프레스의 안전대책 (feat. No-hand in die, 안전거리, 안전블럭)

지난 프레스의 위험성 및 방호대책 포스팅에 이어 프레스의 안전대책과 안전거리에 대한 자세한 설명을 해보고자 한다.

 

1. 프레스의 안전대책

 

프레스, 전단기, 절곡기와 관련하여 안전대책은 2가지 방식으로 접근할 수 있다.

 

 1) No hand in die (다이 안에 손이 안 들어가는 방식)

  (1) 손이 못 들어가는 구조 (‘방금전’으로 암기)

    ① 안전방책(울) 설치 : 손이 들어가지 못하도록 방책을 설치하여 위험점을 감싸는 것

< 프레스의 안전방책 >

 

 ② 안전금형 사용 : 상형과 하형의 틈새를 8mm 이하로 만듦

< 프레스의 안전금형 ; 8mm 이상일 때는 울 설치 >

 

   ③ 전용프레스 : 신체의 일부가 위험구역에 들어가지 못하는 구조의 프레스로 슬라이드의 이동거리가 8mm 이하이거나 노출부위가 8mm 이하로 만들어진 것

< 프레스의 전용프레스 >

 

(2) 손이 들어가지 않아도 되는 구조 (자동 송배급)

    ① 자동 송배급장치가 적용된 프레스

     Ⅰ. 롤피더 : 롤러 컨베이어 형태의 자동송급 장치로 인력으로 재료를 넣는 방식이 아니라 제어를 통해 재료가 공급됨. 통상 철판과 같이 넓적한 재료에 적용

< 프레스의 롤피더(Roll Feeder) >

 

  Ⅱ. 그리퍼피더 : 그리퍼(손잡이 혹은 집게)가 가공물을 잡아 이송하는 방식으로 통상 배관같이 긴 재료에 적용됨

< 프레스의 그리퍼 피더 (Gripper Feeder) >

 

Ⅲ. 다이얼피더 : 동그란 다이얼이 돌아가면서 프레스 작업위치로 이동시켜 주는 방식으로 통상 작고 둥근 재료에 적용됨

< 프레스의 다이얼 피더 (Dial Feeder) >

 

자동 송배급장치가 설치된 프레스의 경우 프레스 외에 자동송배급장치에도 추가적인 안전장치가 요구된다.

② 자동 송배급장치를 설치한 프레스

송배급장치를 추가로 설치한 프레스는 반드시 인터록을 적용해서 프레스의 작동과 송배급이 원활히 이루어지도록 해야 한다. 즉, 프레스가 작동하지 않을 때 송급과 배급이 이루어져야 하며, 오작동이 되어 기계를 정지할 경우 프레스와 송배급장치가 모두 정지되어야 하고, 비상정지장치도 연동되어 있어야 한다. (비상정지장치를 작동시켰을 때 프레스만 멈추고 송배급장치는 그대로 작동한다면 2차 사고 발생 가능)

 

 2) Hand in die (다이 안에 손이 들어갈 수도 있는 방식)

① 방호장치

프레스의 방호장치에 관해서는 다음의 포스팅을 참조

https://portsafety.tistory.com/26

프레스의 위험성 및 방호장치

 

② 수공구 사용

프레스의 수공구는 종류가 매우 많으나 다음의 종류로 분류할 수 있다.

종류	사진	내용
갈고리류		재료를 바로잡을 때 사용
핀셋류		작은 부품을 송급하거나 배출할 때 사용
플라이어류		집게형태로 가장 광범위하게 사용됨
마그넷류		자성체를 취급할 때 사용되는 자석 형태의 수공구
진공컵류		재료 표면과의 흡착력을 이용하여 이송하는 수공구로 표면이 미끄러운 경우 주로 사용

 

2. 안전거리 계산

 

프레스에 적용되는 광전자식(감응형) 방호장치와 양수조작식 및 양수기동식의 경우 안전거리를 계산하도록 되어 있다. 공식만 암기할 경우 금세 잊어버리므로 내용을 이해하도록 하자.

 

1) 광전자식 및 양수조작식 안전거리

D = 1.6 x ( Te + Ts )

D : 안전거리 ( mm )

Te : 지동시간 ( ms ) ; 버튼에서 손이 떨어져(광선을 차단하여) 급정지기구가 작동하는 데까지 걸리는 시간

Ts : 급정지시간 ( ms ) ; 급정지기구가 작동하여 슬라이드가 멈출때까지 걸리는 시간

여기서 1.6은 1.6m/s를 의미하는데, 손의 기준속도로 작업 시 손을 뻗는 속도가 약 1.6m/s이기에 적용된 수치이다. (이 내용은 미국 OSHA 기준으로 63inch/sec를 국제단위인 m/s로 환산하면 1.6002m/s가 나온다.)

1.6m/s는 1.6mm/ms이므로 단위를 계산해 보면 mm/ms x ms = mm 가 된다.

(참고로 위 내용은 OSHA의 기준을 해석하여 단순화했다고 보면 된다. 실제로 OSHA 기준에는 지동시간과 급정지시간을 세분화하여 더하고 있고 침투깊이 계수라는 것을 추가로 더할 것을 요구하고 있다. 안전관리자가 여기까지 알 필요는 없을 것 같고, 프레스 제작업체에서 일한다면 참고할만한 내용으로 보인다.)

 

2) 양수기동식 안전거리

(출처 : 29 CFR 1910.217(c)(3)(viii)(b) / Safety distance between two-hand trip)

D = 1.6 x (1/N+1/2) x (60,000/SPM)

N : 클러치 맞물림 개수

SPM : Stroke per Minute (분당 스트로크수)

클러치 맞물림 개수를 역수로 두는 이유는 클러치 맞물림 개수가 많을수록 제어의 정확성이 높아지고 프레스가 빨리 멈출 수 있기 때문이다. 따라서 클러치 맞물림 개수가 많을수록 안전거리가 줄어든다.

여기에 1/2를 더하는 이유는 클러치가 맞물리고 실제 정지동작이 실시되기까지는 일종의 시간지연이 발생하는데 그것을 0.5로 보상해 주는 것이다. (완전 회전식 클러치는 맞물림 개수가 1개이므로 크랭크샤프트가 1.5회전하는 데 필요한 시간으로 계산되어 1.5x60,000/SPM이 된다.)

60,000/SPM을 곱한 이유는 SPM은 분당 스트로크수이므로 1회전에 필요한 시간을 구하기 위해역수로 바꾼 것이고 minute을 ms로 바꾸기 위해 6만을 곱한 것이다.

(SPM = revolution/minute 이므로 1/SPM = m/r이 되고 minute은 60,000ms이므로 ms/r이 되어 한 바퀴 도는데 몇초가 소요되는지를 뜻하게 된다.

여기에 1.6mm/ms를 곱하면 mm/ms x ms/r이 되어 mm/r 한바퀴 도는데 필요한 안전거리가 되는 것이다.)

 

3. 안전블럭

안전블럭은 프레스의 금형을 교환하거나 작업을 조정할 때 갑작스런 슬라이드의 하강에 대비할 수 있는 안전장치이다.

안전블럭은 <위험기계기구 안전인증 고시>에 따라 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

1) 상부금형 및 슬라이드 등의 무게를 지탱할 수 있는 강도를 가질 것

2) 안전블럭 사용 중 슬라이드가 작동될 수 없도록 인터록 기구를 가질 것

3) 볼스터 각 변의 길이가 1,500mm 미만이거나 다이높이가 700mm 미만인 경우 안전블럭 대신 안전플러그나 키로크로 대체할 수 있다.

 (1) 안전플러그는 각 조작위치마다 비치되어야 함

 (2) 키로크는 주전동기의 통전을 차단할 수 있어야 함

< 프레스의 안전블럭 >

 

안전플러그(safety plug)는 꽂혀있을 때 갑작스러운 작동을 예방하도록 시동장치와 인터록 되어 있다.

키로크(key lock)는은 일종의 열쇠로 허가된 사람이 갖고 있다가 프레스를 작동시킬 때 열쇠를 돌려 시동을 걸게 한다. 즉, 정지상태로 점검해야 하거나 금형을 교환해야 할 때는 키로크로 잠근 상태에서 해야 하며 이때 시동장치와 인터록 되어 있어 전원이 차단된다. 작업 자리마다 별도로 구성할 수 있고 이때 모든 키를 돌려야 작동되며 단 하나의 키라도 돌리지 않을 경우 통전되지 않는다.