Door: Redactie - 6 mei 2021 |
Een veiligheidslichtgordijn wordt gebruikt ter bescherming van fabriekspersoneel over de hele wereld. Maar ook al is de technologie al bijna 70 jaar bekend, bij veel toepassingen worden de mogelijkheden van het veiligheidslichtgordijn nog steeds niet volledig benut.
In deze bijdrage worden de voordelen van veiligheidslichtgordijnen voor de veiligheid van uw medewerkers, machines, productiebeheersing en productiviteit besproken en beschikbare functies en eigenschappen belicht. Lichtgordijnen zijn bijna overal vertegenwoordigd, dat het maar al te gemakkelijk is ze te beschouwen als een eenvoudig, gemakkelijk te installeren vervanging voor veiligheidshekken, waar u zich geen zorgen over hoeft te maken. In de loop der tijd is echter een steeds breder en veelzijdiger spectrum lichtgordijnen ontwikkeld. Vandaag de dag hebben ze meerdere functies en kunnen ze een positieve bijdrage leveren aan de productiviteit van uw onderneming. Zij kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in lokale fabrieksnetwerken om bijvoorbeeld voorspellend onderhoud bij de productielijn te verbeteren.
In het jaar 1951 presenteerde Erwin Sick het eerste houten model van zijn lichtgordijn op de “Deutschen Erfinder- und Neuheiten-Messe” in München. In datzelfde jaar gold de octrooiaanvraag voor het lichtgordijn volgens het autocollimatorprincipe als de technische doorbraak die het begin betekende van de ontwikkeling van de technologie die we vandaag de dag kennen – een technologie die talloze mensen heeft behoed voor verwondingen en de dood als gevolg van gevaren die machines met zich meebrengen. Sindsdien heeft de ontwikkeling van hardware en software de veelzijdigheid en het gebruik van veiligheidslichtgordijnen fundamenteel veranderd. De belangrijkste eigenschappen van lichtgordijnen zijn weliswaar nog dezelfde als voorheen, maar het potentieel wordt mogelijk nog altijd niet volledig benut.
Er bestaat helaas geen zuiver assortiment standaarduitvoeringen voor veiligheidslichtgordijnen, aangezien alle fabrikanten hun eigen productlijnen aanbieden met verschillende maten, vormen, resoluties enz. Het uitgangspunt van elke veiligheidstoepassing is echter altijd het gevaar waartegen men zich wil beschermen en de ruimte waarin dat gevaar zich bevindt. Op basis hiervan kunnen verschillende vereisten met betrekking tot de fysische eigenschappen van het lichtgordijn in overweging worden genomen. Momenteel is de norm EN ISO 13855 het geharmoniseerde standaardwerk voor de plaatsing van foto-elektrische beveiligingen en ondersteunt gebruikers bij het bepalen van de fysieke eigenschappen. In dit gedeelte wil ik de belangrijkste van in aanmerking genomen specificaties toelichten. Er zijn echter nog andere eigenschappen, zoals IP-rating, stroomopname, weergaven enz. die hier niet worden behandeld.
De reikwijdte is de maximale afstand tussen zender en ontvanger. Voor actieve/passieve eenheden wordt de afstand tussen het actieve en passieve deel van het systeem ook reikwijdte genoemd. De producten hebben een vaste reikwijdte, een selecteerbare reikwijdte (bv. laag/hoog) of een automatisch aanpassende reikwijdte (bij de start-up wordt de gevoeligheid ingesteld op basis van de afstand tussen zender en ontvanger). De keuze van de juiste reikwijdte zorgt ervoor dat de foto-elektrische beveiligingen het best geschikt zijn voor de toepassing; zo kunnen bijvoorbeeld reflecties van nabijgelegen oppervlakken de installatie onveilig maken als een apparaat met een hoog vermogen en grote reikwijdte over een korte afstand wordt gebruikt. Anderzijds kan een toestel met een grote reikwijdte nodig zijn om grote gebieden te beschermen.
De hoogte van een veiligheidslichtgordijn moet worden gekozen naar gelang de toegang tot het gevaarlijke punt. Als een lichtgordijn bijvoorbeeld gevaarlijke punten moet beschermen, moet het lichtgordijn de gehele opening afdekken. Indien het veiligheidsproduct echter als toegangsbeveiliging dient, kunnen verschillende resulterende hoogten worden gebruikt, afhankelijk van het aantal vereiste stralen en de hoogte vanaf de grond.
De resolutie van een lichtgordijn kan ook van invloed zijn op de plaats van bevestiging ten opzichte van de bron van het gevaar. De begrippen “vingerdetectie” en “handdetectie” worden vaak gebruikt en verwijzen naar resolutiewaarden van 14 respectievelijk 30 mm.
Lichtgordijnen en systemen met meerdere lichtbundels kunnen echter ook verschillende resoluties of straalafstanden hebben (bv. 20 mm, 40 mm, 200 mm enz.). Hoe kleiner de straalafstand, hoe hoger de resolutie, hoe beter het detectievermogen van een veiligheidslichtgordijn. Het toestel kan dus dichter bij een gevarenbron worden gemonteerd (d.w.z. een lichtgordijn van 14 mm kan dichterbij worden gemonteerd dan een lichtgordijn van 30 mm). De norm EN ISO 13855 bevat veel verschillende berekeningsmethoden voor bevestigingsafstanden. De resolutie is hierbij van groot belang.
De norm heeft ook betrekking op andere zaken, zoals de benaderingsrichting, mogelijk overrijken enz. Voor grotere afstanden en toegangsbeveiliging is normaal gesproken een straalafstand van 400 mm voldoende. Niettemin kunnen aanvullende voorzieningen voor aanwezigheidsdetectie nodig zijn om de machine te resetten wanneer een persoon zich achter het lichtgordijn of het meerstralige lichtscherm bevindt. Om met deze punten rekening te houden, moet een grondige risicobeoordeling worden uitgevoerd overeenkomstig de geharmoniseerde norm EN ISO 12100. Lichtgordijnen met een hogere resolutie zijn over het algemeen duurder dan die met een lagere resolutie, maar omschakelen naar een lagere resolutie betekent dat de afstand tussen het veiligheidslichtgordijn en het gevaar moet worden vergroot, wat op een fabrieksvloer vaak teveel ruimte kost of zelfs onmogelijk kan blijken te zijn.
Bij de keuze van een veiligheidsvoorziening voor een toepassingsgebied kan de geharmoniseerde norm EN ISO 13849 of IEC 62061 worden gebruikt voor het ontwerp van de veiligheidsgerelateerde onderdelen van het besturingssysteem (SRP/CS). Na het definiëren van een veiligheidsfunctie (bv. het in werking stellen van een stop door een veiligheidslichtgordijn) is het belangrijk om het Performance Level (PL) of het Safety Integrity Level (SIL) te bepalen van de bijbehorende SRP/CS die met betrekking tot een risico moet worden bereikt. Ik zal hier niet in detail ingaan op de functionele veiligheid, maar voor een aanrakingsvrije elektrische beschermingsinrichting (ESPE) houdt het veiligheidstype volgens IEC 61496 rechtstreeks verband met de PL/SIL-waarden die de veiligheidsfunctie kan bereiken.
Om de bekabelingsinspanning en de kosten voor toegangsbeveiliging laag te houden kunnen actieve/passieve systemen worden gebruikt. Een actief/passief systeem bestaat uit twee delen. Eén deel bevat zowel zender- als ontvangerelementen en het andere deel bevat bv. spiegels die worden gebruikt om de stralen terug te leiden naar de ontvangers. Omdat door spiegels de sterkte van een lichtbundel verminderd wordt, worden actieve/passieve systemen gewoonlijk op veel kortere afstanden van elkaar geplaatst dan zender/ontvangersystemen.
De eenvoudigste functie van een lichtgordijn is dat bij het onderbreken van lichtstralen, de veiligheidsuitgangen worden afgeschakeld en de daarmee verbonden gevaarlijke bewegingen worden gestopt. Als er geen incident heeft plaatsgevonden en het detectiebereik veilig is, kan een reset worden uitgevoerd. Dit soort veilige stop/start-procedures kan de verloop van de productie en de productiviteit verstoren. Daarom is het lichtgordijn de laatste halve eeuw verder ontwikkeld en zijn er verschillende functies aan toegevoegd, zoals interne herstartblokkering, relaiscontrole (EDM), straalcodering, muting, onderdrukking, patroonherkenning en straalcodering.
De twee belangrijkste instelbare vergrendelingsmodi of resetmogelijkheden zijn geautomatiseerd: – Automatische Herstart: De OSSD’s (Output signal switching device, veilige uitschakelelementen) staan in de AAN-stand wanneer de stralen niet worden onderbroken. – Handmatig: De OSSD’s komen pas in AAN-stand wanneer de stralen niet zijn onderbroken en vervolgens een resetknop wordt ingedrukt. Er moet rekening worden gehouden met het feit dat een automatische herstart alleen kan worden toegepast in speciale gevallen, namelijk wanneer het niet mogelijk is om achter het lichtgordijn te worden waargenomen (bv. in het geval van een kleine pers met alleen armtoegang).
Handmatig resetten kan geschieden via een extern veiligheidsrelais, een veiligheids-PLC of intern indien het veiligheids-lichtgordijnsysteem daartoe de mogelijkheid biedt.
Het niveau van een veiligheidsfunctie kan worden verhoogd als foutdetectie geïmplementeerd wordt. De geharmoniseerde norm EN ISO 13849 die wordt gebruikt om het prestatieniveau van een SRP/CS te berekenen, gebruikt de term diagnostic coverage (DC) om dit vermogen te meten. Deze dekkingsgraad dient als maatstaf voor de hoeveelheid gevaarlijke falen dat wordt opgespoord. Een van de in deze norm genoemde en in de industrie veel gebruikte methode heeft een diagnostic coverage van 99% (d.w.z. kan 99% van de gevaarlijke falen opsporen) en wordt relaiscontrole (EDM, external device monitoring) genoemd. Deze bewakingsfunctie is een middel waarmee een veiligheidsvoorziening actief de status bewaakt van de externe afschakelcomponenten die zij bestuurt (veiligheidscontactors of relais). Dit is nodig omdat de externe afschakelcomponenten gewoonlijk niet over eigen diagnosefuncties beschikken.
Als in de externe voorziening een onveilige toestand wordt gedetecteerd, kan de veiligheidsvoorziening een blokkering in werking stellen. Dit gebeurt door de bewaking van extra kanalen van de externe apparaten die intern fysiek zijn aangesloten. Wanneer de outputs van een veiligheidsvoorziening naar HIGH gaan, moet het terugkerende EDM-signaal van de eindschakelinrichtingen naar LOW gaan wanneer het systeem zich in een veilige toestand bevindt. Anders treedt er een fout op.
Bij sommige toepassingen is het toegestaan dat bepaalde voorwerpen in het veiligheidsveld steken zonder dat dit tot afschakelen leidt. Als bijvoorbeeld een machinetafel of een onderstel wordt gebruikt om een machine met een zwaar werkstuk te beladen, kan een blanking-functie worden gebruikt om het detectievermogen van het lichtgordijn te wijzigen zonder de workflow te onderbreken. Deze onderdrukking kan vast of beweegbaar zijn om een variabele positie van het voorwerp mogelijk te maken.
Bij veel toepassingen van foto-elektrische beveiligingen moet de veiligheidsvoorziening voorwerpen kunnen doorlaten, maar afschakelen bij de detectie van personen. Dit is vooral belangrijk bij transportbanden waar goederen van de ene productiezone naar de andere worden getransporteerd, of bij geautomatiseerde magazijnen waar personeel uit de buurt moet worden gehouden van geautomatiseerde stapel- en stellingsacties.
Sensoren kunnen worden gebruikt om een object (b.v. een carrosserie van een motorvoertuig) te identificeren en het op grond van zijn vorm en grootte mogelijk te maken dat deze door de veiligheidsvoorziening getransporteerd kan worden, terwijl een persoon welke de veiligheidsvoorziening onderbreekt altijd wordt gedetecteerd. Dit gebeurt automatisch en wordt muting genoemd. De twee meest gebruikte muting-methoden zijn cross-sensor muting en vier-sensor muting.
Er zijn vele andere methoden van muting, waaronder het gebruik van barcodelezers, inductielussen in de vloer, het gebruik van veiligheidslaserscanners, gedeeltelijke muting (of gedeeltelijke onderdrukking), enz. De technische specificatie IEC/TS 62046 kan nuttig zijn bij het gebruik van beveiligingsinrichtingen voor de detectie van personen. Ik wil wel graag wijzen op het verschil tussen muting en bypass: Muting is geautomatiseerd, terwijl bypass een door de operator geselecteerde modus is waarin handmatige veiligheidsmaatregelen (bv. een vrijgaveapparaat) in werking treden.
Een ander begrip dat in verband met muting wordt gebruikt is “override”, d.w.z. een handmatige trigger van muting na een fout in de muting-voorwaarden. Dit is nodig om het systeem duidelijk te maken wanneer bijvoorbeeld een pallet vastzit in een veiligheidslichtgordijn en de transportband is gestopt, maar de transportband tijdelijk stroom nodig heeft om de pallet te verwijderen.
Er zijn ook veiligheidslichtgordijnen die complexe algoritmen voor afzonderlijke lichtstralen kunnen uitvoeren. Deze detecteren niet alleen of lichtstralen geblokkeerd werden of niet, maar ook welke stralen geblokkeerd werden en in welke volgorde.
Het lichtgordijn kan op betrouwbare wijze patronen, objecten en richtingen detecteren, waardoor de veiligheid wordt gewaarborgd terwijl bekende patronen het detectiebereik van het lichtgordijn kunnen blijven binnenkomen en verlaten. Bovendien zijn er geen extra sensoren of besturingen nodig. Deze krachtige functie kan de beschikbaarheid en veiligheid drastisch verhogen terwijl materiaal wordt doorgelaten. De C4000 Fusion is een voorbeeld van een dergelijk apparaat.
Op grond van vergelijkbare optische frequenties in het infraroodspectrum kan interferentie optreden tussen de systemen wanneer meerdere veiligheidslichtgordijnen in de onmiddellijke nabijheid worden gebruikt. Dit zou gevaarlijke situaties kunnen veroorzaken. Om dit te vermijden, beschikken sommige veiligheidslichtgordijnen over een straalcodering, zodat een ontvanger de stralen van een bepaalde zender kan onderscheiden en niet wordt beïnvloed door een ander apparaat in de onmiddellijke nabijheid. Als deze straalcodering is geactiveerd, kan dit echter effect hebben op de reactietijd en de reikwijdte van het veiligheidslichtgordijn. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het bepalen van de montageafstand.
De veiligheidsvoorzieningen van vandaag de dag zijn veel beter afgestemd op de behoeften van de industrie en kan verschillende handmatige en geautomatiseerde processen uitvoeren, zodat ze de veiligheid en de productiviteit ondersteunen in plaats van afbreuk aan de efficiëntie te doen. Het is echter belangrijk te weten welke kenmerken en functies een veiligheidslichtgordijn heeft en of deze al dan niet vereist zijn voor de toepassing ervan.
Meer informatie: SICK
Lees ook:
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
IndustrieVandaag is een onafhankelijk platform met het laatste nieuws van vandaag over de procesindustrie, industrial processing, productie industrie, maakindustrie en elektronica industrie.
Neem contact met ons op:
Tel +31 (0)23 737 07 63
Email via contactpagina
