微动组合按钮开关是一种广泛用于电子、电工、航空、航天及机械电器设备中作自动控制的开关。这种开关由两个微动开关和一个支架部件组合而成,所以,在自动控制电路中能同时接通或断开两组电路。这种开关的外形尺寸为8.7mm×10mm×13mm(高×宽×长),其外形如图1所示。

　　开关的主要技术性能指标为:

额定负荷　30Vd.c.,　1A;

接触电阻　≤0.02Ω;

绝缘电阻　≥1 000MΩ;

抗电强度　250V;

动作行程　≤2mm;

寿　　命　10 000次。

1、微动组合按钮开关的结构和动作原理

　　微动组合按钮开关由微动开关、支架、套管、按柄、螺母、弹性垫圈、铆钉等组成,而微动开关是由按键、定位卡、外壳、动触片、长导电件、短导电件、压簧、基座、拉簧等零件组成的,其结构如图2所示。微动组合按钮开关将两个微动开关用铆钉固定在支架部件上组合而成。在支架上铆有套管,利用套管上的螺纹可将开关用螺母固定在安装板上。套管中装有一件滑动自如的按柄,按柄下端的台阶平面紧靠在微动开关的按键顶端。按键压装在定位卡的上端,在定位卡的中段位置,设置了一对称的“V”形槽,依靠拉簧的拉力,使一对动触片的一端顶压在“V”形槽中,另一端压靠在安装于基座中的短导电件的折弯平面上。一对长导电件和一对短导电件分别插装在基座的四条槽中,定位卡的下端插入基座的导向槽中并紧贴压簧。在正常不动作的情况下,在拉簧拉力的作用下,动触片的两个R弧面始终压靠于两短导电件的折弯平面上,使这对短导电件始终处于常通状态之下;按动按柄时,依靠按柄下端的台阶平面同时向下压动两个微动开关上的按键,推动定位卡向下动作,压缩压簧,动触片的斜角在定位卡上的“V”形槽的作用下,其R弧形端既滑动又转动,在“V”形槽运动至超过拉簧的受力中心位置的瞬间,动触片在拉簧拉力的作用下,以定位卡的“V”形槽为中心向上旋转而与长导电件接触(如图2中虚线部位),使长导电件呈接通工作状态,断开了短导电件的常通状态;当从按柄上去除外力,在基座中压簧的压力作用下,定位卡向上运动,在“V”形槽位置超过拉簧的受力中心位置的瞬间,在拉簧拉力的作用下,接触片又围绕定位卡“V”形槽向下转动,又与两短导电件接触,断开了与长导电件的接触,同时,按键向上运动,将按柄上顶,开关又恢复至原始状态。

　　这种开关是由两个微动开关组合而成的,其一个微动开关就能控制两条电路(一条常通,一条按通),两只微动开关即能控制四条电路(两条常通,两条按通)。

该微动组合按钮开关在组装后经常出现低阻不稳定、转换同步性差、开关的装配合格率低等问题,阻碍了开关的批量生产,影响了产品质量的提高。

2、问题的分析及其对策

(1)低阻不稳定

微动开关的低阻不稳定,原因很多。要解决它,必须对开关接触部位的结构进行具体的分析,对装配方法进行核查,找准问题所在,才能逐一给予解决。为此,我们对低阻不好的开关进行了剖析,结果发现,开关中定位卡上所设置的两个“V”形槽明显不对称,且“V”形槽的角度差别甚大(见图3所示),图3(a)中为明显的不对称状况,图3(b)为对称的状况。

　　由于“V”形槽的不对称,安装在“V”形槽内的一对接触片就会高低不一,导致接触片的R弧部位与短导电件的接触压力大小不一,这将产生低阻的不稳定;另外,两短导电件安装于基座内后,其折弯平面也同样存在不一样高的问题(见图4所示)。产生两短导电件折弯平面高低不一的原因有两个,一个是由于基座内台阶槽的深浅不一致而造成的;另一个则是在装配过程中的切铆工序后导电件产生了尺寸变化,从而造成两导电件折弯平面高低不一、变形不平。这样一来,势必加剧了动触片与短导电件及长导电件间的接触不良而引起低阻不稳、低阻偏大、甚至不通;再则,导电件折弯平面与基座之间的间隙过大会造成常通状态下动触片与短导电件间的接触压力减小,同样会致使低阻不稳定或偏大。

　　根据上述原因,我们首先将定位卡的一对“V”形槽修正到基本对称,使动触片的立足点位置的高低误差尽量减少到最小,将“V”形槽的角度修正到理想的状态,并且将动触片的R弧部修正到规定的状态,同时,将基座中导电件的台阶定位槽深度适当加深并尽量达到一致,减小累积误差。这样,确保了导电件高低的一致性,且又适当地增加了接触压力,提高了接触的可靠性(如图5所示)。为了清除装配中因切铆工序而造成的导电件高低不一,我们去除了切铆工序,直接用粘胶的方式固定(原来切铆后再粘胶)。开关本来就小,受力不大,经多次粘胶试验证实,导电件牢固可靠。这样,既减少了一道工序,又确保了导电件高低一致。

　　通过多次的修正、试装、验证,微动组合按钮开关的低阻不稳和低阻偏大的大问题终于彻底解决,提高了产品的质量,增加了产品的可靠性,使批量生产能够顺利进行。

(2)转换同步性差

微动组合按钮开关转换同步性差是指两个微动开关的按键在按柄的推动下,不能同时动作接通线路,而是一前一后,产生滞后动作(如图6所示)。产生这种问题是因零件装配后的累积误差所致,再有则是因按柄下端部的台阶平面严重变形而造成的。零件一致性差,就会造成微动开关的动作行程差别大,而按柄下端部台阶平面严重变形,就会引起其与微动开关按键接触位置的变化。按柄零件在原设计中为实心零件,直径为 4mm,台阶直径为 5.5mm。在注塑加工中,会产生收缩变形(对塑料零件来讲,其周边的壁厚必须尽量一致),造成台阶平面不平、直线性不良,台阶平面与微动开关的按键不能同时接触。将按柄旋转一个角度,接触点的位置随着变化。因此,造成了微动组合按钮开关在使用过程中的转换同步性差。

　　为了解决这个问题,我们将按柄零件的结构进行了改进,设计成了如图7所示的结构。在原按柄的中心部位,增加了一个直径为 2mm的深孔,使按柄周边的材料厚度基本均匀。经过如此的改进,注塑出来的零件不再收缩变形,台阶端部平面平直,外圆的直线性明显提高,不再因按柄旋转角度而受其影响。同时,对有关零件一致性的修正,使累积误差减少到最小。

3、结束语

通过上述对微动组合按钮开关有关零件的修正、改进,彻底解决了微动组合按钮开关低阻不稳定、同步性差的老大难问题,使微动组合按钮开关能够顺利地进行正常批量生产。