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Mensch-Maschine-Schnittstelle Warum ein automatischer Potenzialausgleich in Tragarmsystemen wichtig ist

Matthias Müller erklärt, welche Gefahr von Tragarmsystemen ausgeht und wie sich Schäden und Fehler vermeiden lassen. Das Stichwort lautet automatischer Potenzialausgleich.

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Mit einem automatischen Potenzialausgleich im Tragarmsystem Rittal CP 60/120/180 will das Unternehmen eine gefährliche Sicherheitslücke an der Schnittstelle Mensch-Maschine schließen.
Mit einem automatischen Potenzialausgleich im Tragarmsystem Rittal CP 60/120/180 will das Unternehmen eine gefährliche Sicherheitslücke an der Schnittstelle Mensch-Maschine schließen.
(Bild: S.Häuslein/konstruktionspraxis )

Herr Müller, Sie sagen, Tragarmsysteme sind in elektrotechnischer Hinsicht oft nicht auf dem Stand der Technik – wieso?

Bei Kabelinstallationen im Inneren von Tragarmsystemen fehlen oft passive Schutzvorrichtungen wie etwa Kantenschutzelemente, die das Aufscheuern von Kabeln verhindern. Aber auch aktive Schutzmaßnahmen wie ein automatischer Potenzialausgleich über alle Elemente eines Tragarmsystems fehlen, damit im Falle eines defekten Kabels der Anlagenbediener nicht unter elektrischer Spannung steht.

Welche Schutzmaßnahmen müssen denn Tragarmsysteme konkret für die Schnittstelle Mensch-Maschine aufweisen?

Die Erdung von metallischen Teilen an elektrischen Anlagen ist aus Sicherheitsgründen praktisch überall vorgeschrieben. Dies gilt für alle elektrischen Geräte und Anlagen – von der Lampe bis zur Niederspannungshauptverteilung. Der Grund ist einleuchtend: Im Fehlerfall – wenn also zum Beispiel ein Gehäuseteil unter Spannung stehen könnte – würde dies zu einer Gefährdung von Personen durch Stromschlag führen. Und gerade vor der ungewollten Berührung lebensgefährlicher Spannung soll ein Gehäuse schützen. Sicherheit geht vor – das gilt auch bei der Installation von Tragarmsystemen für die Maschinenbedienung. Mit einem automatischen Potenzialausgleich an unserem Tragarmsystem Rittal CP 60/120/180 haben wir eine gefährliche Sicherheitslücke an der Schnittstelle Mensch-Maschine geschlossen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Mehr Schutz für Anlagenbediener und mehr Sicherheit für Maschinenhersteller – ohne Mehraufwand und Mehrkosten.

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Was für Schäden/Fehler können denn ohne solche Schutzmaßnahmen passieren?

Wenn zum Beispiel ein Kabel bricht, kommt Spannung auf das Tragarmsystem. Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr eines Stromschlags für den Benutzer. Viele Unternehmen haben deswegen heute bereits andere und zum Teil sehr aufwändige und kostenintensive Lösungen im Einsatz.

Ihre Tragarmsysteme sind seit zwei Jahren standardmäßig mit einem automatischen Potenzialausgleich ausgestattet – was heißt das?

Waren bislang drehbare Elemente eines Tragarmsystems wie Gelenke ohne Vorkehrungen eines Potenzialausgleichs ausgerüstet, verfügen alle Drehelemente des CP über sogenannte Schleifkontakte, um einen sicheren elektrischen Kontakt über das gesamte System zu gewährleisten. Clevere Kantenschutzelemente aus Kunststoff, die sich zwischen Tragprofilen und Eckelementen einfach auf das Innenprofil aufstecken lassen, verhindern, dass Leitungen geknickt oder aufgescheuert werden. In Gesprächen mit unseren Kunden erfahren wir immer wieder, dass der automatische Potenzialausgleich ein wichtiges Entscheidungskriterium für Maschinen- und Anlagenbauer ist.

Das Video zeigt das Tragarmsystem und dessen Baukastenaufbau und veranschaulicht das Funktionsprinzip des automatischen Potenzialausgleichs.

Wie funktioniert dieser automatische Potenzialausgleich genau?

Normalerweise würde man mit Erdungsbändern arbeiten, die aber sehr starr sind und deshalb nicht für den Einsatz an Tragarmsystemen geeignet sind. Das Prinzip wie wir es anwenden, kennen wir aus der Automobilindustrie. Wir arbeiten an den Tragarmgelenken mit zwei drehbaren und ineinander gesteckten Bauteilen, die über eine Feder eine permanente Schleifwirkung erzeugen.

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So wird der automatische Potenzialausgleich erzeugt

Waren bislang drehbare Elemente eines Tragarmsystems wie Gelenke ohne Vorkehrungen eines Potenzialausgleichs ausgerüstet, verfügen alle Drehelemente des Rittal-Tragarmsystems CP standardmäßig über sogenannte Schleifkontakte, um einen sicheren elektrischen Kontakt über das gesamte System zu gewährleisten. Kantenschutzelemente aus Kunststoff, die sich zwischen Tragprofilen und Eckelementen einfach auf das Innenprofil aufstecken lassen, verhindern, dass Leitungen geknickt oder aufgescheuert werden.

So wird der automatische Potenzialausgleich erzeugt: An den Tragarmgelenken bewirkt eine Feder eine permanente Schleifwirkung zwischen zwei drehbaren und ineinander gesteckten Bauteilen.
So wird der automatische Potenzialausgleich erzeugt: An den Tragarmgelenken bewirkt eine Feder eine permanente Schleifwirkung zwischen zwei drehbaren und ineinander gesteckten Bauteilen.
( Bild: Rittal )

Warum ist dieses Merkmal so wichtig?

Ganz einfach, einerseits sehen wir bei unseren Kunden oft verschiedene Anwendungen und konstruktive Lösungen, die sowohl aufwändig in der Umsetzung als auch kostenintensiv sind. Wird andererseits gar nichts unternommen, besteht im schlimmsten Fall die Gefahr eines Stromschlags für den Anwender. Beides soll vermieden werden, was wir mit unserer Lösung sicherstellen möchten.

Welche Erfahrungen konnten Sie mit Anwendern machen, die ihr Tragarmsystem bereits im Einsatz haben?

Der Potenzialausgleich ist serienmäßig in unseren neuen Tragarmsystemen und übrigens auch in unseren Schaltschränken integriert. Wir machen immer wieder die Erfahrung, dass Kunden, die bisher aufwändige Lösungen im Einsatz hatten, auf unser System umstellen. Das spart bares Geld.

Vielen Dank, Herr Müller.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht