龙头和钻孔结构钢的更快，更准确的方式

推进自动化列

由约翰·伯格

直到最近，制造商在大而厚的结构钢(如油管、角铁和槽钢)上钻孔的选择还很有限。最有可能的选择是径向臂钻头，磁基钻头，等离子体或氧燃料等热过程，以及多轴机床。

然而，由于有效载荷能力的增加和技术的进步，机器人可以快速钻开小洞，而且精度很高。其结果是一个非常灵活的自动化系统，只需18到24个月就能收回成本。

传统钻井方法的缺点

尽管用热处理炬配备的龙门式系统成本高于直径大于1英寸的成本高于切割孔，但它们对较小的开口具有非常有限的精度。如果需要攻丝，则必须将组件移动到次要过程。

手动摇臂钻头更精确，但速度更慢，也更费工。根据需要完成的工作量，可能需要四名员工两班倒来移动、测量和调整大型、重型钢铁部件的位置。在这个过程中，有可能发生伤害和人为错误，特别是在之后的轮班中，当员工疲劳时。

机床非常准确地钻孔直径高达3英寸的孔，但是购买大容量机器所需的资本可能难以证明它专门用于钻探应用。此外，机器消耗了很多占地面积。

真实例子

我们最近帮助一家重型设备制造商开发了一个机器人系统，该系统可以非常精确地钻0.5英寸到1英寸直径的孔，并在不使用拉力和压缩支架的情况下轻击5/8-11螺纹。该解决方案的成本是同等尺寸机床的三分之一，但可以执行其他应用，如磨削、倒角和热切割;只需要一个运算符。此外，该公司可以完全定制和调整系统的能力，几乎任何可钻材料。

该系统包括Fanuc R-2000iC/270F六轴机器人，配备PushCorp Inc.伺服控制的钻削主轴，具有自动换刀能力，使用存储在相邻机架中的标准BT40刀架。机器人可以将主轴交给操作者，方便操作者更换用过的工具。

操作人员使用起重机将钢构件放入夹具中，并在操作人员的面板上选择钻孔程序。机器人将每个孔的大小和位置都钻到正确的位置，这样管子或其他部件的相对侧面的孔就会对齐。当机器人需要访问另一侧时，夹具系统自动旋转部件。

整个过程比传统的手工材料处理和钻孔系统快四倍，而且对员工来说操作更安全。

技术改进扩大应用范围

大多数金属制造商不知道结构钢的钻孔和攻丝可以自动化，因为直到最近，这项技术还不够先进。五年前，机器人还不能提供所需的刚性。

然而，机器人刚性和轴驱动系统的进步使机器人应用成为可能。作为发那科R-2000产品线中载荷最高的机器人之一，iC/270F可提升595磅(270公斤)，达到8.75英尺(2655毫米)。

有一种假设认为机器人非常昂贵，在经济上是不合理的。然而，机器人系统并不局限于钻孔和攻丝。如果制造商想要在同一块结构钢上做进一步的切割或焊接，机器人可以配备等离子或焊枪。投资无需在钻井期间闲置，这将进一步降低其每使用成本比。

机器人比人类精确得多，这增加了吞吐量。它们通过将废料减少到最低限度来降低材料处理成本和浪费，并将员工自由地分配到高价值的工作中去。

对于必须从现有设计中重建或修改的大型部件，自动化系统提供了机床和手动系统无法提供的功能。如果需要钻一个与现有细节相关的孔，如焊接部分或另一个孔，机器人可以使用机器视觉来定位与零件上其他细节相关的位置。员工不必度量和重新度量，这是一个极有可能导致代价高昂的错误的手工过程。

一些制造商错误地认为，他们需要聘请一位技术专家来编程实现这种能力。然而，机器人具有直观的界面，触摸屏和易于理解的图形，即使是技能较低的员工也可以简化编程和操作。在许多情况下，操作人员只需要很少的培训。用离线编程系统为机器人编程也是一个成熟的过程。

随着结构钢的自动化应用现在可行，所有尺寸的制造商店都具有更具成本效益的方法来提高精度和吞吐量。经验丰富的系统集成商可以帮助计算机器人是否为您的操作提供了可接受的投资回报。