リミットスイッチとマイクロスイッチの違い｜比較表と選び方を図解

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リミットスイッチとマイクロスイッチの中身は同じ、少し押すとカチッと切り替わるスナップアクションの部品です。リミットスイッチは、それを頑丈なケースに入れ、ローラーやレバーの腕を付けたものです。

油・水・ほこりの多い機械の外ならリミットスイッチ、装置の中の小さな所ならマイクロスイッチ。PLC の入力につなぐなら、微小負荷用の金の接点を選びます。

この記事では、リミットスイッチとマイクロスイッチをパソコンのマウスのクリックにたとえて説明します。2つの違いの比較表と、押し込み量・入力の電流・寿命の計算もあります。

マイクロスイッチとは?少し押すとカチッと切り替わる小さなスイッチ

マイクロスイッチは、手のひらに乗るくらいの小さな箱のスイッチです。上に出ている小さなボタンやレバー(アクチュエータ)を数ミリ押すと、中の接点が「カチッ」と切り替わります。

パナソニックの用語説明では、マイクロスイッチを「微小接点間隔とスナップアクション機構をもち、規定された動きと規定された力で開閉動作する」小さなスイッチと定義しています。むずかしく見えますが、言いかえると次の3つです。

マイクロスイッチは「決まった所で、確実に、一気に」切り替わるスイッチです

定義の言葉	やさしく言うと
微小接点間隔	離れている接点どうしのすきまが、とても小さい
スナップアクション機構	ある所まで押すと、ばねの力で接点が一気に切り替わる(⑤で説明)
規定された動きと規定された力	何ミリ押したら切り替わるか、何ニュートンで押せばよいかが決まっている(⑦で説明)

機械の中だけでなく、家電の扉が閉まったかを見る所や、自動販売機の中など、身のまわりでもたくさん使われています。

リミットスイッチとは?マイクロスイッチに「よろい」と「腕」を付けたもの

機械の動く台やシリンダの端は、油や水がかかり、ほこりや切り粉が飛び、物が勢いよくぶつかる場所です。小さなマイクロスイッチをそのまま付けると、すぐに壊れたり、中に油が入ったりします。

そこで、マイクロスイッチを頑丈な金属のケースに入れ、すき間をふさぎ、外にローラーやレバーの腕を付けたのがリミットスイッチです。アズビルの汎用リミットスイッチは、頑丈なアルミダイカストのケースにスイッチを内蔵していると説明されています。

リミット(limit)は「限界・端」という意味です。機械が動ける範囲の端に付けて、「ここが端です」と知らせたり、行き過ぎたときに止めたりする使い方が多いので、この名前があります。物が当たって押す金具はドグと呼ばれます。

違いを表で比べる:中身は同じ、外側と使う場所が違う

左右で同じ行を見比べてください。上の1行だけが同じで、あとは「どこで使うか」の違いです

比べること	マイクロスイッチ	リミットスイッチ
中で切り替わるもの	スナップアクションの接点	中にマイクロスイッチ(またはそれと同じしくみ)が入っている
外側	小さな樹脂のケースが多い	金属などの頑丈なケース。すき間をふさいだ作り
水・油・ほこりへの強さ	ふつうは弱い(密閉したタイプもある)	強い(例:IP67 の機種)
押す部分	小さなボタンや短いレバー	ローラーつきのレバー・プランジャ・アームなど
大きさ	指先くらい	手のひらくらい
よく付ける場所	装置の中・扉やカバーの奥	機械の外側・動く台やシリンダの端

つまり、「リミットスイッチとマイクロスイッチのどちらが上か」ではありません。機械の外で、ぶつけられたり油がかかったりする所ならリミットスイッチ、装置の中の守られた所ならマイクロスイッチ、というのが基本の考え方です。

カチッのしくみ:スナップアクションは「ばねがパチンと裏返る」

マイクロスイッチの中には、曲げた薄い板ばねが入っています。ボタンを押すと板ばねに力がたまっていき、ある所(動作位置)を越えた瞬間に、ばねが反対側へパチンと裏返ります。そのとき、ばねの先に付いた接点が、片方の接点から反対側の接点へ一気に移ります。

なぜ一気に切り替える必要があるのでしょうか。接点がじわじわ離れると、すき間が小さいあいだに電気の火花が出やすく、接点が傷みます。また、離れかけの接点は ON と OFF の区別があいまいになり、信号がばたつきます。一気に切り替えれば、物がゆっくり当たっても、いつも同じ所で、はっきり切り替わります。

ここはざっくり言うと、の話です。本当の板ばねの形や、火花の出方は機種によって違いますが、「ゆっくり押しても切り替わりは一瞬」という考え方は同じです。

接点の読み方:COM・NO・NC と、a 接点・b 接点

マイクロスイッチやリミットスイッチの端子には、ふつう3つの記号が付いています。パナソニックの用語説明では、COM(共通端子)・NO(常時開路端子)・NC(常時閉路端子)と呼んでいます。

1つのスイッチの中に a 接点と b 接点の両方があり、使う端子で選べるのが c 接点です

端子	押していないとき	押したとき	よく使う呼び方
COM と NO	離れている(電気が通らない)	つながる(電気が通る)	a 接点(メーク接点)
COM と NC	つながっている	離れる	b 接点(ブレーク接点)
COM・NO・NC の3つ	COM は NC 側	COM が NO 側へ切り替わる	c 接点(切換接点)

PLC につなぐとき、「物が来たら ON」にしたいなら COM と NO(a 接点)を使います。逆に、「押されていない(=正常)あいだ ON、押されたら OFF」にしたいなら COM と NC(b 接点)を使います。どちらを使うかは、線が切れたときに安全な側に倒れるかで決めることが多く、その考え方は PLC とラダーの記事でも説明しています。

動きの言葉:動作位置・動作後の動き・応差・戻りの位置

カタログの「動作特性」の表には、押し込む動きを表す言葉が並んでいます。パナソニックの用語説明をもとに、やさしい言葉にするとこうなります。

「最大値」「最小値」は、カタログの値がどちらの意味で保証されているかです(パナソニックの用語説明)

言葉(略号)	意味	表のどちらの値か
自由位置(FP)	何も押していないときの、ボタンや腕の位置	–
動作までの動き(PT)	自由位置から、接点が切り替わるまでに押す量	最大値
動作位置(OP)	接点が切り替わる瞬間の位置	–
動作後の動き(OT)	切り替わってから、さらに押し込める量(動作限度位置まで)	最小値
応差の動き(MD)	切り替わった位置から、元に戻る位置までの差	最大値
動作に必要な力(OF)	自由位置から動作位置まで押すのに要る力	最大値

では、動く図で確かめましょう。押し込む量を選んで「スタート」を押すと、ドグがプランジャを押し込み、また離れていきます。

見てほしいのは2つです。1つは、押していくと動作位置で接点が一気に切り替わり、戻るときは動作位置を過ぎても切り替わらず、応差の分だけ手前の「戻りの位置」でやっと戻ること。もう1つは、押し込む量を「ぎりぎり」や「動作限度位置まで」にすると、説明欄に注意が出ることです。押し込み量の決め方は⑩で計算します。

腕(アクチュエータ)の種類:どう押されるかで選ぶ

リミットスイッチの腕は、物がどの向きから、どう当たるかに合わせて形が分かれています。パナソニックやアズビルのリミットスイッチの資料にも、次のような形が並んでいます。

上の行ほど「まっすぐ・正確」、下の行ほど「横から・大きく動く」場面に向きます

腕の形	どう押されるか	向いている場面
プッシュ・プランジャ(押しボタン)	まっすぐ正面から押される	押す向きが決まっていて、止まる位置を正確に見たい
ローラ・プランジャ	先のローラーを、斜面のあるドグが乗り越える	台が横に動き、ドグの斜面で押し込みたい
ローラ・レバー	レバーの先のローラーが押される(小さな力で動く)	押す力を小さくしたい・すき間が狭い
ローラ・アーム	長い腕が回るように倒される	物が横を通り過ぎる・動く量が大きい
可変ロッド・可変ローラ・アーム	腕の長さを変えられる	届く位置を現場で合わせたい

同じ機種でも、腕の形によって動作特性の数字が大きく違います。たとえばパナソニックの DL リミットスイッチ(受注終了品)の資料では、ローラ・プランジャは動作に必要な力 6.37 N 以下、ローラ・アームは 4.90 N 以下と書かれています。カタログでは、使う腕の形の行を読みます。

どちらを選ぶ?付ける場所と、さわってよいかで決める

上から順に当てはまる行を探します

条件	向いているもの	理由
機械の外で、油・水・切り粉がかかる	リミットスイッチ(保護の等級を確かめる)	頑丈なケースとすき間をふさぐ作りがある
装置の中の守られた所・扉やカバーの奥	マイクロスイッチ	小さく、少ない力で動く
物が速く何度も通る・当てたくない	近接センサ・光電センサ	さわらないので、すり減らない
物がどんな材質でも、当たれば知らせたい	リミットスイッチ	押されれば材質に関係なく切り替わる
人の安全を守るための扉の確認	安全用のスイッチ(直接開路動作)	接点が溶けても、押せば機械的に離れる作り
迷ったら	付ける場所の環境と、1日に押される回数から見直す	環境は外側、回数は寿命の計算で決まる

前の記事で説明した近接センサは、さわらずに金属に気づくセンサでした。リミットスイッチは「さわって知らせる」ので、材質を選ばず、電源も要らない代わりに、当たるたびに少しずつすり減ります。

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計算してみよう1:ドグで何ミリ押し込めばいい?

ここで計算するのは、「ドグでどれだけ押し込めば、確実に切り替わり、しかも壊さないか」を知るためです。浅すぎると入ったり入らなかったりし、深すぎるとドグの勢いがスイッチにぶつかって壊れます。

式の出どころ:動きの言葉を足し算する

⑦の言葉どおり、自由位置から動作位置までが「動作までの動き(PT)」、そこから先に押せる余りが「動作後の動き(OT)」です。パナソニックの使用上の注意では、動作後の動きは規格値の70%以上を標準に設定するよう書かれています。そこで、押し込み量は次の足し算になります。

押し込み量 ≧ PT + 0.7 × OT 、 押し込み量 < PT + OT(動作限度位置)

⑤の 20% は、パナソニックの使用上の注意にある「動作特性は規格値の ±20% まで変化しても支障がないよう考慮する」という考え方から取りました。答えが動作限度位置(6.0 mm)を超えたら、ドグの高さか取り付け板の位置で直します。

計算してみよう2:PLC につなぐと何ミリアンペア?金の接点が要る理由

ここで計算するのは、「リミットスイッチの接点に、どれくらいの電流が流れるか」を知るためです。電流が小さすぎると、ふつうの銀の接点では電気が通らなくなることがあります。

式の出どころ:オームの法則

電流は、電圧を抵抗で割ると出ます(I = V ÷ R)。PLC の入力を、ざっくり1本の抵抗と見なします。三菱電機 FX5U の取扱説明書では、入力インピーダンス(入力の抵抗にあたる値)は 4.3 kΩ(X0〜X17)です。

I = V ÷ R_入力

パナソニックの用語説明では、0.1 A 以下の負荷では、銀の接点は表面にできる膜(酸化・硫化の皮膜)で電気が通りにくくなりやすいので、金(Au)の接点を選ぶよう書かれています。ざっくり言うと、銀は空気中で表面がくもりやすく、電流が小さいと、そのくもりを通り抜けられないことがあるのです。

パナソニックの HL リミットスイッチ(受注終了品)の資料でも、一般負荷形と微小負荷形を分けて定格を示し、微小負荷形は DC30V 0.1A のように小さな電流の定格になっています。

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計算してみよう3:何年もつ?機械的寿命と電気的寿命

ここで計算するのは、「交換の時期の目安」と「この使い方で寿命が足りるか」を知るためです。カタログには2種類の寿命が書かれています。

電気的寿命は、定格いっぱいの電流を切ったときの回数なので、機械的寿命よりずっと少なくなります

寿命の種類	意味(パナソニックの用語説明)	DL リミットスイッチの例(受注終了品)
機械的寿命	接点に電気を流さずに、決まった頻度で動かしたときの回数	1,000万回以上(毎分120回)
電気的寿命	定格の負荷をつないで開閉したときの回数	15万回以上(毎分20回・6A 380VAC 抵抗負荷)

式の出どころ:回数 = 頻度 × 時間

1分に6回押されるなら、1時間で 6 × 60 = 360 回です。これに1日の運転時間と1年の運転日数を掛ければ、1年に押される回数が出ます。寿命の回数をそれで割れば、何年もつかがわかります。

つまり、リミットスイッチで大きなモーターやソレノイドを直接動かすと、寿命がぐっと縮みます。PLC の入力や、リレーのコイルのような小さな負荷を通して使うのが基本です。これらの回数はメーカーの試験の条件で保証された値なので、実際の寿命は使い方で変わります。

取り付けと環境の注意、入力が入らないときの入口

パナソニックの使用上の注意と、DL・アズビルの資料の内容をもとにまとめました

気をつけること	何が起きるか	対策の例
ドグで動作限度位置まで押す	ドグの勢いがスイッチにかかり、腕や中のスイッチが壊れる	押し込み量を⑩の範囲に。調整は取り付け板やドグの側で
ドグが腕を真横から強く叩く	腕が曲がる・ローラーが割れる	斜面のあるドグで、ローラーに乗り上げるように当てる
油や切削油がかかる	ゴムの部分がふくらみ、すき間から油が入る	使う油で確かめる。保護の等級(IP67 など)の機種
誘導負荷(リレー・ソレノイド)を直接切る	火花で接点が傷む	火花を消す回路を入れる。できれば PLC の入力を通す

人の安全を守るため、扉が開いたら機械を止める用途には、ふつうのリミットスイッチではなく、接点が溶けついても押せば機械的に引きはがす作り(直接開路動作)の安全用スイッチを使います。アズビルの LJA のように、直接開路の機構を持つリミットスイッチもあります。安全の回路の考え方は、安全制御の記事で説明します(公開しだい、ここにリンクします)。

上の行から順に確かめます。左の列が今の症状に近い行を探してください。

症状・いつ出るか	まず疑う原因	確かめる場所・測るもの	直し方
物が当たっているのに入力ランプが点かない	押し込み不足・ドグの位置ずれ	押し込み量を⑩の範囲と比べる	取り付け板とドグを合わせ直す
たまに入力が入らない	接点の膜(微小負荷に銀の接点)・配線のゆるみ	接点の種類、端子のねじ	微小負荷用(金の接点)に替える
物が離れても入力が切れない	腕が戻らない(油・汚れ・曲がり)・押し込みすぎ	腕を手で動かして戻りを見る	清掃・腕の交換・押し込み量の見直し

作業の前には、機械を止め、動く部分が動かないことを確かめてから、スイッチや腕にさわります。作業の可否は職場のルールと取扱説明書に従ってください。詳しい誤検出の切り分けは、センサの誤検出の記事で説明します(公開しだい、ここにリンクします)。

仕事で使うとき:リミットスイッチの選定チェックリスト

よくある質問

まとめ:リミットスイッチは「よろいと腕を付けたマイクロスイッチ」

スイッチが決まったら、その信号を受け取る PLC の側で、止まったときにどこを見るかも確かめておきましょう。