几乎在每一个工作场所，多任务所需的技能。一个人必须能够身兼数职，可以这么说，并成功地处理几个正在进行的工作或计划项目。此相同的能力目前预计的机器人。

“制造商对他们的机器人需要越来越灵活，在过去十年中最驱动的发展和完善，在换刀，”丹梅里特，高级应用工程师ATI工业自动化解释。“在从汽车到白色家电行业，机器人可以处理比以往由于强大的工具转换更苛刻的应用。”

今年早些时候，Electroimpact开始使用与先进复合材料（ISAAC）系统的集成其结构大会NASA ATI换刀。自动化系统由改性库卡工业机器人的和大的，旋转的，圆盘状的负载有碳纤维带的多达16个线轴端部执行器。

在端部执行器的磁头A换刀允许它被自动地分离，并与负载有不同的工具相同的端部执行器所取代。这使NASA迅速在切换到另一份工作。

许多其他装配系统只需要从他们的机器人，以优化成本效益和产量很大的通用性。毕竟，企业购买先进设备，最先进的机器人为他们的技术能力，而不是停机。有了正确的换刀，机器人可以在每一个应用程序更具生产力和移动远远超过做一个简单的任务循环往复。

成功的两面

当机器人开始出现在20世纪60年代和70年代的工厂，专用结束臂工具（EOAT）是由机器人公司和系统集成商，然后直接用螺栓固定在机器人手臂末端。遗憾的是，每当机器人需要执行一个新的装配任务，应用程序特定的不同EOAT附着。此外，这种早期的工具是庞大，笨重，没有很好地工作。然而，转出模具的能力也慢慢好转。

在80年代中期，通用汽车公司设计了一系列RHC被ROBOHAND制造的气动工具换的。加里·拉巴迪，在对夹具全球产品总监
德斯达科说，通用汽车在世界各地的工厂仍在使用四款车型，以加快所有车型的组装。更换器处理工具焊接和装配所有尺寸的部件，并具有20,130,300或1000磅的有效载荷能力。

到了20世纪80年代后期，专业的工具更换供应商进入了市场。这种发展，加上制造商对机器人灵活性的需求，在过去的25年里，已经导致了工具更换的重大改进。

SCHUNK自动化应用工程师Matthew Smith指出:“使用当今的工具更换器，EOAT通常可以在几秒钟内切换完毕。即使是经验丰富的操作人员，手动更换工具也需要30分钟。”

换刀器由两个部件组成:一个机器人，或主人，连接在机械臂上;还有一个连接在末端执行器上的工具侧部件。在更换工具期间，这两个组件会自动或手动耦合。这个耦合只需要几秒钟。各种故障安全机制确保在失去空气压力或电力的情况下，部件保持在一起。

所有的换刀器都有类似的锁紧机构。它包括一个手动或气动驱动活塞或电动马达迫使一组球进入工具侧件的沟槽，以锁定在适当的位置，并使用导向销或锁销将两件夹在一起。

William Shelley, Kosmek美国有限公司的销售代表，说该公司的SWR气动工具转换器具有双接触面静止。该技术有一个可移动的锥形滑套，消除了滑套和球锁区域的间隙，实现了非常高的精度和零间隙的匹配。该设计还创造了一个刚性连接与零反弹。

在其RQC系列中，DESTACO使用滚轮而不是球，以确保牢固的连接。根据Labadie的说法，滚轮提供了完全接触，而不是像球一样只是点接触。这个更大的表面积提供了一个非常强和刚性耦合。

“机器人末端执行器耦合的方法应该需要几秒钟，”根据丹·佩雷茨，在知识产权的机器人公司“副总裁北美如果机器人接近太快，可能不会出现适当的连接。这导致工具的可能性脱落，这是非常危险的“。

吉姆·吉里的资深产品工程师DESTACO，同意。他说，可靠的换刀耦合比以往协作机器人装配线上不断增长的存在的光更重要。

为了确保工人的安全，工作单元的控制系统应该包括传感器，监测何时工具更换处在锁定或解锁位置。该信息显示在连接到PLC的HMI或监视器上。

KOSMEK的SWR系列具有LED灯指示当机器人不够紧密到末端执行器进行适当的
耦合。卢克松田，销售代表KOSMEK，说，当双方都超过2毫米，则该指示灯为红色。当双方都在配合和单向端口关闭空气传感器上的光变成绿色。

工具更换器有各种形状，包括圆形、半圆形(有一个或两个平面边)、正方形、三角形和六角形。它的主体通常由高级阳极氧化铝制成，而锁紧部件由淬硬不锈钢制成。铝使变换器相当轻，所以它不会带走机器人太多的负载能力。

在工具转换器中有许多孔，用于机器人与EOAT之间的电气、气动和液压连接。然而，有时，应用程序需要将一个模块安装到工具更换器的一个或多个平面上。

供应商提供了上百个模块类型。最常见的空气供应，液压流体或功率工具，如点焊枪，或它们发送的信号或数据。更专业的模块包括那些转移螺钉，螺纹螺栓，铆钉等紧固件。

制造商需要多少模组通常决定了换刀器的形状。例如，如果需要四个或更多的模块，将选择一个正方形或六边形变换器。因为大多数应用程序需要两到四个模块，半圆和方形的工具更换器是最受欢迎的。

所有类型的应用

在各个行业各种规模的制造商和装备他们的机器人与换刀执行多种类型的装配。雷茨说一个汽车制造商使用IPR的TK-125 SW200平方换刀所以其机器人可以一个焊枪和焊接钳之间交替（以除去飞溅）铝主体部工作时。

史密斯说，自动换刀使通用汽车在其几个工厂建在一行多种车型。该换刀快速，可靠地切换出的末端执行该句柄门，季面板等大块。据史密斯，另一个汽车制造商依赖于几个雄克刀具更换处理不同罩，发动机和车轮的汽车建于加州的两种型号。

一些汽车制造商使用SWR工具转换器与机器护理和装配机器人。虽然Kosmek的母公司位于日本兵库市，但松田说，这一系列机器人的界面与美国、德国和日本所有类型的机器人都兼容。

“汽车制造商也越来越多地使用喷嘴尖端换刀因此他们的机器人可以被组装在相同的流水线快速分配密封剂和粘合剂，以不同的模型车，”佩雷茨解释。“航空航天公司为需要超过这些材料的一个部分也做的事情。”

几年前，SCHUNK为一家大型消费电子产品制造商设计了一款定制的SWS-021气动工具更换器。Smith表示，该变送器直径为9英寸，并配备了两个模块，共实现了80个进给，以处理大范围的EOAT。

SCHUNK还提供手动和电动模型。HWS手动换刀器通过标准化ISO 9409接口直接安装到机器人手臂上。当操作人员使用手杠杆将半圆柱形轴旋转180度时，就会在两侧之间实现正向锁定和解锁。

电动型号EWS的特点是耐磨伺服电机直接集成到外壳，以确保快速和强大的锁定。该工具更换器仅重4.2磅，可承受高达40磅的负载。还集成了活塞冲程和工作工具状态监测。

Labadie说:“航空航天制造商不断扩大工具更换器的使用，因为他们越来越自动化组装。”“更换器可以帮助机器人更快地铺设复合材料板，并在飞机机身和机翼上进行钻孔、标记和铆接。”

至于白色家电制造商，吉尔里说，他们使用更换器，这样机器人就可以很容易地在真空EOAT(用于抓取金属板)和钻头或螺母转换器之间切换。

另一个增加使用机器人和工具更换器的行业是医疗设备制造业。Shelley说，这些制造商喜欢SWR系列，因为它提供了精确的处理工具的小型机器人。他指出，该系列中最小的工具更换器仅重4磅(主端2.5磅，工具端1.5磅)。

ATI提供微换刀，该QC-001，它使并行链路（蜘蛛）的机器人执行多个组件，分配，分选和材料处理的操作。它体积小巧（直径1.8英寸），重量轻（0.21磅），并用具有小于3磅的有效载荷能力微型机器人作品。

由九个型号组成的TK系列知识产权。这些气动工具转换器的范围从TK-40(6.6磅最大处理重量)到TK-300-ST(1763磅)。在X-Y-Z轴上的重复性范围从0.025到0.05毫米。在所有型号中，固定和弹簧加载触点销连接器都可用于能量传输。

从DE-STA-CO RQC / RTP气动模块化换刀具有200，400，800，1200或2400磅的有效负载容量。每个变换器接受最多四个模块用于空气，真空，电气和流体。换ISO 9409接口允许在机器人手臂上直接安装无需转接板。

Labadie指出:“一些制造商认为工具更换器只不过是一种商品——一种从每个供应商那里基本上相同的产品。”“但是，混合和匹配来自不同供应商的工具更换器，限制了公司实现设备标准化和优化制造单元灵活性的能力。”

在选择换刀器时，工程师应该寻找重量-力比低、更换时间短、能抵抗扭转力且不允许机器人与工具侧产生过大间隙的设备。为了满足后一项要求，工程师必须精确计算工具更换器的扭矩能力，供应商称扭矩范围在150 - 15000 in-lb之间。

“我们不拒绝任何项目，不管它涉及到标准或自定义换刀，”总结梅里特。“由于机器人获得更快，更强，我们希望有他们所有的工具更换。”