从触发式喷雾器到一次性剃须刀，高速自动化系统组装了数以百万计的消费品。

精密阀门公司是世界上最大的一次性塑料阀门制造商之一。它的装配瓶顶级玻璃清洁剂，农药，香水，剃须膏，造型摩丝和无数其他产品。2004年，公司组装了约40亿台触发式喷雾器、手指泵、喷口等产品。在美国，每个人都有超过13个瓣膜!

即使是最快的自动化装配系统也跟不上这么大的产量，至少不是靠它自己。以每分钟1000个零件的生产速度，一个每天24小时、每周7天不间断运行的自动化系统，可以生产5.24亿个组件，相当于40亿个组件的13%多一点。

但这还不是全部。Precision Valve是美国至少五家一次性塑料阀门制造商之一，还有几家位于欧洲和中国。当你把每年数以百万计的其他不计其数的小塑料组件——笔、剃须刀、打火机、化妆品容器、空气清新剂——扔进去，你就开始明白高速自动化对消费品工业的重要性了。

消费产品在同步和异步自动化系统上组装，具体取决于零件的数量和形状，组装它们的过程，以及生产量和品种。

系统集成商Haumiller的产品经理Scott Corbin说，相对简单的组件，如带有几个圆形部件的阀门，是连续运动系统的理想选择。这些机器可以轻松地每分钟生产150到900个组件，有些可以每分钟生产1200多个组件。在连续运动系统上，传递机构不像分度系统那样开始和停止。相反，装配操作是在零件移动时进行的，工具随着工作的进行而移动。

连续运动组装系统的核心是旋转圆柱形炮塔。炮塔包括一个带有一系列工具的圆形表盘，称为引脚，围绕其圆周排列。零件在馈线或上游操作的轨道上输入系统单个文件。星形轮，与炮塔同步地移动，一个接一个地脱掉部件，并将它们转移到拨号周围的巢中。当炮塔旋转时，每个销又旋转，直到工艺完成并卸载组件。

“如果大多数组件都是圆形和对称的，如果可以组装它们没有任何径向取向，则可以容易地进入连续运动系统，”系统集成商首席执行官Bob Ensminger说Arthur G. Russell Co. Inc。“它们很容易被抢购或压在一起。这可以在高速和相对较小的占地面积中完成。“

Fives Group最近建立了一个用于组装笔帽的连续运动系统。拨号有80个固定装置，并将盖帽组装为每小时300次。盖子从振动碗中喂食并水平放入固定装置中。金属夹从振动碗供给到车轮机构。当车轮旋转时，它将夹子柄柄向下放在帽上。然后，凸轮致动的压接工具用足够的力将夹子推向帽，以便柄柄渗透塑料。然后将弹簧加载的心轴插入盖子中以折叠在帽的内壁上的柄脚，固定夹子。然后将压接工具销绘制下来并检查成品盖。良好的装配均未卸载，而拒绝坏组件。

更复杂的组件需要旋转分度盘或分度转盘。一个旋转表盘可以有多达16个站安装在由一个中心，垂直轴驱动的转盘周围。工位的主要动作是由凸轮通过水平轴和锥齿轮连接到主驱动器上产生的。次要运动由气动机构进行，气动机构也由主驱动器控制。根据不同的应用，旋转分度盘可以实现高达每分钟200个索引的装配率。

如果空间是一个问题，或者如果组装产品需要超过16个空间站，旋转木马可能是一个更好的选择。在旋转木马系统中，固定装置安装在两个轮子之间的连续钢带上。中央凸轮轴驱动两个轮子，以及装配站，可以安装在皮带环的内部和外部。

恩斯明格说:“如果零件很多，你需要多个馈线，旋转车架就很好用，因为你有很多空间。”“由于周围有太多零件馈线，索引表盘会变得非常拥挤。传送带系统可以达到每分钟60个循环，通常还可以对机器进行两倍或三倍加工，以提高生产率。”

异步系统是另一种可能，特别是在某些组装过程比其他过程花费更长的情况下。如果制造商需要一些灵活性，异步系统也是有利的。例如，地峡工程与制造公司最近设计了一个无动力系统来组装和测试两种类型的气溶胶泵。每个组件由四个部分组成，由振动碗送入系统。这些组件，四个到一个托盘，在塑料链输送机上从一个工位到另一个工位。在每个部件添加后对组件进行检查，并在卸载组件之前对组件进行线性和旋转力测试。该系统每分钟生产30个组件。

在某些情况下，组合不同类型的系统。例如，连续运动系统可能将子组件馈送到旋转索引拨盘中。或者，异步系统可用于容纳诸如测试或包装的过程，这太慢或太笨重，以集成到连续运动系统中。

例如，Haumiller最近设计了一个结合连续运动和旋转分度机的系统。该系统为一个小塑料瓶组装和测试手指泵。泵的大部分装配在连续运动系统上。供应管插入泵的表盘上，因为这些部件更大，比泵的其他部件更灵活。该系统组装泵的速度如此之快，以至于需要一台高速摄像机来分析它的性能。

柯尔宾解释说:“当你每分钟运转1000个零件时，当出现故障时，很难看到发生了什么。”他的公司设计的机器可以组装大约813种不同的喷嘴和阀门设计。

装配、试验和检验

高速和低成本是组装消费产品的小塑料部件时的主要考虑。因此，零件通常被设计成可以被折断、压紧或压皱在一起。超声波焊接、旋转焊接、热贴、感应焊接和激光蚀刻是较不常见的工艺，而螺纹紧固件、铆钉、胶带和粘合剂很少使用，除非它们是功能性的必要。Ensminger说:“如果你必须粘合零件，你就需要增加另一种材料，另一个工序，而这只会增加产品的成本。”

在测试和检验方面，低成本、大批量消费品制造商与汽车零部件或医疗器械制造商没有什么不同。每个组件必须运行完美，即使它只花费几便士。没有消费者会想要一罐阀门漏水的洗衣粉，或者一支圆珠笔会打开。因此，装配系统通常被配置为一系列交替操作:添加一个部件，检查它，添加一个部件，检查它。这个程序不仅对装配高质量的产品很重要，而且对保持机器的正常运行时间也很重要。

科尔宾说:“不检查零件是否在正确位置就把它放在总成上是很不寻常的。”

机器制造商有几种检查零件的方法。在碗式给料机上使用工具可以在不合格部件到达装配之前清除它们。组件的高度可以用光电传感器或与探针或雨刷连接的接近传感器来检查。装配过短则表明零件没有成功添加。视觉系统可以通过编程来检查许多属性，包括颜色、形状和尺寸。这些系统能够快速识别缺失的特征或未对齐的部件。

由于产品的简单性质，测试比检查更不常见。通常对阀门进行泄漏或流量测试。有时对弹簧驱动组件进行力测试，有时对带有旋转部件的组件进行扭矩测试。

虽然质量检查很重要，但每当添加测试和检查步骤时，工程师必须平衡成本与效益。“有时你可以跳过检查步骤，但这是一种风险，”Corbin说。“你可以把所有风险带到装配过程中，但它可能会荒谬昂贵。”

设计问题

消费类产品的自动装配系统通常比其他产品的自动装配系统构建得更快，特别是如果集成商之前已经为类似产品构建过系统的话。交货期取决于产品的复杂程度。例如，一个由五个组件组装的产品系统通常可以在8到12个月内设计和建造。

当然，设计产品本身可能需要一年或更长时间，建议工程师在设计周期的早期就联系系统集成商。通常，集成商可以建议对部件进行微小的改变，这将有助于自动设备的送料和处理，而不影响最终产品的功能或外观。

“最糟糕的[技术]的发展之一是实用建模工具，”Lement Ensnminger，有点地。“现在，工程师可以设计没有平面曲面的产品。一切都有曲线，半径和奇怪的角度。零件看起来非常好，他们感到非常好，但它们更难以处理自动装配系统。“

恩斯明格回忆起他的公司最近为组装一次性剃须刀而建立的一个系统所带来的挑战。他说:“我们想把把手放在一起，但它们有很多曲线，很难可靠地握住。”

为了解决这个问题，Ensminger说服客户在把手上加了两个小凸起。他解释说:“它们看起来就像是属于那里的，就像它们是功能性的。”“但是，他们真的是在帮助我们喂养和固定这个部分。它们看起来并不格格不入，而且它们在如何喂养这个角色方面做出了很大的改进。通常，喂养问题的解决方法很简单。”

斯普林斯是许多消费产品的共同特征，也很棘手，因为他们说，他们纠缠在饲养者中。他推荐封闭的弹簧在开口弹簧上。在闭端的弹簧上，线圈的每根端部自身回来。在开口弹簧上，电线的端部突出到空间中。封闭的春天坐在终止时直立;开放式春天没有。

如果产品的某些部分还没有最终确定，集成商可以在系统中“留出空间”以适应变化。“通常，在系统设计过程中，产品会经过一些小的修改，”Ensminger说。“但是，如果客户能告诉我们产品的哪些部分仍然需要更改，我们就可以预见到这一点，并在工装和夹具上做出让步，这样我们就不必从头再来。”

然而，一旦产品最终确定，集成商将需要大量的生产部件来测试机器。柯尔宾说，通常需要成千上万个部件。

有时，消费产品自动装配的问题与零件的形状无关，而是与它们的制造质量有关。在这方面，消费者产品设计师常常面临两难。制造公差必须设置得足够紧，以便零件能够在高速自动化中轻松地进给和处理。然而，与此同时，公差不能设置得太紧，从而增加了零件的成本。