Unterschiedliche Einsatzorte, unterschiedliche Absicherung: Sicherheitslichtgitter, bestehend aus Sender- und Empfängerleiste, gibt es für die Bereiche Finger-, Hand- und Körperschutz (von links).

Unterschiedliche Einsatzorte, unterschiedliche Absicherung: Sicherheitslichtgitter, bestehend aus Sender- und Empfängerleiste, gibt es für die Bereiche Finger-, Hand- und Körperschutz (von links).IPF Electronic

Je nach Einsatzort und geforderter Absicherung lassen sich Sicherheitslichtgitter in die Kategorien Fingerschutz, Handschutz und Körperschutz unterteilen. Ihr Funktionsprinzip ist dabei auf den ersten Blick simpel: Sicherheitslichtgitter bestehen jeweils aus einer Sender- und einer Empfängerleiste. In der Senderleiste angebrachte LED senden in einem zeitlich festgelegten Ablauf Infrarotstrahlen. Dieses Ablaufmuster wird von den LED der Empfängerleiste erkannt. In Millisekunden wertet ein dort integrierter Controller anhand zuvor eingestellter Parameter aus, ob sich ein Objekt zwischen Sender- und Empfängerleiste befindet. Ist dies der Fall, schaltet der Empfänger seine Ausgänge ab und leitet den Stopp der Gefahr bringenden Bewegung ein. Auf den zweiten Blick gibt es bei der Wahl eines geeigneten Sicherheitslichtgitters aber noch mehr zu beachten: Je nach Gefahrenquelle spielen die Auflösung des Schutzsystems, die Höhe des Schutzbereichs und der Mindestabstand des Systems zum Gefahrenbereich eine Rolle.

  • Die Auflösung eines Schutzsystems bezieht sich auf die Mindestgröße eines matten Objekts, mit dem mindestens ein Strahl im Abtastbereich eines Lichtgitters unterbrochen werden kann. Sie ist allein von den geometrischen Eigenschaften der Linsen in den Geräten, dem Durchmesser der einzelnen Strahlen und deren Abstand zueinander abhängig. Umgebungs- und Betriebsbedingungen beeinflussen die Auflösung eines Sicherheitslichtgitters nicht.
  • Die Schutzfeldhöhe ist die Höhe des Gesamtbereichs, der von einem Sicherheitslichtgitter abgedeckt wird. Beim Körperschutz unterscheidet man noch einmal zwischen der Höhe des Abtastbereichs und der Höhe des Schutzbereichs. So markiert der Abstand zwischen dem obersten Punkt der ersten Linse und dem untersten Punkt der letzten Linse eines Gerätes den Abtastbereich. Die Höhe des Schutzbereichs hingegen ist die Höhe, die mit einem Lichtgitter effektiv abgesichert wird und in der ein undurchsichtiges Objekt mit Sicherheit einen Strahl des Schutzsystems unterbricht. Das Objekt muss hierbei mindestens so groß sein, wie die Auflösung des Lichtvorhangs.
  • Beim Mindestsicherheitsabstand treten im Zusammenhang mit der korrekten Installation von Sicherheitslichtgittern in der Praxis immer wieder Fragen auf, da dieses Thema relativ komplex ist. Vereinfacht formuliert, ist der Mindestsicherheitsabstand zunächst der Abstand, in dem ein Schutzsystem vor einem Gefahrenbereich oder einer Gefahr bringenden Bewegung installiert werden muss. Dieser Abstand sollte mindestens so groß sein, dass ein Mitarbeiter nicht mit einer gefährlichen Bewegung einer Maschine oder Anlage in Kontakt kommt, bevor das Sicherheitslichtgitter ausgelöst hat und die gefährliche Bewegung stoppt.

Faktoren für die Entfernung

Die Entfernung eines Schutzsystems beziehungsweise der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung ESPE (Electro-sensible protective equipment) hängt übereinstimmend mit der EN ISO 13855:2010 von mehreren Faktoren ab: zunächst der Auflösung sowie der Ansprechzeit der ESPE, also der Zeit, die zwischen der effektiven Unterbrechung eines oder mehrerer Lichtstrahlen und der Öffnung der Kontakte des Ausgangsschaltelementes der Lichtschranke (OSSD: Output signal switching device) vergeht. Weiterhin von der Annäherungsgeschwindigkeit – die Geschwindigkeit, mit der sich ein vom ESPE zu erfassendes Objekt wie Finger, Hand oder Person dem Gefahrenbereich nähert. Sowie von der Nachlaufzeit der Maschine, das heißt, die verstrichene Zeit zwischen Öffnung der ESPE und dem effektiven Stopp einer gefährlichen Maschinenbewegung.

Die Nachlaufzeit einer Maschine wird häufig irrtümlich eingeschätzt, da mitunter die Auffassung besteht, dass eine Maschine bei einem Notstopp, ausgelöst durch eine Schutzeinrichtung, sofort stillsteht. Hierbei ist aber der genaue Zeitraum bis zum absoluten Halt entscheidend, denn jede Millisekunde, die bis zum Stoppen der Anlage vergeht, erhöht den erforderlichen Abstand zu der potenziellen Gefahrenquelle. Da die Nachlaufzeit für die Berechnung des Sicherheitsabstandes also immens wichtig ist, sollte sie mit speziellen Messgeräten oder durch Fachleute ermittelt werden.

Körperschutz: senkrecht oder waagerecht?

Bei senkrecht installierten Systemen für den Körperschutz muss die Höhe des oberen und unteren Lichtstrahls beachtet werden.

Bei senkrecht installierten Systemen für den Körperschutz muss die Höhe des oberen und unteren Lichtstrahls beachtet werden.IPF Electronic

Sicherheitslichtgitter für den Körperschutz sollen verhindern, dass Mitarbeiter Gefahrenbereiche betreten. Damit niemand über die Schutzeinrichtung hinüber steigt oder unter ihr hindurchkriecht, ist bei senkrecht installierten Systemen die Höhe des oberen und unteren Lichtstrahls zu beachten. Von einer Bezugsebene ausgehend, muss der obere Strahl in einer Höhe von ≥ 900 mm (H2) und der untere Strahl in einer Höhe von ≤ 300 mm (H1) positioniert werden. Können Lichtgitter aufgrund der Gegebenheiten vor Ort an einer Maschine nur waagerecht installiert werden, ist der Abstand (S) zwischen dem Gefahrenbereich und dem hiervon am weitesten entfernten optischen Strahl gemäß folgender Formel zu berechnen: S = 1 600 mm/s (t1 + t2) + 1200 – 0,4 H. t1 steht für die Ansprechzeit der ESPE in Sekunden, t2 für die Nachlaufzeit der Maschine in Sekunden. Die Variable H beschreibt die Höhe der Strahlen über dem Boden, die einen Abstand von 1 000 mm nicht überschreiten darf.

Bitte nicht stören

Reflektierende Flächen, die sich oberhalb, unterhalb oder seitlich der von einer ESPE ausgehenden Strahlen befinden, können die Erfassung eines Objektes im Schutzbereich beeinträchtigen.

Reflektierende Flächen, die sich oberhalb, unterhalb oder seitlich der von einer ESPE ausgehenden Strahlen befinden, können die Erfassung eines Objektes im Schutzbereich beeinträchtigen.IPF Electronic

Befinden sich in der Nähe der Sicherheitslichtgitter reflektierende Flächen, können diese passive Reflexionen verursachen, die das Erfassen eines Objektes im Schutzbereich beeinträchtigen. Ein Lichtgitter muss daher zu reflektierenden Flächen einen Mindestabstand aufweisen, der wiederum von der Distanz zwischen Sender (TX) und Empfänger (RX) sowie von dem effektiven Öffnungswinkel (EAA) der ESPE abhängt. Die Sicherheitslichtgitter von IPF Electronic erfüllen die Sicherheitskategorie 4. Für die Schutzeinrichtungen gilt daher: EAA = 5° (α = ±2,5°). Der Mindestabstand von einer reflektierenden Fläche (Dsr) bei ESPE Typ 4 lässt sich in Abhängigkeit von der Reichweite (Dop) mittels dieser Formel ermitteln: Dsr (m) = 0,15 bei Reichweiten < 3m. Dsr (m) = 0,5 x Reichweite (m) x tan 2α bei Reichweiten ≥ 3m.

Müssen mehrere Schutzsysteme in direkt aneinander angrenzenden Bereichen installiert werden, ist darauf zu achten, dass der Sender eines Systems den Empfänger eines anderen Systems nicht stört. Der seitliche Abstand eines potenziell störenden Senders (TXB) darf hierbei den Sicherheitsabstand (Ddo) nicht unterschreiten. Bei identischen Systemen kann es zur Interferenz während der Installation von Lichtgittern kommen. Ein typisches Beispiel sind nebeneinander befindliche und in Linie geschaltete Schutzsysteme, die sich häufig dort befinden, wo mehrere Bearbeitungsmaschinen nebeneinander stehen. Angenommen zwei identische Systeme sollen auf einer Achse hintereinander installiert werden: Die Installation der Sender (TX) und Empfänger (RX) darf dann nicht in Form von TX-RX – TX-RX erfolgen, es sei denn, es befindet sich zwischen dem Empfänger des ersten Systems und dem Sender des zweiten Systems eine matte Oberfläche, die Interferenzen verhindert. Ist eine derartige Trennung nicht möglich, sollten die Systeme gemäß der Konfiguration RX-TX – TX-RX installiert werden, sodass die Sender in entgegengesetzter Richtung emittieren.

Mithilfe von Umlenkspiegeln können Anwender einen Gefahrenbereich, der von mehreren und unmittelbar benachbarten Seiten zugänglich ist, mit einem einzigen Sicherheitslichtgitter absichern. Allerdings reduziert sich die Reichweite der ESPE durch das Verwenden von Umlenkspiegeln um zirka 15 % pro Spiegel. Beim Ausrichten von Sender und Empfänger ist Vorsicht geboten, da diese schon bei einer geringfügigen Winkelverschiebung eines Spiegels nicht mehr korrekt sein kann. Für alle Abschnitte der Schutzeinrichtung muss der Mindestsicherheitsabstand eingehalten werden.

SPS IPC Drives – Halle 7A, Stand 540