空気圧産業用マニピュレータの工場検査、安全要件および規格の適用性

作成者: AUREK エンジニアリング技術文書センター · 文書カテゴリ: 標準の適用性 / 工場検査 / 顧客受け入れ文書 · バージョン: A (エンジニアリング リファレンス)。記載されている規格カテゴリ、検査項目、 判定原則は技術上の参考資料です。具体的な分類、検査の深さ、認証の必要性は、公式の規格と契約上の技術協定を使用して、機器の特性、負荷リスク、現地の規制要件から決定する必要があります。完全な PDF をダウンロードできます。

00 抽象

産業用空気圧マニピュレータは、オペレータがワークピースを取り扱い、位置決めするのを支援するために、主なエネルギー源として圧縮空気を使用する。一般的な構成には、荷重バランス機構、ロータリーおよびピボット ジョイント、カスタム ツールまたは真空グリップ システム、耐荷重コラム、カンチレバー アーム、トラックまたはフレームが含まれます。持ち上げ、空気圧伝達、機械的動作、制御、およびグリップにはそれぞれ異なるリスクが伴います。それらの安全要件は個別に確認する必要があります。単一の規格や証明書だけでは、機械全体の安全性を説明することはできません。

このガイドは、機器の特性から始めて、昇降、空気圧、機械および制御の安全要件を工場検査、現場での設置の受け入れ、および文書の送付にマッピングします。認証と第三者によるテストは、該当する条件に基づいて個別に評価されます。典型的な故障モードは FMEA を通じて整理され、エンジニアリング、品質、調達、運用部門がプロジェクトの検査計画と責任を定義するのに役立ちます。

01 はじめに

空気圧産業用マニピュレータは、自動車、家電製品、機械加工、物流仕分け、ガラスおよびシートの取り扱いステーションに使用され、圧縮空気を使用して持ち上げ、回転、配置および解放を支援します。プロジェクトの評価では、労力の削減、タクトタイム、ステーションの状態を合わせて考慮し、意図した人間工学的改善を検査可能な構成と動作要件に変換する必要があります。

荷重、リーチ、ジョイント数、治具、制御ロジック、設置条件はプロジェクトごとに異なります。吊り荷、圧力エネルギー、移動機構、および人間との相互作用の具体的なリスクをリストアップすることで、安全性評価を開始します。次に、機器の特性、空気圧回路、工具、現場での設置に適した設計、検査、保護対策を選択します。

AUREK Engineering Resource Center によって作成されたこのホワイト ペーパーは、工場の検査と顧客の受け入れをサポートします。技術契約でプロジェクトの検査の深さ、成果物、責任を定義し、それらを検査計画、現場受入フォーム、文書リストに反映します。

02機器の分類と規格の適用性

規格および検査の選択は、まず装置の構造、昇降機能、駆動装置および使用方法に依存する。次のセクションでは、一般的な機器の形式について説明し、それらを使用して「昇降機械」や「特殊機器」などの概念の適用可能性を特定します。

2.1 空気圧式産業用マニピュレータ

空気圧産業用マニピュレータは、典型的には、固定ベースまたはコラム、主アーム、補助アーム(または多段アーム)、回転ジョイント、空気圧シリンダおよびバランス補助機構、制動装置またはロック装置、およびエンドエフェクタ工具を備える。圧縮空気はワークピースと機構の重量を相殺するシリンダ力を生成し、オペレータがほぼ無重力状態でワークピースをガイドできるようにします。電動昇降装置とは異なり、この装置は通常、主駆動モーターではなく主エネルギー源として圧縮空気を使用しますが、制御と保護のためにソレノイドバルブ、センサー、押しボタン、その他の電気部品が統合されている場合があります。

2.2 空圧バランサーと補助装置

空気圧バランサおよびより単純な補助装置は、一般に、規定のストロークにわたってほぼ浮いたサスペンションで、より軽い荷物または手工具を支持する。完全な多関節マニピュレーターとは別に、実際の構造と機能に対する供給圧力の安定性、空気損失保護、および安全装置のリリースを評価します。

2.3 バキュームリフター

真空リフターは、真空発生器またはポンプ、リザーバおよび吸引カップを組み合わせて、適切なシート、パネルおよび筐体を取り扱う。真空の生成と保持、空気または電源喪失後の動作、ワークピース表面との適合性を評価します。 EN 13155 は、固定されていない荷重吊り上げアタッチメントに対応しています。添付ファイルのタイプとプロジェクトの要件から適用性を判断します。

2.4 ジブ・クレーン

ジブクレーンは、床、柱、または壁に取り付けられた回転アーム式の吊り上げ装置です。駆動、負荷範囲、制御が異なる一方で、持ち上げおよび回転機能を空気圧マニピュレータと共有する場合があります。昇降機能、定格荷重、構造から昇降機械の要件を評価します。同じ機器ベースの分類プロセスをマニピュレータに適用します。

2.5 カスタム エンドオブアーム 治具および真空カップ システム

アーム端治具および真空カップシステムは通常、特定のワークピースに合わせてカスタマイズされ、機械式グリッパー、クランプ、専用サポート、および単一または複数の真空カップグループが含まれます。安全性への懸念には、グリップ力や真空力の保持、不用意な解放の防止、空気や電力が失われた後の動作、ワークピースの形状との互換性が含まれます。機器は高度にカスタマイズされているため、要件は通常、技術文書、内部仕様、および一般的な吊り上げアタッチメント/工具の原則に基づいています。特定の受け入れ基準を技術契約に記載する必要があります。

2.6 レール/フレーム システム

トラック、ビーム、またはガントリフレームが適用範囲を拡大する場合、設計および承認はアームとその支持システムの両方をカバーしなければならない。軌道走行時の脱線防止やブレーキの位置決めに加え、構造剛性、接続信頼性、耐荷重、変形、取り付け精度を検証し、移動中の機械全体の安定性を評価します。

2.7 産業用ロボットとの比較

産業用ロボットは一般に電気的に駆動され、プログラム制御され、自律動作が可能である。彼らの安全性評価は、自動動作と人間とロボットのコラボレーションに焦点を当てています。産業用空気圧マニピュレータは通常、オペレータによって誘導され、独立して軌道を決定することなく、主に補助とバランスを提供します。リスクの原因と管理方法は異なります。 ロボット標準は、空気圧産業用マニピュレータのすべての要件を直接カバーすることはできません。該当する規格と検査の優先順位を個別に選択します。

2.8 昇降機械または特殊装置としての分類

リフト機能、定格荷重、構造、使用目的および設置を、公式の機器カタログおよびプロジェクト現場での管理要件に照らして評価する。これにより、型式試験、使用登録、定期検査が必要かどうかが決まります。特定のマシンの分類基準を記録します。

2.9 CCC / CE / 第三者テストの適用性

要件は地域と製品構成によって異なります。 CCC は公式カタログ内で適用されます。輸出供給には、CE に関連する適用法および整合規格が関係する場合があります。関連する要件に照らして空気圧機械と電気サブシステムを評価します。セクション 09 では、認定とテストの取り決めについて説明します。

2.10 標準と適用性の参照マトリックス

マトリックスは、エンジニアリングのトピックごとに標準を編成します。 正式な範囲と関連条項を機器構成と照らし合わせて確認し、プロジェクトの設計措置、検査方法、および裏付けとなる証拠を記録します。

表2-1。標準と適用性の参照マトリックス。適用される規格、条項、機器の属性、検証証拠を記録します。認証とコンプライアンスの結論は、関連する評価手順に従います。

03吊り上げに関連する安全要件の解釈

ワークピースを支持し、持ち上げるあらゆる装置は、荷重、構造、安定性、移動限界、およびブレーキを含む、持ち上げに関連するリスクの評価を必要とする。次のガイダンスでは、これらの項目に関するチェックを整理します。詳細な要件は、引き続き機器の特性と関連規格の公式テキストに従う必要があります。

3.1 定格荷重と安全マージン

定格荷重は安全な使用のための基本的なパラメータです。設計では、適切な構造的安全マージンを持って、定格吊り上げ能力、最大到達点での許容荷重、およびそれらの関係を定義する必要があります。動作限界付近でアシスト力や安定性が失われないように、アシスト機構がバランスできる荷重範囲は定格荷重に相当する必要があります。定格荷重と制限条件は、銘板とマニュアルに明確にマークされ、該当する工場および現場での負荷テストによって検証される必要があります。

3.2 構造強度と安定性

静的荷重、動的荷重、偏心荷重、衝撃荷重、および累積疲労をカバーする構造をチェックするときに、アーム、コラム、ベースおよび接続部を通る力の経路をたどります。固定設備には転倒安定性と基礎固定のチェックが必要です。線路に取り付けられた機器やフレームに取り付けられた機器は、移動中の全体的な安定性と脱線防止をチェックする必要があります。溶接と高力ボルトは重要な接続です。検査は、関連する溶接および締結規格に基づいて行われる場合があります。

3.3 移動制限とオーバートラベル保護

機構がその意図された範囲を超えた場合に、衝突、不安定性、または構造的損傷を防ぐために移動制限を設ける。リミットでは機械的停止、リミット スイッチ、またはその両方を使用することがあり、ドライブを確実に停止したり、アラームを生成したり、エンドポイントで保護アクションを開始したりする必要があります。システムが設計範囲外で信頼性の高い安全な応答を生成できるように、すべての制限に対するトリガーの信頼性とリセット動作を検証します。

3.4 ブレーキ、ロック、および落下防止

ブレーキとロックは、意図しない荷重の降下や機構の動作を防止するための中核的な安全機能です。空気圧産業用マニピュレータの場合、空気の喪失、電力の喪失、または動作の中断後の動作を評価します。機構は負荷を現在の位置に保持するか、制御下でゆっくりと降下する必要があり、決して突然落下することはありません。重要な自由度で信頼性の高いブレーキまたは機械的ロックを提供し、空気損失テストによってそれを検証します。負荷の危険度に応じて落下防止機能の冗長性を選択してください。

3.5 警告ラベルと視覚情報

銘板には、モデル、定格荷重、定格空気供給圧力などの重要なパラメータを記載する必要があります。動作領域、掴みゾーン、危険箇所では必要な警告を発します。工場検査では、各マーキングの完全性と正確性を確認し、関連する規格に基づいて安全な色と標識を選択する必要があります。

04空気圧システムの安全要件の解釈

圧縮空気は補助を提供し、エネルギーを貯蔵する。異常な排気、漏れ、圧力変動により、負荷保持力と機器の安定性が変化する可能性があります。したがって、空気圧検査は、公式の空気圧システム安全基準によって決定された要件に従って、供給、シーリング、圧力損失応答、過圧保護、残留エネルギー管理をカバーする必要があります。

4.1 空気供給の品質と圧力の安定性

供給チェック中に圧力安定性と空気清浄度の両方を記録する。システムは、圧力不足によるアシストの低下や圧力変動によるショックを防ぐために、設計された入口圧力範囲内で動作する必要があります。必要に応じて濾過、油水分離、乾燥を通じて水分、オイルミスト、粒子を制御します。検査時にフィルタレギュレータアセンブリの調整、排水、排気機能を確認します。

4.2 空気圧回路のシールと漏れの制御

空気漏れはエネルギーを浪費し、また、徐々に補助が失われ、意図しない負荷の下降、または異常な動作を引き起こす可能性がある。ライン、継手、バルブ、シリンダーの接続は確実に密閉され、漏れ検出液または電子検出器を使用して動作圧力で漏れ検査される必要があります。重要な接続部には信頼性の高いシールと緩み防止措置を講じ、必要に応じて供給接続部にチェック装置を使用して異常な減圧を遅らせます。

4.3 空気損失保護と減圧動作

空気供給の中断または圧力損失の後、シリンダロック、逆止弁、平衡弁または機械ブレーキが位置を保持するか、または制御されたゆっくりとした下降を可能にすることができる。空気損失をシミュレーションして、荷重保持力、下降速度、安全着座シーケンスを検証します。荷物は保持されたままにするか、制御された降下によって安全な支持に達する必要があります。

4.4 圧力制御と過圧保護

システムは、異常な圧力上昇によって引き起こされるコンポーネントの損傷や危険な動きを防ぐために、適切な圧力制御と過圧保護を提供する必要があります。圧力安全装置、リリーフ装置、および圧力制限装置はシステム設計圧力と一致し、検査中に機能が検証される必要があります。エアレシーバーまたは多段真空を備えたシステムでは、容器とラインの圧力容量および関連する安全付属品の評価も必要です。

4.5 排気および残留エネルギー

メンテナンスまたは修理の前に、負荷を安全に固定するか独立したサポートを提供し、空気供給を遮断して残留圧力を解放します。制御された排気と減圧を提供して、意図しない動きを防ぎます。シーケンスとゼロエネルギーチェックをマニュアルとメンテナンス手順に含めます。

05機械の安全性および制御の安全性要件

機械的安全性は、粉砕、せん断、衝突などの動作の危険に対処します。コントロールセーフティは、制御ロジックを通じて実装される安全機能に対応します。関連する機械的安全保護および機能安全規格を使用して、保護、動作、緊急停止、および電気インターフェースを公式の要件に照らしてチェックします。

5.1 可動部品の機械的保護

ロータリージョイント、ヒンジ、可動シリンダーコンポーネント、および工具の開閉ゾーンは、粉砕またはせん断の危険を引き起こす可能性があります。設計では、実行可能な場合は常に本質的に安全な手段によって危険な隙間を減らし、危険を排除できない場所にはガードまたはバリアを提供する必要があります。オペレーターとの密接なやり取りが行われるエリアでは、タスクに基づいて追加の存在感知保護または安全距離要件の必要性を評価します。

5.2 操作方法と誤操作に対する保護

操作方法は効率と安全性のバランスをとらなければなりません。重要な荷重解放操作では、意図しない解放のリスクを軽減するために、両手操作、フットペダルの協調動作、または確認ステップなど、意図を明確に示す必要があります。単一の誤った操作が危険な動作を引き起こしてはなりません。不用意なリリースを防止するテストを通じてロジックを検証します。

5.3 緊急停止および安全機能

電気制御が提供される場合、緊急停止、安全限界、インターロック、および他の安全機能がリスクレベルに適合しなければならない。機能安全規格は、安全関連の制御部品に必要な信頼性とアーキテクチャをガイドする場合があります。非常停止装置は、すぐにアクセスでき、簡単に作動し、機器を安全な状態に置くことができる必要があります。検査では、迅速かつ信頼できる対応を確認する必要があります。

5.4 電気の安全性 (電気部品が含まれる場合)

ソレノイドバルブ、センサー、コントローラー、またはディスプレイを組み込んだ機器については、機械に関連する電気安全規格を適用する。コンポーネントの選択、配線の信頼性、保護接合と絶縁、過負荷と短絡保護、ケーブルの保持と保護に対処します。空気回路を制御するソレノイドバルブなど、電気サブシステムと空気圧サブシステムの間のインターフェイスは、異常な条件下で危険な連動動作を引き起こしてはなりません。

5.5 人間工学と動作負荷

人間工学的評価では、ガイド力、ハンドルのレイアウト、視認性、作業姿勢を記録し、適用される人間工学基準に照らして操作負荷を評価する必要があります。この結果を使用して、疲労、不適切な姿勢、およびその結果として生じる操作エラーのリスクを特定します。主観的な快適さだけでは安全検査に代わることはできません。

06 工場検査計画

工場検査計画は、構造と溶接、締め付けと緩みの防止、空気漏れと圧力、荷重と移動限界、ブレーキとエアロス保護、工具の保持と意図しない解放の防止、および書類の送付を対象とすべきである。検査項目を以下の表に整理します。機器の特性に応じて、契約または技術協定で方法、検査深さ、および合格基準を指定します。サウンドの外観や通常の動作だけでは不十分です。

表6-1。工場検査計画。構成の項目を選択し、方法と基準を状態にします。各結果を記録し、責任のある署名者を取得し、マシン番号と照らし合わせてアーカイブします。

07オンサイトでの設置と承認

設置後、基礎、設置精度、給気、作業環境が機械全体の安全性に及ぼす影響を検証する。工場検査に合格したことは、現場での受け入れに代わるものではありません。以下の表を使用してサイト受諾フォームを準備し、すべての結果を書面による受諾記録に文書化します。

表7-1。オンサイト設置および受け入れ計画 (参考)。現場での受け入れでは、結論と是正措置の推奨事項を記載した書面による報告書を作成する必要があります。機器が使用できるようになる前に、問題を修正し、再検査に合格する必要があります。

現場の受け入れは、不十分な基礎剛性によって引き起こされる振動および位置決めエラー、不適切な空気供給によって引き起こされる不安定な補助またはコンポーネントの摩耗、および不十分なスペースによる衝突の危険に焦点を当てるべきである。契約または技術契約では、サイト条件を提供および検証する責任を割り当てる必要があります。

08 文書配達リスト

付属の文書には、機器の技術的状態が記録され、操作、メンテナンス、および受け入れの追跡可能性がサポートされます。推奨される文書には、適合性証明書、説明書、空気圧および電気回路図、検査記録、検査チェックリスト、現場受入フォームなどが含まれます。機器の構成および契約または技術協定に従って納入範囲を指定します。

表8-1。文書配布リスト(参考)。契約または技術契約では、必要な文書の範囲と形式を定義する必要があり、合意された条件が適用されます。

09安全性認証と第三者によるテスト

機器の属性、負荷リスク、および地域の要件に従って認証およびテストを組織する。 認証とコンプライアンスの結論は、関連する評価手順に従います。特定のマシンの要件、証拠、責任者、マイルストーンを記録します。

9.1 特殊機器・昇降機械としての認定

機器が吊り上げ機械として規制されるか特殊な機器として規制されるかは、型式試験、使用登録、または定期検査が必要な場合があります。吊り上げ機能、定格荷重、構造、設置方法をカタログやプロジェクト現場の管理規則と照らし合わせて判断する必要があります。結論は、負荷範囲、地域の規制解釈、および動作条件によって異なる場合があります。公式の規定およびカタログが優先されます。

9.2 強制製品認証 (例: CCC)

強制的な製品認証は、通常、指定されたカタログ内の製品または電気部品に適用されます。純粋な空気圧機械と電気コンポーネントを含むサブシステムでは、適用性が異なる場合があります。モーター、コントローラー、またはその他の電気コンポーネントが統合されている場合は、最新の公式カタログと機器の属性から認定要件を決定します。契約書には、申請が必要かどうか、およびどちらの当事者が責任を負うのかを明記する必要があります。

9.3 輸出市場コンプライアンス (例: CE に関連するフレームワーク)

輸出市場への供給には、適用可能なコンプライアンスの枠組みおよび調和された規格が含まれる場合がある。対象市場のルールと機器の属性から、範囲、評価方法、技術文書の要件を決定します。このようなコンプライアンスには通常、リスク評価と技術文書の作成が含まれ、第三者の認証とは異なります。資格のある専門家がプロジェクト固有の要件を確認する必要があります。

9.4 第三者によるテストと検証

顧客または業界が第三者の関与を必要とする場合、資格のある組織は、関連する型式試験を実施するか、工場検査または現場の受け入れに立ち会わなければならない。導入前に、契約上の検査範囲、合格基準、必要書類、組織、費用、責任分担などを明記します。

10 FMEAリスク分析

FMEAは、各故障モードをその原因、結果、および制御手段に結び付ける。以下の表は、設計、検査、および受け入れに関する典型的な空気圧産業用マニピュレータのリスクをまとめたものです。これらは一般的な例です。設計および安全エンジニアは、特定のプロジェクト機器の分析とリスク評価を完了する必要があります。

表10-1。典型的な故障モードと影響の分析 (例)。この表は、主要なリスクと管理の方向性を示しています。実際のプロジェクトでは、設計および安全エンジニアは、機器固有の詳細を使用して FMEA とリスク評価を完了する必要があります。

11 結論

空気圧式産業用マニピュレータの安全性を、機器の特性、負荷、空気圧システム、工具、制御ロジック、および現場条件について個別に評価する。 単一の規格や証明書が、すべてのマシン全体の安全要件のチェックに代わることはできません。各リスクは、定義された設計対策、検査方法、および保護要件に対応している必要があります。

工場では、定格荷重、移動限界、ブレーキ、空気漏れ、エアロス保護、意図しない解放の防止、工具の保持、および文書の送付に焦点を当てる。現場では、さらに基礎の固定、設置精度、エア供給、作業スペース、負荷をかけた状態での試運転を確認します。両方の段階で別々の記録を保持し、現場の問題が修正され再確認された後にのみ機器を使用できるように解放してください。

提出された文書は、該当する適合証明書、説明書、空気圧および電気図、検査記録、チェックリスト、現場受入フォームなど、機器の構成および技術条件と一致している必要があります。標準の適用性は設計および検査の基準であり、準拠が自動的に確立されるわけではありません。特別な機器の規制、強制認証、および第三者によるテストの要件は、契約または技術協定で割り当てられた責任とともに、機器の特性と現地の規則から決定する必要があります。

プロジェクトの開始時に、契約および技術協定で機器の分類、検査の深さ、認証の必要性、および文書の範囲を定義します。これらの要件を使用して、設計、製造、工場検査、現場での受け入れ、運用および保守全体にわたる記録を作成し、技術的なトレーサビリティ、変更管理、説明責任をサポートします。