Optoelektronische Schutzeinrichtungen Sicherheit und Produktionsflexibilität schließen sich nicht aus

Autor / Redakteur: Stefan Klose, Christian Kleinjans* / Ines Stotz

Sicherheit von Maschinen bei gleichzeitiger Produktionsflexibilität ist eine grundlegende Anforderung in der Fertigungsautomation. Optoelektronische Schutzeinrichtungen sind - im Gegensatz zu konventionellen mechanischen Schutzvorrichtungen - berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS), die sowohl das Bedien- und Wartungspersonal vor Gefahren absichert als auch die Anforderung nach Optimierung erfüllen.

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Anwendungsgebiete dieser optoelektronischen Schutzeinrichtungen finden sich vor allem in der Absicherung von Gefahrenstellen bzw. Gefahrenbereichen - zum Beispiel an Press-, Abkant-, Biege- und Spritzgussmaschinen, sowie Bestückungsautomaten und Industrierobotern in automatisierten Fertigungssystemen und im Maschinen- und Anlagenbau.
Anwendungsgebiete dieser optoelektronischen Schutzeinrichtungen finden sich vor allem in der Absicherung von Gefahrenstellen bzw. Gefahrenbereichen - zum Beispiel an Press-, Abkant-, Biege- und Spritzgussmaschinen, sowie Bestückungsautomaten und Industrierobotern in automatisierten Fertigungssystemen und im Maschinen- und Anlagenbau.
(Bilder: Panasonic Electric Works)

Optoelektronische Schutzeinrichtungen, wie Sicherheits-Lichtschranken, -Lichtvorhänge und ‑Laserscanner, werden heute überall im industriellen Unfallschutz zur Sicherung von Gefahrenstellen oder -bereichen eingesetzt.

Die bewährten Sicherheits-Lichtvorhänge bilden jedoch nach wie vor das Hauptproduktspektrum der optoelektronischen Schutzeinrichtungen.

Bildergalerie

Die Sicherheits-Lichtvorhänge der Serien SF2B und SF4B - geprüft nach IEC 61496-1/-2 (Typ2 bzw Typ4), IEC 61508 (SIL2 bzw SIL3), und der EN ISO 13849-1 (PLe bzw PLd) von Panasonic können für Absicherung größerer Gefahrenbereiche oder Zugänge universell eingesetzt werden.

Sicherheits-Lichtgitter in Reihen- oder Parallelschaltung

Bestehen an einer Gefahrenstelle mehrere Zugriffsmöglichkeiten, reicht ein Sicherheits-Lichtgitter zur Abdeckung häufig nicht aus. In diesen Fällen müssen mehrere Geräte installiert werden.

Um Zeit und Kosten zu sparen, lassen die Panasonic-Sicherheits-Lichtgitter Reihen- und Parallelschaltung zu sowie auch eine Kombination aus diesen.

Eine Reihenschaltung bietet sich an, wenn mehrere Angriffsflächen eines Gefahrenbereiches abzusichern sind. Wird ein Lichtstrahl in nur einem in Reihe geschalteten Lichtgitterpaar unterbrochen, schaltet der Ausgang und stoppt die Maschine.

Für die Absicherung mehrerer Gefahrenbereiche, bei denen der Zugriff aus nur einer Richtung erfolgen kann, ist eine Parallelschaltung vorzuziehen. Hierbei kann eine gemeinsame Spannungsversorgung verwendet werden, wodurch man Verkabelungsaufwand spart. Bei einer Lichtunterbrechung schaltet nur der Ausgang des betroffenen Lichtgitters. Die Sensorlänge entspricht der Schutzfeldhöhe, so dass ein nahtloser Übergang bei Reihenmontagen realisierbar ist. Außerdem ist eine lückenlose und effiziente Integration in bestehende Anlagen möglich.

Optoelektronische Sicherheitstechnik in mehr als 100 Varianten

Mit der Einführung der Version 2 beider Serien hat Panasonic Electric Works sein Lieferprogramm für die optoelektronische Sicherheitstechnik komplett erneuert. Mit einem breiten modular aufgebauten Produktspektrum mit mehr als 100 Varianten erschließen diese beiden neuen Serien den gesamten Anwendungsbereich vom Finger-, Hand-, und Zutrittsschutz in der industriellen Fertigungsautomation.

Flexibel und mit Selbstüberwachung

Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen der nach dem Gitterprinzip arbeitenden Sicherheits-Lichtvorhänge der Serie SF4B zählt etwa die integrierte Mutingfunktion, bei der keine externe Muting-Kontrolleinheit benötigt wird.

In Kombination mit der Blanking-Funktion (feste oder variable Ausblendung bestimmter Lichtstrahlen) und der Override-Funktion (Überbrückung der Sicherheitsfunktion), erlauben diese Sicherheits-Lichtvorhänge ein Höchstmaß an Flexibilität in der praktischen Anwendung.

Die zusätzliche Selbstüberwachungs-Funktion für externe angeschlossene Geräte (integrierte Schützkontrolle) erlaubt den Einsatz von Relais-Ausgangseinheiten, die die Sicherheitskategorie nicht erfüllen. Die Sicherheitslichtvorhänge sind zudem mit der Sicherheitsfunktion Anlauf- / Wiederanlaufsperre ausgestattet. Die Gewährleistung der Sicherheit wird durch die Selbstüberwachung realisiert (z.B. zwei voneinander unabhängig arbeitende CPUs mit einem Dual-Check für Störungsüberwachung). Dabei werden Fehlfunktionen u.a. in Sende- und Empfangselementen, im Eingangs- oder Ausgangsschaltkreis, Kurzschlüsse und Unterbrechungen in den Zuleitungen etc. zyklisch überprüft.

Reduzierung von Störlicht & Minimierung der Interferenz

Die integrierte ELCA Funktion (Extraneous Light Check & Avoid) ermöglicht sowohl eine Kontrolle und Reduzierung von Störlicht als auch eine Minimierung der Interferenz mit anderen Sicherheits-Lichtvorhängen.

Die Funktion umfasst drei Verfahren:

  • Der Double-Scan-Process überprüft durch zweimalige Detektion innerhalb der Ansprechzeit eine Lichtunterbrechung oder den Einfluss von Fremdlicht.
  • Wird von der Empfangsdiode des Empfängers ein Fehler aufgrund einer Fremdlichtquelle oder gegenseitiger Interferenz der Lichtgitter innerhalb des sequenziellen Ablaufprogramms detektiert, bewirkt der Retry Process, dass erneut ein Lichtsignal für diese Empfangsdiode emittiert wird, um den Fehler zu bestätigen.
  • Da Lichtgitter ihr Licht nicht kontinuierlich, sondern in einer gewissen zeitlichen Reihenfolge emittieren, erkennt ein Lichtgitter sein eigenes Lichtsignal und wird nicht von benachbarten Lichtgittern beeinflusst. Trifft die Lichtfrequenz des benachbarten Lichtgitters jedoch mit der eigenen zeitlich zusammen (koinzidiert), registriert dies der Empfänger und verschiebt die eigene Emission zeitlich. So verhindert der Scan Timing Shift eine gegenseitige, ungewünschte Beeinflussung.

Kurzer Sicherheitsabstand

Mit einer Ansprechzeit von max. 14 ms (bzw. 15 ms bei der Serie SF2B), unabhängig von der Strahlanzahl, dem Strahlabstand oder der Anzahl der in Reihe geschalteten Sicherheits-Lichtvorhänge, kann der Sicherheitsabstand aufgrund dieser schnellen Ansprechzeit sehr kurz gehalten werden. Die Geräte werden im robusten Aluminiumgehäuse mit Schutzart IP67 untergebracht. Mit den (optional) erhältlichen Frontschutzkappen sind sie für den Einsatz in anspruchsvoller Umgebung geeignet.

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Sicherheits-Lichtgitter der Serie SF4B:

Dem Anwender stehen 41 Ausführungen des Typ 4 mit einer Schutzfeldhöhe von 230 bis 1.910 mm und -breite von 0,3 bis 9 m (7m beim Fingerschutz) zur Verfügung. Mit einer kompakten Bauform mit dem Querschnitt von 28 x 30 mm und einem Gitterabstand von 10, 20 und 40 mm (Auflösung von 14, 25 und 45 mm) eignet sich die Serie für den Finger-, Hand- und Zutrittsschutz.

Sie SF4B-Serie verfügt über je zwei vorwählbare bzw. umschaltbare NPN- und PNP-Transistorausgänge (OSSD1 und OSSD2) und arbeitet mit einer Betriebsspannung von 24 VDC ±10% und bei einer Umgebungstemperatur von -10 bis +55°C.

Als Alternative steht mit der Serie SF4C noch eine kostengünstigere Reihe im Plastikgehäuse zur Verfügung, welche in den Längen von 160 – 640 mm in Finger und Handschutz erhältlich ist.

Sicherheits-Lichtgitter der Serie SF2B:

Es stehen 64 Typ 2-Ausführungen mit einer Schutzfeldhöhe von 168 bis 1.912 mm und -breite von 0,2 bis 13 m zur Verfügung. Mit einer ultrakompakten Bauform mit dem Querschnitt von nur 28 x 24 mm2 sowie einem Gitterabstand von 20 und 40 mm (Auflösung von 27 und 47 mm) eignet sich die Serie für den Hand und Zutrittsschutz. Sie verfügt wahlweise über zwei NPN- oder PNP-Transistorausgänge (OSSD1 und OSSD2) und arbeitet mit einer Betriebsspannung von 24 VDC ±15% und bei einer Umgebungstemperatur von -10 bis +55°C.

Weitere Sicherheitstechnik

Zum Schutz von Personen oder für Objekterkennungen stehen zudem Einstrahl-Sicherheitslichtschranken und Sicherheits-Laserscanner im Produktportfolio der optoelektronischen Sicherheitstechnik von Panasonic Electric Works zur Verfügung.

Sicherheits-Einweglichtschranke der Serie ST4

Die Serie ST4 ist eine nach IEC 61496- 1/-2 (Typ 4) und der EN ISO 13849-1 (PLe) geprüfte Sicherheits-Einweglichtschranke mit einer Reichweite von 15 m für die Absicherung von Gefahrenstellen in beengten Bereichen.

Als besondere Leistungsmerkmale sind unter anderem die ultrakompakte Bauform (31 x 28 x 14 mm), Typen mit einstellbarer Sendeleistung und integrierter Mutingfunktion. Über die Steuerung ist eine serielle Vernetzung mit einer Übersprech-Unterdrückung bis zu 18 Einheiten möglich.

Die Sensorköpfe sind in Schutzart IP67 ausgeführt. Die Steuergeräte verfügen über je zwei vorwählbare bzw. umschaltbare NPN und PNP-Transistorausgänge (OSSD1 und OSSD2). Die Serie ST4 arbeitet mit einer Betriebsspannung von 24 VDC ±15% und bei einer Umgebungstemperatur von -10 bis +55°C.

Sicherheits-Laserscanner SD3-A1

Für Gefahrenbereich-Absicherung steht ein Sicherheits-Laserscanner SD3-A1 basierend auf dem Funktionsprinzip der Lichtlaufzeitmessungen zur Verfügung. Mit diesem kann ein Schutzfeld von bis zu 4 m mit einem Winkelbereich von 190° abgesichert werden. Die Überwachungsbereiche (7+1 Schutz- und Warnfelder) lassen sich frei und präzise konfigurieren. Die Parametrierung der Schutz- und Warnfelder sowie Fehlerdiagnose erfolgen komfortabel über die serielle Schnittstelle zum PC mittels der mitgelieferten Software. Das Gerät ist geprüft nach IEC 61496-1/-2 (Typ 3) und der EN ISO 13849-1 (PLd).

SPS IPC Drives: Halle 4A, Stand 341

* Stefan Klose, Senior Manager Sales & Productmanagement Sales & Measurement;

* Christian Kleinjans, Senior Expert Lasermarkiersysteme; beide Panasonic Electric Works Europe, Holzkirchen

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