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非常停止用押ボタンスイッチとは | 日本

工場などで使用される機械設備には、付加保護方策としてオペレータの安全を確保するために、機械設備を緊急に停止させるための「非常停止機能」が組み込まれています(図1)。

その機能の入力部として設置されるのが非常停止用押ボタンスイッチです。オペレータが危険を感じたり、機械設備やワークに異常が発生したり、損害発生の可能性を感じた場合にオペレータが手動で操作するスイッチです(図2)。

非常停止用押ボタンスイッチの構造

押ボタン色と形状


機械設備の操作パネルには、たくさんの操作用押ボタンやインジケータが並んでいます。
その中でも非常停止用押ボタンスイッチは、非常時にすぐに認識できる必要があります。そのため、操作ボタンは赤色で、かつ、手のひらで押しやすい形状をしています。さらに、スイッチの背景は黄色としています。この黄色背景に赤色ボタンという目立つ色の組み合わせは、非常時にオペレータが非常停止用押ボタンスイッチを認識できるようにするためです。(図3)。

 NC(ノーマルクローズ)タイプの出力接点

スイッチの接点は、ノーマルオープン(NO、Normal Open)タイプとノーマルクローズ(NC、Normal Close)タイプがあります(図4)。
非常停止用押ボタンスイッチでは、必ずNCタイプの接点(NC接点)を使用することが規格上求められています。その理由を以下で説明します。

もし、図4の左側の図のように間違えて非常停止用押ボタンスイッチにNOタイプの接点(NO接点)を用いた場合を考えます。この時、ボタンを押していない(非常状態ではない)ときはNO接点が開いているので、回路に電流は流れませんが、ボタンを押すとNO接点が閉じて非常状態を知らせる電流が回路に流れて機械設備を非常停止させます。ところが、NO接点に異物が付いていたり、配線が切断していたりなど回路に異常があった場合は回路に電流が流れないので、ボタンを押しても機械設備を非常停止できないという危険側故障が発生します。

一方、図4の右側の図のようにNC接点を用いた非常停止用押ボタンスイッチの場合、ボタンを押していないときは接点が閉じています。この時、ボタンを押していない(非常状態ではない)ときは、NC接点が閉じているので、回路に電流が流れます。そして、ボタンを押すとNC接点が開くことで電流が遮断され、機械設備を非常停止させます。つまり、非常停止用押ボタンスイッチによる非常停止信号は、それまで流れていた(安全状態であることを意味する)電流を遮断することによって非常停止出力としているわけです。

この場合、NC接点に異物が付いていたり、配線が切断していたりといった回路に異常があった場合は、回路に電流が流れないため、機械設備を運転できないという安全側故障が発生します。

このようにNO接点とNC接点では、回路に異常があった場合に故障状態が異なってきます。
安全上の観点からすると、どちらの故障状態が好ましいでしょうか?
非常停止用押ボタンスイッチのように安全に関わる制御システムに用いられる部品には、自身が故障した場合に機械を停止させる側に故障する安全側故障であることが求められます。そのため、非常停止用押ボタンスイッチにはNC接点を使用することが規格上求められています。
 

直接開路動作機能

直接開路動作機能とは、ボタンを押す力がNC接点を開く力として確実に伝わる機能です。
たとえ接点が溶着している場合でも、ボタンを押し込めばNC接点を確実に開くことができます。
そのため、図4の右図のように操作する「ボタン」から「接点」まで全て剛性のある固い部品で構成する必要があります。
途中にばねなどの弾性体部品でボタンを押す力を伝えることはできません。ばねなどの弾性体部品が破損した場合に、ボタンを押してもNC接点を開くことができなくなるからです

 

ラッチング機構(自己保持機構)


一般的に非常停止用押ボタンスイッチが操作されるのは非常時のため、ボタンが押されるとNC接点が開いて電流を遮断すると同時に、ラッチング機構が働いてボタンを押し下げられた位置のままで保持する構造になっています。これによって電流遮断状態を維持できるので、機械設備の意図しない再起動を防止することができます。
安全を確認した後、ラッチを解除してボタンの位置を元に戻す方法としては、ボタンを指定された方向に回すタイプ(ターンリセットタイプ)と、元の位置に引っ張るタイプ(プルリセットタイプ)があります。なお、地域によって主流となるリセットタイプが異なります。そのため、どんな地域でも使えるようにターンリセットとプルリセットのどちらでもリセットできる兼用タイプもあります。(図5)。

設置すべき場所

非常停止用押ボタンスイッチは、機械設備の下記のような場所に設置することが規格上求められています。

● リスクアセスメントの結果、必要とされる場所に設置する。
● 各操作パネルに設置する。(リスクアセスメントの結果、必要としない場合を除く)
● 機械設備の出入り口部分に設置する。
● ホールド・トゥ・ラン制御機能やイネーブル制御機能など、オペレータによる機械への介入操作を必要とする場所に設置する。
● ワークの搬入/搬出口など、オペレータと機械の干渉が想定される全ての場所に設置する。