Wyłączniki krańcowe

LOVATO_wylaczniki_krancowe_m

Źródło: Lovato

 

Jako zalety oferowanych na rynku wyłączników krańcowych wymienia się przede wszystkim łatwość monitorowania ich funkcjonowania, a także zdolność przełączania wysokich prądów. Kluczową rolę odgrywają elektrycznie izolowane zespoły styków oraz możliwość bezpośredniego otwierania styków normalnie zamkniętych. Należy podkreślić również odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

W niektórych modelach wyłączników krańcowych przewidziano sygnalizację zasilania/braku zasilania, ograniczenie zakresu ustawienia i przesuwu oraz przekazywanie informacji o obecności przedmiotów/zliczanie.
Łączniki elektryczne są aparatami elektrycznymi przeznaczonymi do załączania lub wyłączania prądu w jednym lub większej liczbie obwodów elektrycznych. Łącznik może być przeznaczony do jednej lub obu tych czynności łączeniowych. Przemieszczenie styków ruchomych łącznika z jednego położenia granicznego w drugie położenie graniczne nazywane jest przestawieniem. Z kolei łącznik krańcowy (wyłącznik krańcowy) jest łącznikiem drogowym powodującym otwieranie skuteczne (niezawodne), które daje pewność, że wszystkie zestyki główne łącznika są otwarte gdy manipulator (napęd) łącznika jest w położeniu otwarcia a ruchoma napędzająca część maszyny osiągnie położenie krańcowe.

 

Budowa wyłącznika krańcowego
W typowym wyłączniku krańcowym kluczową rolę odgrywa głowica. W wyłączniku z dźwignią i z rolką głowica może być zamontowana w jednym z czterech kierunków. We wnętrzu obudowy umieszczono wbudowany przełącznik. Oprócz tego zastosowanie znajduje zabezpieczenie nastawy dźwigni oraz pierścień chroniący przed obrotem w niewłaściwym kierunku. Ważna jest łatwa do zdjęcia osłona.

 

Wyłączniki krańcowe
Oferowane na rynku wyłączniki krańcowe różnią się przede wszystkim rodzajem dźwigni. Stąd też może być ona z regulowaną długością i z rolką, krótka z rolką, kątowa z rolkami oraz prętowa z regulowaną długością. Oprócz tego niejednokrotnie zastosowanie znajdują wyłączniki krańcowe z dźwignią zderzakową (osiowe, osiowe z rolką, boczne), a także boczne z rolką. Dźwignie w wyłącznikach krańcowych mogą być również sprężynowe.

WGLA1A01AD_m

Źródło: Dacpol

Pamiętać należy, że wyłączniki o stykach typu migowego potrzebują bardzo krótkiego czasu przeznaczonego do przełączenia prądu elektrycznego co zmniejsza ryzyko wystąpienia łuku elektrycznego tym samym wydłuża okres trwałości styków. W efekcie wyłączniki tego typu znajdują zastosowanie w aplikacjach, które wymagają dużej dokładności powtarzania oraz wysokiej czułości i szybkości działania. Z kolei wyłączniki o stykach typu zwłocznego cechuje czas przełączania prądu elektrycznego, który wzrasta lub maleje proporcjonalnie do szybkości działania wyłącznika. W porównaniu do wyłącznika o stykach typu migowego, wyłącznik typu zwłocznego w pierwszej kolejności rozłącza jeden styk, a drugi załącza dopiero po pewnym czasie.
Oprócz tego wyłączniki krańcowe charakteryzuje szereg innych parametrów chociażby w postaci szybkości działania (np. 1 mm/s) oraz częstotliwości działania (np. mechaniczna: 120 operacji/min., elektryczna: 30 operacji/min.). Ważna jest odporność styku (np. 25 MΩ max), odporność izolacji (100 MΩ min, przy 500 VDC) oraz wytrzymałość dielektryczna. Parametrem wyłącznika krańcowego jest również odporność na wibracje i odporność na wstrząsy, dopuszczalna temperatura otoczenia oraz trwałość, czyli maksymalna liczba cykli pracy.
Specjalne wyłączniki krańcowe produkowane są z myślą o pracy w aplikacjach narażonych na działanie wstrząsów. Przewidziano przy tym olejoodporną, wodoodporną i pyłoszczelną obudowę o stopniu ochrony IP 67.

szl-vl-f_m

Źródło: Dacpol

Interesujące rozwiązanie stanowią wyłączniki krańcowe o wysokiej czułości, które wykrywają nacisk z różnych kierunków. Są one nieodzownym elementem systemów robotyki. Ważne jest wykrywanie nawet niewielkiego nacisku na aktywator. Bardzo często uwzględnia się pozłacane styki ze sprężyną śrubową. Np. w zakresie wyłączników krańcowych firmy Omron wybrać można trzy wymiary (M10, M8, M5) i trzy typy aktywatora (półkolisty, stożkowy i tzw. „koci wąs”).
Wyłączniki krańcowe dostępne są również w wersji miniaturowej o wysokim stopniu ochrony (IP67). W urządzeniach tego typu obudowę wyłącznika niejednokrotnie wykonuje się z odlewu ciśnieniowego co zapewnia dużą wytrzymałość mechaniczną. Specjalna osłona zacisków z uszczelką gumową chroni wyjście kabla. Jest przy tym możliwa zabudowa wyłączników obok siebie w pakiety.

 

Mikrowyłączniki
W wielu urządzeniach elektrycznych i elektronicznych zastosowanie znajdują mikrowyłączniki. Zazwyczaj przewiduje się w nich samoczyszczące styki a prąd przełączania wynosi do 25 A. W zależności od wersji wybrać można obudowę wykonaną z żywicy termoplastycznej lub termoutwardzalnej. Specjale modele mikrowyłączników ze stykiem kątowym zaprojektowano pod kątem obwodów drukowanych. Jako aktywatory zastosowanie znajduje popychacz punktowy oraz dźwignia (płaska, krótka, długa, profilowana, z rolką, z krótką rolką). Specjalne uszczelnienie i odlewana obudowa zapobiega zniszczeniu przez zalanie cieczą. Specjalne mikrowyłączniki przeznaczone są do aplikacji wymagających precyzji. Warto zwrócić uwagę na miniaturowe mikroprzełączniki o podwyższonej trwałości, która wynosi 30×106 zadziałań.
Najważniejsze parametry mikrowyłączników to częstotliwość i szybkość działania, a także odporność izolacji, odporność styku, wytrzymałość dieelektryczna oraz odporność na wibracje i wstrząsy. Oprócz tego ważna jest trwałość, stopień ochrony, stopień ochrony przed udarem elektrycznym oraz kategoria przełącznika. Na etapie wyboru mikrowyłącznika zwraca się również uwagę na dopuszczalną temperaturę i wilgotność otoczenia.

 

Wyłączniki bezpieczeństwa
Specjalne wyłączniki pozwalają na zabezpieczenie przed otwarciem drzwi podczas pracy maszyny. Mechanizm zamkowy załącza się automatycznie po włożeniu klucza i wyłącza dopiero po zdjęciu napięcia z cewki popychacza. Niektóre wyłączniki tego typu mają dopuszczenia w zakresie bezpieczeństwa pracy BIA oraz SUVA. W razie potrzeby zastosować można wersje ze wskaźnikami pozwalającymi na monitorowanie działania oraz z kluczem do podwójnego zabezpieczenia. Typowe zastosowanie wyłączników tego typu obejmuje ochronę dostępu do szaf sterowniczych, skrzynek elektrycznych itp. w zależności od obecności napięcia zasilania. W wyłącznikach uwzględnia się wyprowadzenie kabli w poziomie i w pionie.

 

NGCPB10AX24A1A_m

Źródło: Dacpol

Z myślą o suwnicach

Szereg rozwiązań w zakresie wyłączników krańcowych oferuje się myślą o pracy w suwnicach. Wyłączniki krańcowe pozwalają przede wszystkim na samoczynne wyłączanie ruchu odpowiedniego mechanizmu w momencie gdy zawiesie hakowe (zblocze hakowe, chwytaki, chwytniki), wózek lub most znajdują się w strefie krańcowej. W przypadku suwnic z wysięgnicami celem ograniczenia drogi wysięgnicy w górnym skrajnym położeniu zastosowanie znajdują dwa wyłączniki, które działają niezależnie od siebie. Pierwszy z nich to wyłącznik ruchu wysięgnicy stanowiący roboczy wyłącznik krańcowy. Z kolei drugi realizuje funkcje aparatu zabezpieczającego, a co za tym idzie, nie jest przeznaczony do manewrowego zatrzymywania mechanizmów.
W zależności od sposobu wyłączania obwodów silnika zastosowanie znajdują wyłączniki krańcowe mechaniczne oraz elektromechaniczne. Wyłączniki krańcowe mechaniczne pozwalają na bezpośrednie wyłączenie obwodów silnika poprzez elementy takie jak krzywki, dźwignie oraz przekładnie zębate lub łańcuchowe. Z kolei wyłączniki krańcowe elektromechaniczne pozwalają na wyłączanie obwodu silnika poprzez pomocnicze wyłączniki krańcowe, które umieszczone są w obwodach sterowniczych. Biorąc pod uwagę sposób napędu wyłączniki krańcowe dzieli się na wrzecionowe oraz dźwigniowe. W przypadku krańcowych wyłączników wrzecionowych zastosowanie znajduje napęd w postaci przekładni zębatej lub łańcuchowej. Należy podkreślić, że wyłączniki tego typu zazwyczaj znajdują zastosowanie w mechanizmach podnoszenia. Wyłączniki krańcowe dźwigniowe są uruchamiane poprzez dźwignię, która obraca się o określony kąt w efekcie nacisku krzywki. Wyłączniki dźwigniowe stosowane są w mechanizmach jazdy mostu lub wózka.
Z myślą o pracy w suwnicach zaprojektowano np. wyłączniki FCR001 i FCR006 firmy Giovenzana. W szczególności znajdują one zastosowanie w dźwignicach celem ograniczenia ruchów roboczych mechanizmów jazdy mostu suwnic, jazdy wciągników i wózków przejezdnych. Klasa szczelności IEC/EN 60947-3 to IP65. Urządzenie może pracować w temperaturze od -25°C do +70°C. Obciążalność prądowa zestyków to 16 A przy napięciu maksymalnym 690 V i trwałości mechanicznej 1 mln operacji.

 

GXE51A1B_m

Źródło: Dacpol

 

Bezprzewodowe
Interesujące rozwiązanie stanowią wyłączniki krańcowe bezprzewodowe. Przesył danych bazuje na standardzie WirelessHART zgodnie z IEC 62591. Urządzenie przeprowadza pomiar ruchu liniowego i obrotowego. Np. bezprzewodowe wyłączniki krańcowe Topworox 4310 firmy Emerson pozwalają na monitorowanie położeń skrajnych zamknięcia i otwarcia zaworów liniowych lub obrotowych, czujników poziomu i innych aplikacji wymagających sygnalizowania położeń. Czas pracy modułu zasilania przy przesyłaniu danych co minutę wynosi 8 lat a modułu dodatkowego 10 lat. Istotną rolę odgrywa specjalnie zaprojektowana obudowa wzmocniona żywicą, którą można stosować w warunkach wysokiego stężenia chemikaliów.

 

Jakub Łomacki, Dacpol
Konstruktor na etapie wyboru odpowiedniego wyłącznika krańcowego musi zastanowić się, w jaki sposób wyłącznik będzie aktywowany, aby odpowiednio dobrać element roboczy. Drugim ważnym parametrem jest odpowiednia obciążalność styków, aby wytrzymały one odpowiedni czas eksploatacji i ewentualne błędy w instalacji elektrycznej (wzrosty natężenia prądu, skoki napięć itp.). Trzecią ważną sprawą jest dobór odpowiedniej obudowy i konstrukcji do warunków pracy wyłącznika. Bywa, że firmy konstrukcyjne kierują się głównie ceną i dostępnością. Co powoduje, że wytrzymałość zastosowanego rozwiązania jest niewystarczająca.
Jako ciekawostkę mogę podać, że coraz bardziej popularne jest stosowanie wyłączników krańcowych z przesyłaniem danych drogą radiową, tzw. Wyłączniki krańcowe, bezprzewodowe. Stosuje się je w przypadku, gdy przewody są narażone na splątanie się lub uszkodzenie. Albo w przypadku, gdy koszt położenia instalacji przewodowej jest większy niż rozwiązanie bezprzewodowe.

 

Przegląd oferty
Wyłączniki krańcowe/pozycyjne ES/EM 91 DL Extreme firmy Steute przeznaczone są do pracy w trudnych warunkach środowiska. Mogą one pracować w temperaturze mieszącej się w zakresie od -40 do +85°C. Stopień ochrony to IP66/IP67. Z kolei wyłączniki serii GXE z oferty firmy Dacpol przeznaczone są do pracy w strefach zagrożonych wybuchem.

 

1DM401_m

Źródło: Dacpol

 

Wyłącznik krańcowy 1R 1Z firmy Schneider Electric ma funkcję wymuszonego rozłączenia. Przewidziano w nim 1 styk zwierny oraz 1 rozwierny. Obudowa wyłącznika wykonana jest tworzywa sztucznego. Stopień ochrony to IP65.
Głowice robocze KX A … firmy Lovato Electric w komplecie ze stykami pomocniczymi można stosować jako części zamienne do wyłączników krańcowych serii K lub sprzęgać z korpusami KX C …. W efekcie uzyskuje się kompletny wyłącznik krańcowy z określoną konfiguracją. Głowice wykonywane są z metalu. Kształt sekcji przyłączeniowej z korpusami serii K pozwala na ustawienie głowicy w każdej pozycji pod kątem 45°, podczas gdy początkowy poziom i pozycja pręta mogą być regulowane w zakresie 360° w pozycjach pod kątem 15°. Montaż głowicy na korpusie odbywa się za pomocą zatrzaskowego mechanizmu bagnetowego.
Wyłącznik krańcowy 3SE5112-0CH01 firmy Siemens wyposażono w głowicę w postaci dźwigni R 27 mm z rolką z tworzywa sztucznego Ø19 mm. Wyjście jest konfigurowane jako NO + NC przy maksymalnym prądzie styków 10 A. Napięcie przełączania wynosi maks. 400 V AC i maks. 250 V DC. Stopień ochrony obudowy to IP 66 przy wymiarach 78x40x38 mm.

 

Siemens_m

Źródło: Siemens

 

Wyłączniki pozycyjne z funkcją bezpieczeństwa firmy Schmersal nadają się do osłon przesuwnych i uchylnych, które muszą być zamknięte dla zapewnienia bezpieczeństwa podczas pracy. W połączeniu z modułami bezpieczeństwa monitorującymi wszystkie wyłączniki pozycyjne klasy 1 mają kategorię sterowania od 3 do 4 wg EN 954-1.

 

Autor: Damian Żabicki

 

Artykuł pochodzi z czasopisma Główny Mechanik 1/2016
GM_01_2016 Okladka 400x565

Authors
Góra
English