兼具高锁固力、模块化设计特色 Zimmer快速工具交换模块满足产线弹性需求
- 刘中兴／台北
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市场环境快速变化，少量多样、弹性生产模式逐渐成为主流，产线对于快速切换工具的需求与日俱增。Zimmer Group业务经理戴君卫表示，传统的机器手臂应用多采用固定工具配置，无论是夹爪、吸盘或点焊枪等工具，大多以固定方式安装，较适合大量重复性生产。Zimmer推出的快速工具交换模块（Tool Changer）采用独特的斜楔齿结构设计，具备高锁固力、扁平化设计、模块化能源传输等特性，可在短时间内完成工具更换，无需繁琐的拆装、配线及程序编辑工作，有效满足生产线对高灵活性与弹性调度的需求。
Zimmer Group业务经理戴君卫表示，在结构设计上，该公司的快速工具交换模块主要分为安装于机械手臂上的机器手臂端（Robot Side；公端），以及与工具结合的工具端（Tool Side；母端）等两大部分。此设计采用空压作为主要动力来源，具备锁紧（Lock）与放松（Unlock）功能，可快速更换工具，免除繁琐的拆装、配线及程序编辑工作。
Zimmer的快速工具交换模块提供手动与自动两种驱动方式。手动型号包括HWR2000系列与HWR系列。HWR2000系列仅需一支六角扳手即可完成Lock与Unlock的切换；更新型的HWR系列则配备可收折式手柄，完全不需要额外工具即可操作，手动型主要适用于低负载至中等负载场合，操作便利性高。
自动型则以WWR系列为主，广泛应用于自动化产线。从最小规格的WWR40到最大的WWR160，可支持不同尺寸需求。特别值得一提的是WWR1000，虽然在台湾市场较少见，但在其他国家的汽车工业，特别是点焊或清洗应用中被广泛使用。整个WWR系列的荷重范围从20公斤至480公斤不等，可满足各种负载需求。
在安全机制设计上，Zimmer的WWR系列产品具备断气保持特性，空压中断时仍能确保工具维持锁固状态。戴君卫指出，为确保安全性，WWR系列建议同时采用两种监测功能：一是监测Lock/Unlock状态，透过侧面安装的传感器侦测活塞位置；二是监测公母端的结合状态，确保完整贴合。他强调，此一双重保险设计可确保工具交换过程的可靠性与安全性，特别是在较大尺寸的应用中，可有效防止贴合面的倾斜问题。
技术特点方面，产品采用扁平化设计，可有效降低力矩对机器手臂负载能力的影响。接口设计符合ISO 9409-1标准，提供从PCD 40 mm到160 mm等不同规格（法兰螺丝孔中心距），可与市面上大部分工业机器人的第六轴法兰兼容。特别值得一提的是，有别于市场上普遍使用钢珠设计，该产品采用斜楔齿结构设计，透过仿形结合方式达成更强的锁固力。相较于钢珠的点接触方式，斜楔齿结构提供面对面的完整接触，不仅可用较小体积实现较大负载能力，且在动态运作时具有更高的安全性，特别是在高速移动或甩动情况下，不会出现钢珠被逼退的风险。
在能源传输方面，标准配置包含多个气路，可支持正压与负压应用。基本提供两个控制气源，最多可扩充至八个气孔，满足各种空压需求。每个气路都是独立的，可灵活配置使用。此外，能源传输模块还可依需求传输液体（如水、油等流体）、电力（包含动力电流与信号电流），以及各类传感器信号，提供4-32PIN不同规格选择。特殊应用如点焊等大电流需求，也有支持最高630V/15A的规格可选用，适合汽车工业等特殊应用场景。
气路设计上，除标准气孔外，若遇到特殊应用（如大型真空工具）需要较大流量时，可透过额外加装能源传输模块来扩充气路，确保足够的流量需求。这种模块化设计提供了较高的应用灵活性，特别适合需要大量真空吸附的应用场景。在负压应用中，若需要在短时间内完成真空吸附，较大的气路孔径可提供更高的流量，满足快速应用需求。
Zimmer的快速工具交换模块应用涵盖各类自动化产线，从一般工业应用到汽车产业的点焊、喷漆等特殊应用。Zimmer Group业务经理戴君卫建议，在规划自动化系统时即应将此模块纳入考量，并依实际应用需求选择适当规格，包括负载重量、气路数量、电气需求等，同时预留未来扩充空间。由于规格选择涉及多项专业考量，且后期改造常需进行电气与气压回路的大幅调整，不仅成本较高也会影响产线运作，因此可及早规划并善用Zimmer的技术服务，借此提升产线灵活性与生产效率，推动企业升级与转型。详请见官网。
