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Lichtschranken
7 Produkte
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Wenn ein Bediener in der Nähe einer Presse, eines Roboters oder einer automatisierten Montagelinie arbeitet, ist die Lichtschranke die Komponente, die ein optisches Erfassungsfeld in ein sofortiges Maschinenstoppsignal umwandelt. Elexonik bietet Sicherheitslichtschranken – optoelektronische Schutzeinrichtungen (BWS) gemäß IEC 61496 in den Typen 2 und 4 mit einem Performance Level bis PL e – für Installateure, Systemintegratoren und Sicherheitsbeauftragte an, die die richtige Komponente fehlerfrei bestellen müssen. Der Versand erfolgt per Expresskurier innerhalb von 3, 5 oder 7 Arbeitstagen, inklusive technischer Beratung vor dem Kauf zur Überprüfung von Auflösung, Reichweite und Kompatibilität mit dem bestehenden Steuerungssystem.
Die Lichtschranken sind Teil der umfassenderen Kategorie Sensoren, die wiederum zur Kategorie Steuerung und Automatisierung gehört. Das technische Team von Elexonik unterstützt Kunden bei der Interpretation von Produktkürzeln, bei der Auswahl des korrekten Typs basierend auf dem durch die Maschinenbewertung erforderlichen Risikoniveau sowie bei der Prüfung der Kompatibilität mit den bereits in der Anlage installierten Sicherheitsmodulen oder SPS.
Was sind Lichtgitter und wie funktionieren sie?
Ein Sicherheitslichtgitter ist eine optoelektronische Schutzeinrichtung, die aus einer Sende- und einer Empfangseinheit besteht, welche zwischen sich ein Feld aus parallelen Infrarotstrahlen erzeugen. Sobald ein Objekt oder ein Körperteil auch nur einen einzigen Strahl dieses Feldes unterbricht, sendet das Gerät sofort ein sicheres Abschaltsignal an die Maschinensteuerung und stoppt die Maschine, bevor es zu einem Kontakt mit dem Gefahrenbereich kommen kann.
Im Gegensatz zu festen physischen Schutzvorrichtungen wie Abdeckungen oder Abschirmungen ermöglichen Lichtgitter einen schnellen Zugriff auf den Arbeitsbereich, ohne dass Elemente demontiert werden müssen: Dies verkürzt die Taktzeiten und erlaubt Be- und Entladevorgänge oder Wartungsarbeiten unter kontrollierten Bedingungen. Für ein Produktionssystem, das sich keine längeren Maschinenstillstände leisten kann, ist dieses Merkmal bei der Wahl der Schutzlösung oft entscheidend.
Klassifizierung nach IEC 61496: Typ 2 und Typ 4
Die Norm IEC 61496 klassifiziert optoelektronische Schutzeinrichtungen basierend auf dem Grad der internen Selbstprüfung und der Zuverlässigkeit im Fehlerfall. Die zwei Hauptkategorien im Elexonik-Katalog sind:
Typ 2: geeignet für Anwendungen mit moderatem Risiko, bei denen ein möglicher Gerätefehler keine unmittelbare und drohende Gefahr darstellt. Sie sehen einen periodischen, nicht kontinuierlichen Selbsttest vor. Angemessen für Situationen, in denen die Risikobeurteilung ein Performance Level von nicht mehr als PL c zulässt.
Typ 4: erforderlich für Hochrisikoanwendungen, bei denen jeder Gerätefehler erkannt werden muss, bevor er einen gefährlichen Zustand verursachen kann. Sie garantieren ein höheres Maß an kontinuierlicher Selbstprüfung, sind mit Anwendungen bis PL e gemäß EN ISO 13849-1 kompatibel und bilden den Standard für die Absicherung von Pressen, Robotern und Werkzeugmaschinen in intensiven Produktionsumgebungen.
Die Wahl zwischen Typ 2 und Typ 4 ist nicht frei wählbar: Sie muss aus der spezifischen Risikobeurteilung der Maschine oder Anlage resultieren, die gemäß den in den geltenden Richtlinien vorgesehenen Methoden durchgeführt wurde. Der Einsatz eines Lichtgitters vom Typ 2 bei einer Anwendung, die Typ 4 erfordern würde, setzt das Unternehmen einer regulatorischen Nichtkonformität und vor allem realen Sicherheitsrisiken für die Bediener aus.
Wie wählt man das richtige Lichtgitter aus: operative Auswahlkriterien
Die Auswahl eines Sicherheitslichtgitters umfasst mehrere miteinander verknüpfte Variablen. Wer diese Entscheidung bereits für reale Anlagen getroffen hat, weiß, dass ein Fehler bei nur einem dieser Parameter dazu führen kann, dass das Gerät nicht konform, nicht funktionsfähig oder physikalisch nicht im Schaltschrank oder an der Maschine installierbar ist.
Vor der Bestellung zu prüfende Parameter
Identifizieren Sie die für die Anwendung erforderliche Auflösung.Die Auflösung ist der minimale Durchmesser des Objekts, das das Lichtgitter sicher erkennen kann. Die drei Hauptklassen sind: Körperschutz (niedrige Auflösung, typischerweise über 70 mm, zur Zugangskontrolle zu Gefahrenbereichen), Handschutz (mittlere Auflösung, ca. 30 mm, zum Schutz des Bedieners, der die Hand in den Arbeitsbereich führt), Fingerschutz (hohe Auflösung, ca. 14 mm, für Anwendungen, bei denen Finger in der Nähe von Gefahrenpunkten präzise erkannt werden müssen). Die Auflösung beeinflusst direkt den Sicherheitsabstand, der gemäß EN ISO 13855 berechnet wird.
Berechnen Sie den Sicherheitsabstand vor der Positionierung des Lichtgitters.Der Sicherheitsabstand ist kein aus Komfortgründen gewählter fester Wert: Er wird mit der Formel S = (K × T) + C berechnet, wobei S der erforderliche Mindestabstand ist, K die Annäherungsgeschwindigkeit des Bedieners, T die Gesamtabschaltzeit des Systems (Lichtgitter plus Steuerung plus Aktor) und C ein zusätzlicher Abstand, der von der Auflösung des Lichtgitters abhängt. Die Installation eines Lichtgitters zu nah am Gefahrenbereich, selbst um wenige Zentimeter, kann die gesamte Installation unabhängig von der Qualität des gewählten Geräts nicht konform zur Norm EN ISO 13855 machen.
Überprüfen Sie die Höhe und Reichweite des Schutzfeldes.Die Höhe des Schutzfeldes muss den gesamten gefährlichen Zugangsbereich abdecken. Die maximale Reichweite des Lichtgitters muss mit dem Abstand zwischen Sender und Empfänger bei der vorgesehenen Installation kompatibel sein: Ein Überschreiten der Nennreichweite verschlechtert die Erkennungsleistung und kann zu Fehlsignalen führen.
Definieren Sie das erforderliche Sicherheitsniveau.Das erforderliche Performance Level (PLr) ergibt sich aus der Risikobeurteilung. Ein Lichtgitter vom Typ 4 in Kombination mit einem zertifizierten Sicherheitsmodul kann PL e erreichen, das höchste gemäß EN ISO 13849-1 vorgesehene Niveau. Überprüfen Sie, ob die gesamte Sicherheitskette – Lichtgitter, Sicherheitsmodul, Aktor – konsistent mit dem für diese spezifische Sicherheitsfunktion definierten PLr ist.
Überprüfen Sie die Kompatibilität mit dem Steuerungssystem.Sicherheitslichtgitter werden an Sicherheitsmoduleoder Sicherheits-SPSenüber OSSD-Ausgänge (Output Signal Switching Device), typischerweise zweikanalig, angeschlossen. Überprüfen Sie, ob die bereits installierten Module OSSD-Eingänge akzeptieren, die mit dem von Ihnen gewählten Gerät kompatibel sind. Nicht jedes Sicherheitsmodul akzeptiert jedes Lichtgitter: Der Modulhersteller spezifiziert die vorgesehene Eingangsart.
Berücksichtigen Sie zusätzliche für die Anwendung notwendige Funktionen.Einige Installationen erfordern spezifische Funktionen, die nicht bei allen Modellen Standard sind: Muting (vorübergehende und kontrollierte Deaktivierung eines oder mehrerer Strahlen, um den Durchgang von Materialien oder Werkstücken zu ermöglichen, ohne die Maschine zu stoppen), festes Blanking (permanente Deaktivierung eines spezifischen Strahls, um den Durchgang eines festen Elements, wie einer Halterung oder eines Werkzeugs, zu ermöglichen), bewegliches Blanking (Deaktivierung eines mobilen Segments des Schutzfeldes, nützlich bei Linien mit Werkstücken unterschiedlicher Form) und die Kaskadierung zwischen mehreren Lichtgittern zur Absicherung mehrerer Zugänge. Prüfen Sie, ob das gewählte Modell die erforderlichen Funktionen nativ unterstützt: In vielen Fällen handelt es sich um Optionen, die bei der Bestellung angegeben werden müssen und nicht nachträglich hinzugefügt werden können.
Prüfen Sie die Umgebungsbedingungen der Installation.Umgebungen mit Staub, Ölnebel, Vibrationen oder extremen Temperaturbereichen erfordern Lichtgitter mit einem angemessenen IP-Schutzgrad und geeigneter mechanischer Konstruktion. Der IP-Grad des Gehäuses des Lichtgitters muss separat von dem der Steckverbinder und Kabel geprüft werden: Ein ungeeigneter Stecker macht den Schutz des Gehäuses zunichte.
Häufige Fehler bei der Auswahl und Installation
Die nachträgliche Berechnung des Sicherheitsabstands
Der häufigste Fehler bei der Installation von Lichtgittern betrifft nicht die Wahl des Geräts an sich, sondern den Zeitpunkt, zu dem der Sicherheitsabstand berechnet wird. In vielen Fällen wird das Lichtgitter während der Maschineninstallation nach praktischen Kriterien wie Bequemlichkeit oder verfügbarem Platz physisch positioniert, und erst später stellt man fest, dass der tatsächliche Abstand nicht den mit der Formel der Norm EN ISO 13855 berechneten Mindestwert einhält. Zu diesem Zeitpunkt ist die Maschine bereits verkabelt, der Schaltschrank geschlossen und die Verschiebung des Lichtgitters erfordert kostspielige bauliche Änderungen. Die Berechnung des Sicherheitsabstands muss der erste Akt der Installationsplanung sein, keine abschließende Überprüfung.
Die falsche Wahl des Typs basierend auf dem Preis
Ein Fall, dem das Elexonik-Team häufig begegnet: Der Einkäufer wählt ein Lichtgitter vom Typ 2 für eine Anwendung, die laut Risikobeurteilung als hochriskant eingestuft ist, weil der Typ 2 einen niedrigeren Preis hat und die beiden Versionen optisch identisch erscheinen. Das Problem tritt in der Abnahme- oder Inspektionsphase auf, wenn der Prüfer die Dokumentation der Sicherheitskette anfordert und das deklarierte Performance Level nicht mit dem geforderten kompatibel ist. Wenn ein Kunde uns kontaktiert, um ein bestehendes Lichtgitter zu ersetzen oder ein neues auszuwählen, prüfen wir als Erstes die verfügbare Risikobeurteilung oder, falls diese fehlt, die Art der Anwendung und die geschätzte Risikokategorie, bevor wir ein spezifisches Modell vorschlagen.
Muting nicht korrekt konfiguriert
Auf Produktionslinien, wo Muting erforderlich ist, um den Materialdurchgang zu ermöglichen, ist der häufige Fehler die Konfiguration des Muting-Systems mit Sensoren, die nicht gemäß der von der Norm geforderten Geometrie positioniert sind. Das Ergebnis ist, dass sich das Muting außerhalb der Sequenz aktiviert oder nicht korrekt deaktiviert, was zu unerwarteten Stopps oder, schlimmer noch, zu Zeitfenstern führt, in denen das Lichtgitter deaktiviert ist, ohne dass das Steuerungssystem davon weiß. Die Konfiguration des Mutings erfordert eine gründliche Überprüfung der vom Gerätehersteller vorgesehenen Aktivierungsschemata, nicht nur einen einfachen Anschluss der Muting-Sensoren an die angegebenen Klemmen.
Reale Anwendungen: Wo Lichtgitter installiert werden
Absicherung von Pressen und Werkzeugmaschinen
Bei mechanischen und hydraulischen Pressen, Abkantpressen und Werkzeugmaschinen mit zugänglichen Arbeitsbereichen sind Lichtgitter vom Typ 4 mit Handschutz- oder Fingerschutzauflösung die Standardlösung, um den Bediener zu schützen, der das Werkstück be- oder entlädt, während die Maschine im automatischen Zyklus bleibt. Die Verbindung zum Steuerkreis erfolgt über zertifizierte Sicherheits-E/A-Modulemit dem erforderlichen Performance Level. Für diese Art der Anwendung bieten Marken wie Sickund Pilzspezifische Lösungen mit vollständiger technischer Dokumentation und dedizierten Produktreihen für funktionale Sicherheit an, die im Katalog mit technischem Pre-Sales-Support zur Überprüfung der Kompatibilität mit dem bestehenden Steuerungssystem verfügbar sind.
Zugangskontrolle zu Roboterzellen
In Roboterzellen sichern Lichtgitter mit Körperschutz die perimetrischen Zugänge ab und erkennen die Anwesenheit eines Bedieners im Bereich, bevor der Roboter einen gefährlichen Bewegungszyklus abschließt. In diesen Anlagen kann die Reichweite des Lichtgitters beträchtlich sein – sogar über 6-8 Meter – und das perimetrische Sicherheitslichtgitter muss in Abhängigkeit von der Zugangsbreite und der Höhe des abzusichernden Bereichs dimensioniert werden.
Montagelinien und Förderbänder
Auf Förderbändern und automatisierten Montagelinien sichern Lichtgitter die Übergabestellen zwischen Stationen, an denen der Bediener während des Zyklus manuell eingreifen muss. Das kontrollierte Muting ermöglicht es dem Werkstück, das Schutzfeld zu durchlaufen, ohne die Linie zu stoppen, während jede unvorhergesehene menschliche Anwesenheit einen sofortigen Stopp auslöst. Für diese Installationen ist die feste Blanking-Funktion häufig erforderlich, um Werkstückhalterungen zu handhaben, die das Feld durchqueren.
Verpackungsmaschinen
Im Verpackungssektor ist die Taktgeschwindigkeit ein kritischer Parameter, und Lichtgitter werden auch in Abhängigkeit von der Ansprechzeit des Geräts ausgewählt, die mit der Gesamtabschaltzeit des Systems kompatibel sein muss, um die Einhaltung des berechneten Sicherheitsabstands zu gewährleisten. Hochgeschwindigkeits-Verpackungsmaschinen erfordern oft Lichtgitter mit sehr geringen Ansprechzeiten und präzise Muting-Systeme, um den kontinuierlichen Produktstrom zu bewältigen.
Kompatibilität, Zubehör und zugehörige Komponenten für ein komplettes Sicherheitssystem
Ein Lichtgitter allein bildet noch kein funktionierendes Sicherheitssystem: Es ist eine Komponente einer Kette, die das Erkennungsgerät, das Sicherheitsauswertemodul und den Aktor umfasst, der den Stopp ausführt. Vor der Bestätigung einer Lichtgitterbestellung ist es notwendig, die Konsistenz der gesamten Kette zu überprüfen.
Die Sicherheitsmoduleverarbeiten das OSSD-Signal des Lichtgitters und steuern das Abschalten des Leistungskreises mit dem für das Performance Level erforderlichen Redundanzgrad. Sie müssen in Abhängigkeit von der Art des Lichtgitters, der Anzahl der Eingangskanäle und dem PL der Sicherheitsfunktion ausgewählt werden. Muting-Sensoren sind immer dann erforderlich, wenn die Muting-Funktion von der Anwendung gefordert wird: Sie müssen gemäß der vom Lichtgitterhersteller vorgesehenen Geometrie positioniert werden und mit dem integrierten oder externen Muting-Modul kompatibel sein. Standard-Lichtschrankenergänzen die Installationen für die Anwesenheitserkennung, die nicht an die funktionale Sicherheit gebunden ist. Lichtvorhängestellen eine alternative Lösung für Nicht-Safety-Erkennungsanwendungen mit strukturiertem Messfeld dar.
Für diejenigen, die ein komplettes Sicherheitssystem um das Lichtgitter herum aufbauen müssen, enthält der Elexonik-Katalog auch Näherungsschalterzur Positionserkennung sowie Komponenten aus dem Bereich SPS, HMI und Datenanalysezur Überwachung und Steuerung der Anlage.
Referenznormen: IEC 61496, EN ISO 13849-1 und Maschinenrichtlinie
Lichtgitter, die an Industriemaschinen installiert werden, müssen der Norm IEC 61496 entsprechen, die die Konstruktions- und Leistungsanforderungen für optoelektronische Schutzeinrichtungen definiert. Diese Konformität ist Voraussetzung für die CE-Kennzeichnung der Maschine gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, die derzeit in den Übergang zur Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 befindet.
Die Norm EN ISO 13849-1 definiert die Methode zur Berechnung des Performance Levels der Sicherheitsfunktion, in die das Lichtgitter eingebunden ist. Das erreichbare PL hängt von mehreren Faktoren ab: der Art des Geräts (Typ 2 oder Typ 4 gemäß IEC 61496), der Kategorie der Sicherheitsstruktur, dem MTTF (Mean Time To Failure) der Komponenten und dem Diagnosedeckungsgrad des Systems. Es ist nicht möglich, ein PL zu deklarieren, ohne die gesamte Kette zu überprüfen: Ein Lichtgitter vom Typ 4 garantiert allein kein PL e, wenn das Sicherheitsmodul oder der Abschaltkreis nicht korrekt dimensioniert sind.
Für Anwendungen in Sektoren mit Anforderungen an das SIL (Safety Integrity Level) gemäß IEC 62061, wie der chemischen Industrie oder der Öl- und Gasindustrie, muss die Konformitätsprüfung separat auf der Grundlage der in dieser Norm vorgesehenen Methoden durchgeführt werden. Das technische Team von Elexonik unterstützt Kunden bei der Überprüfung der regulatorischen Konformität der ausgewählten Instrumente in Bezug auf die Anforderungen der spezifischen Anwendung, ohne die Verantwortung des Konstrukteurs der Sicherheitsfunktion zu ersetzen.
Häufig gestellte Fragen zum Kauf von Sicherheitslichtgittern
Wie überprüft man, ob ein Lichtgitter mit dem bereits in der Anlage installierten Sicherheitsmodul kompatibel ist?
Der kritische Parameter, der zu überprüfen ist, ist die Art des OSSD-Ausgangs des Lichtgitters und die vom Sicherheitsmodul akzeptierte Eingangsart. Die OSSD-Ausgänge sind typischerweise zweikanalige PNP-Ausgänge, es gibt jedoch Varianten: Überprüfen Sie, ob die Versorgungsspannung des Lichtgitters, die Art des OSSD-Signals und der maximale Ausgangsstrom mit den Eingangsspezifikationen des Moduls kompatibel sind. Ein zweites Element, das zu überprüfen ist, ist die Ansprechzeit des Lichtgitters: Sie muss in die Berechnung der Gesamtabschaltzeit des Systems einbezogen werden, die den Mindest-Sicherheitsabstand bestimmt. Wenn Sie die Kennzeichnung des bereits installierten Sicherheitsmoduls haben, prüft das Elexonik-Team die Kompatibilität vor der Bestätigung der Lichtgitterbestellung.
Was ist der Unterschied zwischen Lichtgittern vom Typ 2 und Typ 4 und wie wählt man aus?
Der Hauptunterschied betrifft das Maß der internen Selbstprüfung des Geräts und seine Fähigkeit, interne Fehler zu erkennen, bevor diese eine gefährliche Situation verursachen können. Typ 4 garantiert die Erkennung jedes einzelnen Fehlers vor der nächsten Anforderung der Sicherheitsfunktion, was das Erreichen von Performance Levels bis zu PL e ermöglicht. Typ 2 hat weniger strenge Anforderungen an die Selbstprüfung und ist nur für Anwendungen mit einem PLr von nicht mehr als PL c geeignet. Die Wahl darf nicht auf Kosten oder Vorlieben basieren: Sie muss aus dem in der Risikobeurteilung der spezifischen Maschine berechneten PLr resultieren. Die Verwendung eines Lichtgitters vom Typ 2 bei einer Anwendung, die PL d oder PL e erfordert, stellt eine Nichtkonformität mit der Maschinenrichtlinie dar.
Was bedeutet die Muting-Funktion und wann wird sie auf einer Produktionslinie benötigt?
Muting ist die vorübergehende und kontrollierte Deaktivierung des Lichtgitters, um den Durchgang von Materialien, Werkstücken oder Halterungen durch das Schutzfeld zu ermöglichen, ohne die Maschine oder Linie zu stoppen. Sie ist immer dann erforderlich, wenn der Produktionsprozess vorsieht, dass physische Objekte auf programmierte und kontrollierte Weise den geschützten Bereich durchqueren, während die Anwesenheit eines Bedieners im selben Raum weiterhin einen Stopp auslösen muss. Das Muting muss über dedizierte Sensoren aktiviert und deaktiviert werden, die gemäß einer spezifischen Geometrie positioniert sind, sodass es unmöglich ist, es durch Einstecken einer Gliedmaße anstelle des Werkstücks zu aktivieren. Die Konfiguration des Muting-Systems muss dokumentiert und während der Inbetriebnahme der Maschine überprüft werden.
Ist es möglich, ein abgekündigtes Lichtgitter durch ein äquivalentes Modell zu ersetzen, ohne den Schaltschrank oder die Verkabelung zu ändern?
In vielen Fällen ja, aber die Überprüfung erfordert Aufmerksamkeit für mehrere Parameter gleichzeitig. Der Austausch ist kompatibel, wenn das neue Modell die gleichen physischen Abmessungen und das gleiche Befestigungsschema, die gleiche OSSD-Ausgangsart, die gleiche Nennspannung, die gleiche Auflösung sowie eine äquivalente oder höhere Reichweite hat. Das deklarierte Performance Level muss mindestens dem des ersetzten Bauteils entsprechen. Wenn das alte Modell aktive spezifische Funktionen hatte (Muting, Blanking), überprüfen Sie, ob das Ersatzgerät diese im gleichen Konfigurationsmodus unterstützt. Wenn ein Kunde uns mit der Bezeichnung eines zu ersetzenden Lichtgitters kontaktiert, prüft das Elexonik-Team all diese Parameter und identifiziert das verfügbare kompatible Modell im Katalog, einschließlich der aktualisierten technischen Dokumentation, die für die Inbetriebnahme erforderlich ist.
Technischer Support und Versand für Sicherheitslichtgitter
Wer Lichtgitter für Maschinensicherheitsanwendungen installiert oder spezifiziert, weiß, dass man es sich nicht leisten kann, die falsche Komponente zu erhalten oder wochenlang auf eine technische Interpretation zu warten. Elexonik arbeitet mit Installateuren, Systemintegratoren und Einkaufsabteilungen zusammen, die diese Probleme schnell und dokumentiert lösen müssen: Kompatibilitätsprüfung vor der Bestellung, Identifizierung von Äquivalenten für abgekündigte Komponenten, Unterstützung beim Lesen von Produktbezeichnungen und bei der Auswahl der richtigen Variante in Abhängigkeit vom geforderten Sicherheitsniveau.
Für jedes Lichtgitter im Katalog ist der technische Support des Elexonik-Teams über die Kontaktseiteverfügbar: Sie können eine Kompatibilitätsprüfung anfordern, Varianten vergleichen oder Support bei der Auswahl des Typs in Abhängigkeit vom PLr Ihrer Anwendung anfordern. Wir bieten auch einen Service für Reparatur und technischen Support auf Industriekomponenten, einschließlich optoelektronischer Sicherheitsvorrichtungen: eine nützliche Option, wenn der Maschinenstillstand keine Wartezeiten für ein Ersatzteil zulässt. Alle Details finden Sie auf der Seite für Reparaturen und technischen Kundendienst.
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