Sicherheitslichtgitter Kompakte Lichtgitter folgen dem Trend zur Miniaturisierung

Autor / Redakteur: Stefan Klose* / Jan Vollmuth

Wurden in der Vergangenheit berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen vor allem mit Robustheit in Verbindung gebracht, so folgen heute auch die Produkte der industriellen Sicherheitstechnik dem stetigen Trend der Miniaturisierung.

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(Bild: Panasonic Electric Works Europe)

Die Anforderungen an Baugröße und einfache Bedienbarkeit bei gleichzeitig komplexen Anwendungen und Kostenminimierung steigen auch bei berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen immer stärker. Diese Entwicklung wird vor allem von Unternehmen aus der Elektronik- und Halbleiterindustrie vorangetrieben. Um den hohen Anforderungen dieser Branche gerecht zu werden, hat Panasonic in Zusammenarbeit mit einem der größten Hersteller für Unterhaltungselektronik eine Sicherheitslösung entwickelt: die Panasonic-Lichtgitter der Serie SF4BC.

Um eine fehlerfreie Produktion mit höchstem Output zu erreichen, fordern Konstrukteure von Produktionsanlagen vor allem hohe Automatisierungsgrade auf einem möglichst begrenztem Raum. Das bedeutet, dass moderne Produktionsanlagen 24 Stunden und sieben Tage ohne Unterbrechung produzieren müssen.

Mitarbeiter vor gefährlichen Prozessen schützen

Trotz des hohen Automatisierungsgrades bleibt der Mensch noch immer das wichtigste Glied in der Produktion: Sei es zur Qualitätskontrolle oder beim Service von Maschinen im Falle eines Anlagenstillstands. Die hier eingesetzten Mitarbeiter müssen vor gefährlichen Prozessen in den Maschinen geschützt werden - gleichzeitig darf die Sicherheitstechnik die Produktionsprozesse nicht beeinträchtigen.

Wie sieht nun eine Sicherheitsanwendung in der Elektronikfertigung aus? Die typischen Anforderung eines Kunden aus der Elektronikindustrie an den Anlagenkonstrukteur lassen sich am Beispiel der Fertigung von Unterhaltungselektronikgeräten darstellen:

  • Die Produktionsschritte sind auf vereinzelte Zellen aufgeteilt,
  • die Produktionsfläche pro Einheit soll so gering wie möglich ausfallen,
  • Anschaffung und Montage sollen kostengünstig sein,
  • für den Fehlerfall wird ein wartungsfreundliches Handling gefordert.

Modulinseln ergeben im Verbund eine Produktionsanlage

Der Vorteil der Zellenfertigung resultiert aus dem „Vereinzeln“ der Produktionsschritte. Diese Vorgehensweise erlaubt es, im Wartungsfall einzelne Maschinenteile (Module) komplett auszutauschen oder bei Produktionswechseln einzelne Module je nach individuellem Bedarf anpassbar zu machen. Dies ist nur möglich, wenn jedes Modul als Insellösung aufgebaut ist, das mit den anderen Modulen im Gesamtverbund eine Anlage ergibt.

Zur Absicherung dieser Module benötigt man demnach zwei berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen für das Be- und Entladen der den Prozessen zugeführten Güter sowie einen Not-Ausschalter, welcher es dem Bediener erlaubt, die Maschine im Fehlerfall von außen abzuschalten.

Um die Kosten niedrig zu halten, wurden in den Sicherheitslichtgittern der Serie SF4B NO-Eingänge implementiert, die als Eingänge für den Not-Ausschalter und das zweite Sicherheitslichtgitter Verwendung finden. Mit dem Verknüpfen aller sicherheitsrelevanten Bauteile werden aus den normalerweise vier OSSD plus dem Ausgang des Not-Ausschalters nur noch zwei OSSD für das gesamte Modul.

Zum Be- und Entladen findet die Funktion des Mutings Verwendung. Hier werden beim Be- und Entladen jeweils zwei herkömmliche Einstrahl-Lichtschranken verwendet, die bei einem Überschreiten des zu produzierenden Produkts das Lichtgitter deaktivieren. Beim Überschreiten von zwei weiteren Sensoren wird das Lichtgitter wieder aktiviert. Das Gleiche geschieht beim Verlassen des Objekts, wobei durch Einstellen von zeitlichen Abläufen ein Mutingsensor am Ende der Maschine nicht mehr notwendig ist.

Hohe Anforderungen an Größe, Ansprechzeit und Montierbarkeit

Um ein Modul so kompakt wie möglich zu bauen, waren die Anforderungen an Sicherheitslichtgitter hinsichtlich Ansprechzeit, Größe und Montierbarkeit sehr hoch. Aus diesem Grund wurde das erste Lichtgitter entwickelt, das in einem Kunststoffgehäuse verbaut ist – mit den weltweit kleinsten Einbaugrößen in Bezug auf Breite und Tiefe. Die Ansprechzeit des Lichtgitters konnte auf 7 ms reduziert werden. In Verbindung mit der Blindzonenfreiheit kann so eine Montage der Lichtgitter mit kleinsten Abständen zu den abzusichernden Prozessen realisiert werden.

Die Bedienerfreundlichkeit wurde durch LED-Anzeigen in den Farben Grün und Rot an den Stirnflächen der Sicherheitslichtgitter deutlich verbessert. Die LED zeigen dem Bedienpersonal durch die jeweilige Farbe auch aus großer Entfernung die Zustände „in Betrieb“ oder „Fehlerfall = Maschinenstillstand“ an. Die LED-Anzeige ist eine kostengünstige Lösung der Mutinglampe. Diese ist bei Verwendung der Muting-Funktion rechtlich vorgeschrieben; bei herkömmlichen Sicherheitslichtgittern wäre dazu eine zusätzliche Montage erforderlich. Somit können Kosten gespart werden – sowohl bei der Anschaffung wie auch bei der Montage der Mutinglampe.

Der Trend der Miniaturisierung wird sich im Maschinen- und Anlagenbau fortsetzen: Dinge kleiner zu bauen, wird in den nächsten Jahren ein Innovationstreiber bleiben. (jv)

* Stefan Klose ist General Manager für Sensoren, FA Komponenten /UV-Curing bei Panasonic Electric Works Europe in Holzkirchen.

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