安全光栅联动机械臂防护

安全光栅联动机械臂防护

机械臂在汽车焊接、电子装配、五金加工等场景中，以高速、精准的运动提升生产效率，但也存在显著安全风险 —— 其末端运动速度可达 1-2m/s，若人员误闯入运动范围，碰撞力足以造成重伤。传统机械臂防护多依赖物理护栏，但灵活性差，无法适配频繁调整工件、维护设备的需求。而安全光栅通过与机械臂控制系统联动，能实现 “检测人员靠近→分级防护→精准停机” 的闭环，既不影响机械臂正常作业，又能在危险发生前主动干预，成为人机协作场景中机械臂防护的核心方案。

一、先明确：为何需要安全光栅联动机械臂？

机械臂作业的三大安全痛点，只有通过光栅联动才能有效解决：

（一）物理护栏无法覆盖 “动态作业范围”

机械臂常需根据工件位置调整运动轨迹（如多工位焊接机械臂），物理护栏固定后，无法随作业范围变化而调整，要么出现防护盲区，要么限制机械臂运动；而安全光栅可通过调整安装位置，灵活覆盖机械臂的动态运动范围。

（二）人工急停反应速度跟不上机械臂运动

机械臂从高速运动到完全停机，仅需 0.1-0.3 秒，但人员发现危险后手动按下急停按钮，反应时间至少 0.2 秒，往往错过最佳停机时机；安全光栅与机械臂联动后，可实现毫秒级响应，比人工快 10 倍以上。

（三）需区分 “人员靠近” 与 “工件通过”

机械臂作业时，工件需频繁进出运动范围（如装配机械臂抓取零件），若仅靠 “检测遮挡即停机”，会频繁误触发；安全光栅联动机械臂后，可通过预设逻辑区分 “人员靠近” 和 “工件通过”，避免误报影响效率。

某电子厂的装配机械臂，未联动光栅前，因人工急停不及时，曾发生零件抓取时碰撞操作员手部的事故；联动光栅后，类似风险彻底消除。

二、安全光栅联动机械臂：三大核心防护模式

安全光栅与机械臂的联动，不是 “单一停机”，而是根据人员与机械臂的距离，实现 “分级防护”，平衡安全与效率：

（一）预警减速模式：人员靠近但未闯入，机械臂降速

在机械臂运动范围的 “预警区”（距离机械臂 1.5-2 米）安装安全光栅，形成第一道防护：

· 当人员进入预警区（未遮挡核心光墙，仅触发边缘光束），光栅向机械臂控制器发送 “减速指令”，机械臂运动速度从 1m/s 降至 0.3m/s 以下；

· 同时触发现场声光报警（如 “机械臂作业中，请勿靠近”），提醒人员远离，若人员撤离预警区，机械臂自动恢复原速。

某汽车焊接车间的多工位机械臂，采用预警减速模式后，既避免了人员误闯的风险，又不影响焊接节奏，生产线效率未受影响。

（二）急停防护模式：人员闯入核心区，机械臂停机

· 在机械臂运动范围的 “核心区”（距离机械臂 0.5-1 米）安装安全光栅，形成第二道防护：

当人员闯入核心区（遮挡 2 束以上光束），光栅立即向机械臂控制器发送 “急停指令”，机械臂在 0.01-0.05 秒内停止所有运动，同时切断末端执行器（如焊枪、抓手）的电源；

· 只有管理人员现场确认 “无人员滞留”，按下复位按钮后，机械臂才能重新启动，防止误操作。

某五金加工车间的搬运机械臂，曾因操作员误闯核心区，光栅 0.03 秒内触发急停，机械臂仅继续运动 5mm 便停止，成功避免碰撞伤害。

（三）工件豁免模式：工件通过不干预，人员靠近即防护

针对需要工件频繁进出的场景（如装配机械臂抓取零件），安全光栅联动机械臂实现 “智能区分”：

· 机械臂控制器向光栅发送 “工件通过预告”，告知光栅 “接下来 5 秒内有工件通过”；

· 工件通过光栅时（遮挡 1-2 束光，且运动轨迹规则），光栅判定为 “正常通行”，不触发防护；

· 若人员模仿工件运动轨迹闯入（遮挡光束数量多、轨迹不规则），光栅仍触发急停，确保安全。

某 3C 产品装配车间的机械臂，用工件豁免模式后，零件抓取效率提升 12%，且未发生误报停机。

三、安全光栅联动机械臂的适配表

四、联动防护的注意事项

1.信号对接要可靠：光栅与机械臂控制器需采用 “硬线连接” 或工业总线（如 Profinet）通信，避免无线信号延迟；安装后需反复测试信号传输，确保指令响应时间≤0.05 秒；

2.定期校准光路：机械臂作业时的振动可能导致光栅移位，需每周用水平仪校准光栅的发射器与接收器，确保光路对准，无断点；

3.适配机械臂类型：协作机械臂（人机近距离作业）需选高灵敏度光栅（光束间距≤10mm），工业机械臂（远距离作业）可选常规灵敏度光栅（光束间距 15-20mm），避免过度防护增加成本。

五、结语

安全光栅联动机械臂防护，核心是 “以智能联动替代被动阻挡”—— 通过分级防护、智能区分，既解决了机械臂作业的安全风险，又保留了自动化生产的灵活性。在人机协作越来越紧密的工业场景中，这种联动方案已成为机械臂安全防护的 “标配”，助力企业实现 “安全与效率双赢”。

安协安全光栅支持与发那科、ABB、库卡等主流品牌机械臂联动，提供定制化联动逻辑。访问官网（www.anxiekeji.cn）可获取《机械臂联动防护方案》，或联系技术团队上门调试联动功能。