Stellen Sie sich vor, ein Produkt wird auf einem Förderband transportiert und gerät dabei irgendwie aus der Bahn. Wenn am Rand des Bandes kein Endschalter vorhanden ist, um den Betrieb zu stoppen, kann dies zu Schäden am Produkt und an der Anlage führen oder ein Risiko für die Sicherheit des Bedieners und der Anlage darstellen. Das ist das Risiko bei Maschinensteuerungssystemen mit beweglichen mechanischen Teilen. Wir werden verschiedene Arten von Endschaltern vorstellen und erläutern, warum sie wichtige Komponenten sind, die vielen Zwecken dienen, darunter Sicherheit und Mechanik.
Der Bedarf an Endschaltern wurde bereits vor über 100 Jahren erkannt. Der erste „automatische Transformator-Ausschalter” wurde 1906 patentiert und entspricht im Wesentlichen vielen modernen Endschaltern, die noch heute verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsbereichen für Endschalter. Endschalter finden sich in Elektrowerkzeugen und Konsumgütern. Eine Kettensäge verfügt über einen Endschalter, der die Bewegung des Sägeblatts stoppt, sobald die Hand des Bedieners den Einschaltknopf nicht mehr gedrückt hält. Ebenso stoppt ein Endschalter an einem elektrischen Garagentor den Motor, wenn das Tor die vollständig geöffnete oder geschlossene Position erreicht hat.
Die Komponenten von Endschaltern unterscheiden sich in erster Linie durch 6 Spezifikationen:
- Aktuatortyp
- Abmessungen
- Umgebungsanforderungen
- Materialien
- Elektrische Spezifikationen
- Steckdose/Montage-Konfiguration
Aktuatortyp
Steuerungssysteme Alle mechanischen Endschalter verfügen über einen physikalischen Mechanismus, der auf Bewegung reagiert und einen elektrischen Befehl zum Anhalten der Maschine auslöst. Der einfachste Typ ist ein Kolbenaktuator, bei dem das Herunterdrücken des hervorstehenden Kolbens um einen bestimmten Weg einen elektrischen Kontakt trennt, um die Maschine auszuschalten (umgekehrt könnte diese Kolbenbewegung auch eine elektrische Verbindung herstellen, die eine Sicherheitsmaßnahme aktiviert). Da es viele Arten von Bewegungen gibt, die aus Gründen der Sicherheit erfasst werden müssen, gibt es neben dem gängigen Kolbentyp noch viele andere Betätigungsmechanismen. Dazu gehören Dreh-, Scharnier-, Roll- und Hebelmechanismen. Andere Betätigungsmechanismen eignen sich für alle denkbaren Bewegungsarten, und es ist wichtig, die Bewegungsart auf den Betätigungsmechanismus abzustimmen. Um die beste Wahl für einen Betätigungsmechanismus zu treffen, ist ein umfassendes Verständnis aller möglichen Bewegungen der Maschine erforderlich.
Abmessungen
Die Größe eines Endschalters hängt in der Regel von der Anwendung ab, hauptsächlich vom verfügbaren Platz, der Größe der Maschine und dem Verfahrweg des Aktuators. Bei komplexen Maschinen ist der für einen Endschalter verfügbare Platz möglicherweise gering. Zu den Anwendungen gehören die Elektronikmontage, der Druck, Industrieventile und die chemische Verarbeitung. In diesen Fällen können Miniatur-Endschalter verwendet werden. Endschalter mit größerem Formfaktor sind in Anwendungen mit größeren Maschinen möglich, z. B. im Bergbau, in der Landwirtschaft, im Energiesektor, im Bauwesen und im Transportwesen. Oftmals ist in diesen Anwendungen ein größerer Endschalter erforderlich, um eine mechanische Robustheit als Reaktion auf die Bewegung größerer, schwererer Teile zu gewährleisten. Eine weitere wichtige Abmessung ist der Verfahrweg des Aktuators. Dieser hängt vom zu erfassenden räumlichen Messbereich oder der Variabilität der Teilegröße ab. Die Präzision der Integration des Endschalters in das Maschinensteuerungssystem ist ein weiterer Faktor bei der Festlegung der Spezifikationen für den Verfahrweg.
Umgebungsanforderungen
Ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Endschaltern ist die Umgebung, in der sie betrieben werden. Bei starker Verunreinigung (Schmutz, Sand, Partikel usw.) ist eine dichte Abdichtung um den Schaltmechanismus erforderlich. Weitere Umweltfaktoren sind der Betriebstemperaturbereich, die Lagertemperatur, Feuchtigkeit, Stöße und Vibrationen. Eine Hightech-Fabrik hat beispielsweise andere Anforderungen an diese Faktoren als eine Ölplattform. In der Regel gibt es Familien von Endschaltern, die für unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Umgebungen ausgelegt sind und über Eigenschaften verfügen, die die Herausforderungen spezifischer Anwendungen mindern. Zu den Optionen gehören eine robustere Konstruktion, Materialien mit höherer Festigkeit, spezielle Oberflächenbeschichtungen für korrosive Umgebungen oder eine verstärkte Montage.
Materialien
Die Materialspezifikationen für Endschalter werden in der Regel ebenfalls von den Anwendungen beeinflusst. Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören Korrosionsbeständigkeit und Betriebstemperatur. Um den richtigen Endschalter zu bestimmen, müssen Sie die Materialien der drei Hauptkomponenten berücksichtigen: den Metallkontakt im Inneren eines Schalters, die beweglichen Teile der Mechanismen sowie das Gehäuse und die Einfassungen.
Die am häufigsten verwendeten Materialien für den Metallkontakt im Inneren eines Endschalters sind:
The most common materials used in the metal contact inside of a limit switch are:
- Gold: Wird aufgrund seiner im Vergleich zu anderen Metallkontaktoptionen hervorragenden Korrosionsbeständigkeit häufig verwendet. Ein Nachteil ist, dass Gold relativ weich ist und sich daher unter großen Belastungen verformen oder verkleben kann.
- Goldlegierungen: Gold-Silber oder Platin-Gold-Silber können für größere Belastungen verwendet werden.
- Silber: Kann aufgrund seiner höheren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit eine attraktive Option sein.
- Silberlegierungen: Mit Nickel, Indium oder Zinn werden dort verwendet, wo Beständigkeit gegen Lichtbogenbildung und Verschweißen erforderlich ist.
Elektrische Spezifikation
Endschalter sind elektromechanische Komponenten, daher sind elektrische Spezifikationen erforderlich. Die wichtigste Spezifikation ist eine Strombegrenzung, die von den Materialien und Abmessungen der stromführenden Kontakte abhängt. Diese Begrenzung definiert, wie der Endschalter in das elektrische System der Maschine integriert wird.
Steckdosen-/Montagekonfiguration
Es gibt viele Arten von Betätigungselementen und eine nahezu unbegrenzte Vielfalt an Steckdosen und Konfigurationen der Montagen für Endschalter. Sie können je nach Geometrie des Systems auf der Oberfläche (d. h. bündig mit der Oberfläche der Maschine) oder seitlich montiert werden. Das Betätigungselement kann im Vergleich zur Montage auch vertikal oder horizontal ausgerichtet sein. Die Befestigungslöcher für die Schraubbefestigung müssen mit der Maschine kompatibel sein, an der sie angebracht werden. Das Gehäuse, in dem der Endschalter untergebracht ist, kann geöffnet werden, damit es vom Benutzer verdrahtet werden kann, oder es kann „vorverdrahtet” und mit Epoxidharz gefüllt werden, um die Stabilität der Verdrahtung zu gewährleisten.
Zusammenfassung
Der einfache mechanische Endschalter wird in gängigen Werkzeugen und Konsumgütern verwendet, die wir täglich benutzen. Er ist auch ein wesentliches Merkmal der Sicherheit in Maschinensteuerungssystemen. Wenn ein Teil der Maschine einen unsicheren Punkt erreicht, wird die Bewegung der Maschine gestoppt. Zunächst müssen Sie den für Ihre Anwendung geeigneten Endschaltertyp bestimmen. Auf welche Art von Bewegung und Aktion soll der Schalter Einfluss nehmen? Sobald Sie dies herausgefunden haben, legen Sie fest, welche weiteren Spezifikationen erforderlich sind, um den richtigen Endschalter für Ihre Anwendung zu finden. Unsere diplomierten Ingenieure können Ihnen ebenfalls bei der Auswahl behilflich sein.
Greifer Einleitung zu Greifer
