一种双冗余小体积微动开关的设计

1设计背景

随着科学技术的发展,要求控制机构的体积越来越小,重量越来越轻,可靠性越来越高,因此,配套的微动开关体积也相应需要越来越小,小体积微动开关的需求量逐年上升。其中,有不少用户对可靠性要求更高,需使用小体积双冗余微动开关才能保证控制机构可靠工作,在这样的市场需求下,研发了Kw5C一0Z2一1型微动开关。

2结构设计

该开关借鉴我厂成熟产品Kw5C一0Z一1型微动开关的较链式单刀双掷换向机构,这种机构具有动作稳定性好、寿命长、可靠性高和动触点自洁功能等优点。以它为原型,设计同步的双冗余换向机构(较链式双刀双掷),多次对按键、盖和基座进行了大幅度改进,开关性能得到了很大的提高(图1)。由于高度受限制,Kw5C一0Z2一1型微动开关与Kw5C一0Z一1型微动开关高度相同,而长度和厚度增加一倍。双刀动作互不干涉,除具有单刀的优点外,双冗余用法可靠性翻倍。

(1)按键:按键设计为长方体＋圆柱结构,即导向部分为圆柱结构,顶部按压位置设计为半球状,这样可确保每次按压在球状的最高点,按压位置几乎相同(图2)。

(2)盖:增加导向长度,按键在盖中活动由基本型的1.4mm的壁厚导向,改为3.2mm的中心导向,以防止按键在位移过程中出现偏载,影响两刀动作的同步性(图3)。

(3)基座:将两个传统开关的基座一体化,确保开关动作的一致性、同步性及双冗余性(双倍可靠),提高了产品功能的可靠性,改善了产品的可调性,提高了装配合格率,降低了调试难度。中间设计的隔板起到电气隔离作用,两组开关动作互不干扰(图4)。

3工作原理

当按键受外力下压位移时,两个向下机构中的连接片一并垂直下移,同时弓簧片受挤压发生形变,储存弹性势能,当位移量达到开关换向点时,两个动触片同时跳跃,开关同时换向。当外力消除后,在弓簧片释放弹性势能,开关同时复位。

4优势

(1)小体积双冗余微动开关是将两个传统开关的基座一体化,确保开关动作的一致性、同步性及双冗余性(双倍可靠),提高产品功能的可靠性。中间隔板的设计起到电气隔离作用,两组开关动作互不干扰。

(2)该开关采用一个按键控制两刀开关同时动作,基座结构一体化设计,双冗余用法使得可靠性比传统单刀开关提高了一倍,是我厂体积最小(13mm×10.2mm×13.7mm)的双刀双掷微动开关。采用较链式换向机构,寿命长(8万次),塑料件采用耐高温模塑料,具有耐高温(＋200℃)等优点,两年内被多家用户选中。该开关由于体积小,容易扩展品种,已扩展的品种有Kw5C-0Z2-6、Kw5C-1Z2-1、Kw5C-3Z2-1,需求量也在不断增加,具有良好的市场前景。

5结语

小体积双冗余微动开关经过几年的研发,工艺技术已经稳定。到目前为止,有多批开关基于企军标o/MA20265/Z一2014《Kw5C双刀系列微动开关详细规范》做全面试验,试验结果均合格,目前已实现批量生产。