Chapter 3.7
モニタリング装置の選定と設計
監視装置は機械の安全性において重要な役割を果たしますが、限界もあります。これらの装置は、飛び散った部品、高温の物体、液体、その他の排出物などの危険から守ることはできません。このセクションでは、さまざまな代替手段についてご案内します。
可動式ガードの代替案
可動ガードとインターロックの代替案は多数あります。
以下のモニタリング装置について説明します。
- ライトバリア、ライトカーテン、レーザスキャナ
- 圧力検知マット
- トリップバーとバンパー
モニタリング装置の目的
- 危険区域への人や物の進入を監視する。
- 物理的なガードの代わりとして、アクセスを容易にし、スペースを節約したり、運転時間を短縮する。
しかし2番目の目的を達成するためには、これらのシステムには重要な制限があります。
以下のような危険からの保護には適していません。
- 物体の飛び出し
- 危険な液体や高圧流体の噴出
- 高温や超低温
- 危険な埃、霧、蒸気
もしあなたのアプリケーションがこれらの危険を伴う場合、安全対策としてモニタリング装置だけに頼らないようにしてください。
感知型の保護装置は、安全区域と危険区域の境界を曖昧にしてしまう傾向があります。人々はそのリスクに気づかないことがあり、危険区域に入ることに慣れてしまい、あまり考えずに行動してしまうことがあります。
しばしば、オペレーターは安全装置がどのように反応し、どのような安全機能が求められるのかが不明確な場合があります。これが危険な行動につながることがあります。
一方、安全柵とガードロック付きのドアの場合、危険区域に入ることは常に意識的な行動であり、意図的な行為となります。
代替案1
ライトバリア、ライトカーテン、レーザスキャナ
人が危険な可動部品に接触するのを防ぐために、ライトバリア、ライトカーテン、レーザースキャナーなどのデバイスは、人を検知して機械が危険エリアに達する前に停止させなければなりません。
これらのデバイスの重要な制限の1つで、時には見落とされがちなのは、それらが単一の平面のみを監視していることです。平面は垂直、水平、または特定の角度に設定されることがありますが、この選ばれた平面（保護フィールド）以外のものを検出することはできません。
例えば、産業用の無人搬送車に取り付けたレーザスキャナを考えてみましょう。このセンサは、搬送車の走行経路に存在する人を感知し、人が近づきすぎると走行を停止させます。通常、センサは、走行経路内に立っている人や歩いている人を「感知」できるように、床上20 cmほどの位置に取り付けます。しかし、走行経路のすぐ横で搬送車に向かって手を伸ばしている人を「感知」することはできません。というのは、伸ばした手は、床上20 cmの感知平面よりずっと上にあるからです。
そのため、搬送車の支柱に手をぶつけたり、最悪の場合には腕が切断されたりする可能性もあります
正しい設計のための重要な考慮事項
ライトカーテンやレンジスキャナーのアプリケーションを正しく設計するためには、以下の3つを考慮する必要があります。
正確な計算の重要性
正確な計算は適切な設計にとって不可欠です。残念ながら、設置場所が推測に基づいて選ばれることがあり、これが非常に危険であることがあります。
正確な計算は、（EN）ISO 13855*規格に従って行う必要があります。この規格では、個人の典型的な動きや接近速度も指定されています。
これらの例は、特にライトカーテンが危険ゾーンに近い場所に設置される場合に注意が必要であることを強調しています。もし距離が300mm未満である場合、安全でない可能性が高いです。なぜなら、停止時間はおおよそ0.15秒しかないためです。監視装置は安全対策であり、賭けではないことを覚えておいてください。装置が意図した通りに機能することを確実にするために、計算し、テストを行い、その結果を文書化する必要があります。
* ISO 13855は、アメリカのANSI B11.0およびB11.19、カナダのCSA Z432で参照されています。ただし、これらの規格での安全距離計算式は（EN）ISO 13855で示されているものとは若干異なることに注意してください。無人自動搬送車両の安全に関する規格は、ISO 3691-4およびアメリカのANSI/ITSF B56.5-2024です。
代替案2
圧力検知マット
圧力検知マットは、ライトカーテンやレーザースキャナーの優れた代替手段です。なぜなら、これらのマットは、ホコリ、霧、煙、汚れ、または飛散光などの要素に影響されることなく機能するため、光電子センサー機器に干渉することがありません。接触感知マットを使用することで、人がマットに踏み込んで危険ゾーンに入ると同時に、操作が停止することが確保されます。
これらのマットを導入する際には、危険ゾーンまでの距離が非常に重要です。危険を停止するための時間は、人がマットに踏み込んで危険ゾーンに到達する時間よりも短くなければなりません。これには慎重な計算が必要であり、（EN）ISO 13855に準拠することが求められます。
さらに、マットが無効化されないように、人が飛び越えられない位置にマットを置きます。つまり、足を伸ばしても、マット敷かれた向こうにある機械の上に乗れないようにする必要があります。
そんなことは誰もしないだろうと感じられるかも知れませんが、現場では実際にそのようなことを試みる人がいるのです。
代替案3
トリップバーとバンパー
トリップバーやバンパーは、動いている機械部品を検出し、人間の体と接触すると動きを停止し、怪我の発生を防ぎます。
危険な動く機械部品は、人を傷つける前に停止します。かなり難しいと思いませんか？
使用条件には厳しい制限があります。
- 動作速度は遅くなければなりません（通常は250 mm/s未満）。それ以上の速さで衝突すると、すでに人が怪我をしたり（さらに悪い場合は）転倒させてしまう可能性があります。
- 衝突のエネルギーは150 Nおよび10 Jを超えてはいけません。
- 停止に必要な時間や距離は短くなければなりません。
これらの要素が守られない場合、動いている部品は人を倒したり、圧迫したり、切りつけたりする前に停止しない可能性があり、依然として怪我のリスクがあります。
