關(guān)于機器人換槍盤（ATC）信號通訊方式的研討

郭勁松 何長青 孫興龍 陳榮楠 鄒遠濱

摘 要：采用換槍盤雙通道環(huán)面接觸通訊方式，有效提升換槍盤通訊穩(wěn)定性，換槍盤雙通道環(huán)面接觸，接觸面積大、抗干擾性強、通訊穩(wěn)定性好。換槍盤雙通道環(huán)面接觸實現(xiàn)通訊通道冗余，當一組通道通訊異常，不會造成通訊中斷，保證設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：換槍盤（ATC）、通訊模塊插針、通訊穩(wěn)定性

一、換槍盤的定義：

換槍盤是一種用于機器人快速更換末端執(zhí)行機構(gòu)的裝置。可以通過在數(shù)秒內(nèi)快速更換不同的末端執(zhí)行機構(gòu)，使機器人更柔性、更高效的用于多種不同作業(yè)方式。換槍盤包含一個機器人側(cè)，一般用來安裝在機器人六軸法蘭處，還包含一個或多個工具側(cè)，用來分別安裝在不同的末端執(zhí)行機構(gòu)上，利用電信號和壓縮空氣完成機器人側(cè)和工具側(cè)的耦合鎖緊或打開，換槍盤能夠使不同介質(zhì)從機器人側(cè)聯(lián)通到工具側(cè)，如：電源、電信號、氣體、液體等。

二、換槍盤通訊方式分類：

1.換槍盤通訊模塊插針點接觸：

傳統(tǒng)加工制造業(yè)中，要實現(xiàn)機器人側(cè)信號與工具側(cè)信號的通訊，一般使用換槍盤的通訊模塊實現(xiàn)，通訊模塊之間的信號交互為通訊針腳，通訊針腳的接觸使用的是點接觸。因換槍盤通訊模塊針腳使用點接觸，當接觸點表面被氧化或臟污時，將導(dǎo)致?lián)Q槍盤通訊模塊之間通訊中斷，造成設(shè)備停線。同時，因使用換槍盤將機器人與工具結(jié)合在一起，當機器人運行過程中出現(xiàn)停頓，會造成工具側(cè)的微量晃動，集中體現(xiàn)在換槍盤結(jié)合部位的間隙略微增大，也會造成換槍盤通訊不穩(wěn)定或通訊中斷出現(xiàn)。

2.換槍盤通訊模塊插針環(huán)形面接觸：

因換槍盤的點接觸形式，會出現(xiàn)通訊模塊間偶發(fā)信號交互丟失，導(dǎo)致通訊中斷，為增加針腳的接觸面，保證通訊的穩(wěn)定性，現(xiàn)代制造業(yè)多采用通訊針腳的環(huán)形面接觸。通訊針腳的環(huán)面接觸形式，通訊模塊公側(cè)的插針嵌入到母側(cè)的插孔內(nèi)，使插針接觸面形成一個環(huán)面，有效的增加通訊針腳的接觸面積，即使出現(xiàn)換槍盤工具側(cè)微量晃動或接觸面局部臟污、氧化問題，也能保證其它接觸面的良好通訊能力，使其通訊穩(wěn)定性得到進一步的提升。

換槍盤通訊模塊的環(huán)形面接觸設(shè)計，基本解決了換槍盤常見的通訊穩(wěn)定性故障，但從用戶的現(xiàn)場的使用情況來看，并未解決換槍盤偶發(fā)單針腳損壞或單針較通訊等故障問題。

3.換槍盤通訊模塊雙通道插針環(huán)形面接觸：

為進一步增強換槍盤的通訊穩(wěn)定性，解決現(xiàn)場實際問題。采用了換槍盤通訊模塊雙通道插針環(huán)形面接觸。當換槍盤通訊模塊中一個針腳被電蝕、變形或損壞時，另一個冗余針腳可保證通訊的持續(xù)性，不會造成設(shè)備通訊中斷，進一步加強換槍盤通訊穩(wěn)定性。至此，解決了機器人側(cè)與工具側(cè)的通訊可靠性差的問題。

從圖（二）中可以看出，在原有的換槍盤通訊模塊（圖一）中，利用備用插針接線進行改造，將原有預(yù)留針腳6、針腳7分別與通訊針腳8、通訊針腳9連接，將原有預(yù)留針腳16、針腳17分別與通訊針腳10、通訊針腳11連接，實現(xiàn)雙通道冗余通訊，當其中一路通訊針腳通訊異常時，冗余通道將保持通訊持續(xù)性和穩(wěn)定性。

三、換槍盤通訊方式總結(jié)：

通過換槍盤通訊方式分類對比，得出采用換槍盤雙通道環(huán)面接觸通訊方式，是保證產(chǎn)品性能提升的有效方法，更適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求 ，滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品穩(wěn)定性、持久性這一特點需求。高穩(wěn)定性、低故障率是對客戶對產(chǎn)品的基本需求，也是產(chǎn)品不斷創(chuàng)新發(fā)展的動力源泉，是未來產(chǎn)品更新?lián)Q代的一種發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]《霓達自動工具交換裝置使用注意事項》

[2]《史陶比爾換槍盤安裝維保手冊》