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Alles rund um Sicherheits-Lichtvorhänge und Sicherheits-Lichtschranken

Sicherheits-Lichtgitter, Sicherheits-Lichtvorhänge und Sicherheits-Lichtschranken sind optoelektronische Detektoren, die zur Unfallverhütung bei der Arbeit mit Maschinen verwendet werden. Die Sicherheitselemente senden Lichtstrahlen aus und erkennen bewegliche Objekte in ihrem Überwachungsbereich. Daraufhin lösen sie ein elektrisches Signal aus, welches beispielsweise eine Not-Aus-Funktion oder eine automatisierte Türschließung steuern kann.


Was sind Sicherheits-Lichtelemente?

Optoelektronische Schutzeinrichtungen kommen in Gefahrenbereichen zum Einsatz. Sie arbeiten mit Licht, um ihren Überwachungsbereich zu scannen.

Die optischen Sensoren zur Erfassung von Objekten bestehen aus einem Sender und einem Empfänger:

  • Der Sender sendet optische Signale aus, also Lichtstrahlen. In der Regel handelt es sich dabei um Lichtstrahlen in Frequenzbereichen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.
  • Der Empfänger wird so positioniert, dass er das Licht des Senders vollständig empfängt. Es sei denn, ein Objekt befindet sich zwischen Sender und Empfänger, sodass das Licht nur unvollständig ankommt. In einer solchen Situation würde die Sicherheits-Anlage einen elektronischen Schaltvorgang auslösen, um bei den im Schaltkreis nachfolgenden Maschinen eine Reaktion auf die potentiell gefährliche Konstellation auszulösen.

Am Empfänger befinden sich die messenden Sensoren und die schaltenden Sensoren einer optoelektronischen Sicherheitskomponente.

Unser Praxistipp:

Da das Licht in der Regel nicht sichtbar ist, haben die Bedienelemente meist ein Kontrolllämpchen am Gehäuse, welches anzeigt, ob die Lichtschranke eingeschaltet ist oder nicht.

Häufig steuern Lichtelemente Not-Aus-Funktionen oder Türschließer:

  • Bei einer Not-Aus-Installation eines optoelektronischen Sicherungssystems schaltet das Lichtelement die gesamte Anlage oder zumindest die gefährlichen Komponenten elektronisch ab, sobald ein Objekt im Sichtfeld erkannt wird. Alternativ oder parallel kann durch einen angeschlossenen elektrischen Verbraucher auch ein Warnton ausgegeben werden, um auf die Gefahr hinzuweisen.
  • Lichtscanner zur Steuerung von Türschließern erkennen anhand der beweglichen Teile, wann die Maschine oder Anlage in Betrieb ist und verwehren daraufhin den Zutritt, indem sie den Zugang oder der Zugriff über den angeschlossenen Türschließer elektronisch verriegeln.

Abweichende Einsatzszenarien wie beispielsweise als Signalgeber für eine Alarmanlage oder zur Kontrolle von Gütern auf Förderbändern sind möglich, da die elektronischen Ausgänge der Lichtelemente mit unterschiedlichen Anwendungen beschaltet werden können.

Sicherheits-Lichtelemente unterscheiden sich in der Größe ihres Erfassungsbereichs und in der Anordnung der Lichtstrahlen. Diese hat Auswirkungen auf die Erfassungszuverlässigkeit der Sensoren. Je nach Anordnung der Lichtstrahlen eigenen sich optoelektronische Sicherheitselemente für diese Bereiche:

  • Personenschutz (große Objekte)
  • Handschutz (mittelgroße Objekte)
  • Fingerschutz (kleine Objekte)
  • noch kleinere Objekte

Hinweis: Je dichter die einzelnen Lichtstrahlen angeordnet sind, desto kleinere Objekte werden erkannt.


Diese Sicherheitslichtelemente gibt es

Lichtschranken

Lichtschranken senden einen Lichtstrahl aus. In der Regel verläuft dieser horizontal, wie bei einer Schranke. Lichtschranken erkennen nur Objekte, die sich direkt durch den Lichtstrahl bewegen. Ist das Objekt zu klein, kann es unbemerkt unter der Lichtschranke hindurch schlüpfen beziehungsweise kann auch etwas über die Lichtschranke hinweg geworfen werden. Deswegen werden Lichtschranken nur zur Erfassung von großen Objekten wie Personen oder Flurfahrzeugen verwendet. Beispielsweise für Zugangssicherungen, also um zu erkennen, wenn eine Person einen Durchgang passiert hat. Oder an Gefahrenstellen von Maschinen und Anlagen, die angehalten werden sollen, sobald sich eine Person oder ein Fahrzeug nähert.

Tipp: Lichtschranken gibt es auch in Ausführungen mit mehreren Strahlen, die parallel angeordnet sind. Mehr-Strahlsicherheits-Lichtschranken erhöhen den Schutz an der Durchlassstelle.


Lichtvorhänge

Sicherheits-Lichtvorhänge senden parallele Lichtstrahlen. Im Grunde handelt es sich um Mehrstrahl-Sicherheitslichtschranken, die aber ein größeres Erfassungsfeld aufweisen als eine bloße Lichtschranke. Lichtvorhang-Schutzeinrichtungen erkennen nahezu alle Personen und Gegenstände in ihrem Erfassungsbereich. Nicht erfasst werden flache Objekte, die zwischen zwei Lichtstrahlen eines Sicherheits-Lichtvorhangs hindurchpassen.


Lichtgitter

Lichtgitter haben gekreuzte Lichtachsen, so wie bei einem Gitter. Dadurch bieten sie eine gute Auflösung des Überwachungsbereichs und gewährleisten eine hohe Erfassungszuverlässigkeit. Lichtgitter können sehr kleine Objekte erkennen. Anwendungen für den Einsatz von Lichtgittern sind beispielsweise industrielle Maschinen, Verpackungslinien, Förderlinien, Holzbearbeitungsmaschinen, Glasbearbeitungsmaschinen, Keramikbearbeitungsmaschinen und automatisierte Lager.


Laserscanner

Der Laserscanner hat im Gegensatz zu den anderen optischen Schutzeinrichtungen keinen Empfänger. Er arbeitet mit Laserstrahlung und scannt einen festgelegten Überwachungsbereich. Dabei erkennt er bewegliche Objekte wie beispielsweise Personen und Flurfahrzeuge, aber auch kleinere Objekte.


Das gibt es bei der Auswahl von Lichtgittern, Lichtvorhängen, Lichtschranken und Laserscannern zu beachten

Die Auswahl einer passgenauen optoelektronischen Schutzeinrichtung hängt von den konkreten Anforderungen ab. Hierbei vor allem von der Frage, wie große die Objekte sind, die erkannt werden müssen und welche Bewegungsrichtung sie haben. Schließlich sollen sie von den Lichtstrahlen des Scanners zuverlässig erfasst werden.

Die Anordnung der Lichtstrahlen ist wichtig, da von ihr die Erfassungsgenauigkeit abhängt. Hierin unterscheiden sich die unterschiedlichen Bauformen der optischen Sicherheitseinrichtungen. Verfügbare Ausführungen als Lichtschranke, Lichtvorhang, Lichtgitter und Laserscanner sind im vorherigen Absatz einzeln erläutert.

Haben Sie sich für eine Bauform entschieden, ist im nächsten Schritt der Erfassungsbereich und hier insbesondere die sogenannte Schutzfeldhöhe relevant. Nähere Angaben zu den jeweiligen Produkten finden Sie in den technischen Daten und den Downloads der Hersteller.

Die Schutzfeldhöhe grenzt den Erfassungsbereich in der Höhe ein. Beispielsweise würde eine Schutzfeldhöhe von 600 mm über dem Boden ausreichen, um Fördergüter oder Fahrzeuge zu erkennen. Ein großer Mensch hingegen könnte über 60 cm unerkannt darübersteigen. Hier gilt es, alle Eventualitäten zu bedenken und im Zweifel für die Sicherheit zu entscheiden. Umso höher die Schutzfeldhöhe, umso mehr Lichtquellen hat der Sender in der Regel und umso größer ist der Erfassungsbereich.

Die Reichweite definiert die Breite des Erfassungsbereichs. Zusammen mit der Schutzfeldhöhe markiert sie das Erfassungsfeld zweidimensional. Eine Ausnahme stellen Laserscanner dar, deren Lichtstrahlen dreidimensional als Lichtkegel ausgesendet werden können.

Neben der Größe des Erfassungsbereichs ist seine optische Auflösung ein weiteres wichtiges Kriterium für die zuverlässige Erkennung. Die Auflösung gibt an, wie klein ein Objekt minimal sein darf, um von den Lichtstrahlen in ihrer konkreten Anordnung zuverlässig gescannt zu werden.

Unser Praxistipp:

Die Auflösung von Lichtgittern und Laserscannern stellt sich wie ein Raster dar. Sie wird in Millimeter angegeben.

Zu den elektrischen Eingängen und Ausgängen:

Als elektrische Geräte benötigen alle Sicherheits-Lichtelemente eine Stromversorgung, sowohl am Sender als auch am Empfänger. Achten Sie bei der Installation auf die Einhaltung der Betriebsspannung am Eingang.

Am Ausgang eines Lichtelements benötigen Sie selbstverständlich einen passenden Anschluss für die nachfolgenden elektrischen Verbraucher wie beispielsweise Maschinen, Alarmanlagen und Türschließer.

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