17.09.2018

Schutzeinrichtungen für vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Dimensionen der Sicherheit

Sichere Fertigungsprozesse, selbst wenn Personen häufig in einen Gefahrenbereich eintreten müssen oder Material regelmäßig zugeführt wird? Diese Herausforderung lässt sich mit zwei- und dreidimensionalen Sicherheitslösungen meistern, die Flächen oder Räume zuverlässig überwachen. Deren Spektrum reicht von optoelektronischen Einrichtungen wie Lichtgittern, Laserscannern und Kamerasystemen bis hin zu taktilen Sensoren wie etwa Schaltmatten.


Bild 1 Lichtgitter eignen sich gut an Maschinen mit zyklischen Eingriffen, wie z. B. Einlegearbeiten oder Materialzu- und Materialabführung.
Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Im Gegensatz zu trennenden Schutzeinrichtungen verhindern berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen nicht den Zugang zu einer Gefährdung, sondern erkennen vielmehr einen Menschen oder einen Körperteil des Menschen bei Annäherung an eine Gefahr. Zweidimensionale Sicherheitssysteme können sowohl optische Schutzeinrichtungen wie Lichtgitter oder Laserscanner als auch taktile Sensoren in Form von Schaltmatten sein. Ein Lichtgitter erfasst z.B. einen Menschen im Gefahrenbereich und schaltet die Maschine ab oder verlangsamt sie. Für die dreidimensionale Überwachung eines Raums, der dynamisch an die Situation anpassbar sein soll, bietet sich ein sicheres Kamerasystem an, über das Schutz- und Warnräume frei konfiguriert werden können. Die Schaltmatte dagegen wird durch Berührung aktiviert und löst den entsprechenden Sicherheitsbefehl aus.

Sicherer Halt in Millisekunden

Lichtgitter eignen sich für den Einsatz in allen Industriebereichen, in denen ein barrierefreies Sicherheitskonzept nach IEC61496-1/-2 erfüllt werden soll. Sie bilden ein unsichtbares Infrarotschutzfeld. Lichtgitter wie PSENopt von Pilz bieten eine Reaktionszeit im ms-Bereich und schützen so Mitarbeiter oder das Produktionsgut. Wird ein Lichtstrahl unterbrochen, löst das sofort einen sicheren Abschaltbefehl aus. Um den Schutzbetrieb aufrecht zu halten und dennoch Material durch das Lichtgitter zu führen, haben sich erweiterte Funktionen durchgesetzt. Es können einzelne Strahlen bis hin zu ganzen Bereichen ausgeblendet werden (Blanking), Lichtgitter können sicher, automatisch und vorübergehend überbrückt werden (Muting) oder übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet werden (Kaskadierung).

Flächen sicher scannen

Sollen Flächen insbesondere vor Maschinen abgesichert werden, kommen Laserscanner zum Einsatz. Ihre große Stärke ist ihre Vielseitigkeit. So reicht das Anwendungsspektrum von der stationären Flächenüberwachung über fahrerlose Transportsysteme (FTS) bis hin zur Mensch/Roboter-Kollaboration (MRK). Vor allem der Hintertretschutz hat in den vergangenen Jahren eine immer größere Bedeutung bekommen. Mit einer Reichweite von 5,5m für den Sicherheitsbereich und einem großen Öffnungswinkel von 275° kann der Sicherheits-Laserscanner PSENscan selbst große Flächen mit einem Gerät abdecken. Der bis zu 40m reichende Warnbereich erlaubt es, dass z.B. eine Person rechtzeitig durch ein akustisches Signal gewarnt wird, bevor die Maschine in einen kostspieligen Stillstand versetzt wird.

Barrierefreie Überwachung

Im Unterschied zu einfachen Sensoren können Kamerasysteme detaillierte Informationen über den gesamten Überwachungsbereich erfassen und auswerten. In Bereichen in denen Mensch und Roboter eng zusammenarbeiten, kann auch das kamerabasierte 3D-System SafetyEye eine sichere Schutzlösung bieten. Es generiert aus den Aufnahmen einen dreidimensionalen Schutzraum. Da das Kamerasystem über dem zu beobachtenden Prozess angebracht wird, ist der Zugang barrierefrei möglich. Tritt ein Werker in den als Schutzraum definierten Aktionsbereich eines Roboters, veranlasst das Sicherheitssystem den sofortigen Nothalt. Die Warnräume hingegen decken verschiedene Funktionen ab: eine gefährliche Bewegung verlangsamen, eine Warnlampe aktivieren oder auch ein akustisches Signal auslösen. Telezentrische Kamerasysteme eignen sich für die sichere Überwachung von Abkantpressen, die, abstandsunabhängig von der Kamera, Objekte gleich groß abbilden. Das mitfahrende, kamerabasierte Schutzsystem PSENvip von Pilz erkennt selbst sehr kleine Fremdkörper und bietet zusätzlich einen integrierten Hintergreifschutz.

Empfehlungen der Redaktion

100 Prozent Zutrittskontrolle

Taktile Sensoren eignen sich besonders für die sichere Überwachung von Flächen. Es sind drucksensitive Schutzeinrichtungen, die auf Berührung beziehungsweise Druck reagieren und die Anforderungen der Norm ISO13856-1 erfüllen. Die dynamische Schaltmatte PSENmat etwa verlangsamt oder stoppt Maschinen und Anlagen beim Eintritt in den Gefahrenbereich (Zutrittsschutz) und bietet zugleich einen Hintertretschutz. Denn nicht nur der Zugang zum Gefahrenbereich, sondern auch der Raum dahinter muss überwacht werden, um ein ungewolltes Wiederanlaufen der Maschine oder Anlage zu verhindern, sollte sich noch eine Person dort aufhalten.

Mehr Bedienkomfort

PSENmat ist eine komplett neu entwickelte, dynamische Schaltmatte, die eine sichere Flächenüberwachung mit integrierter Ortsdetektion kombiniert und dadurch vollkommen neue Maschinenbedienkonzepte ermöglicht. Der Werker kann beispielsweise über zuvor definierte und markierte Mattenbereiche eine integrierte Schalterfunktionalität per Fußbetätigung auslösen und komplett freihändig arbeiten. Die Matte kann in 40 virtuelle Schalterfelder unterteilt werden. Jedes dieser Felder kann fallweise ausgewertet werden und sich so hochgradig flexibel an den Betriebszustand der Maschine oder dem Bewegungsablauf des Werkers anpassen. Aber auch im Bereich der reinen Sicherheitsfunktion wurden neue Freiheitsgrade geschaffen: Waren dem Anwender in der Vergangenheit fixe Kombinationen von Trittmatte und Auswertegerät vorgeschrieben, so bietet PSENmat erstmals eine Wahlfreiheit. Das wird ermöglicht, indem der Anschluss der Sicherheitssignale an ein Auswertegerät oder -Steuerung über standardisierte OSSD-Signale erfolgt.

Sicherheitslösung aus einer Hand

Mit Sensoren, die in der Lage sind, Flächen und auch Räume zu überwachen, eröffnen sich für dynamische Sicherheitskonzepte neue Möglichkeiten. Bei der sicherheitstechnischen Ausstattung von Maschinen kommt es jedoch nicht nur auf die einzelnen Komponenten, sondern auf deren Zusammenspiel an. Wenn Sensoren und Auswerteeinheiten von einem Hersteller kommen, dann sind die Schnittstellen zwischen den Komponenten bereits aufeinander abgestimmt. Pilz bietet hierfür komplette Lösungen für die Raum- und Flächenüberwachung.

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