Zugangsschutz an Presse, Stanze und Biegeanlage: Lichtvorhang, Laserscanner und die Grenzen laut Anleitung

An einer Stanze wird Blech eingelegt, an einer Biegeanlage wird es geführt, an einer Umformanlage wird das fertige Teil entnommen. Jedes Mal liegt eine Öffnung zum Werkzeug offen, und jedes Mal stellt sich die Frage, welche Schutzeinrichtung dort hingehört. Dieser Beitrag richtet sich an Instandhaltungsleiter im Presswerk und in der Stanzerei sowie an Bauer von Stanz-, Umform- und Biegeanlagen. Er beginnt mit dem, was die Benutzerhandbücher der Sicherheitslichtvorhänge ausschließen, und geht danach die Einbausituationen durch, die in dokumentierten Anwendungen vorkommen: das Stanzwerkzeug mit wenig Bauraum, das Nachrüsten statt Zaun, die Biegeanlage mit Handarbeitsplatz, die Wahl zwischen mehreren Lichtvorhängen und einem Scanner, die Klappe. Fast alle Fälle sind Anfragen, Vorschläge und Planungen. Den Überblick über alle Maschinen der Metallbearbeitung gibt der Hauptbeitrag dieses Themas.

Wichtige Punkte im Überblick

Ob eine Stanze oder Presse anhalten kann, wie es die Anleitung verlangt, hängt von Kupplung, Bremse und Abbremsverhalten ab, und bei älteren Stanzen mit unvollständigen Unterlagen steht diese Klärung durch den Maschinenhersteller am Anfang jeder Nachrüstung.
Laut Benutzerhandbuch kann der Sicherheitslichtvorhang der Modellreihe GL-R nicht dazu verwendet werden, die Maschine automatisch zu starten, der Start bleibt eine eigene Funktion der Maschine.
Gegen Butzen, Stanzgitterreste und abspringende Teile bietet ein Lichtvorhang laut Anleitung keinen Schutz, deshalb bleiben Hauben, Bleche und Gitter Teil des Konzepts, auch wenn die Bedienseite offen ist.
Ein Lichtvorhang überwacht eine Ebene, durch die gegriffen oder gegangen wird, ein Scanner eine Fläche am Boden, gleich von welcher Seite sie betreten wird, wobei Lage, Feldgrößen und Abstände sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage ergeben.
An Klappen aus Stahl kann laut Anleitung der berührungslosen Bauform umgebendes Metall den Erkennungsabstand des Sicherheitsschalters beeinträchtigen, deshalb wird nach der Installation geprüft.

Zuerst die Anleitung: Pressen mit Rotationskupplung, unregelmäßige Abbremszeiten, herausfliegende Teile und kein automatischer Start

Bevor an einer Presse über Lage und Länge eines Lichtvorhangs gesprochen wird, gehört das Benutzerhandbuch auf den Tisch. Für den Sicherheitslichtvorhang der Modellreihe GL-R schließt es zwei Maschinenarten ausdrücklich aus: Maschinen mit unregelmäßigen Abbremszeiten und Hochleistungspressen mit Rotationskupplungen. Die Maschine muss in jeder Phase ihres Arbeitszyklus anhalten können. Die Anleitung des Kleinen und robusten Sicherheitslichtvorhangs der Modellreihe GL-V enthält dieselbe Einschränkung. Ob eine bestimmte Stanze oder Presse diese Bedingung erfüllt, beantwortet nicht der Lichtvorhang, sondern die Bauart von Kupplung und Bremse und das Abbremsverhalten der Maschine. Das klärt der Hersteller der Maschine, und das Ergebnis gehört in die Risikobeurteilung. Bei älteren Stanzen, deren Unterlagen unvollständig sind, steht diese Klärung am Anfang jeder Nachrüstung, noch vor der Auswahl eines Geräts.

Die zweite Grenze betrifft Teile, die den Prozess verlassen. Der GL-R bietet laut Benutzerhandbuch keinen Schutz gegen Objekte, die aus dem Gefahrenbereich austreten, und die Anleitung des GL-V sagt dasselbe; dafür sind zusätzliche Schutzvorrichtungen nötig. An der Stanze sind das Butzen, Stanzgitterreste und Bruchstücke, an der Umformanlage abspringende Teile. Hauben, Bleche und Gitter bleiben deshalb Teil des Konzepts, auch wenn die Bedienseite offen ist.

Die dritte Grenze betrifft den Start. Laut Anleitung kann der GL-R nicht dazu verwendet werden, die Maschine automatisch zu starten. Ein Ablauf, bei dem das Freiwerden des GL-R nach dem Einlegen den nächsten Hub auslöst, gehört also nicht zu seinen Anwendungen. Der Start bleibt eine eigene Funktion der Maschine. Sicherheitsfunktion, Feldgrößen und Abstände ergeben sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

Am Stanzwerkzeug: wenig Bauraum, Relais und Wiederanlauf über die Verdrahtung

Direkt am Stanzwerkzeug ist der Platz knapp. Eine frühere Anfrage galt einem kompakten Lichtvorhang von gut einem halben Meter Länge, der neben dem Werkzeug Platz finden sollte. Gewünscht waren dort einfache Verhältnisse: Ausgänge auf Relais, eine Überwachung der nachgeschalteten Schaltgeräte und ein manueller Wiederanlauf, der über die Verdrahtung festgelegt wird, ohne Software am Arbeitsplatz.

Für die Planung heißt das, drei Dinge früh zu klären: welchen Querschnitt der Einbauraum neben dem Werkzeug zulässt, wie der Lichtvorhang an die vorhandene Steuerung angebunden wird und wie nach einer Unterbrechung wieder angelaufen wird. Hinzu kommt der Werkzeugwechsel: Ein Lichtvorhang, der dicht am Werkzeug sitzt, muss beim Rüsten zugänglich bleiben, ohne verstellt zu werden, und seine Halterung darf den Weg des Blechs nicht verengen. Welche Funktion eine Modellreihe für Anbindung und Wiederanlauf bietet, steht in ihrer Anleitung. Ob ein Wiederanlauf von Hand vorgesehen sein muss, ergibt sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

Vom Zaun zum Lichtvorhang: Nachrüsten an Stanze und Blechanlage

Viele Anfragen betreffen Maschinen, die schon laufen. Für eine Stanzanlage eines Maschinenbauers sind mehrere Lichtvorhänge der Modellreihe GL-V geplant. Der Hauptbeitrag nennt außerdem den Betrieb, in dem ein GL-V bereits im Einsatz ist, und die Blechverarbeitungsanlage, die bisher hinter einem Zaun stand.

Beim Wechsel vom Zaun zum Lichtvorhang verschiebt sich die Planung. Ein Zaun hält auf Abstand, ein Lichtvorhang gibt die Öffnung frei und meldet, wenn jemand hindurchgreift. Den Kleinen und robusten Sicherheitslichtvorhang der Modellreihe GL-V gibt es laut Katalog je nach Typ mit einer Auflösung von ø14 mm (Fingerschutz), ø25 mm (Handschutz) oder ø45 mm (Körperschutz). Daraus folgen Fragen, die an der Bestandsmaschine beantwortet werden müssen:

Welche Seiten bleiben geschlossen? Ob die Seiten, die nicht Bedienseite sind, eine trennende Schutzeinrichtung behalten, ergibt sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.
Wo liegt die Steuerung? An großen Blechanlagen sind lange Kabelwege zwischen Lichtvorhang und Schaltschrank einzuplanen.
Kann jemand hinter den Lichtvorhang treten? Dann braucht es zusätzliche Maßnahmen, die die Risikobeurteilung festlegt.
Wie hält die Maschine an? Hier greift wieder die Einschränkung aus der Anleitung.

Bei einer neuen Stanzanlage stellen sich dieselben Fragen früher, im Layout. Dort legt der Maschinenbauer die Zahl der Lichtvorhänge mit den Bedienseiten fest, und eine zweite Anlage gleicher Bauart übernimmt diese Planung, sofern ihre Risikobeurteilung nichts anderes ergibt.

Biegeanlage mit Handarbeitsplatz und Roboter: Öffnung und Fläche zugleich

An Biegeanlagen für Blechteile stehen vollautomatische Linien und Handarbeitsplätze oft nebeneinander. In Anlagen an mehreren Standorten lautet die Anforderung, den Zugriff in den Einzugsbereich an den Handarbeitsplätzen vor den Walzen zu verhindern; die Projekte sind in Planung. Hier ist der Mensch Teil des Ablaufs, er führt das Blech bis an die Walzen heran. Welche Schutzeinrichtung an einem solchen Einzug in Frage kommt und wo sie sitzt, ergibt sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

Anders an einer Blechbiegeanlage, die auch ein Roboter bedienen kann. Dort ist der Bereich abzudecken, in dem auch der Roboter arbeitet, und geplant sind mehrere Sicherheits-Laserscanner der Modellreihe SZ-V. Für eine Roboterzelle, die Blechteile biegt, sind Sicherheitsschalter der Modellreihe GS mit Zuhaltung an den Türen geplant. Wo Roboter und Werker dieselbe Anlage bedienen, bestimmt der Wechsel zwischen Roboterbetrieb und Handbetrieb, welche Geräte wann aktiv sind. Für die Planung lohnt es sich, beide Betriebsarten getrennt durchzugehen: Wo steht der Werker, wenn der Roboter arbeitet, und wo, wenn er selbst biegt? Welche Zugänge sind in welcher Betriebsart offen? Die Antworten ergeben sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage, die Geräte setzen sie nur um.

Mehrere Lichtvorhangpaare oder ein Laserscanner: Umformanlage und beidseitige Stanzen

Die Umformanlage, an der mehrere unterschiedlich ausgerichtete Lichtvorhangpaare nötig gewesen wären, und die Stanzen, die von beiden Seiten zugänglich sind, beschreibt der Hauptbeitrag. In beiden Planungen ist die Idee ein Scanner, der die Fläche vor der Maschine überwacht.

Der Unterschied liegt in der Geometrie. Ein Lichtvorhang sichert eine Ebene, durch die gegriffen oder gegangen wird, und jede weitere Richtung braucht ein weiteres Paar mit eigener Halterung und eigenem Kabel. Ein Scanner überwacht eine Fläche am Boden, unabhängig davon, von welcher Seite jemand sie betritt. Dafür muss diese Fläche überschaubar sein, und der Scanner braucht einen Montageort mit freiem Blick. Für die eigene Anlage lassen sich daraus Prüffragen ableiten:

Aus wie vielen Richtungen ist die Gefahrstelle erreichbar, und wie viele Lichtvorhänge bräuchte jede davon?
Ist die Fläche vor der Maschine frei, oder stehen Pfosten, Paletten und Gestelle darin, die der Scanner nicht durchblicken kann?
Wie stark schwingt der Boden am Montageort? An der Stanze ist das eine offene Frage, die vor der Auslegung am Benutzerhandbuch geklärt wird.
Wo lässt sich der Scanner so montieren, dass Werkzeugwechsel und Materialtransport ihn nicht treffen?

Lage, Feldgrößen und Abstände ergeben sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage. Die Hauben an den beidseitigen Stanzen sollen zusätzlich über Sicherheitsschalter abgefragt werden.

Klappe, Serviceklappe und Haube: Sicherheitsschalter in Stahlumgebung

An Stanzanlagen gibt es neben der Bedienseite Klappen, durch die Werkzeug und Abfall erreichbar sind. An der Serviceklappe einer Stanze und an Stanzlinien geht es um die Abfrage der Klappenstellung als Teil des Zugangsschutzes. An Klappen von Stanzanlagen kommen Schalter zudem mit aggressiven Ölen in Kontakt, was bei der Wahl der Bauform und des Einbauorts zu prüfen ist.

Laut Benutzerhandbuch der berührungslosen Bauform lässt sich mit einem GS und einer zusätzlichen Sicherheits-SPS der gefährliche Betrieb stoppen, wenn sich Tür oder Klappe während des Betriebs öffnet. Bei Klappen aus Stahl gilt für die berührungslose Bauform der Hinweis aus der Anleitung, dass Metall in der Umgebung den Erkennungsabstand beeinträchtigen kann; nach der Installation wird geprüft.

Häufige Fragen

F Darf ein Sicherheitslichtvorhang an einer Stanze mit Rotationskupplung eingesetzt werden?

Nein, nicht an Hochleistungspressen mit Rotationskupplungen. Die Benutzerhandbücher der Modellreihen GL-R und GL-V schließen diese Pressen und Maschinen mit unregelmäßigen Abbremszeiten aus. Ob eine bestimmte Stanze in Frage kommt, klären der Hersteller der Maschine und die Risikobeurteilung.

F Darf der Lichtvorhang nach dem Einlegen den nächsten Hub auslösen?

Nicht beim GL-R: Er kann laut Benutzerhandbuch nicht zum automatischen Maschinenstart verwendet werden. Der Start bleibt eine eigene Funktion der Maschine, die unabhängig vom Lichtvorhang geplant wird.

F Schützt ein Lichtvorhang vor Butzen und Bruchstücken aus dem Werkzeug?

Nein. Laut Benutzerhandbuch bietet der GL-R keinen Schutz gegen Objekte, die aus dem Gefahrenbereich austreten. Hauben, Bleche oder Gitter bleiben deshalb neben dem Lichtvorhang Teil des Konzepts.

F Wann ist ein Sicherheits-Laserscanner an einer Umformanlage die einfachere Lösung?

In dokumentierten Anwendungen dann, wenn die Gefahrstelle aus mehreren Richtungen erreichbar ist und sonst mehrere unterschiedlich ausgerichtete Lichtvorhangpaare nötig wären. Lage, Feldgrößen und Abstände ergeben sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

F Was ist beim Nachrüsten eines Lichtvorhangs an einer Blechanlage mit Zaun zu planen?

Zu klären sind die Seiten, die geschlossen bleiben, der Kabelweg zum Schaltschrank und die Frage, ob jemand hinter den Lichtvorhang treten kann. Hinzu kommt das Abbremsverhalten der Maschine, das die Anleitung zur Bedingung macht.

F Welcher Sicherheitsschalter passt an die Klappe einer Stanzanlage?

Laut Benutzerhandbuch der berührungslosen Bauform lässt sich mit einem Sicherheitsschalter der Modellreihe GS und einer zusätzlichen Sicherheits-SPS der gefährliche Betrieb stoppen, wenn sich die Klappe während des Betriebs öffnet. Bei Klappen aus Stahl ist nach der Installation zu prüfen, ob umgebendes Metall den Erkennungsabstand beeinträchtigt, wie es die Anleitung beschreibt.

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