BR112018006726B1 - Sistema e processo correspondente para colar juntos dois componentes em uma linha de montagem de carroceria de veículo - Google Patents

Abstract

SISTEMA E PROCESSO CORRESPONDENTE PARA COLAR JUNTOS DOIS COMPONENTES EM UMA LINHA DE MONTAGEM DE CARROCERIA DE VEÍCULO. É descrito aqui um processo para colar dois componentes em uma linha de montagem de carroçaria de veículo, compreendendo as etapas de: - fornecer um primeiro componente e um segundo componente; - aplicar uma camada de cola sobre dito primeiro componente e/ou sobre dito segundo componente; - medir a temperatura do primeiro componente e/ou do segundo componente - condicionar termicamente o primeiro componente e/ou o segundo componente e/ou a cola aplicada sobre o primeiro componente ou sobre o segundo componente através de meios de condicionamento térmico controlados com base na temperatura medida; e - acoplar juntos ditos primeiro e segundo componentes, com dita camada de cola colocada entre eles.

Description

TEXTO DA DESCRIÇÃO

[0001] A presente invenção é relativa a um sistema e ao processo correspondente para colar juntos dois componentes em uma linha de montagem de carroceria de veículo.

[0002] Neste contexto, de fato, é cada vez mais comum o uso de colas em vez da técnica de soldagem mais convencional, sobretudo com relação à montagem de carrocerias de veículos a motor. Conexão por meio de colas permite, de fato, a conexão em conjunto também de peças não metálicas e, consequentemente, possibilita a introdução, na composição da carroceria, de novos materiais, tal como fibras de carbono, fibra de vidro e materiais poliméricos em geral.

[0003] A metodologia acima apresenta uma série de aspectos críticos que já foram identificados e abordados por sistemas de colagem conhecidos. Por exemplo, no uso de colas termicamente ativadas, uma vez que os dois componentes tenham sido acoplados com a camada de cola colocada entre eles, é de fundamental importância garantir que a cola alcance uma temperatura pré-determinada e a mantenha por um tempo suficiente para o processo de reticulação (cross-linking), projetado para estabelecer a conexão entre os dois componentes, seja concluído. Neste contexto, o documento alemão No. DE19941996A1 descreve, por exemplo, um sistema de colagem que prevê unidades de aquecimento que têm a função de operar sobre os dois componentes já colados juntos de modo a iniciar e trazer o processo de reticulação acima mencionado para um dado estágio tal que será então possível manipular os dois componentes montados juntos, através de todas as estações subsequentes da linha de montagem, sem qualquer risco de separação dos dois componentes.

[0004] Mais uma vez, com relação ao problema de reticulação da cola, o documento alemão No. DE19941996A1 descreve uma cabeça para aplicação de cola transportada por um braço robótico, que está equipada com meios de aquecimento, que operam para aquecer a cola, imediatamente depois que tenha sido aplicada no componente.

[0005] No contexto delineado acima, o presente requerente descobriu que, em geral, é possível melhorar os processos de colagem conhecidos, realizando uma medição da temperatura de pelo menos um dos componentes a serem colados e executando uma ação corretiva sobre um ou mais parâmetros do processo de montagem com base na temperatura detectada.

[0006] Em particular, o presente requerente entendeu que, identificando a temperatura do componente como parâmetro de controle de processo e implementando intervenções apropriadas no processo, como uma função do valor deste parâmetro, é possível garantir uma qualidade uniforme dos conjuntos obtidos, sejam quais forem as condições ambientais da linha de montagem.

[0007] Agora, em geral, o processo descrito aqui compreende as seguintes etapas: - fornecer um primeiro componente e um segundo componente; - aplicar uma camada de cola no dito primeiro componente e/ou no dito segundo componente; - acoplar juntos ditos primeiro e segundo componentes, com dita camada de cola colocada entre eles; e - possivelmente aquecer dita camada de cola aplicada no dito primeiro componente e/ou no dito segundo componente de modo a ativar termicamente uma reação de reticulação e/ou de cura de dita cola.

[0008] Em relação a isto, deveria ser observado que a última etapa pode ou não ser considerada de acordo com o tipo de cola usado, isto é, de acordo com se isto requer ou não uma ativação química induzida termicamente, tal como no caso de colas de bi-componentes.

[0009] O processo acima é caracterizado por, antes de aplicar dita camada de cola sobre ditos primeiro e segundo componentes, além disso, prever as seguintes etapas: - medir a temperatura do primeiro componente e/ou do segundo componente; e - condicionar termicamente o primeiro componente e/ou o segundo componente através de meios de condicionamento térmico controlados com base na temperatura medida, de modo a trazer pelo menos as partes do dito primeiro componente e/ou dito segundo componente no qual a cola será aplicada para uma temperatura pré-definida, mesmo antes de dita camada de cola ser aplicada sobre ditas partes.

[0010] O controle da temperatura dos componentes aqui descrito decorre da observação de que os componentes a serem montados podem, em geral, apresentar temperaturas que variam amplamente de acordo com toda uma série de condições e situações que estão longe de serem fáceis de prever e controlar, como as estações do ano, o trajeto de avanço dos componentes individuais dentro do aparelho, o local de armazenamento dos componentes, etc. Esta variabilidade acentuada pode comprometer o processo de colagem e a qualidade da montagem obtida, uma vez que este processo é, em qualquer caso, estabelecido com referência às condições ambientais identificadas como padrão.

[0011] Neste contexto, a função do condicionamento térmico proporcionado no processo aqui descrito é, portanto, trazer os componentes para um estado térmico predeterminado, concebido para garantir um desempenho correto - em condições controladas e repetíveis - da etapa de colagem. Medição da temperatura tem claramente a função de identificar aqueles estados que divergem do estado térmico pré-estabelecido, e é preferencialmente realizada em ambos os componentes. Deveria ser observado que as etapas anteriores de medição e condicionamento de temperatura precedem não apenas a colagem dos dois componentes, mas também a própria aplicação da cola sobre eles e são realizados mesmo que o processo aqui descrito possa possivelmente prever uma etapa de aquecimento da cola em seguida à sua aplicação, para ativá-la termicamente.

[0012] A título de exemplo, uma possível aplicação do processo aqui divulgado será agora descrita na estrutura de um sistema para a montagem do teto em uma estrutura de veículo a motor. Como se tornará evidente a seguir, o sistema de montagem é, de forma apropriada, pré-disposto de modo preciso para realizar o processo em questão.

[0013] Está ilustrada na Figura 1 uma estação de colagem 100, que é equipada com uma estação de trabalho auxiliar 10 para auxiliar o processo de colagem, que prevê uma estrutura de suporte 111, sobre a qual está repousado o painel ou telhado S depois de ter sido recolhido de uma estrutura de depósito. A estação de trabalho auxiliar prevê meios sensores 12 para medir a temperatura do painel. Estes meios podem, por exemplo, ser constituídos por sensores infravermelhos. De preferência, os sensores 12 são transportados por uma estrutura móvel, por exemplo, um braço robótico, para serem capazes de detectar a temperatura de forma aproximada sempre em diferentes pontos do painel. Os sensores em questão podem, em qualquer caso, também ser transportados por uma estrutura fixa, e neste caso são projetados para detectar a temperatura de forma aproximada sempre em um e o mesmo ponto dos vários painéis que são definidos na estrutura B. Em modalidades alternativas, estes meios sensores são, em vez disso, constituídos por uma câmara termográfica através da qual é obtido um mapeamento completo da temperatura para porções extensas do painel.

[0014] A estação de trabalho 10 em questão compreende ainda meios 14 para o condicionamento térmico do painel, que, de acordo com aplicações específicas, podem prever uma unidade de aquecimento ou uma unidade de resfriamento, ou então uma unidade de cada tipo. No caso de uma unidade de aquecimento, esta pode ser constituída por um ou mais emissores de infravermelho, sopradores de ar, ou sopradores de gás aquecido, etc. No caso de uma unidade de resfriamento, esta pode ser constituída, por exemplo, por um ou mais ventiladores. De preferência, estes meios de condicionamento são transportados por estruturas móveis, por exemplo, também neste caso por braços robóticos, para serem capazes de concentrar de modo seletivo sua ação sobre diferentes partes do painel.

[0015] Além disso, o sistema prevê uma unidade de controle 117, que é configurada para controlar os meios de condicionamento referidos acima com base na temperatura detectada pelos meios sensores, para trazer a parte do painel que entrará em contacto com a camada de cola para uma temperatura pré-definida. Estes meios de condicionamento intervêm apenas quando necessário, isto é, quando a temperatura medida do painel indica que este último está a uma temperatura diferente da temperatura pré-definida acima mencionada.

[0016] A finalidade da ação destes meios é trazer o painel para um estado térmico predeterminado para o qual é possível garantir um desempenho adequado - em condições controladas e repetíveis - da etapa de colagem. Com relação a isto, o presente requerente notou, de fato, que a inércia térmica do painel é a única capaz de afetar de modo dramático o processo de colagem, variando de modo instantâneo a temperatura da cola assim que esta é aplicada sobre o componente, mesmo nos casos onde a cola é, por exemplo, aquecida antes de ser aplicada ou então imediatamente depois. A detecção da temperatura do componente e a possível ação de condicionamento proporcionada pelos meios acima referidos garantem assim as condições necessárias para que o processo de colagem seja realizado de modo adequado.

[0017] Em várias modalidades, a unidade de controle tem, armazenada dentro dela, um ou mais valores de referência, e é configurada para estabelecer em relação às temperaturas medidas com estes valores de referência e para determinar os estados ativo e inativo dos meios de condicionamento com base na relação determinada entre as temperaturas medidas e os valores de referência. Em várias modalidades preferidas, a unidade de controle tem uma faixa de temperatura armazenada dentro dela e é configurada para controlar a ação dos meios de condicionamento se e enquanto a temperatura medida do componente, no caso específico a temperatura do painel, não cair dentro da faixa acima.

[0018] Além disso, a unidade de controle pode ser configurada para ajustar os parâmetros operacionais dos meios de condicionamento acima mencionados de acordo com as temperaturas medidas, para adaptar os tempos das operações do sistema aos tempos de ciclo pré-estabelecidos, independentemente das temperaturas reais detectadas sobre os componentes. Os parâmetros em questão podem ser representados pelo consumo de energia elétrica, a velocidade de deslocamento dos meios de condicionamento em relação ao painel, a duração da ação desses meios, etc.

[0019] A título de exemplo, no estágio de estabelecimento do sistema, é então possível identificar, para as diferentes temperaturas em que o painel poderia estar durante a operação que não correspondem ao estado pré-configurado acima mencionado, uma série de estados ativos e parâmetros operacionais correspondentes dos meios de condicionamento que permitem ao painel ser trazido para dito estado pré-definido dentro de tempos pré-estabelecidos. Este estágio de preparação pode, de preferência, gerar um ou mais mapas de controle que se associam a um conjunto de valores que indicam as temperaturas medidas dos valores correspondentes e/ou estados de um ou mais dos parâmetros de operação dos meios de condicionamento.

[0020] Em várias modalidades preferidas, como naquela ilustrada, a montante da estação de colagem, pode também ser proporcionada uma estação 120 para preparação da carroceria, que é pré-disposta para verificar a temperatura da carroceria e possivelmente para intervir par alterar seu estado térmico, em particular das partes da estrutura que devem receber o painel em vista, isto é, da subsequente operação de colagem. Para esta finalidade, a estação 120 compreende meios sensores 112 e meios de condicionamento 114 do mesmo tipo que aqueles descritos acima com referência à estação 10. Da mesma forma, a unidade de controle descrita acima, ou uma outra unidade de controle, é configurada para controlar os meios de condicionamento 114 com base nas temperaturas detectadas pelo meio sensor 112, mais uma vez, para assegurar que o processo de colagem será realizado nas condições térmicas pré-definidas. Deveria ser observado que, alternativamente, também é possível fornecer os meios de medição e os meios de condicionamento descritos acima na própria estação de colagem. Neste caso, é possível integrar estes meios diretamente nos dispositivos com os quais a estação já está equipada para realizar as operações de colagem. Em modalidades, o sistema pode também prever variação dos próprios parâmetros do processo de colagem com base nas temperaturas detectadas da carroceria e/ou do painel, no caso de possíveis condições térmicas diferentes do estado predefinido referido acima, neste caso, de forma a compensar indiretamente as condições diferentes supramencionadas com uma modificação adequada da forma específica pela qual a operação de colagem é realizada. Por exemplo, o sistema pode variar de modo apropriado a temperatura, quantidade, densidade, etc. da cola distribuída, ou então as áreas sobre o componente onde a cola é aplicada. Esta intervenção do sistema no controle da operação de colagem desempenha um papel auxiliar nas intervenções indicadas implementadas pelos meios de condicionamento.

[0021] Voltando agora à Figura 1, após o painel e a carroceria terem sido submetidos à detecção de temperatura e após terem sido possivelmente termicamente condicionados podem, portanto, ser montados juntos, na estação de colagem 100.

[0022] Esta estação tem meios convencionais 110 para aplicar a cola sobre as partes da carroceria que receberão o painel. Em modalidades preferidas, como naquela ilustrada, estes meios são representados por um robô manipulador, que transporta uma cabeça para distribuição controlada da cola. Estes meios podem, no entanto, ser claramente constituídos por qualquer outro dispositivo ou sistema convencionalmente usado na técnica para as funções referidas.

[0023] Além disso, a estação de colagem 100 compreende uma unidade 102 que é também transportada por um robô manipulador 104 e tem a função de aquecer a cola presente entre os dois componentes montados juntos para ativá-la termicamente. Em várias modalidades preferidas, a unidade 102 prevê uma única estrutura transportada pelo robô 104, conectada à qual está uma série de fontes de infravermelho. Também neste caso, estes meios de aquecimento podem, no entanto, ser claramente constituídos por qualquer outro dispositivo ou sistema convencionalmente usado na técnica para as funções referidas. O sistema descrito acima é capaz de implementar um processo de colagem controlada, sempre em condições pré-estabelecidas, de modo a garantir uma qualidade uniforme dos conjuntos obtidos independentemente das condições ambientais nas quais a linha está operando. A este respeito, deveria ser observado que, para as condições ambientais da linha de montagem que não corresponderem às ótimas, os sistemas de colagem conhecidos revelaram, até agora, aspectos críticos notáveis, se não mal funcionamento. O presente requerente foi capaz, por exemplo, de observar a ocorrência de casos em que a linha não foi capaz de operar de todo porque não é capaz de realizar as operações de colagem de forma adequada, isto imediatamente após uma interrupção prolongada da atividade por conta de um período de feriados, que caiu em concomitância com condições meteorológicas caracterizadas por temperaturas particularmente baixas, abaixo de 0° C. Esses problemas manifestados por sistemas de colagem conhecidos obviamente têm repercussões sobre a produção e sobre a qualidade de fabricação de toda a linha.

[0024] De forma clara, a configuração específica do aparelho pode, em qualquer caso, variar daquela ilustrada e descrita acima, de acordo com as necessidades específicas e peculiaridades das várias aplicações. Por exemplo, em modalidades alternativas, é possível imaginar que é a própria unidade 102 transportada pelo robô 104 que realiza o condicionamento preliminar do painel, assim como o aquecimento da cola após os dois componentes terem sido montados juntos. Mais uma vez, nestas modalidades alternativas, o painel, em vez de ser alimentado diretamente para a estação de colagem a partir de um carregador, pode ser trazido para a estação de colagem pela própria carroceria, de modo que neste caso será recolhido da carroceria na estação de colagem e trazido para uma estação de trabalho imediatamente adjacente à linha para transportar a carroceria, a ser aquecida pela unidade 102. Nestas modalidades, a estação de trabalho 10 referida anteriormente irá, portanto, prever ao contrário daquela ilustrada nos desenhos, apenas os meios sensores 12 e um dispositivo para recolher o painel da carroceria e colocá-lo de volta na mesma, depois de ter sido condicionado.

[0025] Finalmente, pode ser observado que as unidades de controle acima referidas fazem, em geral, parte do sistema de controle do aparelho de montagem. Essas unidades podem ser constituídas por um ou mais módulos que são fisicamente conectados ou separados, e são colocados na proximidade ou em uma posição distante, dos sensores e/ou atuadores envolvidos no processo que essas unidades controlam.

[0026] Naturalmente, sem prejuízo do princípio da invenção, os detalhes de construção e as modalidades podem variar, mesmo significativamente, em relação ao que é aqui ilustrado puramente a título de exemplo não limitativo, sem com isso se afastarem do escopo da invenção, como este está definido nas reivindicações anexas.

Claims (11)

1. Processo para colar dois componentes sobre uma linha de montagem de carroceria de veículo, que compreende as etapas de: - fornecer um primeiro componente e um segundo componente; - aplicar uma camada de cola sobre dito primeiro componente e/ou sobre dito segundo componente; e - acoplar juntos os ditos primeiro e segundo componentes, com a dita camada de cola ajustada entre eles, - aquecer a dita camada de cola aplicada sobre o dito primeiro componente e/ou sobre o dito segundo componente de modo a ativar termicamente uma reação de reticulação e/ou de cura de dita cola; o dito processo sendo caracterizado pelo fato de antes de aplicar a dita camada de cola sobre os ditos primeiro e segundo componentes, prever ainda as seguintes etapas: - medir a temperatura do primeiro componente e/ou do segundo componente; e - condicionar termicamente o primeiro componente e/ou o segundo componente através de meios de condicionamento térmico controlados com base na temperatura medida, de modo a trazer pelo menos as partes de dito primeiro componente e/ou de dito segundo componente sobre o qual a cola será aplicada a uma temperatura pré-definida, mesmo antes de dita camada de cola ser aplicada sobre as ditas partes; em o dito processo prevê realizar, em uma estação de colagem, ditas etapas de aplicação da camada de cola e de acoplamento de ditos primeiro e segundo componentes, enquanto se pretende realizar, em uma estação que está localizada a montante da dita estação de colagem ou em uma estação de trabalho auxiliar da dita estação de colagem projetada para receber um dos componentes, ditas etapas de medir as temperaturas de ditos componentes e do seu condicionamento térmico.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito sistema utilizar uma unidade de controle que ajusta em relação à temperatura medida com um ou mais valores de referência e determina o estado ativo ou o estado inativo de ditos meios de condicionamento de acordo com a relação determinada.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de prever variação de um ou mais parâmetros para aplicação de cola sobre dito primeiro componente e/ou sobre dito segundo componente com base na temperatura medida, os ditos parâmetros incluindo a temperatura, quantidade, densidade, da cola, ou de áreas no componente onde a cola é aplicada.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de dito primeiro componente ser uma carroceria de veículo e dito segundo componente ser um teto de veículo.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da dita etapa de condicionamento térmico prever aquecer dito primeiro componente e/ou dito segundo componente por meio de uma unidade ou dispositivo de aquecimento.

6. Sistema para montagem em uma linha de montagem de carroceria de veículo, que compreende: - uma estação para colar juntos um primeiro componente e um segundo componente, em que dita estação tem um dispositivo para aplicar uma camada de cola sobre dito primeiro componente e/ou dito segundo componente, e um dispositivo para aquecer dita camada de cola aplicada sobre dito primeiro componente e/ou dito segundo componente de modo a ativar termicamente uma reação de reticulação e/ou cura de dita cola; dito sistema sendo caracterizado pelo fato de ainda compreender: - um conjunto para controlar a temperatura, que compreende pelo menos um sensor de temperatura para detectar a temperatura de dito primeiro componente e/ou de dito segundo componente, e pelo menos uma unidade de condicionamento térmico; em que o dito conjunto de controle é colocado em uma estação a montante de dita estação de colagem ou em uma estação de trabalho auxiliar à dita estação de colagem, que é projetada para receber um dos componentes a serem colados; e - uma unidade de controle configurada para controlar dita unidade de condicionamento de modo a condicionar termicamente dito primeiro componente e/ou dito segundo componente com base na temperatura detectada por dito sensor, de modo a trazer as partes de dito primeiro componente e/ou de dito segundo componente sobre as quais a cola será aplicada, a uma temperatura pré-definida, mesmo antes de dita camada de cola ser aplicada sobre ditas partes.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de dita unidade de condicionamento ser transportada por um robô, de preferência um robô manipulador.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de dita unidade de condicionamento compreender uma ou mais lâmpadas de infravermelho ou um ou mais sopradores de ar.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de dita unidade para controlar a temperatura compreender um ou mais sensores de infravermelho ou, pelo menos, uma câmera termográfica.

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de dito dispositivo para aplicação de cola compreender um robô, de preferência um robô manipulador, que transporta uma cabeça para distribuição controlada da cola.

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de dito dispositivo para aquecer dita camada de cola compreender uma unidade de aquecimento que é equipada com uma ou mais lâmpadas de infravermelho.

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