마이크로 스위치 사용 시 실수를 피하기 위해 꼭 알아야 할 사항

저렴하고 쉽게 구할 수 있는 스위치로는 "리미트 스위치" 와 "마이크로 스위치" 가 있습니다.
하지만 가격만을 기준으로 선택한다면 주의해야 합니다.

• "마이크로 스위치의 정밀도가 부족하여 오작동했습니다…"
• "마이크로 스위치 고장으로 설비 가동이 중단되어 고객 불만이 발생했습니다…"
• "선택 가능한 옵션은 마이크로 스위치와 리미트 스위치뿐입니다…"

최근 몇 년 동안 기계는 더욱 작아지고 정밀해졌으며 , 이러한 문제를 겪는 설계자와 기기 사용자의 수가 증가하고 있습니다.
실제로 많은 사람들이 마이크로 스위치를 사용하면서 그 특성을 제대로 인지하지 못하는 경우가 흔합니다.

이 글에서는 마이크로 스위치의 기본 지식과 각 응용 분야별 장단점에 대해 설명합니다.

또한 METROL의 "정밀 위치 지정 터치 스위치"를 마이크로 스위치나 리미트 스위치가 아닌 "제3의 스위치"라는 관점에서 설명하겠습니다.

●이 기사에서 배울 수 있는 점
• 마이크로 스위치 및 리미트 스위치에 대한 기본 지식
• 스위치 선택 시 간과하기 쉬운 세 가지 위험 요소
• 마이크로 스위치와 메트롤의 정밀 위치 결정 스위치의 차이점
• 정밀 위치 결정 스위치의 사용 사례 모음

저희는 스위치를 다루는 설계 , 생산 기술 , 구매 및 유지보수 담당자분들께 보여드리고자 하는 [터치 스위치 도입 사례 모음] 을 공개합니다!

마이크로 스위치와 리미트 스위치의 역할은 무엇인가요?

스위치란 애초에 무엇일까요?

이름에서 알 수 있듯이 스위치는 "전환"하는 장치입니다.
일반적인 접점 스위치는 다음과 같이 세 가지 종류가 있습니다.

• 마이크로 스위치
• 통상의 리미트 스위치
• 정밀도 위치 지정 터치 스위치

스위치는 전기 회로를 열고 닫습니다(켜짐/꺼짐).
따라서 스위치는 제어 기능을 수행하기 위해 우리 주변의 전기 제품, 로봇, 생산 설비 등에 내장되어 있습니다.
먼저 마이크로 스위치와 리미트 스위치의 특징에 대해 설명하겠습니다.

마이크로 스위치와 리미트 스위치의 차이점은 무엇인가요?

마이크로 스위치란 무엇인가요?

마이크로 스위치는 스냅 작동 메커니즘과 접점을 갖춘 소형 플라스틱 케이스 스위치입니다. (그림 1 참조)
액추에이터라고 불리는 부품이 위아래로 움직이면 내부 접점이 열리고 닫히면서 전원이 켜지고 꺼집니다.

리미트 스위치란 무엇인가요?

리미트 스위치는 마이크로 스위치를 방수 및 방진 상태로 만들기 위해 플라스틱이나 금속 커버로 덮인 스위치입니다.
이 장치의 역할은 마이크로 스위치처럼 존재 여부를 감지하는 것이지만, 물, 기름, 먼지 등이 있는 열악한 환경에서 사용됩니다.
작동 시에는 도그(dog)*라고 불리는 부품이 설비에 부착되어 리미트 스위치의 액추에이터 부분을 작동시켜 사용됩니다. (그림 2 참조)

마이크로 스위치의 역할은 무엇인가요? 바로 "존재/부재 감지"입니다.

마이크로 스위치와 리미트 스위치는 모두 감지 대상 물체가 액추에이터와 접촉했을 때 그 존재를 알려주기 때문에 "존재/부재 감지 또는 존재 감지" 역할을 합니다.

"존재/부재 감지"란 무엇인가요?

• 감지된 객체가 있는지 여부를 확인하기 위해
• 뚜껑이 닫혀 있든 열려 있든
• 통과되었든 아니든

등등. (그림 3 참조)

마이크로 스위치(리미트 스위치)의 용도에 대하여

마이크로 스위치는 가정용 가전제품부터 산업 생산 시설에 이르기까지 다양한 곳에서 존재/부재 감지 용도로 사용됩니다.

예를 들어

가전제품:

• 냉장고 문
• 진공 청소기
• 자동차
• 전자레인지 문 스위치
• 마우스 클릭 부분
• 전동공구 트리거

산업 제품 및 시설:

• XY 스테이지의 원점 위치
• 시설 출입문 개폐
• 공작물 통과 확인
• 지그와 실린더의 위치 확인

이러한 모든 존재/부재 감지 메커니즘에는 마이크로 스위치가 내장되어 있습니다.

마이크로 스위치의 일반 사양

일반적인 사양은 다음과 같습니다.

• 기계적 수명*은 약 50만~100만 회입니다.
• 전기적 사양 수명*은 20만 회입니다.
• 보호 등급 IP40 이상 (방수 또는 방적 사양은 없음)
• 정확도 보장 없음
• 단위 (약 100~500엔)

위에서 살펴본 바와 같이, 마이크로 스위치는 정밀도가 요구되지 않는 청정 환경에서 유용한 저비용 스위치라고 할 수 있습니다.

스위치 선택에 숨겨진 3가지 위험 요소는 무엇일까요?

마이크로 스위치는 디자인 측면에서 가격이 매력적이지만, 스위치 자체의 가격(초기 비용)은 전체 비용의 빙산의 일각에 불과합니다. 부적절한 사용 및 활용은 비용 증가로 이어질 수 있다는 점을 명심해야 합니다.

장기적으로 비용 증가를 초래하는 위험은 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

• 위험 요소 1: 수리로 인한 유지 보수 비용
• 위험 2: 제조 비용 증가
• 위험 요소 3: 브랜드 평판 저하 비용

위험 요소 1: 유지 보수 비용 증가

스위치 고장으로 인한 수리 비용(인건비, 출장비, 서비스 비용)
시설 가동 중단은 현장에 긴급 파견되는 유지보수 직원에 대한 비용을 발생시키며, 이는 잠재적인 비용 증가의 원인이 됩니다.
센서용 예비 부품 구매 및 유료 수리 이력을 기반으로 적절한 비용 관리가 필요합니다.

위험2: 조립 비용 증가

이는 스위치 작동에 필요한 중간 메커니즘을 설치하는 데 드는 비용입니다.
마이크로 스위치를 작동시키기 위해 개 또는 액추에이터를 설치하면 공간 및 부품 증가, 시설 규모 확장, 조립 시간 증가와 같은 비용이 발생할 수 있습니다.
예시: 중간 구동 장치, 로봇견의 설계/제조 비용 및 조립 시간, 공간 요구 사항으로 인한 잠재적 손실 비용

위험 요소 3: 브랜드 평판 저하 비용

기계 전체의 성능이 뛰어나더라도, 개별 하위 기능(예: 문 열림/닫힘, 적재/하역)의 잦은 고장이나 오작동, 그리고 짧은 시간 동안의 작동 중단은 고객 불만을 야기하고 브랜드 이미지에 손상을 줄 수 있습니다.

이로 인해
・시설 이용률/가용성 감소 *1
・가동되지 않는 기계로 인한 기회 손실
등등, 이 또한 사용자에게 손실로 작용합니다.

고가의 설비가 스위치 고장으로 인해 가동을 멈추는 상황은 피해야 합니다. 손상된 브랜드 이미지를 복구하는 데 더 많은 비용이 들기 때문입니다.
결론적으로, 브랜드 이미지 악화로 인한 미래의 기회 손실(타사로의 전환 등)에 주의를 기울여야 합니다.

마이크로 스위치 도입 실패 사례 3가지

사양 미비 사실이 나중에 발견되는 경우가 꽤 많은데, 이는 결함이 있거나 손상된 마이크로 스위치로 인해 문제가 발생했기 때문입니다.

마이크로 스위치로 인한 문제는 사양 부족이 나중에 드러날 때 발생합니다. 아래에 세 가지 사례를 제시합니다.

케이스 1: 열악한 환경에서 마이크로 스위치 사용

많은 마이크로 스위치는 IP40 등급(방수 및 방진 기능 없음)이므로 습기, 물, 기름 및 칩으로 인해 부식 및 열화와 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
설계 단계에서는 예상하지 못했더라도, 사용자의 사이트 환경이 문제를 야기할 수 있는 환경이라고 가정해야 합니다.

케이스 2: "정밀도"가 요구될 때 마이크로 스위치 채택

위치 지정이나 정밀도가 요구되는 원점 복귀에 존재/부재 감지용 마이크로 스위치를 사용하는 경우 불안정성이 발생할 위험이 있습니다.

• [NG 예시 1] 3D 프린터의 XY 테이블에 있는 마이크로 스위치를 이용하여 원점으로 복귀시킬 때, 정확도가 충분히 높지 않아 불량품이 발생하는 문제가 있었다.
  
• [NG 예시 2] 공작기계에서 공작물 고정 스위치로 사용했을 때, 공작물이 "떠 있는" 현상이 발생하여 정확한 고정이 확인되지 않았다.

케이스 3: 부하가 큰 상황에서 마이크로 스위치 도입

전기적 수명 한계를 초과하거나 스위치에 강한 충격이 가해지는 환경에서 사용될 경우, 고장이 조기에 발생할 수 있습니다.
기계의 동작 범위를 제한하기 위해 스위치를 사용할 때는 스위치 자체를 스토퍼로 사용하지 마십시오.
하중이 클 경우 플라스틱 케이스가 균열되거나 변형될 수 있으며, 장착 위치가 바뀔 수도 있습니다.

논평: 마이크로 스위치(리미트 스위치)는 왜 정확도가 떨어지는가?

존재/부재 감지용 마이크로 스위치에서는 '반복성'이라는 개념이 원칙적으로 존재하지 않는다고 생각하는 것이 더 낫습니다.
그 이유는 "스냅 액션 메커니즘*"이라는 메커니즘이 있기 때문입니다.

'스냅 액션 메커니즘'은 스위치를 켜고 끌 때 판 스프링을 통해 접점이 빠르게 접촉하고 '스냅' 소리와 함께 해제되는 메커니즘이며, 마이크로 스위치는 이러한 메커니즘을 가진 스위치를 의미합니다. (영상을 참조하세요)

이 스냅 액션 메커니즘은 히스테리시스*를 발생시키고 스위치 작동 타이밍의 재현성이 불안정하여 반복성이 낮습니다. 따라서 스냅 액션 자체는 접점의 수명을 연장하는 데 효과적이지만 정확도를 저하시키는 방향으로 작용합니다.

*"스냅 액션 메커니즘"의 탄생 배경... 과거에는 100V 교류 전원이 주 전원으로 사용되어 접점에 높은 전압과 전류가 흘렀습니다. 이에 접점의 용접이나 갈바닉 부식을 방지하기 위해 접점을 빠르게 접촉하고 해제하는 "스냅 액션"이라는 구조가 탄생했습니다. *히스테리시스란 무엇인가? 액추에이터를 밀어 넣었을 때 액추에이터가 자유 위치에서 처음으로 움직이는 지점과 원래 위치로 돌아올 때 처음으로 움직이는 지점 사이의 거리입니다.

스위치 선택에 대한 4점

설계 단계부터 스위치의 사용 조건을 엄밀하게 예측하는 것이 중요합니다.
문제가 발생하기 전에 예방하면 향후 유지 보수 및 사후 서비스 비용을 절감하고 고객 만족도를 높일 수 있습니다.

선택 시 고려해야 할 네 가지 사항은 다음과 같습니다.

• 어느 정도의 정확도가 요구되는가?
  존재/부재 감지의 정확도가 충분한지, 아니면 엄격한 재현성이 요구되는지 확인하십시오.
  
• 내구성과 신뢰성은 적절한가요?
  " 얼마나 자주 켜지고 꺼지나요? "
  " 스위치가 진동이나 강한 충격에 노출될까요? "
  " 스위치 자체가 스토퍼 역할을 하는 것 아닌가요? "
  기기의 사용 빈도와 스위치 조작 횟수에 따라 선택되는 스위치가 변경될 수 있습니다.
  
• 물, 기름, 먼지 등 스위치 오작동을 유발할 수 있는 환경이 예상됩니까?
  장치가 설치될 위치와 스위치가 사용될 환경을 고려해야 합니다. 습기, 기름, 먼지, 고온, 저온 등과 같은 특정 환경 요인이 있는 경우 방수 및 환경 저항성이 뛰어난 스위치를 선택해야 합니다.

• 만약 스위치가 고장나는 드문 상황이 발생할 경우, 그 영향의 범위는 어느 정도입니까?
  기기의 예상 수명, 유지보수 빈도 및 안전 요구 사항을 고려해야 합니다.
  

그렇다면 마이크로 스위치 외에 다른 선택지는 무엇이 있을까요?
METROL의 "정밀 위치 지정 터치 스위치"에 대해 설명드리겠습니다. 이 스위치는 마이크로 스위치와는 다릅니다.

정밀 위치 지정 터치 스위치를 선택해야 하는 5가지 이유는 무엇입니까?

메트로의 "정밀 위치 감지 터치 스위치"는 내구성이 뛰어나고 다양한 시설에서 활용 가능하며, 열악한 환경에서도 고정밀 감지가 가능한 접점식 스위치라는 설계 개념을 바탕으로 개발되었습니다.
이러한 소자의 용도는 마이크로 스위치 및 리미트 스위치와 유사하지만, 개발 개념은 "존재/부재 감지"와는 상당히 다릅니다.

위치 지정형 터치 스위치를 선택하는 다섯 가지 이유를 설명하겠습니다.

이유 1: 존재/부재 감지 대신 정확한 위치 파악이 가능합니다.

정밀도 위치 지정 터치 스위치는 ±0.5μm ~ ±10μm의 높은 반복 정밀도를 제공합니다.
히스테리시스가 없으므로 존재/부재 감지 방식보다 더 높은 반복성으로 위치 지정이 가능합니다.

마이크로 스위치와는 달리, 이 스위치의 높은 정밀도의 이유 중 하나는 스냅 액션 메커니즘이 없다는 점입니다.
이를 설비 및 장치의 기계 좌표와 결합하면 마이크론 단위의 매우 정확한 위치 지정 및 측정이 가능합니다.

두 번째 이유: 긴 수명

터치 스위치 전용 내구성 테스트 장비를 사용하여 장기간 내구성 테스트를 실시하여 정확도를 확인합니다. (영상 참조)
제품 시리즈에 따라 짧은 제품의 경우 100만 회, 긴 제품의 경우 1천만 회의 정확도 수명을 보장합니다.

세 번째 이유: 높은 내구성

이 제품은 방수 및 방진 기능이 뛰어나 절삭유를 사용하는 공작기계 내부에 사용됩니다.
플라스틱 스위치와 달리 대부분 금속 케이스로 덮여 있으며 IP67 (방수, 방유, 방진 등) 등급을 충족합니다.
IP67 이상의 방수 등급을 가진 스위치의 경우, 출하 전에 방수 테스트를 거칩니다.

이유 4: 운영에 개가 필요하지 않습니다

리미트 스위치와 같은 장치가 필요하지 않아 기계 크기를 줄이고 조립 시간을 단축할 수 있습니다.

이유 5: 100% 국내 생산, 손쉬운 맞춤 제작

모든 시리즈는 도쿄에 있는 저희 공장에서 기획, 설계 및 제조되며, 모양, 재질, 접촉력, 케이블 길이 등의 표준에 따라 많은 스위치를 맞춤 제작할 수 있습니다.

정밀도 위치 지정 터치 스위치 [소개 ​​사례]

정밀 위치 지정 터치 스위치는 다음과 같은 응용 분야에 많이 도입되었습니다.

• XY 테이블 및 스테이지(밀링 머신, 3D 프린터, 칩 마운터 등)용 고정밀 원점 복귀 스위치
• 정확성이 요구되는 위치 선정
• 분사 노즐의 원점 위치 설정
• 소구경 공구의 원점 위치 지정
• 지그 및 금형의 접착력 확인
• 시설물의 열변위 보상
• 의료 수술 로봇용 병렬화 메커니즘

정밀 위치 지정 터치 스위치 개발 배경

"정밀 위치 결정 스위치"의 개발은 자동화 장비용 지그와 스테이지 원점을 판별하는 고정밀 센서에 대한 수요 증가에 의해 촉발되었습니다.

자동화 장비와 NC 공작기계가 급속도로 확산되기 시작했을 때, 마이크론 수준의 정밀한 감지에 적합한 센서가 부족하여 저렴한 마이크로 스위치와 근접 센서가 대신 사용되었습니다.

마이크로 스위치는 주로 "존재/부재 감지"를 위해 설계되었기 때문에 마이크론 정밀도가 요구되는 응용 분야에서는 신중한 판단이 필요합니다.
그 결과, 오탐지 및 내구성 문제가 발생했고, 이러한 요구를 충족하기 위해 "정밀 위치 지정 스위치"라는 제품이 탄생했습니다.

정밀도 위치 지정 터치 스위치: 6 시리즈 소개

당사는 다양한 정밀 위치 지정 터치 스위치 제품군을 보유하고 있지만, 그중에서도 가장 인기 있는 대표 제품인 6 시리즈를 소개하고자 합니다.

[PT 시리즈] 사용자 평가 👤“다양한 사이즈가 제공되어 납기 및 가격 면에서 만족합니다.” 👤“좌석 측정에 적합합니다. 정확하고 신뢰할 수 있는 측정이 가능하며, 좁은 공간에 최적입니다.” 👤“기계 추력 측정에 사용하고 있습니다. 좁은 공간에서도 사용하기 편리한 초소형 제품입니다.”口구매자 후기 보기

[MT 시리즈] 사용자 평가 👤"기존에는 오작동으로 인해 생산 라인이 중단되는 현상이 있었는데, 이 제품을 설치하니 판단 오류가 줄어들었습니다." 👤"이전에는 측면 길이 센서로 공작물의 길이를 측정하고 종류를 구분했는데, 이 제품은 ON/OFF 타입 이지만 여러 개를 조합하여 사용할 수 있어 비용 절감 효과가 있습니다. 또한, 열악한 환경에서도 안정적으로 작동합니다."口구매자 후기를 보려면 여기를 클릭하세요

[BP 시리즈] 사용자 평가 👤"어느 방향에서든 작동시킬 수 있어 편리합니다." 👤"금형 슬라이드 코어의 복귀 확인용으로 사용합니다. 기존에는 볼 플런저와 리미트 스위치가 별도로 설치되었는데, 이 제품 하나로 충분하고 좁은 공간에서 리미트 스위치의 위치를 신경 쓸 필요가 없습니다." 👤"리미트 스위치는 진입 방향에 주의해야 하는데, 이 제품은 여러 방향에서 진입할 경우 고장이 나는 기존 스위치와 달리 편리했습니다." 👤"제품 베어링의 백래시 제거용으로 사용하고 있습니다. 볼 플런저와 스위치 기능을 컴팩트한 본체에 모두 갖춘 이상적인 제품이라고 생각합니다." (구매자 후기는 여기를 클릭하세요)

[CS 시리즈] 사용자 평가 👤"해상도가 높고 신뢰성이 뛰어납니다." 👤"기기의 이동 끝점 감지에 사용됩니다. 끝점은 외부 환경으로 인해 미세하게 변화하는 환경에 있지만, 터치 센서가 공작물의 접촉을 안정적으로 감지할 수 있습니다. 게다가 가격도 저렴합니다." 👤"공작물의 미세한 위치 오차가 중요한 영역에서도 해상도와 반복성이 높고 우수합니다. 1천만 회 이상 장기간 사용해도 신뢰성이 높을 것으로 보입니다." (구매자 후기를 보려면 여기를 클릭하세요)

정밀 위치 결정 스위치 시리즈 개요

지금까지 소개된 시리즈는 일부에 불과하며, 훨씬 더 다양한 변형이 존재합니다.
사양 및 사용 조건이 확정된 경우, 아래 버튼을 사용하여 검색 범위를 좁힐 수 있습니다.

마이크로 스위치와 리미트 스위치의 장점

마이크로 스위치의 장점은 무엇보다도 사용 편의성, 손쉬운 구매, 그리고 저렴한 가격입니다.
모든 제품에 마이크론 수준의 정밀도와 뛰어난 내구성이 요구되는 것은 아닙니다.

쥐나 가전제품의 존재 여부를 감지하는 데 지나치게 정교한 터치 스위치는 필요하지 않습니다.
총비용이 증가한다면, 제품 디자인이 사용자의 요구를 충족한다고 할 수 없습니다.
가격이 우선이든 정확성과 사용성이 우선이든, 적재적소에 적합한 제품을 선택하여 최적의 스위치를 구축하는 것이 중요합니다.

개요: 스위치를 선택할 때 유의해야 할 사항

흔히 간과되는 세 가지 위험 요소를 보시면 알 수 있듯이,
・가전제품 문에 있는 스위치가 고장났을 경우
・수천만 엔 상당의 생산 시설에 설치된 안전장치가 있는 문이 파손되었을 때
영향의 범위와 시급성은 비할 데가 없습니다.

설비 가동이 중단되면 생산 활동도 중단됩니다.
이것이 일반 소비재에 적합한 사례인지, 아니면 전문가 수준의 신뢰성이 요구되는 산업 제품에 해당하는지 판단하는 것이 중요합니다.

설계 단계에서는 도입할 스위치의 장기적인 비용 결정 요인을 고려한 후, 초기 비용에 현혹되지 않고 적절한 옵션 중에서 선택하는 것이 중요합니다.

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