■限位開關(guān)的概念

限位開關(guān)，指為保護(hù)內(nèi)置微動開關(guān)免受外力、水、油、氣體和塵埃等的損害，而組裝在外殼內(nèi)的開關(guān)，尤其適用于對機(jī)械強(qiáng)度和環(huán)境適應(yīng) 性有特殊要求的地方。
形狀大致分為橫向型、豎向型和復(fù)合型。下圖表示典型的豎向型限位開關(guān)的構(gòu)造。限位開關(guān)大致上是由五個(gè)構(gòu)成要素組成的。



 

■內(nèi)置微動開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)

對于限位開關(guān)來說，微動開關(guān)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是與密封性能和動作特性直接相關(guān)的重要部分。其構(gòu)造分為三類，如下表所示。

（1）活塞型
根據(jù)密封方法不同，有表中的A型和B型2個(gè)種類。A型是用O型環(huán) 或薄膜密封的，由于密封橡膠沒有外露，在抵制工作機(jī)械的切割碎 屑方面功能較強(qiáng)大，但其反面影響是，有可能會將砂子、切割粉末 等壓入活塞的滑動面。B型雖然不會把砂子、切割粉末等壓入，且 密封性能優(yōu)于A型，但由于熾熱的切割碎屑飛濺過來，有可能會損 壞橡膠帽。因此，要根據(jù)使用場所的不同選用A型或B型。而柱塞 型仍然通過柱塞的往復(fù)運(yùn)動壓縮或吸進(jìn)空氣。 為此，如果長時(shí)間將柱塞壓入，限位開關(guān)內(nèi)的壓縮空氣逸失，內(nèi)部 壓力將與大氣壓相同，即使急于讓柱塞復(fù)位，柱塞卻有遲緩復(fù)位的 傾向。為了避免發(fā)生這種故障，設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)柱塞的壓入將空氣的 壓縮量控制在限位開關(guān)內(nèi)部全部空氣量的20％以內(nèi)。另外，為了延 長微動開關(guān)的壽命，在這一構(gòu)造內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)OT吸收機(jī)構(gòu)，該 OT吸收機(jī)構(gòu)采用OT吸收彈簧，用以吸收殘余的柱塞的行程。該機(jī) 構(gòu)相對于柱塞的運(yùn)動，在中途停止按壓微動開關(guān)輔助柱塞的行程。

（2）鉸鏈擺桿型
在擺桿端部（滾珠），柱塞的行程量根據(jù)擺桿的比例擴(kuò)大，因此， 一般不使用OT吸收機(jī)構(gòu)。

（3）旋轉(zhuǎn)擺桿型
舉一個(gè)典型的示例，來示例WL的構(gòu)造，但除此之外，還有兩個(gè)類 型：將復(fù)位柱塞的功能賦予柱塞的類型；通過線圈彈簧獲取復(fù)位 力、用凸輪帶動輔助柱塞的類型。

■開關(guān)的構(gòu)成材料

開關(guān)的主要部分是由下列材料構(gòu)成的

限位開關(guān) 用語說明

為保護(hù)小型開關(guān)不受外力、水、油、塵 埃等的侵害而將其裝入金屬外殼或者塑料 外殼中的開關(guān)。（以下稱開關(guān)）

 一般指作為開關(guān)特性和性能的保證標(biāo)準(zhǔn)的 量， 如額定電流， 額定電壓等， 以特定 的條件為前提。

指利用接點(diǎn)的機(jī)械開合來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能。

根據(jù)各種用途構(gòu)成接點(diǎn)的電氣輸入輸出電路的方式。

用導(dǎo)線對端子部分完好配線， 通過充填樹 脂使該部分固定， 消除暴露在外的帶電部 分， 提高密封性的一種方法。

將過行程(OT)設(shè)為規(guī)格值，在未通電狀態(tài)下的開關(guān)壽命。

將過行程(OT) 設(shè)為規(guī)格值，在額定負(fù)載（阻性負(fù)載）下的開關(guān)壽命。

沒有施加外力時(shí)驅(qū)動桿的位置。

向驅(qū)動桿施加外力，使可動接點(diǎn)剛從自由位置的狀態(tài)開始反轉(zhuǎn)時(shí)的位置。

驅(qū)動桿到達(dá)驅(qū)動桿停止檔時(shí)的位置。

減少對驅(qū)動桿的外力，使可動接點(diǎn)剛從動 作位置反轉(zhuǎn)到自由位置狀態(tài)時(shí)驅(qū)動桿的位置。

為了從自由位置移動到工作位置所必須給 驅(qū)動桿施加的力。

為了從總行程位置移動到回復(fù)位置，必須 對驅(qū)動桿施加的力。

驅(qū)動桿從自由位置到動作位置的移動距離 或移動角度。

驅(qū)動桿從動作位置到總行程位置的移動距 離或移動角度。

驅(qū)動桿從動作位置到返回位置的移動距離 或移動角度。

驅(qū)動桿從自由位置到總行程位置的移動距 離或移動角度。

對目錄中使用的上述規(guī)格用語說明如下。

「電氣機(jī)械控制電路設(shè)備」的EN規(guī)格。和IEC60947-5-1的內(nèi)容相同。

使用范圍

開關(guān)按用途來分類。請參考下面的例子。

使開關(guān)動作的額定電流值

使開關(guān)動作的額定電流值

使開關(guān)動作的額定電壓值。不能超過額定絕緣電壓(Ui)。

開關(guān)保持絕緣性的最大額定電壓值。是耐壓值和爬電距離的參數(shù)。

在開關(guān)帶電部位為密封型的開關(guān)中， 持續(xù)通電時(shí)也不會超過規(guī)格規(guī)定的臨界溫升值的電流值。

材質(zhì)為黃銅的端子部位的規(guī)格規(guī)定的臨界溫升值為65℃。

開關(guān)在絕緣不被損壞的情況下可承受的脈沖電壓的峰值。

開關(guān)在短路保護(hù)裝置動作前可承受的電流值。

在短路時(shí)通過切斷保護(hù)開關(guān)的裝置。（斷路器， 保險(xiǎn)絲等）

開關(guān)的使用環(huán)境

有以下4個(gè)等級， 限位開關(guān)屬于污染度3。

防觸電保護(hù)等級：

防觸電等級

限位開關(guān) 使用注意事項(xiàng)

·實(shí)際使用開關(guān)時(shí)，可能會發(fā)生意想不到的問題。因此，應(yīng)在可能實(shí)施的范圍內(nèi)進(jìn)行測試。
·在進(jìn)行實(shí)際設(shè)備確認(rèn)時(shí)， 不僅是負(fù)載條件， 使用環(huán)境也必須在和實(shí)際使用狀態(tài)相同的條件下進(jìn)行測試。
·目錄中記載的各額定性能值， 如果沒有特別指明， 均為下列條件下的數(shù)值。
  感性負(fù)載： 功率因數(shù)0.4以上（交流）
                        時(shí)間常數(shù)7ms以下（直流）
  燈負(fù)載： 具有恒定電流的10倍浪涌電流的負(fù)載。
  電動機(jī)負(fù)載： 具有恒定電流的6倍浪涌電流的負(fù)載。
  (1)環(huán)境溫度 ： +5～35℃
  (2)環(huán)境濕度 ： 40～70%RH
注. 感性負(fù)載在直流電路中特別成問題，因此必須充分了解負(fù)載的時(shí)間常數(shù)（L/R）的值。

關(guān)于動作力、行程、接觸特性

·圖中所示為動作力→行程→接點(diǎn)接觸力的關(guān)系。為保證高度的 可靠性，必須在合適的接觸力范圍內(nèi)使用。
   使用常時(shí)閉路(NC) 時(shí)操作體的設(shè)置必須保證驅(qū)動桿能返回自由位置。此外，使用常 時(shí)開路(NO)時(shí)，
   必須按下到過行程(OT)的規(guī)定值的70～100% （總行程(TT)的60～80%），以吸收微小的擺振和誤差。
·行程設(shè)定在動作位置(OP)和回復(fù)位置(RP)附近時(shí)， 可能導(dǎo)致接 觸不穩(wěn)定。此外， 如果是在總行程位置(TTP)，
    還可能由于操 作體的慣性導(dǎo)致驅(qū)動桿和開關(guān)本體的損壞， 因此請利用安裝板 和操作體調(diào)整行程。
    （請參考766頁「●擋塊的設(shè)計(jì)」， 767頁「●通過擋塊移動 量設(shè)定行程」， 「●關(guān)于擋塊的面粗糙度」）
·圖中顯示了行程的增減帶來的動作力（接觸力） 的變化。設(shè)定 在OP、RP附近時(shí)接觸力會不穩(wěn)定， 無法確保高度可靠性。
    此外， 抗振動和沖擊能力也會減弱。

·若驅(qū)動桿經(jīng)常處于按下狀態(tài)，會造成初期故障、復(fù)位不良，請定期維護(hù)及更換。

關(guān)于選擇時(shí)的機(jī)械條件

·必須根據(jù)操作方式來選擇驅(qū)動桿。（參考764頁）

·請確認(rèn)操作速度和操作頻率。
    1. 操作速度極慢時(shí)，接點(diǎn)的切換會不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致接觸不良或熔接等問題。
    2. 操作速度極快，動作的沖擊力可能破壞開關(guān)，頻率過高則接點(diǎn)可能來不及切換，因此請不要超過規(guī)定的使用頻率使用。
·請不要向驅(qū)動桿施加過大的力。可能導(dǎo)致?lián)p壞或活動不良。
·行程的設(shè)定請?jiān)诟鳈C(jī)種的合適范圍內(nèi)使用。超過范圍使用， 可能會破壞開關(guān)。

·交流和直流的開關(guān)能力相差很大， 因此請?jiān)陬~定范圍內(nèi)使用。直流的場合、控制容量極低。
    這主要是由于它不像交流那樣有零點(diǎn)（電流零交點(diǎn)）， 一旦產(chǎn)生電弧就很難消失，電弧時(shí)間較長。
    而且電流方向是固定的， 因此會出現(xiàn)接點(diǎn)的遷移現(xiàn)象， 從而因凹凸不平而導(dǎo)致接點(diǎn)無法斷開。
·在包括感應(yīng)在內(nèi)的情況下產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓， 電壓越高能量就越大， 接點(diǎn)的損耗和遷移也越大，
    因此請?jiān)陬~定條件內(nèi)使用。 ·微小電壓、電流的情況下請使用微小負(fù)載用產(chǎn)品。使用一般的銀系接點(diǎn)可能會降低接觸可靠性。

為了延長接點(diǎn)壽命、防止噪聲、及減少因電弧而產(chǎn)生的碳化物或 硝酸， 請使用接點(diǎn)保護(hù)電路。但是如果使用不正確， 可能會適得 其反。
下面介紹接點(diǎn)保護(hù)電路的代表性例子。在濕度高的環(huán)境中， 在容 易產(chǎn)生電弧的負(fù)載（如開關(guān)感性負(fù)載時(shí)） 的條件下， 由電弧所生 成的NOX和水分化合會產(chǎn)生硝酸(NHO3)， 腐蝕內(nèi)部金屬， 影響動 作。如果在高頻率且會產(chǎn)生電弧的電路中使用， 請按照下表使用 接點(diǎn)保護(hù)電路。

請如下使用接點(diǎn)保護(hù)電路(浪涌吸收器)。

如果在開關(guān)微小負(fù)載電路時(shí)使用一般負(fù)載用開關(guān)， 可能會引起接 觸不良。請參考右圖在使用區(qū)域范圍內(nèi)使用開關(guān)。即使在右圖的 使用區(qū)域范圍內(nèi)使用微小負(fù)載型， 如果是開關(guān)時(shí)引發(fā)浪涌電流的 負(fù)載， 接點(diǎn)消耗將加劇， 造成壽命縮短， 因此請根據(jù)需要插入接 點(diǎn)保護(hù)電路。最小適用負(fù)載作為N水準(zhǔn)參考值。這表示在可靠度 為60%(λ60)下的故障率水平。（JIS C5003） λ60=0.5 ×10-6/ 次表示可靠度為60% 的條件下可推定故障率為1/2,000,000以下。

·請不要在1個(gè)開關(guān)的接點(diǎn)上連接異極、異種的電源。

·在電路設(shè)計(jì)時(shí)請不要在接點(diǎn)間加電壓。（可能導(dǎo)致混觸熔化）


 

·即使在發(fā)生異常情況時(shí)， 也不要出現(xiàn)短路的電路。（可能導(dǎo)致導(dǎo)電部位的熔斷）

·開關(guān)用于電子電路（低電壓· 低電流）

  1. 接點(diǎn)的振動、震顫會帶來問題時(shí)，請采取下面的措施。
      (a)插入積分電路。
      (b) 將振動、震顫引發(fā)的脈沖控制在負(fù)載的干擾容限以下。
  2. 對接觸可靠性要求特別高的領(lǐng)域中，原有的銀系接點(diǎn)不合適。
      金系接點(diǎn)的微小電壓、電流用產(chǎn)品的性能較好。
  3. 考慮到安全性，緊急停止用開關(guān)請使用b。
·為了防止電路短路造成的開關(guān)損壞，請?jiān)陂_關(guān)中串聯(lián)具有相當(dāng)于額定電流的1.5～2倍的斷路電流值的瞬斷型保險(xiǎn)絲。
    使用EN認(rèn)證額定值時(shí)，請使用適合IEC60269的10A保險(xiǎn)絲gI即gG。

·請不要在有引火性氣體、爆炸性氣體等環(huán)境中單獨(dú)使用開關(guān)。
    隨著開關(guān)引起的電弧發(fā)熱，會造成失火或爆炸等原因。
·開關(guān)不是防水密封結(jié)構(gòu)， 因此在油或水噴濺、飛散或者有塵埃附著的地方，
     請用保護(hù)蓋來防止直接飛沫。

·限位開關(guān)也會由于在室外或特殊的切削油的關(guān)系導(dǎo)致開關(guān)材質(zhì)變質(zhì)及劣化，
    因此選擇機(jī)種時(shí)請垂詢。
·請將開關(guān)安裝在不會直接接觸到切屑或塵埃的位置。
    必須保證驅(qū)動桿和開關(guān)本體上不會堆積切削屑和泥狀物質(zhì)。

·請不要在有熱水（+60℃以上） 的地方和水蒸氣中使用。
·請不要在規(guī)定外的溫度、戶外空氣條件下使用開關(guān)。各機(jī)種允許的環(huán)境溫度不同。（請確認(rèn)本文中的規(guī)格）。
    如果有急劇的溫度變化， 熱沖擊會導(dǎo)致開關(guān)松動， 造成故障。

·操作人員不小心將開關(guān)安裝在易發(fā)生誤動作或事故的地方時(shí)，請加裝外罩。

·開關(guān)受到連續(xù)的振動和沖擊時(shí)，產(chǎn)生的磨損粉末可能導(dǎo)致接點(diǎn)接觸不良和動作失常、耐久性下降等問題。
    此外，如有過大的振動和沖擊，可能會發(fā)生接點(diǎn)的誤動作和破損等，
    因此請將其安裝在不會受到振動和沖擊的位置和不會發(fā)生共振的方向上。
·使用銀系接點(diǎn)時(shí)如果長期處于低頻率使用或者微小負(fù)載使用狀態(tài)，接點(diǎn)表面生成的硫化膜不會被破壞，
    導(dǎo)致接點(diǎn)接觸不良，因此請使用鍍金的接點(diǎn)和微小負(fù)載用的開關(guān)。
·請不要在硫化氣體(H2S、SO2)，氨氣(NH3)，硝酸氣體(HNO3)，氯氣(Cl2)等惡性氣體和高溫多濕環(huán)境中使用開關(guān)，
    以免發(fā)生接點(diǎn)接觸不良和腐蝕引起的破損等功能障礙。
·環(huán)境中如果存在硅氣體， 則電弧能量會使得氧化硅堆積在接點(diǎn)上， 導(dǎo)致接觸不良。
    開關(guān)周圍有硅油、硅填充劑、硅電線等硅制品時(shí)， 請通過接點(diǎn)保護(hù)電路來抑制電弧并消除產(chǎn)生硅氣體的源頭。

·在一直按下的狀態(tài)下， 如果開關(guān)頻率較低（1次以下/日）， 則可能會由于零件的劣化導(dǎo)致復(fù)位不良。
    請事先確認(rèn)并定期進(jìn)行檢查。
·開關(guān)的壽命除了性能欄中記載的機(jī)械壽命和電氣壽命以外，還與使用環(huán)境導(dǎo)致的各部位的劣化
    （尤其是橡膠類、樹脂類的劣化和金屬部位的腐蝕等）有關(guān)。因此，請定期進(jìn)行檢查和更換，防止事故的發(fā)生。
·當(dāng)長期不設(shè)置ON/OFF時(shí)，接點(diǎn)會由于氧化等原因而發(fā)生接觸可靠性降低的情況。接通不良會造成事故隱患。
·開關(guān)請牢固安裝，并安裝在易于檢查且可以更換的干凈的場所。在難以進(jìn)行檢查和維護(hù)的地方以及黑暗的地方，
    請裝上動作顯示燈。

·請避免在惡性氣體（H2S、SO2、NHO3、Cl2等） 和有塵埃、高溫多濕的環(huán)境中存放開關(guān)。
·存放期超過3個(gè)月時(shí)， 請重新檢查后再使用。

為了提高耐氣候、耐寒、耐熱性能， 使用了硅橡膠， 硅橡膠部分情況下可能產(chǎn)生硅氣體（常溫下可能發(fā)生， 高溫下產(chǎn)生量會進(jìn)一步增加） 。 這種氣體通過電弧能量反應(yīng)， 會生成二氧化硅（SiO2） 。二氧化硅（SiO2） 不斷堆積在接點(diǎn)上， 會發(fā)生接觸障礙， 可能影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
使用前請務(wù)必按照實(shí)際使用條件（包括環(huán)境、動作次數(shù)） 進(jìn)行評價(jià)， 在確認(rèn)性能上沒有問題后， 在進(jìn)行使用。

·在有泥水、粉塵的地方， 請使用機(jī)械部位密封的橡皮帽限位開關(guān)。
·可能會由于臭氧劣化等原因?qū)е孪鹉z材質(zhì)的劣化。
    請選擇采用具有耐候性的橡膠材料（氯丁二烯， 硅， 氟） 的橡膠產(chǎn)品。
·關(guān)于導(dǎo)線和電纜的終端處理， 導(dǎo)線金屬絲部位和屏蔽層部位由于毛細(xì)現(xiàn)象可能發(fā)生雨水浸入，
    因此端子盒內(nèi)配線等請選擇在不會淋水的地方。
·在室外使用限位開關(guān)時(shí)， 限位開關(guān)的鐵零件（螺釘類、柱塞等） 可能會被腐蝕。
    有些特定的機(jī)種中， 耐候性產(chǎn)品已經(jīng)系列化， 敬請選用。（WL-□P1、D4C-□P）
·所謂室外就是指立體停車場等可能受到雨淋和日光照射的環(huán)境， 不包括會受到腐蝕性氣體和鹽害影響的環(huán)境。
    此外結(jié)冰的情況下， 也可能發(fā)生復(fù)位不良或無法滿足規(guī)格。

·為避免開關(guān)的驅(qū)動桿急速返回或受到?jīng)_擊， 請考慮操作體（凸輪、擋塊等） 進(jìn)行操作。
    以相對快的動作操作開關(guān)時(shí)， 必須使用能對繼電器和閥門進(jìn)行充分勵磁且保持行程較長的凸輪和擋塊。
·操作方式、凸輪和擋塊的形狀、頻率、過行程等都會極大地影響壽命、精度。
    因此請將凸輪和擋塊設(shè)計(jì)成平滑的形狀。

·在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、直線運(yùn)動時(shí)也必須在開關(guān)的驅(qū)動桿上施加正常的載荷。

    如下圖所示， 擋塊觸到擺桿時(shí)， 動作位置將無法穩(wěn)定。

·請不要在開關(guān)的驅(qū)動桿上施加偏載荷， 或者引起局部磨擦。

·如果從斜面向開關(guān)的驅(qū)動桿（滾珠） 上施加載荷， 可能會造成驅(qū)動桿和旋轉(zhuǎn)軸的變形、折損，
    因此請保持擋塊垂直。

·請?jiān)O(shè)置驅(qū)動桿不超過過行程(OT)。過行程(OT)超過限制的話，可能引起故障。
    安裝時(shí)請充分考慮操作總行程后進(jìn)行調(diào)整。

·過行程過大時(shí)， 可能會誘發(fā)早期的故障。因此在安裝時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整，
    必須事先對操作體的工序進(jìn)行充分的討論。

·在針狀按鈕型中， 按鈕的行程和操作體的行程必須在一條垂直線上。

·請配合驅(qū)動桿的特性使用開關(guān)。
    請不要如下圖所示箭頭方向那樣使用滾珠懸臂擺桿型。

·請不要對驅(qū)動桿進(jìn)行加工而導(dǎo)致動作位置的變化。
·使用可調(diào)式擺桿等長擺桿時(shí)，可能會造成搖擺狀態(tài)，建議采取下面的措施。
    1. 擋塊的后端設(shè)為平滑的15 ～ 30°角，或者用2 次曲線連接使用。
    2. 請修改電路保證電路中不出現(xiàn)誤動作信號。
    3. 請使用可單側(cè)動作的開關(guān)。（或設(shè)置成單側(cè)動作來使用）
·關(guān)于斜面柱塞型，請使用操作體寬度大于柱塞寬度的產(chǎn)品。

關(guān)于擋塊的速度及角度與驅(qū)動桿的關(guān)系
設(shè)計(jì)擋塊時(shí)， 必須充分考慮擋塊的速度和角度(φ)與驅(qū)動桿形狀等的關(guān)系。
一般的擋塊角度在30～45°的范圍內(nèi)， 擋塊的操作速度(V)應(yīng)該在0.5m/s以下。

＜滾珠擺桿型驅(qū)動桿＞

(1)擋塊不會越過驅(qū)動桿的情況下

注. y是相對于全行程(TT)的比率，表示擋塊的按下量應(yīng)達(dá)到TT的50～80%（50～70%）。

(2)擋塊超過驅(qū)動桿的情況

注. y為相對于全行程(TT)的比例，表示擋塊正確的按下量應(yīng)為TT的50～80%(50～70%)。

在擋塊越過驅(qū)動桿的情況下， 前進(jìn)方向和后退方向的形狀可以相同，但必須避免驅(qū)動桿和擋塊快速分離的形狀。