Chapter 3.6
安全柵スイッチ
ドア、蓋、およびカバーをモニタリングして、作業者が危険エリアに入る前に機械制御システムが動作を停止できるようにする必要があります。これらのモニタリングに使用される安全スイッチは、ガードスイッチ、ドア安全スイッチ、または位置スイッチとも呼ばれます。本チャプターでは、適切な安全スイッチの選び方について紹介します。
安全スイッチの規格
ガードに取り付けられるスイッチは、規格上「インターロック装置」と呼ばれ、4つのタイプに分類されます。これらのスイッチは特に高リスクのガードにおいて安全確保のために重要であり、不正なアクセスを防ぎ、適切に機能するよう確実に設置されなければなりません。
1. 機械的に作動するスイッチは、レール、プレート、カム、またはドア自体によって作動するタイプがあります。代表的なものには、ローラーレバー、ローラープランジャー、ヒンジスイッチがあります。これらのスイッチはすべてコード化されておらず、設計や組み立てに手間がかかるため、現在ではあまり使用されていません。
使用する場合、以下の点に注意してください:
- スイッチが確実に取り付けられ、ネジの締め付け不足による位置ズレが発生しないようにする。スイッチに位置決めピンやノッチを使用し、不適切な調整によって早期スイッチングやスイッチが作動しない事態を防ぐ。
- スイッチが通常の工具では取り外せないように固定する。たとえば、一方向ネジ、リベット、またはネジ頭に穴を開ける方法を検討する。
- 高リスク環境のガードには、逆のスイッチングロジックを持つ2つのスイッチ（ドアを開けた際に1つが閉じ、もう1つが開く）を使用する。
2. 機械的な嵌合部品またはキーで作動するスイッチは現在最も一般的に使用されている安全スイッチです。取り付けが容易で、シングルチャンネル技術またはダブルチャンネル技術のものがあります。また、多くのスイッチは、磁力で作動するピンやレバーを使用してガードを確実に閉じるガードロック機能を備えることができます。
残念ながら、アクチュエーターが別部品である安全スイッチには、操作を不正に回避されるリスクがあります。
例えば、ドアからアクチュエーターを取り外し、スイッチに直接差し込むことで、ドアが開いた状態でも機械を稼働させることが可能になります。
この危険な操作を防ぐためには、以下の対策が必要です。
- コード化されたアクチュエーターを使用する。（すべてのアクチュエーターがすべてのスイッチに適合するわけではない）ただし、コードのバリエーションが限られていると、不正操作のリスクは依然として残る可能性がある。
- アクチュエーターが通常の工具で取り外せないようにする。 一方向ネジ、リベットの使用、またはネジ頭に穴を開けるなどの方法を採用する。
- コードがない、または低/中レベルのコード化（1000通り未満）の場合、スイッチの取り付け位置を工夫する。 具体的には、ドアが開いている状態ではアクチュエーターをスイッチに差し込めないようにするか、スイッチ自体をオペレーターの視界から隠す。
ただし、これらの方法は設計・エンジニアリングの工数がかかるため、大量生産される機械において特に有効となる。
3. 近接スイッチ（非コード化）は、アクチュエーターが別部品である機械的なスイッチに似ていますが、機械的に作動する代わりに、アクチュエーターがスイッチに近づくと電子的にトリガーされます。ガードロック機能には追加の機械的ロックが必要で、これを一体型で提供するスイッチメーカーもあります。非コード化の機械式スイッチと同様に、非コード化された近接スイッチも簡単に操作される可能性があるため、タイプ2で説明した追加要件が適用されます。
4. 近接スイッチ（コード化） (EN) ISO 14119規格では、アメリカのANSI B11.19およびカナダのCSA Z432で参照されており、これらのスイッチには3つの異なるコード化レベルが定義されています。コード化レベルは、以下のチャートに記載されているように、スイッチのセキュリティを強化するための重要な要素です。
キー転送システム
操作モードとドアのインターロック
多くのアプリケーションでは、機械が作動している間、オペレーターが危険区域にアクセスすることを防止する必要があります。これを実現するために、可動式ガードと機械的または電気機械的インターロッキングを組み合わせることができます。この分野で長年使用されている技術の一つが、いわゆる「キー転送システム」であり、アメリカやイギリスでは「トラップキーシステム」とも呼ばれています。
キー転送システムの基本機能
この分野で長年使用されている技術には、キー転送システムと呼ばれるものがあります。アメリカやイギリスでは「トラップドキーシステム」とも呼ばれています。
- ドア開放用のキーは、機械が停止するまで制御ボックス内に閉じ込められています（下図の1番と2番）
- その後、キーを取り出して、機械のロックされたガードを開けるために使用できます（下図の3番と4番）
- ガードが閉じてロックされていない限り、キーはガード内に閉じ込められており、機械の電源が入らないようにします（下図の5番）。
このようなキー転送セットには高度なコーディングが備わっているため、ガードに対する操作を確実に防止できます。
キー転送システムにはさまざまなオプションがあります。 - キーは、異なるドアの複数のキーを解除する場合があります。
- キーは、機械部分などを安全に停止するためのスイッチの操作を可能にするためにも使用できます。
- 操作シーケンスを厳密に制御し、遅延を組み込むことで、アクセス前に機械が完全に停止するようにすることができます。
- 存在を感知する電子キーが使用される場合があります。
- 電子キーを使用すると、マシンの電源が完全にオフにならない場合がありますが、マシンの一部の動作モードが有効になり、他のモードが無効になります。
- 電子キーは、さまざまな資格とアクセス権レベルを持つスタッフに割り当てることができます。
1 - 運転中 | 2 - 主電源オフ | 3 - トラップキー取り外し | 4 - トラップキーを機械カバーに移動 | 5 - 機械カバーオープン、キーがトラップ状態
必須
緊急停止スイッチ/ボタン
緊急停止機能は、常に利用可能かつ動作可能でなければなりません。これは、他の必要な安全対策の代替として考えられてはなりません。この国際規格は (EN) ISO 13850 です。
緊急停止
緊急停止は、しばしば選択可能な安全対策として誤解されていますが、実際にはそうではありません。
緊急停止は、他の安全対策に加えて必要な機能です。
機械指令と機械規則は両方とも次のように述べています。
「非常停止機能は、動作モードに関係なく、常に利用可能で動作している必要があります。非常停止装置は他の安全対策のバックアップであり、それらの代わりにはなりません。」
MD附則I / MR附則3項1.2.4.3
非常停止機能を設置しないのは、次の場合のみです。
- 機械が手持ち式であり、制御ボタンを放すと停止
する場合。
- 機械を非常停止してもリスクが低減されない場合。
停止カテゴリ
非常停止には、2つのカテゴリがあります。
- 0 – 非常停止によって、機械のすべての駆動部が動力源から直ちに切り離される。
- 1 – 非常停止によって、駆動部が制御されて停止する（通常ブレーキをかけます）。安全を確保するための機能を始動させる場合もあります。目的の状態に達したら、すべての駆動部が動力源から切り離されます。
EN 60204-1規格は、停止カテゴリ2について説明していますが、非常停止装置にはこのカテゴリを使用しないでください。
緊急電源オフ
この用語はあまり使用されません。電気機械部品のみを使用した緊急停止回路を指します。
1980年代後半までは、すべての安全関連の制御機能は、電気機械的なスイッチ機器によって実現されていました。
しかし、今日では、あらゆる種類の電子機器やマイクロプロセッサ制御の安全装置が使用されているため、非常停止がどのように機能すべきかについての明確な説明が必要となりました。
緊急電源オフは、緊急停止機能と次の2つの点で異なります。
- 常に停止カテゴリー0に分類されます - 即時切断（画像参照）
- 電気機械装置のみを使用しなければなりません
（電子機器は許可されていません）。
通常、今日の機械の緊急停止装置としてメインスイッチのみが設置されています。もしそれが緊急時に使用されるものであれば、赤と黄色でなければなりません。もしメインスイッチが赤と黄色でない場合、緊急時にオフにしてはいけません。なぜなら、それをオフにすると、危険な動きの停止を妨げる可能性があるからです。
安全の専門家マティアス・シュルツが、最適な安全スイッチの選び方を解説します。安全性と効率を向上させるため、ぜひご視聴ください。ウェビナーは2:00分から始まります。