PT1368153E - Processo para a montagem de uma árvore de cames - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A MONTAGEM DE UMA ÁRVORE DE CAMES"

Campo técnico A presente invenção refere-se a um processo para a montagem de uma árvore de carnes com a utilização de um veio e de múltiplos carnes que apresentam, cada um, uma abertura de passagem para o veio.

Estado da técnica

Um processo deste tipo é conhecido da US 4.983.797, no qual o veio é fixamente apertado e os carnes são retirados unitariamente, uns após os outros, de um carregador por meio de um primeiro robot, enfiados no veio e fixados na posição longitudinal e com a colocação angular de rotação correctas. Por meio de uma cabeça de soldadura laser fixada no braço de um segundo robot, os carnes assim colocados e fixados são soldados ao veio.

Apresentação da invenção

Por intermédio da invenção, conforme se encontra caracterizada nas reivindicações, é proposto um outro processo de montagem. Este caracteriza-se pelo facto de os carnes serem colocados, num bloco compacto, orientados coaxialmente relativamente ao seu furo de passagem destinado ao veio, bem como numa posição angular giratória predeterminada relativamente uns aos outros, por o veio ser introduzido nos carnes e ai, por meio de deslizamento no sentido do seu comprimento, os carnes individuais serem colocados relativamente uns aos outros e por os carnes serem então fixados ao veio uns após os outros. 2

Contrariamente ao estado da técnica, o processo de acordo com a invenção apresenta, entre outras, a vantagem de poder ser executado com muita precisão com meios mecânicos essencialmente simples. Um robot de montagem com vários eixos móveis é desnecessário.

Para a colocação dos carnes na sua posição angular giratória correcta é, de preferência, simples, quando possível, fazer girar o veio por um determinado valor angular, antes da fixação de cada um dos carnes. A colocação giratória angular dos carnes é mais fácil de controlar quando os carnes já se encontram colocados dentro do carregador na mesma posição giratória angular relativamente uns aos outros. 0 carregador é também de construção e enchimento particularmente simples.

De acordo com uma outra forma de realização preferida da invenção, a fixação dos carnes ao veio é efectuada por meio de uma fixação prévia simples e os carnes são posteriormente ligados definitivamente ao veio, de preferência até mesmo num outro posto de trabalho. A fixação prévia pode ser simplesmente efectuada por meio de contracção, devida a um aperto próprio das peças, por meio de técnica de colagem ou por meio de técnica de soldadura, neste último caso através de uma soldadura por pontos.

De acordo com uma outra forma de realização preferida da invenção, os carnes são, após a fixação prévia, fixados definitivamente ao veio por meio da técnica de soldadura, 3 especialmente por meio de técnicas de laser ou de irradiação electrónica.

Para reduzir a carga sobre as peças durante a soldadura e impedir um abaulamento do veio, o veio e os carnes podem ser previamente aquecidos antes da soldadura dos carnes ao veio. De acordo com uma outra forma de realização especialmente preferida da invenção o aquecimento necessário para isso é executado por meio dissipação de energia e para tal é feita passar através do veio uma corrente eléctrica.

Se como carnes for usado aço endurecido pelo menos parcialmente até uma primeira dureza, o aquecimento pode ser executado de tal maneira que os carnes sejam afinados para uma dureza inferior à primeira dureza. Elas são então mais fáceis de soldar.

Conforme já foi dito, a fixação prévia dos carnes no veio por um lado e uma soldadura definitiva dos carnes ao veio por outro lado, bem como eventualmente um aquecimento do veio munido dos carnes previamente fixados, podem respectivamente ser executados em postos de trabalho separados, de modo que esses procedimentos podem ser efectuados, de uma forma racional, simultaneamente em diversas árvores de carnes.

Outras formas de realização e caracteristicas da invenção podem ser retiradas da descrição de exemplos de formas de realização que se segue.

Breve descrição das figuras

Estas mostram: 4

Fig.l Um corte longitudinal de um carregador com uma pluralidade de carnes, Fig.2 0 depósito da Fig.l com um veio colocado nele e a atravessar os carnes compactados; Fig.3 Um carne isolado, colocado no veio, numa vista frontal, Fig.4a Em a) , numa representação ampliada, bem como também em corte longitudinal de um carne isolado previamente fixado por contracção, de modo definitivo no veio por meio da técnica de soldadura a laser; Fig.4b Numa apresentação semelhante, um carne isolado, previamente fixado sobre o veio por contracção; Fig. 5 Um veio com diversos carnes neles fixados, o qual, a fim de ser previamente aquecido, tem cada uma das suas extremidades ligada aos pólos de uma fonte de corrente; e Fig. 6 Esquema do desenvolvimento de um processo de montagem com os passos de: (i) Fixação prévia dos carnes sobre o veio, (ii) Aquecimento prévio do veio e dos camos e (iii) Soldadura definitiva dos carnes ao veio.

Formas de execução da invenção

Na Fig.l está indicado por 40 um carregador preenchido com seis carnes 21 - 26 e com quatro anéis de rolamento 31-34. Os carnes 22-26 e os anéis de rolamento 31-34 encontram-se 5 compactados sem folgas e também coaxialmente orientados no interior do carregador 40. Os carnes encontram-se no carregador 40 de preferência todos na mesma posição giratória angular relativamente uns aos outros, garantida pelo formato do carregador 40. O carregador 40 apresenta uma parede frontal 41 com uma abertura de passagem para um veio 10 (ver Fig.2) . No seu lado frontal direito estão dispostos meios de fecho amovíveis 42, através dos quais ele pode ser carregado, por esse lado, com os carnes 20 e os anéis de rolamento 30. Por meio de um espigão de pressão 43 os carnes e os anéis de rolamento são empurrados para a direita e encostam com um assentamento definido contra os meios de fecho 42. Os meios de fecho 42 bem como o espigão de pressão 43 não têm de fazer necessariamente parte do depósito.

Na Fig.2, um veio 10 encontra-se introduzido no carregador 40 e através dos carnes 21-26 e dos anéis de rolamento 31-34 compactados. Deve entender-se aqui que o carregador é mantido fixo no seu lugar por meio de respectivos meios de fixação e que o veio se encontra retido, por exemplo, numa espécie de fuso e pode movimentar-se por meio dele no sentido do seu comprimento, bem como à volta do seu eixo longitudinal. Os respectivos meios de retenção não se encontram representados no desenho. Apenas por meio da seta 50 são também indicados meios, com os quais os carnes 21-26 bem como eventualmente os anéis de rolamento 31-34 podem ser fixados ou pelo menos previamente fixados sobre o veio. Tais meios 50 podem ser, por exemplo, um laser, com o qual é possível uma soldadura especial por pontos dos carnes ao veio. 6

Com o dispositivo descrito, os carnes 21-26 (os anéis de rolamento 31-36 não voltarão a ser considerados no seguimento da descrição), a começar no came 21 serão fixados passo a passo, sucessivamente, conforme se encontram contidos no depósito, no veio 10, em que a fixação de cada um deles se dá em relação àquele que se encontra mais à direita no carregador 40, encostado aos meios de fecho 42. Relativamente a esse came é estabelecida a posição e a localização giratória angular do veio 10 para cada um, por meio de deslizamento longitudinal e também de rotação do veio.

Depois de cada uma das fixações os meios de fecho 42 são abertos durante um curto espaço de tempo, para que uma secção longitudinal do veio, juntamente com o came nela fixado possa ser puxado para fora do carregador. O came seguinte do carregador é fixado, logo que, por sua vez, é empurrado pelo espigão de pressão 43 contra os meios de fecho e o veio é ajustado por meio de um deslize longitudinal e também de uma rotação. A Fig.2 mostra o veio 10 com um came 21 já fixado nele e retirado do carregador 40, no momento em que o came 22 é fixado com o meio 50. Logo que tenham sido usadas todas as peças contidas no carregador, o veio pode ser completamente retirado de dentro do carregador.

Dado que se trata simplesmente, o que é preferido, de uma fixação prévia, os carnes precisam ainda de ser definitivamente unidos ao veio. Isso dá-se, de acordo com um aperfeiçoamento da invenção, num processo separado, por exemplo através de soldadura a laser. Neste caso é vantajoso que os carnes sejam munidos com uma porca 7 instalada no lado frontal, com a constituição de uma espécie de rodapé, através da qual, com um ângulo inclinado, é possivel uma soldadura duradoura a laser, com um corte perpendicular praticamente óptimo da soldadura.

Uma vista frontal de um carne 20 munido de uma de tais porcas 27 sobre um veio em corte 10 é apresentada na Fig.3. a Fig. 4a) mostra, num corte longitudinal, uma ampliação desse carne 20, em que na parte esquerda da Figura a porca 27 bem como o rodapé 28 dela resultante podem ser reconhecidos de forma particularmente fácil. No lado direito da Figura está representado o corte perpendicular da soldadura resultante.

Com a utilização deste tipo de carnes, a fixação prévia pode ser efectuada, em vez de por meio da referida soldadura por pontos, através de contracção, conforme se encontra representado (fortemente exagerado) na Fig.4b). Para isso é utilizada uma ferramenta adequada para, por meio da aplicação de uma pressão sobre o rodapé, o cravar mais ou menos na superfície superior do veio 10 e assim produzir entre o carne 20 e o veio 10 um determinado encaixe de forma. Este tipo de fixação prévia tem também a vantagem de eliminar em todos os casos uma folga entre o carne e o veio, a qual seria prejudicial à soldadura. O corte perpendicular da soldadura está também representado na parte da direita da Fig.4b).

Como outro tipo possível da fixação pode também ser genericamente referida a técnica de colagem. Um pequeno ponto de cola no perímetro do carne pode já ser suficiente para isso. Também a própria contracção da peça devida a construção de uma sede de pressão pode ser já bastante para uma fixação prévia suficiente.

Em relação ao carne 20 da Fig.3 deve ainda notar-se que este pode ser construído a partir de uma tira de chapa dobrada sobre si mesma, especialmente soldada em 29 por meio de contra-soldadura. Através de uma estruturação especial do lado interno da tira pode conseguir-se que o carne 20 abranja apertadamente uma zona angular superior do veio, como aquela que está também representada na Fig.3.

Geralmente são utilizados, para a construção das árvores de carnes do tipo aqui observado, aços comparativamente duros com elevado teor de carbono. Este tipo de aços não é bom para ser soldado. Tendo isso presente é vantajoso aquecerem-se as peças a serem soldadas uma à outra. De acordo com uma outra forma de realização da invenção pode executar-se um aquecimento prévio do veio munido dos carnes previamente fixados fazendo-se passar corrente através do veio. O aquecimento dá-se aqui através da perda de potência devida à impedância da corrente. Verificou-se que, com uma tensão inferior a 20 V, especialmente de até 5 V e uma corrente mais rápida cerca de 5 a 12 kA, se obtém um aquecimento muito uniforme do veio e dos carnes. A Fig.5 apresenta um veio 10 com o carne 20 nele previamente fixado, cujas duas extremidades se encontram ligadas aos pólos 51 e 52 de uma fonte de corrente eléctrica.

Geralmente as faces de rolamento dos carnes são também especialmente endurecidas, por exemplo através de técnicas de indução. Uma dureza típica de partida é, por exemplo, 60 - 70 HRC. O aquecimento eléctrico descrito pode também ser 9 executado com vantagem de maneira que com isso se atinja afinação das carnes (por exemplo para uma dureza de 57 - 59 HRC). Uma incandescência dos carnes, sempre necessária, num passo separado do processo está por isso ausente. Para se atingir esse efeito devem ser atingidas temperaturas situadas na região compreendida entre 200 e 300°C. A Fig.6 apresenta ainda, finalmente, o decurso do processo de montagem, no qual as técnicas anteriormente descritas podem ser utilizadas de uma forma óptima e racional. A fixação prévia dos carnes 20 no veio 10, a soldadura dos carnes ao veio, assim como o aquecimento do veio munido dos carnes previamente fixados antes da soldadura, dão-se aqui cada uma delas em postos de trabalho separados. Os referidos processamentos podem por isso ser executados simultaneamente em diferentes árvores de carnes.

No posto A da Fig.6 carregadores vazios 40 são cheios com carnes 20 isolados (bem como eventualmente, com anéis de rolamento 30) . No posto B cada um dos veios 10 é inserido num carregador 40. Ai dá-se também então a fixação prévia dos carnes 20 aos veios 10. Por um lado do posto B os carregadores 40 são devolvidos vazios ao posto A e pelo outro lado os veios 10 previamente montados com os carnes 20 são enviados para o posto C, no qual são electricamente preaquecidos. Dai saem num estado ainda quente para o posto D, no qual os carnes 20, são soldados definitivamente ao veio 10, um a seguir ao outro com rotação de cada uma delas, por exemplo através de um laser 60.

No posto D poderiam também naturalmente ser utilizados simultaneamente diversos lasers. Entre cada um dos postos de trabalho poderiam também ainda ser estabelecidas zonas 10 tampão, nas quais cada um dos diversos veios aguardaria temporariamente para execução de outros trabalhos de acabamento, por exemplo as medições para o controlo de qualidade. Finalmente, pode prever-se que os veios possam ser atingidos pela corrente também ainda no posto D, a fim de a perda de temperatura, sempre presente entre os dois postos de trabalho C e D, poder ser uniforme em cada uma delas.

Lisboa, 31 de Outubro de 2007

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a montagem de uma árvore de carnes com a utilização de um veio (10) e de diversos carnes (20 -26), que apresentam, cada um, uma abertura perfurante para o veio, caracterizado pelo facto de os carnes serem armazenados num carregador (40), compactados uns contra os outros, coaxialmente em relação à sua abertura perfurante destinada à passagem do veio, bem como numa posição giratória definida em relação às outras, o veio ser introduzido nos carnes compactados e uma vez ai ser feito deslizar sucessivamente através de cada um dos carnes no sentido longitudinal e por os carnes serem então fixados ao veio uns após outros.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o veio, além do seu movimento deslizante longitudinal também ser ainda girado por um determinado valor angular.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por os carnes estarem contidos no carregador na mesma posição giratória em uns em relação aos outros.

4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1-3, caracterizado por a fixação dos carnes ao veio ser simplesmente uma fixação prévia e por os carnes apenas mais tarde serem definitivamente fixados ao veio.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a fixação prévia ser efectuada por meio de uma contracção própria das 2 peças, por meio de aperto, por técnicas de colagem ou por técnicas de soldadura, particularmente por meio de soldadura por pontos.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado por os carnes, após a fixação prévia por meio da técnica de soldadura, serem unidas ao veio por meio de técnicas de soldadura, particularmente soldadura laser ou por irradiação electrónica.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o veio e os carnes serem previamente aquecidos antes da soldadura definitiva dos carnes ao veio.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o aquecimento ser efectuado por meio de dissipação de corrente eléctrica e por para isso ser conduzida corrente eléctrica através do veio.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado por serem utilizados carnes feitos de aço pelo menos regionalmente endurecido até uma primeira dureza e por o aquecimento ser executado de tal modo que os carnes são afinados até uma dureza, que é menor do que a primeira dureza.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 7-9, caracterizado por a fixação prévia dos carnes no veio por um lado e a soldadura dos carnes ao veio, por outro lado, bem como eventualmente também o aquecimento do veio munido dos carnes previamente fixados, antes da soldadura definitiva de cada um, se dar em postos de 3 trabalho separados e de facto de tal modo que esses procedimentos podem decorrer simultaneamente em diversas árvores de carnes. Lisboa, 31 de Outubro de 2007