szafy rozdzielczej z dala od strefy wybuchowej. Z szafy do robota biegnie jedynie wiązka rurek kalibrowanych, tłoczących sprężone powietrze. Robot jest całkowicie „ślepy i głuchy” elektrycznie – to czysta mechanika napędzana gazem, co czyni go z natury iskrobezpiecznym (Intrinsically Safe).

Oprócz braku ryzyka wybuchu, pneumatyka oferuje jeszcze jedną gigantyczną przewagę. Ponieważ powietrze jest gazem ściśliwym, stawy robota zachowują naturalną sprężystość (Compliance). Jeśli ramię uderzy w człowieka pracującego obok, poduszka powietrzna w siłowniku ugina się, przejmując siłę uderzenia i zatrzymując maszynę natychmiast – bez użycia skomplikowanych czujników siły. Z punktu widzenia inżynierów produkcji, wdrożenie cobota pneumatycznego zdejmuje z budżetu koszty certyfikacji specjalistycznych szaf ochronnych i klatek wygrodzeniowych, dając wolną rękę w automatyzacji najbardziej niebezpiecznych gniazd produkcyjnych.