LEDs im industriellen Umfeld Wie sich Maschinen kostengünstig mit LEDs ausleuchten lassen

Anbieter zum Thema

PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Treston Deutschland GmbH

Maschinen und technische Anlagen lassen sich mit LEDs effizent und kostengünstig beleuchten, da diese sich dimmen lassen und ihr Energieverbrauch gegenüber klassischer Beleuchtung geringer ist.

Eine optimale Ausleuchtung des Innenraums von Maschinen verbessert die Sichtverhältnisse. Das ist eine wesentliche Grundlage, um Maschinen und Anlagen besser zu warten oder in Betrieb zu nehmen. Hinzu kommt, dass sich Maschinen schneller entstören lassen und der laufende Fertigungsprozess genau beobachtet und kontrolliert werden kann. Nur so lassen sich unnötige Kosten vermeiden sowie die Einhaltung der geforderten Produktqualität und bestätigten Liefertermine sicherstellen.

Der Innenraum einer Maschine wird überwiegend noch mit Maschinenleuchten ausgeleuchtet, die als Leuchtmittel eine Leuchtstoffröhre oder Energiesparlampe verbaut haben. Diese Leuchtmittel müssen mit einer Spannung von 230 V_AC versorgt werden. Der Trend im Maschinenbau geht jedoch dahin, wegen der maximal zulässigen Berührungsspannung von 50 V_AC respektive 120 V_DC möglichst wenige 230-V-Komponenten zu verbauen. Aus diesem Grund hält die LED-Technik zunehmend Einzug in die Maschinenleuchten, denn entsprechende Leuchten benötigen lediglich eine Spannung von 24 V_DC. Hinzu kommt, dass die LED-Technik energieeffizient ist, eine lange Lebensdauer bietet, eine geringe Wärmeentwicklung an der Lichtaustrittsfläche, hohe Vibrationstoleranz und Stoßfestigkeit aufweist sowie auf die Verwendung von Quecksilber verzichtet.

Optimal an die Umgebungs- bedingungen angepasst

Phoenix Contact bietet Maschinenleuchten auf LED-Basis aus der Produktfamilie PLD (von Phoenix Lighting Devices), die Dank ihrer integrierten Optik selbst bei einer an hoher Stelle installierten Leuchte nicht blenden (Bild 1). Außerdem lässt sich die Helligkeit der PLD-Maschinenleuchten durch kontinuierliches Dimmen an die jeweiligen Gegebenheiten der Maschine – beispielsweise Reflektionen durch metallische Maschinenteile – sowie an die verschiedenen Maschinenzustände – zum Beispiel Einrichtbetrieb, Entstörung oder Prozessbeobachtung – anpassen.

Bildergalerie

Energie lässt sich mit dem Dimmen zusätzlich einsparen. Schnell ablaufende rotatorische, translatorische oder vibrierende Vorgänge können durch Ausnutzung des so genannten Stroboskop-Effekts visuell zum Stillstand gebracht und dadurch besser beobachtet oder überwacht werden. Zu diesem Zweck können die PLD-Maschinenleuchten im Blitzmodus arbeiten. Sowohl das Dimmen der Leuchte als auch die Ansteuerung im Blitzmodus erfolgt jeweils über ein von außen an die Leuchten anzulegendes pulsweitenmoduliertes 24-VDC-Signal (PWM-Signal). Das PLD-Portfolio umfasst mit 200, 365 und 695 mm drei Leuchtenlängen mit je zwei Abstrahlwinkeln von 50 und 100°. Der Maschinenbauer oder –betreiber kann also die für den zu beleuchtenden Bereich am besten geeignete Leuchte auswählen und über die Einstellmöglichkeiten flexibel an die entsprechenden Umgebungsbedingungen anpassen (Bild 2).

Profinet- oder Profibus-Schnittstelle inklusive

Die PLD-Maschinenleuchten lassen sich auf unterschiedliche Weise in ein geplantes oder vorhandenes Maschinenkonzept integrieren. Die PLD-Kommunikationsmodule lassen sich in die Maschinensteuerung einbinden, da sie durch die eingebaute Profinet- oder Profibus-Schnittstelle auf kurzem Weg an das in der Maschine genutzte Bussystem angekoppelt werden können (Bild 3). Dazu wird das PLD-Kommunikationsmodul vor die Leuchte respektive die erste Leuchte einer Leuchten-Serienschaltung geschaltet und über das Bussystem der Maschine parametriert. Je nach Parametrierung steuert das Kommunikationsmodul die Leuchten dann im Dauerlicht-, Dimm- oder Blitzbetrieb an. Eine von den Leuchten bei Übertemperatur oder einem Fehler am LED-Treiber generierte Störungsmeldung wird vom Kommunikationsmodul unmittelbar an die Maschinensteuerung gemeldet. Durch die frühzeitige Information verkürzt sich ein unter Umständen aus dem Ausfall der Beleuchtung resultierender Maschinenstillstand erheblich.

Wenn alle Funktionen der LED-Leuchte verwendet werden sollen

Neben dem PLD-Kommunikationsmodul lassen sich die PLD-Maschinenleuchten über eine I/O-Station in Schutzart IP20 oder ein I/O-Modul in Schutzart IP67 ansteuern. Bei Verwendung einer PWM-Klemme können wie beim Kommunikationsmodul alle Funktionen der Leuchten genutzt werden (Bild 4). Sofern die LED-Leuchten nur ein- und ausgeschaltet, aber beispielsweise nicht gedimmt werden sollen, bietet sich die nahezu leistungslose Ansteuerung über digitale Ausgabeklemmen oder –module an. Im Vergleich zum Wegschalten der kompletten Spannungsversorgung spart diese Art der Ansteuerung zusätzliche Relais oder Schalter mit höherer Schaltleistung ein.

Damit die PLD-Maschinenleuchten an dem dafür vorgesehenen Ort montiert werden können, steht dem Installateur verschiedenes Montagezubehör zur Verfügung. Die Leuchten lassen sich beispielsweise mit den zum Lieferumfang gehörenden Montageplatten auf einer Fläche oder an einem Maschinenprofil mit M6-Schrauben anbringen. Die Installation einer nach unten scheinenden Leuchte auf einer vertikalen Fläche erfolgt durch Montagewinkel, deren Abstand zuein- ander aufgrund der Gewindekanäle auf der Leuchten-Rückseite anforderungsgerecht angepasst werden kann. Eine besonders flexible Einbaumöglichkeit eröffnet der schwenkbare Winkel, durch den sich die Leuchte auf einen Winkel von 0 bis 90° ausrichten lässt. Sollen die Leuchten an schmalen Maschinenteilen montiert werden, ist eine Adapterplatte erhältlich.

Selbst bei langen Maschinen, wie sie beispielsweise im Bereich der Holzbearbeitung üblich sind, erweist sich der Verkabelungsaufwand als gering, obwohl eine Vielzahl an Maschinenleuchten verbaut ist. Dazu werden bis zu 15 PLD-Maschinenleuchten mit M12-Sensor-/Aktorleitungen hintereinander geschaltet. Das führt zu einer deutlichen Reduzierung des benötigten Leitungsmaterials und der für das Verlegen erforderlichen Zeit. Mit der M12-Schnellverriegelung Speedcon schließt der Anwender die Leitungen dann schnell und zuverlässig an die Leuchten an.

Bis zu 65.000 Betriebsstunden mit LED-Leuchten

Die PLD-Maschinenleuchten weisen frühestens nach 65.000 Betriebsstunden mindestens 70 Prozent ihrer Anfangshelligkeit auf. Im Vergleich zu Maschinenleuchten mit Leuchtstoffröhren, deren Lebensdauer rund 20.000 Stunden beträgt, entfällt somit die Notwendigkeit, das Leuchtmittel während der Gesamtnutzungsdauer der Maschine mehrmals auszutauschen. Dies ist vor allem bei Maschinen vorteilhaft, in denen die Leuchten so installiert sind, dass sich das Leuchtmittel nur durch Entfernen von Maschinenabdeckungen und damit verbundenen längeren Stillstandzeiten wechseln lässt. Als Beispiel seien Druckmaschinen genannt.

Um die Lebensdauer der PLD-Maschinenleuchten voll auszuschöpfen, sind sie optimal vor einem vorzeitigen Ausfall durch Verpolung, zu hohe Versorgungsspannung oder Übertemperatur geschützt. Das in Schutzart IP67 ausgelegte Gehäuse schützt die Leuchten-Elektronik und Optik vor eindringendem Schmutz und Wasser. Darüber hinaus hält ein vier Millimeter starkes Verbundsicherheitsglas (VGS) Beschädigungen von der hochwertigen Optik ab. Das Verbundsicherheitsglas bewahrt hier sowohl den Maschinenbediener als auch die Maschine vor splitterndem Glas.

* Thorsten Matthies ist Mitarbeiter im Produktmarketing Signalisierung und Beleuchtung bei Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.

(ID:42243334)