機(jī)器人快換盤，行業(yè)內(nèi)又叫換槍盤，快換裝置，快速更換器、快換器等，它是應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人末端的一種柔性連接工具，是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)中非常重要的組成部分，其作用是讓單臺工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用過程中自動切換不同的末端執(zhí)行工具，以增加工業(yè)機(jī)器人使用的柔性，具有生產(chǎn)線更換快速、有效降低停工時間，一機(jī)多用等多種優(yōu)勢，充分發(fā)揮機(jī)器人的性能，提高工業(yè)機(jī)器人的性價比。機(jī)器人快換盤被廣泛應(yīng)用于自動點焊、弧焊、機(jī)床上下料、自動搬運，3C電子，新能源電池，半導(dǎo)體，沖壓、檢測、裝配、打磨、包裝碼垛等行業(yè)。

毫無疑問，在工業(yè)機(jī)器人使用的過程中，保證自動化過程的安全性是首要考慮因素，機(jī)器人快換盤因為需要在不同的末端執(zhí)行工具之間不斷地自動切換，這對于安全性就提出了高的要求，機(jī)器人快換盤主要通過兩種途徑來保證其安全性：一、是快換盤本身的機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)，二、是通過外部控制單元，下面我們就這兩種情況分別進(jìn)行闡述。

機(jī)器人快換盤分為機(jī)器人側(cè)(Robot side)，簡稱R側(cè)和工具側(cè)(Tool side)，簡稱T側(cè)兩部分，機(jī)器人側(cè)安裝在機(jī)器人末端，工具側(cè)和執(zhí)行工具(焊槍，機(jī)械手，夾具等)安裝在一起，機(jī)器人側(cè)主要由快換盤本體，機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)，選配模塊，和控制單元四部分組成，工具側(cè)是配合機(jī)器人側(cè)使用的，相對簡單，沒有控制單元部分，其余部分和機(jī)器人側(cè)保持一致。在行業(yè)內(nèi)，目前全球主流的機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)有如下幾種：

一種：鋼珠加彈簧自復(fù)位式鎖緊機(jī)構(gòu)，如圖1所示，整套鎖緊機(jī)構(gòu)由大推力彈簧、活塞、鋼珠、凸輪組成。其工作原理是：活塞與凸輪連接，在壓縮空氣和彈簧的作用下推動鋼珠完成鎖緊;松開時活塞帶動凸輪退回，此時鋼珠可以收回;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時鋼球在末端工具的重力作用下會由鎖緊平臺移動至安全平臺，此時在大推力彈簧推力與工具重力的作用下實現(xiàn)鋼珠對凸輪的抱死，安全平臺和大推力彈簧的雙重保險鎖緊機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)意外掉氣時有著較高安全性，該種機(jī)構(gòu)代表型企業(yè)有瑞士史陶比爾，上海橋田智能等。

二種：鋼珠無彈簧式鎖緊機(jī)構(gòu)，整套鎖緊機(jī)構(gòu)由活塞、鋼珠、凸輪組成。其工作原理是：活塞與凸輪連接，在壓縮空氣的作用下推動鋼珠完成鎖緊;松開時活塞帶動凸輪退回，此時鋼珠可以收回;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時鋼球在末端工具的重力作用下會由鎖緊平臺移動至安全平臺，此時在工具重力的作用下實現(xiàn)鋼珠對凸輪的抱死。安全平臺設(shè)置的鎖緊機(jī)構(gòu)在意外掉氣時提供了基本的安全和保護(hù)，該種機(jī)構(gòu)代表型企業(yè)有美國ATI，德國雄克等。

三種：卡爪式鎖緊機(jī)構(gòu)，如圖2所示，整套鎖緊機(jī)構(gòu)由活塞、卡爪、凸輪組成。其工作原理是：活塞與凸輪連接，在壓縮空氣的作用下帶動卡爪完成鎖緊;松開時活塞帶動凸輪收回卡爪;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時凸輪在彈簧力的作用下保持頂出，依靠彈簧力保護(hù)的鎖緊機(jī)構(gòu)在意外掉氣時具備了基本的安全和保護(hù)，該種機(jī)構(gòu)代表企業(yè)有日本NITTA等。

以上我們從機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)角度闡述了機(jī)器人快換盤如何實現(xiàn)安全的，接下來我們從快換盤的外部控制單元部分看如何實現(xiàn)雙重安全保證的。從上述的機(jī)械機(jī)構(gòu)分析，快換盤鎖緊機(jī)構(gòu)的動力主要來源于內(nèi)部的氣缸，因此對于安全性來說，就是要實現(xiàn)對氣缸松開氣源的控制，以防止意外解鎖的發(fā)生，目前行業(yè)常用的控制方式有以下幾種：

一種：單閥直接控制方式，這是最簡單的控制方式，無額外的安全防護(hù)措施，由PLC或機(jī)器人信號直接控制，其優(yōu)點是控制簡單;缺點是無額外安全措施，任何位置、任何時間均可以用外部指令解鎖。

二種：單閥安全控制方式，額外增加安全防護(hù)措施，PLC或機(jī)器人信號需要經(jīng)過安全電路控制，其優(yōu)點是控制簡單，增加額外安全措施，安全電路通過指定安全位置才可以解鎖;其缺點是安全電路單一，安全等級不足。

三種：雙閥控制方式，使用2個電磁閥實現(xiàn)安全控制，安全位置檢測信號增加為雙重檢測，其優(yōu)點是有安全保護(hù)回路，使用更加可靠的安全開關(guān)，使用兩個電磁閥，安全氣路更加可靠;缺點是主氣路依然是單個閥，沒有實現(xiàn)真正的冗余。

四種：PLd級雙閥控制方式，使用兩個更高可靠性的安全電磁閥實現(xiàn)安全控制，不僅安全位置檢測信號增加為雙重檢測，而且對快換運行狀態(tài)及電磁閥的運行狀態(tài)實時診斷，當(dāng)檢測到故障時快換自動報警并保持安全鎖緊狀態(tài)，其優(yōu)點是電路增加狀態(tài)監(jiān)控安全保護(hù)回路，使用更加可靠的電磁閥，主氣路使用兩個電磁閥，安全氣路真正實現(xiàn)冗余，整體可達(dá)PLd;缺點是價格較高。

五種：橋田安全控制盒方式，是橋田公司開發(fā)用于快換盤的安全控制盒，安全等級達(dá)到PLd,Cat.3，控制盒中集成綜合信號診斷功能，可以實現(xiàn)以下狀態(tài)監(jiān)控：

快換鎖緊和松開動作的監(jiān)控，即防止內(nèi)部機(jī)械故障

氣源壓力狀態(tài)的監(jiān)控，即運行中始終對鎖緊氣源監(jiān)測

電磁閥狀態(tài)的監(jiān)控，即防止閥體機(jī)械故障

對安全開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控，即及時反饋故障信號

對安全輸出回路內(nèi)部監(jiān)控，即防止器件失效

對安全輸出回路鎖定功能，即故障時必須重置

對安全輸出回路的初始化要求，即設(shè)備上電必須執(zhí)行重置操作，完成內(nèi)部自檢功能

以上介紹的各種外部氣路控制方式，安全性能逐步遞增，在全球機(jī)器人快盤換制造廠商中，目前安全性能達(dá)到PLd,Cat.3的屈指可數(shù)，橋田作為國內(nèi)機(jī)器人快換盤細(xì)分領(lǐng)域的先驅(qū)者，已達(dá)到國際要求水平，以前工業(yè)機(jī)器人所用的快換盤幾乎都是外資的產(chǎn)品，隨著國內(nèi)制造業(yè)的興起，國家對核心零部件的重視和支持，一批機(jī)器人關(guān)鍵部件實現(xiàn)完全的國產(chǎn)化，橋田作為其中一份子貢獻(xiàn)了屬于橋田人的工業(yè)價值。

審核編輯：湯梓紅