Wyłączniki krańcowe
| TechnikaWyłączniki krańcowe to elementy elektromechaniczne, które, po przyłożeniu do nich siły, otwierają lub zamykają styki. Znajdują zastosowanie jako kontaktowe czujniki w wykrywaniu obecności lub położenia obiektów w przemyśle i nie tylko – wykorzystuje się je na przykład w lodówkach do wyłączania i włączania światła po odpowiednio zamknięciu i otwarciu drzwi.
Alternatywą dla wyłączników krańcowych są coraz przystępniejsze cenowo czujniki zbliżeniowe indukcyjne i optyczne. Ich przewaga nad tytułowymi elementami polega przede wszystkim na tym, że nie mają części ruchomych, które ulegają z czasem zużyciu. Z drugiej strony nie przełączają dużych obciążeń, inaczej niż niezastąpione pod tym względem w zastosowaniach przemysłowych wyłączniki krańcowe. Zaletą tych ostatnich jest także odporność na trudne warunki środowiskowe. Cechuje je oprócz tego dokładność i powtarzalność. Ich ograniczeniem jest jednak mała prędkość przełączania. Mają poza tym bezpośredni kontakt z wyzwalaczem, co również przekłada się na krótszą żywotność.
Jak jest zbudowany wyłącznik krańcowy?
Wyłączniki krańcowe zbudowane są z trzech elementów. Są to: głowica z przełącznikiem, który styka się z elementem wyzwalającym, korpus z obwodem styków elektrycznych i gniazdo z zaciskami do podłączenia okablowania. Dostępne są różne typy wyłączników krańcowych.
Przykładem są te zaprojektowane do pracy w środowisku przemysłowym, tzn. odporne na czynniki środowiskowe, jak: smary, pyły, oleje, ciśnienie, wibracje. Oferowane są w dwóch konfiguracjach: wtykowej i niewtykowej. Pierwsze, inaczej modułowe, są zalecane do zastosowań heavy duty, gdyż wyróżnia je długa żywotność (mechaniczna i elektryczna). W tym wykonaniu wszystkie elementy, czyli głowica, korpus oraz gniazdo zaciskowe, stanowią oddzielne części. Najpierw montuje się to ostatnie. Następnie do zacisków gniazda podłącza się okablowanie. Dopiero wówczas zakłada się korpus i mocuje go śrubami, a następnie domontowuje się głowicę. Zaletą konstrukcji wtykowej jest wygoda – korpus i głowicę można łatwo wymienić, bez konieczności rozłączania okablowania.
Alternatywą są wyłączniki, w których korpus i gniazdo zaciskowe stanowią całość, a oddzielna jest głowica. Są zazwyczaj tańsze od tych modułowych o większej wytrzymałości. Dostępne są również wyłączniki do środowisk zagrożonych wybuchem. Wyróżnia się oprócz tego wyłączniki, w których styki powracają do normalnego stanu po zwolnieniu elementu wyzwalającego oraz takie wymagające zresetowania.
Dźwignie i konfiguracje wyjścia
Wyłączniki krańcowe różnią się także typem dźwigni przełącznika. Jego wybór zależy od kształtu, szybkości, kierunku i drogi przemieszczenia elementu wyzwalającego wyłącznik. Przykładem są dźwignie z ramieniem, na które nacisk oddziałuje na element obrotowy zamykający styki.
Ten typ sprawdza się w większości zastosowań, w których ruch elementu wyzwalającego jest prostopadły do osi wału, wokół którego obraca się dźwignia. Ramiona dźwigni mogą być typu prętowego lub rolkowego, o różnych stałych lub regulowanych długościach i wykonane z różnych materiałów.
Alternatywą są wyłączniki krańcowe z tłokiem (popychaczem). Są zalecane, gdy występują krótkie, kontrolowane ruchy elementu wyzwalającego lub gdy dostępna przestrzeń nie pozwala na montaż wyłącznika z dźwignią. Dostępne są wyłączniki z popychaczem od góry i z boku.
Wybór konfiguracji wyjścia zależy z kolei głównie od typu oraz liczby obciążeń, którymi ma sterować wyłącznik krańcowy. Jest to przeważnie kwestia decydująca przy zakupie wyłącznika krańcowego. Dostępne są wyłączniki ze stykami normalnie otwartymi albo normalnie zamkniętymi, z mechanizmem sprężynowym, które są szybsze i wyzwalane niewielką siłą lub bez sprężyny.
Popularne są wyłączniki krańcowe z jednym stykiem normalnie otwartym i jednym stykiem normalnie zamkniętym, typu SPDT (Single-Pole Double-Throw). Dostępne są również wyłączniki z niezależnymi, izolowanymi zestawami styków, jednym normalnie otwartym, a drugim normalnie zamkniętym, typu DPST (Double-Pole Single-Throw).
Wyłączniki specjalne
Czasem wymagane są wyłączniki krańcowe o niestandardowej funkcjonalności. Przykładem są te ze stykami w konfiguracji DPDT (Double-Pole Double-Trow), w których jeden zestaw styków jest zamykany (albo otwierany), gdy dźwignia zostaje przemieszczona w jednym kierunku, a drugi gdy zostanie przesunięta w przeciwną stronę. Wyłącznik krańcowy tego typu wykrywa zatem kierunek wyzwalania.
Kolejnym przykładem są wyłączniki dwustopniowe. Podobnie jak kierunkowe te zwykle także mają styki dwubiegunowe i podwójne (DPDT). W ich przypadku jednak obrót dźwigni o określony kąt uruchamia jeden zestaw styków, a kolejne takie przesunięcie (w tym samym kierunku) załącza drugi zestaw styków. Za pomocą takich wyłączników można określać fizyczne atrybuty obiektu (wysokość, orientację, położenie, kompletność montażu). Wyłączniki dwustopniowe mogą działać w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, przeciwnym lub w obu kierunkach.
Dostępne są też wyłączniki, które nie mają sprężynowego mechanizmu powrotu dźwigni, w zamian wykorzystując siłę grawitacji. Powrót do położenia normalnego następuje w nich pod wpływem własnego ciężaru dźwigni. Montuje się je przeważnie dołem do góry. Zazwyczaj są oferowane w konfiguracji SPDT.
Kolejny przykład to wyłączniki blokujące z kluczem. Są to wyłączniki krańcowe, które zamiast obrotowej albo tłokowej głowicy mają wpust. Po włożeniu do niego klucza i przekręceniu go następuje wyzwolenie dźwigni. Wyłączniki tego typu znajdują zastosowanie m.in. jako mechanizm gwarantujący, że osłona maszyny jest założona – można ją zdjąć wyłącznie po wcześniejszym odblokowaniu zabezpieczenia. Zwykłe wyłączniki krańcowe także można by wykorzystać w tym celu, ale w ich przypadku łatwo o przypadkowe albo nieuprawnione wyzwolenie. To stwarzałoby zagrożenie dla operatora.
Wyłączniki krańcowe w praktyce
Aby maksymalnie wydłużyć żywotność wyłącznika krańcowego, należy przestrzegać kilku zasad. W przypadku wyłączników z dźwignią w postaci ramienia pożądane jest, aby siła wyzwalająca była przykładana prostopadle do ramienia dźwigni (rys. 1a). Przy większej prędkości przemieszczenia się wyzwalacza zalecane jest odchylenie o kąt, jak na rysunku 1b. W przypadku wyłączników z tłokiem element wyzwalający i popychacz powinny być ustawione w tej samej płaszczyźnie.
Ponadto wyłączniki krańcowe należy montować w miejscach uniemożliwiających nieprawidłowe działanie w wyniku normalnych ruchów operatora albo elementów maszyny (rys. 2). Należy je też mocować na sztywno i w łatwo dostępnych miejscach, z zachowaniem odpowiednich odstępów, aby umożliwić łatwą obsługę i wymianę, jeżeli zajdzie taka potrzeba. Jeżeli wyłącznik może mieć kontakt z cieczą, należy go zamontować głowicą w dół, aby ograniczyć przedostawanie się płynu do uszczelek (rys. 3), o ile oczywiście duża ilość cieczy nie wymusza wyboru wyłącznika o wysokim stopniu ochrony IP. Wyłącznika tego typu nie powinno się także montować w miejscach, gdzie mogą się gromadzić opiłki lub inne uboczne produkty procesu, które mogłyby go przykryć.
Monika Jaworowska
