Effiziente Automation für Ölbohrkupplungsfertigung

Die gute Nachricht für Betriebe, die Öl- und Energieunternehmen bedienen: Sie sind ausgelastet. Der Nachteil: Oft fehlt die Zeit, neue Bearbeitungsstrategien zu recherchieren und zu integrieren, da sie mit Vollkapazität laufen, meint Gayle Vollmer, Okumas Direktor für technische Ressourcen.

Nehmen wir die Herstellung von Kupplungen zum Verbinden von Ölsaugrohren. Kupplungsbearbeitung erfolgte traditionell manuell, mit Bedienern, die Werkstücke in relativ alte Maschinen luden. Diese schweren Kupplungen sind für Bediener schwer zu handhaben, und Spänesteuerung bei erforderlichen Dreh- und Gewindeoperationen kann herausfordernd sein. Zudem müssen Innen-, Außendurchmesser und Gewinde der Kupplungen präzise bearbeitet werden, damit die verbundenen Rohre nicht lecken.

Bis vor Kurzem gab es kein automatisiertes System für die Fertigung dieser Kupplungen, so Vollmer. Da die Nachfrage nach Präzisionskupplungen steigt, entschieden Okuma und die Partners in THINC-Kollaboration, eine automatisierte Kupplungsproduktionszelle mit vertikalen und horizontalen Drehmaschinen, einem Portalroboter und Fördersystem zu entwickeln.

Die Zelle wurde im Partners in THINC Center in Charlotte, North Carolina gebaut und getestet. Nach Experimenten mit verschiedenen Werkzeugen, Kühlmitteln, Kühlmitteldrücken und Bearbeitungspraktiken lösten die Partner das Hauptproblem der Späneanhäufung während Dreh- und Gewindeoperationen.

Unbemannte Kupplungsfertigung

Der automatisierte Fertigungsprozess beginnt mit einem Fanuc-Portalroboter, der doppellange Kupplungsrohlinge in und aus den Maschinen lädt. Das Portal-Design spart wertvollen Platz.

Rauh- und Schlichtoperationen für Kupplungs-Innen- und Außendurchmesser erfolgen auf einer 4-Achsen Okuma LOC-650 Oil-Country-Drehmaschine. Diese führt auch den Abstechvorgang aus, der den Rohling in zwei 10-Zoll-lange Kupplungen trennt (die fertige Kupplung unten hat 9 5/8 Zoll Durchmesser). Die Werkstücke bewegen sich dann auf einem Förderer zu einer Okuma Konan V80R Vertikaldrehmaschine (VTL). Die vertikale Spindelorientierung der V80R unterstützt Späneevakuierung beim Drehen und Gewindeschneiden. Beide Maschinen sind mit Schunk "Oil Country" Spannfuttern ausgestattet.

Die beim Gewindeschneiden entstehenden Späne fallen dank der modifizierten Werkzeugaufnahme der V80R und dem ChipBlaster Hochdruck-Hochvolumen-Kühlsystem weg und strömen vom Werkstück ab. Kühlmittelstrom aus präzise gerichteten Düsen bricht Späne auf und spült sie aus der Maschine. Nach dem Gewindeschneiden wird das Werkstück aus der Zelle gefördert und einer Messstation zugeführt, wo ein Marposs-Messgerät Gewinde und Durchmesser prüft. Die Zykluszeit zum Drehen, Gewindeschneiden und Ausliefern einer fertigen Kupplung beträgt nur 11 Minuten.

Diese Zellenfertigung ermöglicht komplettes OD-Drehen in einer Operation. Dies hilft, hochpräzise Gewindeanforderungen zu erfüllen, indem die unerwünschte Mischlinie eines zweistufigen Verfahrens vermieden wird. Zusätzlich zur Produktionsbeschleunigung entfällt ein 1- bis 2-minütiger Sägevorgang.