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Auf neuen Wegen

Trends bei Sicherheits-Lichtgittern
Auf neuen Wegen

Ins­beson­dere im ver­gan­genen Jahrzehnt hat sich die Sicher­heit­stech­nik für Maschi­nen und Anla­gen, z.B. durch tech­nis­che Verbesserun­gen und die Inte­gra- tion von Zusatz­funk­tio­nen, vom Kosten­fak­tor zum Prozes­sop­ti­mier­er entwick­elt. Sicher­heits-Licht­git­ter sind hier­für das beste Beispiel. Auch heute noch birgt die „eigentlich etablierte“ Tech­nolo­gie große Poten­ziale für mehr Prozess- und Kosten­ef­fizienz – wie die Sys­teme miniTwin, C4000 Pal­letiz­er Advanced für „exit only“ Anwen­dun­gen und C4000 Fusion beweisen.

SICK AG Pub­lic Rela­tions Frau Dipl.-Journ. Antje Stein Erwin-Sick-Straße 1 79183 Wald­kirch TOP Media Her­rn Dirk S. Hey­den Im Langge­wann 18 69469 Weinheim

Sicher­heits-Licht­git­ter: Aktuelle Momentaufnahme
Sicher­heits-Licht­git­ter sind bzw. waren bis­lang auss­chließlich als Sender-Empfänger-Sys­teme aus­gelegt. Sie erzeu­gen ein rechteck­iges Überwachungs­feld und wer­den dazu einge­set­zt, eine Fläche zu überwachen, die durch die Bauhöhe der Sys­teme und die Reich­weite – mark­tüblich sind 0…20m (alter­na­tiv bis 6m) – definiert ist. Je nach Ausle­gung kön­nen so sowohl kleine als auch große Öff­nun­gen bzw. Gefahrstellen an Maschi­nen überwacht wer­den. Dabei hat die tech­nol­o­gis­che Entwick­lung dazu geführt, dass die Ansprechzeit­en der Sys­teme immer weit­er verbessert, d.h. verkürzt wer­den kon­nten. Damit wur­den immer kleinere Sicher­heitsab­stände real­isier­bar, die wiederum für viele App­lika­tio­nen ein deut­lich­es Plus an Ergonomie und damit Bedi­ener­akzep­tanz mit sich bracht­en. Die Inte­gra­tion intel­li­gen­ter Steuerungs­funk­tio­nen, z.B. Schützkon­trolle, Wieder­an­lauf­sperre, Mut­ing, Blank­ing oder Mus­ter­erken­nung, hat aus Sicher­heits-Licht­git­tern wichtige Automa­tisierungskom­po­nen­ten gemacht, die die Pro­duk­tiv­ität und Ver­füg­barkeit von Maschi­nen unter­stützen und verbessern.
Inno­va­tion in der „WiFiKri“: Tech­nolo­gien erschließen Kostenvorteile
Die Basis-Tech­nolo­gie der Sicher­heits-Licht­git­ter kann als aus­gereift beze­ich­net wer­den, weshalb sich der Blick von Sys­tem­inte­gra­toren und Anwen­dern auf anwen­dungsrel­e­vante Zusatznutzen und – ins­beson­dere in Zeit­en der Wirtschafts- und Finanzkrise (WiFiKri) die Reduzierung der total cost of own­er­ship (tco) richtet. Hierzu gehört zunächst die Senkung der Logis­tikkosten in Beschaf­fung, Lager und Ser­vice. Des Weit­eren trägt der Ein­satz möglichst stan­dar­d­isiert­er elek­trisch­er wie auch mech­a­nis­ch­er Anschlusskom­po­nen­ten zu ein­er Ver­ringerung der tco bei.
Vor Ort entschei­den die Schnel­ligkeit der Erstin­be­trieb­nahme sowie ein im Bedarfs­fall schneller und ein­fach­er Geräte­tausch über die Kosten­ef­fizienz der Lösung – zumal, dann, wenn diese in der Lage ist, die Fol­gekosten eines Maschi­nen­still­standes zu minimieren.
Inno­va­tionspoten­ziale sind somit in drei Bere­ichen zu find­en: Der generellen „Bedi­en­fre­undlichkeit“ von der Beschaf­fung bis zum Betrieb, der prozess­gerecht­en Inte­gra­tion von spezieller Funk­tion­al­itäten sowie der weitre­ichen­den Stan­dar­d­isierung der Sys­tem- und Zusatzkom­po­nen­ten. Schnelle Mon­tage, leichte Inbe­trieb­nahme, ziel­gerichteter Funk­tion­sum­fang und reduzierte Ver­sionsvielfalt wer­den durch tech­nis­che Inno­va­tio­nen erre­icht und gewährleis­ten ein Höch­st­maß an Prozess­ef­fizienz und Wirtschaftlichkeit. Den dreifachen Beweis liefern – auf unter­schiedliche und damit app­lika­tion­sori­en­tierte Weise – die Sicher­heits-Licht­git­ter miniTwin, C4000 Pal­letiz­er exit only und C4000 Fusion von SICK.
Kosten­ef­fizienz durch Stan­dar­d­isierung: Die miniTwin-Technologie
In der Sym­me­trie liegt die Zukun­ft – diesem Gedanken liegt die völ­lig neuar­tige Tech­nolo­gie des Sicher­heits-Licht­git­ters miniTwin zugrunde. Zuge­lassen für Anwen­dun­gen, in denen das höch­st­mögliche Schutzniveau vorgeschrieben ist, d.h. für Per­for­mance Lev­el pl „e“ nach EN ISO 13849–1, alter­na­tiv SIL3 nach IEC 61508 bzw. der Sek­tornorm EN 62061, ver­lässt das miniTwin-Konzept das klas­sis­che Sys­temkonzept. Getren­nte Sender und Empfänger sucht man vergebens – bei dem neuen Licht­git­ter befind­en sich die Sende- und Emp­fangse­le­mente im gle­ichen Ein­heits-Stick – sym­metrisch verteilt auf jew­eils eine Gehäuse­hälfte. Zwei bau­gle­iche Sen­soren vere­inen sich zu einem Sys­tem: Das sichere Licht­git­ter entste­ht durch eine um 180° ver­drehte Mon­tage von zwei miniTwin-Sticks zueinan­der, so dass sich die Sender- und die Empfänger­mod­ule gegenüber befind­en. Die kle­in­ste Auflö­sung von 14mm und die schnelle Ansprechzeit des miniTwin ermöglichen – auch bei einem max­i­malen Auf­bau von drei kaskadierten Sys­te­men – bei Bedarf kurze Sicher­heitsab­stände für eine opti­mierte Arbeit­ser­gonomie. Auf­fäl­lig ist zudem die im Gegen­satz zu anderen Licht­git­tern deut­lich verklein­erte Bau­form der Gehäuse, die in Inkre­menten von 60 mm zwis­chen 120 mm und 1.200 mm indi­vidu­ell abstuf­bar sind: Der Pro­fil­quer­schnitt kon­nte mehr als hal­biert wer­den. Die Zusam­men­führung von Sender und Empfänger in einem Gehäuse führt zu ein­er Stan­dar­d­isierung der Sys­temkom­po­nen­ten und reduziert z.B. den Lager­platzbe­darf um bis zu 50%. Das gilt auch bei kaskadierten Sys­te­men: Hier gibt es keinen Unter­schied zur Stand alone – Ver­sio­nen; der Ein­heits­stick ist für Host- und Guest-Vari­anten immer gle­ich. Eben­so deut­lich ist die Vere­in­heitlichung bei der Anschlusstech­nik: Der indus­tri­etaugliche, sym­metrisch aufge­baute Gerätean­schluss kann – bei freier Wahl der Rich­tung des Kabelab­ganges – auf der Geräterück­seite des miniTwin angeschraubt wer­den. Der elek­trische Anschluss erfol­gt über ein Stan­dard-Anschlussk­a­bel und 5‑poligem M12 – Sys­te­man­schluss. All diese Stan­dar­d­isierungsmerk­male des miniTwin reduzieren den Aufwand in der Ausrüstungs‑, Lager- und Ser­vice-Logis­tik deut­lich. Hinzu kommt die ein­fache mech­a­nis­che Inte­gra­tion des miniTwin mit app­lika­tion­s­gerecht­en Hal­terun­gen, die automa­tis­che Hard­warekon­fig­u­ra­tion sowie die intu­itive Hand­habung – mit den Vorteilen ein­er schnelleren, kosten­ef­fizien­ten Inbe­trieb­nahme und erhöht­en Ver­füg­barkeit. Eine weit­ere Beson­der­heit ist die durchge­hende LED Anzeige über die gesamte Schutzfeld­höhe. Sie dient als Ausricht‑, Sta­tus- und Diag­noseanzeige und visu­al­isiert im Betrieb das Schutzfeld auf bei­den Seit­en des Sensorpaares.
Klare Rich­tung für Mate­r­i­al und Kosten
Nicht ein Tech­nolo­giesprung wie beim miniTwin, son­dern ein Tech­nolo­giewech­sel kennze­ich­nen die aktuellen Aus­baustufen der Sicher­heits-Licht­git­ter C4000. Beim C4000 Pal­letiz­er Advanced für „exit only“ Anwen­dun­gen han­delt es sich um eine klas­sis­che Sender-Empfänger-Lösung zur Zugangsab­sicherung nach EN 61496, Typ 4 sowie IEC 61508 SIL3. Sie ist für Förder­an­la­gen mit automa­tis­chem Mate­ri­al­trans­port konzip­iert und kommt – im Gegen­satz zu instal­la­tion­saufwändi­gen, dejustagege­fährde­ten und platz­in­ten­siv­en Mut­ingsys­te­men – ohne zusät­zliche Sen­sorik, Pen­deltüren oder Anzeige­lam­p­en aus. Konzep­tioneller Hin­ter­grund des Sys­tems ist die Tat­sache, dass in der über­wiegen­den Mehrzahl indus­trieller Palettier‑, Ver­pack­ungs- und Zuführan­la­gen beispiel­sweise in der Intral­o­gis­tik der automa­tisierte Waren­fluss nur in ein­er Rich­tung ver­läuft, z.B. von rechts in den Folien­wick­ler hinein und nach links wieder hin­aus. Bei hor­i­zon­taler Instal­la­tion nutzt das C4000 Pal­letiz­er exit only die Funk­tion der Rich­tungserken­nung. Eine Palette, die aus ein­er Mas­chine aus­fährt, deckt die Einzel­strahlen des Licht­git­ters in ein­er anderen Rei­hen­folge ab als eine Per­son, die von der anderen Seite den gefahrbrin­gen­den Bere­ich betreten will. Hier­bei ist es dann nicht rel­e­vant, ob der abge­tastete Bere­ich der Palette Störun­gen aufweist, z.B. einen defek­ten Palet­ten­fuß oder her­ab­hän­gende Trans­ports­chutz­folie – es zählt alleine die Bewe­gungsrich­tung. Darüber hin­aus kann das Schutzfeld als dauer­hafter Park­platz benutzt wer­den und spart somit wertvollen Stellplatz gegenüber ein­er Mut­inglö­sung. Hinzu kommt, dass durch die Vor­e­in­stel­lung des Sys­tems ab Werk in der Regel kein Kon­fig­u­ra­tions- und Pro­gram­mier­aufwand vor Ort bei der Inbe­trieb­nahme anfällt. Ins­ge­samt hat so auch das C4000 Pal­letiz­er exit only das Zeug zu ein­er prozess- und kosten­ef­fizien­ten Stan­dard­lö­sung: Es ist wirtschaftlich in Anschaf­fung und Instal­la­tion und gibt in Pla­nung, Kon­struk­tion, Mon­tage, Anschluss und Ser­vice die Rich­tung für die Kosten – näm­lich nach unten – vor.
Ver­füg­barkeit und Kostenkon­trolle „fusion­ieren
Indus­trielle Sen­sorik kommt eher sel­ten unter rein­raum­na­hen Bedin­gun­gen zum Ein­satz – wesentlich häu­figer anzutr­e­f­fen sind Ein­satzbe­din­gun­gen, die für eine zuver­läs­sige Funk­tion und Ver­füg­barkeit ein gewiss­es Maß an Robus­theit erfordern. Das ist bei Sicher­heits-Licht­git­tern nicht anders. Das von dem Sender- und dem Empfänger­mod­ul erzeugte „sichere Schutzfeld“ erken­nt eine Per­son oder deren Glied­maßen und schal­tet die Mas­chine dann sofort ab. Dieses Abschal­ten wird durch das Unter­brechen eines oder mehrerer Licht­strahlen im Schutzfeld aus­gelöst – ein Prinzip, das jedoch viele Lichtvorhänge dann an ihre Gren­zen bringt, wenn sie im beson­ders rauen Umfeld einge­set­zt und entsprechend hohen Ver­schmutzungs­ge­fahren aus­ge­set­zt sind. So führen Säge­mehl, Späne und Holzs­plit­ter bei den meis­ten herkömm­lichen Licht­git­ter-Sys­te­men sehr schnell zur Unter­brechung einzel­ner Lichtwege und damit zum Ansprechen der Sicher­heit­sein­rich­tung und zum ungewün­scht­en Stopp in einem Prozess. Mit dem C4000 Fusion ste­ht jet­zt eine Lösung zur Ver­fü­gung, die speziell auf solche App­lika­tio­nen abzielt, in denen statt Trittmat­ten, Seilzugschal­tern oder mech­a­nis­chen Klap­pen berührungs­los wirk­ende Schutzein­rich­tun­gen gewün­scht sind, die aber bis­lang auf­grund von Ver­schmutzungs­ge­fahren und anderen Umfeldbe­din­gun­gen nicht die erforder­liche Prozessver­füg­barkeit aufwiesen.
Drei Merk­male bzw. Funk­tio­nen gewährleis­ten beim hor­i­zon­tal wie ver­tikal ein­set­zbaren C4000 Fusion eine höch­st­mögliche Ver­füg­barkeit: Das Mul­ti­scan-Ver­fahren, die reduzierte Auflö­sung und die redun­dante Sender-Empfänger-Syn­chro­ni­sa­tion. Mul­ti­scan beruht auf ein­er Erhöhung der Scan­rate, d.h. der Mehrfach­abfrage der nicht unter­broch­enen Lichtwege der einzel­nen Sende-Ele­mente, sowie der intel­li­gen­ten Auswer­tung der Scanergeb­nisse. Dadurch kann das Sys­tem sich­er unter­schei­den, ob ein Arm oder eine Per­son einzelne Strahlen des Schutzfeldes unter­bricht oder ob es sich z.B. um her­ab­fal­l­ende Holzspäne han­delt. Der erste Fall führt zur sicher­heits­gerichteten Abschal­tung ein­er Mas­chine oder ein­er Fördere­in­rich­tung; im zweit­en Fall wird der jew­eilige Prozess ohne Unter­brechung fort­ge­set­zt. Für Auf­gaben­stel­lun­gen, in denen ein Ein­greifen durch den Lichtvorhang erlaubt sein soll, ein Betreten des überwacht­en Bere­ich­es jedoch sich­er gemeldet wer­den muss, bietet die Funk­tion reduzierte Auflö­sung die erforder­liche Sys­tem­flex­i­bil­ität: Bewegliche Objek­te bis zu 240 mm Durchmess­er – also z.B. der Arm eines Maschi­nenbe­di­eners inklu­sive Bek­lei­dung – kön­nen in das Schutzfeld „hinein­ra­gen“, ohne ein Ansprechen der Sicher­heit­sein­rich­tung auszulösen. Dabei muss der Bere­ich der reduzierten Auflö­sung nicht orts­fest sein, son­dern ist auch dynamisch definier­bar: es wird nur die Anzahl der auszublenden­den Strahlen des C4000 Fusion fest­gelegt; der Ort der Aus­blendung ergibt sich dann aus dem tat­säch­lichen Ein­greifen in die Maschine.
Schließlich trägt auch die redun­dante Syn­chro­ni­sa­tion des C4000 Fusion zur höch­st­möglichen Ver­füg­barkeit bei, denn die elek­tro­n­is­che Abstim­mung des Sende- und des Empfänger­moduls erfol­gt inner­halb des Lichtvorhanges über mehrere Lichtstrahlen.
Die unter­schiedlichen tech­nol­o­gis­chen Lösungsan­sätze bei den Sicher­heits-Licht­git­tern miniTwin, C4000 Pal­letiz­er exit only und C4000 Fusion zeigen, dass die kon­se­quente Umset­zung von Prozes­san­forderun­gen und Kun­den­wün­schen auch bei etablierten Tech­nolo­gien inter­es­sante Inno­va­tions- und damit Effizien­zpoten­ziale eröffnet kann. Die sich bei allen Sys­te­men ergebende Möglichkeit zur Reduzierung der tco wird dabei ger­ade in „kosten­be­wußten“ Zeit­en zu einem entschei­den­den Zusatznutzen.
Hart­mut Dages, Busi­ness Unit Man­ag­er (Mar­ket­ing & Ver­trieb) Light Beam Sys­tems in der Divi­sion Indus­tri­al Safe­ty Sys­tems der SICK AG, Waldkirch.
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