【详细讲解】为了避免因微动开关导致失败,总结了必须要知道的重点知识。

“限位开关”及“微动开关”都是价格低廉，且能够方便购买的传感器。
然而，如果只看价格选择，需要注意。

• “微动开关的精度不够，易导致误动作…”
• “微动开关的故障引起设备停止，引来投诉…”
• “只能选择微动开关、限位开关…”

近年来，随着机械朝着小型化、高精度化方向发展，有越来越多的设计人员及设备用户为此而感到烦恼。
出现这种情况，很多时候是由于在使用时并没有注意微动开关的特性。

本文将通过微动开关的基础知识告诉大家它在不同用途中的优缺点。

另外，还将以“第3传感器”的角度，而不是微动/限位传感器，对美德龙的“精密定位接触式传感器”进行讲解。

传感器的设计、生产技术、采购、维护相关人员不可不知的“接触式传感器引进案例集”已经公开！

微动开关、限位开关有什么作用？

最初的开关是什么？

顾名思义，开关就是进行“切换”的一种零件。
具有代表性的接触式传感器有以下三种。

• 微动开关
• 限位开关
• 精密定位接触式传感器

传感器对电路进行开闭（开/关、ON/OFF）。因此，它会组装到我们身边的电气产品、以及机器人、生产设备等中进行控制。
首先对微动开关和限位开关各自的特征进行说明。

微动开关、限位开关有何不同之处？

什么是微动开关？

微动开关是一种具有速动机构和接点，并用塑料包覆的小型传感器。（参看图1）
如果上下移动被称作引动器的部件，内部的接点部就会开闭，打开或关闭（ON/OFF）电源。

什么是限位开关？

限位传感器是一种用塑料或金属保护罩包覆，使微动开关能够防水、防尘的传感器。
作用和微动开关一样，用以检测有无，但可以在水、油、粉尘等恶劣环境中使用。
使其动作时，在设备上安装称作限位块※的部件，驱动限位传感器的引动器部进行使用。（参看图2）

※什么是限位块？
为了使限位传感器的引动器被按入或复位而设在机械、设备上的部件

微动开关的作用（有无检测）是什么？

微动开关、限位传感器都能通过被检测体接触引动器告知其存在，起到“有无检测、存在检测”的作用。

“有无检测”具有以下作用。

• 确认此处有无检测物的存在
• （盖子）是关闭还是打开
• 是否通过

微动开关（限位传感器）的应用

微动开关利用其检测有无的作用，在身边的家电～生产设备等各种场所使用。
例如
●身边的家电
冰箱门、吸尘器、汽车/微波炉的门传感器、鼠标点击部、电动工具的触发器

●工业产品、设备
XY工作台找原点、设备门的开关、工件的通过确认、夹具与气缸的位置确认等

诸如以上的所有有无检测机构中均内置微动开关。

微动开关的一般规格

一般通用规格的项目如下。

• 机械寿命※为50万次～100万次左右
• 电气寿命※为20万次
• 保护等级IP40～（无防水、防滴规格）
• 无精度保障
• 单价100～500日元左右

综上所述，微动开关可以说是一种适用于低成本，且对精度要求不高，在清洁环境下使用的传感器。

※机械寿命与电气寿命的差异
机械寿命是指在传感器没有通电的状态下，以规定的操作频次使传感器ON/OFF时的耐久性能。
电气寿命是指在电压、电流达到额定值的负荷状态下，以规定的操作频次使传感器ON/OFF时的耐久性能。

传感器选型中潜在的三大风险是什么？

微动开关的价格虽然对设计充满吸引力，但传感器单体的费用（初期成本）仅仅是总成本的冰山一角。
牢记，如果用途及用法错误，将会导致成本增加。

长期会导致成本增加的风险大致可分为三类。

• 风险1：修理造成的维护成本
• 风险2：增加制造成本
• 风险3：品牌评价下降的成本

风险1：修理成本

传感器故障造成的修理成本（人工费、差旅费、服务费）

有没有发生过用户现场设备停机，维护工作人员紧急赶往现场的情况呢？
维护服务的人工费、差旅费是导致设备厂家成本增加的原因之一。

需要根据以往的传感器备件采购实绩、有偿修理实绩等指标了解成本情况。

风险2：增加组装时的成本

为传感器而设置中间机构产生的成本。
也不能忽视为了安装使微动开关动作的限位块※及引动器而预留空间、增加部件、增大设备、增加组装工时等情况。

《成本例子》
・中间引动器、限位块的设计费、制造成本、组装工时
・需要空间的损失成本

风险3：品牌评价下降的成本

无论机械的主要性能有么多优良，但如果经常发生细微功能（例如：门的开闭、卸载/装载）故障或问题，就会导致投诉、品牌形象受损，致使未来的销售额下降。
如果发生暂时停机，设备的用户就会遭受以下损失。
・运转率下降※１
・因出现闲置设备而造成机会损失

要挽回因这些原因受损的品牌形象，也需要相应的成本。
应当避免因传感器不良而造成价值几百万〜几千万日元的设备发生暂时停机。

因此，需要注意以下成本。
・品牌形象受损造成的未来机会损失（改换成其他厂家等）

※1：什么是运转率？
指“希望运转设备时，设备即正常运转的时间比例”。
如果设备因故障或错误而停止（暂时停止），运转率就会下降。

采用微动开关失败的案例

很多时候是因为微动开关发生不良或损坏造成故障时才发现规格不够。
下面介绍3个案例。

案例1：在有污渍的水、油较多的恶劣环境中使用微动开关

很多微动开关的保护等级都为IP40（非防水、非防尘），会因潮气及水、油、切屑而发生腐蚀、劣化等不良。
即使在设计阶段没有预想到，也要预想用户现场的环境可能会导致不良。

案例2：在要求“精度”的用途中使用微动开关

如果在要求精度的定位及原点复归中使用微动开关，就会存在不稳定的风险。
用于有无检测的微动开关很难再现精度。

• NG例1）在3D打印机的XY工作台上，用微动开关进行原点复归时，会达不到精度，导致出现不良品。
• NG例2）用作机床的工件就位传感器时，工件有“松动”，看不到正确的就位。

案例3：在高负荷的场所使用微动开关

在超过电气寿命极限，或者是会对传感器施加强烈冲击的用途中使用时，会提前出现不良。
如果是用于限制机械活动区域，应避免使用传感器本身来代替挡块。
如果是高负荷的用途，将会发生塑料外壳开裂或弯曲，安装位置偏离的情况。

讲解：为什么微动开关（限位传感器）的精度比较低？

有无检测的微动开关原则上是没有“重复精度”的概念。
理由是它有“速动机构※”这一机构。

“速动机构”是一种在传感器ON/OFF时通过板簧使接点“啪”得一下快速接触或分离的机构，微动开关就是运用这种机构的传感器。（参看视频）

由于速动机构而发生迟滞※，传感器动作时间的再现性不稳定＝重复精度低。
因此，速动本身有助于延长接点的寿命，但也会导致精度下降。

※“速动机构”的诞生背景…
以前，由于以AC100V为主，较大的电压电流流到接点，因而诞生了通过让接点迅速接触或分离，防止接点熔敷或电蚀的“速动”构造。

※什么是迟滞（滞后）
压入引动器时，从自由位置第一次动作的点与复归时第一次动作的点之间的距离。

https://www.youtube.com/watch?v=XIGp_oty90Y

传感器选型要点

从设计阶段开始，对传感器的使用条件进行严格预估非常重要。
通过预防问题，将有助于减少以后维护及售后服务的成本，提高客户满意度。

在选型时要注意以下5点。

• 需要多高的精度？（是否存在检测精度问题？）
• 开关（开闭）的频次是多少？
• 是否会对传感器造成振动或施加强烈冲击？是否将传感器本身作为挡块。
• 预想是否存在油、水、粉尘等会导致传感器不良的环境。
• 传感器发生故障时的影响范围有多大？

那么，除了微动开关之外，还有其他选项吗？
下面将对有别于微动开关的美德龙的“精密定位接触式传感器”进行讲解。

为什么要选择“精密定位接触式传感器”，而不是微动开关？：理由有以下5点

美德龙的“精密定位接触式传感器”的开发理念就是要开发出在恶劣环境下也具有通用性，可用于各类设备，并具有高耐久性，可实现高精度检测的接触式传感器。

虽然用途和微动开关及限位开关相似，但开发理念却和“有无检测”大相径庭。

为什么要选择定位接触式传感器？下面为您讲解五大理由。

优点1：不是有无检测，可以进行精密定位

传感器具有高重复精度的特点，最高可达0.5μm～10µm。
没有迟滞，不仅可进行有无检测，还可实现以较高的再现性进行定位。
与微动开关不同，没有速动机构也是能够达到高精度的原因之一。
和设备及装置的机械坐标组合，可达到微米级的高精度定位及测量。

优点2： 长寿命

使用接触式传感器专用耐久试验装置进行长时间耐久试验，确认精度。
虽然每个系列各不相同，但可以保证精度寿命最短100万次，最长1000万次以上。

优点3： 耐用性高

大多数都采用金属外壳包覆，为IP67规格（耐受水、油、粉尘）。
IP67以上的传感器会进行防水试验之后再出厂。
有在使用切削油的机床内应用的实绩，防水性及防尘性出色。

优点4： 无需使用限位块使其动作

就像限位传感器一样，无需限位块，从而有助于实现机械的小型化，减少组装工时。

优点5： 100%日本国内生产，可轻松定制

所有系列都由东京的工厂负责策划、设计、制造，很多传感器都可根据形状、材质、接触力、电缆长度等规格进行定制。

接触式传感器引进案例

精密定位接触式传感器常用于以下应用。

• 用于XY工作台、平台高精度原点复位的传感器（铣床、3D打印机、贴片机等）
• 要求精度的定位
• 点胶机喷嘴找原点
• 小径刀具找原点
• 夹具、模具的贴紧确认
• 补偿设备的热位移
• 医疗用手术机器人的平行校正机构

精密定位接触式传感器的诞生背景

开发“精密定位传感器”的契机是确定自动设备用夹具及工作台原点的高精度传感器需求不断增加。

在自动设备及NC机床开始快速普及之时，适合微米级精度检测的传感器少之又少，只能用价格低廉的微动开关及接近传感器替代。

微动开关原本用于“检测有无”，并不适合微米级精度的应用。
因此，就会出现误检、耐用性的问题，这样，满足此类需求的产品“精密定位传感器”就应运而生了。

精密定位接触式传感器：6个系列介绍

精密定位接触式传感器的产品系列十分丰富，但是有哪些种类呢？
下面将为您介绍代表性的6个系列。

精密定位传感器系列总结

以上介绍的系列仅仅是其中的一部分，除此之外还有很多丰富的品种。

通过以下链接可按规格、使用条件进行筛选搜索。

微动开关、限位传感器的优点

微动开关的吸引力包括有无与伦比的易用性、购买方便、成本低。

用户并不仅仅需要微米级精度及坚固耐用的产品。
鼠标及家电产品的有无检测无需使用高规格的精密接触式传感器。
总成本上升并不能说产品设计就满足用户需求。
不论是价格优先、还是精度、可用性优先，都需要在合适的场所选择最合适的传感器。

总结：传感器选型时必须要控制的事项

从容易忽略的三大风险可知：
・家电产品的门的传感器损坏时
・几千万日元的生产设备的带安全装置的门损坏时
两者的影响范围及紧急性没有可比性。

如果设备停机，就会导致生产活动在此期间停止。
辨别是容忍度高的普通消耗品，还是要求高可靠性专业规格的工业产品非常重要。

在设计阶段就要考虑使用的传感器长期来看是否会导致成本增加，而不要被初期成本所迷惑，从适合的选项中选择才最重要。

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