避免使用微動開關時犯錯，你絕對需要了解哪些內容？

價格低廉且容易買到的開關有「限位開關」和「微動開關」 。
但如果您僅根據價格來選擇它們，請務必謹慎。

• “由於微動開關精度不足，導致其故障…”
• 「由於微動開關故障，該設施停產，引發了投訴…”
• “只有微動開關和限位開關這兩種選擇…”

近年來，機器變得越來越小、越來越精確，遇到這個問題的設計師和設備使用者數量也不斷增加。
在實際應用中，人們在使用微型開關時往往並不了解其特性，這種情況並不少見。

本文將介紹微動開關的基本知識及其在各種應用中的優缺點。

我們也將從「第三開關」（既不是微動開關也不是限位開關）的角度來解釋 METROL 的「精密定位觸控開關」 。

●你能從這篇文章學到什麼
・具備微動開關與限位開關的基本知識
・選擇開關時容易被忽略的三種風險
・微動開關與Metrol精密定位開關的區別
・精密定位開關的應用案例集錦

我們發布[觸控開關介紹案例集] ，希望向從事開關設計、生產技術、採購和維護等相關工作的人員展示這些案例！

微動開關和限位開關的作用是什麼？

開關究竟是什麼？

顧名思義，開關就是用來「切換」的東西。
典型的接觸開關有以下三種：

• 微動開關
• 極限開關
• 精度定位觸控開關

開關用於開啟和關閉電路（開/關）。
因此，開關被整合到我們周圍的電子產品、機器人和生產設施等中，以執行控制。
首先，我們將解釋微動開關和限位開關的特性。

微動開關和限位開關有什麼差別？

什麼是微動開關？

微動開關是一種小型塑膠外殼開關，具有快速動作機構和觸點。 （見圖1）
當稱為執行器的部件上下移動時，內部觸點會開啟和關閉，從而接通和斷開電源。

什麼是限位開關？

限位開關是一種用塑膠或金屬外殼包裹的開關，使微動開關防水防塵。
它的作用是像微動開關一樣檢測物體的存在與否，但它是在有水、油、灰塵等的惡劣環境中使用的。
操作時，將一個名為「撥叉」*的部件連接到裝置上，並透過操作限位開關的執行器部分來使用。 （參見圖 2）

微型開關的作用是什麼？是「存在/不存在檢測」嗎？

微動開關和限位開關都起到「存在/缺失偵測」的作用，因為當被偵測物體與致動器接觸時，它們會發出物體存在性的通知。

什麼是「存在/缺失檢測」？

• 確認是否偵測到物體
• 蓋子是關著的還是開的
• 無論它是否通過

以此類推。 （見圖3）

微型開關（限位開關）的應用案例

微型開關廣泛應用於各種場所，用於檢測人員在場/不在場，從家用電器到工業生產設施。

例如

家用電器：

• 冰箱門
• 真空
• 車
• 微波爐門開關
• 滑鼠點擊部分
• 電動工具扳機

工業產品和設施：

• XY平台原點定位
• 開啟和關閉設施門
• 確認工件通過
• 確認夾具和油缸的位置

所有這些存在/不存在檢測機制中都嵌入了微動開關。

微動開關的一般規格

一些常見規格包括：

• 機械壽命*約50萬至100萬次
• 電氣壽命*為200,000次
• 防護等級 IP40 或以上（無防水或防滴濺規格）
• 不保證準確性
• 空氣（約100至500日圓）

綜上所述，微動開關是一種低成本開關，適用於對精度要求不高的潔淨環境。

開關選擇中隱藏的3個風險是什麼？

微型開關的設計價格確實很有吸引力，但開關本身的成本（初始成本）只是總成本的冰山一角。請記住，不當的使用和操作會導致成本增加。

長遠來看，導致成本增加的風險大致可分為三類。

• 風險1：維修造成的維修成本
• 風險二：製造成本增加
• 風險三：降低品牌聲譽的成本

風險1：維護成本增加

交換器故障所導致的維修費用（人工費、差旅費、服務費）
設施故障會導致需要緊急派遣維修人員前往現場處理，產生額外費用。這是潛在成本增加的根源。
根據感測器備件的採購和付費維修的記錄，需要進行適當的成本管理。

風險2：組裝成本增加

這是安裝開關操作所需的中間機構的相關費用。
安裝狗或執行器來操作微動開關可能會導致空間和零件增加、設施規模擴大以及組裝時間延長等成本。
例如：中間執行器、狗的設計/製造成本和組裝時間、因空間需求可能造成的成本損失

風險3：降低品牌聲譽的成本

即使機器整體性能優異，個別子功能（如開門/關門、裝卸）頻繁出現故障或失靈以及短暫停機也會導致客戶不滿並損害品牌形象。

這導致
・設施使用率/可用性下降*1
・機器閒置造成的機會損失
諸如此類，對用戶來說也是一種損失。

你應該避免昂貴的設備因交換器故障而停用的情況，因為修復受損的品牌形象成本更高。
總之，必須重視品牌形象惡化而導致的未來機會損失（例如，顧客轉向其他公司等）。

採用微動開關的3個失敗案例

有許多案例表明，規格缺失的問題是在後來才被發現的，而這通常是由於微動開關缺陷或損壞導致的故障引起的。

微動開關故障通常是由於規格缺陷在後期才顯現出來。以下列舉三個案例。

外殼1：在惡劣環境下使用微動開關

許多微型開關的防護等級為 IP40（不防水、不防塵），因此潮濕、水、油和晶片會導致腐蝕和劣化等問題。
假設使用者的網站環境會導致問題，即使在設計階段沒有考慮到這一點。

外殼二：在需要「精確度」的情況下採用微動開關

如果使用微動開關進行存在/不存在檢測以進行定位或返回原點（需要精確控制），則存在不穩定的風險。

• [NG範例 1]當使用 3D 列印機 XY 工作台上的微動開關返回原點時，精確度不夠高，導致產品出現缺陷。
  
• [NG範例 2]當用作工具機中的工件定位開關時，工件“浮動”，無法看到精確定位。

外殼3：在大負載情況下採用微動開關

如果超過電氣壽命極限，或開關用於受到強烈衝擊的應用中，則會提前發生故障。
使用開關限制機器運動範圍時，避免將開關本身用作止動裝置。
如果負載過大，塑膠外殼可能會開裂或變形，或者安裝位置可能會發生偏移。

評論：為什麼微動開關（限位開關）不準確？

最好認為，在用於檢測存在/不存在的微型開關中，不存在“可重複性”的概念。
原因是存在一種叫做「瞬動機制*」的機制。

「瞬動機構」是指在通斷時透過片簧快速接觸和分離接點的機構，微動開關即指採用此機構的開關。 （參見影片）

這種瞬動機制會產生滯後現象*，開關動作時序的重複性不穩定，這意味著其重複精確度較低。因此，瞬動機製本身雖然能有效延長接點壽命，但卻會降低精準度。

*「速動機構」的誕生背景…過去，交流100V是主要的電源，大電壓電流會流過觸點，因此，為了防止觸點熔焊或電偶腐蝕，一種稱為「速動機構」的結構應運而生，它透過快速接觸和分離觸點來實現這一目的。 *什麼是滯後？滯後是指執行器被推入時，其首次從自由位置移動的點與執行器返回時，其首次移動的點之間的距離。

開關選擇共 4 個要點

從設計階段開始，嚴格評估交換器的使用條件非常重要。
防患於未然，可降低未來的維護和售後服務成本，提高顧客滿意度。

以下是選擇時需要考慮的四個面向：

• 需要多高的精度？
  檢查存在/不存在檢測的準確性是否足夠，或是否需要嚴格的可重複性。
  
• 其耐用性和可靠性是否符合要求？
  它多久開關一次？
  “該開關會受到振動或強烈衝擊嗎？ ”
  “開關本身不就起到止動作用嗎？ ”
  根據設備的使用頻率和開關的操作次數，所選的開關可能會改變。
  
• 預計哪些環境因素會導致交換器故障，例如水、油和灰塵？
  考慮設備的安裝位置和開關的使用環境。如果有潮濕、油污、灰塵、高溫、低溫等特定環境因素，則必須選擇防水且耐環境腐蝕的開關。

• 如果交換器發生故障（這種情況發生的機率很小），其影響範圍會是怎樣的？
  考慮設備的預期壽命、維護頻率以及設備的安全要求。
  

除了微型開關之外，還有其他選擇嗎？
我們將解釋METROL的「精密定位觸控開關」 ，它與微型開關不同。

選擇「精密定位觸控開關」的 5 個理由是什麼？

METROL 的「精密定位觸控開關」是基於接觸式開關的設計概念開發的，具有高耐久性，用途廣泛，可用於各種設施，即使在惡劣環境下也能進行高精度檢測。
它們的用途與微動開關和限位開關類似，但其開發理念與「存在/不存在檢測」有很大不同。

我們將解釋選擇放置觸控開關的五個原因。

原因 1：可以進行精確定位，而無需進行存在/不存在檢測。

精度定位觸摸開關具有±0.5 μm至±10 μm的高重複性。
由於不存在滯後現象，定位的重複性比存在/不存在檢測更高。

與微型開關不同，其高精度的原因之一是它沒有瞬動機制。
將其與設備和裝置的機器座標結合，可以實現微米級的高精度定位和測量。

原因二：壽命長

使用專用於觸控開關的耐久性測試設備進行長期耐久性測試，以驗證其準確性。 （參見影片）
根據系列的不同，我們保證短系列產品的精度壽命為 1,000,000 次，長系列產品的精度壽命為 10,000,000 次。

原因三：高耐久性

它具有極佳的防水防塵性能，因此可用於使用切削油的工具機內部。
與塑膠開關不同，它們大多採用金屬外殼，並具有IP67 （防水、防油、防塵等）規格。
對於防護等級為IP67或更高的交換機，出貨前會進行防水測試。

原因 4：操作無需犬隻

它不需要像限位開關那樣的狗形裝置，從而縮小了機器的尺寸，減少了裝配工時。

原因五：100%國產，易於客製化

所有系列產品均由我們在東京的工廠進行規劃、設計和製造，許多開關可以根據形狀、材料、接觸力、電纜長度等標準進行客製化和按訂單生產。

精度定位觸控開關【案例介紹】

許多精密定位觸控開關已應用於以下領域：

• 用於 XY 工作台和平台（銑床、3D 列印機、晶片貼片機等）的高精度回原點開關
• 在需要精確定位的地方進行定位
• 分配器噴嘴的原點定位
• 小直徑刀具的原點定位
• 夾具和模具的黏合性確認
• 設施的熱位移補償
• 醫療手術機器人平行化機制

精密定位觸控開關的研發背景

「精密定位開關」的研發是由於自動化設備夾具和用於確定平台原點的高精度感測器的需求不斷增長而引發的。

當自動化設備和CNC工具機開始迅速普及時，適合微米級精度檢測的感測器很少，因此改用了價格低廉的微動開關和接近感測器。

由於微型開關主要用於“存在/不存在檢測”，因此微米級精度的應用需要謹慎判斷。
因此，出現了誤檢和耐久性問題，「精密定位開關」應運而生，以滿足這些需求。

精度定位觸控開關：6系列產品介紹

我們有多種精密定位觸控開關產品線，但我們想重點介紹其中最暢銷的六個代表性系列。

【PT系列】使用者評價👤「尺寸種類齊全，交貨時間和價格都很滿意。」👤「用於座椅測量。檢測精準可靠。非常適合狹小空間。」👤「用於測量機械推力。我們採用這款超緊湊型產品在狹窄空間中使用。」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價」點擊此處查看買家評價。

【MT系列】用戶評價👤「之前生產線經常因為故障而停工，所以我們安裝了這款產品來減少判斷錯誤。」👤「以前我們用邊長感測器測量工件長度，區分不同的類型。這款產品是開關型式的，但可以組合使用多個，從而降低成本。此外，即使在惡劣環境下也能穩定工作買家評價」。

【BP系列】使用者評價👤「方便，可以從任何方向敲擊。」👤「用於確認模具滑芯的回位。以前球頭柱塞和限位開關是分開安裝的，但這款產品就足夠了，而且在狹窄的開口處無需考慮限位開關的位置。」👤「使用限位開關時，必須注意進給方向，但這種結構很實用，因為傳統的限位開關如果從多個方向進給容易損壞。

【CS系列】使用者評估👤「解析度高，可靠性強」👤「用於裝置的移動終點偵測。終點位置會因外部環境略有變化，但觸控感應器能夠可靠地偵測到工件的接觸。此外，價格也很實惠。」👤「即使在工件位置偏差很小的情況下，請看買家重複性也非常出色，非常出色地點擊此處使用10000次使用購買。

精密定位開關系列500 µs（代表值）

目前介紹的系列只是其中的一部分，還有許多其他變體。
如果規格和使用條件是固定的，您可以使用下面的按鈕縮小搜尋範圍。

微動開關和限位開關的優點

微型開關的優點主要在於其易用性、易得性和低成本。
並非所有產品都需要微米等級的精度和極高的耐用性。

對於偵測老鼠和家用電器是否存在，無需使用過度設計的精密觸控開關。
如果總成本上升，就不能說產品設計滿足了使用者的需求。
無論優先考慮價格或優先考慮準確性和易用性，都必須選擇合適的開關，並將合適的零件安裝在合適的位置。

500 µs（代表值）：選擇開關時需要注意的事項

正如您從這三個經常被忽視的風險中看到的那樣，
・當家用電器門上的開關損壞時
・當價值數千萬日圓的生產設施中裝有安全裝置的門被破壞時
影響範圍之廣和緊迫性之大，無與倫比。

如果工廠停工，生產活動也將停止。
重要的是要確定這是否是一般消費品可以接受的情況，或者它是否是需要專業可靠性的工業產品。

在設計階段，在考慮了所採用交換器的長期成本驅動因素之後，重要的是在不被初始成本所迷惑的情況下，從合適的選項中進行選擇。

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我們的工程師將解答有關產品使用方法或產品客製化要求的任何問題。
如果能提供應用、使用環境以及要檢測的工件類型等詳細信息，我們可以提供最好的支援。

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