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設備メンテナンスに関する記事

安全機器で労災ゼロ!担当者が押さえたい分析項目と機器6種

1.はじめに

製造現場で働いていると、危険は常に身の回りにあります。なぜなら、製造現場は機械の集まりで、人がうっかりして機械に触れると、人は絶対に機械に勝てないからです。

例えば、作業をし夢中になっていて周囲に注意が及ぼせないとき、後ろから無人搬送車が近づいても気づきません。周囲の人が気付くにも、同じように自分の仕事に夢中になっていれば、無人搬送車の前で作業に夢中になっている作業員の運命は明らかです。

このような事故災害を未然に防ぐための機器が、安全機器です。無人搬送車の例では、車にはレーザースキャナーが装備されて、もし人と接触しそうになれば、自動停止するでしょう。

本コラムでは、そうした安全機器の重要性や役割、事例などをご紹介しています。

日本サポートシステムでは、工場設備のメンテナンス・リプレースにご対応いたします。

  • 老朽化した設備を入れ替えたい
  • 手書き図面をデジタル化したい
  • 緊急のメンテナンスをお願いしたい

といったお悩みのお持ちの方は、ぜひ下記フォームやお電話より、お気軽にお問い合わせください。弊社が納品したもの以外の設備にもご対応いたします。

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老朽化「設備・産業PC」壊れる前に!保守・リプレースを代行、弊社が納品した設備以外も対象、手書きの図面のデジタルサポートなど

2.製造業の災害状況

この章では、厚生労働省が公表している労働災害統計を元に、製造現場の労働災害について触れます。

労働災害には数多くのケースがあり、人の不注意という原因以外では、必要な安全機器が整備されていないことが原因という可能性があります。または、安全機器があっても災害に対する性能が追いついていなかったというケースもあります。

しかし、安全機器の機能・性能は日々向上していますので、それだけ工場作業員の安全率が上がっているということになるでしょう。

(1) 製造業の占める割合

製造業では、年間どれほどの事故災害が起きているのでしょうか。それを紹介しているのが、図1です。

安全機器 図1

図1からわかるように、製造業の災害の割合は約21%で、業界トップです。

なお、製造業の労働災害数は、約27000件でした。その事故災害の要因をまとめたのが図2となります。

安全機器 図2

図2から、製造業で最も多い災害が、順に、「はさまれ・巻き込まれ」「転倒」「墜落・転落」「切れ・こすれ」「動作の反動・無理な動作」です。

(2) 災害の項目分析

図2の災害の要因を紹介しているのが、図3です。この図では、どのような要因が主たるものかを示しています。

安全機器 図3

図3から見て取れる労働災害の要因は、「仮設物や構築物」以外では、「一般動力機械」「動力運搬機」「金属加工機械」「材料」といったものです。
分析では、さらにどのような機械か名称を上げた分析をしていますが、ここでは割愛します。

注意すべきことは、例えば、ロボットの災害は0.1%となっていています。たいしたことないね、と思いがちですが、災害総数は、約27000件です。

ということは、ロボットの災害0.1%は、27件です。ロボットを導入している製造業は多いと思われますが、27件をどう見るか、さらにロボットの災害では命に係わる可能性も高いということも合わせて考える必要があるでしょう。

3.安全機器とは

安全機器とは、あらゆる業種で、機械設備の操作や運転を安全に行うこと、機械の誤動作から人が災害から避けることができるようにする機器です。設計当初から機械に組み込まれている場合、現場の状況に応じた機器や装備を取付けて、安全機器とすることもあります。

安全機器は、機械が故障したとき、作業者が機械の操作を誤ったとき、地震などの自然災害が起きたとき、作業者の安全を守るために、機械を停止を含めコントロールします。

機械設備で使用される安全機器として、JISや安衛則にあるものを、表1で紹介します。

表1 安全機器(規則・基準でJIS番号など省略)

構成要素 安全基準など JIS及び安衛則
本体 産業用ロボット 産業用ロボット安全要求事項
ベルコンベア コンベアに関する安全基準の指針
ガード 距離ガード 機械類の安全性・ガード・固定式・可動式ガードの設計・製作の要求事項
ガード/ロボット最大作業領域間の最小間隙 機械類の安全性・人体部位の押し潰し防止の最小隙間
インターロック式可動ガード 機械類の安全性・ガードと共同するインターロック装置
保護装置 光んカーテン 電気的検知保護設備
マットスイッチ 機械類の安全性圧力検知保護装置
安全制御回路 安全防護物の応答時間 機械類の安全性・人体部位の接近速度に基づく安全保護物の位置決め
安全制御部の回路 電気・電子・プログラマブル電子安全関連系の安全機能
安全リレーモジュール 機械の安全性・制御システムの安全関連部
負荷保護方策 操作盤パネル 気秋類の安全性・機械の電気装置
非常停止装置 機械類の安全性・非常停止
予期しない起動の防止 予期しない起動の防止
ティーチングペンダント 機械類の安全性・機械の電気装置
イネーブルスイッチ ポジションイネーブルスイッチ
手動制御操作の必須要件 機械類の安全性。設計のための一般原則

4.安全機器の種類

この章では、安全機器の種類をご紹介します。

各安全機器がどのような役割を果たすのか分かりやすくするために、洗濯機を用いて考えます。一般的な洗濯機とはかなり違いますが、これを大型の機械装置として見ても構いません。

安全は、次の場合の安全と仮定します。

  • お母さんが洗濯するときの安全
  • 赤ちゃんにとっては洗濯機の側は危険なものと考えた場合の安全

これらを守るために、次のような安全対策が取られているとします。

  • 回転中は蓋を開けない
  • 人が中に手を入れているときは回転しない=蓋が空いているときは回転しない
  • 漏れなど異常が起きたら停止する
  • 人が異常と感じたときは停止ボタンで緊急停止する
  • 赤ちゃんが洗濯機に触れられないようカバー(柵)を設置する
  • カバーは赤ちゃんが開けようとしてもスイッチが入ったままのため開かない
  • 柵ではお母さんが洗濯機の操作がしたいときは、柵のスイッチをリセットするボタンを押せば柵が開く
  • 赤ちゃんが近づいたら警報でお母さんに知らせ、それでも間に合わないときは洗濯機を止める
  • 柵はお母さんにとって邪魔なので柵を撤去、それでも、洗濯機近傍に赤ちゃんが入ったら、洗濯機を止める

以上の安全対策がどのように安全機器と関係するかについて、以下で紹介します。

(1) 安全機器スイッチ

図4は、お母さんが洗濯機を動かすときの安全について紹介します。

安全機器 図4

洗濯機は人が中に手を入れているときは回転しない。これは、蓋が空いているため回転しません。すなわち、蓋に付属している安全機器スイッチが回転のON/OFFを制御します。

(2) 安全機器緊急停止スイッチ

図5で紹介するのは、安全機器のうちの緊急停止スイッチです。

安全機器 図5

例えば、洗濯機が異常振動を起こしたとき、お母さんは洗濯機を止めようとします。
洗濯機の側にある緊急停止スイッチを押すことで、洗濯機は停止します。

(3) 安全機器防護柵

図6では、洗濯機に赤ちゃんが近づかないように防護柵で覆っている様子を紹介します。

安全機器 図6

防護柵が閉まると柵に付属しているスイッチがONとなります。
赤ちゃんが柵を開けようとしても、スイッチが入ったままのため、開けることができません。

(4) ライトカーテン

図7では、ライトカーテンについて紹介します。

安全機器 図7

防護柵があると、お母さんが洗濯機を使うたびに、柵のスイッチの解除を行って柵を開けたり、閉めたりして邪魔に思うでしょう。そこで防護柵を撤去します。

柵を取ったとき、赤ちゃんが近づいたときの防護を担うのが、ライトカーテンです。

ライトカーテンは両脇から光を発し、光のカーテンを築きます。カーテン内に赤ちゃんが入ると、光が遮られるため、赤ちゃんの侵入を検知し、洗濯機を止めます。あるいはアラームを発報し、お母さんに赤ちゃんが洗濯機に近づいたことを知らせます。

(5) レーザースキャナー

図8では、レーザースキャナーについて紹介します。

安全機器 図8

洗濯機の前方周囲には、レーザースキャナーによってレーザー光線が発せられています。
1段階と2段階に分かれ、1段階のレーザー範囲に赤ちゃんが入ると、アラームを発報して、お母さんに知らせます。
赤ちゃんがさらに侵入して2段階目に入ると、洗濯機を停止します。

(6) リレーモジュール

図9では、リレーモジュールについてご紹介します。

安全機器 図9

緊急停止スイッチがONとなって洗濯機は停止しますが、その後、お母さんが洗濯を継続しようとして洗濯機の始動スイッチをONとしても、洗濯機は動きません。
これは、安全リレーモジュールが働いているからです。リレーモジュールは、緊急停止スイッチがONの状態では、いかに始動スイッチがONとなっても、洗濯機を動作させません。

本来、緊急停止スイッチと洗濯機の間にはシーケンス回路があって、緊急停止スイッチが入っている時には、いかなる洗濯機動作回路に信号が入っても、洗濯機を動作させないというインターロック回路が仕組まれています。
このインターロック回路に変わって登場したのが、安全リレーモジュール機器です。
洗濯機は緊急停止信号がOFFという解除信号があって、初めて動作が可能となります。

5.製造現場の安全機器の例

製造現場に安全機器がどのように配置されているかの例をご紹介します。下記は、日本電気制御機器工業会 制御安全委員会が公開しているものです。

安全機器 5章

(引用:一般社団法人 日本電気制御機器工業会 制御安全委員会・安全ガイドブック 7th edition

日本サポートシステム株式会社では、「労働安全衛生規則」に基づいて安全教育をご提供しています。
作業者の安全意識の醸成、産業用ロボットの保守業務作業者の育成などにぜひご活用ください。

Robodemy [ロボデミー]

6.安全機器メーカーの紹介

安全機器を製造販売するには、製造業の安全について、技術だけでなく、経験と実績が必要です。
さらに安全機器だらけになるようでは、工場の稼働や操作のし難さが際立ち、コスト増大とともに工場稼働率低下となり、最小で的確な安全機器によって影響を最小限に及ぼす仕組みが必要でしょう。
この章では、安全機器の経験が深いメーカー、安全機器の実績のあるメーカーについてご紹介します。

日本サポートシステム株式会社

RGB jss1

【所在地】
茨城県土浦市卸町2-13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【特徴】
日本サポートシステムは、ロボットシステム導入を支援するエキスパートです。

ロボットが正しく動作せるためには、ロボットシステムの組み込みが必要ですが、ロボットメーカーは通常はシステム構築は難しいという現実があります。同社は、ロボットを導入する工場現場を実際に見て調査し、課題を分析し、設計から製造・メンテナンスまで一貫体制を整えて各先に提示します。

また、自社で中古FA機器の買取販売サイトを運営しているので、必要部品の手配やリプレース後に遊休化した設備の仲介販売なども可能です。

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設備のリプレースやオーバーホールが必要な場合には、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付できる点が好評です。
テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

特にロボットへの安全のための機器や設備ついて客先と十分に話し合い、けが人は一人も出さないという思いで、ロボット使用に対する安全の仕組みを構築します。FA・ロボットシステムインテグレータ協会の会員であり、本サポートシステム社の掲げる「コネクテッドエンジニアリング」構想によってFA・ロボット業界の未来を牽引しています。(https://connected-engineering.com/)

加えて、日本サポートシステム社は、画処ラボ(ガショラボ)を運営しています。ガショラボは、メーカー横断での機器選定から判断プログラムの選定及び装置の設置構想までを⼀括で提案し、設置からサポートまで⼀元管理する仕組みです。
その特徴には、カメラ機器をマルチメーカーから選定できること、検討から設置までトータルインテグレーションができること、ルール型画像処理からAIによる画像処理まで幅広く対応が可能ということがあります。

日本サポートシステム社によるサポート体制は、遠隔サポートの導入により、トラブル時の迅速な初期対応が可能です。

業界最大級の画像処理検証施設を開設!

「画処ラボ」ではルールベースやAIの画像処理を専門エンジニアが検証。ご相談から装置制作まで一貫対応します。

オムロン株式会社オムロン制御機器事業

【所在地】
京都市下京区塩小路通堀川東入オムロン京都センタービル
TEL:075-344-7000
https://www.fa.omron.co.jp/

【事業内容】
センサ、スイッチ、セーフティ、リレー、コントロール、FAシステム機器、モーション/ドライブ、ロボティクス、省エネ支援/環境対策機器、電源/周辺機器他
の設計・製造・販売

【安全機器】
『セーフティライトカーテンと存在検知装置の使用による安全対策』
作業者が機械に近付くける領域を広く取りたいとき、セーフティライトカーテンとセーフティレーザースキャナやセーフティマットを組み合わせて使用することが有効です。
これによって、機械の周辺に進入した作業者がそのエリアにいる時には、機械の可動部を停止続けます。
機械の周辺への作業者の存在を検知するセーフティレーザースキャナやセーフティマットなどの存在検知装置は、作業者がそこで作業するスペースの大きさ・形状・環境で決定します。

図は、セーフティライトカーテン+存在検知装置、の使用例です。

安全機器 オムロン

(引用:オムロン株式会社・安全機器を用いたリスク低減

アズビルトレーディング株式会社

【所在地】
東京都豊島区北大塚1-14-3 大塚浅見ビル
TEL:03-5961-2140(代)
https://at.azbil.com/

【事業内容】
制御・計装機器・システムエンジニアリング
空気環境改善機器
データ機器
機械産業機器

【安全機器】
アズビルトレーディング社は20数年来、世界各国より機械安全機器を輸入・販売し、さらに自社開発製品のマットスイッチなどの感圧スイッチをラインナップに加え、安全関連製品群の大幅な拡充を図っています。
さらに今では、ライトカーテン、ロープスイッチ、キーインターロックシステムなどの安全製品を充実させています。

図は、同社が基本とする国際安全規格の体系です。

安全機器 アズビルトレーディング

(引用:アズビルトレーディング株式会社・機械安全機器(安全関連機器・安全スイッチ)の概要

パナソニック株式会社 インダストリアルソリューションズ社

【所在地】
大阪府門真市大字門真1006番地
TEL:06-6908-1121
https://www.panasonic.com/jp/corporate/is/profile.html

【事業内容】
電子部品、メカトロ・制御デバイス、電子材料、液晶パネル、モータ、一次電池、二次電池等の開発・製造・販売

【安全機器】
同社のセーフティライトカーテンSF4Dシリーズは、次のような特徴を有し、厳しい環境でも安定動作します。

  • ねじれ、反り、衝撃に強いボディ
  • 堅牢性と扱いやすさを両立した取付金具
  • 長距離で安定動作するハイパワー新光学
  • 液体やホコリのシャットアウト
  • 光軸調整や予防保全に有効で、入光余裕度の数値確認可能なデジタル表示灯
  • 作業サポート表示灯
  • 応答時間速さ
  • 最大5台まで可能な直列接続

直列接続台数は最大5台、最大光軸数も256光軸です。設備の増設・検出幅を拡張するとき、複数箇所を1系統で防護するときに便利です。

図は、光カーテン配置図例です。

安全機器 パナソニック

(引用:パナソニック株式会社 インダストリアルソリューションズ社・小型・堅牢 セーフティライトカーテン[Type4 PLe SIL3] SF4D

富士電機機器制御株式会社

【所在地】
東京都中央区日本橋大伝馬町5番7号 三井住友銀行人形町ビル7階
TEL:03-5847-8000(代表)
https://www.fujielectric.co.jp/fcs/

【事業内容】
受配電機器の開発、製造、販売およびサービス
制御機器等の開発、製造、販売およびサービス

【安全機器】
同社では、ドアスイッチは、ガードに合わせた多彩なバリエーションが用意されています。
危険源と操作員を分離するために、安全カバーが閉じているときだけ機械を動作させる開閉検出機器です。金属タイプ・プラスチックタイプ・小型タイプ・非絶縁タイプとガードに対するバリエーションは豊富です。

小型で高い保護等級(IP67)、堅牢な金属製と-25 〜+ 70℃という広い使用温度範囲の樹脂製、金属製・樹脂製に採用する電磁ロックタイプ、非接触形はマグネット方式で、食品や半導体製造工程のクリーン環境にも対応可能、などと多くの特徴を持っています。

図は、安全ドアスイッチの外形図です。

安全機器 富士電機機器

(引用:富士電機機器制御株式会社・安全検出機器 Preventa XCSシリーズ(安全ドアスイッチ)

左側は、アクチュエータ挿入タイプで、不意にガードが開くことのないような機械で使用するドアスイッチです。
右側の図は、レバーおよびスピンドルタイプで、ストレート形またはエルボ形の操作レバー、またはスピンドル動作アクチュエータを使用するリミットスイッチです。

7.おわりに

このコラムでは最初に労働災害の状況をしょうかいし、洗濯機を例として安全機器の紹介をしてきました。

製造現場の労働災害には、「はさまれ・巻き込まれ」「転倒」「墜落・転落」「切れ・こすれ」「動作の反動・無理な動作」が主要な原因ですが、同じはさまれでも、業種によっては、状況が一変します。したがって、「はさまれ」に対応する安全機器も違ってくると思われます。

こうしてみると、災害の様子は業種ごとにさまざまあり、さらに使用される機械によっても災害の状況と対策が異なります。極論をいえば、労働災害27000件に対応する安全機器が27000個必要になるということでしょう。

もちろん、労働災害には、規則を守らなかった、必要な防護策を取っていなかったという人為ミスも多く含まれます。

しかし、どのような立場であっても災害に合うと、自身だけでなく家族も巻き込んでしまいます。規則や約束を守るという基本事項は行うとしても、安全機器によって人を守る技術を高めることも重要です。

生産現場に安全機器を入れて安全対策を講じようとしている職場は、全国的には数多くあり、どうすれば良いかと悩んでいる担当者も多くおられるでしょう。
そのような悩みはすでに解決しているという職場やメーカーも多くあるでしょうから、気軽に問い合わせて、安全対策を講じるノウハウを手に入れるべきと言えます。

日本サポートシステムでは、いろいろな製造現場で、ロボットを含め安全対策を経験しています。安全機器メーカーの選定から設備の導入することでは、実績が多数あり、そのようなシステムの導入・運用・メンテまで一元管理し、製造業を支援しております。
お気軽に日本サポートシステムへご相談ください。

 

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本社:茨城県土浦市卸町2-13-3、相模原事業所:神奈川県相模原市中央区上溝1880番2 SIC3-317

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