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Jul 09, 2023

安全で効果的なカウンターバランスシステムを選択する方法

Di Contenuto sponsorizzato | 4 novembre 2022 Gli ingegneri costruiscono molle a gas

スポンサー付きコンテンツ別 | 2022 年 11 月 4 日

エンジニアはガス スプリングをストラット テスターに​​配置し、アプリケーションでストラットが配置される特定の位置での圧縮力と伸張力がどの程度であるかを判断します。

重い物を持ち上げたり、押したり、緊張したりするなどの激しい動きは、米国全土で致命的ではない職場での傷害のほとんどを占めています。 実際、仕事を休むことによる怪我の 84% は、過度の運動、その反応（滑ったり転ぶなど）、または物体や設備との危険な接触によって引き起こされます。

さらに、45 歳から 55 歳の従業員は、過度の運動や職場事故による怪我を最も起こしやすいです。 建設業、運輸業、配達員は一般に、持ち上げが必要な重量物による影響を受けますが、これらのリスクは他の業界にも蔓延しています。

好例: 医療施設の検査技師が重機アクセスドアに指を挟まれ、ドアが予期せず閉まり、裂傷が発生し、検査室が汚染される可能性があります。 あるいは、空港の地下インフラ システムへのアクセス パネルを検討してください。 パネルは飛行機の重量に耐えられるほど重く、大型で高価な吊り上げ装置を使用せずに開けられるほどアクセスしやすいものでなければなりません。

ここで、オペレーターが簡単に地下にアクセスできたものの、パネルが保持できなくなり、オペレーターが地下に閉じ込められたと想像してください。 どちらの例でも、機器の安全性と信頼性に問題があり、その解決策は慎重に選択され、適切に設置されたカウンターバランス システムです。

サイクルテスターは、カウンターバランスアプリケーションのさまざまな位置をシミュレートします。 固定マウントの位置は上下に調整でき、可動マウントの位置はアーム（ウェイトに取り付けられている）の長さに沿って調整できます。 重みは通常、アプリケーションの質量をシミュレートするために使用されます。

カウンターバランスの重要性カウンターバランスとは、別の重量または力を相殺または軽減する重量または力です。 通常、カウンターバランス システムには、カバー、パネル、ドア、またはその他のデバイスを効果的にサポートするために、スプリングまたは支柱が組み込まれています。 これらのシステムには、機械式、ガス式、油圧式のオプションがあります。 理想的な選択は、アプリケーションとそれが適用される環境によって異なります。

上記の例では、理想的なカウンターバランス ソリューションは、ドアやパネルの重量に関係なく、ユーザーが怪我をする危険がなく、必要に応じて研究室の機器のドアや空港の地下パネルに安全にアクセスできるように確実にサポートします。

「インフラストラクチャ アプリケーションでは、一見単純なパネルやハッチ ドアの重量が 300 ポンドまたは 400 ポンド以上になる可能性があることを考慮してください」と、高度な技術を備えた製品の世界的なプロバイダーまたは設計者および製造業者である ASRaymond™ のグローバル エンジニアリング担当マネージャーである Steve Rockow 氏は語ります。 「使用されるカウンターバランスシステムは、突然の故障を恐れることなく、指定された質量をサポートし、必要に応じて開いた状態に保持する必要があります。」

「多くの業界では、労働者や従業員の安全のために特定の重量と持ち上げの制限も設けられています。そのため、理想的なシステムは、これらの制限を適切に満たすために、これらの制限を下回るように設計されています。」と ASRaymond のセールス & マーケティング シニア ディレクターの Jeanne Bogre 氏は付け加えます。 「機械の助けを借りずに一人の人が安全にパネルやドアを開けるために、特定の荷重や重量をオフセットする必要があることがよくあります。」

幸いなことに、最新のカウンターバランス システムにはオプションがあります。 自動開閉機構もそのような可能性の 1 つです。

「したがって、地上ハッチはラッチが閉じた位置にあるかもしれませんが、ラッチが解放されると、それは自動的に開きます」とロッコウ氏は言います。 「カウンターバランスシステムは、特定の速度制限を満たしたり、特定の回転を維持したりするために取り付けることもできます。」

多くのアプリケーションにとってもう 1 つの重要な機能は、パネル、ハッチ、またはドアが開いたら、所定の位置にしっかりとロックされることです。

「重いドアや地下アクセスパネルを開ける場合、作業員が挟まれたり、押しつぶされたり、狭い空間に閉じ込められたりしないことが重要です」と彼は説明する。 「突風や何が起こっても、パネルは積極的に開いたままにしておく必要があります。そのため、追加の安全機構として設置できるプロップロックと呼ばれるロック機構があります。」

このようなロックは手動解除機能を備えており、オペレーターが手動で解除した場合にのみパネルが閉じるようにすることができます。 これにより、パネルやハッチを安全に意図的に閉じることができ、パネルやドアが閉じるときにオペレータが誤ってそのエリアに閉じ込められたり、危害を加えられたりすることがなくなります。

上の例では、研究室の機器のドアが、カウンターバランス システムが安全に進入できるほど長く開いたままではなかった例の 1 つです。

機械的なロック機構とは別に、現在では、簡単なスイッチで使用するためにコントロール パネルに電気的に取り付けることができる電気機械式ストラットもあります。

「ユーザーの好みやプロジェクトの要件に応じて、最適かつ最も安全な選択を保証するためのオプションがいくつかあります」と Bogre 氏は付け加えます。

オプションに関係なく、理想的なカウンターバランス システムを選択することは、アプリケーションの固有の機能を満たしながら作業者やオペレーターのニーズを反映する必要がある重要な決定です。

メカニカルストラットは、ストラット用途にシール、ガス、オイルレスのソリューションを提供します。

適切なシステムの選択各アプリケーションには独自の要件があり、理想的なカウンターバランス システムの選択と設置に関して起こり得る課題があります。 目標は常に、物体 (パネル、カバー、ドアなど) の重量を軽減し、エンドユーザーに制御性と安全性を提供することです。 理想的には、システムは寿命が長く、メンテナンスがほとんどまたはまったく必要ありません。

カウンターバランス システムには次の種類があります。

1. 機械的。シール、ガス、オイルを使用しないカウンターバランス ソリューションはメンテナンスを必要とせず、通常はアプリケーションの耐用年数が続くまで持続します。 この選択は、故障が許されない、腐食や変化しやすい環境に最適です。 機械式支柱は、さまざまな間隔で一貫した反復可能な荷重を生成できます。 これは最も環境に優しいオプションです。

2. ガス。ガスストラットはピストンに取り付けられた精密ロッドで構成され、加圧された窒素ガスとオイルが入った密閉シリンダー内で動きます。 これらは、ピボット軸の周りに作用する押す力または引く力によって、リフト補助とアプリケーションのバランスをとります。

「これらはガスショックとも呼ばれ、環境温度が安定している場合には実行可能な解決策です。密閉された加圧装置であるため、この圧力は、たとえば暑い天候下では変化する可能性があり、それによって力の出力が変化します。」 」とRockow氏は説明します。 「腐食も懸念される可能性がありますが、ステンレス鋼バージョンも入手できるため、特定の条件を緩和するソリューションがあります。」

ガススプリングには内部のオイルを保護するシールが付いていますが、これらのシールは時間の経過とともに摩耗するため、通常はメンテナンスが必要であることにも注意してください。

3. 油圧式。油圧システムは、加圧流体を使用して機能し、タスクを実行します。 カウンターバランスシステムは、コストが高く問題が多い従来の油圧ポンプや高圧ホースに代わる効率的な代替手段となります。

「油圧システムの例として鉱業が思い浮かびます」と Rockow 氏は言います。 「高さ 16 ～ 20 フィートのタイヤを備え、後部に砂利用の巨大なバケットを備えた巨大な砂利運搬車がよく使用されます。これらのトラックには通常、大型のアクセス パネルが装備されており、電気機械式ストラットが理想的であり、油圧式ストラットよりもはるかにコスト効率が優れています。作動するために流体とシリンダーを必要とするポンプです。この電気機械式ストラット システムは、代わりに低直流電圧を使用します。」

ガス スプリングは、アプリケーションの特定の要件を満たすために圧力を調整できるカウンターバランス サポートを提供します。

正しい質問をする 「カウンターバランス システムを選択する前に、いくつかの質問が必要です」と Rockow 氏は付け加えます。 「考慮すべき質量、重心、ストラットまたはスプリングの取り付け可能な位置、アプリケーションが受ける条件、およびこれらの要素内での柔軟性があります。これらはすべて、顧客やアプリケーションによって異なります。」

もう 1 つの重要な考慮事項は、アプリケーションの寿命です。 製品はどのくらいの期間動作する必要がありますか?また、カウンターバランス システムはどのくらいの頻度で使用されますか? それは数か月に一度だけですか (地下パイプやインフラのメンテナンスのためのアクセスハッチなど)、1 日に 1 回または 2 回 (食品トラックのドアなど)、または 1 時間に 1 回または 2 回 (重機など) ですか?

「製品が毎日、週、または年ごとに実行すると予想されるサイクルを計算することとは別に、カウンターバランス システムを選択する前に環境について考えることが重要です」とボグレ氏は言います。 「アプリケーションが地下にある場合、または変わりやすい天候が懸念される場合、ガスは問題外かもしれません。または、おそらく推奨される油圧システムには油圧源が必要ですが、アプリケーションは自己完結型である必要があるため、このオプションは検討の対象外です。適切な質問は、適切なシステムの選択に役立ちます。」

これらの要素を適切に評価するには、多くの技術情報が必要です。 プロセスを簡素化するために、ASRaymond は無料のオンライン Counterbalance Configuration Tool を提供しています。

「このツールは複雑なエンジニアリング方程式を取得し、オプションを提供します。使い方が簡単で効率的であるため、エンジニアは特定のアプリケーションのパラメータを入力することができ、最適なバランスをとるオプションをいくつか決定します」と彼女は言います。

これにはアプリケーションの変数 (角度、深さ、高さなど)、荷重、支柱の仕様が含まれており、基本的に推測を方程式から排除します。

「このツールは試行錯誤のアプローチも解決するので、オプションの 1 つがうまくいくことを祈るだけで、試しに 5 ～ 6 個のスプリングを購入する必要がなくなります。」と Rockow 氏は付け加えました。 「コンポーネントを購入し、さまざまな取り付けオプションを検討し、穴を開け、必要に応じてブラケットを追加し、場合によっては物を移動して別のコンポーネントを試す必要があるため、費用がかかります。」

Counterbalance Configuration Tool は結果を計算し、通常、問題のプロジェクトに最適な取り付けポイントとハンドル荷重を含む 5 つまたは 6 つのストラットまたはスプリングのオプションを提供します。

要約すると、カウンターバランス システムを選択するときは、次の点を考慮してください。

プロップロックは、追加の安全機構として機械的支柱とともに取り付けることができ、アプリケーションの重量のバランスをとり、意図しない閉鎖を防ぐために一緒に使用されます。

アクセシビリティの確保 「今日、平均的な労働者の見た目は 50 年前とは異なります」とボグレ氏は言います。 「多くの分野で労働力の高齢化が進んでいます。また、ほぼすべての業界で女性の数もはるかに増えています。機器の設計や人間工学に関しては、より包括的で安全性を意識することが重要です。」

カウンターバランス システムという観点から見ると、これは、システムを選択し、それを使用する可能性のあるあらゆるタイプの従業員がアクセスできるアプリケーションを設計することを意味します。 これには、簡単に出入りできるようにアクセス パネルの追加質量を減らすという決定が含まれる場合もあれば、従業員が怪我をする危険がないようスイッチで作動する電気制御システムを設置することも必要になる場合があります。

理想的には、そのような選択はアプリケーションの設計段階で行われます。

「多くの場合、カウンターバランス システムは製品設計の最終段階で検討されますが、これは理想とは程遠いものです」と Rockow 氏は言います。 「そのような場合、選択肢が制限され、最終的な申請に時間とコストが追加される可能性があります。」

「これを大局的に考えると、設計サイクルの早い段階で相殺ソリューションを検討すると、より多くの活用が可能になります」と Bogre 氏は付け加えます。 「たとえば、アプリケーションがすでに設計されており、支柱を取り付けるために利用できる取り付けスペースが狭い場合、作業に活用する力はほとんどありません。効果的に機能するには大きな支柱が必要になる可能性がありますが、要件に適切に対応するのに十分な取り付けスペースがありません。」これについては、後ではなく早めに考えることが非常に重要です。」

このため、理想的なカウンターバランス システムに必要なリフトとハンドルの荷重をアプリケーションの設計のできるだけ早い段階で検討し、最も費用対効果の高い最適なソリューションを確保することが重要です。

「私たちは通常、あらゆる相殺要件に対するソリューションを推奨したり開発したりできますが、プロセスの早い段階で計画を立てるほど、より多くのオプションを自分に与えることができます。多くの場合、より高価なカスタマイズされたオプションではなく標準オプションが提供されます。」と Rockow 氏は言います。 「カウンターバランスは、安全性とレバレッジの理由から、早期の重要な決定であるべきであり、可能であれば、プロジェクトの設計サイクルの最後まで残すべきものではありません。」

ASRaymond は、カウンターバランス構成ツールとともに、カウンターバランス ソリューションを製品またはアプリケーションに設計するためのオンライン オプションを提供します。

「これにより、エンジニアは最終設計を視覚化し、さまざまなオプションを検討し、部品やプロトタイプをオンラインで直接注文できるため、プロセス全体が簡素化されます。」私たちは常に、お客様がその用途に最も安全で最も効果的なカウンターバランス システムを確保するために利用できる最良のオプションを確実に入手し、理解できるようにしたいと考えています。」

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