モーション制御に安全機能を統合：生産性を損なわずに安全性を向上

あらゆる製造オペレーションの究極の目的は製品を生産することです。したがって、企業目標は往々にして効率、品質、生産性に焦点を当てます。一部の企業は安全を「必要悪」あるいは「生産性を損なうコスト」と見なしがちですが、トップクラスのメーカーは安全を最優先事項として位置づけ、企業文化の深くに根付かせています。こうした取り組みをさらに推進するのが、統合安全機能を備えたモーション制御システムです。これはプラントとオペレーターの安全性を高めながら、同時に生産性も向上させます。

モーション制御とは？

製造業全体で用いられるモーション制御技術は、オートメーションシステムの「脳」として機能します。マイクロコントローラー、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）、モーションコントローラーなどの複数のコンポーネントが連携し、速度、位置、トルクを制御するモーションシーケンスを生成します。

モーションオートメーションシステムでは、入力デバイスやソフトウェアプログラムが事前設定された指示をモーションコントローラーに伝達します。モーションコントローラーはドライブに信号を送り、ドライブがモーターを制御。入力に基づき、モーターは指定された速度とトルクで直線または回転運動を生成します。さらに、モーション制御センサーが速度、トルク、温度、振動、電流を監視し、意図通りに動作しているかを確認します。

モーション制御の進化が安全性と生産性を両立

従来、危険な機械は物理的なガードで防護されていました。そのためオペレーターは問題対応のために生産を停止せざるを得ず、計画外のダウンタイムが発生していました。さらに悪いことに、ダウンタイムを避けようとしてオペレーターがガードを迂回し、機械を稼働させたまま作業し、怪我をするケースもありました。

こうした事態を防ぐため、ハードウェアや電気機械式安全コンポーネントを機械に追加し、危険やトリガーイベントを検知すると自動的に装置を停止させる安全機能が導入されました。例えば、セーフティライトカーテンが侵入を検知すると機械が停止します。こうした安全策は必要ですが、検知された危険により装置やラインが停止すると、計画外のダウンタイムと生産性損失が生じます。また、急停止は機械内部や搬送中の製品にダメージを与え、高額なメンテナンス、ダウンタイム、スクラップの原因となります。これらの安全装置はオペレーター保護には徹底していますが、トリガーイベントが真の緊急事態（完全停止が必要）なのか、減速で回避可能な危険なのか、誤検知なのかを判別できません。

機械安全を生産性に悪影響を与えずに組み込む方法として、安全統合型モーション制御システムが開発されました。ここでは、事後的に安全機能を機器に追加するのではなく、モーション制御システムのドライブ、コントローラー、PLC内に統合します。例えば、ドライブ統合型安全機能は継続的な安全監視を行い、メイン電源を切断せずにドライブを安全停止させます。これにより、より迅速な再起動とダウンタイム削減、機器や製品の破損リスク低減が可能です。基本的なドライブ統合安全機能には、安全停止、安全ブレーキ、モーション監視などがあります。

このタイプの統合安全は、集中型または分散型の安全制御で実現できます。集中制御では、アプリケーション全体がモーションまたはロジックPLC内に含まれます。分散型安全ソリューションでは、リモート安全PLCを用い、プログラム入力で安全要件を設定します。

入力には、トリガーイベントへの機械の応答を制御する安全シーケンスが含まれます：完全停止か、一定レートでの減速か？ トリガーイベントから停止または減速までの必要時間は？ ライン全体か、単一装置のみか？

安全機能のパッケージ形態はさまざまですが、一点確実なのは、今日の安全統合型モーション制御システムの高度な機能により、イベントに適切に反応できるため、安全性と生産性が両立できるということです。安全統合型モーション制御をオートメーションシステムに導入するメリットは、事故の減少、機器寿命の延長、スクラップ削減、中断減・ダウンタイム減・再起動高速化による全体生産性の向上です。おまけに、従業員が大切にされていると感じれば、より生産的になります。

安全統合型モーション制御を採用せず、生産性と安全性の両立を図らないメーカーは、競合に遅れをとることになります。ただし、自動機械に安全統合型モーション制御システムを導入しただけでは、事故ゼロの施設は保証されません。この技術は、人員と機器へのリスクを回避するために必要な措置を特定し、安全機能をトリガーしうるイベントと、問題回避のための機械の反応方式を決定するリスクアセスメントと併用する必要があります。また、セーフティスイッチ、リレー、ロックアウト/タグアウト装置、セーフティライトカーテンなどの追加コンポーネントも、すべての適切な安全規格・規制を満たすために必要となる場合があります。

安全統合型モーション制御と、それが貴社施設の安全性と生産性向上にどう貢献できるかについて詳しくは、JHフォスターのスペシャリストまでお問い合わせください。