机械限位开关的原理与应用

限位开关又称行程开关或位置开关，是一种利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的主令电器。

限位开关将机械信号转变为电信号，是一种常用的小电流主令电器。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等，对生产机械进行必要的保护。

限位开关广泛应用于各类机床和起重机械的控制中，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，利用限位开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护等。

1.限位开关结构和工作原理

限位开关种类很多，结构形式多种多样，其基本结构主要有摆杆、滚轮、触点系统和外壳等几部分组成。摆杆的形式的不同，限位开关又有直动式、滚轮式和微动式等类型。其图形符号和文字符号如图1-60所示。

直动式限位开关如图1-61所示，由顶杆、弹簧、触点系统等组成。它的结构和动作原理与控制按钮相似。机械设备的运动部件上安装行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块。当限位开关顶杆碰撞挡块时，常闭触点断开，常开触点闭合，切断或改变控制电路，机械停止运动或改变运行。触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场合。

图1-60 限位开关图形符号和文字符号

滚动式限位开关如图1-62所示，由滚轮、上转臂、弹簧、套架、压板以及触点等组成。被控机械上的挡块碰撞到带有滚轮的撞杆时，若滚轮受力方向向左，如图1-62中箭头所示。滚轮带动上转臂2转向左下方，套架4则向右上转动并压缩弹簧5，带动小滑轮9由左向右转动，顶下触点推杆7，从而使触点迅速动作与左侧静触点闭合。最后，在复位弹簧作用下，各部件复位。滚动式限位开关常用在要求触点接通、断开比较迅速的场合，减少电弧对触点的损坏。滚动式限位开关又分为复位式（单滚轮）和非复位式（双滚轮）两种。双滚轮式行程开关具有两个稳态位置，有记忆功能，在一些情况下可以简化控制电路。

图1-61 直动式限位开关(www.xing528.com)

1—顶杆 2—弹簧 3—常闭触点 4—触点弹簧 5—常开触点

微动式限位开关如图1-63所示，由推杆、弯形片状弹簧、触点系统以及复位弹簧组成。原始状态下，在弯形片状弹簧作用下，桥式触点与图中常闭触点4接通，与常开触点3断开。当推杆1碰到挡块后，推杆向下挤压复位弹簧5，带动弯形片状弹簧2向下运动发生形变。弯形片状弹簧2的反作用力推动桥式触点向上运动，常闭触点4断开，常开触点3闭合。当推杆上作用力消失后，在复位弹簧5的作用下，各部件复位。微动式限位开关主要应用在行程比较小且作用力也很小的场合。

图1-62 滚动式限位开关

1—滚轮 2—上转臂 3、5—弹簧 4—套架 6—压板 7—触点 8—触点推杆 9—小滑轮

图1-63 微动式限位开关

1—推杆 2—弯形片状弹簧 3—常开触点 4—常闭触点 5—复位弹簧

2.典型产品

目前，国产行程开关型号种类较多，常用直动式限位开关有LX1、LX3及JLXK1等系列产品，可作为控制速度不小于0.1m/min的运动机构的行程开关或变换其运动方向、速度用的开关。滚轮式产品有LX2、JLXK2等系列产品，在机床、机械的自动控制、限制运动传动机构动作或程序控制中有广泛应用。微动式限位开关有LXW-11及JWL1等系列产品，这些具有微小行程、瞬时动作的灵敏开关，广泛地用于机械、纺织、轻工、电子仪器等各种机械设备和家用电器上作行程控制、限位保护和联锁等。