Deixe ser LED

Sistemas de manuseio integrais

A companhia de engenharia de instalações austríaca Vescon desenvolveu uma solução para a produção de faróis LED modernos para as instalações eslovacas de um fornecedor muito conhecido de primeira linha. O foco estava nos sistemas de manuseio eficientes, no processamento correto das etapas de produção temporalmente críticas e na rastreabilidade ponta a ponta. Os especialistas do Centro Técnico e de Aplicações da Festo, que tratavam dos sistemas de manuseio integrais, formaram parte da equipa.

Muita coisa mudou na tecnologia da iluminação desde que as primeiras "carruagens" motorizadas começaram a andar pelas ruas. No início da história automóvel, as lâmpadas eram montadas na lateral ou no capô do veículo. Mais tarde, foram substituídas por luzes elétricas. Com as lâmpadas, poderia referir-se a elas como "pontos de combustão", derivados diretamente de uma fonte de luz, geralmente de lâmpadas de chama acetilénica, que realmente queimavam.

O equipamento para alternar do feixe principal para o feixe baixo foi concebido em 1908: com um cabo Bowden, poderia operar uma alavanca que movesse a chama de gás do ponto de combustão do refletor. O mundo mudou muito um século depois - "e fez-se luz". Com as novas tecnologias e lâmpadas LED potentes, estamos agora, no verdadeiro sentido da palavra, "anos luz" há frente. No entanto, isto requer sistemas de produção semi ou totalmente inovadores para garantir a precisão necessária para o fabrico destas peças sensíveis dos veículos. Isto foi um exercício para os experientes engenheiros de instalações da Vescon.

O sistema de montagem do farol.

Ótima cobertura da estrada sem ofuscar o trânsito

A Vescon Systemtechnik GmbH está sediada em Gleisdorf, perto de Graz na Áustria. Aqui, a empresa implementa vários projetos de automatização e de engenharia de processos até à conversão de energia e ao desenvolvimento de software. Uma destas soluções de engenharia de automatização e de processos sofisticadas foi desenvolvida especialmente para as instalações eslovacas do fornecedor de primeira linha, o grupo ZKW, para a produção de faróis totalmente LED. A solução é um módulo de iluminação LED que evita ofuscar os demais condutores graças a uma "disposição da matriz" dos LEDs e à capacidade de baixar os segmentos LED individuais, ao mesmo tempo que garante uma boa visibilidade da estrada.

Os sensores visuais identificam a presença de trânsito em sentido contrário ou de veículos à frente, e os segmentos são ligados ou desligados dependendo das condições do trânsito. As transições coordenadas entre os cenários de luz significam que o condutor desfruta da iluminação homogénea e otimizada da estrada, sem a troca repentina da luz à qual estávamos acostumados quando mudávamos dos máximos para os médios. Os olhos do condutor adaptam-se mais facilmente à nova configuração de luz. Isto representa um ganho na segurança ativa, porque o restante entorno permanece iluminado pelos máximos.

Perfeitamente sincronizada

O design teve de passar por processos, como a difícil aplicação de uma pasta condutora térmica de dois componentes. Christoph Legat, gestor de projetos da Vescon Systemtechnik GmbH: “A pasta tem propriedades de endurecimento muito rápidas. Na fase do design, tivemos de garantir que o processo não excederia o chamado tempo de utilização após preparação. Isto define o tempo em que o material reativo pode ser processado ou, neste caso, por quanto tempo os componentes LED podem ser reposicionados na pasta antes do material endureça demais."

A pasta condutora térmica é usada aqui porque os LEDs potentes produzem calor que tem de ser dissipado. Com os módulos de faróis acabados, ventiladores adicionais pequenos também garantem que o calor é desviado para a frente do farol, o que suporta as propriedades de degelo e descongelação do farol. “É importante verificar se a quantidade correta de pasta condutora de calor foi aplicada em todas as superfícies, já que, caso contrário, poderia ocorrer o sobreaquecimento. Sem dúvida, este é um dos principais desafios que enfrentamos com este sistema," diz o gestor de projetos Legat.

Rebitagem precisa

A segunda parte particularmente desafiadora do sistema de montagem de faróis é a rebitagem a quente. É deformada uma cúpula de plástico à temperatura determinada para criar uma cabeça de rebite. Christoph Legat: “Esta cabeça de rebite fica no refletor e deve segurá-lo, e à placa de circuito impresso no elemento de refrigeração, de forma completamente segura e confiável. A rebitagem tem de ser precisa para que não exista nenhuma folga que provoque a oscilação dos componentes durante o subsequente teste à vibração ou em condições de operação normal. Nos piores casos, isto poderia ter impacto na iluminação ao conduzir."

Solução perfeitamente coordenada

O cliente optou por uma solução semi-automática onde estão envolvidos vários operários. Por um lado, isto deu a oportunidade de criar maior flexibilidade mantendo os custos baixos. Por outro lado, fez com que o cliente tivesse componentes ou versões de produto diferentes em consideração. Apesar das intervenções manuais, o sistema completo é monitorizado passo a passo por um controlador. A regulação primária é feita através de uma base de dados que gere todos os dados do produto e a informação relativa ao processo de produção de cada farol. No final do processo de fabrico, todos os faróis são totalmente rastreáveis.

Como na primeira fase do processo, o operário remove o corpo do farol e coloca-o na estação de processamento. Em seguida, é selecionado o código do tipo ou da variante a ser produzido. “Um bom exemplo é um farol destinado a um veículo que é exportado para outros mercados não europeus. Nesses casos, os outros módulos indicadores são utilizados porque os regulamentos estatutários locais definem que devem haver a troca entre a luz do indicador e a diurna," explica Legat.

Homem e máquina

Todos os operários trabalham em duas ou três estações de montagem diferentes, enquanto os cilindros de bloqueio garantem a sustentação em segurança das peças. Eles não só as sustentam, como também libertam o componente assim que todas as fases do processamento tenham sido corretamente desempenhadas. O operário coloca os diferentes componentes e acompanha o farol até que este atinge a primeira estação de processamento totalmente automatizada: a aplicação da pasta térmica. Assim que alcança esta posição, o farol já está completamente conectado pelos fios e foi encaixado no sistema de ajuste e no módulo de máximos. Agora, um sistema de manuseio de três eixos integral é implementado. Ele foi entregue ao sistema da Vescon pelos especialistas do Centro Técnico e de Aplicações da Festo.

Um robô industrial - um parceiro

Os eixos básicos são dois eixos de correia dentada EGC-120 de curso 250, sincronizados através de um eixo de conexão e com uma unidade de engrenagem no ângulo direito que poupa espaço. O eixo y é um eixo para serviços pesados tipo EGC-HD-160-TB com um robusto guia duplo. Na direção z, o trabalho é realizado por uma calha elétrica EGSL-BS-75, curso 100 (atuador de parafuso com guia de caixa de rolamentos de esferas). Todos os eixos estão equipados com pacotes de servoatuadores. Três controladores de motor CMMP-M3 Premium com interface PROFIBUS e módulo de segurança operam como controladores. A Festo constrói e entrega sistemas de manuseio prontos a instalar completos - com garantia de desempenho e documentação incluídas.

Um sistema de manuseio pronto a instalar garante a aplicação uniforme da pasta condutora térmica de dois componentes.

Sistema de manuseio Vescon

A pasta térmica encontra o circuito impresso

O operário coloca o elemento de refrigeração (com orifícios para a introdução de refletores) na estação e a pasta condutora térmica é aplicada automaticamente de ambos os lados com o sistema de manuseio da Festo. Traz sempre o sistema de dosagem de dois componentes para a posição correta da faixa. Na fase seguinte, a placa do circuito impresso com os cinco LEDs é posicionada na pasta do elemento de refrigeração. Então, os refletores, com os pinos guia para garantiram o ótimo posicionamento, são aplicados. Assim que isto acontece, o operário remove completamente o elemento de refrigeração e leva-o para a estação seguinte, onde um sistema de manuseio da Festo trata do movimento da ferramenta da cabeça do rebite.

Aqui, existem dois eixos de correia dentada EGC-80 com calhas guia, sincronizados através de um eixo de conexão e com uma unidade de engrenagem de ângulo direito de poupança de espaço (eixo x). Também existe um eixo para serviços pesados EGC-HD-160-BS com guia duplo robusto (eixo y) e engrenagem com rebordo PLFN. Todos os eixos estão equipados com pacotes de servoatuadores com codificadores multi-volta.

O gestor de projetos Legat está entusiasmado com as soluções de manuseio prontas a instalar: "Nós demos os detalhes das características, definimos as cargas e os trajetos ou as faixas a serem seguidas, depois não tivemos de dizer mais nada. Isto facilitou muito o nosso trabalho, como foi podermos usar o sistema de manuseio de dados CAD que a Festo nos providenciou, para o design do sistema completo.

A rebitagem

As ferramentas da cabeça do rebite montadas no sistema de manuseio são movidas pelos cilindros ADN controlados pelo VTUG. As verificações da extensão do pino nos refletores antes da rebitagem e a correta posição final são realizadas através dos sensores de posição SMAT localizados nos cilindros. Se os pinos tiverem a extensão correta, as extremidades salientes são reformadas termicamente em cabeças de rebite pelas ferramentas da cabeça do rebite. Isto cria conexões permanentes que sustentam as peças sensíveis dos componentes no lugar ao longo da vida útil do carro. Agora, o componente acabado, que consiste no elemento de refrigeração, no circuito impresso e nos refletores, rebitados é extraído pelo operário e integrado no farol.

Ensaio de aderência

De forma a testar os componentes firmemente fixos no lugar, o farol vai para a estação de ensaios de aderência onde os ganchos giratórios e lineares estão localizados debaixo do módulo e ao puxar, testa a impermeabilidade. Depois, vai para a estação de ajuste da luz. O operário coloca o farol numa plataforma giratória. O farol está fixo na posição e a plataforma giratória oscila na posição de trabalho. Em seguida, o farol é conectado e os vários cenários de iluminação e o módulo indicador são testados com câmaras. Além disso, a posição correta do módulo da luz é verificada e, como numa oficina de automóveis, ajustada para o nível certo.

Etapas finais

Então, os painéis de design que abrangem toda a tecnologia estão instalados, e numa célula de colagem, as lentes transparentes externas na frente do farol são coladas com cola sem silicone a quente. Este é um processo temporalmente crítico já que as peças só podem ser coladas em conjunto de forma ótima, durante um determinado período. Após um período de pré-aquecimento para reduzir a tensão da superfície, e a aplicação da cola, o robô prensa a lente em conjunto com o corpo do farol. Então, é realizado um teste ao vazamento no farol. Se a unidade passar o teste final, outra "fonte de luz" inovadora está preparada para iniciar a jornada em todo o mundo.

VESCON Systemtechnik GmbH

Industriestrasse 1
8200 Albersdorf-Prebuch
Áustria

www.vescon.com

  1. Este artigo foi publicado na revista da Festo "trends in automation" 3.2015
  2. Imagens: GM Company / Vescon
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