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Sicherheitslichtvorhänge weisen unterschiedliche Strahlendichten auf, die – je nach dem – einen anderen Sicherheitsabstand erfordern. Welche anderen Faktoren hierbei eine Rolle spielen und wie man in der Sicherheitstechnik einen Sicherheitsabstand berechnet, zeigen wir Ihnen im Artikel.

Die Strahlenabstände bei Sicherheitslichtvorhängen

Sicherheitslichtvorhänge gehören zu den gängigen Produkten in der Sicherheitstechnik, um Maschinen oder Anlagen abzusichern. Sie bestehen aus einem Sender und einem Empfänger-Gerät, wobei der Sender zahlreiche einzelne Laserstrahlen zum Empfänger sendet. Sobald ein Strahl unterbrochen wird, gibt der Empfänger ein Alarmsignal an die Sicherheitssteuerung. Daraufhin schaltet die gesamte Maschine aus, um zu verhindern, dass sich eine Person in Gefahr begibt. Die eben genannten Strahlen gibt es allerdings in verschiedenen Abständen – das heißt, die Strahlenabstände am Sender- und Empfänger-Gerät variieren von Modell zu Modell. Die Abstände zwischen den einzelnen Strahlen wirken sich darauf aus, wie weit man von der Gefahr entfernt sein muss, um sich dieser nicht auszusetzen. Dabei gilt: Je weiter die Strahlen voneinander entfernt sind, desto größer ist auch der Abstand den ich zur Gefahr einhalten muss. Denn wenn die Strahlen in einem relativ großen Abstand zueinander stehen, könnte man vielleicht zu der Gefahr hindurch greifen ohne einen Strahl zu durchbrechen – was natürlich keinesfalls passieren darf.

Vom kleinen Finger bis zur ganzen Hand

Die Wahl des geeigneten Strahlenabstandes hängt von der Art des Schutzes ab, den man mit dem Lichtvorhang erzielen möchte. Möchte man einen Finger- und Handschutz herstellen, um einen sogenannten Eingriffsschutz zu gewähren, empfiehlt sich eine Strahlendichte zwischen 14 und 40 Millimetern. Dies wäre beispielsweise bei einer Roboter-Applikation sinnvoll, wo immer wieder eine Mitarbeiterin oder ein Mitarbeiter Teile einlegen oder herausnehmen muss. 

Weiters lassen sich auch Zutrittsabsicherungen durch Sicherheitslichtvorhänge einrichten. Dabei wird lediglich sichergestellt, dass keine Person den Gefahrenbereich betritt. In der Fördertechnik ist ein Fingerschutz beispielsweise nur selten notwendig, da die Maschinen vielmehr eine Gefahr für den ganzen Körper darstellen. Hier ist es zudem möglich, den Lichtvorhang waagrecht am Boden anzubringen und somit den Zutritt abzusichern. Wichtig ist allerdings, dass sich die Strahlen nicht höher als 30 Zentimeter über dem Boden befinden und einen maximalen Strahlenabstand von 70 Millimetern besitzen. Ansonsten bestünde die Gefahr, dass jemand den Lichtvorhang unterkriechen könnte und somit den erforderlichen Abstand zur Gefahrenquelle unterschreitet.

Die Berechnungsformel des Sicherheitsabstandes

Um in der Sicherheitstechnik herauszufinden, wie groß der Abstand zur Gefahr gewählt werden muss, ist ein Blick auf folgende Formel unabdingbar:

S = K • T + C 

Zur Berechnung des Sicherheitsabstandes (S) spielt als erstes die Annäherungsgeschwindigkeit (K) eine Rolle. Bei dieser handelt es sich um einen fixen Wert von 1600 mm/s oder 2000 mm/s. Wenn das Endergebnis des Sicherheitsabstandes kleiner als 500 mm/s ist, entspricht dies auch dem Sicherheitsabstand, der für die Applikation erforderlich ist. Ist das Ergebnis allerdings größer als 500 mm/s, würde die Rechnung mit einer Annäherungsgeschwindigkeit von 1600 mm/s wiederholt werden dürfen. 

Zudem muss die Gesamtzeit der Verzögerung (T) miteinbezogen werden, denn diese berücksichtigt, wie lange die Maschine tatsächlich braucht, um zum Stillstand zu kommen. Diese unterteilt sich in mehrere verschiedene Zeiten, die zusammen die gesamte Verzögerung darstellen. Diese einzelnen Bestandteile setzen sich aus der Ansprechzeit der Schutzeinrichtung, des Sicherheits-Schaltgeräts und schließlich der Nachlaufzeit der Maschine zusammen. 

Schließlich gibt es noch den Zuschlag für Zugangssicherungen (C), der sich je nach Auflösung der Strahlen verändert. Dieses wird wie folgt berechnet:

C = 8 • (d - 14) mm

Dabei wird die Auflösung des Schutzzaunes (d) zuerst minus 14 Millimeter gerechnet, denn 14 Millimeter sind der kleinstmögliche Abstand zwischen zwei Laserstrahlen. Das hat zur Folge, dass bei einem Lichtvorhang der Strahlendichte 14 Millimeter, kein Sicherheitszuschalg (C) getätigt wird. Im Anschluss multipliziert man das Ganze mal acht, wie in der Norm beschrieben, und erhält einen Abstand in Millimetern, der je nach dem zum Sicherheitsabstand addiert werden muss.

Berechnungsbeispiel

Um die Berechnung des Sicherheitsabstandes besser zu verstehen, hilft ein konkretes Anwendungsbeispiel. Deshalb stellen wir uns eine Presse mit einer Nachlaufzeit von 190 ms inklusive Sicherheitssteuerung vor, die von einem Lichtvorhang mit 20 mm Auflösung abgesichert ist. Die Höhe des Schutzfelds beträgt dabei 1200 mm und die Ansprechzeit des Sicherheitslichtvorhangs wird bei 22 ms festgemacht. Wenn wir nun auf die oben genannte Formel
(S = K • T + C) zurückgreifen, kommen wir auf einen Sicherheitsabstand von 472 Millimetern. 

Quelle: LEUZE Electronic MLC 311 Sicherheits-Lichtvorhänge. Betriebsanleitung

Die Beziehung zwischen Messfeldlänge und Zykluszeit des Lichtvorhanges

Neben dem Abstand zur Gefahr, spielt auch die Messfeldlänge (Höhe) des Lichtvorhangs eine zentrale Rolle. Denn je höher der Vorhang ist, desto kleiner ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person diesen übergreifen kann. Allerdings bedeutet ein höherer Lichtvorhang auch eine höhere Anzahl an Laserstrahlen – was wiederum die Ansprechzeit der Schutzeinrichtung beeinflusst. Denn die Strahlen werden nicht alle exakt gleichzeitig geschickt sondern in einer Frequenz getaktet. Folglich liegt einer höheren Anzahl an Strahlen eine längere Ansprechzeit zugrunde. Deshalb wird die Eingriffsstelle des Lichtvorhangs immer so klein wie möglich gehalten. Anhand der Gegenwärtigkeit der Gefahr kann in einer standardisierten Tabelle herausgelesen werden, wie hoch der Lichtvorhang oder Schutzzaun sein muss.

Wie Sie sehen, ist die Auslegung von Sicherheitstechnik gar nicht so einfach, wenn sie nicht regelmäßig betrieben wird. Darum bietet Schmachtl zusätzlich zu seinen hochwertigen Produkten auch eine Unterstützung bei der Ausarbeitung des Sicherheitskonzeptes für Ihre Maschine oder Anlage.

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