Для автоматического управления движениями исполнительных двигателей гидравлических и пневматических приводов широкое применение находят путевые и конечные выключатели (переключатели). Они обеспечивают получение информации о положении исполнительных узлов любой машины путем выдачи командного сигнала при достижении рабочим узлом машины необходимого положения.
В зависимости от вида энергии, используемой системой управления, путевые выключатели выдают сигнал о местоположении рабочего органа в виде электрического, либо пневматического, либо другого рода энергии.
Путевые переключатели (выключатели) дают информацию о достижении отдельных участков пути, а конечные выключатели - о достижении конечного положения рабочего органа.
На рис.2.138а, б, в показаны путевые переключатели, выдающие команду в виде электрического сигнала. Это, по сути, контактные переключатели, обеспечивающие замыкание одних и размыкание других электроконтактов.
В зависимости от скорости переключения контактов путевые выключатели могут быть простыми и моментными. На рис.2.138а представлен простой конечный выключатель. На плите 12, изготовленной из диэлектрика, размещены неподвижные контакты 1, 5, 9, 13 и шток 7 (тоже изготовленный из диэлектрика) с перемычкой 3, на которой размещены подвижные контакты 2, 4, 10, 11. Шток 7 нагружен пружинами 14, 8 и 6, которые обеспечивают замыкание контактов 4–5 и 9–10. В корпусе этого устройства (на рис.2.138а не показан) имеется штифт, который расположен соосно со штоком 7. Движущийся узел наезжает на штифт, который смещает шток влево. Вследствие этого контакты 4–5 и 9–10 размыкаются, а контакты 1–2 и 11–13 замыкаются. Конечный выключатель тем самым выдает сигнал, который можно использовать для останова или реверса двигателя. Как только узел отходит от конечного выключателя, пружины возвращают шток вправо и восстанавливают первоначальное состояние контактов.
Рис. 2.138. Путевые и конечные выключатели: а - простой электрический конечный выключатель, б - моментный электрический путевой выключатель, в - микропереключатель, г - струйный путевой выключатель, д - пневматический конечный выключатель
Для простых конечных выключателей контактного типа скорость перемещения штока должна быть более 0,4 м/мин, чтобы избежать длительного искрения контактов (возникновение электрической дуги при размыкании контактов) и их быстрого разрушения.
Для скоростей движения меньше указанной величины применяют моментный путевой переключатель (рис.2.138б). Он работает следующим образом. Движущийся орган машины наезжает на ролик 1 и поворачивает рычаг 2 влево. В месте с ним поворачивается и поводок 4, который роликом 12 отводит защелку 6 и тоже поворачивает планку 11. При этом контакты 7–8 размыкаются, а контакты 9–10 замыкаются с большой скоростью, что уменьшает вероятность возникновения длительных электрических дуг. Благодаря плоским пружинам 3 в форме кольца, связывающим рычаг 2 и поводок 4, поворот ролика 1 может быть выше необходимого переключения угла поворота. Возвращается выключатель в исходное положение пружиной 5 при прекращении воздействия движущегося узла на ролик 1.
С целью получения высокой точности срабатывания в качестве путевого выключателя могут использоваться микропереключатели (рис.2.138в). Если нажать на штифт 4, то правый конец пружинного контакта 3 отходит от верхнего неподвижного контакта 2 и замыкается с нижним неподвижным контактом 1. Пружинный контакт 3 имеет такую форму, которая обеспечивает срабатывание микропереключателя лишь при достижении силы на штифте 4 более определенной величины. При этом происходит мгновенное переключение контакта 3 из верхнего положения в нижнее, что исключает искрение контактов при их размыкании. Для пневматических систем управления могут быть использованы пневматические конечные и путевые выключатели. На рис.2.138г показан струйный путевой выключатель. В исходном положении поступающий в канал А сжатый воздух выходит через прорезь и попадает в сопло 2 и далее в канал управления Б. Если заслонка 3, закрепленная на движущемся узле машины, войдет в прорезь устройства, то она перекроет подачу воздуха в канал Б, и давление там упадет до нуля.
Пневматический конечный выключатель кнопочного типа для систем среднего уровня давления показан на рис.2.138д). У него могут быть применены два вида выключения, когда канал питания сжатым воздухом подключается либо на вход Рвх1, либо на вход Рвх2 в крышке 1. Если воздух подается по каналу Рвх1, то он попадает в глухую полость А и никуда пойти дальше не может. Если нажать на шток 5, то перемещается вверх плунжер 6. Верхним торцом в виде сопла он упирается в затвор 2 и отжимает его вверх, соединяя вход Рвх1 с выходом Рвых через полость Б. При этом в канале управления появляется давление сжатого воздуха, которое используется для управления приводом.
Если же подавать сжатый воздух в канал Рвх2, то он попадает в полость В между мембранами и по отверстию в плунжере 6 в полость Б и далее на выход Рвых. Таким образом, в исходном положении в выходном канале управления есть давление сжатого воздуха. Если же движущийся узел машины наедет на шток 5, то сместившийся вверх плунжер 6 упирается в затвор 2, закрывая свой центральный канал и перекрывая подачу воздуха в полость Б, и сдвигает его вверх, открывая выход из канала Рвых и полости Б в полость А и далее в атмосферу по каналу Рвх1. Таким образом, по второму виду включения этого устройства при нажатии на шток 5 давление в канале управления падает до нуля, что тоже может быть использовано для управления исполнительными двигателями. Пружина 7 обеспечивает закрытое состояние затвора 2, а пружины 3 и 4 – возврат штока 5 в исходное положение при снятии воздействия на него. Кроме того, передача перемещения штока 5 плунжеру 6 пружиной 4 позволяет снизить требования поточности позиционирования подвижного узла по отношению к штоку 5.
В качестве путевых переключателей гидравлических систем могут использоваться уже рассмотренные выше устройства, а также гидравлические распределители с механическим управлением.