안전 인터록 스위치의 필요성과 사용법

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안전 인터록(interlock) 스위치는 작업자를 기계 및 장비의 위험으로부터 안전하게 보호한다. 자동화 기계 및 장비 설계자와 제조업체는 시스템의 안전을 보장해야 한다. 표지판을 설치하거나 절차를 작성하는 것만으로는 충분하지 않다. 이러한 모든 보호 방법들은 쉽게 무시될 수 있기 때문이다. 작업자를 위험으로부터 안전하게 보호하기 위해 가드와 울타리가 필요한 경우가 많다. 이때 일부 가드는 제자리에 고정되어 있고 나머지 가드는 작업자가 열고 닫을 수 있어야 한다.

그러나 이러한 보호 조치도 기계작동 중에 제거되거나 중단될 수 있다. 가장 좋은 방법은 전기적 제어를 사용하여 가드가 닫혀 있는지 확인하고 그렇지 않은 경우 장비 작동을 중지시키는 것이다. 더욱 좋은 방법은 장비가 작동 중일 때 열리지 않도록 가드를 잠그는 것이다. 솔레노이드가 있는 인터록 스위치는 이러한 보호 기능을 제공하는 이상적인 장치이다. 본문에서는 인터록 스위치의 사용 이유와 방법을 설명하고, 몇 가지 사례를 소개한다.

요구 사항

OEM 기계 또는 엔지니어링 시스템에는 보호 장치가 필요하다. 예를 들면 회전, 왕복, 절단, 펀칭, 전단 및 굽힘과 같은 위험한 모션이 있는 기계들이다. 여기에는 톱, 프레스, 금속가공 및 기타 기계 장치 등이 포함된다.

평상시 사람이 없는 장비도 위험할 수 있다. 자동화된 제조라인은 강력한 고속 관절 암이 있는 산업용 로봇을 사용하기 때문에 탑재 하중과 도구를 이동하므로 심각한 위험을 초래할 수 있다.
기계 및 설비는 위험 지역으로부터 작업자를 보호하는 장치가 장착되어 있지만, 그러나 이런 장치들은 문이 있거나 또는 제거가 가능하다. 로봇 시스템은 직원이 들어오지 못하도록 잠긴 케이지인 프로세스 셀에 둘러싸여 있다. 가드가 닫히지 않으면 기계가 시작되지 않도록 이동식 가드를 연동해야 한다. 다음은 장비 관련 안전장치에 대한 표준이다.

• 29 CFR 1910.212

• ANSI B11.19

• ANSI/RIA R15.06

• ISO 14119

• IEC 60204-1

• ISO 12100

• ISO14120

이러한 표준을 적용하기 위한 모범적 사례는 모니터링 및 잠금 가드를 설치하는 것이다.

가드 상태를 모니터링

다양한 가드가 적용된 경우에도 일부 애플리케이션에서는 모니터링 스위치가 필요하다. 또 다른 애플리케이션에서는 가드가 닫혀 있는지 확인하고 그렇지 않은 경우 장비의 전원을 차단하거나 전기적으로 인터록 하기위한 모니터링 스위치 사용을 권장한다. 잠금 장치는 장비가 작동하는 동안 가드를 닫은 상태로 유지한다. 이러한 기능, 전원 차단 및 잠금을 결합하여 올인원 솔루션을 제공한다.

인터록 스위치의 도어 모니터링은 인터로킹 상태를 감지하여 가드가 닫히고 전기 접점을 닫는 것을 확인한다. 잠금 모니터링은 잠금이 활성화되었는지 확인한다. 두 기능에 대한 접점은 안전 회로 또는 안전 릴레이에 배선이 되어야 하며, 이는 전원을 차단하여 위험한 장비를 정지시킨다.

  가드가 완전히 닫혀 있고 장비의 위험이 발생되기 전에 잠금 기능이 작동한다. 적절한 시간에 잠금 기능을 명령하기 위해 안전 회로가 사용된다. 두 가지 버전의 인터록 스위치를 사용할 수 있다.

• 스프링 잠금 유형-기계식 스프링으로 잠기며 잠금을 해제하려면 전원을 공급해야 한다.

• 솔레노이드 잠금 유형-통전 중일 때만 잠그고 그렇지 않으면 잠금 해제된다.

일반적으로 스프링 잠금 버전은 보호 대상인 기계에 즉시 멈추지 않는 위험 요소가 있는 경우 사용되므로, 위험 요소가 사라진 후에만 잠금 해제되도록 인터록 스위치에 전원을 공급한다.

이 구성은 안전 장치이며 일부 애플리케이션에 필요한 정전 중에 보호 장치를 잠근 상태로 유지한다. 모션 지연이 문제가 되지 않는 기계의 경우는 안전 회로가 인터록 스위치에 전원을 공급하여 필요에 따라 잠그는 ‘솔레노이드 잠금’ 버전을 사용하는 것이 더욱 적절할 수 있다.

인터록 스위치의 기능

인터록 스위치는 상식적인 기술인 것처럼 보이지만 구현에 어려움이 있다. 스위치가 너무 크거나 설계자가 구현하기 어렵다. 또 다른 문제는 작업자나 장비 자체가 스위치를 부수기에 충분한 힘을 가하여 스위치를 안전하지 않게 만들 수 있다. 직원이 인터록 스위치를 우회하여 무력화할 수 있는지도 우려되는 부분이다.

이러한 이유로 인터록 스위치는 힘이 미칠 수 없는 곳이거나 또는 덮여 있거나 보이지 않는 위치에 설치하는 것이 가장 좋다. 다음은 인터록 스위치에서 찾아야 할 주요 기능이다(그림 1).

• 높은 잠금력: 최소한의 파손 지점이 있는 금속 피팅

• 내구성 및 무결성: 가드가 완전히 닫혀 있지 않으면 잠금 모니터링이 닫힘을 표시할 수 없도록 잠금 및 모니터링 기능으로 중복 강도 제공

• 작은 설치 공간(조정 및 적용 가능): 하우징을 쉽게 회전할 수 있고 다양한 장착 옵션이 있는 최소화된 폼팩터

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• 간편한 배선 및 전선관(케이블) 인입: 내진동성 및 설치 유연성을 위한 스프링 클램프 배선

• 낮은 에너지 소비: 장치의 솔레노이드 버전이 장기간 동안 활성화될 수 있으므로 에너지를 절약

• 수동 작동 기능: 작업자가 필요한 경우 스위치를 해제하여 장비 작동을 중지할 수 있는 제어 권한 보장

설계자는 또한 잠금 모니터링에 대한 ISO 14119:203의 요구 사항을 충족하고 이와 같이 표시된 인터록 스위치를 찾아야 한다. 즉, 잠금 모니터링 접점을 통해 보호된 가드의 위치 상태와 잠금 기능을 모두 모니터링 하여 온보드 접점 및 배선을 줄여 이중 안전 회로 및 추가 모니터링 회로를 달성할 수 있다.

이러한 통합 기능은 개별적으로 처리하는 기존 방법과 비교하여 작업을 단순화하므로 기계 설계자에게 상당한 이점을 제공한다.

적용 예

로봇은 보호 및 안전 스위치가 적용되는 응용 분야이다. 로봇을 사용하여 부품을 배치하고 용접하는 자동차 제조 라인을 생각해 보면 된다(그림 2). 로봇은 심각한 위험을 초래하므로 작업자가 로봇으로부터 멀리 떨어져 있어야 한다. 이 경우 폐쇄된 작업 셀을 만들기 위해 생산 라인 주변에 울타리를 만들어야 한다. 그러나 라인이 정지된 경우 직원이 서비스를 제공하려면 액세스 게이트가 필요하다.

가장 좋은 솔루션은 각 게이트에 로봇과 통합된 릴레이에 하나 이상의 안전 인터록 스위치를 장착하는 것이다. 게이트가 열려 있으면 로봇 작동을 시작할 수 없다. 로봇이 작동을 시작하기 전에 제어 장치는 닫힌 위치에서 모든 게이트를 연동한다. 한 번 작동하면 로봇이 부적절하게 부품을 움직여도 즉시 작동이 중지된다.
또 한 가지 우려는 직원이 작업실 내부에 갇힐 수 있는 경우다. 이를 방지하기 위해 인터록 스위치와 함께 잠금 해제 버튼을 사용할 수 있다. 잠금 해제 버튼은 쉽게 방향이 지정되어 있어 로봇 영역 내의 있는 직원이 이 버튼을 눌러 게이트를 해제하고 로봇을 멈출 수 있다.

적응성을 통한 안전성 향상

최신 인터로킹 스위치는 더욱 견고하고 적응력이 좋아 그 어느 때보다 기계를 안전하게 만든다. 이 스위치는 설치와 배선이 쉬워 종합적인 안전 솔루션을 제공한다.

자료 제공: IDEC(www.us.IDEC.com)