Was ist ein Endschalter?
Endschalter sind Schalter, die durch die Bewegung von Maschinenteilen oder das Vorhandensein von Gegenständen aktiviert werden. Sie werden als Teil eines Steuerungssystems verwendet, um Sicherheitsverriegelungen oder Objekte zu erkennen, die eine bestimmte Position passieren, um die Maschine automatisch zu starten oder zu stoppen, um den Bewegungsbereich der Maschine zu begrenzen oder um ihre Position zu erkennen.
Endschalter bestehen aus einem Mikroschalter in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse mit einem geschlossenen Gehäuse zum Schutz vor äußeren Kräften, Wasser, Öl, Gasen und Staub in der Betriebsumgebung, und der Kontakt wird ein- und ausgeschaltet, wenn sich der Betätiger (mechanischer Abtastteil) bewegt.
Zu den Betätigungselementen gehören Stößel (direkt wirkend), Drehhebel, Gabelverriegelungshebel und biegsame Stangen, die in einer Vielzahl von Formen erhältlich sind, die der Anwendung und der Betriebsumgebung entsprechen.
Verwendung von Endschaltern
Endschalter dienen zum Ein- und Ausschalten von Stromkreisen, die durch die Erfassung der Position eines Objekts ausgelöst werden.
In Automatisierungssystemen für die automatische Steuerung von Produktionslinien in Fabriken werden Endschalter beispielsweise zur Erfassung der Bewegung und Position von Maschinen eingesetzt. Endschalter werden beispielsweise in der Erfassungsposition installiert und schalten sich in der anormalen Betriebsposition ein, wodurch ein Alarm ausgelöst und der Betrieb der Maschine gestoppt wird.
Ein weiteres bekanntes Beispiel ist die Aufzugskabine (ein Förderer, der Personen und Gepäck nach oben und unten transportiert). Wenn die Kabine eine bestimmte Position auf der Haltestelle erreicht, schaltet der Endschalter den Motor ab und die Kabine kommt zum Stillstand.
Endschalter werden daher in einer Vielzahl von Anwendungen in automatischen Steuerungssystemen eingesetzt.
Prinzip des Endschalters
Ein grundlegender Endschalter besteht aus einem Gehäuse, einem Kopf, einem Mikroschalter, einem Stößel, einer Drehwelle (nur bei Drehhebeln und Gabelsperrstangen) und einem Betätigungselement.
Das Prinzip des Endschalters wird im Folgenden für einen Drehhebelantrieb erläutert.
1) Das zu erfassende Objekt bewegt sich und bewegt sich in Richtung der zu erfassenden Position.
2) Der Betätiger wird durch das zu erfassende Objekt geschoben und dreht sich.
3) Die am Aktor befestigte Drehwelle dreht sich.
4) Ein Nocken auf der Drehwelle drückt auf den Stößel.
5) Der am Ende des Stößels angebrachte bewegliche Kontakt bewegt sich.
6) Der bewegliche Kontakt kommt mit dem feststehenden Kontakt in Kontakt und schaltet den Stromkreis ein.
Wie wählt man einen Endschalter aus?
Es gibt viele verschiedene Arten und Spezifikationen von Endschaltern, und die grundlegenden Auswahlpunkte werden im Folgenden erläutert.
1) Auswahl nach der Betriebsumgebung
- Allgemeiner Typ
Dieser Typ ist für den Innen- und Außeneinsatz in allgemeinen Umgebungen geeignet. Der Umgebungstemperaturbereich liegt zwischen -10 und 80°C. - Umweltbeständiger Typ
Dieser Typ ist für den Einsatz in speziellen Umgebungen wie den unten beschriebenen geeignet.
Hohe oder niedrige Temperaturen in der Umgebung, in der der Schalter eingesetzt wird.
Endschalter sind Chemikalien, Öl, Wassertropfen oder Staub ausgesetzt. - Spritzwassergeschützter Typ
Exposition gegenüber Schweißspritzern. - Langlebiger Typ
Die Verwendung erfordert eine hohe Lebensdauer. - Explosionsgeschützter Typ
In explosionsgefährdeten Bereichen, in denen er eingesetzt wird, muss er explosionsgeschützt sein.
2) Auswahl nach Antriebstyp
Wählen Sie den für den Verwendungszweck geeigneten Antriebstyp aus. Die folgenden Beispiele sind typisch; es sind auch verschiedene andere Antriebstypen erhältlich.
- Stößel (direkt wirkender Typ)
- Drehbarer Hebel
- Hebel mit Gabelverriegelung
- Biegsame Stange
3) Auswahl nach Merkmalen
- Bewegung bis zur Betätigung (PT)
Die “Bewegung” gibt hier den Winkel oder den Weg an, bis der Kontakt ein- oder ausgeschaltet wird.
Bei Drehhebeln und Gabelverriegelungshebeln müssen die Einbaulage des Endschalters und der Winkel des Betätigers so eingestellt werden, dass der Winkel, um den das erfasste Objekt den Betätiger dreht, größer ist als die Bewegung (Winkel) bis zur Betätigung.
Bei Stößel- und Biegestabantrieben müssen die Einbaulage des Endschalters und die Stellung des Betätigers so eingestellt werden, dass der Weg, den das erfasste Objekt den Betätiger schiebt, größer ist als die Bewegung (Weg) bis zur Betätigung.
Die Bewegung des erfassten Objekts muss innerhalb der Betriebsendlage (TTP) des Stellantriebs gehalten werden.
- Nennwerte
Die Nennwerte sind für jeden Endschaltertyp angegeben und können dem Katalog und der Betriebsanleitung entnommen werden. Es muss ein Endschalter gewählt werden, dessen Nennleistung mit der im Stromkreis verwendeten Stromversorgung kompatibel ist.
Ausfälle von Endschaltern und Gegenmaßnahmen
Ausfälle von Endschaltern können durch altersbedingte Verschlechterung aufgrund der Lebensdauer der Maschine oder durch Abnutzung verursacht werden, die meisten Ausfälle sind jedoch auf den Gebrauch zurückzuführen. Dazu gehören eine schlechte Positionierung der Schaltnocke oder des Betätigers und schlechte Dichtungen.
Eine weitere Fehlerursache ist zum Beispiel die fehlerhafte Installation von Endschaltern. Wenn ein Schalter, der zur Begrenzung des Bewegungsbereichs einer Maschine eingebaut ist, mehrmals betätigt wird, kann er sich allmählich aus der Position verschieben, was dazu führt, dass der Schalter aufgrund unzureichender Einrastung nicht mehr funktioniert. Als Gegenmaßnahme sind einige Schalter mit einer Einstellpositionsanzeige am Schalter selbst ausgestattet. Wenn der Schalter so programmiert ist, dass er in eine voreingestellte Position gedrückt wird, funktioniert er auch dann noch einwandfrei, wenn der Schalter leicht aus der Position gerät.
Auch bei der Konstruktion des Erfassungsobjekts, das zur Betätigung des Endschalters verwendet wird, muss sorgfältig vorgegangen werden. Der Schnittwinkel des zu erfassenden Objekts sollte 45° oder weniger betragen; überschreitet er 45°, wird die auf die Hebelwelle ausgeübte Kraft je nach Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden Objekts zu groß, was zu Fehlfunktionen führen kann. Bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten ist es auch sinnvoll, den Hebel parallel zur Schnittfläche des zu erfassenden Objekts auszurichten.
Eine steile Stufe im Hund kann ebenfalls einen starken Stoß verursachen, wenn der Schalter in die Referenzposition zurückkehrt. Der Schalter sollte so konstruiert sein, dass er möglichst reibungslos ein- und ausgeschaltet werden kann.
Es gibt zwei Arten von Stößelschaltern: solche, bei denen der Stößelteil durch einen O-Ring oder eine Gummimembran abgedichtet ist, und solche, bei denen der Stößelteil durch eine Gummikappe abgedeckt ist.
Beim ersten Typ ist der Dichtungsgummi nicht nach außen gerichtet, so dass er resistent gegen heiße Fremdkörper wie Werkzeugmaschinenspäne ist, aber er hat den Nachteil, dass sich feine Partikel wie Sand, Späne und Staub in der gleitenden Kolbenoberfläche verfangen können.
Letztere hat eine ausgezeichnete Dichtungsleistung, da Sand, Späne und andere Partikel und Staub nicht eingeschlossen werden, aber heiße Fremdkörper wie Werkzeugmaschinenspäne können die Gummikappe schmelzen oder zerreißen, so dass sie je nach Kosten, Anwendung und Einsatzort verwendet werden muss.
Bei der Betätigung von Endschaltern wird durch die Kolbenbewegung des Stößels Luft komprimiert und angesaugt. Wenn der Stößel längere Zeit eingedrückt bleibt, entspricht der Innendruck im Endschalter dem Atmosphärendruck, und der Stößel kann aufgrund des Widerstands des Atmosphärendrucks nur langsam zurückkehren, wenn der Stößel zurückkehrt.
Darüber hinaus kann die Ansammlung von Öl oder Staub auf den Dichtungsteilen des Stößels oder der Drehwelle den Betrieb behindern, was zu einer schlechten Bewegung des Endschalters führt.