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大陸におけるプレス・シャー設備の安全に関する現状と
その対策を簡明に分析する


張兆宏

資料出所:中華民国工業安全衛生協会発行
「工業安全衛生」2002年3月号(153)
(訳 国際安全衛生センター)


[摘要] プレス・シャー設備のユーザーを訪問調査、大陸におけるプレス・シャー設備の実際使用現況を理解並びに把握した後、それを分析して、大陸における現有プレス・シャー設備の種類,使用現状,問題点及び危険危害性をまとめた。これを基礎にして、それぞれ異なる設備の種類及び特徴に照らして、焦点を絞った,効果のあることが経験済みである対策と改良方法を提案する。
[キーワード] プレス・シャー設備,安全,現状,対策


1. 概説

プレス・シャー設備は、機械加工業の汎用設備であり、材料の外形抜き,押し抜き,薄く引き伸ばし,曲げ,せん断,成形及びその他冷間等方加工作業に用いられ、汎用性があり,作業効率・精度が高く,性能に信頼がおけ,操作が簡単で,保守に便利であるなどの優れた点があるので、機械加工業で幅広く使用されており、機械加工業にとって重要で必要不可欠な設備である。
プレス・シャー設備の種類は、鍛造プレス,プラスチック加工設備,木工用工作機械の3つに大別され、詳しい分類は表1のとおりである。
  これらプレス・シャー設備の中で、機械プレスは、低価格で,作業効率が高く,操作が簡単で,保守・サービスが便利なため、多方面で使用され、現有のプレス・シャー設備中で最も大きな比重を占めている。


2. 国内外の状況

一.国内状況

  大陸における現有のプレス・シャー設備は約100万台で、主なものとして、液圧プレス,鍛造機,機械プレス,シャー,圧印加工プレス,射出成型機などの類型に分かれる。その内60%約60万台は機械プレスである。機械プレスの中で数量が一番多いのは、ポジティブフリクションクラッチプレス,ポジティブローリングキークラッチプレス,ポジティブスライディングピンクラッチプレスであり、最大のシェアを占めている。プレス・シャー設備の中には、20世紀90年代に生産された進んだものがあり、また50年代〜80年代に生産された立ち後れたものもあり、更に30年代〜40年代に生産の淘汰されて当然なものもあり、プレス・シャー設備の種類形式は雑多で、その先進性と安全性はまちまちである。一部のプレス・シャー設備は、進んだ技術のもので、また安全検査防護装置を取り付けて規定の安全性能と生産要求を既に達成又は一応達成している。しかしながら、現有プレス・シャー設備の絶対多数、特に機械プレスについては、安全検査防護装置が取り付けられておらず、規定の安全性能要求と安全生産要求にまだまだ達しておらず、更に生産条件が悪く、また作業環境も劣悪で,過度の労働や残業が多いなどの隠れた原因により、この種の設備は安全上深刻な問題をはらんでおり、手や指を切る事故が頻発して、企業の正常な生産及び社会に大変な悪影響を及ぼしている。従って、我々は、それ相応の対策を立て且つ改良を加える必要性を非常に重視する。

二.国外の現状

  国外の先進工業国と一部の発展途上国では、プレス・シャー設備の事故を防止するため、一連の防備措置を講じている。先ず、プレス・シャー設備は安全生産の要求を満たし規定されている安全性能に達していなければならないと法律で明確に定め、またプレス・シャー設備に安全監視防護装置を取り付けるよう義務付けている。その次に、プレス・シャー設備の引渡・使用前に、設備自体の安全化問題を技術的に解決するだけでなく、設備の安全性能を万全なものにして、またプレス・シャー設備安全監視防護装置の取付を義務化し、それにより設備の本質的安全化を完全に保障させている。
第三に、企業の従業員に対して、安全生産の教育と訓練を行い、プレス・シャー設備の構造,特性,生産上の特異性を理解させ、正確な操作方法と使用方法を把握させることにより、生産工程における突発事故の防止を図っている。
韓国では、プレス・シャー設備を使用する事業主はプレス・シャー設備に両手で操作する押しボタン,安全監視や安全防護などの装置を取り付けなければならないと法律上既に明文化している。もし、それに違反して傷害事故が発生した場合、事業主が故意に起こした傷害とみなされ、事業主は刑事責任を追及される。


3. 対策及び改良方法

大陸におけるプレス・シャー設備の使用状況と安全についての現状という見地から、安全で文明的な生産を確実にやり遂げるためには、ハード,ソフトの両面から着手しなければならない。ソフトの面では: 1.法体系の整備に力を入れ、法意識を高め、法に従い違法は必ず追及しなければならない;2.安全生産の広報に力を入れる;3.企業の従業員に対する安全教育・訓練を強化する。ハードの面では: 1.プレス・シャー設備それ自体における本質的安全化の技術研究に力を注ぎ、プレス・シャー設備の安全化レベルを本質面から高める;2.プレス・シャー設備安全監視防護装置の研究に力を注ぎ、それが使いよく適しているとしてユーザーから喜ばれ且つ好評を得られるようにする;3.プレス・シャー設備安全監視防護装置の普及に力を入れ、それが根を生やし,花を咲かせ,実を結ぶようにする。

一.法体系の整備に力を入れ、法機能を健全にする

  法体系の整備に力を入れ、法機能を健全にし、人々の法意識を高め、法に従い違法は必ず追及する。プレス・シャー設備は、安全生産の要求に合致し又その安全性が保障されなければならない;プレス・シャー設備は、傷害事故の発生を防止するため、使用時における両手操作の押しボタン,安全監視防護装置が付いていなければならない;法律上の観点から、管理監督,検査と法執行に力を入れ、不完全なプレス・シャー設備を使用して傷害事故を起こした企業家に刑事責任を追究し、大目に見るような生ぬるい考えを一掃し、不完全な設備のままで生産・使用することを全面的に禁止し、人身傷害事故の発生を防止しなければならない旨、それぞれ法律で定めるべきである。

二.安全生産についての広報に力を入れ、企業の従業員に対して安全生産の教育と訓練を行う
(一) 安全生産についての広報に力を入れる
放送,テレビ,ポスター,張り紙,黒板新聞(壁新聞の一種)などの色々な広報手段により、安全生産の広報に力を入れ、人々の心に安全生産の意識を植え付け、人々に安全生産の緊迫性,重要性と必要性を納得させ、各自に油断しないよう心掛けさせ、人身傷害事故の発生を防止する。
(二) 企業の従業員に対して安全生産の教育と訓練を行う
従業員に対して、安全知識の特別講座,職業安全訓練と危険予知行動などの方法による教育と訓練を行い、作業環境をよく理解させ、プレス・シャー設備の構造特性,生産上の特徴,危険危害性及び正確な安全操作方法と操作規程を納得させる、またプレス・シャー設備安全監視防護装置の原理,特徴及び正確な使用方法を把握させ、従業員の安全面における資質と意識を高め、安全で文明的な生産を徹底させ、傷害事故の発生を防止する。

三.プレス・シャー設備安全監視防護装置を取り付け、設備の本質的な安全化を実現する
AH型プレス・シャー設備の安全監視防護装置は、韓国安協電子株式会社が開発・生産したもので又最新の優れた科学技術を駆使した製品で、韓国で幅広く普及し使用され、顕著な社会効果と経済利益をもたらしている。中韓合弁武漢瑞普安全技術装備有限会社は、本製品の中国における生産と販売並びに国産化の着実な実現に責任を持っている。
中韓合弁武漢瑞普安全技術装備有限会社は、中国武漢安全環境保護研究所,韓国中央安全教育研究所及び韓国安協電子株式会社,韓国現代電子株式会社が合弁で作った会社で、工業安全技術,製品開発,生産,販売及びコンサルティングサービスを専業とする会社である。
 瑞普会社は、一流の安全技術,一流の製品,一流のサービスを社会に提供するべく力を注いでおり、生命の安全を守り,労働災害を減らし,従業員の安全面における資質を高め,安全な文化を社会に普及するため、しかるべき貢献をしている。

(一) AH型安全監視防護装置の構造と原理
1. 構造
AH型プレス・シャー設備安全監視防護装置は、投光器,受光器,コントローラの三部分から成っており、その外形構造と取付位置は図1のとおりである。
    本装置は、大きく分けて三種類,四シリーズの製品がある: (1)投光,反射型;(2)投光,受光型;(3)改造機械式急停止型。その中で投光,反射型は増幅器分離型と増幅器組み込み型の二シリーズに分かれる。
a. 増幅器分離型(AH-700シリーズ)
   本装置は、投光器,反射器,コントローラの三部分から成り、その有効保護高: 140mm〜620mm、有効保護幅は: 0.5m〜4.0m;
b. 増幅器組み込み型(AH-500シリーズ)
   本装置は、投光器,反射器の二部分から成り、コントローラは投光器に内蔵され、その有効保護高は: 140mm〜640mm、有効保護幅は: 0.5m〜4.0m;
c. 投光,受光型(AH-M000シリーズ)
   本装置は、投光器,受光器,コントローラの三部分から成り、その有効保護高は: 196mm〜532mm、有効保護幅は: 0.5m〜10.0m;
d. 改造機械式急停止型(AH-Qシリーズ)
   本シリーズは、上述の三種のシリーズの改造型で、コントローラにDC12アウトプット1個が取り付けられ、駆動専用の電磁石を用いて、ポジティブクラッチ型プレスに技術改造を加えており、ポジティブクラッチ型プレスの急停止を可能にしている。
2. 原理
AHシリーズプレス・シャー設備安全監視防護装置の作動原理は: 操作者の身体又はその他の物が作動中の危険な機器(プレス,切断機など)の危険区域内に誤って入った時、この装置の赤外線検知器が迅速に検知して危険な機器を停止させ、設備の損害と人身傷害事故の発生を防止する。
この種の装置は、非接触型検査方法を採り入れ、一般機械型安全装置ではなく赤外線検知器を使用しており、もし規定の方法で取り付けて使用すれば、本装置は、安全を保障することができ、作業工程に影響せず、作業効率も落ちない。

(二) 特徴
◆ 高性能,信頼性が高い
   最小測定能力は直径30mm弱、高性能で信頼性の高い測定ができる; 両手操作の押しボタンを追加して、安全と信頼性を無条件に保障している。
◆ 作業の改善
  本装置は、非接触式の赤外線検知器を使用しており、操作が簡単で且つ作業効率が落ちない。
◆ 取付調整が簡単
反射型検知器は、光軸を定めやすく、また専用のトレーを使っているので装置の高度と角度を調節しやすい。
◆ 作動が速い
最も進んだ電子回路による検出方法を採用しているので、検出における反応が非常に速く、30msよりもっと下の数値も可能である。
◆ 停電時の保護
回路は、安全に厳しく注意を払って設計されており、もし電力切断,動力オフ,回路障害などの緊急事態が起きても先ず安全を確保するので、本装置は高い信頼性を得ている。
◆ トラブル自己診断機能
  トラブル自己診断機能が付いており、出力制御リレーの作動が不完全な時、パイロットランプが消え、また出力も止まる。
◆ 保守が簡単
  出力リレー以外は交換の必要がなく、主要な機能を持つ回路にはIC回路を採り入れており、ユーザーから信頼されている。また、リレーはソケット型で交換しやすい。
◆ 製品には多種のタイプがある
7種類の組込型増幅器と12種類の分離型増幅器があり、他に機械急停止型もあり、どの装置も異なった形式のプレスに取付可能である。

(三) 技術諸元
AHシリーズ安全監視防護装置の技術諸元は表2のとおりである。

(四) モデル選定
AHシリーズ安全監視防護装置のモデルは、プレス・シャー設備が保護する高さと幅によって選定され、もしポジティブローリングキー又はポジティブスライディングピンクラッチプレスの場合は、AH-Qシリーズから選ばなければならない。例えば:
  1. 保護高300mm, 保護幅2mの場合: AH-708型又はAH-508型を選ぶ;
  2. 保護高300mm, 保護幅5mの場合: AH-M012型を選ぶ;
  3. 保護高300mm, 保護幅2mのポジティブローリングキークラッチプレスの場合: AH-508Q型を選ぶ;
  4. 保護高300mm, 保護幅5mのポジティブスライディングピンクラッチプレスの場合: AH-M012Q型を選ぶ;

4.技術改造方法
  大陸における現有プレス・シャー設備の中には、クラッチの構造と特性が異なるものもあるため、一部のプレス(液圧プレスなど)については、AHシリーズ安全監視防護装置を取り付けて急停止を可能にしたが、他のプレス、とりわけ、ポジティブローリングキークラッチとポジティブスライディングピンクラッチプレスについては、1作業周期内で停止することができなかった。従って、この種のプレスについては、AHシリーズ安全検査防護装置を取り付けるだけでなく更に急停止装置も追加して初めて急停止が可能になり、生産の安全を保障することができた。

(一)液圧・プレス
  1. 生産上の特徴
    圧力が大きく、うまく成形でき、機動性があり、使用に最適で、信頼性があり、運行が静かで、急停止が可能である。
  2. 危険・危害性
    誤操作,誤作動又は取り合わせミスをした時、手や指などを切る人身傷害事故が起こりやすい。
  3. 改良方法
    AHシリーズ安全監視防護装置を取り付けて、コントローラの出力信号とハイドロプレスの制御部分をインターロックする。操作者の身体又は異物がハイドロプレスの危険区域に誤って入った時は、安全監視装置の赤外線検知器が即座にそれを検知し、コントローラから指令が出て、ハイドロプレスは直ちに停止して、生産の安全を保障する。

(二)ポジティブフリクションクラッチプレス
  1. 生産上の特徴
    一種の多用途ポンチプレス設備で、主に精密プレス,縁切り,曲げと校正などの工程に使われ、どの作業位置でも急停止できる。
  2. 危険・危害性
    上下金型の間はプレス作業時の危険区域であり、操作者は作業中危険区域に誤って手を入れやすく、誤動作又は取り合わせミスをした時、人身事故になりやすい。
  3. 改良方法
    AHシリーズ安全監視防護装置取付は、コントローラの出力信号とポジティブフリクションクラッチプレスの制御部分をインターロックする。操作者の身体又は異物がハイドロプレスの危険区域に入った時、安全検査装置の赤外線検知器が即座にそれを検知し、コントローラから指令が出て、ポジティブフリクションクラッチプレスは直ちに停止して、生産の安全を保障する。

(三)ポジティブローリングキー又はポジティブスライディングピンクラッチプレス
  1. プレスの仕組み及び作動の原理
    プレスは板材を打ち抜くための基本設備であり、装備している打ち抜き型の違いにより、切断,外形抜き,押し抜き,曲げ,絞り,成形とその他打ち抜き工程に使用される。
       図2は、オープンタイプ双柱形可傾式プレスの外形図と伝動系統の見取り図である。
       プレスの内部構造は、クランク,コンロッド,スライドブロックから成っている。モーター1の回転はVベルト2と3を伝わって伝動軸とギヤ4を回転させ、更にギヤ4を伝わって大ギヤ5を回転させ、フットレスト17を踏んでクラッチ6を閉めると、ギヤ5はクランク7を一回転させ、クランク,コンロッド9,スライドブロック10(クランクコンロッドメカニズム)を伝わって、クランク7は一回転し、スライドブロック10は上下に一行程往復し、上型を連動させる。上下の型が合わさった時、1回の打ち抜き工程を完成する。フットレスト17が持ち上がり、クラッチ6が離れ、大ギヤ5がクランク7の上で空回りし、クランクはブレーキ8が働いて極限位置で停止し、次の打ち抜き準備に入る。プレスは、単行程の作業ができるばかりでなく連続作業もできるようになっている。
  2. 生産上の特徴
       エネルギーが大きい,騒音が大きい,回転速度が速い,作業効率が高い。
  3. 危険・危害性
       この種のプレスの多くは、手動で且つ連続してパンチができるもので、1作業周期内で急停止できず、また単純,重複,高速の作業のため疲れて飽きて厭になりやすく、うっかりミスを起こして人身傷害事故につながりやすい。
       このプレスは、大陸における現有プレス・シャー設備の中で一番多い種類で、また危険危害性が最大で、安全面で解決を要する非常に深刻な問題点があり、重点的に改良しなければならない。
  4. 改良方法
       ポジティブローリングキー又はポジティブスライディングピンクラッチプレスは、その構造と特性により、1作業周期内で急停止できないのが明らかである。この種のプレスについては、普通のプレス・シャー設備安全監視防護装置を取り付けるだけでは安全を保障できず、別途に安全監視急停止装置一式を取り付けて、プレスの作業工程内で急停止ができるようにしなければならない。そのために、武漢瑞普安全技術装備有限会社は、調査研究を重ねた結果、ポジティブローリングキー又はポジティブスライディングピンクラッチプレスの安全監視急停止装置(AH-Qシリーズ安全検査急停止装置)を開発し、その装置は中国で独占的な技術を持つものとなった。本装置は、実用的で信頼性があり、プレス作業過程中における急停車と無難で安全な生産及び人身傷害事故発生の防止を可能にした。
       本装置は、投光器,反射器(又は、投光器,受光器),コントローラ,専用電磁石,制動輪,位置測定板とギヤなどの部分から成っており、図3図4のとおりである。
       本装置の作動原理と作業工程は: 操作者の身体又は手が作動しているプレスの危険区域内に誤って入った時に、赤外線検知器が迅速にそれを検知してコントローラにその信号を伝える;コントローラは信号をキャッチした後、専用電磁石が作動するよう直ちに指令を発し、電磁石が作動した後ストッパーが上がり制動輪を遮り、制動輪の回転を停止させる;制動輪が停止後、ローリングキー又はスライディングピンが噛み合う状態から離れる状態に変わり、クラッチがゆるみ、制動輪を通してまた制動輪の助けを借りてクランクの旋回を停止させる;クランクが停止後、スライドブロックが停止して下がり、急停止を可能にする。プレスが急停止可能であれば、プレス生産時における人身の安全を完全に保障し、安全生産を可能にし,人身傷害事故の発生を防止することができる。
       本装置は、経済的で実用向き,機動性・信頼性があり,取付調整が便利で、保守サービスが容易で、またオペレーターの正常な操作や生産に差し支えることがなく、ポジティブローリングキー又はポジティブスライディングピンクラッチプレスによる高科学技術製品の安全生産が保障される。武漢瑞普安全技術装備有限会社は、本装置の中国国家特許を既に届け出済みである。

5.結論

  上述の技術改良を通して、大陸における現有プレス・シャー設備の大部分は、安全の保障且つ生産の安全化を実現することができる。但し、一部の設備(例えば:フリクションフライホイール式プレス)の安全問題については、今のところ我々にとっていい解決方法がなく、この問題については、我々が努力して解決する必要がある。
  安全の職務については、各家庭の安泰にかかわっており、その人命は天より重く、任務は重いがその道は遠く、我々の肩にかかった責任は非常に重い。しかしながら、我々は、困難を恐れず、職務に励み、我々の努力・苦労があらゆる家庭の幸福・安泰と引き替えになるよう願うものである。


参考文献

1.中国機械設計大全、江西科学技術出版社、2001年11月。
2.機械設計便覧、機械工業出版社、1991年9月。
3.向開山、機械製造基礎工学、大連海事大学出版社、1996年7月。
4.プレス設備安全検査装置説明書、武漢瑞普安全技術装備有限公司。