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てるえももき
5 years ago
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1 機械類の安全性 - 人を検出する保護設備の使用基準 SAFETY OF MACHINERY Application of protective equipment to detect the presence of persons 1 SUNX 株式会社長谷川佳宣

2 IEC TS とは? 産業機械の危険部から人を保護し, リスクを低減する目的のために, 人を検出する保護設備の選定, 位置決め, 検出区域の設定, および立上げのために必要な事項を規定するこのTSが扱う保護設備の範囲は, 電気的検知保護設備 ( ライトカーテン, レーザスキャナ ) 圧力検知マット, および圧力検知フロア TS [Technical Specification: 標準仕様書 ] 合意によって策定された規範文書の一つ合意形成の範囲が規格よりも狭いものとして導入されている 2 対象内容がまだ技術開発中であるなどの理由により国際規格としての合意が今すぐは得られないが将来的な可能性がある場合に出版される日本工業標準調査会 Web より

AOPDDR: 拡散反射形能動的光電保護装置 Active Optoelectronic Protective Device responsive to Diffuse

3 この TS が扱う保護設備の種類 4 種類の保護設備 ESPE (Electro-Sensitive Protective Equipment) ( 電気的検知保護設備 ) には次の 2 種類がある 1. AOPD: 能動的光電保護装置 Active Optoelectronic Protective Device 2. AOPDDR: 拡散反射形能動的光電保護装置 Active Optoelectronic Protective Device responsive to Diffuse Reflection 他に 3. PIPD: 受動的赤外線保護装置 Passive Infrared Protective Device 4. 圧力検知マット, および圧力検知フロア 3 Pressure-sensitive mat and floor

4 保護設備の選定リスク低減に必要な手段として保護設備, および ( 必要により ) 他の保護方策を評価し選定する場合には, 次の特性を考慮しなければならない - 機械の特性 - 環境の特性 - 人の特性 - 保護設備の特性 4 これらの特性は, 機械, および保護設備が正しく使用される場合および合理的に予見可能な誤使用がなされる場合の両方に対して考慮することが望ましい

5 機械の特性保護設備の選定に当たって考慮するべき機械の特性 a) 材料, 切粉や構成部品が, 機械から飛び出る可能性 b) 熱, その他の放射による傷害のリスク c) 許容できない騒音レベル d) 保護設備の機能に悪影響を及ぼす運転環境 e) 保護方策の効果に悪影響を及ぼす加工中の材料 5

6 機械の特性トリップ装置として保護設備を選定するときに考慮するべき機械の特性 - 機械の制御回路の応答特性 ( 不明確または不十分 ) - ブレーキが不適切 - 次の理由によりサイクル途中で機械を停止できない - 工程の性質 : 停止によって新たな危険源が生じる - 駆動方式 : 駆動系が1サイクル完了するまで停止できない - 蓄積エネルギ : 空圧リザーバ, 液圧アキュムレータにおける圧力の蓄積機械の特性によっては, 保護設備をトリップ装置としては使えないことがある 6

7 環境の特性環境の影響による, 保護設備の機能の阻害保護設備の機能は, 周囲温度, 汚染, 電磁妨害, 放射線などの環境の影響によって阻害されることがある保護設備の機能阻害に環境が影響する度合は, 保護設備の検知方式によって異なることがある保護設備の選定過程において, 予想される環境と保護設備の検知方式を注意深く評価することが望ましい 7

8 特別な要求事項次の状況で用いる機械の保護設備には, 追加の特別要求事項が必要となることがある - 屋外での使用 - 爆発の可能性がある材料の使用, 加工, または発生 - 爆発, または燃焼を誘発する環境での使用 - 特定の材料を生産, または用いるときに特別なリスクがある場合 - 鉱山坑での使用 8

9 保護設備の使用目的次の目的に用いることができる - トリップ - 存在検知 - トリップ, および存在検知の複合 9

10 トリップ装置としての使用検出面から危険源までの距離トリップ装置として保護設備を用いる場合, 人の部位が危険区域に到達する前に確実に機械が停止状態または安全状態になるように, トリップ装置の検出区域は, 機械の危険源から十分な距離をとって設定しなければならない 10

11 トリップ装置としての使用検出面から危険源までの距離予見可能な全ての接近方向に対し必要な最小距離を確保しなければならない 11 例 : 周辺防護に用いるトリップ装置

12 トリップ装置としての使用検出面から危険源までの距離距離が足りないと距離を考慮すると STOP! 最小距離停止前に危険源に到達!! 到達前に危険源は停止 12

トリップ装置としての使用最小距離に制約がある場合計算された最小距離が大き過ぎて実際には適用できないことがあるこのような場合は, 解決策として次のことを考慮してもよい a. より高い検出能力またはより速い応答時間をもつ保護設備の使用 b. ブレーキの改良や速度, 慣性の低減によって総合停止時間を削減 c.

13 トリップ装置としての使用最小距離に制約がある場合計算された最小距離が大き過ぎて実際には適用できないことがあるこのような場合は, 解決策として次のことを考慮してもよい a. より高い検出能力またはより速い応答時間をもつ保護設備の使用 b. ブレーキの改良や速度, 慣性の低減によって総合停止時間を削減 c. トータルの応答時間 ( 総合システム停止性能 ) を削減ハードワイヤによる接続 ( フィールドバスなどに拠らない ) 応答時間のより短い機器を使用介在する機器数の削減など d. 検出されずに進入できる距離を減らす構成にする例 : 床面レベルで検出するトリップ装置の検出面を床面から高くして最初の一歩の踏み込み距離を減らす 13

トリップ装置としての使用最小距離の計算 S 危険源 K T S C 検出能力 d = 45 mm K = 1,600 mm C = 8(d - 14) = 850 mm ISO 13855 より S = (K x T) + C S = 最小距離 (mm) 危険源 K T S C 検出能力 d = 25 mm K =

14 トリップ装置としての使用最小距離の計算 S 危険源 K T S C 検出能力 d = 45 mm K = 1,600 mm C = 8(d - 14) = 850 mm ISO より S = (K x T) + C S = 最小距離 (mm) 危険源 K T S C 検出能力 d = 25 mm K = 2,000 mm C = 8(d - 14) = 88 mm 14 K = 人または人の部位の接近速度 (mm/s) T = 総合システム停止性能 (s) C = 追加距離 (mm) 危険源 K T S ライトカーテン検出能力 d = 14 mm K = 2,000 mm C = 8(d - 14) = 0 mm

15 存在検知装置としての使用検出区域内に存在する人, または人の部位を連続的に監視する保護設備は, 機械が常に安全な状態を維持するように信号を送出する人, 人の部位が検出区域内に存在するときは, 出力 (OSSD) はオフ状態人, 人の部位が検出区域外に出た後も保護設備がリセットされるまでは, 出力 (OSSD) はオフ状態を維持 15

16 存在検知装置としての使用保護設備を存在検知だけに用いる場合は, 人が機械に接近する前に機械が危険でない状態になるように, 他の安全手段 ( 例えば, インターロック付きガード ) を保護設備に組み合わせて用いなければならないレーザスキャナドアロックスイッチ 16 ライトカーテン

17 トリップ及び存在検知の複合装置としての使用保護設備をトリップ, および存在検知の複合用途に用いる場合には, 両方の要求事項を適用する 17 レーザスキャナによる例圧力検知マットによる例

18 人の特性保護設備を選定するときには, 人の特性に関して考慮しなければならない - 人が接近する速度, および方向 - 検出するべき身体部分 ( 例えば, 指, 手, 脚, 全身 ) - 機械に対する人の介在 ( 予見可能な誤使用を含む ) ISO (JIS B ) の5.3 c) より意図しない挙動または合理的に予見可能な誤使用の例 - オペレータによる機械の制御不能 ( 特に手持ち機械移動機械 ) - 機械を使用中に, 機能不良, 事故, または故障が生じたときの人の反射的な挙動 - 集中力の欠如, または不注意から生じる挙動 - 作業遂行中, 最小抵抗経路をとった結果として生じる挙動 - 機械を稼働させ続けるというプレッシャーから生じる挙動 - 特定の人の挙動 ( 例えば, 子供, 障害を持つ人 ) 18 これらの要素は, 保護設備の配置を決める要件にもなる

19 人の特性接近速度接近速度 : K S = (K x T) + C S = 最小距離 (mm) K = 人または人の部位の接近速度 (mm/s) T = 総合システム停止性能 (s) C = 追加距離 (mm) 2,000 mm/s: 通常の腕 ( 上肢 ) の接近速度 1,600 mm/s: 通常の歩行速度職場内の移動に自転車を使っている場合は考慮が必要かも 19

20 人の特性追加距離追加距離 : C C S = (K x T) + C S = 最小距離 (mm) K = 人または人の部位の接近速度 (mm/s) T = 総合システム停止性能 (s) C = 追加距離 (mm) d = 検出能力 (mm) C = 8 (d 14) ただし C は 0( ゼロ ) 未満としない例 : d = 25mm の検出能力をもつライトカーテンの場合 S = (2,000mm/s x T) + 88mm C = 8 (25 14) = 8 (11) = 88 (mm) この式は最小距離が 500mm 以下の全ての最小距離に適用される最小距離は 100mm 未満であってはならない 20 最小距離が上式を使用して 500mm を超える場合, 次の式が使用される S = (1,600mm/s x T) + 88mm この場合の最小距離は500mm 未満であってはならない

保護設備の検知器の位置を移動させる - 反射面を用いてビームを偏向させ, 検出区域をゆがめる

21 人の特性保護設備を迂回される可能性 - 検出区域の上を越えて, 下を潜って, または横を回って到達する - 体を曲げて検出区域の上から接近する - 検出区域を跳び越える - 床面にある検出区域をまたぐ - 保護設備の検知器の位置を移動させる - 反射面を用いてビームを偏向させ, 検出区域をゆがめる人が存在検知装置の検出区域を ( 例えば, 機械によじ登って ) 迂回することが予見される場合は, 再起動インターロック, または手動リセットなどの手段を用いることが望ましい 21

22 保護設備の特性この TS が扱う保護設備の種類 ( 再確認 ) 1, AOPD: 能動的光電保護装置 Active Optoelectronic Protective Device 2. AOPDDR: 拡散反射形能動的光電保護装置 Active Optoelectronic Protective Device responsive to Diffuse Reflection 3. PIPD: 受動的赤外線保護装置 Passive Infrared Protective Device 4. 圧力検知マット, および圧力検知フロア Pressure-sensitive mat and floor 22

AOPD( ( 能動的光電保護装置 ) AOPD の概略一般名称 : セーフティライトカーテン IEC 61496-1: Type 2 / 4 IEC 61496-2: Type 2 / 4 ISO

23 AOPD( ( 能動的光電保護装置 ) AOPD の概略一般名称 : セーフティライトカーテン IEC : Type 2 / 4 IEC : Type 2 / 4 ISO : PLc / PLe, カテゴリ 2 / 4 AOPD の応答時間に注意 S = (K T) + C T = 総合システム停止性能 (s) = 機械の応答時間 + AOPD の応答時間検出距離検出能力検出幅 23

24 AOPD( ( 能動的光電保護装置 ) 各種のバリエーションの例検出能力のバリエーション検出幅のバリエーション 24

AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) AOPDDR の概略一般名称 : セーフティレーザスキャナ IEC 61496-1: Type 3 IEC 61496-3: Type 3

25 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) AOPDDR の概略一般名称 : セーフティレーザスキャナ IEC : Type 3 IEC : Type 3 ISO : PLd, カテゴリ3 計測区域警告区域検出区域スキャニング角度 25 警告区域に侵入すると警告を発生 ( 警告出力 ) 検出区域に侵入すると機械を停止 ( 制御出力 )

26 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作 R T λ = 905 nm レーザスキャナは平面状にレーザビームを照射する 26

27 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作 R T 検出物反射光 27 検出物の反射率が 1.8% 以上あれば検出可能 ( 例 : 黒いコーデユロイの衣服 )

28 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作位置情報は距離と角度 28

29 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作位置情報は距離と角度 29

30 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作角度分解能位置情報は距離と角度スキャニング角度分解能距離スキャン速度 30

31 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) セーフティレーザスキャナの基本動作警告区域参照境界検出区域 31 計測区域

32 AOPDDR( ( 拡散反射形能動的光電保護装置 ) 区域の設定例計測区域警告区域検出区域参照境界参照境界 32

産業機械における災害防止手法の考察と　　高機能型光センシング保護装置の開発に関する研究

産業機械における災害防止手法の考察と　　高機能型光センシング保護装置の開発に関する研究講演会機械安全規格の紹介日本機械工業連合会 JIS B 9715 (ISO 13855) 人体部位の接近速度に基づく保護設備の位置決め齋藤剛労働安全衛生総合研究所機械システム安全研究グループ機械のリスク低減本質的安全設計上肢到達距離 JIS B 9707 挟まれの回避 JIS B 9711 下肢到達距離 JIS B 9708 保護方策設計者による使用者による安全防護付加保護方策