Waarom lichtschermen alleen niet atijd voldoende bescherming bieden
Lichtschermen bieden een effectieve manier om operators te beschermen tegen bewegende of gevaarlijke machinedelen zonder dat fysieke barrières nodig zijn.
Lichtschermen worden veel toegepast in industriële machineveiligheid. Door veiligheidslichtschermen kunnen machines toegankelijk blijven voor bediening, onderhoud en materiaaltoevoer.
In veel toepassingen vormen lichtschermen een belangrijk onderdeel van het veiligheidsconcept. Ze detecteren wanneer een persoon of object een beveiligde zone betreedt en zorgen ervoor dat de machine stopt voordat gevaarlijke bewegingen kunnen plaatsvinden.
Toch is een lichtscherm niet in alle situaties voldoende als enige beveiligingsmaatregel. Afhankelijk van de machine, de toegang tot de gevarenzone en de manier waarop operators met de installatie werken, kunnen aanvullende veiligheidsmaatregelen noodzakelijk zijn. In het bijzonder kunnen risico’s ontstaan wanneer iemand zich in de beveiligde zone bevindt terwijl de machine opnieuw kan worden gestart.
In dit artikel gaan wij dieper in op:
- Hoe veiligheidslichtschermen werken
- Wanneer ze effectief zijn als beveiligingsmaatregel
- Welke beperkingen ze hebben
- Waarom insluitingsgevaar kan ontstaan
- Hoe aanvullende oplossingen zoals insluitingsbeveiliging kunnen bijdragen aan een veiligere machineopstelling
Wat is een veiligheidslichtscherm en hoe werkt het?
Een veiligheidslichtscherm is een
opto-elektronische beveiligingsinrichting die wordt gebruikt om toegang tot een gevaarlijke zone te bewaken. Het systeem bestaat doorgaans uit twee hoofdcomponenten:
- een zender
- een ontvanger
De zender stuurt een reeks infrarode lichtstralen naar de ontvanger. Deze lichtstralen vormen samen een detectieveld. Zolang alle stralen ononderbroken worden ontvangen, beschouwt het systeem de situatie als veilig. Wanneer een persoon of object een of meerdere lichtstralen onderbreekt, detecteert de ontvanger dit onmiddellijk. Vervolgens wordt een veiligheidssignaal naar de machinebesturing gestuurd, waardoor de machine stopt of een gevaarlijke beweging wordt onderbroken.
Detectiezone en resolutie
De resolutie van een lichtscherm bepaalt welke objecten kunnen worden gedetecteerd. Afhankelijk van het type lichtscherm kan het systeem ontworpen zijn om bijvoorbeeld:
- vingers te detecteren
- handen te detecteren
- een volledig lichaam te detecteren.
Voor toepassingen waarbij operators hun handen in een machinezone moeten steken, wordt vaak een lichtscherm met een hoge resolutie gebruikt. Bij grotere toegangen tot een machinecel kan een lichtscherm worden toegepast dat het volledige lichaam detecteert.
Typische toepassingen
Lichtschermen worden gebruikt in veel industriële sectoren, bijvoorbeeld bij:
- verpakkingsmachines
- assemblagelijnen
- robotcellen
- palletisers
- transportinstallaties
In deze toepassingen zorgen lichtschermen ervoor dat operators veilig kunnen werken in de nabijheid van bewegende machinedelen zonder dat de productiviteit onnodig wordt beperkt.
Wanneer lichtschermen effectief zijn als machinebeveiliging
In veel situaties zijn lichtschermen een zeer effectieve manier om een machine te beveiligen. Vooral in toepassingen waarbij operators regelmatig toegang nodig hebben tot een machine bieden ze duidelijke voordelen ten opzichte van fysieke afscherming.
Toegang zonder fysieke barrières
Een belangrijk voordeel van lichtschermen is dat ze geen fysieke barrière vormen. Operators hoeven geen deuren te openen of beveiligingen te verwijderen voordat ze toegang krijgen tot een machine. Zodra een persoon het detectieveld onderbreekt, stopt de machine automatisch.
Dit maakt lichtschermen bijzonder geschikt voor processen waarbij:
- materialen handmatig worden ingevoerd
- operators regelmatig ingrijpen in het proces
- snelle toegang tot de machine nodig is
Flexibiliteit in productieomgevingen
Lichtschermen bieden ook flexibiliteit bij het ontwerp van machines. Dit omdat ze geen fysieke constructie vereisen. Ze kunnen relatief eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande installaties. Voor veel fabrikanten vormt een lichtscherm daarom een praktische oplossing om zowel veiligheid als productiviteit te waarborgen.
Onderdeel van een veiligheidsconcept
Het is belangrijk om te benadrukken dat lichtschermen meestal worden toegepast als onderdeel van een breder veiligheidsconcept. Ze worden vaak gecombineerd met andere maatregelen zoals:
- veiligheidsbesturingen
- noodstopsystemen
- fysieke afscherming
De effectiviteit van een lichtscherm hangt daarom altijd samen met de manier waarop het in het volledige veiligheidsontwerp van een machine wordt geïntegreerd.
De beperkingen van lichtschermen
Hoewel lichtschermen in veel situaties effectief zijn, hebben ze ook enkele inherente beperkingen. Deze beperkingen hebben voornamelijk te maken met de manier waarop lichtschermen detecteren en hoe operators toegang krijgen tot de gevarenzone.
Omzeilen van het lichtscherm
Een lichtscherm bewaakt alleen het gebied waar de lichtstralen zich bevinden. Wanneer een operator de gevarenzone via een andere route kan bereiken, kan de beveiliging worden omzeild. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer toegang mogelijk is:
- langs de zijkant van een machine
- boven het lichtscherm
- onder het detectieveld
Daarom moeten openingen rond het lichtscherm vaak worden afgedekt met fysieke afscherming.
Veiligheidsafstand en stopafstand
Een tweede belangrijke factor is de veiligheidsafstand tussen het lichtscherm en de gevaarlijke delen van de machine. Wanneer een lichtstraal wordt onderbroken, moet de machine voldoende tijd hebben om volledig tot stilstand te komen voordat een persoon het gevaarlijke punt te bereiken. Er is een vastgelegde manier (in normen zoals EN ISO 13855) om de afstand tussen het lichtscherm en het gevaarlijke punt te berekenen. De afstand wordt bepaald door factoren zoals:
- de reactietijd van het lichtscherm
- de reactietijd van de machine
- de snelheid waarmee een persoon zich kan verplaatsen
Als deze afstand niet correct wordt berekend, kan een operator het gevaarlijke punt bereiken voordat de machine stopt.
Open machinecellen en meerdere toegangen
In grotere installaties, zoals robotcellen of palletisers, kan een machine meerdere toegangspunten hebben. In dergelijke situaties bewaakt een lichtscherm vaak slechts één zijde van de installatie. Dit betekend dat aanvullende beveiligingsmaatregelen nodig kunnen zijn om de volledige gevarenzone te beschermen.
Het risico op insluiting en onverwachte herstart
Een risico dat vaak minder aandacht krijgt bij het gebruik van lichtschermen is insluitgevaar. Dit risico ontstaat wanneer een operator zich in de gevarenzone bevindt terwijl de machine opnieuw kan worden gestart. Een typisch scenario zou er zo uit kunnen zien:
- een operator onderbreekt het lichtscherm
- de machine stopt
- de operator betreedt de machinecel
- het lichtscherm wordt weer vrijgegeven
- de machine kan opnieuw worden gestart
In deze situatie kan de operator zich nog in de machinecel bevinden terwijl het beveiligingssysteem geen aanwezigheid meer detecteert.
Onverwachte herstart van machines
Wanneer een machine opnieuw wordt gestart terwijl iemand zich nog in de gevarenzone bevindt kan dit leiden tot gevaarlijk situaties. Dit risico is vooral aanwezig in installaties waar operators regelmatig de machinecel moeten betreden voor:
- onderhoud
- inspectie
- het oplossen van storingen
Het voorkomen van onverwachte herstart is daarom een belangrijk onderdeel van een goed machineveiligheidsconcept.
Hoe insluitingsbeveiliging lichtschermen veiliger maakt
Om het risico op insluiting te verminderen, worden lichtschermen in sommige toepassingen gecombineerd met insluitingsbeveiliging. Dit type beveiliging zorgt ervoor dat een machine niet opnieuw kan starten zolang een operator zich nog in de beveiligde zone bevindt.
Mechanische blokkering van het lichtscherm
Insluitingsbeveiligingen maken gebruik van een mechanisch sleutelprincipe. Wanneer een operator de beveiligde zone betreedt, wordt een veiligheidssleutel vrijgegeven. De operator neemt deze sleutel mee de machinecel in. Tegelijkertijd zorgt een mechanisch systeem ervoor dat het lichtscherm onderbroken blijft zolang de sleutel niet wordt teruggeplaatst. Hierdoor kan de machine niet opnieuw worden gestart zolang de sleutel zich in de machinecel bevindt.
Werking van de BRAVO insluitingsbeveiliging
- Bij het gebruik van veiligheidslichtschermen voor full body detectie bestaat het risico op een onbedoelde machine start wanneer de operators zich in de beveiligde zone bevindt (insluitgevaar).
- De Bravo (PBL) insluitbeveiliging is volledig mechanisch en kan eenvoudig retro-fit met slechts 2 bevestigingen op of naast de ontvanger van het lichtscherm worden gemonteerd.
- Door de sleutel te draaien komt de blokkeerplaat voor het lichtscherm en blokkeert hiermee de stralen. De sleutel kan enkel uitgenomen worden wanneer de blokkeerplaat het lichtscherm blokkeert.
- De operator neemt deze vrijgekomen sleutel mee in de beveiligde zone als een persoonlijke beveiliging tegen onverwachte herstart. Zolang de sleutel is uitgenomen is de blokkeerplaat vergrendeld.
- Wanneer meer operators de beveiligde zone moeten betreden kunnen veiligheidshangsloten worden geplaatst om de vergrendelbare stofkap om sleutelinvoer en dus herstart te voorkomen.
Zolang de sleutel niet wordt teruggeplaatst in het systeem, blijft het lichtscherm onderbroken. Hierdoor kan de machine niet opnieuw starten. Dit mechanische principe maakt het mogelijk om te voorkomen dat een machine opnieuw wordt gestart terwijl een operator zich nog in de gevarenzone bevindt.
Wanneer moeten lichtschermen gecombineerd worden met extra insluitingsbeveiliging?
In veel installaties is het verstandig om lichtschermen te combineren met aanvullende veiligheidsmaatregelen. Dit is vooral het geval wanneer operators de gevarenzone volledig kunnen betreden.
- Robotcellen
- Robotinstallaties zijn vaak groot genoeg om door een operator te worden betreden. In deze situaties kan een lichtscherm alleen onvoldoende bescherming bieden tegen insluitgevaar.
- Robotinstallaties zijn vaak groot genoeg om door een operator te worden betreden. In deze situaties kan een lichtscherm alleen onvoldoende bescherming bieden tegen insluitgevaar.
- Palletisers en geautomatiseerde installaties
- Palletisers en geautomatiseerde logistieke sustemen bevatten vaak meerder bewegende onderdelen en grote werkgebieden. Operators moeten deze zones soms betreden voor onderhoud of het oplossen van storingen. In dergelijke installaties kan een combinatie van beveiligingsmaatregelen nodig zijn.
- Palletisers en geautomatiseerde logistieke sustemen bevatten vaak meerder bewegende onderdelen en grote werkgebieden. Operators moeten deze zones soms betreden voor onderhoud of het oplossen van storingen. In dergelijke installaties kan een combinatie van beveiligingsmaatregelen nodig zijn.
- Onderhoud en interventies
- Tijdens onderhoudswerkzaamheden bevinden operators zich vaak direct in de gevarenzone van een machine. In deze situaties is het belangrijk dat de machine niet onverwacht kan starten. Door lichtschermen te combineren met aanvullende beveiligingsoplossingen kan een robuuster veiligheidsconcept worden gerealiseerd.
Veelgestelde vragen over lichtschermen en mechanische insluitingsbeveiliging
Een veiligheidslichtscherm is een opto-elektronisch beveiligingssysteem dat wordt gebruikt om toegang tot een gevaarlijke machinezone te bewaken. Het systeem bestaat uit een zender en een ontvanger die een veld van infrarode lichtstralen vormen. Wanneer een persoon of object deze stralen onderbreekt, stuurt het systeem een signaal naar de machinebesturing waardoor de machine stopt of een gevaarlijke beweging wordt onderbroken.
Lichtschermen zijn vooral effectief in toepassingen waar operators regelmatig toegang nodig hebben tot een machine, bijvoorbeeld bij verpakkingsmachines, assemblagelijnen of transportinstallaties. Ze maken snelle toegang mogelijk zonder fysieke barrières zoals deuren of hekwerken.
Een lichtscherm bewaakt alleen het gebied waar de lichtstralen zich bevinden. Wanneer een operator de gevarenzone via een andere route kan bereiken, bijvoorbeeld langs de zijkant, boven het lichtscherm of onder het detectieveld, kan de beveiliging worden omzeild. Daarnaast moet de veiligheidsafstand tussen het lichtscherm en de gevaarlijke machineonderdelen correct worden berekend.
De veiligheidsafstand tussen een lichtscherm en een gevaarlijk machineonderdeel wordt berekend volgens normen zoals EN ISO 13855. Deze afstand houdt rekening met de reactietijd van het lichtscherm, de stoptijd van de machine en de snelheid waarmee een persoon de gevarenzone kan bereiken.
Insluitgevaar ontstaat wanneer een operator zich in een machinezone bevindt terwijl de machine opnieuw kan worden gestart. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer iemand een lichtscherm passeert, de machine stopt, maar daarna weer wordt vrijgegeven terwijl de operator nog in de gevarenzone aanwezig is.
Aanvullende beveiligingsmaatregelen zijn vaak nodig wanneer operators de volledige machinecel kunnen betreden, bijvoorbeeld in robotcellen, palletisers of grote geautomatiseerde installaties. In deze situaties kunnen oplossingen zoals insluitingsbeveiliging helpen om te voorkomen dat een machine opnieuw start terwijl iemand zich nog in de gevarenzone bevindt.
