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(tái)工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用過程中自動(dòng)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(shí)間，一機(jī)多用等多種優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮機(jī)器人的性能，提高工業(yè)機(jī)器人的性價(jià)比。機(jī)器人快換盤被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)點(diǎn)焊、弧焊、機(jī)床上下料、自動(dòng)搬運(yùn)，3C電子，新能源電池，半導(dǎo)體，沖壓、檢測(cè)、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(dòng)化過程的安全性是首要考慮因素，機(jī)器人快換盤因?yàn)樾枰诓煌哪┒藞?zhí)行工具之間不斷地自動(dòng)切換，這對(duì)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(duì)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(dòng)鋼珠完成鎖緊;松開時(shí)活塞帶動(dòng)凸輪退回，此時(shí)鋼珠可以收回;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時(shí)鋼球在末端工具的重力作用下會(huì)由鎖緊平臺(tái)移動(dòng)至安全平臺(tái)，此時(shí)在大推力彈簧推力與工具重力的作用下實(shí)現(xiàn)鋼珠對(duì)凸輪的抱死，安全平臺(tái)和大推力彈簧的雙重保險(xiǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)意外掉氣時(shí)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(dòng)鋼珠完成鎖緊;松開時(shí)活塞帶動(dòng)凸輪退回，此時(shí)鋼珠可以收回;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時(shí)鋼球在末端工具的重力作用下會(huì)由鎖緊平臺(tái)移動(dòng)至安全平臺(tái)，此時(shí)在工具重力的作用下實(shí)現(xiàn)鋼珠對(duì)凸輪的抱死。安全平臺(tái)設(shè)置的鎖緊機(jī)構(gòu)在意外掉氣時(shí)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(dòng)卡爪完成鎖緊;松開時(shí)活塞帶動(dòng)凸輪收回卡爪;當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)意外掉氣時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)力主要來源于內(nèi)部的氣缸，因此對(duì)于安全性來說，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)直接控制，其優(yōu)點(diǎn)是控制簡單;缺點(diǎn)是無額外安全措施，任何位置、任何時(shí)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(hào)需要經(jīng)過安全電路控制，其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是安全電路單一，安全等級(jí)不足。

三種：雙閥控制方式，使用2個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)安全控制，安全位置檢測(cè)信號(hào)增加為雙重檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)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(gè)電磁閥，安全氣路更加可靠;缺點(diǎn)是主氣路依然是單個(gè)閥，沒有實(shí)現(xiàn)真正的冗余。

四種：PLd級(jí)雙閥控制方式，使用兩個(gè)更高可靠性的安全電磁閥實(shí)現(xiàn)安全控制，不僅安全位置檢測(cè)信號(hào)增加為雙重檢測(cè)，而且對(duì)快換運(yùn)行狀態(tài)及電磁閥的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)診斷，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)快換自動(dòng)報(bào)警并保持安全鎖緊狀態(tài)，其優(yōu)點(diǎn)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(gè)電磁閥，安全氣路真正實(shí)現(xiàn)冗余，整體可達(dá)PLd;缺點(diǎn)是價(jià)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(jí)達(dá)到PLd,Cat.3，控制盒中集成綜合信號(hào)診斷功能，可以實(shí)現(xiàn)以下狀態(tài)監(jiān)控：

快換鎖緊和松開動(dòng)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(yùn)行中始終對(duì)鎖緊氣源監(jiān)測(cè)

電磁閥狀態(tài)的監(jiān)控，即防止閥體機(jī)械故障

對(duì)安全開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控，即及時(shí)反饋故障信號(hào)

對(duì)安全輸出回路內(nèi)部監(jiān)控，即防止器件失效

對(duì)安全輸出回路鎖定功能，即故障時(shí)必須重置

對(duì)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(duì)核心零部件的重視和支持，一批機(jī)器人關(guān)鍵部件實(shí)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(jià)值。

審核編輯：湯梓紅