ガードインターロックスイッチ
ガードインターロックスイッチとは、機械の危険領域への作業者の侵入を防止するために設けられた可動式ガードの開放を検知し、
機械を安全に停止させる安全回路を構成するスイッチです。セーフティ・ドアスイッチやセーフティ・リミットスイッチなどがあります。
ガードインターロックスイッチは、ガードの開放によって機械を停止させるなどして危険な状況を防止するための保護装置です。
ガードを使用して人を保護することを決定した場合、危険エリアへはガードの開口部を通してのみ入れるようにしなければなりません。
人の安全を確保するために、ガードには、開口部に設けられた扉などが開かれたことを検知するインターロックスイッチを用いることが一般的です。
このような可動式インターロック付きガードが開いた場合、機械の動いている危険な部分に人が近づく前に機械を停止させる必要があります。
ガードインターロックスイッチの選定のポイントとしては、以下のような観点が挙げられます。
- 使用の条件と使用目的
- 機械に存在する危険源の種類
- 起こりうる危害のひどさ
- インターロック装置が故障する確率
- 停止時間とアクセス時間に関する考慮事項
- アクセス頻度
- 危険に対する人の暴露継続時間
- 性能に関する考慮事項
スイッチの作動方式による特徴
ガードインターロックスイッチとして用いられるスイッチには、その作動方式ごとに以下のような特徴があります。
カム操作による作動
カム等によってアクチュエータを操作するセーフティスイッチを使用する場合は、直接機械作動（ポジディブモード）または直接機械作動と非直接機械作動（非ポジティブモード）の組み合わせで作動するように設置し、セーフティスイッチが簡単な方法で無効化されることを防止する必要があります。
操作キー方式による作動
操作キー方式のスイッチは、専用の操作キーの使用が必要であり、スイッチが簡単に無効化されることを防止することができます。ただし、予備の操作キーによる無効化の可能性があるため、注意が必要です。
ヒンジ方式による作動
ヒンジ式ドアスイッチの場合、スイッチの無効化が困難であること、および操作キー方式のような適用最小半径の制限がなく小さなサイズのガードにも使用できるという特徴があります。ただし、扉の大きさによっては扉の開状態を検出した時点で危険源に近づけるだけの大きな隙間が生じる可能性があるため、事前の確認が必要です。
非接触方式による作動
非接触式ドアスイッチの場合、センサ部に対し専用のアクチュエータが必要であり、スイッチが簡単に無効化されることを防止することができます。
これらのスイッチはカム式や操作キー式のような機械的動作方式ではないため、直接開路動作機構はもちません。スイッチの故障については診断機能などを備えることで、適切な安全性能を確保しています。また設置位置の調整が容易にできることから、その他のスイッチに比べ設置上の制約を受けにくいという特徴があります。
直接機械作動（ポジティブモード）と
非直接機械作動（非ポジティブモード）
ガードインターロックスイッチとしてセーフティ・リミットスイッチを用いる場合には、以下のような作動方式の特徴を踏まえた設置をする必要があります。
| （A） 非直接機械作動 （非ポジティブモード） |
（B） 直接機械作動 （ポジティブモード） |
（C）（A）と（B）の組み合わせ | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 動作状態 | 正常な動作状態 | 異常な動作状態 | 正常な動作状態 | 異常な動作状態 | 正常な動作状態 | |
| 接点閉路（ガード閉） | a）接点溶着で復帰不良（ガード開） | 接点閉路（ガード閉） | a）カム摩耗で開路不可（ガード開） | 接点閉路（ガード閉） | ||
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| 接点開路（ガード開） | b）ばね破損で 復帰不良（ガード開） | 接点開路（ガード開） | b）カムの位置ズレで開路不（ガード扉開） | 接点開路（ガード開） | ||
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| 接点開路方式 | スイッチ内部のばねカで接点を開路 | カムやドッグといった外部操作体で直接接点を開路 | スイッチ内部のばね力および外部操作体で接点を開路 | |||
| 適用接点 | NO接点 |
直接開路動作機構付きのNC接点（ ）
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NO接点＋直接開路動作機構付きのNC接点（）
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| 特徴 | 長所 | カムの摩耗や位置ズレ、また不慮の取りはずしの際に接点を開路します。 | 接点溶着やばね折れが発生してもアクチュエータで直接接点を開路することができます。 | 異なる作動方式のスイッチを組み合わせることで相互に欠点を補うことが可能です。 | ||
| 短所 | 接点が閉路のまま溶着したら開路できません。接点開路状態でも、アクチュエータを手で押し下げたり物があたったりして、容易に閉路状態となります。 | カムの摩耗や位置ズレ、また不慮の取り外しの際に接点が閉路のまま開路されない可能性があります。 | 2つのスイッチの接点の開閉タイミングを揃えるためには、スイッチを操作するカムの形状、スイッチの設置位置等について十分な検討が必要です。 | |||
施錠付きインターロックに関する要件
人が危険領域へ到達するために要するアクセス時間よりも停止にかかる時間が長い場合、施錠付きのインターロック装置を使用します。
施錠付きインターロック装置は、閉位置でガードをロックすることで、以下を達成します。
- ガードが閉じられロックされるまで、機械は動作できない
- リスクが取り除かれるまでガードがロックされたままになる
ガードインターロックスイッチに関する規格：ISO 14119
ISO 14119は、ガードインターロックスイッチの設計や選択に対する原則を定めた規格です。この規格において、カム操作やヒンジ方式で作動するインターロックスイッチはタイプ1、操作キーによって作動するインターロックスイッチはタイプ2、非接触方式で専用アクチュエータを必要とするインターロックスイッチはタイプ4と分類されます。
この規格では、インターロックスイッチの無効化についても考慮することが求められており、ねじ、針金、鍵や工具などによって容易な無効化がされないような機械の設計やインターロックスイッチの選択・設置の工夫が必要です。また、インターロックスイッチおよびインターロック回路に関しては、ISO 13849-1に適合した設計が必要です。
インターロックスイッチのタイプと「コード化」
インターロックスイッチのタイプは、その作動原理と「コード化」の有無によって以下のように分類されています。「コード化」とは、インターロックスイッチを作動させるためのアクチュエータの設計がスイッチに応じた形状/仕様となっていることを指します。
| タイプ | 作動原理 | アクチュエータ | 代表的なオムロン商品 |
|---|---|---|---|
| タイプ1 | 機械式 （例：物理的接触/力） |
コード化なし （例：回転カム/ヒンジ） |
セーフティ・リミットスイッチ D4N
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| タイプ2 | 機械式 （例：物理的接触/力） |
コード化あり （例：タン形状のアクチュエータ（操作キー）） |
セーフティ・ドアスイッチ D4NS
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| タイプ3 | 非接触式 （例：誘導式） |
コード化なし （例：磁性体） |
なし |
| タイプ4 | 非接触式 （例：磁気式/RFID） |
コード化あり （例：コード化マグネット/コード化RFIDタグ） |
小形非接触式ドアスイッチ D40A
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「コード化」されたアクチュエータは、さらに、コードの数（作動させられるスイッチとアクチュエータとの組合せ）によって以下の3つの種類に分けることができます。コード化レベルが高いほど、スイッチとアクチュエータとの組合せに多くのバリエーションをもたせられる仕様となっています。
- 低コード化アクチュエータ（low-level coded actuator）：コード数が1 ～ 9のもの
- 中コード化アクチュエータ（medium-level coded actuator）：コード数が10 ～ 1000のもの
- 高コード化アクチュエータ（high-level coded actuator）：コード数が1000超のもの
インターロックスイッチのタイプと「コード化」レベルの選び方
インターロックスイッチの「タイプ」と「コード化」レベルは、インターロックスイッチを取り付ける機械やそのガードの仕様、アプリケーションの特徴に応じて選定することが必要です。いずれのタイプ・コード化レベルのインターロックスイッチ/アクチュエータを選定した場合であっても、適切に設計・設置を行えば、ISO 14119の要求事項を満足することができます。特に「コード化」については、インターロック装置の無効化の動機の有無や、無効化の動機が無くせない場合の追加方策との兼ね合いで検討する必要があります。
その他詳細については、以下を参照してください。
