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机器人工具快换装置为机器人自动更换末端执行工具和其他外围设备提供柔性。这些快换能够在满载荷情况下可靠的循环运行几百万次，同时保证非常高的重复精度。例如，汽车制造厂家保持无库存制度的汽车车身部件生产计划，同时快换更换不同尺寸的冲压白车身，每班会多达4-5次。
使单台机器人在制造和装配过程中更换末端执行工具，像人类一样能够操作不同的工具，增加机器人的柔性。在需要更换多个末端执行工具的应用中，底线是要减少高成本的，非生产的更换工具时间。
快换剖面图
可编程机器人需要一个快速更换末端执行工具的装置才能具备多任务的能力。因为快换本质上就是机器人手臂的拓展装置，快换的物理特性和参数至少要和机器人手臂的相同。它必须能保证可靠的抓紧工具-即便是在掉电和断气的情况下。
ATI专利的机器人工具快换装置是一种高精度的快换装置。快换包含一个安装到机器人手臂的机器人侧和一个安装到工具上的工具侧。机器人侧内部锁紧机构的核心是气动的活塞。活塞凸出的部分有一个45°的锥角。接下来是一个圆柱体部分，最后，一个15°角的圆锥。
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快换-销售配件
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FANUC Robotics North America, Inc.,生产各种机器人和机器人系统。FANUC的机器设备和开发的系统应用覆盖整个制造业，包括焊接，喷涂，涂胶，码垛，搬运，冲压上/下料等。
在其Auburn Hills, MI，总部内，FANUC机器人维持完善的示范和教学设施。由于潜在应用的广阔的范围，展示厅需要能快速更换不同工具的装置。
快换确实帮助我们很好地展示我们机器人的各种功能，Robert Anderson，产品/应用工程师如是说。快换的设计使得更容易编程来抓取工具。活塞上45°角的锥台能够保证两侧在位置不是很精确的情况下，也能正常锁紧。
Anderson说他特别喜欢气体丢失保护功能。“有时候，在培训课程中，我们会在讨论的过程中将气源关掉。知道工具不会跌落我们会感到很安心的。”脱开工具侧唯一的方式就是给锁紧机构的打开气路供气。
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获得一个装配的抓手
汽车制造商是机器人系统的先锋，用机器人来配置他们的生产线。现在，自动工具快换，控制器，控制和安全设备，依托于其价格更优惠的系统和先进的技术，使得机器人对小一些的生产商也具有很大的吸引力。
在综合的或者单个的系统用机器人，各种装配产品的制造商都会取得利润：
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增加生产率-机器人更快的装载和卸载，同时消除造作人员疲劳和轮班之间的停机时间；
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减少人员伤害-机器人甚至可以在最恶劣的环境下作业，操作人员免受伤害；
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增加柔性-机器人通过编程能够连续的不间歇的循环，能够抓取各种外形和尺寸的部件；
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快速的投资回报-减少人力成本投入，提高生产能力，减少在制品库存以及减少工件损坏。
冲压车间的成长
工业机器人自动化应用超过50%为焊接作业。第二大应用领域-冲压-物料搬运机器人将板材运到冲床并且冲压出引擎盖，顶盖，底板，保险杠等各个车体部件。
在连冲作业时，每个应用都需要一个不同的装置来抓取工件。多数抓手用的是气动吸盘。有一些是机械抓手。在无库存制度生产中，冲压线每班会更换多大4-5次工具。显然，快换成为该系统非常重要的部分。
日本的汽车制造商是最早将具有安全，柔性和保养优势的自动和手动快换应用到冲压车间的。早在九十年代初，Nissan和Mazda引领整个行业，在冲压领域做出很大投资使生产柔性化，同时将人员移除相对比较危险的冲压作业。一些其他的厂家随后效仿，包括一些生产工程和农用机械的企业。
不久之后，通用汽车，澳大利亚，在冲压车间开始安装使用可编程的机器人。现在，多数的美国冲压车间正在更换，或者至少正在考虑，利用柔性化工具。
除了安全效益之外，机器人能够提供在短时间内更换工具的柔性。在此之前，要用专用工具更换末端工具，耗费宝贵的生产时间；这就是期望末端工具能够被彻底更换。现在，冲压车间能够从生产轻型卡车的翼子板，到重型卡车的保险扛，这些都能在瞬间完成。
维护的利益是明显的，当一个工具磨损了，用自动快换能够在瞬间实现将其更换，保证冲压生产线正常运行。
在冲压车间使用快换的基建投资是值得考虑。不管怎样，自动更换模具的趋势有助于美国的制造商加速决策程序。整合自动物料搬运，工具更换和模具更换，能够保证巨大的产业效益。
机器人的实现
如果一个机器人系统对企业的制造和组装看起来是可行的，企业如何选择购买和实现这个系统仍然是最主要的决策之一。在很多情况下，购买机器人，抓手，和控制台以及需要的所有部件时，需要考虑企业是否有安装和使用可编程逻辑控制器，安全设备和其他外围硬件的能力。
时尚出售的快换有很多种。选择过程是至关重要的，因为快换能够造成整个系统增加3%-10%的成本。预算必须包好多功能性和柔性，这会影响机器人的重复精度，有效载荷，抗力矩能力和使用寿命。
不管做什么样的决定，最终结果必须是将电气，机械和控制部件的设计综合到一起。最终的效果是要能增加制造商的竞争力。
如何选择机器人工具快换装置
要格外仔细的检查快换的规格参数，这是因为快换厂家的安全系数会有所不同。
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计算方法：
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机器人快换的强度取决于其抗力矩能力。用下面的方法来估算你应用的最差情况。
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找到最终工件和工具的大致重心位置。
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计算重心到快换工具侧地面的距离D。
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计算最重的末端执行工具的重力W。
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W乘以D来算出大致的静态力矩M或者在一个G的惯性下的力矩。
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找到静态抗力矩能力等于或者高于M的快换。
由于机器人潜在的高加速度，可能会产生是静态力矩2-5倍的动态力矩。确认快换静态和动态抗力矩能力的参数。
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气动的和电动的：
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确定需要的气路和电路数量。越大的快换集成更多的气孔和电触点。
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温度和化学品：
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多数快换采用丁腈橡胶的密封圈。丁腈橡胶工作温度范围是-29℃-+65℃，并且能承受大多数的化学试剂影响。如果您的使用温度超出该范围，或者您不确定是否对您应用中的化学试剂有抗性，您需要联系快换厂家进行确认。
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精密的应用
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当应用需要高重复精度时，检查生产商的重复精度参数。同时，询问其重复精度参数是否经过百万次循环测试。
记住快换会影响机器人的抗力矩能力，有效载荷，磨损，尺寸和重复精度。选择技术参数优于机器人的快换。
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