手を使って安全を確保する

この設定では、レーザー溶接オペレーターは手袋、長袖、長ズボン、レーザー安全ガラスを備えたレンズを備えたヘルメットを着用し、その下に (冗長性のため) レーザー安全メガネを着用します。 IPGフォトニクス

オンラインビデオは、手持ち式レーザー溶接技術にとって恩恵であると同時に呪いでもあります。これらのビデオは、たとえ手で操作した場合でも、ファイバーレーザーがいかにうまく溶接できるかを広めました。最新のシングルモードファイバーレーザーの一部では、溶接工が 0.25 インチのキーホール溶接を行うことができます。記録的な速さでプレートを完成させました。多くの場合、溶接後の仕上げは過去のものになる可能性があります。

一方、一部のビデオでは、レーザー溶接ガンが製造現場の MIG および TIG 溶接セルの隣で、時には溶接カーテンの後ろで、時には完全に屋外で使用されている様子が示されています。溶接工はレーザー保護メガネを着用しますが、それだけです。 1.5 kW、波長 1 µm のファイバーレーザーを使用していることは決して知りません。これは、製造業者がどこでも切断用に設置しているものと同じクラス 4 レーザーです。切断機内のレーザービームのみが、レーザー安全ガラスの背後にある筐体内で動作します。。

ハンドレーザー溶接の品質とその速度は否定できません。一部のシステムは、必要に応じて、送り速度を遅くし、場合によっては、ダイムの積み重ねの TIG 溶接の外観を再現するために、平均電力が低いパルスモードを備えています。多くの人にとって、特に終わりが見えない熟練労働者不足を考慮すると、このテクノロジーの生産性と品質上のメリットは無視できないほど大きいです。

しかし、屋外、またはアーク溶接用に設計された溶接カーテンのすぐ後ろで、手によるレーザー溶接を実演する世界中のオンラインビデオがあります。見るのは魅力的ですが、ファイバーレーザーの安全プロトコルに慣れている人にとっては、見るのは少し怖いものです。

マサチューセッツ州マールボロにあるIPGフォトニクス社のLightWELD製品マネージャー、ダニエル・アーリー氏は「彼らはオペレーターや通行人の安全に対する懸念を無視している。これは業界全体にとって良くないことだ。当社は安全性に対して多面的なアプローチをとっている」と語った。「私たちは販売パートナーや他の子会社、エンドユーザーに対し、安全性の観点から期待されることや適用される基準について研修を行っています。また、商用パートナーと協力して総合的な安全ソリューションを提供しています。」

ハンドレーザー溶接の安全保護製品の新しい市場が成長しています。安全に関するベストプラクティスを遵守する人々がこの技術を採用するにつれて、優れた安全実績が得られ、手持ち式レーザー溶接の採用が拡大します。これは、機器ベンダーと金属製造業者の両方が共有する目標です。

手動レーザー溶接では、他の製造技術と同様に、従業員に安全な作業環境を提供する責任は製造業者にあります。目標は、誰もが危険を特定し、尊重できるようにすることであり、特にこれまでいかなる種類の産業用レーザーも使用したことがない作業では、教育が必要です。

溶接工場はアーク溶接の安全性を知っているため、同様の方法でハンドレーザー溶接セルをセットアップします。ハンドレーザー溶接のオペレーターは、安全カーテン (1 µm レーザー光ではなく、アーク溶接用に設計されています) を脇に引き、レーザー保護メガネを着用して作業を開始します。結局のところ、このプロセスはアーク溶接やプラズマ切断のような派手なものではありません。光は抑えられているようで、火花や煙は最小限に抑えられています。何が心配ですか？

「人間には1μmのレーザー光は見えません」とニューハンプシャー州ボスコーウェンにあるケンテック社のレーザー安全専門家リッチ・グリーン氏は述べ、この目に見えないことにより、気づかず、無防備な人々に多くの危険がもたらされると付け加えた。「保護具を何も着用せずに[レーザー溶接室に]入ることは決して望ましくありません。ビームは特に網膜に影響を与える可能性があります。網膜損傷は、曝露される可能性のある最悪の損傷の1つです。視神経や黄斑が損傷した場合は、、ゲームオーバーです。」

同氏は、一部のシステムにはマシンに特定の保護機能が組み込まれていると付け加えた。たとえば、IPG の LightWELD には、溶接ヘッドが溶接部品に接触していない場合にレーザー出力をオフにする部品接触電気インターロックが備えられています。また、アンビリカルの長さから溶接ヘッドまで延びるファイバーインターロックも備えています。それが損傷すると、レーザーモジュールがシャットダウンします。

このエンクロージャには、レーザー安全ガラスと安全インターロック付きのドアが付いています。オペレーターが溶接中に誰かがドアを開けると、システムがシャットダウンします。ケンテック株式会社

IPG のグローバルマーケティング担当シニアディレクターであるデイビッドフィッシャー氏は次のように説明しました。「これは従来の溶接工にとっては新しいプロセスです。彼らは何年も MIG と TIG を行っており、安全上の注意事項を知っています。彼らはそうして育ってきました。「手持ち式レーザー溶接] の最大の問題は、このプロセスで使用されるレーザー光が人間の目には見えないことを多くの人が理解していないことです。彼らはレーザー光が見えないため、存在しないと思い込んでいます。」

レーザー安全ガラスを備えた連動エンクロージャ、レーザー安全メガネ、特殊溶接ヘルメットなどの安全防護具や個人用保護具は、手持ち式レーザー溶接市場向けに調整されています。これらはすべて、製造業者がシステムを安全に操作し、OSHA が認めた規格である ANSI Z136.1 (レーザーの安全な使用) に準拠できるように設計されています。

Earley 氏は、最良のシナリオと最悪のシナリオの 2 つのシナリオを使用して、手動レーザー溶接の安全性の軽減について説明しました。「最良のシナリオでは、散乱光または拡散光はプロセスの周囲の半球に広がります。ただし、リスク評価と軽減のための計算を実行するときは、鏡面反射と呼ばれる最悪のシナリオを考慮することをお勧めします。レーザーエネルギーの反射です。したがって、これを緩和する主な方法は、レーザー管理エリアを作成して、通行人へのリスクを最小限に抑えることです。また、オペレーターが適切な個人用保護具を着用していることを確認する必要もあります。これを伝える最善の方法は、展示会でテクノロジーを展示するときに、私たちの推奨事項が何であるかを示すことです。」

これには FABTECH 2022 も含まれていました。11 月のアトランタショーでは、IPG のデモンストレーションブースで、実際のプロセスだけでなく、同社が考える安全性のベストプラクティスも展示されました。ブースの床にはカーペットや可燃性のものは何も敷かれておらず、その四方の壁には見物人を守るレーザー保護ガラスが取り付けられていました。「迷光反射を軽減するために筐体に屋根を付けました。ドアにはインターロックが付いていました。ドアを開けるとすぐにレーザーが無効になりました。」とアーリー氏は語った。

レーザー溶接を行う人は手袋と四肢を覆うジャケットを着用していました。彼らはレーザー安全メガネだけでなく、レンズにレーザー安全ガラスが使用されている溶接ヘルメットも着用していました。「安全メガネとヘルメットにはレーザー安全ガラスが使用されていますが、両方を使用することをお勧めします」とアーリー氏は述べ、この配置により二重の目を保護し、火花やその他の危険から守ることができると付け加えた。

「革手袋、長袖、長ズボン、ブーツをお勧めします」とアーリー氏は述べ、レーザー溶接は比較的「おとなしい」溶接のように見えるが、「それでも火花が飛ぶ可能性はある」と付け加えた。

アーク溶接と同様に、ハンドレーザー溶接でも溶接ヒュームが発生するため、局所的なヒュームの抽出が理想的です。製造業者は、特定の工場で発生するヒュームを評価するために専門家に連絡することができますが、グリーン氏が説明したように、安全性と作業者の快適さの両方を考慮すると、デフォルトでローカルにヒューム抽出装置を設置する方が簡単であることがよくあります。

「自分が発生させているガスや空気中の汚染物質の種類を正確に知っている人がいないと、本当に分からないのです」と彼は言う。「後悔するより安全である方が良いため、デフォルトでヒューム抽出を使用することをお勧めします。」

レーザー切断や、場合によってはロボットレーザー溶接を使用する工場は、訓練を受けたレーザー安全担当者 (LSO) の必要性をよく知っていますが、初めて産業用レーザーを購入する溶接工場にとって、LSO の概念は新しいものかもしれません。「ANSI 規格では、クラス 3B またはクラス 4 レーザーを使用する組織にはレーザー安全担当者を置く必要があると規定されています。また、手動レーザー溶接機はクラス 4 レーザーです。」とグリーン氏は述べています。

オンラインまたは教室でトレーニングコースを受講し、LSO はさまざまな種類のレーザー、危険性、必要な安全装置や標識などの軽減および予防方法を学びます。

アトランタで開催される FABTECH 2022 でレーザー溶接を試す参加者。遮光エンクロージャ内の全員は、長袖、手袋、レーザー安全ガラスレンズを備えた特別な溶接ヘルメットを着用し、さらにその下にレーザー安全メガネを着用します。

「LSOは管理者であり、レーザー安全プログラムを監督して、管理措置が確実に実施されていることを確認します」とグリーン氏は述べた。「しかし、エンドユーザーにもトレーニングが必要です。LSO が要求するほど詳細ではありませんが、作業内容と安全への影響を理解する必要があります。トレーニングは、目や皮膚に損傷を与える可能性のあるシステムに敬意を示すのに役立ちます」。」

そのトレーニングには、基本を守ることも含まれています。 Greene 氏が説明したように、ANSI 規格では、クラス 4 のレーザー使用エリアへの入り口の 3 つのレベルについて説明しています。目標は、プラントの残りの部分を、レーザービームの周囲の拡散した公称危険ゾーンから分離することです。 1つ目は、負けない連動入り口です。繰り返しになりますが、誰かがドアを開けると、機器はすぐに停止します。

「そして、そこが敗北可能な入り口だ」とグリーン氏は語った。「インターロックはまだありますが、キーパッドのコードまたはカードをスワイプすることでインターロックを回避し、作業を中断することなく一時的にエリアに入ることができます。」

3 番目のシナリオには、ドアにインターロックがない玄関が含まれます。「この場合、手続き上の規制がある」とグリーン氏は語った。「これには訓練が必要で、入り口への障壁、個人用保護具の要件、警告標識、エリア内でレーザーが作動していることを示すドアの外側の照明などが含まれます。」

Greene 氏は、ANSI Z136.1 で定められた最低基準を満たすことを保護することが実際の目標ではない、と付け加えました。はい、レーザー安全規格に精通したOSHA検査官はZ136.1を参照します。彼らはトレーニング記録を閲覧し、表示された内容が基準を満たしているかどうかを確認するよう求めます。しかし、雇用主は従業員を既知の危険から守る責任があるとする一般義務条項に頼ることもできる。「そしてレーザーは既知の危険です」とグリーン氏は語った。

それでも、適切に管理されていれば、危険は危険なものである必要はありません。「実際には、ハンドヘルドレーザー溶接の安全性の重要性について、情報を広め、販売代理店やエンドユーザーを含むすべての人を教育することがすべてです」とグリーン氏は述べた。「適切なトレーニングと安全策があれば、非常に安全なプロセスです。」

アーリー氏は、製造業者は安全バーを最小要件に設定するのではなく、ワークピースの平均サイズやオペレーターが使用するであろう溶接位置など、用途の検討から始める必要があると付け加えた。「私たちは、標準のクラス 4 レーザー安全基準を使用して、推奨されるベストプラクティスを適用しました。そして一般的に、これは、レーザー溶接のために施設内に完全に管理されたエリアを導入し、リスク評価の実行と推奨事項を支援できるレーザー安全責任者を任命することをお勧めします。潜在的な危険を軽減します。」

今は、早期採用者が手動レーザー溶接を製造現場に導入する過渡期です。認識は多岐にわたりますが、ファイバーレーザーが手動の領域に入り、市場での受け入れが拡大していることは誰も否定できません。理想的には、テクノロジーが普及するにつれて、安全性に関するベストプラクティスも普及するはずです。

「システムを購入する前に、安全性についての計画を立てることをお勧めします」とアーリー氏は言う。「投資をして納品を受けて、後回しで安全性に取り組むのではありません。安全性を全体的な投資の一部として考えてください。」

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