Sicherheits-Lichtvorhänge Typ 2 und Typ 4

Sicherheits-Lichtvorhänge Typ 2 und Typ 4

Lösungen für
unterschiedliche Gefahrenpotenziale

Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) wie Sicherheitslichtschranken und -vorhänge kommen überall dort zum Einsatz, wo trennende Schutzeinrichtungen unzweckmäßig sind. Die Höhe des Sicherheitslevels und damit die Art der eingesetzten BWS – Typ 2 oder Typ 4 – ist abhängig von dem Gefährdungspotenzial der jeweiligen Anlage.
Sicherheitslichtschranken oder -vorhänge kommen in der Regel dann zum Einsatz, wenn betriebsbedingt ein häufiger Zugang zum Gefahrenbereich notwendig ist. Als Teil komplexer Steuerungssysteme können BWS-Warnsignale den Übergang in einen sicheren Betriebsmodus oder den sofortigen vollständigen Maschinenstopp auslösen. Je nach Gefahrenpotential der zu sichernden Maschine kommen verschiedene BWS-Typen zum Einsatz. Die EN61496-1 definiert insgesamt vier Typen, die sich vor allem in ihren Anforderungen an die Fehlererkennung unterscheiden. Allerdings wurden bislang nur die Typen 2 und 4 konkret definiert: Danach entspricht eine BWS vom Typ 2 dem Performance Level (PL) c. Eine solche Sicherheitsvorrichtung führt beim Start oder beim Reset einen Funktionstest durch. Tritt ein Fehler zwischen den Testintervallen auf, ist ein Verlust der Schutzfunktion möglich. Hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erfüllt ein Typ2-BWS lediglich die Grundanforderungen. Eine BWS vom Typ 4 muss den PL e, den höchsten definierten Performance Level, erfüllen. Eine solche Einrichtung führt in periodischen Abständen Funktionstests durch. Mindestens zwei parallele Verarbeitungskanäle sowie zwei redundante Ausgabesignale sorgen dafür, dass die Schutzfunktion auch beim Auftreten mehrere Fehler erhalten bleibt. Ein kleinerer Öffnungswinkel der Optik und eine bessere EMV sorgen zusätzlich für eine zuverlässigere Detektion und eine höhere Anlagen Verfügbarkeit auch bei schwierigen Umgebungsbedingungen. Eine Typ 4-BWS gewährleistet damit ein deutlich höheres Maß an Sicherheit. Der jeweils erforderliche Sicherheitstyp wird von dem Maschinenentwickler im Rahmen einer Risikoanalyse festgelegt. Darüber hinaus muss es möglich sein, den abzusichernden Prozess sofort und in jeder Betriebsphase beenden zu können. Auch darf keine Verletzungsgefahr durch Hitze, Strahlung oder von Anlagen ausgeworfenes Material bestehen.

Die richtige Installation ist entscheidend

Im Gegensatz zu Lichtschranken überwachen Mehrstrahllichtvorhänge den gesamten Querschnitt einer Öffnung oder Zugang. Sie schützen so unter anderem Eingreifstellen von Maschinen oder Einlässe zu Sicherheitsbereichen. „Dabei muss gewährleistet sein, dass ein versehentliches oder vorsätzliches Umgehen der Schutzfelder unmöglich ist“, betont Damien Wittwer. Bewegt sich ein Gegenstand oder eine Person über den Strahl hinweg oder unter ihm hindurch, ist die BWS wirkungslos. Das Sicherheitsniveau eines Lichtvorhangs hängt also wesentlich von seiner korrekten Positionierung ab. „Bei der Installation einer Sicherheitseinrichtung muss besonders darauf geachtet werden, dass sie nicht umgangen werden kann“, erklärt der Sicherheitsspezialist von Contrinex. Jedwede gefährliche Maschinenbewegung muss sicher angehalten werden können, bevor sie zu Schäden oder Verletzungen führen kann. Dazu muss der Lichtvorhang so weit von den gefährlichen bewegten Maschinenteilen entfernt sein, dass alle Bewegungen gestoppt sind, bevor die Person oder beispielsweise ihre Hand die Gefahrenzone erreicht hat. Die Positionierung hängt wesentlich von dem zu schützenden Bereich ab. Lichtvorhänge können vertikal, horizontal, in L-Form oder gewinkelt installiert werden. Damien Wittwer dazu: „Ein horizontal verlaufender Lichtvorhang kann beispielsweise für die Absicherung eines größeren Areals zweckmäßig sein.“ Für eine sowohl horizontale als auch vertikale Sicherung einer gefährlichen Zone bietet sich die L-förmige Anordnung an. Wichtig: Bei der Montage müssen mögliche umgebungsbedingte Störfaktoren wie reflektierende Oberflächen (polierte Metallflächen, Spiegel oder Glasflächen) oder weitere Lichtvorhänge berücksichtigt werden. Hier ist ein Mindestabstand zwischen Störquelle und Schutzfeld einzuhalten. Er ist abhängig vom Erfassungsbereich zwischen Sender und Empfänger: Je größer dieser ist, umso weiter entfernt vom Schutzfeld müssen auch die reflektierenden Oberflächen sein. Bei der Installation mehrerer Systeme muss sichergestellt sein, dass jeder Empfänger nur die Signale seines Senders empfängt. Das kann durch eine entsprechende Aufstellung, mittels Abschirmung durch ein lichtundurchlässiges Objekt oder die entsprechende Codierung der Übertragungskanäle geschehen.

Lichtvorhänge erkennen jedes Eindringen in Gefahrenbereich

BWS wie die Safetinex-Lichtvorhänge von Contrinex bestehen aus einer Sende- und einer Empfangseinheit, die sequentiell codierte Infrarotstrahlen austauschen und das dazwischen liegende Schutzfeld eingrenzen. „Die emittierten Lichtstrahlen bilden ein permanentes aber unsichtbares Schutzschild“, erläutert Wittwer. Ein mit der BWS verbundenes Sicherheitsschaltgerät sendet Signale an die Maschinensteuerung. Korrekt installiert erkennt der Lichtvorhang jedes Eindringen in den Gefahrenbereich, aktiviert das Schaltgerät und sorgt so für einen Nothalt der betroffenen Anlage. Der Abstand zwischen Sender und Empfänger sowie die Abmessungen der Optik bestimmen die Größe des Schutzfeldes. Je nach Auflösung des Lichtvorhangs eignet er sich für den Finger-, Hand- oder Körperschutz. Für den Finger- und Handschutz sind Safetinex-YBB-Lichtvorhänge prädestiniert. Für die Zugangsabsicherung größerer Bereiche bieten sich die YCA-Mehrstrahl-Lichtschranken des Schweizer Sensorikspezialisten an. Safetinex-YBB-Lichtvorhänge besitzen eine Auflösung ‚R‘ von 14 Millimetern für den Fingerschutz oder 30 Millimetern für den Handschutz. ‚R‘ ist dabei die Summe aus dem Abstand der Strahlen voneinander (i) und dem effektiven Durchmesser eines Strahls (b): R = i + b. Die Produkte mit den Schutzarten IP65 und IP67 verfügen statt der marktüblichen Kunststoffröhren über ein vollständig dichtes Aluminiumgehäuse, das sich leicht und schnell montieren lässt. Zusätzlich zu den Lichtvorhängen liefern die Schweizer die passenden Sicherheitsrelais der Sicherheitskategorie 4 für den manuellen oder automatischen Neustart der gestoppten Maschine. Mittlerweile bietet Contrinex BWS vom Typ 2 für Anlagen mit geringerem Gefährdungspotenzial an. Dazu zählen beispielsweise Pick & Place-Roboter sowie Etikettiermaschinen oder Laserschneidanlagen mit Drehteller. n Berechnung des minimalen Sicherheitsabstands

Lichtvorhänge müssen jedes Eindringen erkennen und rechtzeitig in den Maschinenzyklus eingreifen, bevor jemand in den Gefahrenbereich eindringen kann. Ein entscheidender Aspekt bei der Positionierung von Sicherheitseinrichtungen ist daher neben der Gesamtansprechzeit der Maschine und der Auflösung der BWS die Annäherungsgeschwindigkeit menschlicher Körperteile.

Diese Parameter fließen in die Grundformel zur Berechnung des minimalen Sicherheitsabstands zwischen Lichtvorhang und Gefahrenstelle gemäß EN 999:1998 / ISO 13855:2002 ein. Für vertikal positionierte Lichtvorhänge lautet sie: S = v x T + C. Parameter: -S: Mindestabstand zwischen Lichtvorhang-Schutzfeld und Gefahrenbereich (mm). Muss > 100 mm sein. -v: Durchschnittliche Annäherungsgeschwindigkeit, mit der ein Körper oder Körperteil in den Erfassungsbereich eintritt (mm/s). -T: Gesamtansprechzeit (in Sekunden) = Tc + Tr + Tm, -Tc : Ansprechzeit des Lichtvorhangs (in Sekunden, laut Hersteller), -Tr : Ansprechzeit des Sicherheits-Schaltgeräts (in Sekunden, laut Hersteller), -Tm: Maschinenstoppzeit (in Sekunden, laut Hersteller oder auf Anfrage von Spezialisten gemessen), -C: Zusätzlicher Sicherheitsabstand in mm, berechnet aus dem Durchmesser des kleinsten erfassbaren Objekts; entspricht der Auflösung des Lichtvorhangs. Muss > 0 sein. -R = Auflösung des Lichtvorhangs (mm), -C = 8 (R -14 mm), wobei R =?40 mm (= 0 bei Lichtvorhängen mit einer Auflösung von 14 mm), -C = 850 mm, wobei 40 mm ??R ?=?70 mm. Bei einer Auflösung von = 40 mm lautet die Formel wie folgt: S = v x (Tc + Tr + Tm) + 8 x (R -14 mm). Bei einer Auflösung von ??40 mm: S = v x (Tc + Tr + Tm) + 850 mm; wobei v = 2000 mm/s (Ist der berechnete Wert von S ??500 mm, muss S mit v = 1600 mm/s neu berechnet werden.) Der Einsatz von BWS bietet viele Vorteile:

-Sie reduzieren die Stillstandzeit der Maschine/Anlage und erhöhen die Produktivität.

-Sie beanspruchen nur wenig Raum und verbessern die Ergonomie am Arbeitsplatz.

-Da der Lichtvorhang „unsichtbar“ ist, gewährt er eine bessere Sicht auf die Maschine/Anlage als etwa ein Schutzgitter oder eine Abdeckung.

-Lichtvorhänge bieten allen sich nähernden Personen/Gegenständen den gleichen Schutz.

-Sie eignen sich als konstruktive Maßnahme zur Minimierung von Risiken.

-Sicherheits-Lichttechnik kann mit anderen Schutzeinrichtungen (Bügel, Abdeckungen, Gitter) kombiniert werden

Contrinex AG
www.contrinex.com

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