尽管机器人以其灵活性而闻名，但它们的末端执行器仍然有局限性。例如，给你最喜欢的SCARA机器人配备一个吸力抓手，它将很难进行焊接。在许多情况下，装配人员必须快速切换机器人的末端执行器，以最大化机器人的ROI。但是，考虑到每个效应器对I/O连接器的需求，以及电气和气动动力等公用事业，这样做可能会非常困难。

正是考虑到这一障碍，制造商在20世纪80年代就开始试验自动化工具更换器。一开始有一些问题。工具更换器可能是不可靠的，如果失去动力，容易掉下末端执行器。然而，今天，工具更换器是一项成熟的技术，具有故障安全机制，确保焊工或夹具将留在他们应该呆的地方。

当大多数汇编者想到机器人工具变化器时，他们想象一个机器人使用多个末端效应器的这种情况，作为给定单元中的多任务生产周期的一部分。例如，单个机器人将采用夹具来拾取和定位一部分，之后它交换焊机的夹具。当焊接完成时，机器人会掉下工具并重新连接夹具，因此可以从其夹具中取出这件作品并拿起另一件。

事实上，这个应用程序只代表汇编程序使用工具更改器的应用程序的一小部分。例如，更常见的应用是机器人对给定的产品运行使用单个执行器，只在产品变化时更换末端执行器。

冲压线特别适合这种安排，因为每个部件都必须使用不同的夹具。考虑到压力机和模具的成本，制造商希望尽可能地保持它们的运行。

“在某些情况下，生产线每2到3小时就要更换一次，”该公司的产品经理鲍勃·利特尔说ATI工业自动化(Apex, NC)，指出汽车门板制造是一个工具更换者可以降低成本和增加产量的领域。“它们通常会有不同部分的短期运行。通过更换刀具，冲压生产线可以在几分钟内开始冲压出新的零件。”

换刀器也在制作生产线的就业，这些生产线产生较小的装配，如消费电子产品或医疗设备制造中的那些。例如，高级开发中心总经理Keith Crawfordrobohand.(DE-STA-CO Industries, Monroe, CT)的一个部门，他说，他的公司的许多工具更换器用于磁盘驱动器的制造和印刷电路板的表面安装组装，在这些应用中，每种电路板风格都需要一个独特的夹具。

Crawford说:“工具更换器确实是一种非常棒的工具，它的产品生命周期就像现在一样下降。”他指出，如今制造商组装的产品比例很高。

在需要定期将末端执行器取下进行维护的情况下，工具更换器也很有用。例如，在汽车行业，装配工人手边有多种焊接工具是很常见的，因此，在操作员清洗或修理另一种焊枪时，可以使用一种焊枪继续生产。在这种情况下，工具更换器的花费是合理的，因为焊工可以在几秒钟内更换出来，而不是几分钟，甚至几小时。

在设计方面，所有换刀器都相同。机器人或“掌握”侧附接到机器人臂，该机器人臂配合或附接到工具侧件，该工具侧件又连接到末端执行器上。锁定机构通常依赖于气动驱动的活塞，该活塞迫使一组钢球置于工具侧件中的凹槽中，将其锁定到位并将两件夹在一起。不同的故障安全机制依赖于弹簧，或活塞和凹槽几何形状，以确保机器人和工具侧件在失落的气压时不会分开。

选择工具更换器时，选择一个可以处理它将受到的负载的设备至关重要。特别地，这意味着计算最大力矩负载，因此工具更换器可以抵抗扭转力而不会过度间隙或摆动。在尺度的低端，这可能意味着额定载荷额定值小于20磅，而且片刻容量为150 .-lb。在顶端，有有效载荷的夹具超过1000磅，最大时刻高达15,000 in.-lb.

在审查这些能力时，重要的是要密切关注不同的供应商在有效载荷和锁定力量方面的设备。根据少，制造商将根据不同的标准评价其设备。因此，两个具有相同评级的工具变频器实际上提供了显着不同的性能。“仔细看看额定有效载荷。没有行业标准正在被遵循，”他警告道。“找到安全的因素。”

在公用事业方面，今天的工具变换器的美女之一是它们能够快速连接和断开所需的最终效应器所需的空气，电力或I / O.在过去，这些能力将是实际工具更换器的一部分和包裹。然而，今天，供应商正在采用模块化方法，其中制造商能够购买配备有基本数量的气动和电气端口的工具更换器，然后根据特定应用程序使用附加模块进行自定义该变更器。

最后，对于那些不觉得完全自动化的工具变换器的人来说，有完全可维护的手动版本，可节省成本，并且一旦附加效力，就具有等效性能。

例如，SAS自动化有限公司（Xenia，OH）提供SWM快速更换的安装卡盘，尺寸齐全，配有快速断开气动连接。使用该系统时，只需几分钟即可在几分钟内安全可靠地更改终点效果。

相似地，Schunk Inc.（Morrisville，NC）不仅制造了自动模块化工具更换器的SWS系列 - 其中包括用于繁重的钢铁处理和焊接任务的真正庞然大物 - 它还提供手动工具更换器的HWS系列。这些变频器采用集成的弯曲杆，该杠杆转动锁定或释放工具侧板的半圆销，并且成本不到其自动对应物的一半。