ASSEMBLY杂志今年迎来了50周年纪念。为了纪念这一时刻,我们将发表一系列文章,探讨各种组装技术的过去、现在和未来。



1960年,在帕克斯维尔的帕克钢笔公司的商店地板上进行了一个非凡的机器。它是一个旋转木马式多级系统,用于自动组装钢笔。由Janesville的帕克附属公司Gilman Engineering&Manubration Co.建造,凸轮驱动机器组合了每小时2,880的帽子。

在机器到来之前,瓶盖是手工组装的。这台16个工位的机器取代了23名两班倒的装配工,每年为公司节省了65,512工时。而且,机器占地面积比手工流水线少600平方英尺。当时,这台机器价值8万美元,预计仅5个月就能收回成本。

大约50年后,很大变化,很多已经保持不变。帕克和吉尔曼都被购买并售出了几次。帕克,现在由Newell Rubbermaid(亚特兰大)拥有,在英格兰组装了钢笔。吉尔曼仍然在Janesville,现在是蒂森克鲁普(德国杜塞尔多夫)的子公司。然而,通过这一切,这两家公司都继续制造高质量的产品。

同样,小型产品的高速自动装配技术似乎变化不大,但它也发生了相当大的变化。

凸轮驱动的分度系统——无论是刻度盘、旋转木马还是行走梁——仍然是许多机器的基础。振动喂料器碗仍然是主要的方法的singingulation,定向和输送散装零件。气动机构仍然用于将部件和组件进出机器。

然而,与此同时,高速自动装配系统从运动控制、计算机、软件、传感器、机器视觉和机器人技术的进步中受益匪浅。

自动化工具公司(Cookeville, TN)拥有27年经验的电子技术人员和机械装配工人Flavy Miller说,今天的自动装配系统“提供了大约50年前只能梦想的性能和控制水平”。“今天,我们可以为企业提供更大程度的自动化,其价值水平甚至无法与过去相比。这减少了调试时间和推向市场的速度。我们最近在不到16周的时间里运送了价值超过200万美元的设备。这在几年前是不可能的。”

由霍尼韦尔国际公司的工程师(Morristown,NJ)的工程师撰写的两篇文章,但公布了36年的分开 - 发现了过去的装配系统与今天的差异。

1961年6月,霍尼韦尔流程工程师R.S.Mueller描述了他公司的新机器,用于自动组装工业空调的继电器:由Bodine组装和测试系统(BridgePort,CT)构建的CAM致动旋转索引表盘。

刚盖章的终端被手动送入轨道。在第一站,一个终端被一个简单的拾取和放置装置从轨道转移到表盘。在下一站,传感器会判断终端是否已经被转移。在接下来的两个工位上,一个银接点被电阻焊接到冲压件上,然后重新检查装配。连续的工位攻丝零件,插入螺丝,弹出成品总成。

每分钟运行40次,每班生产10000到12000个零件。得益于自动化,继电器的制造成本从每1000台38.10美元下降到每1000台5.10美元。

时间快进到1997年3月,自动化工程师Kevin Mangle、Gerald Richard和Wayne Desrude描述了他们内部设计和制造的用于自动组装家用恒温器的系统。异步系统由几个独立的装配站组成,由托盘传送输送机连接。视觉引导SCARA机器人拾取和放置由柔性的、基于输送机的给料机送出的部件。焊接和电阻焊接操作是自动完成的。

由于自动化系统,组装恒温器所需的手动操作次数从19次减少到6次。该系统可以每小时组装600至750个恒温器,并在2年内支付成本。在运营的第一年,该系统为霍尼韦尔节省了50万美元的生产成本。

更好的控制

回顾,专家们认为,今天的装配机器和50年前的大会之间的最大区别在于他们的控制系统。“Without doubt, the availability of cheap and simple-to-use electronic controls is the single biggest change in assembly systems since even 15 years ago,” says John O’Hara, director of sales and marketing at Cox Automation Systems (Bloomingdale, IL). “Generally, older machines were cam-driven. A single motor turned a shaft, and all the motions of the machine came from that. All the timing was derived from gears, belts, linkages and cams. Electronic controls, even for a slow-speed machine, did not exist or were very simple and crude.”

电子控制使装配机器比过去灵活得多。50年前,在系统中增加或减少一个插入站几乎是不可能的。即使是一个简单的改变,比如调整拾取单位的移动距离,都是困难的。如今,这两种操作都很容易完成。

除了更好的机器控制外,电子设备还给了工程师前所未有的能力监控和记录装配过程。如今,装配机器是具有传感器的装配机,以测量力,位移,扭矩和零件的缺失或存在。视觉系统测量部分尺寸和方向。并且,测试功能要求的测试,例如泄漏率,通常在线完成。

“为可疑部分添加价值主要是过去的事情,”自动化工具公司副总裁Gene Breastler Notes Gene Breastler

预装机器组件的可用性大大简化了设计和构建装配系统的过程。“在过去,您必须设计和构建自己的线性执行器。您购买了线性轴承,气缸,停止和减震器,并将其全部放在一起。这些天,你可以作为一个单位购买它,“奥哈拉说。“如果您想要伺服系统,则购买滚珠丝杠,滑动,电机和耦合器。今天,您只需调用某人并将其全部获取,包括控制系统和软件。它已准备好在框中使用。“

尽管所有技术进步,如果考虑到通货膨胀,套装机器并不比以前更昂贵。50年前销售的机器实际上比今天的可比机器更昂贵。根据1964年4月的一篇文章的大会,多级装配机平均售价100,000美元。为了使这种情况下,1964年的新家的平均价格为13,050美元,而新车的平均价格为3,500美元。

当时,机器本身大约占整个系统成本的35%。设计和制造机器的过程占成本的40%,而调试占最后的25%。今天,这些百分比并没有太大的不同。硬件可能占更大的份额,但调试会更少。

改变实践

正如高速自动化系统随着时代的变化而变化一样,装配在这些系统上的产品也在变化。小型组件的电子内容已大大增加。“不久以前,产品在设计上要简单得多,”奥哈拉说。“例如,医疗产品比过去复杂得多。电子产品甚至被植入一次性、一次性产品中。”

制造组装机器的业务也得到了发展。现在的系统集成商比50年前少了,他们可以追求的客户也少了。尽管自动化在成本和质量上有好处,许多美国公司还是选择在中国和其他低成本劳动力市场组装产品。

“这一直是一个竞争激烈的行业,也是一个极其困难的行业。这方面并没有太大的变化,”奥哈拉说。“发生变化的是我们客户的本质。我们越来越多地为多个客户的制造商制造机器。同一家公司可能正在为德尔福、伟世通、本田和丰田生产零部件,所以我们的设备必须比过去灵活得多。”

布雷斯勒表示,在未来,集成商和他们的客户将更加紧密地合作,在产品设计上进行合作,并分担组装系统设计的责任。

“客户的期望已经成长”,“圆满补充道。“需要一个成功的项目的需要比以往任何时候都更加重要。”

在可预见的将来,汽车工业仍将是机器制造商的主要产业,但其他工业的重要性将会增加。“医疗器械行业将非常重要,”奥哈拉说。“我们只是刚刚开始触及医疗业务的表面。可替代能源制造商等新兴市场也将发挥重要作用。”