Sicherheitslichtgitter / Lichtschranke
Sicherheitsabstand berechnen: ISO 13855:2010 – Formel, Parameter & Praxisbeispiele
Wichtige Punkte im Überblick
- Sicherheitsabstand berechnet sich nach S = K × T + C gemäß ISO 13855.
- Für die Erkennung von Finger und Hand gelten spezielle Formeln mit K = 2000 mm/s und Anpassung bei S ≥ 500 mm.
- Bei Körperdetektion wird K = 1600 mm/s und ein großer C-Wert (z. B. 850 mm) verwendet.
- Kürzere Ansprechzeiten reduzieren S deutlich; jede zusätzliche Millisekunde erhöht S um K × 0,001.
- Auswahlkriterien sind Detektionsvermögen, Schutzfeldhöhe, Ansprechzeit und erreichbarer Performance Level.
Wenn ein Sicherheitslichtvorhang oder eine andere elektrosensitive Schutzeinrichtung (ESPE) an einer Maschine installiert wird, muss ein Mindestabstand zur Gefahrenstelle eingehalten werden. Dieser Sicherheitsabstand stellt sicher, dass die Maschine vollständig zum Stillstand kommt, bevor eine Person die Gefahrenzone erreichen kann. Die Berechnungsmethode ist in ISO 13855 beschrieben.
Grundformel nach ISO 13855
Der Sicherheitsabstand S wird nach folgender allgemeiner Formel berechnet:
S = K × T + C
S: Sicherheitsabstand in mm (Mindestabstand ESPE zu Gefahrenstelle)
K: Annäherungsgeschwindigkeit des Körpers in mm/s (aus Norm (2000 mm/s oder 1600 mm/s, bei S ≥ 500mm) oder Messung)
T: Gesamte Nachlaufzeit des Systems in Sekunden: T = t₁ (Ansprechzeit ESPE) + t₂ (Nachlaufzeit Maschine)
C: Eindringabstand in mm (abhängig vom Detektionsvermögen [d] der ESPE)
Annäherung im rechten Winkel – Berechnung
Erkennung von Fingern und Händen (d ≤ 40 mm)
Formel: S = K × T + 8 × (d – 14), wobei K = 2.000 mm/s
Hinweis: Ergibt S ≥ 500 mm, ist die Berechnung mit K = 1.600 mm/s zu wiederholen. Liegt das Ergebnis dann ≤ 500 mm, ist S = 500 mm zu setzen.
Erkennung des Körpers (40 < d ≤ 70)
Formel: S = K × T + C, wobei K = 1.600 mm/s und C = 850 mm (Standardarmlänge)
Rechenbeispiel 1 – GL-V (Fingerdetektion d = 14 mm, Annäherung im rechten Winkel)
| Eingangsgröße | Wert |
|---|---|
| Modell | GL-VM111F (Detektionsvermögen d = 14 mm, Ansprechzeit t₁ = 8,5 ms = 0,0085 s) |
| Maschinennachlaufzeit t₂ | 0,1 s (Beispielwert) |
| K (Annäherungsgeschwindigkeit) | 2.000 mm/s |
| C = 8 × (d – 14) | 8 × (14 – 14) = 0 mm |
| T = t₁ + t₂ | 0,0085 + 0,1 = 0,1085 s |
| S = K × T + C | 2.000 × 0,1085 + 0 = 217 mm |
Rechenbeispiel 2 – GL-V (Körperdetektion d = 45 mm, parallele Annäherung)
Formel parallele Annäherung:
S = K × T + C, wobei C = 1.200 – 0,4 × H
(≥ 850 mm),
H = Höhe des Schutzfelds über Bezugsebene
Wird definiert durch:
15 (d-50) ≤ H ≤ 1000, wobei H ≥ 0
| Eingangsgröße | Wert |
|---|---|
| Modell | GL-VM30L (Detektionsvermögen d = 45 mm, Ansprechzeit t₁ = 5,1 ms = 0,0051 s) |
| Maschinennachlaufzeit t₂ | 0,1 s |
| K (Annäherungsgeschwindigkeit) | 1.600 mm/s (da S ≥ 500mm) |
| H (Höhe Schutzfeld) | 200 mm |
| C = 1.200 – 0,4 × H | 1.200 – 0,4 × 200 = 1.120 mm |
| T = t₁ + t₂ | 0,0051 + 0,1 = 0,1051 s |
| S = K × T + C | 1.600 × 0,1051 + 1.120 = 168,16 + 1.120 = 1.288,16 mm |
Einfluss der Ansprechzeit auf den Sicherheitsabstand
Die Ansprechzeit des Sicherheitslichtvorhangs hat direkten Einfluss auf den Sicherheitsabstand. Bei K = 2.000 mm/s vergrößert jede zusätzliche Millisekunde Ansprechzeit den Sicherheitsabstand um 2 mm. KEYENCE Sicherheitslichtvorhänge der Modellreihe GL-V zeichnen sich durch besonders kurze Ansprechzeiten aus und ermöglichen so kompaktere Maschinenausführungen.
Annäherung an die Gefährdung durch Umgehung des Schutzfelds von oben
Können Personen nicht daran gehindert werden, oberhalb des Schutzfelds in die Gefahrenzone zu gelangen, muss diese Problematik bei Auslegung der Höhe des Sicherheitslichtvorhangs und des Mindestabstands S berücksichtigt werden. Dabei ist der Wert für S, der wie unten gezeigt berechnet wird, mit dem Wert unter „Annäherung im rechten Winkel“ zu vergleichen und der jeweils größere Wert als Mindestabstand einzusetzen.
S = K × T + CRO
S: Sicherheitsabstand in mm (Mindestabstand ESPE zu Gefahrenstelle)
K: Annäherungsgeschwindigkeit des Körpers in mm/s (aus Norm (2000 mm/s oder 1600 mm/s, bei S ≥ 500mm) oder Messung)
T: Gesamte Nachlaufzeit des Systems in Sekunden: T = t₁ (Ansprechzeit ESPE) + t₂ (Nachlaufzeit Maschine)
CRO: Wird wie in der folgenden Tabelle dargestellt anhand der Werte a und b ermittelt.
a: Höhe des Gefahrenbereichs
b: Höhe am obersten Punkt des Schutzfelds des Sicherheitslichtvorhangs
*1 Situationen, in denen die Höhe im obersten Punkt des Schutzfelds unter 900 mm liegt, sind nicht erfasst, weil sie keinen ausreichenden Schutz gegen Umgehen oder Übersteigen gewährleisten.
*2 Befindet sich die untere Grenze des Schutzfelds auf einer Höhe von mehr als 300 mm von der Bezugsebene, ist gegen eine Annäherung an die Gefährdung durch Unterkriechen kein ausreichender Schutz geboten.
Rechenbeispiel 3 – GL-V (Fingerdetektion d = 14 mm, Annäherung durch Umgehung des Schutzfeldes von oben)
| Eingangsgröße | Wert |
|---|---|
| Modell | GL-VM111F (Detektionsvermögen d = 14 mm, Ansprechzeit t₁ = 8,5 ms = 0,0085 s) |
| Maschinennachlaufzeit t₂ | 0,1 s (Beispielwert) |
| K (Annäherungsgeschwindigkeit) | 2.000 mm/s |
| CRO | Wert aus Tabelle |
| T = t₁ + t₂ | 0,0085 + 0,1 = 0,1085 s |
| Höhe des Gefahrenbereichs (a) | 1400 mm |
| Höhe am obersten Punkt des Schutzfelds des Sicherheitslichtvorhangs (b) | 1100 + 300 = 1400 mm |
| S = K × T + CRO | 1.600 × 0,1051 + 850 = 1018,16 mm |
Dieser Wert ist größer als bspw. der berechnete Wert für "S", der unter „Annäherung im rechten Winkel“ im Rechenbeispiel 1 ermittelt wurde. Deswegen ist dieser als Mindestabstand einzusetzen.
Durch Auswahl eines längeren Sicherheitslichtvorhanges kann die Höhe am obersten Punkt des Schutzfeldes (b) optimiert werden. Bei Erreichen von 1800 mm für b, kann für CRO = 0 mm verwendet werden, wodurch der benötigte Sicherheitsabstand S deutlich verringert werden kann.
Auswahlkriterien für Sicherheitslichtvorhänge
Neben dem Sicherheitsabstand sind weitere Kriterien für die Auswahl des richtigen Sicherheitslichtvorhangs entscheidend:
・Detektionsvermögen [d]: Finger (14 mm), Hand (25–40 mm), Körper (> 40 mm)
・Schutzfeldhöhe: abhängig von Maschinengeometrie und Gefahrenstelle
・Erreichbarer PL: bis PL e / Kategorie 4 (GL-V)
・Ansprechzeit: je kürzer, desto kleiner der Sicherheitsabstand
Empfohlene Produkte: Sicherheitslichtvorhang Modellreihe GL-V
| Modell | Detektionsvermögen |
|---|---|
| GL-VMxxF | d = 14 mm – Fingerschutz; kurze Ansprechzeit; PL e / Kat. 4 |
| GL-VMxxH | d = 25 mm – Handschutz; kurze Ansprechzeit; PL e / Kat. 4 |
| GL-VMxxL | d = 45 mm – Körperschutz; kurze Ansprechzeit; PL e / Kat. 4 |
Unser Vorgehen orientiert sich an der DIN EN ISO 13855:2010. Wir verfolgen die laufende Revision dieser Normen im Kontext der neuen EU-Maschinenverordnung aufmerksam. Nach Veröffentlichung und Harmonisierung der aktualisierten Norm werden wir einen entsprechenden Abgleich vornehmen und unsere Dokumentation bei Bedarf aktualisieren.
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