産業機械の安全確保のための5つの必須原則

機械安全は、産業におけるオートメーションとロボティクス、および自動化の商業利用において非常に重要な側面です。機械は、アイザック・アシモフがほぼ100年前に与えたロボティクスの第一法則（「逃走」、1942年）に従わなければなりません：「人間に危害を加えない」。このフレーズは、紀元前245年に医学で誓いを立てたヒポクラテスに由来するとされています。センサと制御のサポートを受けた熟慮された機械設計により、機械とロボットがオペレーターだけでなく、機械が提示する危険を知らない偶然の訪問者にも危害を加えないようにします。人間を保護する方法を5つの主要カテゴリに整理してここに示します。

1. メカニカル・ガーディング・システム

ロボット・エンクロージャ安全ガーディング

概要

メカニカル・ガーディング・システムは、機械の危険な部分へのアクセスを防ぐ物理的バリアです。これらのバリアは固定式、可動式、インターロック式があり、作業員を危険な機械要素から守る上で不可欠です。

ガーディング・システムのタイプ

• 固定ガード：機械に永久的に取り付けられ、工具なしでは取り外せません。継続的な保護を提供するように設計されています。金属製、メッシュ製、またはクリア・プラスチック・パネル（「フェンシング」とも呼ばれる）で作られます。
• 可動ガード：メンテナンスや操作のためのアクセスを許可するために開閉または取り外し可能ですが、動作中は確実に閉じている必要があります。
• インターロック・ガード：開くと自動的に機械を停止させ、機械稼働中にオペレーターが危険エリアにアクセスできないようにします。

一般的な用途

• 製造業：固定ガードは、ノコギリやプレスなどの機械で、可動部への偶発的な接触を防ぐために一般的に使用されます。
• 建設：可動ガードは電動工具によく採用され、調整のためのアクセスを許可しながら安全な操作を提供します。
• 食品加工：インターロック・ガードは、コンベヤ・システムで頻繁に使用され、稼働中にオペレーターが可動機器に手を伸ばせないようにします。

プロセス産業におけるメカニカル・ガーディングの例

2. 非常停止（E-ストップ）

概要

非常停止システムは、緊急時に機械操作を即座に停止する手段を提供します。これらのシステムは、予期せぬ事態における怪我の防止とリスク軽減に不可欠です。機械の動きを即座に停止する容易にアクセス可能な方法を提供します。

主な特徴

• 位置：E-ストップは機械の周りに戦略的に配置され、オペレーターが容易にアクセスできます。ボタンまたは機械/コンベヤに沿ったワイヤー・ロープの形を取ります。
• 冗長システム：多くの機械は、緊急時に少なくとも1つが常にアクセス可能であることを保証するため、複数のE-ストップを備えています。スイッチ内の接点も強制導通で冗長化されています。
• フェイル・セーフ設計：E-ストップは安全な状態で故障するように設計されており、誤動作時には機械を継続動作させるのではなく停止させます。

一般的な用途

• 製造プラント：組立ラインと重機で広く使用され、緊急時に操作を即座に停止。
• マテリアル・ハンドリング：コンベヤ・システムでは、E-ストップが詰まりやオペレーター・エラーによる事故を防止。
• ロボティクス：ロボットと人間が近接して作業する環境では、必要に応じてロボット動作を即座に停止させるためにE-ストップが不可欠。

3. 存在検知デバイス（PSD）

概要

存在検知デバイスは、危険な機械の近くに個人がいることを検知し、安全性を高めるために適切なアクションを実行するために使用されます。これらのデバイスは、赤外線、レーザー、マイクロ波センサなどのさまざまな技術を使用して、機械周辺のエリアを監視します。

PSDのタイプ

• ライト・カーテン：不可視のバリアを作成する安全デバイス。ビームが遮断されると機械が停止します。
• レーザー・スキャナ：ワークスペースの2Dまたは3Dマップを作成し、人間の存在を検知して、安全なときのみ機械が動作することを保証。
• 近接センサ：機械近くのオペレーターや物体の存在を検知し、必要に応じてシャットダウンや減速をトリガー。

一般的な用途

• 自動化製造：ロボット・アーム周りにライト・カーテンが広く使用され、オペレーターが危険エリアに入らないようにします。
• CNCマシンとプレス・ブレーキ：プレス・ブレーキの前後エリアでの安全ライト・カーテンの主要な用途は、人体の一部がプレス・ポイントに近いときにプレスが閉じないようにすることです。
• 繊維産業：レーザー・スキャナが作業員が可動機械の進行経路にいないことを保証。
• 包装と出荷：安全ライト・カーテン（PSD）はロボット・パレタイジング・システムで作業員をロボット動作から保護するためによく使用されます。安全レーザー・スキャナ（LIDAR）もパレタイジング保護の別のオプションです。包装機械の近接センサは、機械やロボットの動作を許可する前にオペレーターの存在を検知することで怪我を防止。

4. セーフティ・インターロック

概要

セーフティ・インターロックは、安全でない条件下で機械が動作しないようにするデバイスです。機械が特定の安全条件が満たされた場合にのみ動作できることを保証し、事故リスクを低減します。

インターロックのタイプ

• メカニカル・インターロック：安全ガードが取り外されている、または正しく位置決めされていない場合、物理的に動作を防止。
• 電気インターロック：電気信号を使用し、安全基準が満たされるまで機械の動作を防止。
• ソフトウェア・インターロック：機械制御内のプログラムされた安全プロトコルに依存して安全な動作を保証。

一般的な用途

• 射出成形：インターロックにより、安全ガードが所定位置にない場合に機械が動作しないようにし、金型交換中のオペレーターを保護。
• ロボティクス：ワーク・エリア内の適切な配置など、すべての安全条件が満たされない限りロボットが動作しないことを保証。
• プレス作業：セーフティ・インターロックにより、オペレーターが正しく安全に危険ゾーンから離れた位置にいない限り、プレスが動作しないことを保証。

5. 機械安全コントローラー