Berührungsloser Sicherheitsschalter | EMEA

Ein berührungsloser Verriegelungsschalter ist ein Gerät, das mithilfe eines Sensorkopfes den Abstand zwischen einem an der Tür angebrachten Aktuator und einem an der Maschine angebrachten Sensorkopf erfasst und Informationen vom Aktuator ohne direkten Kontakt zwischen Aktuator und Sensorkopf erfasst und das Signal als Information zum Öffnen/Schließen der Tür überträgt. Ein Merkmal dieses Verriegelungsschalters ist, dass keine Verschleißpartikel entstehen, da der Aktuator und der Sensorkopf nicht in physischen Kontakt kommen. Darüber hinaus hat dieser Verriegelungsschalter keine Öffnungen und nur wenige unebene Oberflächen, wodurch er weniger anfällig für Wasser und Staub ist.

Arten von berührungslosen Verriegelungsschaltern

Wie in Tabelle 1 unten dargestellt, werden Verriegelungsvorrichtungen, die das Öffnen und Schließen von Türen berührungslos erfassen, in ISO 14119 (JIS B 9710): Sicherheit von Maschinen – Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit Schutzeinrichtungen – Grundsätze für die Gestaltung und Auswahl als Typ 3 und Typ 4 klassifiziert.

Hinweis: Codierte Betätiger sind Betätiger, die speziell für die Betätigung einer bestimmten Verriegelungsvorrichtung entwickelt wurden. Da die Verriegelungsvorrichtung nur durch eine bestimmte Kombination betätigt werden kann, verhindert sie wirksam eine Deaktivierung durch Schlüssel, Münzen, Werkzeuge und andere Gegenstände.

IDEC bietet zwei Arten von berührungslosen Verriegelungsschaltern an, die dem Typ 4 entsprechen. Der eine ist ein berührungsloser Verriegelungsschalter vom Typ Reedschalter, der andere ein berührungsloser Verriegelungsschalter vom Typ RFID (Abbildung 1, Abbildung 2).

Neben der Zuverlässigkeit muss jeder berührungslose Verriegelungsschalter auch über die folgenden Funktionen verfügen.

• Manipulationsschutzfunktion

• Fehlererkennungsfunktion. Diese Funktion stoppt die Maschine, wenn sie einen Fehler erkennt, und hält sie so lange angehalten, bis der Fehler behoben ist.

Manipulationsschutzfunktion

Wenn nur ein Paar aus Magnet und Reedschalter vorhanden ist, werden die Kontakte des Reedschalters leicht aktiviert, indem man einen handelsüblichen Magneten, keinen Aktuator, in die Nähe bringt. Aus diesem Grund werden mindestens zwei Paare aus Magneten und Reedschaltern verwendet, und der Schalter wird nur dann als „normal“ erkannt, wenn alle Paare aktiviert sind.

Dies ist eine Maßnahme, um Manipulationen durch handelsübliche Magnete oder andere Gegenstände zu verhindern. Der Reedschalter verfügt über einen NO-Kontakt (normalerweise offen: offen, wenn die Tür offen ist) und einen NC-Kontakt (normalerweise geschlossen: geschlossen, wenn die Tür offen ist), die beide verwendet werden, um Manipulationen durch einen Kurzschluss in der Verkabelung zu verhindern.

Doch selbst wenn die oben genannten Maßnahmen zur Manipulationssicherung getroffen werden, besteht weiterhin die Möglichkeit einer Manipulation durch einen Ersatzaktuator oder einen aus der Tür entfernten Aktuator. Daher ist ein Sicherheitsmanagementsystem unerlässlich, das Maßnahmen zur Verhinderung der Entfernung des Aktuators aus der Tür und die Verwaltung von Ersatzaktuatoren umfasst. Weitere Informationen finden Sie unter dem folgenden Link.

Fehlererkennungsfunktion

Im Allgemeinen werden kontaktlose Verriegelungsschalter vom Typ Reedschalter in Kombination mit einer Steuerung verwendet, die als Sicherheitsrelaismodul bezeichnet wird. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Kontakte des Reedschalters keine direkte Öffnungsfunktion haben, sodass ein verschweißter Kontakt (ein Zustand, bei dem die Kontaktfläche schmilzt und dann aufgrund eines Einschaltstroms, der die Kapazität beim Öffnen und Schließen des Kontakts überschreitet, abkühlt und haftet) das Anhalten der Maschine unmöglich machen könnte. Um diesen Fehler aufgrund verschweißter Kontakte zu erkennen, muss die Kombination der Signale für die beiden Reedschalterkreise im berührungslosen Verriegelungsschalter überwacht werden. Wenn die Steuerung eine ungewöhnliche Signalkombination erkennt, stellt sie fest, dass ein Fehler aufgrund eines verschweißten Kontakts aufgetreten ist, und stoppt den Sicherheitsausgang, wodurch die Maschine angehalten wird. Ein schematisches Diagramm des Konzepts ist in Abbildung 4 dargestellt. In dieser Abbildung wird davon ausgegangen, dass einer der beiden Schaltkreise (Reedschalter B) einen verschweißten Kontakt aufweist. Eine Funktion mit einer Struktur, bei der die Betätigungskraft des Aktuators ohne Zwischenschaltung eines elastischen Strukturmaterials (z. B. einer Feder) direkt auf den NC-Kontakt wirkt und der NC-Kontakt öffnet, wenn sich der Aktuator um einen vorgegebenen Abstand bewegt. Ein Zustand, in dem die Kontaktfläche schmilzt und dann aufgrund eines Einschaltstroms, der die Kapazität beim Öffnen und Schließen des Kontakts überschreitet, abkühlt und haftet. Beachten Sie, dass selbst wenn Signale für zwei Schaltkreise überwacht werden, ein gleichzeitiger Ausfall beider Schaltkreise nicht erkannt werden kann. Daher verfügt der Reedschalter über einen NO-Kontakt (normalerweise offen: offen, wenn die Tür geöffnet ist) und einen NC-Kontakt (normalerweise geschlossen: geschlossen, wenn die Tür geöffnet ist), die beide verwendet werden, um einen Zustand zu verhindern, in dem beide Schalter gleichzeitig ausfallen.

Merkmale und Anwendungen

Wie bereits erwähnt, verursachen berührungslose Verriegelungsschalter keine Abnutzungsrückstände, da kein physischer Kontakt stattfindet. Daher eignen sich diese Schalter für Verriegelungsanwendungen in Reinräumen zur Herstellung von Halbleitern und deren Anwendungsprodukten, die eine saubere Fertigungsumgebung erfordern. Darüber hinaus erschwert die geringe Oberflächenrauheit das Anhaften oder Ansammeln von Fremdkörpern am Sensorkopf oder Aktuator, sodass sie auch für Verriegelungsanwendungen in Lebensmittelproduktionsanlagen verwendet werden, bei denen es unerlässlich ist, die gesamte Anlage zu reinigen. Im Allgemeinen können berührungslose Verriegelungsschalter viel kleiner sein als mechanische Verriegelungsschalter und können, wie in Abbildung 5 dargestellt, in Fenstern mit einem kleinen Drehradius platziert werden. Dies ermöglicht auch etwas mehr Spielraum für die Montagenauigkeit im Vergleich zu mechanischen Verriegelungsschaltern.

Hinweise zur Verwendung

Da der Aktuator einen Magneten verwendet, muss er in einem Abstand platziert werden, in dem er nicht durch andere Magnete oder ferromagnetische Materialien (Stahlplatten) in der Nähe beeinflusst wird. Vermeiden Sie auch die Verwendung von ferromagnetischen Materialien für die Schrauben, mit denen die Sensorköpfe und Aktuatoren an Maschinen und Anlagen befestigt werden. Berührungslose Verriegelungsschalter können nicht in Umgebungen verwendet werden, in denen ferromagnetisches Metallpulver wie Eisenpulver in der Umgebung vorhanden ist. Darüber hinaus verfügen berührungslose Verriegelungsschalter aufgrund ihrer Eigenschaft, keinen physischen Kontakt herzustellen, über keinen physischen Verriegelungsmechanismus. Wenn die Tür physisch verriegelt werden muss, ist daher ein separater Verriegelungsmechanismus wie beispielsweise ein Zylinder erforderlich.

Fehlererkennungsfunktion

Sowohl Unicode- als auch Multicode-Typen sind in der Lage, Fehler selbstständig zu erkennen, indem sie die in den Sensorkopf integrierte Controller-Funktion (integrierter IC und Software) nutzen. Das bedeutet, dass kein externer Controller für die Fehlerdiagnose erforderlich ist.

Fazit

Tabelle 2 zeigt einen Vergleich der Manipulationsschutz- und Fehlererkennungsfunktionen für den Reedschaltertyp und den RFID-Typ.

Bei Manipulationsschutzfunktionen müssen auch die Befestigungsmethode und der Befestigungsort an der Maschine berücksichtigt werden. Weitere Informationen finden Sie unter dem folgenden Link.