ポッドキャスト企画の紹介
はい、こんにちは、りびぃです。今回も、「もの技ラジオ」をやっていきたいと思います。
このラジオは、生産設備の現役設計者である私、りびぃが、ものづくりや技術に関して日々感じていることや考えていること、
また、面白そうなトピックについて皆さんにお届けする番組となっております。
今回なんですが、企画に参加させていただきまして、その企画に沿ったテーマについてトークをしていこうかと思います。
その企画というのが、ものづくり系ポッドキャストと言いまして、今、ものづくり系のポッドキャスターの方々、いろいろいるかと思うんですけれども、
その方々たちと共通のテーマについて、おのおのが好きに喋るような、そういうふうな企画をやっていこうということで、参加させていただきました。
こちらの企画は、超有名なインフルエンサーである渋長さんが企画をいたしまして、ぜひこれからものづくり系ポッドキャストも盛り上げていきましょうということで、
お声掛けいただきまして、参加させていただくことになりました。
生産設備における扉の設計
自分なんかね、ポッドキャスト始めてまだ1ヶ月ぐらいしか経ってないのに、もう参加お願いしますということでオファーいただきまして、本当にありがとうございますという形でございます。
早速なんですが、第1回目の共通のトークテーマ何かと言いますと、それがですね、扉でございます。
この扉について各ポッドキャスターの方々で内容を考えて、それについて喋るということなんですけれども、
私が扉といえば何かというと、やっぱりね、生産設備を設計している身ですから、生産設備の扉についてちょっと喋っていきたいと思います。
私が今まで経験した生産設備、業界で言うといくつかあって、例えば液晶パネルの生産ラインだったりとか、あとは自動車部品系のラインだったりとか、あとは食品系なんかもやっていたりしたんですけれども、
その中でも人が共同でやるようなラインではなくて、完全に自動で動くような機械というものが多いんですけれども、それを設計するには必ず扉、カバーを設計しないといけないんですよね。
そうしないと機械と人とが接触したら危なかったりとか、あとは加工機とかになるとクーラントが外にビチャビチャ跳ねちゃったりするので、それを防ぐという意味でもカバーが必要なんですけれども、かといって完全に密封してしまうと何かメンテナンスしたいよとか、
例えばそこからワークを取り出したい、あるいはそこにワークを入れたいってなった時にちょっと不都合が生じるということで扉を設計するんですよね。扉って言っても基本的にはアルミフレームにヒンジとかまた透明のパネルとか取っ手とかをつけて開く閉じるできるようにっていう形で、
多分ね、普通の人が見てもなんかこれ俺でも多分設計できるなっていう感覚の方多いと思うんですけれども、実は扉を設計しますってなってもですね、いろいろ考えることがあってですね、そういった考えてる中の試行錯誤とか、あとはアイディアの切り捨てとかを経てその形になってるよっていうところですね。
ぜひお届けできたらいいなと思いますので、ぜひ最後までお聞きいただければ嬉しいです。
はい、ということで生産設備の扉の設計について語っていきたいんですけれども、なんか自分で言うのもあれですけど、なんかめっちゃニッチですよね。
扉を設計してくださいっていう風になった時に、まず扉って何のためにあるんだっけ、どういったところに設けるんだっけっていうところですね、改めて整理すると、まず扉っていうのはメンテナンスの時に機械の中に人が入ったり乗り込んだりして作業ができるようにっていうのが一つ。
あとはワークの出し入れとか、あとは機械にセットしたりとか、そのセットしたものを取り外したりとか、そういった時に扉を開け閉めしたりはしますよね。
生産設備って言ってもピン切りですし、なかなかイメージ湧かないんじゃないかと思うんですけれども、おそらく一番イメージ湧くのって言ったらロボットのラインかなっていうふうには思いますね。
産業用ロボット、ロボットアームを使って、よく展示会とか行くと多数の段ボールとかコンテナみたいなのをパカパカやってたりとかしてるじゃないですか。
特に国際ロボット展って毎年だったか2年に1回だったか忘れましたけれども、結構ビッグな規模の展示会がやってるんですよね。
そういったところに行くとたくさんのロボットが動いてるんですけれども、大型の産業用ロボットとかになるとやっぱりロボットが人にコツンと当たったぐらいで簡単に人の骨折れちゃったりとか、そういう危険性があるので扉っていうのを設けて、
メンテナンスとかティーチングとか、そういうとき以外は基本的には出入りしないっていうふうにして、作業員の安全を確保するっていうことが行われているんですよね。
国際ロボット展とか行かれたことある方はイメージつきやすいかなと思うんですけれども、ロボットがわーって並んでいる中で、金網でカバーというか柵が作られてて、一部が扉として閉めできるようになってるみたいな、もしかしたら見たことあるかなっていう方いると思うんですけれども、あんなイメージですかね。
逆に扉が開いている状態のときには、そのティーチングのとき以外はロボットは動けませんっていうふうになってたりとか、自動で動いている最中に無理やりでも扉を開けちゃったりとかすると、もう自動的にすぐ産業用ロボットが止まったりっていうことがありますよね。
最近だと共同ロボットって言って、安全柵とかカバーがいらないよっていう、そういうロボットも結構注目はされているんですけれども、やっぱり共同ロボットって重いものをまだまだ扱えないっていうのがあるので、大型の設備とかになるともう完全に普通の産業用ロボットプラス安全柵とか、それに扉をつけてってことが基本になります。
話は戻るんですけれども、扉をメカ設計の人に設計してくださいって言ったときに、機械設計者は何を考えているのかっていうところなんですけれども、よく機械そのものを設計するときっていうのは、生産技術さんから使用書が支給されて、それに基づいて設計するっていうことをしますけれども、扉って使用書に書いてないんですよね。
扉の種類と選択
設計に協力的な生産技術さんとかですと、こういう扉にしてくださいって口頭で言ってくれたりとか、あとは過去の設備でこの扉使ってるから、よかったら参考図としてモデル使ってくださいっていうお客さんもいて、そういう場合はそれに合わせるんですけれども、そうじゃない限りは扉の仕様なんて書いてないわけなんですよ。
そうじゃないときにどうやって扉を設計したらいいでしょうかっていうことなんですけれども、まず一つ目は、そもそも扉って物を出し入れするか人が出入りするかの二択じゃないですか。
なので物を出入りさせたり、人が出入りするような扉の幅っていうのがまず必要なんですよね。
物の出し入れについてはその物の寸法に合わせればいいんですけれども、人の出入りについてどういう寸法に合わせるかっていうところについていくつか考えを言うと、
例えばその扉が設備の中に手を伸ばしたり何か取ったりみたいな、手しか入りませんっていうのであれば、最低限その手が入る分だけの扉の開口があればOKなんですよね。
ただその手をちょっと伸ばすとかっていう程度だと本当にただの小窓ぐらいにしかならないので、メンテナンスというよりも中の様子をちら見するぐらいの用途の扉になりがちなんですよね。
じゃあメンテナンス用っていう風になると、最低限でも上半身はその設備の中に入るようにしておかないといけないよねってなるじゃないですか。
これ間隔ですけれども、最低でも幅500ミリ以上はないと、人が作業しようと思っても肩と肩がぶつかって入らんとかってなっちゃうんじゃないかなって思いますかね。
あとはそのロボットの安全柵みたいに、人間が全身でその中に出入りするよっていう場合には、幅は500ミリ以上あればっていうので決まると思うんですけれども、高さ方向が変わってくるんですよね。
高さ方向で言えば身長、例えば180センチの大人が出入りできるようにっていうのであれば、それに合わせたような扉の高さにする必要がありますし、後は下手にアルミフレームで枠組んじゃうと足元のところにアルミフレームの針が入っているとつまずきやすかったりとかするので、
そういった場合にちょっと踏み台とかを用意する必要があるとか、そういう気遣いっていうのも必要になってくるかなってところですかね。
こんな感じで扉の目的にあった大まかな寸法みたいなのが決まったら、今度は扉の種類をどうするかっていうのを考えるんですね。
扉っていってもいろんな種類あるにはあるんですが、生産設備の扉としてよく使われているのは次の3種類かなと思っています。
1つ目が観音扉、2つ目がスライドドア、3つ目が折り畳みドア、この3つですかね。
まず観音扉についてなんですけれども、観音開きっていって、仏壇かなんかがパカッと開くような形、そういう扉のことを観音扉って言いますけれども、これが一番多いかなというふうには思います。
普通に扉を持って手前に引けばヒンジを中心に90度ぐらい開くので、その開いた状態でメンテナンスしたりっていうのがしやすいのかなっていうのは思いますかね。
まず1つ目の観音扉についてなんですけれども、この観音扉を採用するケースが自分の経験上一番多いかなと思います。
なので、特段何かがないのであれば観音扉が一番扱いやすいんじゃないかと思っています。
観音扉の設計と注意点
観音扉って観音開きの観音で、その仏壇とかをパカッと開くような感じの扉なんですけれども、
観音扉を設計する際の注意点っていうのがいくつかあって、まず1つ目が扉を大体手前に引いて開くんですけれども、手前に引いた分だけ扉が設備の外に出るんですよ。
なので、扉が設備の外に扉の寸法分だけはみ出ますよっていうのがダメだって言われたら採用できないんですよね。
ダメって言われるのってどういうケースがあるのっていうと、例えば扉を開く過程でそこに柱があるとか、柱にぶつかってそれ以上開きませんとか、
これだともう扉としてそもそも機能しないのでダメですよね。
あとは扉を開いて何か作業しますよっていう時って、その扉って90度開いてる状態でずっと何か作業しますっていう、そういう状況になると思うんですけど、
扉の幅があまりにも広いと作業しているところのすぐ後ろって工場の動線になってたりするんですよね。
要するに人が通路として使うようなスペース。
扉を開いたまんまにしてしまうとその通路を遮ってしまうことになるので、これはダメですよっていうふうに言われるケースですね。
これが観音扉としてちょっと難しいねっていうところがありますね。
なので観音扉にしますっていう時には絶対お客さんとの擦り合わせっていうのは必要で、
どういった場所にどれぐらいの寸法の扉が来るのか、どれぐらい外に扉が出っ張ってくるのかっていうところをあらかじめお客さんにシェアしておくことが重要になります。
スライドドアの特徴
もう一つ観音扉について気をつけることが、
これね、セーフティーロックっていう安全装置を扉につける場合にちょっと気をつけないといけないんですけれども、
このセーフティーロックって何かっていうとイメージで言うとオートロックみたいな感じなんですけど、
ピンと穴とっていうこの2つの部品の2個位置でセーフティーロックって言うんですけど、
その穴側を扉につけて、ピン側を固定のカバーとかにつけておくんですね。
扉を閉めましたってした後に、設備を動かします。スイッチオン、起動ボタンポチって押した時に、
そのピンのところが通電して通電すると電磁石になってピンがガシャンって穴側に動くんですね。
穴にピンが刺さることによって扉を開けようとしてもそのピンに引っかかって開きませんっていう、
そういう仕組みになっているものをセーフティーロックって言うんですけれども、
これ安全装置としてかなり一般的に使われるものになります。
なんですけれども観音扉にセーフティーロックをつける場合、観音扉の旋回アールが小さすぎると、
穴とピンが入らないっていうそういうことが起こるんですよ。
これ形にもよるっちゃよるんですけれども、
自分がよく選定するのはKeyenceさんのやつだったりしますけど、
旋回アールいくつ以上にしてくださいって端っこの方に書いてたりするんですよね。
なのでワークの出し入れとか人間の出入りのことだけ考えて最低限これだけの幅があればいいだけで設計してしまうと、
いざセーフティーロックをつけようとなった時につかないとかピンが入らないとなっちゃうっていうことがあるので、
そこが注意しないといけないところですね。
あと観音扉で、もしアルミフレーム以外の、例えば鉄板とかサス板とかで作る場合の注意点なんですけど、
観音扉ってヒンジのところで傾きなんですよね。
なのであまりにも扉がでかいとヒンジが傾きの荷重に耐えられないっていうことがあるので、
そこはしっかり強度計算してヒンジを適切なものを選ぶっていうところを気をつけてみてください。
続いてのスライドドアについてなんですけど、これは家の和室とか障子の開け閉めみたいなのをスライドさせて開け閉めするっていうタイプですね。
安全柵とかでもこういうタイプのドアが多いんじゃないかなと思います。
このスライドドアのメリットとしては、この扉を開け閉めした扉が設備の外に出ないっていう、これが一番のメリットですね。
なので観音扉だと柱がぶつかっちゃいますとか、その人の動線塞いじゃいますっていう時にスライドドアを採用することによって、そこに不都合が出ないよっていうのがいいところですね。
ただですね、スライドドア自分はあんま好きじゃなくて、これ何でかっていうと扉の開口が半分になっちゃうんですよ。
例えば扉を設置できるスペースが100あったとして、観音扉だと扉を開けた時にその100丸ごと開口になるんですけど、スライドドアだとそのスライドさせたドアをもう半分側に押しある形になるので50しか開かないんですよね。
なのでですね、例えば扉を開けた時に人が作業しやすいようにその開口の幅が500以上になるように設計したいよってなった時には、ざっくりですけれどもその扉の設置スペースを1000ミリは用意しておかないとダメっていうことですね。
あとはスライドドアを設計するときの注意点としては、スライドドアを2面、ふすまみたいにすれ違うような形で設計するじゃないですか。
そうすると左からもスライドドアで開けられます。右からもスライドドアで開けられます。
一見便利そうではあるんですけれども、開ける場所が2箇所あるということはその開けられる分だけセーフティロックをつけないといけないというところが注意点ですね。
一般的には両方から開けれますよって設計することってほぼなくて、片方は固定というか完全に開かないようにしてしまうということをするケースが多いかなと思いますかね。
セーフティロックって結構高いんですよ。なのであんまりポコポコつけたくないんですよね。
折り畳みドアの利点と問題点
では続いて折り畳みドアについてなんですけど、これは会議室とかでたまに見るかなっていうドアですね。
例えば会議室A、Bが隣同士になっていたとして、仕切りとして折り畳みドアが使われてるみたいな感じですかね。
普段AとBとで会議室分けたいよって時は折り畳みドアを仕切りみたいな感じですかね。
大人数で何かやりますっていう時には会議室A、B等をつなげるためにドアを90度に回しながら端に追いやることによって、そこの壁が取っ払われるっていう感じのドアですね。
これは観音扉とスライドドアのいいとこ取りみたいな、そういう感じかなとは思うんですけれども、扉を開いた時にうまく折り畳むことによってある程度開口を確保できますっていうのに加えて、
折り畳むわけなのであんまりドアが設備の外に出っ張ってこないんですよね。
うまくヒンジとかで折り畳むようにすれば、それだけ1個の扉の幅って小さくできますので、それで干渉とかもしにくいよっていうのが折り畳みドアになります。
ただですね、いいとこ取りですごい良さそうに見えるんですけど、これ自分一番好きじゃなくて、これなんで好きじゃないかっていうと操作性に難があるんですよ。
折り畳みドアってうまくスムーズに開け閉めできるわけじゃなくて、ヒンジのところでうまく90度に折り畳みながらこじらせながらググググって開け閉めするみたいな、すげーめんどくさいんですよ。
っていうので使う側としてもあんま好きじゃないし、あと設計するのもちょっとめんどくさいんですよね。
扉の先端部分っていうんですかね、ヒンジのついてないセーフティロックをつける一番先っちょのところ、扉のそこのところの設計なんですけど、
その先端のところってアルミフレームの溝とかレールのところに沿いつつも90度に旋回させていくみたいなところでして、ここが設計的にもまあまあめんどくさかったりするんですよね。
旋回させながらスライドさせるわけなんで、ある程度遊びが欲しいわけなんですよ。そうじゃないとうまくこじって開け閉めできないってなっちゃうんで。
でもかといって遊びが多すぎるともう扉がガッタガタになるんで、これ安全上大丈夫かいみたいになったりするんで、それもそれでねっていうのがあって、実は折り畳みドアあんま好きじゃないんです。
なんの変哲もないただの扉かって工場とかで働いてる方は思うかもしれないんですけど、いざ設計するとなると簡単そうで意外と考えることが多いっていうのが扉をやってみるとわかってくるかなと思います。
最近は扉をいちいち開け閉めするのもめんどくさいっていう場合には、ライトカーテンといって非接触の安全装置っていうのを設けて、もう扉なしで開口開けっぱなしっていうのも増えてきてはいますよね。
そうすると例えばワークを出し入れするときだけライトカーテンの赤外線のセンサーをオフにして出し入れできるようにしますと、出し入れの作業が終わりましたっていったときにスイッチをポチって押すとライトカーテンのところに赤外線のセンサーがバーって走るんですよね。
赤外線のセンサーが走っているときに何か例えば手を出しちゃいました、体を乗り出しちゃいましたってなったときに危険を検知して設備がバスンと止まるっていう、そういうのがライトカーテンと言われています。
あとはロボットとかだとエリアセンサーっていうのもよく使われていて、ロボットの本体のところにエリアセンサーっていうのを置いておくとエリアセンサーで検知できるその半径の内側に何か物が入ったりとか人が入ったりとかすると自動でロボットが止まりますよっていうので使われていたりはしますね。
ただですね、このライトカーテンとかエリアセンサーって高いんですよ。
扉の設計と安全性
なので設備の予算があるお客さんにはライトカーテン、どんどん積極的に採用させていただきますけど、
あんまり自動機の導入とかに慣れてないお客さんだったりとか、あとはあんまり予算ないよってお客さんはもう普通の物理的な扉で設計する場合が多いですね。
セーフティーロックも高いっちゃ高いので、このセーフティーロックがちょっとなっていう人にはセーフティーセンサーって言って、ロックはしないんだけれども扉が開いてるか開いてないかだけ検知しますっていうそれだけのセンサーとか、
あとは安全プラグって言って、扉の一部に穴開けといて、そこにプラグをブスって刺しておくんですよ。それによって扉が物理的に開かないようになったりとかっていうのもされていたりしますかね。
ということで今回は扉について語っていきましたが、意外とあれですよね、メカ設計って何の変哲もないとか、ただの扉やんけ、ただのカバーやんけみたいなところでも、いざ手を動かして設計してみようってすると意外と奥が深いところもあったりなかったりみたいな、そういう世界なのでね。
設計者とオペレーターのコミュニケーション
これについて話をしようかなって思ったのは、結構設計の人と、実際その機械を使うオペレーターの人とってそんなに普段会話する機械ってないんですよ。
よくオペレーターの方がこんな使いにくい装置を設計しやがってとかっていうのをSNSで見たりはして、その時は、もしそれが自分じゃないことを祈るばかりなんですけれども、
特に現場の方から見ると設計の人って普段事務所にこもってパソコンばっか見て何考えてるかよくわかんない、仕事してるのかわかんないみたいな思われるかもしれないですけれども、こういう皆さんが現場で使われているような何の変哲もないような扉だとかカバーとかっていうのも、
実はこういう根拠とかこういう考えに基づいて形っていうのが決められてるんだよっていうのを知っていただいて、そういうふうに考えてくれてるんだっていうのを知っておいてもらえたらいいかなというふうに思います。
出版のお知らせ
はい、ということで今回は以上となります。私は普段ものづくりのススメというブログやYouTubeを運営して、そこで日々機械設計とかに役立つ情報を発信しています。なので、もしよかったらそのブログをお気に入り登録したり、YouTubeのチャンネル登録等してもらえたら嬉しいです。
それからお知らせなんですけれども、12月1日に私の本が出版されることになりました。こちら日刊工業新聞社さんから出版されるんですが、題名がこれで差がつくソリッドワークスモデリング実践テクニックと言います。もうすでにAmazonで予約受付をされているようなので、気になる方はぜひチェックをしてみてください。
それから、現在全国の書店で日刊工業新聞社さん企画で、支部長さんとコラボレーションして、支部長&リビーベストセレクション2024という企画をやっています。
こちらはですね、私と支部長さんが日々本を読んだ中でですね、この本はぜひ皆さんに読んでほしいと思ったものを厳選して、それをご紹介させていただくという、そういった企画になっておりますので、もし皆さん、最寄りの書店による機会がありましたらですね、私や支部長さんのそのポップが、もしかしたら掲載されているかもしれませんので、探してみていただけたら嬉しいです。
結構大きめの書店に行くとあるという、そういう情報をいただいていますので、よければ探してみて、その中で気になる書籍があれば、ぜひ読んでみてください。
ということで、今回は以上となります。リビーでした。バイバイ。
