In industriellen Umgebungen wie der Fertigung und der Handhabung schwerer Geräte gibt es „Ausschluss“-Zonen. Diese Zonen sind speziell mit hellen Farben gekennzeichnet, um Grenzen anzuzeigen, um das Betreten von Personen zu verhindern. Sie können gefährliche Stoffe enthalten, schwere Maschinen und andere potenziell schädliche Geräte bewegen.

Der Sicherheitslichtvorhang ist ein Gerät, das verwendet wird, um eine virtuelle Barriere um gefährliche Umgebungen herum zu schaffen. Sie werden elektrisch betrieben und können als Sensoren eingesetzt werden, um Behörden zu signalisieren und Not-Aus-Sequenzen zum Schutz des Personals auszulösen.

Was ist ein Sicherheitslichtvorhangsensor?

Sicherheitslichtvorhangsensoren sind Geräte, die verwendet werden, um eine „virtuelle Barriere“ um eine Gefahr herum aufzubauen. Der Bereich kann sich schnell bewegende Maschinen wie Roboterarme oder unbewachte Maschinen enthalten.

Diese Sensoren stellen eine sichtbare Anordnung von Strahlen bereit, die dem Personal während des Gebrauchs eine visuelle Warnung geben. Wenn jemand die Strahlen durchquert, erzeugen sie ein Signal, mit dem eine Notabschaltung der gefährlichen Maschinen ausgelöst werden kann. Manchmal werden sie auch verwendet, um Alarme auszulösen.

Wie funktionieren Sicherheitslichtvorhänge?

Sicherheits-Lichtvorhangsensoren haben zwei Geräte, die parallel zueinander angeordnet sind. Eine ist die Sende-/Sendereinheit und die andere ist die Empfangseinheit. Die Sendeeinheit besteht aus einem Array von LEDs oder Laserdioden (sichtbares/unsichtbares Licht). Bei einigen Geräten leuchten die LEDs konstant, während andere pulsierende LEDs haben können. Die Impulse werden sowohl sequenziert als auch moduliert. Die Reihenfolge kann von oben nach unten oder von unten nach oben sein. Die LEDs schalten sich auch mit einer bestimmten Frequenz ein.

Die Empfangseinheit besteht aus Fototransistoren/Fotodioden und ist speziell dafür ausgelegt, das Pulsmuster und die Frequenz der Sendeeinheit zu erkennen. Das Gerät besteht aus einer Schaltung, die diese Aufgabe übernimmt und kann seine entsprechende Sendevorhang-Einheit von allen anderen Störungen unterscheiden. Dies verbessert die Störfestigkeit des Systems gegen Rauschen und externe Störungen.

Sicherheits-Lichtvorhänge sind in vielen Konfigurationen erhältlich. Einige können jedes passierende Objekt erkennen, während andere möglicherweise so programmiert/konfiguriert sind, dass sie bestimmte Arten von Objekten, die passieren dürfen, nicht erkennen. Beispielsweise kann ein an einem Förderband installierter Lichtvorhangsensor die transportierten Objekte erkennen, aber auslösen, wenn ein größeres oder kleineres Objekt erkannt wird.

Diese Sensoren können über integrierte Controller verfügen und einen direkten Ausgang wie einen Relaisausgang oder einen PNP/NPN-Ausgang bereitstellen, der direkt an eine SPS oder eine Last angeschlossen werden kann. Fortschrittlichere Sensormodelle verfügen über externe Sicherheitssteuermodule.

Sicherheitslichtvorhänge verfügen außerdem über integrierte Selbstdiagnosefunktionen. Dadurch sind sie sehr gut für Sicherheitsanwendungen geeignet, anstatt einen generischen Sensor wie eine Lichtschranke zu verwenden.

Wozu dient ein Sicherheits-Lichtvorhang?

Sicherheitslichtvorhänge finden sich in Anwendungen, bei denen die Anwesenheit von Personen in bestimmten Fällen verboten werden sollte. Dh wenn die Maschine in Betrieb ist. Betrachten wir zum Beispiel den unten gezeigten Schweißroboterarm.

Die Roboterarme fahren mit sehr hoher Geschwindigkeit und führen den Schweißvorgang durch. Bevor die Maschine zu arbeiten beginnt, muss der Bediener in der Lage sein, den Bereich zu betreten, das Teil einzurichten und die Kalibrierungen durchzuführen. Daher ist die Verwendung eines physischen Zauns keine optimale Lösung.

Wenn die Maschine in Betrieb ist, sollte der Zugang eingeschränkt werden. Betritt eine Person versehentlich den Bereich, erkennt der Lichtvorhang die Bewegung und die Maschine stoppt sofort, um Unfälle zu vermeiden. Diese Art des Schutzes heißt „Perimeterschutz“.

Eine andere Anwendung ist die 'Betriebspunkt' Bewachung. Dazu gehören Montagemaschinen wie Hydraulikpressen, Formpressen, Ösen-, Niet- und Stanzmaschinen. Der Einsatz eines Lichtvorhangsensors ist vorteilhaft für den Hand-/Fingerschutz des Bedieners während des Maschineneinsatzes.

Vorteile von Sicherheitslichtvorhängen

• Sicherheits-Lichtvorhänge bieten zusätzlichen Schutz wie Not-Aus und Alarmauslösung. Dies verbessert die Sicherheit des Bedienpersonals erheblich und hebt konventionelle Methoden wie die Kennzeichnung des Bereichs mit Gefahrenschildern auf die nächste Stufe.
• Die meisten Sensoren sind mit einer integrierten Selbstdiagnose ausgestattet. Sie überwachen das interne System auf eventuelle Fehler und sendet im Fehlerfall sofort ein Stoppsignal an die geschützte Maschine. Einmal gesperrt, kann die Sperre nur durch Reparatur des Sensors/Beheben des Problems oder durch Ausführen des manuellen Override-Resets aufgehoben werden.
• Sicherheits-Lichtvorhänge erfüllen sehr hohe industrielle Sicherheitsstandards wie SIL3, PLe und Typ4 und sind auf höchste Zuverlässigkeit ausgelegt. Daher kann die Verwendung eines Sicherheitslichtvorhangs im Gegensatz zur Verwendung einer einfachen Lichtschranke die Sicherheitskonformität des integrierten Systems erheblich verbessern.
• Sicherheitslichtvorhänge sind auf maximale Zuverlässigkeit und Umweltbeständigkeit ausgelegt, um sicherzustellen, dass sie Schadstoffen und Vibrationen in rauen Umgebungen standhalten.

Typen von Sicherheitslichtvorhängen

Es gibt zwei Arten von Sicherheitslichtvorhängen (SLCs):

• Point of Operation (POC) SLC
  • POC-Lichtvorhänge wurden entwickelt, um einen relativ kleineren Arbeitsbereich zu schützen. Dies umfasst typischerweise kleine Maschinen wie Stampfer, Ösenmaschinen und ähnliches, bei denen eine Bedienungsperson während des Betriebs sehr nahe an der Maschine sein muss. POC-Lichtvorhänge können die Finger, Hände oder Arme des Bedieners schützen.
• Perimeter Access Control (PAC) SLC:
  • PAC-Lichtvorhänge finden sich dort, wo ein Ganzkörperschutz erforderlich ist. Diese können sicherstellen, dass keine Personen oder Gegenstände die geschützten Räumlichkeiten betreten.

Diese beiden Typen sind rein nach Maßstab und Größe kategorisiert und funktionieren beide auf die gleiche Weise.

Abgesehen von Größe/Skala erfüllen SLCs auch industrielle Sicherheitsanforderungen wie SIL(n) und Typ(n) und Kategorie(n). Es gibt beispielsweise SLCs, die den Sicherheitsstufen Typ 2 und Typ 4 entsprechen.

Je nach Risikostufe prüfen Typ4-Geräte rigoros und autonom auf Fehler innerhalb des Geräts. Ein Sensor vom Typ 2 darf nur während der Inbetriebnahme eine Fehlererkennungsprüfung durchführen. Für Anwendungen mit hohem Risiko ist ein Lichtvorhang vom Typ 4 besser geeignet, wenn Sensoren vom Typ 2 verwendet werden, bei denen ein sehr kleines, aber bestehendes Risiko vorhanden ist.

In Anbetracht der Genauigkeit und Störfestigkeit verfügen Geräte des Typs 2 über einen EAA (Effektiver Öffnungswinkel) von ±5, während der Typ4 über ±2.5 Grad verfügt. Diese breitere EAA macht die SLCs vom Typ 2 anfälliger für optische Kurzschlüsse. Ein optischer Kurzschluss tritt auf, wenn ein stark reflektierendes Objekt einige oder alle Erfassungsstrahlen ablenkt. Je größer die EAA, desto anfälliger ist ein Sensor für optischen Kurzschluss.

Unabhängig von Typ, Kategorie und anderen Merkmalen muss ein SLC die Anforderungen erfüllen Auswahlrichtlinien für OSHA-Lichtvorhänge. Insbesondere müssen sie IEC-61496 Teil 1 & 2 entsprechen, die als ANSI/UL 61496 Teil 1 & 2 übernommen wurden.

Wie wählen Sie Sicherheitslichtvorhänge aus?

Bei der Auswahl eines Sicherheits-Lichtvorhangs für eine bestimmte Anwendung sind einige wichtige Aspekte zu beachten:

1. Sicherheit und Normen

Je nach angebotenem Schutzgrad gibt es zwei Kategorien von Lichtvorhängen: Typ 2, Typ 4. Lichtvorhänge vom Typ 2 eignen sich für Anwendungen mit geringem Risiko. Sie haben ein großes Sichtfeld und führen nur während des Startvorgangs eine Selbstdiagnose durch.

Typ 4 ist Typ 2 überlegen und für Anwendungen mit geringem bis hohem Risiko geeignet. Sie werden verwendet, um Personal vor Zugang, Einsatzort und Perimetern zu schützen. Lichttaster vom Typ 4 prüfen permanent auf Fehler und haben die höchste Fehlertoleranz.

Gemäß den Normen müssen Sicherheits-Lichtvorhänge ASNI B11.19, IEC 61496, IEC/TS 62046 und ISO 13855 .

2. Leistung

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines geeigneten Lichtvorhangs für eine bestimmte Anwendung:

• Erfassungsbereich: Parallel, senkrecht oder diagonal zum Annäherungswinkel des Bedieners
• Spanning Distance: Abstand zwischen Sender und Empfänger
• Schutzhöhe
• Controller: integrierter SPS-Typ oder externe Controller
• Sensitivität
• Umweltschutz: die Schutzart (IP) des Geräts für den Betrieb unter rauen Bedingungen

3. Zusätzliche Funktionen

• Schwebender Balkenmodus: Option zum Deaktivieren eines oder mehrerer Balken an einer beliebigen Stelle, um eine Bewegung durch einen bestimmten Abschnitt zu ermöglichen (automatisch mit einer bestimmten Geschwindigkeit beweglich)
• Selbstprüfende Schaltkreise: die Fähigkeit, Fehler beim Start oder während des Betriebs zu diagnostizieren und anzuzeigen
• Blanking/Banking: Option zum Deaktivieren eines oder mehrerer stationärer Strahlen
• Selbsthaltendes Sicherheitsrelais: Ein spezieller Ausgang, der sich verriegelt, wenn eine Person/ein Gegenstand den Vorhang überquert und bleibt, bis er absichtlich zurückgesetzt wird.
• Muting: temporäre Bypass-Option, um den manuellen Betrieb während des ungefährlichen Betriebs der Maschine zu ermöglichen

Welche Sicherheitsstandards gelten für Sicherheits-Lichtvorhänge?

Sicherheits-Lichtvorhänge müssen den folgenden Normen entsprechen:

• ASNI B11.19– Leistungskriterien für die Absicherung
• IEC 61496– berührungslos wirkende Schutzausrüstung
• IEC/TS 62046– Anwendungen zur Anwesenheitserkennung
• ISO 13855 – Maschinenschutz für das Personal

Zusammenfassung

Sicherheitslichtvorhänge sind Geräte, die verwendet werden, um eine virtuelle Barriere um einen Bereich mit hohem Risiko zu schaffen. Diese Sensoren können ein Objekt oder eine Person erkennen, die den Gefahrenbereich betreten und Sicherheitsmechanismen auslösen, um das Gefahrenrisiko zu reduzieren oder vollständig zu eliminieren. In Automatisierungsanwendungen werden Lichtvorhänge verwendet, um eine Notabschaltung von Maschinen auszulösen, um die Maschine vollständig anzuhalten, bevor der Bediener damit in Kontakt kommt. In einigen Anwendungen werden Lichtvorhänge auch zum Zählen von Objekten verwendet.