Cortina de luz de seguridad fotoeléctrica: guía tipo máquina

Cortina de luz de seguridad fotoeléctrica: cómo especificar por tipo de máquina

Una cortina de luz de seguridad fotoeléctrica proyecta un campo de haz infrarrojo invisible a través de la abertura de acceso a la máquina y exige una parada segura en el momento en que se interrumpe cualquier haz. A diferencia de un sensor fotoeléctrico de uso general, se revisa de forma redundante y está clasificado para hacerlo IEC 61496-1/-2 Tipo 2, Tipo 3 o Tipo 4. Lo que complica la especificación no es la teoría (es decir, elegir la resolución, la altura protectora y la clasificación de tipo adecuadas para la máquina en cuestión). Una cortina de 14 mm de grado para dedos en una puerta de moldeo por inyección es una bestia diferente a una cortina de 25 mm de grado manual que protege una zona de carga de un cortador láser, que nuevamente es diferente de la cortina Tipo 4 de grado para dedos OSHA 29 CFR 1910.217 obliga efectivamente a una prensa mecánica.

Este método pasa por especificar una cortina de luz de seguridad fotoeléctrica para tres escenarios de peligro típicos (moldeo por inyección, mecanizado por láser y punzonado) con cálculos de resolución, citas de estándares y una lista de verificación de especificaciones de diez puntos al final.

¿qué es una cortina de luz de seguridad fotoeléctrica?

En la moderna fábrica de automatización, una cortina de luz de seguridad fotoeléctrica (antes conocida como dispositivo de protección optoelectrónico activo (AOPD) o equipo de protección electrosensible (ESPE) emplea una serie de haces infrarrojos suspendidos a través de una columna emisora y una columna receptora. para crear un plano de detección bidimensional de sentido común. Estas cortinas de luz ofrecen una alternativa compacta y manos libres a las protecciones duras siempre que los operadores necesitan acceso de rutina. Cuando un objeto opaco interrumpe uno o más haces, el dispositivo cambia sus salidas OSSD duales del estado ENCENDIDO al estado APAGADO en unos pocos milisegundos, emitiendo una señal de alerta que ordena que la maquinaria peligrosa funcione en una parada segura.

Dos factores separan un AOPD de un sensor fotoeléctrico genérico. Primero, el dispositivo monitorea su propio funcionamiento: la cobertura de diagnóstico excede 99% y una falla interna activa las salidas OSSD a APAGADO en lugar de dejar la máquina encendida. En segundo lugar, la geometría del haz se elige a propósito (el espaciado entre haces y el diámetro de la lente combinados determinan la resolución, por lo que una cortina que se dice que es de “14 mm” detectará de manera confiable cualquier objeto que sea de 14 mm o más en cualquier lugar a lo largo de la altura protegida.

Cortina vs. escáner láser de seguridad. Se prefieren cortinas de luz cuando la apertura del obstáculo es estacionaria, la geometría es plana y los operadores llegan a través del mismo punto de acceso en cada ciclo. Por el contrario, un escáner láser de seguridad domina cuando la zona protegida es un espacio de piso 2D contorneado, cuando el activo protegido se mueve (AGV, robots móviles) o cuando la geometría del campo necesita actualizarse dinámicamente mediante software. Para conocer nuestro conjunto de tres reglas que describen cuándo cambiar, revise nuestra inmersión profunda opuesta escáneres láser de seguridad industrial.

IEC 61496 Tipo 2, Tipo 3, Tipo 4 « y el Marco de Normas de Resolución

Cada cortina de luz de seguridad fotoeléctrica que compre tiene un número de tipo emitido según IEC 61496-1. Ese número de tipo no es un nivel de marketing ñanamente es un límite superior sobre cuánto riesgo se le permite mitigar la seguridad según ISO 13849-1:2023.

Tipo IEC 61496	Techo ISO 13849-1 PL	IEC 61508 SIL	Escenario de riesgo típico
Tipo 2	PL c	SIL 1	Perímetro de bajo riesgo, retraso en el acceso
Tipo 3	PL d	SIL 2	Riesgo moderado, células colaborativas
Tipo 4	PL e	SIL 3	Alto riesgo “presiones, IMM, puntos de acceso

Un error común en las especificaciones es suponer que el Tipo 2 es una alternativa más barata al tipo 4. La Edición 3 de la norma armonizada EN 61496-1 cerró ese camino. Según la norma actual, no se pueden utilizar dispositivos Tipo 2 cuando la evaluación de riesgos requiere SIL 2 / PL d o más. El Tipo 2 está limitado a SIL 1 / PL c, sin importar lo que indique su valor electrónico PFHD. Si su máquina requiere PL d necesita el Tipo 3; si necesita PL e necesita el Tipo 4. No hay compromiso.

¿cuál es la diferencia entre cortinas de luz de seguridad tipo 2 y tipo 4?

Las cortinas de luz de seguridad tipo 4 están diseñadas con canales ópticos duales, dos microcontroladores separados que verifican cada pulso y una rutina de diagnóstico que opera todo el tiempo en servicio (cobertura de diagnóstico superior a 99%). Una falla interna nunca puede causar una pérdida peligrosa de protección; las salidas OSSD están apagadas de forma predeterminada. En comparación, los dispositivos Tipo 2 sólo realizan autopruebas periódicamente, no todo el tiempo, razón por la cual su capacidad sistémica alcanza su máximo en PLc/SIL1. En el mundo real, el Tipo 2 es apropiado para una alimentación de transportador de movimiento lento o un límite de bajo riesgo, mientras que el Tipo 4 es el mínimo para cualquier lugar donde una mano pueda alcanzar un campo de movimiento sin parar. La penalización de precio es pequeña; La penalización por seguridad y legalidad es grande.

Nota de ingeniería. IEC 61496-1 utiliza el tiempo de respuesta AOPD para significar el tiempo transcurrido entre la interrupción del haz y el apagado del OSSD. Para una cortina con resolución de dedo de 14 mm sobre una altura protectora de 1200 mm, estime entre 8 y 15 m dependiendo del recuento de haces. Eso luego se deslizará hacia adentro ISO 13855‘Modelo de distancia de seguridad: S = K (Tstop + Tcurtain) + C, donde K = 2000 mm/seg para un enfoque típico de alcance y C es una figura específica de una parte del cuerpo. Cortina lenta, empuje lento ñan ambos hacen el mismo daño.

Máquina de moldeo por inyección « Cortina de dedo en la puerta

Las prensas de moldes de inyección (IMM) tienen fuerzas de placa de 50 a 8000 toneladas y funcionan de 8 a 60 segundos. El patrón de acceso del operador presenta la dificultad: en cada ciclo, alguien alcanza la puerta para cargar insertos, descargar degradados o liberar una pieza atascada. El censo de accidentes de OSHA informa varios incidentes recientes de aplastamiento de manos debido precisamente a esta situación (en un caso, un trabajador sufrió una lesión por aplastamiento en la tercera y cuarta yemas de los dedos de su mano derecha cuando el molde se cerró durante un alcance (Informe de accidente de OSHA 170359400); en otro, una pieza de plástico pegada al molde cerrada en la mano del operador (Informe OSHA 200357770).

Para una cortina de luz de seguridad IMM, estos son los que no se pueden prescindir:

• Resolución tipo dedo. 14mm. Más grande deja un espacio de alcance.
• marcado tipo 4 (PL e) --obligatorio por la EN 201 (norma europea para maquinaria de plásticos/cauchos) y por cualquier decisión de riesgo justificable utilizando la norma ISO 12100.
• La altura de protección de al menos 600 mm cubre la abertura completa de la puerta, montada sin zona muerta en el suelo del marco de la puerta.
• El silenciamiento es obligatorio cuando un brazo robótico atraviesa la puerta para colocar o quitar piezas. El silenciamiento debe ser ordenado mediante interruptores de posición verificados en el efector final del robot, nunca mediante un interruptor manual.
• Rango de funcionamiento típico de 0 a 5 m; la mayoría de las puertas IMM se encuentran dentro de este ámbito. La serie ENT-14 de QJKH con la opción de rango C (0-5 m) encaja perfectamente en esta geometría.

Escenario. Un IMM de 650 toneladas que operaba la producción de clips para automóviles de dos turnos experimentó tres paradas molestas por turno cuando un conducto alimentador cruzaba periódicamente el plano de la cortina mientras se extraía una pieza. El integrador “resolvió” el problema conectando un interruptor de palanca a la entrada de silenciamiento. Dos semanas más tarde, un operador entró para liberar una pieza atascada mientras el silenciador estaba activado y perdió la punta de su dedo índice. Lo que funcionó en cambio fue un par de interruptores de límite montados en el propio conducto (silenciamiento verificado, no anulación) y una modernización del control de 30 minutos.

Error común de IMM. Los integradores conectan la salida OSSD de la cortina a través del circuito de parada electrónica de prensa en lugar de un Cat. 4 relé de seguridad de doble canal. Con ese cableado, la cortina informa normalmente, pero el Cat. 4 se rompe en el cruce: un solo contacto fallido en la cadena de parada electrónica destruye la protección. En cambio, la cortina debe accionar un relé de seguridad dedicado (por ejemplo, el módulo SRB de QJKH) o una entrada de PLC de seguridad para mantener PLe.

Máquina cortadora láser “Cortina de grado manual en la zona de carga

Las máquinas de corte por láser cambian el perfil de riesgo. La trituración no es el principal peligro: los principales peligros son la luz láser de clase 4, la escoria fundida de alta velocidad y un pórtico móvil. Aquí una cortina de luz de seguridad no protege el cabezal de corte. Simplemente protege el área de carga/descarga del transbordador y la estación de manipulación de láminas, manteniendo alejado al personal mientras la mesa indexa y el haz se energizan dentro de su recinto.

Las prioridades de especificación cambian en consecuencia:

• La resolución de 20-25 mm (grado de la mano) no es necesaria porque los operadores no alcanzan entre láminas planas con los dedos; cruzan la lanzadera con el antebrazo.
• Una altura de protección de al menos 900 mm protege la envolvente de alcance del operador de pie en la estación de carga.
• aislamiento de longitud de onda IR: los emisores AOPD funcionan a ~850-950 nm (Clase 1). Los láseres de corte de fibra funcionan a 1.064 nm y los cortadores de CO2 a 10,6 m, por lo que la fuente de la cortina y el haz de corte no interfieren. Sin embargo, nunca se debe permitir una cortina como contención primaria de Clase 4; esa responsabilidad reside en el recinto láser entrelazado debajo ANSI Z136.1.
• Rango de 0 a 10 m o más: muchos cortadores de plataforma modernos tienen espacios entre la mesa de la lanzadera que oscilan entre 6 y 8 m; especifique una cortina con espacio para la cabeza.
• La cortina lógica de enclavamiento debe enclavarse directamente con el accionamiento de la mesa lanzadera y la puerta de acceso al recinto, no con la señal de emisión láser. Cualquier cabezal de corte debería poder continuar su programa dentro del recinto cerrado mientras la mesa está cerrada con llave.

Error común del cortador láser. Suponiendo que una cortina es la contención láser principal. Un láser de Clase 4 capaz de cegar a un transeúnte a través de un párpado cerrado requiere un recinto entrelazado completamente opaco clasificado según ANSI Z136.1. La cortina de luz de seguridad es una barrera secundaria para los operadores de la zona de carga «no reemplaza la caja totalmente metálica alrededor de la trayectoria del haz.

Punzonadora « Tipo 4 Grado de dedo, sin excepciones

La aplicación bien documentada para cortinas fotoeléctricas de luz de seguridad son las prensas perforadoras mecánicas e hidráulicas -ñon y sigue siendo el uso de mayor participación. OSHA 29 CFR 1910.217 establece requisitos para dispositivos de detección de presencia alrededor de prensas eléctricas mecánicas, y en el párrafo (h) encontramos los requisitos para la operación PSDI (Inicio del dispositivo de detección de presencia) -n donde romper y limpiar la cortina realmente comienza la carrera de la prensa. La especificación de rendimiento de soporte es ANSI B11.19-2019, que exige explícitamente la detección de presencia tipo 4 (o equivalente) para prensas eléctricas.

Ahora el cálculo de la distancia de seguridad ISO 13855 se convierte en el requisito máximo de soporte de carga. Aquí está la fórmula:

Ejemplos trabajados para tres escenarios de prensa representativos, con una cortina de dedo de 14 mm a 12 m de respuesta:

Clase de prensa	Tiempo de parada Ts	Cortina tc	Total T	Requerido S
Servoprensa de 50 toneladas	80 ms	12 ms	92 ms	184 mm
Mecánica de 200 toneladas	200 ms	12 ms	212 ms	424 mm
Freno hidráulico de 600 toneladas	350 ms	12 ms	362 ms	724 mm

Para una cortina de dedo de 14 mm, la penalización C cae a cero (ya que d 14 = 0), por lo que la distancia está dominada por el tiempo de parada. Lección: una distancia mínima de 424 mm en una prensa de 200 toneladas significa que la cortina debe estar a casi medio metro del espacio del troquel. Si el diseño físico no permite 424 mm, la única solución legítima es una plegadora más rápida, no una cortina más cercana. OSHA 1910.217 párrafo (h) requiere explícitamente la medición del tiempo de parada de la prensa como parte del ciclo de certificación PSDI, no una vez en la instalación.

El catálogo de cortinas de luz de seguridad ENT de QJKH enumera explícitamente prensas mecánicas, prensas hidráulicas, máquinas cizalladoras y máquinas dobladoras como aplicaciones directas, con la serie ENT-14 (resolución de 14 mm) certificada según IEC 61496 tipo 4, SIL 3, Cat. 4 / PL e ñona la calificación mínima para el caso de uso 1910.217(h) y TUV auditados.

Resolución de elección: la regla 14 / 25 / 40

La resolución es la especificación que los compradores suelen equivocarse. La parte del cuerpo protegida determina el espaciado de la viga de la cortina, y no al revés. Según ISO 13855, la resolución que seleccione determina la penalización C agregada a la distancia de seguridad y la penalización C no es negociable.

Un mnemotécnico resume todo el marco 'la Regla 14/25/40: catorce para el dedo, veinticinco para la mano, cuarenta para el cuerpo. Memoriza estos tres números y el resto de la decisión de resolución es algorítmica.

Resolución	Parte del cuerpo protegida	Constante ISO 13855 C	Caso de uso típico
14 mm	Dedo/punta de los dedos	8×(d «14) = 0 mm	Presione el espacio del dado, puerta IMM
20-30 mm	Mano/muñeca	850 mm (fijo)	Zonas de carga de lanzadera, acceso CNC
40-45 mm	Brazo/cuerpo	850 mm (fijo)	Perímetro de la celda del robot, entrada del transportador

No se puede exagerar una advertencia: si el acceso con los dedos es físicamente posible, una cortina de 30 mm es un incumplimiento según la norma ISO 13855 ñan, no es un problema de distancia que pueda compensarse con milímetros adicionales. La familia de otorrinolaringología de QJKH refleja esta dicotomía directamente con series de precisión de detección de 14 mm, 25 mm y 45 mm. Elija la resolución en función de la parte del cuerpo y luego deje que las opciones de alcance y altura de protección sigan de forma natural.

Cuando un escáner láser de seguridad supera a una cortina de luz

Una cortina de luz no siempre es la mejor opción. Tres escenarios amenazan la especificación hacia un escáner láser de seguridad: (1) el objeto protegido “se mueve”, como ocurre con los AGV, los robots móviles o los carros lanzadera, donde no se pueden utilizar soportes fijos de emisor/receptor; (2) la zona protegida es un contorno de piso irregular y no se necesita una forma de campo programable en plano rectangular; y (3) la celda de trabajo debe reconfigurarse para el turno A/cambio B sin necesidad de volver a montarla físicamente.

Para obtener un marco de decisión completo de tres reglas que defina cuándo el escáner supera la cortina -, incluida la prueba estacionaria versus móvil y la lista de verificación de geometría de campo -, explore nuestra cobertura en profundidad escáneres láser de seguridad industrial para protección de máquinas. Para puntos estacionarios con geometría plana, la cortina casi siempre gana en costo, respuesta y diagnóstico!

Lista de verificación de especificaciones « Los diez puntos

Una especificación completa de cortina de luz de seguridad fotoeléctrica aborda estos diez problemas. Cada línea (excepto donde se indique lo contrario) incluye una respuesta representativa de una configuración QJKH ENT-14-C1200 (una cortina tipo 4 de grado de dedo con una altura protectora de 1200 mm y un alcance de 0 a 5 m, típica de una configuración IMSS/prensa.

1. Resolución ñan 14mm dedo / 25mm mano / 45mm cuerpo.ENT-14: 14mm.
2. Altura de protección (H) -gnora que cubre todo el volumen de alcanceENT-14-C1200: 1200 mm.
3. Rango de funcionamiento « distancia entre emisor y receptor. Rango C ENT: 0-5 m.
4. Clase de tipo ñona Tipo 2 (PLc), Tipo 3 (PLd), tipo 4 (PLe).ENT: Tipo 4 / PL e / SIL 3.
5. Tiempo de respuesta « utilizado en la fórmula ISO 13855 de distancia de seguridad.ENT: 6-30,8 ms.
6. Silenciar/blanquear -¿soporte para el paso de material?ENT: silenciar soportado mediante relé SRB.
7. Tipo de salida PNP ñona o NPN OSSD, corriente de carga ACTUAL: OSSD dual, carga de 100 mA, PNP/NPN seleccionable mediante control remoto IR.
8. Conector -estándar industrial M12 de 5 pinESENT: M12 de 5 pines.
9. Inmunidad a la luz ambiental ñan 3000lux incandescente / 10 000lux luz solar. [topend para condiciones adyacentes al exterior o de carga solar].ENT: 3000 / 10 000lux.
10. Soporte de montaje frontal/lateral de montaje -ST, soporte de ranura en T, magnético, soporte para tubería.ENT: Tapa protectora magnética CX / GZ / T-slot TC / FZ.

“En cada modernización de cada nueva prensa, la decisión de seguridad más importante que toma un integrador es si especificó la cortina desde el lado de la parte del cuerpo, dedo, mano, cuerpo ñan o desde el lado del catálogo, yendo con un número de pieza conveniente que se adaptaba a una venta. Los que van con el número de pieza pasan una auditoría; los que van con parte del cuerpo son una deposición a punto de suceder”

Para especificar una cortina tipo 4 de grado de dedo con un módulo de relé de seguridad compatible, comience con el QJKH familia de productos de cortinas de luz de seguridad como base, simplemente agregue el Módulo de relé de seguridad SRB para mantener la arquitectura Cat.4 desde OSSD hasta el controlador. Hay muestras gratuitas disponibles para OEM calificados y socios de integración.

Preguntas frecuentes

¿Puedo utilizar una cortina de luz de 30 mm en una plegadora?

Sólo si la geometría física impide cualquier acceso con los dedos al espacio del troquel, lo cual en una plegadora de herramienta abierta casi nunca. ISO 13855 considera 30 mm una resolución de grado manual con una penalización C estática de 850 mm, pero el verdadero problema es si la punta de un dedo puede entrar al espacio de peligro a través de un espacio de 30 mm. En la mayoría de las plegadoras puede hacerlo, por lo que la solución adecuada es una cortina de 14 mm para dedos. Una cortina de 30 mm en una plegadora normalmente expuesta es un análisis de riesgos fallido, no una optimización del costo.

¿Qué resolución necesito para una máquina de moldeo por inyección?

Grado de dedo de 14 mm, tipo 4/PL e, con una altura protectora que cubre toda la abertura de la puerta, además de un pequeño margen de zona muerta en el marco. Los operadores IMM llegan repetidamente para desalojar piezas o colocar insertos, por lo que la resolución de los dedos debe ser la mínima. Agregue una entrada de silenciamiento correctamente entrelazada si un brazo robótico de extremo del brazo pasa por la abertura -ong nunca use un interruptor de silenciamiento manual.

¿OSHA requiere cortinas de luz de seguridad para prensas eléctricas?

OSHA 29 CFR 1910.217 exige un dispositivo de detección de presencia (o protección equivalente) en todas las prensas eléctricas mecánicas utilizadas en modo PSDI, y se refiere a ANSI B11.19 como criterio de factor de seguridad. ANSI B11.19-2019 luego exige IEC 61496 tipo 4 para su función de detección de presencia. Entonces, aunque OSHA no establece explícitamente “Tipo 4”, esta cadena de estándares convierte al Tipo 4 en una presunción de hecho obligatoria. Cualquier cortina que no sea de Tipo 4 en una prensa eléctrica no pasará una evaluación de OSHA según la cláusula de deber general.

¿Cómo calculo la distancia de seguridad de una cortina de luz?

Aplicar la formulación ISO 13855 S= (KT)+C. Elija un valor inicial de K=2000 mm/segundo para el enfoque de acceso predeterminado; agregue el tiempo de parada de la prensa más el tiempo de respuesta de la cortina para obtener T; finalmente agregue la penalización C para cualquier resolución que haya seleccionado (cero para el dedo de 14 mm, 850 mm para la mano o el cuerpo). Ejemplo: una prensa mecánica de 200 toneladas con un tiempo de parada de 200 milisegundos y una cortina de 14 mm con un tiempo de respuesta de 12 milisegundos da como resultado S= 2000 0,212 + 0= 424 mm de distancia mínima de montaje.

¿puede una cortina de luz proteger varios lados de una máquina?

Hasta el final, ya sea en cascada (encadenando múltiples segmentos de cortina a un solo controlador) o espejos de desviación (enrutando un solo haz alrededor de las esquinas). Los espejos producen una atenuación de ~15% por rebote, por lo que tres espejos producen una pérdida de aproximadamente 40%. Especifique una cortina de mayor alcance para tener esto en cuenta. La cascada es la opción más limpia para los sistemas tipo 4, ya que preserva la cadena de diagnóstico de extremo a extremo.

¿qué es borrar versus silenciar en una cortina de luz de seguridad?

La pigasificación ignora una región fija del campo de haz permanentemente 'valiosa cuando un dispositivo de máquina reemplaza permanentemente parte del área protegida. El silenciamiento desactiva temporalmente toda la cortina para una ventana de proceso establecida 'utilizada cuando el material pasa a través del plano como parte del ciclo normal. Geometría estática (blanqueo) versus temporal (silenciamiento). Tanto potente como propenso a mal uso; Cada ciclo de silenciamiento debe estar comandado por una referencia externa redundante y verificada, nunca por un interruptor manual.

¿una cortina de luz reemplaza una protección dura?

No siempre. Las cortinas ligeras son un ligero toque de cheval en puntos donde las protecciones duras son la respuesta incorrecta (carga/descarga, cambio de herramienta, eliminación de piezas). Las líneas de protección perimetrales fijas, los riesgos de fragmentación/fragmentación/expulsión térmica de alta energía y los gabinetes láser de Clase 4 siguen siendo los mejores para barreras de aislamiento duras. Cortinas de luz en los puntos de acceso perimetrales, en todos los demás lugares todavía ganan las protecciones duras.