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JNIOSH JNIOSH 齋藤 剛 労働安全衛生総合研究所 機械システム安全研究グループ 講演会「機械安全規格の紹介」 日本機械工業連合会 JIS B 9715 ISO 13855人体部位の接近速度に基づく 保護設備の位置決め

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齋藤 剛

労働安全衛生総合研究所

機械システム安全研究グループ

講演会「機械安全規格の紹介」 日本機械工業連合会

JIS B 9715 (ISO 13855) 人体部位の接近速度に基づく

保護設備の位置決め

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機械のリスク低減

設計者 による

使用者 による

制御機能の安全性能 JIS B 9705-1

制御回路の安全性 JIS B 9960-1

制御系の応答時間 JIS B 9715

上肢到達距離 JIS B 9707 下肢到達距離 JIS B 9708

本質的安全設計

安 全 防 護

使用上の情報

付加保護方策 保

挟まれの回避 JIS B 9711

表示・マーキング JIS B 9706

非常停止 JIS B 9703

隔離による安全防護

停止による安全防護

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保護装置の適切な位置決め

S :検出区域から危険区域までの距離

K :人体又は人体部位の接近速度

T :機械の危険な動きが停止するまでの時間

C :検出される前に人体が侵入する距離

S =(K×T )+C

応答時間,停止時間 安全な状態になる前に到達される

検出機能の制約 検出する前に侵入される

危険区域と検出区域との間に 十分な距離を設ける

最小距離 S

危険区域 検出区域

固定式 ガード

接近方向

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JIS B 9715 の制定改正履歴

JIS B 9715:2006 機械類の安全性 - 人体部位の接近速度に基づく保護設備の位置決め

ISO 13855:2002 Safety of machinery - Positioning of protective equipment with respect to the approach speeds of parts of the human body

EN 999:1998 Safety of machinery - Positioning of protective equipment with respect to the approach speeds of parts of the human body

JIS B 9715:2013 機械類の安全性 - 人体部位の接近速度に基づく安全防護物の位置決め

ISO 13855:2010 Safety of machinery - Positioning of safeguards with respect to the approach speeds of parts of the human body

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講演の概要

原国際規格 ISO 13855 の第2版発行を受けて, JIS B 9715 が改正されることとなった.

規格の概要

用語の定義

第2版での主な改正点

最小距離の計算例

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JIS B 9715(第2版)の構成

序 文

1 適用範囲

2 引用規格

3 用語,定義,記号及び略号 3.1 用語及び定義 3.2 記号及び略号

4 方法論

5 総合システム停止性能及び最小距離計算のための一般式 5.1 総合システム停止性能 5.2 最小距離

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6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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附属書A(参考) 使用事例

附属書B(参考) 危険な機械機能の終止

附属書C(参考) 間接接近の場合の使用事例

附属書D(参考) 総合システム停止性能の測定及び算出

附属書E(参考) 光軸数及び基準面からの高さ

参考文献

JIS B 9715(第2版)の構成

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a)電気的検知保護装置 • ライトカーテン,ライトグリッド(AOPD) • レーザースキャナ(AOPDDR),二次元映像利用保護装置(VBPD)

b)圧力検知保護装置(特に, 圧力検知マット)

c)両手操作制御装置

d)施錠機能を持たないインターロックガード

※工具を使用することなく,危険区域に近づけることが可能な安全防護物(例えば,イネーブル機能付きペンダント,可動式両手操作制御装置)には適用できない.

※この規格に従って導かれる最小距離は,既に保護されている危険区域内の人を検出する安全防護物には適用できない.

⇒ このため, 規格標題が“安全防護物の位置決め”に変更となった

適用範囲

対象とする安全防護物

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JIS B 9715 (ISO 13855) TS B 62046 (IEC/TS 62046) 主とする 規定内容

人体部位の接近速度に基づいたパラメータ

を指定し,最小距離を決定するための方法

論(計算式)を規定している.

人を検出する保護装置の選定,位置決め,検出

区域の設定,コミッショニングのために必要な事

項を規定している.

対象とする安全防護物

電気的検知保護装置 AOPD,AOPDDR,VBPD

圧力検知マット及びフロア 両手操作制御装置 施錠なしインターロックガード これらが,トリップ装置として使用される場合 (一部,存在検知との複合,機械の起動制御を含む)

電気的検知保護装置 AOPD,AOPDDR,PIPD(受動的赤外線保護装置)

圧力検知マット及びフロア

これらが,トリップ/存在検知/両者の複合用途で使用される場合

• ミューティングなどの制御機能に対する要求 • 機械の制御システムとのインターフェース

安全防護物の位置決めを扱う規格類

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最小距離の一般式

S =(K×T )+C ・・・ 式(2)

S: 最小距離(mm)

K: 接近速度パラメータ(mm/s)

T: 総合システム停止性能(s)

C: 侵入距離(mm)

危険区域までの最小距離は, 式(2)を使用して計算しなければならない.

危険区域 検出区域

固定式 ガード

接近方向

最小距離 S

【用語3.1.9 “最小距離”の注記】

様々な条件,接近経路によって異なる最小距離が算出される場合が

あるが,安全防護物の位置を決める際は最も大きな値を使用する.

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最小距離 S

危険な機械機能が完全に終止する前に,人又は人体部位が危険

区域に到達することを防ぐのに必要な安全防護物と危険区域との

間の距離.

保護構造物によって物理的に危険区域に到達することを防ぐ ISO 13857 で規定される距離

安全機能(停止機能)によって危険区域に到達することを防ぐ JIS B 9715 で規定される距離

最小距離 :

安全距離 :

S

危険区域

安全防護物(ESPE)

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危険な機械機能の終止

傷害又は健康障害を生じないレベルにまで危険の要因が低減された状態

第2版では 危険な機械機能が終止した “Termination of the hazardous

machine function”

第1版では ‒ 機械が停止した ‒ リスクが除去された

(安全条件に達した)

定義を明確にする必要性 機械の停止の瞬間を厳密に特定することが工学的に困難な場合がある. 人体に危害を及ぼす可能性は十分低減されているのに,機械が完全に

は停止しない,又は停止までに極めて長い時間を要する場合がある.

ただし,“終止の時点”を決定する上で参考となる情報は極めて限られている.

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- 中 略 -

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総合システム停止性能 T

検知機能の作動と危険な機械機能の終止との間の時間間隔

総合システム停止性能 T は保護装置の位置に対して本質的な特性である. t1 及び t2 は様々な要因,例えば温度バルブの開閉時間,コンポーネントの

経年変化などに影響を受ける.T の見積りにおいては,機械の停止時間 t2

の変動を考慮しなければならない(附属書D参照).

この規格では,総合システム停止性能を次の2つの時間からなると定義する.

T

t1 t2

出力信号 の OFF

安全防護物の作動

(機械の制御システムの応答時間を含む)

危険な機械 機能の終止

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接近速度パラメータ K

14歳以上の人の体や各部位の接近速度に

基づくパラメータ

※この規格の接近速度の値は,典型的な接近についてのものであって,例えば,走る,跳ねる,落下するといった形態での接近は,この規格では考慮しない.

※子供の測定データは使用されていない.特定の接近速度に関するデータが 利用可能になるまで,子供が素早く動くことや子供の検出が遅れるおそれのあることに配慮することは,設計者の責任となる.

接近速度 基となった動作 規格での使用

2000 mm/s 上肢の動作速度

検出能力 d が40 mm 以下の能動的光電保護装置で,最小距離 S

が 500 mm 以下の場合

1600 mm/s 全身の侵入, 歩行速度, ガード開放後の侵入, 両手操作制御装置を操作後に手を入れる

上記以外

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侵入距離 C

人体部位(通常は手)が,安全防護物に検出される前に,先行して

危険区域に接近できる距離

安全防護物 侵入距離 C

電気的検知保護装置

垂直な 検出 区域

d ≦40 8(d -14)mm

d ≦70 複数光軸 850 mm

一光軸 1200 mm

平行な検出区域 1200 - 0.4 H mm (H は検出区域の高さ)

圧力検知保護装置 1200 - 0.4 h mm (h は検出区域の高さ)

両手操作制御装置 250 mm

インターロックガード ISO 13857 に従う

【注記】 14歳以上の人の人体測定データの5~95パーセンタイル値が侵入距離の決定に使用された。

250

d

14

0 8(d-14)

安全防護物ごとの侵入距離の概略

上方超え到達

CRO

850

700

1200

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6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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http://www3.panasonic.biz/ ac/j/fasys/sensor/safety/

第1版から変更なし

垂直な検出区域,平行な検出区域

接近方向に対する検出区域(平面)の角度が ±30°を超える場合:垂直な検出区域 ±30°未満の場合:平行な検出区域

として扱わなければならない(許容誤差:±5°)

垂直な検出区域

平行な検出区域

30° 垂直の場合

平行の場合

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接近方向に対して平行な検出区域

※ ただし,C は 850 mm以上 また,H は 1000 mm以下で, かつ 15(d - 50)mm 以上

K = 1600 mm/s C = 1200 - 0.4 H mm

S =(K×T)+C

【追加】 保護装置が危険区域への接近を支援してしまう場合

(例えば,保護装置に乗る,

よじ登る),これを防ぐ方策

を講じなければならない.

第2版での改正点

S

H

850

1200 8

75

10

00

116

50

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接近方向に対して垂直な検出区域

第2版での改正点

6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域)

6.2.1 一般要求事項 ・・・ 図による説明

6.2.2 全身を検出する垂直な検出区域 ・・・ 6.1.3 にあった内容が一般則になった.

6.2.3 検出能力が40mm以下の能動的光電保護装置

6.2.3.1 計算

6.2.3.2 制御機能付き能動的光電保護装置を使用する機械の サイクル運転の再始動

6.2.4 40mm超70mm以下の検出能力をもつ電気的検知保護装置

6.2.5 複数ビーム ・・・ ビームの高さに関する表1が付属書E(参考)になった.

6.2.6 単一ビーム

構成が見直された(技術的な変更はなし)

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検出能力d が40mm以下の光電保護装置

第1版から変更なし

K = 2000 mm/s C = 8(d -14) mm (0 mm未満とはしない)

ただし,S の最小値は100 mmとする.

もし ,S が 500 mmを超えたら, K = 1600 mm/s として計算し直すが,500 mm未満とはしない.

S =(K×T)+C

0.1

0.5

0

1.0

0.25 0.5

d =14の場合

K = 2.0m/s 1.6m/s

最小距離

S (

m)

総合システム停止性能 T (s)

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検出能力d が40mmを超える光電保護装置

検知能力d が40 mm超70 mm以下 多光軸の光電保護装置

手の侵入を検出する必要がないと,リスクアセスメントによって 示された場合だけ使用してよい

一光軸の光電保護装置

S =(1600×T )+850

S =(1600×T )+1200

光軸数 基準面からの高さ(mm)

4 300,600,900,1200

3 300,700,1100

2 400 a),900

1 750

注a) リスクアセスメントで許容された場合に限り,採用してもよい.

※ 最も下のビームは下からの接近を防

止するため 300 mm 以下(子供の接近

が予見される用途では 200 mm 未満)

※ 最も上のビームは上方を越えることを

防止するため 900 mm 以上

※ 通常,跨ぐ又は屈んで通るといった問題に対し,開口を制限する別の安全防護物と組み合わせる.

適切なリスク低減と実用上の制約との最良の妥協として,産業用の用途で 認められている高さ(付属書E)

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6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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基準面

ESPE 危険区域

垂直検出区域の上方を越えての到達

a : 危険区域の高さ

b : 検出区域上端の高さ

SRO : 検出区域の上方を越えての

到達を考慮した最小距離

CRO : 人体部位が保護装置の作動

に先行して危険区域に接近で

きる距離に基づいた侵入距離.

表1から導く.

第2版で新たに追加

CRO

SRO

SRT

SRO =(K×T)+ CRO 上方を越えた到達の場合 :

検出区域を通過した場合 : SRT =(K×T)+ C

両者を比較して, 大きい方を

最小距離とする

※表1の値は補間できない.

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表1 ESPEの垂直検出区域を越えての到達

※ この表のほとんどの値は ISO 13857 の表1及び表2の値と比較すると小さくなっている。検知保護装置の検出区域を越える場合では,保護構造物に人体部位を乗せて支えることができないために,侵入距離が

短くなるからである。

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計測で使用されたライトカーテン 計測の様子

垂直検出区域の上方を越えての到達

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JIS B 9715 表1の使用例

右図において

危険区域の高さ a = 650 mm 検出区域の高さ b = 1340 mm

ESPEの応答時間 t1 = 30 ms 機械の停止時間 t2 = 250 ms

ESPEの検出能力 d = 30 mm 基準面

ESPE 危険区域

附属書A 例4より

a

b

第1ステップ

SRT =(K×T)+ C

SRT = 2000×0.28+8(30-14) SRT = 688 mm

500 mm を超えるので, SRT = 1600×0.28+8(30-14) SRT = 576 mm

第2ステップ

b =1340 であるが, 低い側で 1300 a = 650 であるが, 安全側で 800

表1から CRO = 500 mm

500 mm を超えるので, SRO =1600×0.28+500

SRT = 948 mm

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500

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JIS B 9715 表1の使用例

基準面

ESPE 危険区域

附属書A 例4より

a

第1ステップ

SRT =(K×T)+ C

SRT = 2000×0.28+8(30-14) SRT = 688 mm

500 mm を超えるので, SRT = 1600×0.28+8(30-14) SRT = 576 mm

右図において

危険区域の高さ a = 650 mm 検出区域の高さ b = 1600 mm

ESPEの応答時間 t1 = 30 ms 機械の停止時間 t2 = 250 ms

ESPEの検出能力 d = 30 mm

第2ステップ

b =1600 a = 650 であるが, 800 と 600 の

いずれで見ても CRO = 0 mm

SRO =2000×0.28

SRT = 560 mm

b

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0

0

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角度のある検出区域の場合

第2版で新たに追加

SRT

CRO

K×T

a

b

SRO

SRO =(K×T)+ CRO 上方を越えた到達の場合 :

検出区域を通過した場合 : SRT =(K×T)+ C

両者を比較して, 大きい方を

最小距離とする

a : 危険区域の高さ

b : 検出区域上端の高さ

SRO : 検出区域の上方を越えての

到達を考慮した最小距離

CRO : 人体部位が保護装置の作動

に先行して危険区域に接近で

きる距離に基づいた侵入距離.

表1から導く.

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基準面

ESPE 危険区域

Sr

SRT

a : 危険区域の高さ

b : ESPEの検出区域上端の高さ

Sr : ISO 13857 の表1(低リスク),

表2(高リスク)で規定された

安全距離

第2版で新たに追加

保護構造物と組み合わせた場合

検出区域を通過した場合 : SRT =(K×T)+ C

両者を比較して, 大きい方を

設置位置とする

Sr 保護構造物を越えた場合 : 安全距離

保護構造物

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6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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間接接近

第2版で新たに追加 恒久的に設置された障害物が上肢による危険区域への接近を妨害する場合,

最小距離を “その障害物の周辺を迂回する最短経路” とすることができる. さらに,接近速度パラメータを 1600 mm/s まで低減してもよい.

※ 他の場合の距離と比較するとき

は,基準となる水平面上に投影

した距離で比較し,最も大きな値

を適用しなければならない.

S* : 危険区域1に対する障害物の

迂回を考慮した実際の最小距離

= l1 + l2 + l3 ≧1600×T + C

SRT : 危険区域2に対する検出区域を

通過する場合の最小距離 l1

l3 l2

S1

S3

S2

S

SRT

ESPE 危険区域 2

S* 障害物

基準面

保護構造物

危険区域 1

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JNIOSH JNIOSH

6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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圧力検知マット又はフロアの最小距離

1)圧力検知保護装置に限定された. 2)重複していた条項を削除し,記載事項が整理された.

3)付属書B 「歩行速度及び歩幅」 の内容が規定として加えられた.

第2版での改正点

⇒ 基準面(床面)設置を一般とし,設置高さ h の考慮は“してもよい”となった.

⇒ 圧力検知マット又はフロアの幅は,簡単にまたいで装置を作動させないことを防止するために,少なくとも 750 mm でなければならない.

S =(K×T)+C

K = 1600 mm/s

C = 1200 – 0.4 h mm h : 階段又はプラットフォームなどの基準面からの高さ ※基本は h = 0 mm http://as.azbil.com/

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JNIOSH JNIOSH JIS B 9715:2006

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JNIOSH JNIOSH

6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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両手操作制御装置の最小距離

JIS B 9712:2006

第1版から変更なし

S =(K×T)+C

K = 1600 mm/s C = 250 mm ⇒ 第1 - 5指尖最大距離

※適切な覆いによって,手又は手の一部が危険区域に到達

する可能性が十分低い場合,S が100 mm 未満にならない

範囲で,C を短縮してもよい。

(JIS B 9712 では260 mm)

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6 能動的光電保護装置に対する最小距離の計算 6.1 一般要求事項 6.2 接近方向に対して垂直な検出区域(垂直検出区域) 6.3 接近方向に対して平行な検出区域(平行検出区域) 6.4 接近方向に対して角度をもった検出区域 6.5 検出区域の上方を越えての迂回の取扱い 6.6 間接接近 - 障害物によって制限された検出区域から危険区域への経路

7 圧力検知マット又はフロアの位置決めの計算方法 7.1 一般要求事項 7.2 ステップの設置

8 両手操作制御装置

9 施錠なしインターロックガード

JIS B 9715(第2版)の構成

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施錠なしインターロックガード

K = 1600 mm/s C : ISO 13857 の表4又は表5で決定される安全距離 (停止信号が生成される前

に開口部から指又は手を通すことができない場合は考慮しなくてもよい).

※ 場合によっては,対象としている人体部位が通過できる広さまでガードが開く

のに要する時間 t3 を T から減じてもよい.ただし,ISO 13857 の開口部寸法 e

を考慮しなければならない.計算は危険区域に到達可能な最小の人体部位

から始めなければならない.

S =(K×T)+C

第2版で新たに追加

http://jp.rockwellautomation.com/

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ISO 13857 表4 定形開口部を通過しての到達(14歳以上の人)

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動力式ガードの最小距離

開口部寸法 e e までの時間 t3 T-t3 長方形開口の Sr S =1600(T-t3)+ Sr

4 mm 0.133 s 0.867 s 2 mm 1389 mm

6 mm 0.2 s 0.8 s 10 mm 1290 mm

8 mm 0.267 s 0.733 s 20 mm 1193 mm

10 mm 0.333 s 0.667 s 80 mm 1147 mm

12 mm 0.4 s 0.6 s 100 mm 1060 mm

20 mm 0.667 s 0.333 s 120 mm 653 mm

30 mm 1.0 s 0 s 850 mm 850 mm

動力式ガードの開放動作速度 v = 30 mm/s

総合システム停止性能 T = 1.0 s (開く前の)侵入距離 C = 0 mm

例えば,14歳以上の人に対して

ISO 13857 の表4を考慮すると,

e v

t3 = 特定の開口部寸法 e まで, ガードが開くのに要する時間

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附属書A(参考) 使用事例

附属書B(参考) 危険な機械機能の終止

附属書C(参考) 間接接近の場合の使用事例

附属書D(参考) 総合システム停止性能の測定及び算出

附属書E(参考) 光軸数及び基準面からの高さ

参考文献

JIS B 9715(第2版)の構成

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JIS B 9715 の使用事例

光軸高さが 300, 700, 1100 mm の

3軸光電保護装置の場合

危険区域の高さ a = 600 mm

検出区域の高さ b = 1100 mm

保護装置の応答時間 t1 = 35 ms

機械の停止時間 t2 = 300 ms

保護装置の違いによる最小距離の比較

検出区域の通過

SRT =(K×T)+ C

SRT = 1600×0.335+850

SRT = 1386 mm

検出区域の上方越え

b =1100 , a = 600 表1から CRO = 750 mm

SRO =1600×0.335+750

SRT = 1286 mm

基準面

3軸光電保護装置 危険区域

a

b

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JIS B 9715 の使用事例

圧力検知マットの場合 検出区域の高さ h = 0 mm

保護装置の応答時間 t1 = 35 ms

機械の停止時間 t2 = 300 ms

S =(K×T)+ C

S = 1600×0.335+1200

S = 1736 mm

基準面 圧力検知マット

両手操作制御装置の場合 保護装置の応答時間 t1 = 35 ms

機械の停止時間 t2 = 300 ms

S =(K×T)+ C

S = 1600×0.335+250

S = 786 mm

基準面

危険区域 両手操作 制御装置

危険区域

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JNIOSH JNIOSH

まとめ

JIS B 9715(ISO 13855)の概要

用語の定義

第2版での主な改正点

最小距離の計算例

1) 電気的検知保護装置に関する要求事項 • 検出区域の上方を超えての到達 • 障害物を迂回しての到達(間接接近)

2) 施錠なしインターロックガードに関する要求事項