限位開關:限制工作機械位置的主令電器-中文百科頻道

限位開關簡介

限位開關就是用以限定機械設備的運動極限位置的電氣開關。限位開關有接觸式的和非接觸式的。接觸式的比較直觀，機械設備的運動部件上，安裝上行程開關，與其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。當行程開關的機械觸頭碰上擋塊時，切斷了（或改變了）控制電路，機械就停止運行或改變運行。由于機械的慣性運動，這種行程開關有一定的“超行程”以保護開關不受損壞。非接觸式的形式比較多，常見的有幹簧管、光電式、感應式等，這幾種形式在電梯中都能夠見到。當然還有更多的先進形式。

限位開關是一種常用的小電流主令電器。利用生産機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。

在電氣控制系統中，限位開關的作用是實現順序控制、定位控制和位置狀态的檢測。用于控制機械設備的行程及限位保護。構造：由操作頭、觸點系統和外殼組成。

在實際生産中，将限位開關安裝在預先安排的位置，當裝于生産機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，限位開關的觸點動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。

限位開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。

限位開關可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當動物接近靜物時，開關的連杆驅動開關的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關接點開、合狀态的改變去控制電路和機構的動作。

用途

日常生活

限位開關的應用方面很多，很多電器裡面都有它的身影。那這麼簡單的開關能起什麼作用呢？它主要是起連鎖保護的作用。最常見的例子莫過于其在洗衣機和錄音機（錄像機）中的應用了。

在洗衣機的脫水（甩幹）過程中轉速很高，如果此時有人由于疏忽打開洗衣機的門或蓋後，再把手伸進去，很容易對人造成傷害，為了避免這種事故的發生，在洗衣機的門或蓋上裝了個電接點，一旦有人開啟洗衣機的門或蓋時，就自動把電機斷電，甚至還要靠機械辦法聯動，使門或蓋一打開就立刻“刹車”，強迫轉動着的部件停下來，免得傷害人身。

在錄音機和錄像機中，我們常常使用到快進或者倒帶，磁帶急速地轉動，但是當到達磁帶的端點時會自動停下來。在這裡行程開關又一次發揮了作用，不過這一次不是靠碰撞而是靠磁帶的張力的突然增大引起動作的。

工業

限位開關主要用于将機械位移轉變成電信号，使電動機的運行狀态得以改變，從而控制機械動作或用作程序控制。

限位開關真正的用武之地是在工業上，在那裡它與其它設備配合，組成更複雜的自動化設備。

機床上有很多這樣的限位開關，用它控制工件運動或自動進刀的行程，避免發生碰撞事故。有時利用限位開關使被控物體在規定的兩個位置之間自動換向，從而得到不斷的往複運動。比如自動運料的小車到達終點碰着限位開關，接通了翻車機構，就把車裡的物料翻倒出來，并且退回到起點。到達起點之後又碰着起點的行程開關，把裝料機構的電路接通，開始自動裝車。總是這樣下去，就成了一套自動生産線，用不着人管，日以繼夜地工作，節省了人的體力勞動。

應用

限位開關可廣泛應用于建築、港口、礦山等行業的起重、傳輸機械的空間三坐标的控制和限位，限位開關由高精度的大傳動比減速器和與其輸出軸同步的機械記憶控制機構、傳感器組成，因WTAU系列限位開關具有體積小、功能多、精度高、限位可調、通用性強及維護安裝和使用調整方便等特點在工程機械中應用極其廣泛。

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号的。極限限位開關是防止機構動作超出設計範圍而發生事故的。工作限位開關安裝在機構需要改變工況的位置，開關動作後，給出信号，進行别的相關動作。極限限位開關安裝在機構動作的最遠端，用來保護機構動作過大出現機構損壞。

限位開關，指為保護内置微動開關免受外力、水、油、氣體和塵埃等的損害，而組裝在外殼内的開關，尤其适用于對機械強度和環境适應性有特殊要求的地方。形狀大緻分為橫向型、豎向型和複合型。下圖表示典型的豎向型限位開關的構造。限位開關大緻上是由五個構成要素組成的。

■内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，有可能會将砂子、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複運動壓縮或吸進空氣。

為此，如果長時間将柱塞壓入，限位開關内的壓縮空氣逸失，内部壓力将與大氣壓相同，即使急于讓柱塞複位，柱塞卻有遲緩複位的傾向。為了避免發生這種故障，設計時，根據柱塞的壓入将空氣的壓縮量控制在限位開關内部全部空氣量的20%以内。另外，為了延長微動開關的壽命，在這一構造内部設置了一個OT吸收機構，該OT吸收機構采用OT吸收彈簧，用以吸收殘餘的柱塞的行程。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鉸鍊擺杆型

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

⑶旋轉擺杆型

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：将複位柱塞的功能賦予柱塞的類型；通過線圈彈簧獲取複位力、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、材料記号、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），因此較易黏着（接點黏着），并且在接點接觸力較大的情況下接點容易凹陷。

金、銀合金AuAg90%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PGS69%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号合金”。

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

銀Ag導電率、熱傳導率在金屬中是最大的。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産生接觸不良。硬度為HV25～45。多用于一般負載用開關。

銀、鎳合金AgNi90%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、铟、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。

用于彈簧用铍銅

時效硬化處理型）C1700C1720壓延加工後進行時效硬化處理。導電率較高，并且進行硬化處理後，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。

彈簧用铍銅（mill-hardend材料）C1700-□MC1720-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），零件加工後（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。

彈簧用不鏽鋼（奧氏體系列）SUS301-CSPSUS304-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阻燃級别在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阻燃級别在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阻燃級别在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阻燃級别在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阻燃級别在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。JISH5302中有标準。

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

密封橡膠丁腈橡膠NBR耐油性優良，廣泛應用于限位開關。根據結合腈的量将腈的等級分為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。使用溫度範圍為-40～130℃。

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

氟化膠FRM與腈丁二烯、矽膠相比，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、塵埃等的侵害而将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标準的量，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

将過行程（OT）設為規格值，在未通電狀态下的開關壽命。

電氣壽命

将過行程（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杆的位置。

OP（動作位置）

向驅動杆施加外力，使可動接點剛從自由位置的狀态開始反轉時的位置。

TTP（總行程位置）

驅動杆到達驅動杆停止檔時的位置。

RP（返回位置）

減少對驅動杆的外力，使可動接點剛從動作位置反轉到自由位置狀态時驅動杆的位置。

OF（動作力）

為了從自由位置移動到工作位置所必須給驅動杆施加的力。

RF（回複力）

為了從總行程位置移動到回複位置，必須對驅動杆施加的力。

PT（預行程）

驅動杆從自由位置到動作位置的移動距離或移動角度。

OT（過行程）

驅動杆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）

驅動杆從動作位置到返回位置的移動距離或移動角度。

TT(總行程）

驅動杆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的内容相同。

使用範圍開關按用途來分類。請參考下面的例子。

電流類别種類典型用途

ACAC-15超過72VA（伏安）的電磁負載的控制

AC-1472VA（伏安）以下的電磁負載的控制

DCDC-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)

開關保持絕緣性的最大額定電壓值。是耐壓值和爬電距離的參數。

額定密閉熱電流（Ithe)

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)

DXZ系列限位開關

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。

等級内容

污染度1沒有污染，或者隻産生幹燥的非導電性污染。

污染度2通常隻産生非導電性污染，但由于結露可能導緻一時的導電性。

污染度3産生導電性污染。或者非導電性污染由于結露而産生導電性污染。

污染度4由于塵埃或雨雪等原因産生持續的導電性的污染。

防觸電保護等級：

等級内容

Class0僅用基本絕緣來防止觸電。

ClassI除了基本絕緣，還用接地來防止觸電。

ClassⅡ使用雙重絕緣或加強絕緣來防止觸電，不需要接地。

ClassⅢ使用了超低壓電路防止觸電，因此不需要采取防觸電措施。

關系

角度限位開關）：

7551位置限位開關

鑒于7551型限位開關對材料，技術解決方案和大尺寸的選擇，使得7511型限位開關尤其适用于腐蝕性的工作環境，适用于非常惡劣的操作條件，保證在任何時候整個生命周期的良好工作狀态。

TANGO位置限位開關

Tango是為控制高架移動起重機，卷揚機和機床而設計的限位開關，通過電源接口（例如接觸器或可編程控制器）操作電機的輔助控制器。Tango做為最新一代的限位開關：采用特殊設計和使用高性能的聚合體，保證了在重負荷工作狀況下的高抵抗性和耐久性，它的設計和外形尺寸方便安裝和維護操作。

XFSC-XFRZ位置限位開關

X-FCS系列位置限位開關具有“T”字型或“十”字型條杆，而X-FRZ系列的特點是僅有一個條杆或僅有一個帶有彈簧回動滾輪的條杆。限位開關設計用于控制橋式起重機，升降機和機床的移動。限位開關的外殼和頭部均由熱塑材料（纖維玻璃增強尼龍）制作。這些材料和部件确保了設備的高防水防塵特性和持久性。

AZ8系列限位開關

AZ8系列限位開關（行程開關）是一種低成本的檢測元件，适合于許多種狹小的安裝環境。開關堅固耐用，并有多種操作頭可選，适合多種應用。拆下外殼，内部的觸點塊的正面和側面都完全暴露在外，這對安裝接線非常有利，開關底部柔軟的電纜護套使安裝接線更方便。

防爆限位開關

防爆限位開關是為了惡劣環境用戶特别設計的。BX的設計是針對腐蝕、水、塵土、和油類進行的密封，這些外環境在NEMA1，3，4，6，7，9，13和IP67以及IEC529中定義。這些外殼也符合歐洲的惡劣環境設計，雙全部BX系列産品符合血European Directive的用于潛在爆炸性氣體（94/9/EC）的設備和保護系統要求，這些要求對于與ATEX Directive。