工業電子之限位開關簡介與結構
限位開關分工作限位開關和極限限位開關，工作限位開關是用來給出機構動作到位信號的。極限限位開關是防止機構動作超出設計范圍而發生事故的。工作限位開關安裝在機構需要改變工況的位置，開關動作后，給出信號，進行別的相關動作。極限限位開關安裝在機構動作的*遠端，用來保護機構動作過大出現機構損壞。

　　限位開關，指為保護內置微動開關免受外力、水、油、氣體和塵埃等的損害，而組裝在外殼內的開關，尤其適用于對機械強度和環境適應 性有特殊要求的地方。　形狀大致分為橫向型、豎向型和復合型。下圖表示典型的豎向型限位開關的構造。限位開關大致上是由五個構成要素組成的。

　　■內置微動開關驅動機構

　　對于限位開關來說，微動開關的驅動機構是與密封性能和動作特性直接相關的重要部分。其構造分為三類，如下表所示。

　　⑴活塞型

　　根據密封方法不同，有表中的A型和B型2個種類。A型是用O型環 或薄膜密封的，由于密封橡膠沒有外露，在抵制工作機械的切割碎 屑方面功能較強大，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運動壓縮或吸進空氣。為此，如果長時間將柱塞壓入，限位開關內的壓縮空氣逸失，內部 壓力將與大氣壓相同，即使急于讓柱塞復位，柱塞卻有遲緩復位的 傾向。為了避免發生這種故障，設計時，根據柱塞的壓入將空氣的 壓縮量控制在限位開關內部全部空氣量的20%以內。另外，為了延 長微動開關的壽命，在這一構造內部設置了一個OT吸收機構，該 OT吸收機構采用OT吸收彈簧，用以吸收殘余的柱塞的行程。該機 構相對于柱塞的運動，在中途停止按壓微動開關輔助柱塞的行程。

　　⑵鉸鏈擺桿型

　　在擺桿端部（滾珠），柱塞的行程量根據擺桿的比例擴大，因此， 一般不使用OT吸收機構。

　　⑶旋轉擺桿型

　　舉一個典型的示例，來示例WL的構造，但除此之外，還有兩個類 型：將復位柱塞的功能賦予柱塞的類型；通過線圈彈簧獲取復位 力、用凸輪帶動輔助柱塞的類型。

　　■開關的構成材料

　　開關的主要部分是由下列材料構成的

　　零件 材料 材料記號 特征

　　接點 金 Au 抗腐蝕性非常優越，用于微小負載。因為其質地較柔軟（維氏硬度HV25～65），因此較易黏著（接點黏著），并且在接點接觸力較大的情況下接點容易凹陷。

　　金、銀合金 AuAg 90%金、10%銀的合金抗腐蝕性非常優越，硬度為HV30～90，比金高，因此廣泛用于微小負載用開關。

　　白金、金、銀合金 PGS 69%金、25%銀、6%白金的合金抗腐蝕性非常優越，硬度也與金銀合金相同，廣泛用于微小負載用開關。稱為作“1號合金”。

　　銀、鈀合金 AgPd 抗腐蝕性較好，但較易吸附有機氣體生成聚合物。50%銀、50%鈀的情況下，硬度為HV100 ～200。

　　銀 Ag 導電率、熱傳導率在金屬中是*大的。雖然表現出較低的接觸電阻，但其缺點是，在硫化氣體的環境中較易生成硫化膜，在微小負載區域較易產生接觸**。硬度為HV25～45。多用于一般負載用開關。

　　銀、鎳合金 AgNi 90%銀、10%鎳的銀、鎳合金導電率與銀接近，在抗電弧、抗熔化方面表現優良。硬度為 HV65～115。

　　銀、銦、錫合金 AgInSn 硬度、熔點較高，抗電弧性優越，不易熔化或轉移。

　　可動彈簧、可動片 彈簧用磷青銅 C5210 壓延性、抗疲勞性及抗腐蝕性優良。已進行退火處理。如果彈簧臨界值（Kb0.075）C5210-H 為40kgf/mm2以上、C5210-EH為47kgf/mm2以上，較低，廣泛用于小型微動開關的可動片。

　　用于彈簧用鈹銅

　　（時效硬化處理型） C1700 C1720 壓延加工后進行時效硬化處理。導電率較高，并且進行硬化處理后，如果彈簧臨界值（Kb0.075）C1700-H在90kgf/mm2以上、C1720-H在47kgf/mm2以上，非常高，用于彈簧臨界值必須為較高的微動開關。

　　彈簧用鈹銅（mill-hardend材料） C1700-□M C1720-□M 出廠時，材料廠商已進行過時效硬化處理（稱為密爾哈敦材料），零件加工后（壓延）無需進行時效硬化處理。如果彈簧臨界值（Kb0.075）在65kgf/mm2以上（參考值），就會比彈簧用磷青銅高，廣泛用于小型微動開關的可動彈簧。

　　彈簧用不銹鋼（奧氏體系列） SUS301-CSP SUS304-CSP 抗腐蝕性優良。臨界值（Kb0.075）SUS301-CSP-H在50kgf/mm2以上、SUS304-CSP-H在40kgf/mm2以上。

　　外殼、保護帽 苯酚樹脂 PF 熱硬化性樹脂。廣泛用于微動開關的外殼材料。UL溫度指數為150℃，UL阻燃級別在94V-1 以上，吸水率為0.1～0.3%。微動開關多使用無氨材料。

　　PBT樹脂 PBTP 熱可塑性樹脂。玻璃纖維強化型多用于微動開關的外殼材料。UL溫度指數為130℃，UL阻燃級別在94V-1以上，吸水率為0.07～0.1。

　　PBT樹脂 PETP 熱可塑性樹脂。玻璃纖維強化型用于微動開關的外殼材料。UL溫度指數為130℃，UL阻燃級別在94V-1以上，吸水率為0.07～0.1。

　　聚酰胺（尼龍）樹脂 PA 熱可塑性樹脂。與PBT和PET相比，玻璃纖維強化型的耐熱性較好。由于吸水率較高，因此請盡量選用吸水率較低的品種。UL溫度指數為180℃，UL阻燃級別在94V-1以上，吸水率為0.2 ～1.2。

　　聚苯硫醚 PPS 熱可塑性樹脂。與PA相比，其耐熱性更為優越。UL溫度指數為200℃，UL阻燃級別在94V-1 以上，吸水率為0.1。

　　開關盒 鋁（鑄件） ADC 多用于限位開關的開關（箱）盒的材料。JIS H5302中有標準。

　　鋅（鑄件） ZDC 與鋁鑄件相比，適用于較薄的部位，抗腐蝕性也比鋁鑄件優越。JIS H5301中有標準。

　　密封橡膠 丁腈橡膠 NBR 耐油性優良，廣泛應用于限位開關。根據結合腈的量將腈的等級分為5類，即極高（43%以上）、高（36～42%）、中高（31～35%）、低（24%以下），耐油性、耐熱型、耐寒性稍有不同。使用溫度范圍為-40～130℃。

　　硅膠 SIR 耐熱型、耐寒性優良，使用溫度范圍為-70～280℃，但耐油性較差。

　　氟化膠 FRM 與腈丁二烯、硅膠相比，耐熱型、耐寒性、耐油性優良，但在耐油性方面根據油的成分不同有時會比腈丁二烯還差。

　　氯丁二烯橡膠 CR 耐臭氧性、耐氣候性較好。廣泛應用于對耐氣候性有特殊要求的微動開關。

　　限位開關 用語說明

　　■一般用語

　　限位開關：

　　為保護小型開關不受外力、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。（以下稱開關）

　　額定值

　　一般指作為開關特性和性能的保證標準的 量， 如額定電流， 額定電壓等， 以特定 的條件為前提。

　　有接點

　　指利用接點的機械開合來實現開關的功能。

　　接觸形式

　　根據各種用途構成接點的電氣輸入輸出電路的方式。

　　樹脂固定（塑封端子）

　　用導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。

　　■與結構、構造相關的用語

　　■關于壽命的用語

　　機械壽命

　　將過行程（OT）設為規格值，在未通電狀態下的開關壽命。

　　電氣壽命

　　將過行程（OT) 設為規格值，在額定負載（阻性負載）下的開關壽命。

　　FP （自由位置）

　　沒有施加外力時驅動桿的位置。

　　OP （動作位置）

　　向驅動桿施加外力，使可動接點剛從自由位置的狀態開始反轉時的位置。TTP （總行程位置）

　　驅動桿到達驅動桿停止檔時的位置。

　　RP （返回位置）

　　減少對驅動桿的外力，使可動接點剛從動作位置反轉到自由位置狀態時驅動桿的位置。

　　OF （動作力）

　　為了從自由位置移動到工作位置所必須給驅動桿施加的力。

　　RF （回復力）

　　為了從總行程位置移動到回復位置，必須對驅動桿施加的力。

　　PT （預行程）

　　驅動桿從自由位置到動作位置的移動距離 或移動角度。

　　OT （過行程）

　　驅動桿從動作位置到總行程位置的移動距離或移動角度。

　　MD （應差行程）

　　驅動桿從動作位置到返回位置的移動距離或移動角度。

　　TT (總行程）

　　驅動桿從自由位置到總行程位置的移動距離或移動角度。

　　■EN60947-5-1規格用語

　　對目錄中使用的上述規格用語說明如下。

　　EN60947-5-1

　　「電氣機械控制電路設備」的EN規格。和IEC60947-5-1的內容相同。

　　使用范圍

　　開關按用途來分類。請參考下面的例子。

　　電流類別 種類 典型用途

　　AC AC-15 超過72VA（伏安）的電磁負載的控制

　　AC-14 72VA（伏安）以下的電磁負載的控制

　　DC DC-12 阻性負載和半導體負載的控制

　　額定動作電流（le)

　　使開關動作的額定電流值

　　額定動作電流（le)

　　使開關動作的額定電流值

　　額定動作電壓（Ue)

　　使開關動作的額定電壓值。不能超過額定絕緣電壓（Ui）。

　　額定絕緣電壓（Ui)

　　開關保持絕緣性的*大額定電壓值。是耐壓值和爬電距離的參數。

　　額定密閉熱電流（I the)

　　在開關帶電部位為密封型的開關中， 持續通電時也不會超過規格規定的臨界溫升值的電流值。

　　材質為黃銅的端子部位的規格規定的臨界溫升值為65℃。

　　額定脈沖耐壓（Uimp)開關在絕緣不被損壞的情況下可承受的脈沖電壓的峰值。

　　有條件的短路電流

　　開關在短路保護裝置動作前可承受的電流值。

　　短路保護裝置（SCPD)

　　在短路時通過切斷保護開關的裝置。（斷路器， 保險絲等）

　　污染度

　　開關的使用環境

　　有以下4個等級， 限位開關屬于污染度3。

　　等級 內容

　　污染度 1 沒有污染，或者只產生干燥的非導電性污染。

　　污染度 2 通常只產生非導電性污染，但由于結露可能導致一時的導電性。

　　污染度 3 產生導電性污染。或者非導電性污染由于結露而產生導電性污染。

　　污染度 4 由于塵埃或雨雪等原因產生持續的導電性的污染。

　　防觸電保護等級：

　　防觸電等級

　　等級 內容

　　Class 0 僅用基本絕緣來防止觸電。

　　Class I 除了基本絕緣，還用接地來防止觸電。

　　Class Ⅱ 使用雙重絕緣或加強絕緣來防止觸電，不需要接地。

　　Class Ⅲ 使用了超低壓電路防止觸電，因此不需要采取防觸電措施。