JIS B 9700 工业机器人安全标准培训课件

汇报人：XXXXXXJISB9700工业机器人安全标准培训课件目录CONTENTS工业机器人安全标准概述机器人系统安全要求风险评估与防护措施安装与调试安全规范操作与维护安全规程标准符合性验证01工业机器人安全标准概述JISB9700标准背景与意义风险评估框架JISB9700是日本工业标准中机械安全的核心标准，基于ISO12100的风险评估方法论，要求制造商通过系统化流程（危险源识别→风险等级评估→防护措施选择）确保机械安全。01事故预防导向该标准通过强制要求分析历史事故数据（如夹伤、碰撞等），结合FMEA（故障模式分析）和FTA（故障树分析）方法，从设计源头降低工业机器人操作风险。技术兼容性与ISO10218工业机器人安全标准协同，特别强调功能安全（如PL等级）和电气安全（符合IEC60204-1），确保国际技术接轨。人机协作创新针对协作机器人（Cobot）场景，首次在JIS体系中引入动态风险评估要求，需验证人类接触时的力/速度限制（如＜150N接触力）。020304国际主要安全标准对比ISO10218系列覆盖工业机器人全生命周期安全，2025版新增数字孪生实时映射要求（误差≤0.5%），比JIS更侧重系统集成控制。与JISB9960-1的PL等级对应，但IEC标准对安全电路冗余设计（如双通道架构）有更严格的MTTFd（平均危险故障时间）计算要求。中国标准强制规定安全电路双通道设计，事故率指标量化至0.12次/百万小时，比JIS的定性风险评估更强调数据验证。IEC62061功能安全GB11291.1-2023机械类型限定适用于所有动力驱动的工业机械（含机器人），但不包含医疗/服务机器人（后者适用ISO13485/IEC60601）。危险源分类明确定义机械危险（挤压/剪切）、电气危险（短路/电弧）、功能危险（失控运动）等7大类，需在技术文件中逐项说明。风险降低层级优先采用本质安全设计（如低功率驱动），次选防护装置（联锁护罩），最后是警示标识（JISB9712规定的安全标识规范）。性能等级（PL）根据JISB9960-1，控制系统需达到PLc级以上（对应SIL2），通过架构约束和DC（诊断覆盖率）指标验证。适用范围与术语定义02机器人系统安全要求机械结构安全设计规范危险部位物理隔离所有运动部件（如机械臂、末端执行器）必须设置固定式防护罩或可拆卸联锁防护装置，防护罩开孔尺寸需符合JISB9712标准规定的8mm最小间隙要求，确保人体任何部位无法接触危险区域。01机械限位装置冗余配置关键运动轴（如旋转关节）需同时配置硬件限位开关和软件限位双重保护，硬件限位器触发时能直接切断伺服驱动电源，响应时间≤50ms。运动部件能量吸收设计高速运动部件需采用缓冲材料或液压阻尼结构，在意外碰撞时能将动能吸收率提升至85%以上，确保冲击力不超过ISO10218规定的150N限值。02承力部件（如谐波减速器、连杆）需通过10^7次循环载荷测试，测试条件需模拟实际工况的最大扭矩和冲击载荷，材料安全系数≥2.5。0403结构件疲劳寿命验证电气系统安全防护要求安全相关电路性能等级安全回路需满足JISB9960-1定义的PLd级（PerformanceLeveld）要求，平均危险失效间隔时间（MTTFd）≥100年，诊断覆盖率（DC）≥90%。电气隔离与接地保护高压电路（≥60V）需设置物理隔离层，接地电阻值≤0.1Ω，并配置剩余电流保护装置（RCD），漏电动作电流≤30mA。紧急停止电路双通道设计紧急停止按钮必须采用双通道独立电路，符合JISB9705规定的Category3级安全要求，任一通道故障时仍能保证系统在100ms内切断所有动力源。控制系统需实时监控各轴速度，在进入协作区域时自动将TCP速度限制至0.25m/s以下，超速偏差超过设定值5%时立即触发安全停止。速度监控与限制需配置3D电子围栏功能，通过编码器反馈实时校验机械臂位置，超出预设工作空间时启动SIL2级安全停止功能。空间限制保护控制系统安全功能伺服驱动器需集成符合IEC61800-5-2的STO功能，在触发时能物理断开功率半导体驱动信号，确保电机转矩输出降至0Nm。安全扭矩关闭（STO）功能控制系统需持续监测安全相关元件（如光栅、安全继电器）状态，任何故障均需记录并上传至安全日志，故障信息保存周期≥5年。安全状态监测123403风险评估与防护措施危险源识别方法针对工业机器人的多自由度连杆机构特性，需识别运动部件（如关节、末端执行器）的挤压、剪切、缠绕等危险，结合JISB9700标准中的机械危险分类进行系统化排查。机械危险源分析依据JISB9705/IEC60204-1标准，检查紧急停止电路、电源隔离装置及接地系统的完整性，重点关注高压线路绝缘失效或短路风险。电气危险源核查通过动态仿真或实际运行测试，识别人机共存环境下因机器人非定形作业（如清扫、搬运）导致的意外碰撞或路径干涉风险。人机交互场景模拟风险评估流程风险等级量化计算采用R=p·f公式（R为风险值，p为发生概率，f为严重程度），参照JISB9711标准中的五级划分表（Ⅰ-Ⅴ级），评估各危险源的风险等级，例如高速运动关节的碰撞风险可能达到Ⅳ级（重大危险）。防护措施优先级排序根据风险评估结果，优先处理Ⅳ级及以上风险，如对高风险区域配置联锁防护门（JISB9712要求）或光栅，中低风险区域可采用警示标识或速度限制。功能安全验证通过PL（PerformanceLevel）或SIL（SafetyIntegrityLevel）认证的控制系统（JISB9960-1/IEC62061），验证安全功能（如急停、减速）的可靠性，确保故障率低于0.12次/百万小时（GB11291.1-2023要求）。残余风险再评估在实施防护措施后，需重新计算剩余风险值，确保所有风险降至Ⅱ级（可容许危险）以下，并记录评估过程形成标准化报告。典型防护装置配置人机协作优化依据JISB9706标准调整人机界面（HMI）高度与操作半径，设置力/力矩限制功能（ISO10218-2:2025），当碰撞力超过15N时触发停机保护。电气安全系统配置双通道安全电路（GB11291.1-2023强制要求），包括独立冗余的急停按钮、安全继电器和接触器，确保单一故障不影响整体安全功能。机械防护装置安装固定式护罩（JISB9712）覆盖旋转部件，采用带联锁功能的移动式围栏，确保门开启时机器人自动停机，防护等级需满足ISO13857安全距离要求。04安装与调试安全规范运动包络线外延机器人安装场地需预留超出机械臂最大伸展范围30%的安全缓冲区域，采用三维动态模拟软件验证运动轨迹，确保人员通道、设备间距符合ISO10218规定的危险区域划分标准。场地布局安全间距防护围栏参数刚性隔离围栏高度不低于1.5米，采用金属网结构且网孔尺寸≤50mm，底部需设置防攀爬踢脚板。焊接区域需额外配置8mm厚亚克力挡板，倾斜角度应覆盖飞溅物90%以上喷射轨迹。紧急疏散通道主操作位与安全门之间通道宽度≥1米，地面标注荧光导向标识。安全门必须配置双回路电磁锁，断电释放时间≤0.5秒，确保突发状况下人员快速撤离。调试前必须执行LOTO（上锁挂牌）流程，对驱动电机、气动单元、液压系统分别施加物理锁具，并通过万用表验证残余能量释放完毕。每组维护人员需独立持有一套锁具钥匙。01040302调试阶段锁定程序能量隔离管理调试模式需启用三级密码保护，限制速度≤250mm/s。协作机器人需激活力监控功能，接触力阈值设定为ISO/TS15066规定的140N上限，并禁用TCP（工具中心点）快速移动指令。示教器权限分级复杂轨迹程序应拆分为≤5个路径段逐段测试，每个段点设置2秒驻留时间用于观察异常。点焊、涂胶等工艺程序需在空跑模式下完成100次循环测试，确认无轨迹漂移。程序分段验证涉及高危动作调试时，必须实施"双手启动+观察员确认"制度。观察员需位于安全视距范围内，持有急停按钮遥控器，且与操作员保持持续语音通讯。多人协同机制安全联锁系统验证电路冗余设计安全门联锁需采用双通道继电器架构，触点材料满足100万次机械寿命。测试时需模拟单通道故障场景，验证系统仍能触发Category3级安全停机。安装分辨率≤30mm的安全光幕，使用标准测试棒以0.5m/s速度穿透检测区，验证响应时间≤20ms。光幕失效时应联动关闭所有伺服使能信号。在机器人工作区域周边铺设灵敏度≥20kg的压力感应地垫，定期使用标准砝码进行触发测试，确保人员误入时能在0.3秒内切断动力电源。光幕响应测试压力地垫校准05操作与维护安全规程日常操作安全禁令禁止无证操作所有操作人员必须持有有效的工业机器人操作资质证书，未经培训或未通过考核的人员严禁接触机器人控制系统或执行任何操作指令。禁止自动模式调试在程序验证或参数修改阶段，必须使用示教模式下的单步/低速运行功能，禁止直接在自动模式下调试未经验证的程序，防止机器人突发性高速运动。禁止屏蔽安全装置严禁人为屏蔽安全光幕、围栏联锁、急停按钮等安全防护装置，若因特殊作业需临时解除防护，必须执行"锁定-挂牌"程序并全程监控。进行维护前必须切断主电源并使用专用锁具锁定电源开关，悬挂"禁止合闸"警示牌，同时用万用表验证电路无残余电压，防止意外通电引发机械伤害或触电事故。断电锁定程序定期检查机器人各轴减速器油脂状态、谐波减速器磨损情况以及末端执行器连接螺栓扭矩值，使用力矩扳手按制造商规定数值进行紧固，防止机械部件松动导致定位偏差或脱落风险。机械部件检查针对伺服驱动器维护时，需等待POWER指示灯熄灭后静置15分钟以上，使用放电工具对电容进行强制放电，并用电压表确认母线电压降至安全范围（<60VDC）后方可操作。伺服系统放电每月对急停电路、安全门联锁、碰撞检测等功能进行测试，记录响应时间（如急停触发到全停时间应≤500ms）和动作有效性，发现异常立即停用并报修。安全功能测试维护保养安全流程01020304紧急情况处置预案突发运动处置若机器人发生非预期运动，立即拍下最近急停按钮或拉动紧急拉绳，禁止直接进入危险区干预；待设备完全停止后，由专业人员检查伺服使能状态、程序逻辑错误或传感器故障。电气火灾响应发生控制柜起火时，使用二氧化碳灭火器扑救（禁止使用水基灭火器），同时切断上级配电箱电源；火势较大时启动消防报警并沿应急通道撤离，严禁冒险抢救设备。机械伤害急救发生夹压伤事故时，立即启动急停并呼叫医疗支援，若伤者被卡住需使用液压撑开工具施救，避免二次伤害；对出血伤口使用无菌敷料加压包扎，骨折部位用夹板固定后转运。06标准符合性验证风险评估验证按照JISB9960-1（等同ISO13849-1）要求，评估控制系统性能等级（PL）。测试内容包括急停电路响应时间、安全联锁装置可靠性及故障注入下的系统冗余能力。功能安全测试动态安全测试针对工业机器人运动轨迹，检测ISO10218-2规定的安全空间限制、速度监控精度（误差≤0.5%）和碰撞检测灵敏度，确保人机协作时的动态防护有效性。依据JISB9700/9711标准，通过危险源识别、风险等级评估和防护措施选择的三步法，验证机器人系统的风险控制有效性。需模拟实际工况下的机械运动、电气交互和人机接触场景。安全性能测试方法检查设计文件是否包含风险评估报告、电气原理图（符合JISB9705/IEC60204-1）、关键元器件清单（如PSE认证部件）及防护装置规格书（参考JISB9712）。技术文件完整性确认文档同时满足JIS与ISO标准（如JISB9715与ISO10218的机器人安全条款），避免因标准差异导致的合规漏洞。多标准交叉比对验证性能测试报告（如定位精度、重复性依据JISB6190/ISO230）和安全测试报告（如GB11291.1双通道电路测试）是否由认可实验室出具，数据需覆盖全工况。测试报告有效性010302文档合规性检查出口日本市场的文档需提供日文版本，包括说明书中的安全警告、操作限制及维护指引，格式需符合METI注册要求。语言与格式要求04仅限通