Lichtschermen (ESPE) — type 2 versus type 4, en de veiligheidsafstandsformule

De gids over deurvergrendeling en interlock-schakelaars behandelt beveiliging van een beweegbare afscherming (deur, klep). Dit artikel behandelt een ander type beveiliging dat helemaal geen fysieke afscherming gebruikt: het lichtscherm, een vorm van elektrosensitieve beschermingsapparatuur (ESPE, Electro-Sensitive Protective Equipment) volgens IEC 61496, die een gevaarlijke zone bewaakt met een optisch gordijn van infraroodstralen.

Type 2 versus type 4

IEC 61496 onderscheidt onder meer twee veelgebruikte typen lichtschermen, die verschillen in het maximaal haalbare betrouwbaarheidsniveau en in de manier van zelftesten:

Welk type nodig is, volgt niet uit een vrije keuze maar uit de risicobeoordeling van de machine (volgens ISO 12100) en het daaruit resulterende vereiste performance level of SIL — net zoals bij de ISO 13849-1-gids beschreven. Een type 2-lichtscherm mag niet worden toegepast waar de risicobeoordeling een hoger niveau (PLd/PLe of SIL3) vereist.

De veiligheidsafstandsformule (ISO 13855)

Een lichtscherm moet op voldoende afstand van het gevaar worden gemonteerd zodat de machine volledig tot stilstand is gekomen vóórdat een lichaamsdeel dat door het lichtscherm heen beweegt het gevaar kan bereiken. ISO 13855 geeft daarvoor de formule:

$$S = K \times T + C$$

• S — minimaal vereiste veiligheidsafstand (mm).
• K — naderingssnelheidsconstante (mm/s): 2000 mm/s voor de snelst haalbare hand-/armbeweging, of 1600 mm/s wanneer de berekende afstand al ≥ 500 mm bedraagt en een volledige lichaamsbenadering realistischer is dan een snelle handbeweging.
• T — totale responstijd: de stoptijd van de machine plus de reactietijd van het lichtscherm zelf.
• C — aanvullende afstand, afhankelijk van de resolutie van het lichtscherm (het kleinste object dat het scherm nog detecteert). Voor handdetectie geldt doorgaans C = 8 × (d − 14), met d de resolutie in mm.

Hoe grover de resolutie van het lichtscherm (dus hoe groter d), hoe groter de aanvullende afstand C moet zijn — een lichtscherm dat alleen grote objecten detecteert, moet verder van het gevaar af worden gemonteerd dan een fijnmaziger scherm dat al een vinger detecteert.

Praktische relevantie

Bij het beoordelen of installeren van een lichtscherm is het van belang om te controleren of het gekozen type (2 of 4) overeenkomt met het vereiste performance level/SIL uit de risicobeoordeling, en of de daadwerkelijke montageafstand tot het gevaar minimaal gelijk is aan de berekende S uit de ISO 13855-formule — inclusief de werkelijke (gemeten, niet aangenomen) stoptijd van de machine in T.

Veelgemaakte fouten

1. Een type 2-lichtscherm toepassen waar de risicobeoordeling PLd/PLe of SIL3 vereist — dit type haalt dat niveau niet.
2. De stoptijd van de machine schatten in plaats van meten bij het bepalen van T — een te optimistisch aangenomen stoptijd resulteert in een te kleine, onveilige veiligheidsafstand.
3. De verkeerde K-waarde gebruiken — 2000 mm/s aanhouden voor een volledige lichaamsbenadering (in plaats van 1600 mm/s bij een reeds berekende afstand ≥ 500 mm) resulteert doorgaans in een onnodig grote, niet per se onveilige afwijking, maar de omgekeerde fout (1600 mm/s gebruiken waar 2000 mm/s van toepassing is) ondermijnt de veiligheidsmarge.
4. De resolutie van het lichtscherm niet meenemen in C — een lager oplossend vermogen (grovere resolutie) vereist een grotere aanvullende afstand, wat bij veronachtzaming tot een te kleine veiligheidsafstand leidt.

Gerelateerd

• Deurvergrendeling en interlock-schakelaars (ISO 14119)
• ISO 13849-1 — performance levels
• Tweehandenbediening (ISO 13851)
• Noodstopcategorieën (IEC 60204-1)