9-2022

Sicherheit Bild 1: Wenn

Sicherheit Bild 1: Wenn Personen häufig in einen Gefahrenbereich eintreten müssen oder Material zugeführt werden muss, sind optische Schutzeinrichtungen wie Lichtgitter und Laserscanner oder auch sichere Radarsysteme je nach Anwendungssituation einsetzbar. (alle Bilder © Pilz GmbH & Co.KG) Erweiterte Funktionen bei Lichtgittern für flexiblere Produktionsabläufe Um den Schutzbetrieb aufrecht zu halten und dennoch Material durch das Lichtgitter zu führen, haben sich erweiterte Funktionen wie Blanking, auch hier das Muting oder Kaskadierung durchgesetzt. Beim Blanking gibt es je nach Anforderung zwei Varianten: Entweder werden bestimmte Lichtgitterstrahlen ausgeblendet, weil ein Objekt – z. B. ein Förderband – permanent in das Schutzfeld ragt, dann liegt ein Fixed Blanking vor. Bewegt sich das ins Schutzfeld ragende Objekt, etwa bei einem Kabel, dann kommt Floating Blanking zum Einsatz. Darüber hinaus lassen sich auch Übergreifund Hintertretschutz-Anwendungen mit Lichtgittern umsetzen. Das ermöglicht die Kaskadier-Funktion der Lichtgitter, mit der Schutzfelder ohne Totzonen aneinandergereiht werden können. Beim Muting dagegen werden die Lichtgitterstrahlen nur zeitweise im laufenden Betrieb überbrückt, um Material durch das Schutzfeld zu führen. D. h., die Muting-Sensoren erkennen das Material und die Lichtschranke wird vorübergehend, automatisch und unter Sicherheitsbedingungen im Maschinenzyklus unterbrochen. Am besten sind sie direkt kompatibel mit einer Steuerung. Lichtgitter: Nahezu unverwüstlich, immer dicht am Geschehen Eine weitere Anforderung, die Lichtgitter gut erfüllen, ist die Schockbeständigkeit. Die Norm EN/IEC 61496 definiert in ihrer aktuellen Version zwei Schockklassen: Die Klasse 3M4 definiert Beschleunigungswerte bis 15 g und die Klasse 3M7 Beschleunigungen bis 25 g. Schockbeständigkeit muss essenziell funktional abgedeckt werden, wenn es um raue Umgebungen geht, in denen Vibration oder Kollision vorherrschen. Nur so lässt sich eine höhere Verfügbarkeit der Anlage gewährleisten. Mechanische Belastbarkeit und damit hohe Verfügbarkeit sind weitere Aspekte. Es gibt Lichtgitter mit einer Schockbeständigkeit von 50 g – d. h. diese Lichtgitter erreichen eine Beschleunigung von bis zu 50 g und übererfüllen damit sogar die höchste Klasse. Die extrem robusten Lichtgitter kommen daher auch bevorzugt bei Roboterapplikationen, Verpackungsmaschinen und Pressen zum Einsatz. Wenig Platz? – Lichtschranken als Lösung Während Sicherheitslaserscanner und Radarsensor eher größere Flächen oder Räume absichern, können Lichtgitter auch bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden. Vorgaben der räumlichen Anordnung können durch Licht gitter frei und nach Umsetzungsanforderung flexibel umgesetzt werden, ohne dass sie sich in ihrer Funktionalität beeinträchtigen: Eine Codierung ist hier eine Lösung, so stören sich selbst eng nebeneinander montierte Lichtgitterpaare nicht gegenseitig. Diese werden einfach unterschiedlich codiert. Solche Lichtschranken lassen sich in allen Industriebereichen einsetzen, in denen ein barrierefreies Sicherheitskonzept erfüllt werden soll. Durch ihre kompakten Abmessungen und die einfache Installation ermöglichen diese Lichtschranken ein ergonomisches Arbeiten. Für platzkritische Anwendungen eignen sich die schmalen Lichtgitter. Durch ihre kurzen Reaktionszeiten, die ein schnelles Abschalten ermöglichen, können die Lichtgitter nahe ran an den Gefahrenbereich, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen. Das führt zu schlanken Anlagenkonzepten mit reduziertem Platzbedarf. Sicherheitslaserscanner: Flächen sicher überwachen Sicherheitslaserscanner eignen sich zur Bereichsabsicherung von statischen oder mobilen Gefahrenbereichen, als Zutrittskontrolle Bild 2: Die Lichtschranken PSENopt von Pilz lassen sich in allen Industriebereichen einsetzen, in denen ein barrierefreies Sicherheitskonzept erfüllt werden soll. Durch ihre kompakten Abmessungen und die einfache Installation ermöglichen die Lichtschranken ein ergonomisches Arbeiten. 166 PC & Industrie 9/2022

Sicherheit oder für Hintertretschutz-Anwendungen. Wie bei Lichtgittern kann aber auch ein Teil der Anlage oder die Ware selbst unter bestimmten, vorher definierten Bedingungen in der Schutzfläche bewegt werden, ohne dass es zu einem Maschinenstopp kommt. Dafür sorgt die dynamische Mutingfunktion bzw., wenn erforderlich, auch die partielle, die Sicherheits-Laserscanner bieten sollten. Das partielle dynamische Muting gewährleistet eine höhere Verfügbarkeit bei Anlagen, genau wie auch die Strahlen codierung, die dafür sorgt, dass sich zwei Scanner nicht gegenseitig stören. Das dynamische Muting bietet Anwendern zum Beispiel immer dann enorme Vorteile, wenn Material in unterschiedlicher Größe zugeführt werden soll. Intralogistik: Sicherheitslaserscanner für produktivere Manöver Laserscanner bieten sich auch im Bereich der fahrerlosen Transportsysteme (FTS) an: Anders als Lichtgitter lassen sie sich mobil einsetzen und dienen dort der Absicherung des Schutzraumes vor einem FTS. Laserscanner, für die ROS (Robot Operating System) Pakete aus dem Open Source Framework ROS zur Verfügung stehen, können auch für die dynamische Navigation von FTS – zum Beispiel anhand von SLAM – Simultaneous Localisation and Mapping – eingesetzt werden. Genaues Navigieren an Stationen kann mit dieser Technologie umgesetzt werden: Da FTS nicht immer mit derselben Geschwindigkeit unterwegs sind, muss die Gefahr durch sich verändernde Geschwindigkeiten berücksichtigt werden. Sicherheitslaser-Scanner bieten hier ein Höchstmaß an Sicherheit, weil sich die Schutzfelder an unterschiedliche Tempi von FTS dynamisch anpassen lassen. Das FTS kann Hindernisse so genauer umfahren. Ein genaues Navigieren und die Anpassung an unterschiedliche Geschwindigkeiten stehen bei dieser Schutztechnologie so im Fokus. Mit Funktionen wie Stand-by- Modus und genauem Navigieren für die Intralogistik sorgt die Scannertechnologie so für eine effizientere Überwachung mobiler Anwendungen. Geringerer Stromverbrauch, der Kosten einspart inklusive. Schlussendlich ist der Einsatz von Laserscannern dann eine gute Wahl, wenn eine hohe Kantenschärfe eingefordert wird, sich das Schutzfeld präzise definieren lassen muss und eine „saubere“ Maschinenumgebung vorliegt: Wo klassische optische Sensoren auf Grund von Umweltbedingungen wie Reflexion, Staub, Wasser, Schmutz oder Funkenflug an ihre Grenzen stoßen, kommen Radarsysteme zum Einsatz. Volumenüberwachung besser über Radartechnologie Radartechnologien erreichen eine etwas geringere Auflösung und Kantenschärfe am Rand des Schutzfeldes und reagieren mit einer Response-Zeit von ca. 100 ms etwas langsamer als Laserscanner, können jedoch außer Metall und Wasser alle Materialien durchdringen. Umwelteinflüsse, die bei Scannern zu Messfehlern führen können, stellen für Radarsysteme kein Problem dar. Denn Radarsysteme arbeiten mit reflektierter elektromagnetischer Energie im zweistelligen Gigaherzbereich und reagieren auf Bewegungen. Am Einsatzort sollten sich Schutzraum sowie System modular einrichten lassen: Mehrere Sensoren, von denen jeder individuell konfiguriert werden kann, sollten frei miteinander kombiniert werden können. Je nach Eigenschaft des zu überwachenden Bereichs kann entweder ein weiter oder ein schmaler Schutzraum eingerichtet werden. Die Self-Teaching-Background- Funktion ist beim sicheren Radarsystem PSENradar von Pilz zum Beispiel ein besonderes Feature, denn mit ihr können innerhalb des Warn- und Schutzraums Änderungen vorgenommen werden, die nicht sofort eine neue Konfiguration erforderlich machen. Beispielsweise, wenn ganz banal noch eine Werkzeugkiste abgestellt werden soll. Das macht den Schutz flexibler in der Handhabung und erspart unnötigen Mehraufwand. Wie die Lichtgitter ermöglicht es auch hier ein integriertes Muting für das gesamte System oder für einzelne Sensoren, den Radarsensor für Applikationen mit Materialfluss einzusetzen, mit Vorteilen für den Output der Anlage. Bild 3: Mit den ROS (Robot Operating System) Paketen aus dem Open Source Framework ROS für den Sicherheits-Laserscanner PSENscan von Pilz kann dieser auch für die dynamische Navigation von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) eingesetzt werden. Radarüberwachung hat zweierlei Sicherheit im Fokus Multimedia: Skalierbarkeit und modularer Aufbau eines Radarsystems machen es möglich, dass das Sicherheitssystem auf das erforderliche Maß angepasst und exakt dimensioniert werden kann. Gleich zwei sicherheitsgerichtete Funktionen hat der Radarsensor auf dem Schirm: die Bereichsabsicherung und den Hintertretschutz. Ersterer gewährleistet, dass bei Betreten des Gefahrenbereichs die Maschine in einen sicheren Zustand versetzt wird, der Hintertretschutz verhindert den ungewollten Wiederanlauf der Maschine, wenn sich noch Personen im Gefahrenbereich befinden. Komplexe Applikationen auch in rauen Umgebungen sind für solche Radarsysteme keine Herausforderung, industrielle Anlagen arbeiten der Umgebung zum Trotz effizient, weil zuverlässig verfügbar. Typische Einsatzorte finden sich dann auch beispielsweise in der Schwerindustrie, wo Staub, Späne, Schweißfunken oder grelles Licht vorherrschen. Radartechnologie kann, weil Volumen überwacht wird, grundsätzlich dazu vorteilhaft in der Holzindustrie, in Lackieranlagen, in Kühlhäusern oder in Gießereien zum Einsatz kommen. Im Outdoor-Bereich sichert der Radarsensor auch bei Nebel, Schnee und mäßig starkem Regen z. B. Kräne oder Schüttguthäfen und -läger ab. Allumfassender Service sollte ergänzen Gleich ob Lichtgitter, Laserscanner oder Radarsysteme: ein Service, der den gesamten Einkaufsund Installationsprozess umfasst, spart weitere Zeit und Kosten für Planung und Umsetzung. Wenn von der Auswahl der passenden Komponenten bis hin zur Inbetriebnahme beim Kunden vor Ort Experten dem Kunden zur Seite stehen, lassen sich Projekte rund um die Volumen- bzw. Flächenüber wachung effizienter durchführen. Dabei sollte das Dienstleistungsportfolio entlang des gesamten Maschinenlebenszyklus laufen und Beratung, technische Umsetzung, Fehlerdiagnose und regelmäßige Inspektion einschließen. ◄ Pilz-Podcast zum Thema „sichere Flächenüberwachung“ unter: https://www.pilz.com/de-INT/support/knowhow/podcast PC & Industrie 9/2022 167