Endschalter: Aufbau in 3D
Woher weiß die Steuerung, dass das Tor oben angekommen ist? Hier zerlegst du einen Positionsschalter, auch Endschalter genannt, in 3D, vom Rollenhebel bis zur Kabelverschraubung. Danach geht es um das Einstellen an der Maschine, die Zwangsöffnung und darum, wie du einen defekten Schalter findest.
Lädt einmalig rund 0,2 MB. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne 3D-Modell.
Positionsschalter (Endschalter)
Ein Positionsschalter mit Rollenhebel, wie er an Maschinen und Toren eine Endlage meldet. Mit Weiter wird er zerlegt, mit Nocken anfahren siehst du, wie der Hebel ausgelenkt wird: Der Öffner öffnet, der Schließer schließt.
Die Bauteile im Überblick
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Gehäuse mit Deckel
Das Gehäuse aus Metall oder Kunststoff schützt Schaltwerk und Klemmen vor Staub, Öl und Wasser. Zum Anklemmen wird der Deckel abgeschraubt. Wie dicht das Gehäuse ist, sagt die IP-Schutzart auf dem Typenschild. Nach dem Anklemmen den Deckel wieder ordentlich verschrauben, sonst stimmt die Schutzart nicht mehr.
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Betätiger mit Rollenhebel
Eine Nocke am bewegten Teil, etwa am Torblatt oder an einem Schlitten, drückt gegen die Rolle. Der Hebel dreht sich und gibt die Bewegung über die Welle an das Schaltwerk weiter. Wie weit der Hebel ausgelenkt werden darf, steht im Datenblatt. Statt des Rollenhebels gibt es auch Rollenstößel, Stößel oder Federstäbe.
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Schaltwerk: Sprung- oder Schleichschaltung
Das Schaltwerk setzt die Bewegung des Betätigers in eine Bewegung der Kontakte um. Bei der Sprungschaltung spannt der Stößel eine Feder, und an einem bestimmten Punkt springen die Kontakte schlagartig um, egal wie langsam die Nocke kommt. Bei der Schleichschaltung bewegen sich die Kontakte so schnell wie der Betätiger. Das Modell zeigt eine Sprungschaltung. Welche Art eingebaut ist, steht im Datenblatt.
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Öffner mit Zwangsöffnung (11, 12)
In Ruhe ist der Kontakt geschlossen, wird der Hebel ausgelenkt, öffnet er. Zwangsöffnend heißt: Der Betätiger drückt die Kontaktbrücke mechanisch weg, nicht nur eine Feder. So trennt der Kontakt auch dann, wenn er leicht verschweißt ist. Zu erkennen ist das an einem Pfeil in einem Kreis neben dem Schaltbild. Für Sicherheitsaufgaben, etwa an einer Schutztür, werden zwangsöffnende Öffner verwendet.
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Schließer (23, 24)
Der Schließer ist in Ruhe offen und schließt, wenn der Hebel ausgelenkt ist. Er meldet zum Beispiel an die SPS, dass die Endlage erreicht ist. Die erste Ziffer ist die Ordnungsziffer: Jedes Schaltglied im Gerät bekommt eine eigene, darum 11/12 für den Öffner und 23/24 für den Schließer. Je nach Gerät ist die Bestückung anders, maßgeblich ist das Schaltbild auf dem Schalter.
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Kabeleinführung mit Verschraubung
Die Leitung kommt durch eine Kabelverschraubung ins Gehäuse. Sie dichtet ab und hält die Leitung fest, damit an den Klemmen nicht gezogen wird. Die Verschraubung muss zum Durchmesser der Leitung passen, sonst ist das Gehäuse nicht mehr dicht. Am besten zeigt die Einführung nach unten, dann läuft kein Wasser an der Leitung hinein.
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Befestigung
Schrauben durch das Gehäuse halten den Schalter am Maschinenteil. Er muss fest sitzen: Verrutscht er, stimmt der Schaltpunkt nicht mehr, und im schlimmsten Fall fährt der Antrieb über die Endlage hinaus. Viele Positionsschalter haben genormte Befestigungsmaße, so passt ein Ersatzschalter auf dieselben Löcher.
Positionsschalter an der Maschine: einstellen, prüfen, tauschen
Den Schaltpunkt einstellen
Die Nocke soll den Hebel sicher über den Schaltpunkt drücken, aber nicht über den größten zulässigen Weg aus dem Datenblatt hinaus. Dazwischen braucht es Reserve, denn ein Antrieb läuft nach dem Abschalten noch etwas nach. Die Nocke muss den Schalter auch dann betätigt halten, wenn das Tor oder der Schlitten ein Stück über den Schaltpunkt fährt. Fährt die Nocke dagegen über den Hebel hinweg und gibt ihn wieder frei, meldet der Schalter wieder „nicht in Endlage“. Bei vielen Bauarten lässt sich der Antriebskopf in 90°-Schritten drehen, bei Eaton LS-Titan zum Beispiel in alle vier Richtungen (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 1-34).
Was Zwangsöffnung genau heißt
Eaton zitiert dazu die Definition aus IEC/EN 60947-5-1: Die Kontakttrennung ist das direkte Ergebnis einer festgelegten Bewegung des Bedienteils über nicht federnde Teile. Mechanisch betätigte Positionsschalter in Stromkreisen, die der Sicherheit dienen, müssen solche Kontakte haben (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 1-35). Ein normaler Öffner, den nur eine Feder aufdrückt, bleibt bei einem verschweißten Kontakt geschlossen. Der zwangsöffnende wird vom Betätiger mechanisch aufgerissen.
Sicherheits-Positionsschalter an Schutztüren
Für Türen, Klappen und Hauben gibt es eigene Sicherheits-Positionsschalter. Nach dem Prüfgrundsatz GS-ET-15 der Berufsgenossenschaften darf sich ihre Schutzfunktion nicht von Hand oder mit einfachen Hilfsmitteln verändern oder umgehen lassen, gemeint sind etwa Zangen, Schraubendreher, Draht oder Taschenmesser (zitiert nach Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 1-35). Im Beispiel von Eaton ist bei geschlossener Tür der Sicherheitskontakt 21-22 geschlossen und der Meldekontakt 13-14 offen, bei offener Tür umgekehrt (S. 1-36).
Fehler am Verhalten erkennen
Fährt der Antrieb über die Endlage hinaus, schaltet der Öffner nicht ab: Nocke verstellt, Schalter verrutscht, Hebel auf der Welle lose oder Rolle abgenutzt. Bleibt der Antrieb dagegen stehen, obwohl er nicht in der Endlage ist, ist der Kreis offen: Ader gebrochen, oft an einer Stelle, an der die Leitung mitbewegt wird, Klemme lose oder Wasser im Gehäuse. Meldet die SPS die Endlage zu früh oder flackernd, sitzt der Schaltpunkt zu knapp, oder der Schalter wird durch Vibrationen kurz betätigt.
Messen im Betrieb und spannungsfrei
Im Betrieb lässt sich an einem 24-V-Kreis gefahrlos messen: Bei einem Öffner in Ruhe liegt an beiden Klemmen 11 und 12 die Steuerspannung gegen Minus an. Wird der Hebel betätigt, bleibt sie an 11 und fällt an 12 weg. Ist sie an 12 schon in Ruhe weg, ist der Kontakt offen, obwohl er geschlossen sein müsste. An einem SPS-Eingang hilft die Eingangs-LED beim Gegentest. Bei 230-V-Steuerungen nach den fünf Sicherheitsregeln freischalten und den Kontakt mit dem Durchgangsprüfer durchmessen.
Den richtigen Ersatz finden
Ersatz muss dieselbe Kontaktbestückung haben, also Öffner und Schließer mit derselben Schaltfolge, dazu Sprung- oder Schleichschaltung wie das alte Gerät, die Zwangsöffnung, wenn das Original sie hatte, und die passende Schutzart. Bei Sicherheitsschaltern zusätzlich auf die Zulassung achten, Eaton nennt für seine Geräte die Zertifizierung durch die Berufsgenossenschaft oder den TÜV Rheinland (S. 1-35). Nach dem Tausch den Schaltpunkt an der Maschine prüfen, nicht nur am Tisch.
Rolle, Hebel und Stößel: welcher Betätiger wofür
Der Rollenhebel verträgt Nocken, die seitlich anfahren, und gleicht kleine Lagefehler aus. Der Rollenstößel wird von vorn gedrückt und braucht eine Nocke mit Schräge. Ein glatter Stößel ohne Rolle ist für kurze Wege und langsame Bewegungen gedacht. Federstäbe reagieren aus jeder Richtung. Wer beim Tausch einen anderen Betätiger wählt, ändert den Schaltweg, und die Nocke an der Maschine passt dann vielleicht nicht mehr.
Warum oft zwei Endschalter hintereinander sitzen
An Toren und Hubwerken sitzt hinter dem Betriebsendschalter häufig ein zweiter, der erst anspricht, wenn der erste überfahren wurde. Er schaltet über einen eigenen Weg ab. Spricht im Betrieb immer wieder der zweite an, ist das kein Grund, ihn weiter nach außen zu setzen, sondern ein Hinweis, dass der erste nicht mehr zuverlässig abschaltet oder der Antrieb zu weit nachläuft. Das Zusammenspiel üben kannst du an der Schaltung Rolltor mit Endschaltern.
Schmutz, Öl und Kälte
Kühlschmierstoff und Öl greifen Dichtungen und Rollen aus Kunststoff an, Späne setzen sich zwischen Hebel und Gehäuse. In kalten Hallen kann Feuchte im Gehäuse kondensieren. Bei der Wartung deshalb den Hebel von Hand betätigen: Er muss leicht gehen und von selbst zurückfedern. Ein Hebel, der hängen bleibt, hält den Kontakt in der falschen Stellung.
Im Stromlaufplan wiederfinden
Im Plan bekommt der Positionsschalter meist den Kennbuchstaben B und ist im Ruhezustand gezeichnet, also so, wie er ohne Betätigung schaltet. Liegt die Anlage im Betrieb gerade in der Endlage, ist der Schalter betätigt, und der Kontakt steht anders als im Plan. Wer das vergisst, misst einen offenen Öffner und hält ihn für defekt. Darum beim Messen immer mit ansehen, ob die Nocke den Hebel gerade drückt. Die Schaltzeichen dazu stehen auf der Seite Schaltzeichen.
Weitere 3D-Modelle
Induktiver Näherungsschalter in 3D zerlegt → Spule, Oszillator und Schaltabstand: So erkennt ein Sensor Metall ohne Berührung. Not-Halt-Taster in 3D zerlegt → Pilz, Rastung und zwangsöffnende Öffner: So stoppt ein Not-Halt die Maschine. Frequenzumrichter in 3D zerlegt → Gleichrichter, Zwischenkreis und Wechselrichter: So regelt ein FU die Drehzahl. Wechselschalter in 3D zerlegt → Kontaktwippe, L und Korrespondierende: So funktioniert die Wechselschaltung. Relais in 3D zerlegt → Spule, Anker und Wechsler 11-12-14: So schaltet ein Relais, mit Knopf zum Einschalten.Mechanischer Endschalter oder Näherungsschalter?
Ein Positionsschalter schaltet mechanisch durch Berühren. Er braucht keine eigene Versorgung, und als zwangsöffnender Öffner wird er auch für Sicherheitsaufgaben eingesetzt. Dafür verschleißt er und braucht eine Nocke, die ihn anfährt. Ein induktiver Näherungsschalter arbeitet berührungslos und verschleißfrei, braucht aber eine Versorgungsspannung und erkennt nur Metall.
Warum sind Endschalter oft Öffner?
Weil dann ein Fehler in Richtung Abschalten wirkt. Reißt eine Ader oder löst sich eine Klemme, ist der Kreis offen wie in der Endlage, und der Antrieb bleibt stehen. Beim Rolltor mit Endschaltern liegen sie darum als Öffner im Pfad der Schützspule.
Das Tor hält nicht mehr in der Endlage. Was prüfe ich am Endschalter?
Zuerst ansehen: Sitzt der Schalter fest, ist der Hebel verdreht, trifft die Nocke noch die Rolle? Dann nach den fünf Sicherheitsregeln spannungsfrei machen und mit dem Durchgangsprüfer messen: Der Öffner muss in Ruhe geschlossen und bei ausgelenktem Hebel offen sein. Üben kannst du die Suche in der Fehlersuche am Rolltor.
Darf ich einen Sicherheits-Endschalter überbrücken, um weiterzuarbeiten?
Nein. Eine Brücke hebt genau die Schutzfunktion auf, für die der Schalter da ist. Bei einer Störung die Ursache beheben: Schalter, Betätiger, Leitung. Wie eine Maschine zum Einrichten bewegt werden darf, legt ihre Betriebsanleitung fest.
Zum Modell: Es ist vereinfacht und zeigt den grundsätzlichen Aufbau, kein bestimmtes Gerät. Bauform, Betätiger, Kontaktbestückung und Schaltwerk unterscheiden sich je nach Hersteller und Bauart.
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Für Lernplattformen wie Moodle, Schul- und Ausbildungsseiten: Dieses 3D-Modell läuft dann direkt auf deiner Seite, kostenlos, werbefrei, ohne Tracking.
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