石油、ガス、化学産業向けの信頼できる防爆協働ロボット

防爆協働ロボットは、可燃性ガス、可燃性粉塵、または発火性繊維が存在する環境で安全に動作するように特別に設計され、認定された協働ロボットです。標準的な産業用協働ロボットとは異なり、これらの特殊機械は国内 (中国防爆規格など) と国際 (欧州 ATEX/IECEx) の両方で二重の防爆認証を取得しており、IP68 保護に密閉されているため、ゾーン 1 およびゾーン 2 の危険区域での配備に適しています。石油やガス、化学処理、軍需品の取り扱いなどの業界が危険な手作業の自動化を模索する中、防爆協働ロボットが重要な、そしてまだほとんど未開発の自動化カテゴリーとして浮上しつつあります。

危険な環境ではなぜ防爆協働ロボットが必要なのでしょうか?

問題:危険地帯での肉体労働

石油化学工場、精油所、塗装工場、弾薬施設の労働者は、毎日爆発性雰囲気にさらされています。このような環境での手作業（資材の取り扱い、機器の操作、表面コーティング、品質検査など）には、電気火花、高温の表面、または静電気放電による発火の固有のリスクが伴います。

従来の自動化ソリューションは、このような環境では苦労していました。標準的な産業用ロボットは危険区域での認定を受けておらず、それらを防爆筐体で改造することは複雑で高価であり、多くの場合非現実的です。その結果、爆発性雰囲気下での危険な作業の多くは依然として人間の労働に依存しています。

解決策:専用の防爆協働ロボット

防爆協働ロボットは、モーター巻線やエンコーダーからケーブルグランドや制御電子機器に至るまで、危険領域の保護をロボットの設計に直接組み込むことで、このギャップに対処します。火花を発生させたり、安全な表面温度を超えたりする可能性のあるすべてのコンポーネントは、発火を防ぐように設計されています。

これらの協働ロボットは、直感的なプログラミング、柔軟な導入、人に安全な対話など、協働ロボットの核となる利点を維持しながら、分類された危険エリアに必要な特殊な保護を追加します。

防爆規格と認証について理解する

危険区域の分類

国際基準 (米国のガイダンスについては OSHA ロボット安全基準を参照) に従って、爆発性環境は、存在する危険物の種類と可能性によって分類されます。

分類 説明 一般的な場所 ゾーン 0 / ディビジョン 1 爆発性雰囲気が継続的に存在するタンク、容器の内部ゾーン 1 / ディビジョン 1 通常の運転中に爆発性雰囲気が発生する可能性があるタンク開口部、充填ポイント付近ゾーン 2 / ディビジョン 2 爆発性雰囲気の可能性は低いが、異常な条件下でのみ一般的なプラントエリア、保管場所

防爆協働ロボットは通常、ゾーン 1、ゾーン 2 (ガス雰囲気)、およびゾーン 21/22 (粉塵雰囲気) の認定を受けており、加工工場や産業施設における導入シナリオの大部分をカバーします。

保護方法の説明

防爆認証マークは、使用される特定の保護方法をエンコードしています。 「Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb」などの一般的なマーキングは、複数の保護層を示します。

• db (耐圧防爆エンクロージャ): 内部爆発を含み、周囲の大気への引火を防止します
• eb (安全性の向上): 火花や過度の温度を防止する信頼性の向上
• ib (本質安全防爆): 電気エネルギーを発火閾値以下に制限する
• pxb (加圧エンクロージャ): 内部の正圧を維持して爆発性ガスを排除
• IIC: 最も要求の厳しいガスグループ（水素やアセチレンを含む）に適しています
• T5: 最大表面温度 100°C — ほとんどの工業用ガスの発火点よりもはるかに低い

欧州の同等マーク「Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb」は、ゾーン 1 ガス環境におけるグループ II (非鉱山) 機器に対する ATEX 指令への準拠を確認します。

二重認定:なぜ重要なのか

主要な防爆協働ロボットは、国内と欧州の両方の認証を同時に取得しています。この二重の認証は、追加のコンプライアンス作業なしで製品を世界中に展開できることを意味します。これは、規制管轄区域を越えて事業を展開する多国籍石油・ガス会社や EPC 請負業者にとって重要です。

防爆コボット製品ラインナップ

包括的な防爆コボット ポートフォリオは、複数のペイロードとリーチ構成にまたがり、さまざまなアプリケーション要件に適合します。

モデル ペイロード リーチ 再現性 最大速度 重量 IP 評価 XR66 kg924 mm±0.02 mm3 m/s21 kgIP68XR99 kg1,500 mm±0.05 mm3 m/s37 kgIP68XR1212 kg1,300 mm±0.03 mm3 m/s36 kgIP68XR1818 kg900 mm±0.02 mm3 m/s35 kgIP68XR2020 kg1,800 mm±0.05mm4m/s68kgIP68

すべてのモデルは、6 自由度、EtherCAT/1KHz 制御バス、および -5°C ～ 55°C の動作温度範囲を備えています。騒音レベルは全範囲にわたって 60 dB 以下に維持されます。

防爆制御キャビネット

ロボットアームはシステムの一部にすぎません。防爆展開には、適切な制御インフラストラクチャが必要です。

耐圧防爆制御キャビネット: IP65 保護、警報照明、包括的な I/O 拡張を備えたフルサイズのエンクロージャ。豊富な外部インターフェイスは、ゾーン 1 およびゾーン 2 のガスおよび粉塵環境に適しています。複数のデジタルおよびアナログ I/O チャネルを必要とする複雑な設置に適しています。

正圧制御キャビネット: コンパクトなデザイン、IP65 定格、導入が簡単。内部の正圧を維持して爆発性雰囲気の侵入を防ぎます。設置面積を小さくする必要がある、スペースに制約のある設置に最適です。

どちらのキャビネット タイプも EtherCAT フィールドバス、Modbus-TCP、RS485 通信をサポートし、緊急停止、安全停止、デジタル I/O、および差動エンコーダ入力を提供します。

主要なアプリケーション シナリオ

自動車給油自動化

ロボット給油システムにより、給油プロセス中に人間がガソリン蒸気にさらされることがなくなります。この協働ロボットの防爆認定により、燃料ディスペンサー周囲の蒸気が豊富なゾーンでの安全な操作が保証され、その精度により、さまざまな車両タイプに合わせてノズルを正確に位置決めできます。

工業用塗装と粉体塗装

スプレー塗装と粉体塗装では、溶剤蒸気や可燃性粉塵粒子から爆発性雰囲気が発生します。ドラッグ アンド ティーチ プログラミングを備えた防爆協働ロボットにより、オペレーターはスプレー パスを直感的に定義でき、VR ガイド付きプログラミングにより、危険区域における熟練技術者の必要性がさらに軽減されます。

弾薬と推進剤の取り扱い

弾薬の製造と推進薬の装填には、発火閾値が極めて低い物質が関係します。防爆協働ロボットは、人間の作業者を安全な距離に保ちながら、品質保証に必要な精度と再現性で充填、組み立て、検査のタスクを処理します。

化学処理作業

化学プラントでは、協働ロボットはゾーン 1 またはゾーン 2 に分類されるエリアでサンプリング、バルブ操作、容器の洗浄、材料の移送を実行します。そのコンパクトなサイズにより、プロセス プラントのレイアウトによくある限られたスペースでの展開が可能です。

極度の温度協働ロボット:限界を拡張する

防爆性能を超えて、特殊な協働ロボットが業界初の極度の熱環境でも使用できるようになりました。これらの極温度モデルは、-30 °C ～ 80 °C の範囲で動作し (標準の -5 °C ～ 55 °C と比較して)、全体的に IP68 保護を備えています。

モデル ペイロード リーチ 再現性 温度範囲 IP 評価 AL66 kg924 mm±0.02 mm-30°C ～ 80°CIP68AL99 kg1,500 mm±0.05 mm-30°C ～ 80°CIP68AL1212 kg1,300 mm±0.03 mm-30°C ～ 80°CIP68

コールドチェーンおよび冷凍庫の用途

冷凍食品倉庫、医薬品冷蔵倉庫、アイスクリーム製造などのコールドチェーン物流には、持続的な氷点下の温度でも確実に機能するロボットが必要です。標準的な協働ロボットでは、-5°C 未満で潤滑剤の増粘、センサーのドリフト、ケーブルの脆化が発生します。極端な温度モデルは、-30°C でもパフォーマンスを維持できるようにゼロから設計されています。

熱間鍛造と高温プロセス

その逆に、熱間鍛造スプレー焼き入れ用途に導入された協働ロボットは、1,200°C 近くのワークピースで動作します。文書化された導入事例の 1 つは、協働ロボットが熱間鍛造プロセスで離型剤のスプレーを実行するというもので、極度の熱サイクル、誘導ヒーターからの 40 kW の電磁干渉、定格積載量を超える継続的な過負荷にさらされ、2 年以上故障することなく連続稼働しました。

危険な環境における選択の考慮事項

防爆協働ロボットを指定する場合は、標準の選択基準を超えて次の要素を考慮してください。

ゾーン分類: 特定の危険区域の分類 (ゾーン 1、ゾーン 2、ゾーン 21、ゾーン 22) を確認し、協働ロボットの防爆マーキングが要件を満たしていることを確認してください。

ガス グループの互換性: IIC 認証は、最も広範囲のガス (水素を含む) をカバーしています。アプリケーションにそれほど要求の厳しいガス グループ (IIA または IIB) が含まれる場合、IIC 認定機器には安全マージンが組み込まれています。

温度クラス: 協働ロボットの最大表面温度定格 (T クラス) が、作業スペース内に存在するすべての材料の自動発火温度を下回っていることを確認します。

制御キャビネットの選択: キャビネットのタイプを設置に合わせて選択してください。大規模な I/O を備えたフル機能の設置には耐圧性があり、コンパクトな導入には正圧が適しています。

ケーブルの配線: 危険場所での設置には、防爆境界の完全性を維持する認定されたケーブル グランド、導管、配線方法が必要です。

よくある質問

標準的な協働ロボットは危険な環境でも使用できますか?

いいえ。標準的な協働ロボットは、爆発性雰囲気向けに設計または認定されていません。電気コンポーネント、モーター、コネクタは火花を発生させたり、安全な表面温度を超えたりして、発火の危険を引き起こす可能性があります。特定の防爆認定 (Ex マーキング) を備えた協働ロボットのみを、分類された危険区域に配置する必要があります。

IP68 は防爆協働ロボットにとって何を意味しますか?

IP68 は最高の侵入保護等級であり、完全な防塵性と継続的な水没に耐える能力を示します。防爆協働ロボットの場合、IP68 は内部電子機器が周囲の大気から完全に密閉されていることを保証します。つまり、いかなる動作条件下でも爆発性のガスや粉塵が筐体に侵入することはありません。

防爆協働ロボットのコストは標準モデルとどのように比較されますか?

防爆協働ロボットは、特殊なエンクロージャ、認定コンポーネント、二重認定プロセスにより、標準の産業用モデルよりも価格が高くなります。ただし、これは、危険区域での肉体労働のコスト (危険手当、訓練、PPE、事故リスクを含む)、標準的なロボットの改造の非現実性、および規制遵守の負担などの代替案と比較検討する必要があります。危険な作業の自動化が目標であるアプリケーションの場合、通常、専用の防爆協働ロボットが最もコスト効率の高い方法を提供します。

概要

防爆協働ロボットは、産業オートメーションにおける重大なギャップを埋め、標準的なロボットでは動作できない環境に協働ロボットの柔軟性と使いやすさの利点をもたらします。二重認定された保護方式、IP68 シーリング、および 6 kg ～ 20 kg のペイロード オプションを備えたこれらの特殊な協働ロボットは、石油とガス、化学処理、自動車の塗装、軍需品の取り扱いなどの分野にすぐに導入できます。

同じく極度の温度の課題に直面している施設では、最新の極温協働ロボット モデルが動作範囲を -30 °C ～ 80 °C まで拡張し、コールド チェーン ロジスティックスと熱間鍛造プロセスにおける自動化の可能性を解き放ちます。

関連書籍:
– 協働ロボットの完全ガイド — 種類、選択、用途
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最終更新日:2026 年 3 月。この記事で参照されている認証の詳細と保護マークは、公開されている製品仕様と国際規格の文書に基づいています。