ES2226460T3 - Procedimiento para fabricar componentes de material elastomerico de un neumatico para ruedas de vehiculos. - Google Patents
Procedimiento para fabricar componentes de material elastomerico de un neumatico para ruedas de vehiculos.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de componentes de material elastomérico para un neumático para ruedas de vehículos, que comprende las siguientes fases: suministrar un elemento alargado continuo (20) desde un elemento dispensador (19) colocado de manera adyacente a un soporte toroidal (18) para aplicar dicho elemento alargado (20) sobre el propio soporte toroidal; impartir al soporte toroidal (18) un movimiento de distribución circunferencial giratorio alrededor de su propio eje geométrico de rotación (X), de manera que el elemento alargado (20) se distribuye circunferencialmente sobre el soporte toroidal (18); efectuar desplazamientos relativos controlados para la distribución transversal entre el soporte toroidal (18) y el elemento dispensador (19) para formar con dicho elemento alargado (20) un componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17) de un neumático (3) definido por una pluralidad de vueltas (20a) colocadas en aproximación y superposición mutua según una disposición predeterminada en función de un perfil en sección transversal predeterminado a conferir a dicho componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17); controlar el movimiento de distribución circunferencial giratorio según la distancia entre un punto de aplicación del elemento alargado (20) sobre el soporte toroidal (18) y dicho eje geométrico de rotación (X), para conferir al propio soporte toroidal, en correspondencia con el punto de aplicación, una velocidad periférica de aplicación cuyo valor nominal excede, y es directamente proporcional, a un índice de alimentación teórico del elemento alargado (20) mediante dicho elemento dispensador (19); caracterizado por el hecho de que se consigue una etapa de modificar la velocidad periférica de aplicación respecto a dicho valor nominal durante la aplicación del elemento alargado (20) sobre el soporte toroidal (18), para realizar una modificación programada de la sección transversal del elemento alargado (20).
Description
Procedimiento para fabricar componentes de
material elastomérico de un neumático para ruedas de vehículos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para fabricar componentes de material elastomérico de
un neumático para ruedas de vehículos, que comprende las siguientes
fases: suministrar un elemento alargado continuo desde un elemento
de dispersión colocado de manera adyacente a un soporte toroidal
para aplicar dicho elemento alargado sobre el propio soporte
toroidal; conferir al soporte toroidal un movimiento de distribución
circunferencial giratorio alrededor de su propio eje geométrico de
rotación, de manera que el elemento alargado se distribuye
circunferencialmente sobre el soporte toroidal; efectuar
desplazamientos de distribución transversales relativos controlados
entre el soporte toroidal y el elemento de dispersión para formar
con dicho elemento alargado un componente de un neumático definido
mediante una pluralidad de vueltas colocadas próximas entre sí y/o
superpuestas según un perfil en sección transversal predeterminado
que se ha de conferir a dicho componente.
La fabricación de neumáticos para ruedas de
vehículos prevé la formación de una estructura de carcasa que
comprende esencialmente una o más telas de carcasa conformadas según
una conformación substancialmente toroidal y presenta sus bordes
laterales axialmente opuestos acoplados con respectivos elementos de
refuerzo anulares circunferencialmente inextensibles, usualmente
llamados "anillos de los talones".
Sobre la estructura de carcasa se aplica, en una
posición radialmente exterior, una estructura de cintura que
comprende una o más capas de cintura conformadas en un bucle
cerrado, compuesto esencialmente por filamentos textiles o de metal
orientados apropiadamente entre sí y respecto a los filamentos que
pertenecen a las telas de carcasa adyacentes.
En la posición radialmente exterior de la
estructura de cintura se aplica a continuación una banda de
rodadura, normalmente constituida por una banda de material
elastomérico de espesor adecuado.
Debe indicarse que, para los propósitos de la
presente descripción, el término "material elastomérico" indica
la composición de caucho en su conjunto, es decir, el juego formado
por al menos un polímero de base amalgamado adecuadamente con cargas
de refuerzo y aditivos de proceso de varios tipos.
Finalmente, se aplican un par de flancos sobre
los lados opuestos del neumático que se fabrica, cada uno de los
flancos cubre una porción lateral del neumático colocado entre una
llamada área lateral, situada en la proximidad del respectivo borde
lateral de la banda de rodadura, y una llamado talón situado en
correspondencia con el respectivo anillo de talón.
Los procedimientos de producción tradicionales
prevén esencialmente que los componentes del neumático listados
anteriormente se hagan en primer lugar de manera separada entre sí,
para montarse a continuación en una fase de fabricación del
neumático.
La tendencia actual del solicitante, sin embargo,
es emplear metodologías productivas que permitan minimizar o,
posiblemente, eliminar la producción y el almacenamiento de
productos semiacabados.
En la práctica, la investigación y el desarrollo
del solicitante se han orientado hacia nuevas soluciones de
procedimiento que permitan producir componentes individuales
mediante su formación directamente sobre el neumático que se fabrica
según una secuencia predeterminada.
En este respecto, se han propuesto procedimientos
de fabricación que están pensados para obtener determinados
componentes del neumático, tales como la banda de rodadura, los
flancos u otros, colocando, sobre un soporte toroidal que soporta el
neumático que se fabrica, un elemento alargado continuo de material
elastomérico que tiene una sección reducida respecto a la del
componente que se ha de obtener, y colocarlo para formar, alrededor
del eje de rotación del neumático, una pluralidad de vueltas
próximas entre sí y/o superpuestas, definiendo así el propio
componente en su configuración final.
Más específicamente, las patentes
US-4.963.207 y US-5.171.394
describen respectivamente un procedimiento y un aparato en los que
se obtienen determinados componentes de un neumático colocando sobre
un soporte rígido toroidal un elemento alargado de material
elastomérico suministrado de manera continua desde un elemento
dispensador asociado con un extrusor volumétrico.
Aunque el soporte toroidal está hecho para girar
alrededor de su propio eje geométrico, determinando una distribución
circunferencial del elemento alargado, el extrusor volumétrico se
mueve de tal manera que se confieren desplazamientos controlados al
elemento dispensador en un plano meridiano al soporte toroidal,
distribuyendo así las varias vueltas formadas mediante el elemento
alargado continuo según una disposición predeterminada.
La patente US-5.221.406 describe
la colocación, alrededor del soporte toroidal, de una pluralidad de
extrusores volumétricos, cada uno capaz de suministrar, mediante su
propio elemento dispensador, un respectivo elemento alargado
continuo que se utiliza selectivamente para obtener un componente
determinado del neumático.
El documento GB 1.048.241 describe un
procedimiento y un aparato para la fabricación de los flancos, los
laterales y la banda de rodadura de un neumático mediante en
enrollado de un elemento continuo a modo de cinta hecho de material
elastomérico sobre un soporte toroidal accionado en movimiento
alrededor de su propio eje geométrico. Durante la aplicación, el
soporte toroidal se hace girar alrededor de un eje de revolución
tangencial a una línea circunferencial media de su perfil en sección
transversal, de manera que el elemento a modo de cinta se distribuye
sobre la superficie externa del propio soporte toroidal para formar
una serie de vueltas colocadas una al lado de la otra y solapándose
parcialmente entre sí. La velocidad angular impuesta al soporte
toroidal alrededor del eje de revolución se modifica apropiadamente
durante la operación de colocación, para variar el grado de solapado
de las vueltas consecutivas y para diferenciar adecuadamente el
espesor de la capa de caucho formada mediante las vueltas en las
diferentes áreas del neumático.
En la patente US 4.240.863, la velocidad
periférica del soporte toroidal en el punto de aplicación de un
elemento alargado se controla de tal manera que se mantenga un valor
adecuadamente mayor de la velocidad en donde el propio elemento
alargado se suministra mediante el elemento dispensador. Según la
presente invención, la adhesión del elemento alargado aplicado se
mejora considerablemente, y se consiguen considerables ventajas en
términos de flexibilidad operativa. En particular, se consigue la
capacidad de modificar adecuadamente las dimensiones de la sección
transversal del elemento alargado para adaptarlo al espesor del
componente que se ha de fabricar, en los varios puntos del perfil en
sección transversal del mismo.
En particular, el objeto de la presente invención
es un procedimiento para la fabricación de componentes de material
elastomérico para un neumático para ruedas de vehículos, en el que
el movimiento de distribución circunferencial giratorio se controla
según la distancia entre un punto de aplicación del elemento
alargado sobre el soporte toroidal y dicho eje geométrico de
rotación, para conferir al propio soporte toroidal, en
correspondencia con el punto de aplicación, una velocidad periférica
de aplicación cuyo valor nominal excede, y es directamente
proporcional, a un índice de alimentación teórico del elemento
alargado mediante dicho elemento dispensador y en el que se consigue
una etapa de modificar la velocidad periférica de aplicación
respecto a dicho valor nominal durante la aplicación del elemento
alargado sobre el soporte toroidal, para realizar una modificación
programada de la sección transversal del elemento alargado.
En particular, dicha etapa de modificación de la
velocidad podría comprender por lo menos una fase de aceleración en
la que la velocidad periférica de aplicación se aumenta respecto al
valor nominal para determinar una reducción de la sección
transversal del elemento alargado.
La etapa de modificación de la velocidad puede
comprender por lo menos una fase de desaceleración en la que la
velocidad periférica de aplicación se reduce respecto al valor
nominal para determinar un aumento de la sección transversal del
elemento alargado.
En una posible realización preferida, dicho
elemento dispensador comprende un extrusor que tiene un puerto de
salida atravesado por dicho elemento alargado, presentando dicha
velocidad periférica de aplicación un valor nominal substancialmente
igual a una velocidad de salida del elemento alargado a través de
dicho puerto de salida.
Según otro aspecto de la presente invención, el
solicitante ha notado que el espesor del componente durante la fase
de fabricación se puede controlar ventajosamente según las
características geométricas que se han de conferir al propio
componente, usando un elemento alargado con una sección aplanada y
modificando apropiadamente su orientación asumida respecto a la
superficie externa del soporte toroidal, simultáneamente con el
movimiento de distribución circunferencial y el movimiento de
distribución transversal impartido al mismo.
De esta manera, otro aspecto de la presente
invención es un procedimiento para la fabricación de componentes de
material elastomérico de un neumático para ruedas de vehículos, en
el que dicho elemento alargado presenta un perfil en sección
transversal substancialmente aplanado, y en el que la orientación
del elemento alargado respecto a una superficie externa del soporte
toroidal, en correspondencia con el punto de aplicación, se modifica
junto con dichos desplazamientos de distribución transversal
relativos para controlar el espesor del componente durante la fase
de fabricación.
También según la presente invención, los
movimientos de orientación mutua controlados se realizan
preferiblemente entre el elemento dispensador y el soporte toroidal
para conferir al elemento alargado una orientación predeterminada
respecto a una superficie de disposición presentada por el soporte
toroidal en correspondencia con el punto de aplicación.
Más en particular, la orientación del elemento
alargado se mantiene substancialmente paralela a dicha superficie de
disposición.
También se prevé preferiblemente que la
orientación del elemento alargado respecto a la superficie externa
del soporte toroidal se modifique controlando el grado de
superposición del elemento alargado sobre por lo menos una vuelta
previamente formada de esta manera.
Adicional o alternativamente, la orientación del
elemento alargado respecto a dicha superficie externa del soporte
toroidal se modifica mediante dichos movimientos de orientación
mutua controlados.
En una realización preferida de la invención, el
movimiento de distribución circunferencial giratorio y los
desplazamientos de distribución transversales relativos se realizan
mediante un brazo de robot que soporta el soporte toroidal. En
detalle, se prevé preferiblemente que los desplazamientos de
distribución transversales relativos se realicen accionando el
soporte toroidal según al menos seis ejes de oscilación.
Según otro aspecto inventivo, el esquema de
disposición de las vueltas formadas por el elemento alargado se
puede predeterminar en un ordenador electrónico a través de las
fases siguientes: almacenar el perfil en sección transversal de
dicho por lo menos un componente de material elastomérico; almacenar
el perfil en sección transversal de dicho elemento alargado;
proyectar el perfil en sección transversal del elemento alargado en
el perfil en sección transversal del componente; repetir la
proyección del perfil en sección transversal del elemento alargado,
en aproximación y por lo menos superposición parcial al perfil
previamente proyectado, repetidamente hasta ocupar substancialmente
toda la sección del perfil en sección transversal del componente;
almacenar el número y la posición del perfil en sección transversal
del elemento alargado proyectado en el perfil en sección transversal
del componente, para definir un programa de trabajo que se utiliza
para controlar dicho movimiento de distribución circunferencial y
dichos desplazamientos de distribución transversales relativos.
En otro aspecto diferente, la invención propone
un procedimiento para fabricar un neumático, caracterizado por el
hecho de que cada una de las fases siguientes se realiza por lo
menos una vez: a) colocar secciones precortadas de un elemento en
forma de banda a lo largo de una dirección perpendicular a un eje de
rotación del neumático; b) colocar un elemento alargado continuo en
una dirección circunferencial del neumático y cortar dicho elemento
después de su colocación.
Ventajosamente, dicha fase b) se realiza
preferiblemente según la descripción anterior.
Otras características y ventajas se harán más
fácilmente evidentes a partir de la descripción detallada de una
realización preferida, pero no exclusiva, de un procedimiento para
fabricar componentes de material elastomérico de un neumático para
ruedas de vehículo, según la presente invención. La descripción se
proporcionará a continuación con referencia a los dibujos adjuntos,
proporcionados puramente a modo de indicación no limitativa, en los
que:
- La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
en perspectiva de un aparato según la invención;
- La figura 2 muestra, a una escala ampliada
respecto a la figura 1, el cabezal terminal del brazo de robot
durante la aplicación de un elemento alargado en una zona próxima a
uno de los talones del neumático que se ha de fabricar;
- La figura 3 muestra un cabezal terminal del
brazo de robot al colocar un elemento alargado en una zona próxima
al talón opuesto al de la figura 2;
- La figura 4 es una sección transversal
interrumpida de un neumático en crudo según un procedimiento según
la presente invención;
Con referencia a la figura 1, el número 1 indica
en su conjunto un aparato capaz de fabricar componentes
elastoméricos de neumáticos para ruedas de vehículos, implementando
un procedimiento según la presente invención.
A modo de indicación, un neumático que se puede
fabricar según la presente invención se indica en conjunto con el
número 3 en la figura 4, y esencialmente comprende una estructura de
carcasa 4 formada por una o más telas de carcasa 5, 6 que tienen sus
respectivos bordes terminales opuestos acoplados a estructuras de
refuerzo anulares 7 (solamente uno de los cuales es visible en la
figura adjunta) integradas en las zonas circunferenciales interiores
del neumático 3, usualmente identificadas mediante el nombre de
"talones". Cada estructura de refuerzo anular 7 comprende una o
más inserciones anulares circunferencialmente inextensibles 8 y una
o más inserciones de relleno 9 acopladas a las telas de carcasa 5,
6.
En una posición radialmente exterior a la
estructura de carcasa 4 se aplica una estructura de cintura 10 que
comprende uno o más capas de cintura 11 que tienen filamentos de
refuerzo respectivamente atravesados, y una posible capa de cintura
auxiliar 11a que comprende uno o más filamentos de material textil
enrollados en espiral alrededor del eje geométrico del neumático 3.
Entre cada uno de los bordes laterales de la estructura de cintura
10 y la estructura de carcasa 4 está interpuesta una banda de
cintura inferior 12.
El neumático 3 también comprende una banda de
rodadura 13 aplicada en una posición radialmente exterior a la
estructura de cintura 10, un par de inserciones
anti-abrasivas 14 cada una aplicada externamente en
proximidad a uno de los talones del neumático, y un par de flancos
15 cada uno de los cuales cubre la estructura de carcasa 4 en una
posición lateralmente externa.
La estructura de carcasa 4 se puede cubrir
internamente mediante un llamado "revestimiento" 16, es decir,
una fina capa de material elastomérico que, cuando se completa el
proceso de vulcanización, será impermeable al aire para asegurar que
la presión de hinchado del neumático se mantiene en uso. Entre el
revestimiento 16 y las telas de carcasa 5, 6 también se puede
interponer un llamado revestimiento inferior 17 de material
elastomérico.
El aparato 1 es adecuado para incluirse en una
planta, no mostrada aquí, usada para fabricar neumáticos para ruedas
de vehículos, o para conducir una parte de los procesos de trabajo
comprendidos en el ciclo de fabricación de los propios
neumáticos.
Dentro del ámbito de dichos procesos de trabajo,
se puede prever ventajosamente que todos los componentes del
neumático 3 que sufren la producción se fabriquen directamente sobre
un soporte toroidal 18 rígido que presenta una superficie externa
18a conformada substancialmente según la configuración interna del
propio neumático.
Para este propósito, la planta generalmente
comprende una pluralidad de estaciones de trabajo (no representadas
aquí) cada una dedicada a la ejecución de por lo menos uno de los
procesos de trabajo deseados en la fabricación del neumático sobre
el soporte toroidal. Por ejemplo, podría haber una primera estación
de trabajo en la que se fabrican el revestimiento 16 y el
revestimiento inferior 17, una segunda estación de trabajo en la que
la estructura de carcasa 4 se fabrica con las respectivas
estructuras de refuerzo anulares 7, una tercera estación donde la
estructura de cintura 10 se fabrica junto con respectivas
inserciones de cintura inferiores 12, una cuarta estación donde se
fabrica la banda de rodadura 13 y una quinta estación de trabajo
donde se fabrican las inserciones anti-abrasivas 14
y los flancos 15.
Esta planta se describe, por ejemplo, en la
solicitud de patente europea nº. 99830685.6, a nombre del mismo
solicitante.
Dentro del ámbito de la fabricación del neumático
3, cada tela de carcasa 5, 6 se puede formar ventajosamente mediante
la disposición secuencial de elementos cortados previamente en forma
de banda 5a, 5b, 6a, 6b colocados consecutivamente uno al lado del
otro en aproximación circunferencial mutua sobre la superficie
externa 18a del soporte toroidal 18. Otros detalles sobre el
procedimiento para la fabricación de la tela o telas de carcasa 5, 6
se describen ampliamente en las solicitudes de patente europea nº.
97830731.2, 97830733.8 y 98830662.7, a nombre del mismo
solicitante.
También cada una de las capas de cintura 11 se
pueden fabricar mediante la disposición secuencial de segmentos en
forma de banda colocados de manera consecutiva uno al lado del otro
en aproximación circunferencial mutua de tal manera que presentes
los respectivos filamentos de refuerzo apropiadamente orientados
entre sí y respecto a los filamentos de las telas de carcasa
inferiores 5, 6, tal como se describe por ejemplo en la solicitud de
patente europea nº. 97830632.2, a nombre del mismo solicitante.
Las inserciones anulares inextensibles 8 se
pueden, a su vez, fabricarse tal como se describe en la solicitud de
patente europea nº. 98830762.5, también a nombre del mismo
solicitante.
Se pueden asociar uno o más aparatos 1 a las
diferentes estaciones de trabajo para formar, según el
procedimiento, uno o más componentes de material elastomérico del
neumático 3, tal como las inserciones de relleno 9 de las
estructuras de refuerzo anulares 7, las bandas de cintura inferiores
12, la banda de rodadura 13, las inserciones
anti-abrasivas 14, los flancos 15, el revestimiento
16 y el revestimiento inferior 17.
Tal como se ve en las figuras 1 a 3, el aparato 1
comprende por lo menos un elemento dispensador 19 colocado para
funcionar de manera adyacente al soporte toroidal 18 para alimentar
por lo menos un elemento alargado continuo 20 contra la superficie
externa 18a del propio soporte toroidal.
En una realización preferida, el elemento
dispensador 19 está esencialmente definido por un extrusor colocado
para funcionar en la proximidad inmediata del soporte toroidal 18
para dispensar el elemento alargado continuo 20 directamente contra
la superficie externa 18a, o contra el componente previamente
formado o que se forma sobre el soporte toroidal.
Se especifica que, para los propósitos de la
presente descripción, el término "extrusor" se refiere a la
parte de un aparato de extrusión 21 identificado en la técnica
mediante el término "cabezal de extrusión", provisto de una
llamada "matriz" atravesada por el producto que se trabaja en
correspondencia con un puerto de salida conformado y dimensionado
según las características geométricas y dimensionales que se han de
conferir al propio producto.
Al extrusor 19 se puede asociado un rodillo de
presión 19a colocado inmediatamente después del puerto de salida y
listo para actuar elásticamente contra el elemento alargado 20
suministrado para facilitar su adhesión sobre el soporte toroidal
18.
Alternativamente, el extrusor puede estar listo
para funcionar a una cierta distancia del soporte toroidal 18 y el
elemento dispensador 19 puede comprender, por ejemplo, un
dispositivo con rodillos motorizados que funcionan sobre el soporte
toroidal 18 para aplicar el elemento alargado 20 sobre la superficie
externa 18. En este caso, en el segmento colocado entre el elemento
dispensador 19 y el extrusor, el elemento alargado 20 puede formar
un festón cuya amplitud se controla para coordinar, instante a
instante, la cantidad lineal de elemento alargado 20 aplicado sobre
el soporte toroidal en un intervalo de tiempo dado con la cantidad
lineal de producto suministrado por el extrusor.
El elemento alargado continuo 20 está
preferiblemente constituido por una banda de material elastomérico
con sección aplanada, por ejemplo rectangular, elíptica o
lenticular, cuyas dimensiones en sección transversal son
considerablemente menores que las dimensiones en sección transversal
del componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 que se fabrica. A modo de
ejemplo, el elemento alargado continuo 20 puede presentar una
anchura que varía de manera indicativa entre 3 milímetros y 15
milímetros y un espesor que varía de manera indicativa entre 0,5
milímetros y 1,2 milímetros.
El componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 en su
configuración final se obtiene mediante el suministro del elemento
alargado 20 sobre el soporte toroidal 18 mientras este último se
acciona con un movimiento de distribución circunferencial giratorio
alrededor de su propio eje geométrico de rotación indicado como
"X", tal como provocar que el propio elemento alargado se
distribuya circunferencialmente.
Simultáneamente con la rotación impuesta al
soporte toroidal 18, dispositivos u otros medios de distribución
transversales convenientes, que se describirán mejor posteriormente,
efectúan desplazamientos relativos controlados entre el propio
soporte toroidal y el elemento dispensador 19, de tal manera que el
elemento alargado 20 forma una serie de vueltas 20a radialmente y/o
axialmente próximas según un esquema de disposición determinado de
antemano en función de un perfil en sección transversal
predeterminado que se ha de conferir al componente 9, 12, 13, 14,
15, 16, 17 que se fabrica.
Según una realización preferida de la presente
invención, el movimiento de distribución circunferencial giratorio,
es decir, la rotación del soporte toroidal 18 alrededor de su propio
eje "X", y los desplazamientos de distribución transversales
relativos controlados se consiguen moviendo el soporte toroidal 18
directamente.
Para este propósito, se prevé que los
dispositivos encargados de accionar la rotación del soporte toroidal
18 alrededor de su propio eje "X", y los dispositivos
encargados de efectuar los desplazamientos de distribución
transversal se integren en un brazo robotizado indicado en su
conjunto con la referencia numérica 22, que puede acoplarse de
manera amovible con el soporte toroidal 18 para llevarlo
secuencialmente frente a cada una de las estaciones de trabajo
previstas en la planta citada anteriormente y adecuado para moverlo
frente a los respectivos elementos dispensadores 19.
En particular el brazo de robot 22,
preferiblemente de tipo antropomórfico con siete ejes, comprende una
primera sección 23 que presenta una primera extremidad 23a conectada
de manera pivotante a una plataforma de soporte 24 según un primer
eje de oscilación "A" colocado horizontalmente, y un segundo
eje "B" colocado verticalmente o en cualquier caso
perpendicular al primer eje de oscilación "A".
El brazo de robot 22 también comprende una
segunda sección 25 fijado a una segunda extremidad 23b de la primera
sección 23, con la posibilidad de oscilar alrededor de un tercer eje
"C", preferiblemente paralelo al primer eje "A", así como
alrededor de un cuarto eje de oscilación "D" perpendicular al
tercer eje "C" y preferiblemente colocado longitudinalmente
respecto a la propia segunda sección.
Terminalmente a la segunda sección 25 está
operativa asociado un cabezal terminal 26 que puede acoplarse de
manera amovible y preferiblemente sobresaliendo del soporte toroidal
18. Al cabezal terminal 26 están asociados los dispositivos de
distribución circunferenciales citados anteriormente, constituidos
por ejemplo mediante un primer motor 27 que coloca en rotación un
elemento de agarre 28 que puede acoplarse de manera amovible con el
soporte toroidal 18 en correspondencia con una lengüeta de fijación
18b que sobresale coaxialmente desde por lo menos los lados opuestos
del mismo.
El cabezal terminal 26 también puede oscilar
alrededor de un quinto eje "E", perpendicular respecto al
cuarto eje de oscilación "D".
En una realización preferida, el quinto eje
"E" es coplanar con el cuarto eje "D", y el cabezal
terminal 26 también puede oscilar alrededor de un sexto eje "F"
orientado perpendicularmente respecto al soporte toroidal 18, así
como respecto al quinto eje de oscilación "E".
Los movimientos de la primera sección 23, de la
segunda sección 25, y del cabezal terminal 26 alrededor de los
respectivos ejes de oscilación "A", "B", "C",
"D", "E", "F" se controlan mediante respectivos
motores, de los cuales solamente los motores asignados para
accionarse alrededor del primer, el segundo, el tercero, el cuarto y
el sexto ejes son visibles, indicados respectivamente como 29, 30,
31, 32 y 33.
El motor no representado aquí, asignado al
accionamiento del quinto eje "E", así como los otros motores se
pueden construir de cualquier manera conveniente por parte de un
técnico en la materia.
El funcionamiento de todos los motores asociados
con los medios de distribución transversales, así como del motor 27
asociado con los medios de distribución circunferenciales, se
controla mediante una unidad electrónica de control programable (no
representada) de tal manera que se asegure el accionamiento adecuado
del soporte toroidal 18 frente al elemento dispensador 19 para los
propósitos de formar el componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 deseado
del neumático 3.
Según otro aspecto de la presente invención, el
esquema de disposición de las vueltas 20a formadas por el elemento
alargado 20 para los propósitos de fabricación de un componente 9,
12, 13, 14, 15, 16, 17 dado se puede predeterminar ventajosamente en
un ordenador electrónico.
Para este propósito, el perfil en sección
transversal del componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 que se ha de
fabricar se almacena en el ordenador electrónico. Más
específicamente, esta fase de almacenamiento se puede completar
mediante la ejecución con la ayuda del ordenador del dibujo de todo
el neumático 3, con los componentes individuales del mismo definidos
como unidades distintas entre sí, que se pueden seleccionar
individualmente para su procesamiento posterior.
Además, el perfil en sección transversal del
elemento alargado 20 que se ha de usar en almacenará en el
ordenador. Este perfil, además, se puede dibujar directamente
mediante el ordenador electrónico.
El perfil en sección transversal del elemento
alargado 20 se proyecta a continuación al interior del perfil en
sección transversal del componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
preferiblemente provocando que uno de los lados mayores del perfil
del elemento alargado coincida con un lado del componente orientado
hacia el interior del neumático.
El perfil del elemento alargado 20 se duplica en
aproximación y/o superposición, por lo menos parcial, al perfil
previamente proyectado. Esta se repite hasta que todo el perfil en
sección transversal del componente está substancialmente ocupado por
los perfiles del elemento alargado 20 repetido en su interior. La
repetición reiterada del perfil del elemento alargado 20 se puede
realizar ventajosamente directamente mediante el ordenador
electrónico, programado adecuadamente con un algoritmo informático
apropiado que adapta la orientación y la disposición mutua de los
perfiles de tal manera que se obtiene el máximo relleno de la
sección transversal del componente, sin provocar así que los
perfiles del elemento alargado se desborde fuera de la propia
sección más allá de un límite predeterminado.
En particular, la orientación de los perfiles del
elemento alargado 20 también se controla como una función de las
variaciones del espesor presentadas mediante la sección transversal
del componente en diferentes áreas del mismo.
En la práctica, el algoritmo informático puede
computar la disposición exacta de las vueltas individuales 20 que el
elemento alargado 20 ha de tener para formar siguiendo su enrollado
sobre el soporte toroidal 18, según el diagrama simplificado de la
figura 4, elaborando así un programa de trabajo que se usa para
controlar el movimiento de distribución circunferencial giratorio y
los desplazamientos de distribución transversales relativos que se
han de obtener bajo la acción del brazo de robot 22.
Según otro aspecto de la presente invención,
durante la disposición del elemento alargado 20 sobre el soporte
longitudinal 18, la orientación del propio elemento alargado
respecto a la superficie externa 18a u otra superficie de referencia
adecuada se modifica apropiadamente en conjunción con el
desplazamiento de distribución transversal relativo para controlar
el espesor del componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 durante la etapa
de fabricación.
Debe especificarse que, para los propósitos de la
presente descripción, cualquier consideración sobre la orientación
del elemento alargado 20 se refiere al eje principal del desarrollo
del perfil aplanado presentado en sección transversal mediante el
propio elemento alargado.
Generalmente, tal como muestra claramente la
figura 4, el componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 presentará un
espesor máximo donde las vueltas 20a formadas por el elemento
alargado 20 presentan una orientación substancialmente normal
respecto a la superficie externa 18a del soporte toroidal 18. Por el
contrario, los valores mínimos del espesor se consiguen cuando las
vueltas presentan una orientación substancialmente tangencial
respecto a la superficie exterior 18a.
La orientación del elemento alargado 20, y más en
particular de las vueltas 20a formadas de esta manera, respecto a la
superficie externa 18a se puede modificar ventajosamente
controlando, instante a instante, el grado de solapado del elemento
alargado 20 sobre la vuelta 20a previamente formada de esta manera.
Generalmente, tal como muestra la figura 4, cuanto mayor es el grado
de superposición, mayor es la tendencia del elemento alargado 20 de
formar vueltas 20a orientadas normalmente respecto a la superficie
externa 18a.
Además, a través de los dispositivos de
accionamiento transversales asociados al brazo de robot 22, se
realizan los movimientos de orientación mutua controlados entre el
elemento dispensador 19 y el soporte toroidal 18, para conferir al
elemento alargado 20 una orientación predeterminada respecto a la
superficie de disposición presentada por el soporte toroidal 18 en
correspondencia con el punto de aplicación del propio elemento
alargado. Para el propósito de mayor claridad, debe especificarse
que la superficie de disposición no está representada necesariamente
mediante la superficie externa 18a del soporte toroidal 18, sino más
bien mediante cualquier superficie presentada por un componente del
neumático 3 o mediante las vueltas 20a previamente colocadas, sobre
las que el elemento alargado 20 se apoya en el punto de aplicación.
Por ejemplo, en el área indicada como "Z" en la figura 4, la
superficie de disposición se representa en parte mediante las
vueltas 20a colocadas previamente, y en parte mediante el elemento
en forma de banda 6a de la segunda tela de carcasa 6.
Preferiblemente, la orientación del elemento
alargado 20 se mantiene constantemente substancialmente paralelo
respecto a la superficie de disposición, de manera que el propio
elemento alargado está colocado substancialmente "plano" sobre
las vueltas 20a previamente colocadas y/o sobre los componentes del
neumático 3 previamente formados.
Los movimientos de orientación mutua controlados
citados anteriormente también se pueden explotar para controlar la
orientación del elemento alargado 20 respecto a la superficie
externa 18a del soporte toroidal 18.
Debe observarse que la amplia libertad de
movimiento proporcionada al soporte toroidal 18 según los seis ejes
de oscilación "A", "B", "C", "D", "E",
"F", así como el accionamiento de rotación del mismo alrededor
del eje geométrico "X" permiten el efecto de disposición
adecuada del elemento alargado 20 que viene desde el elemento
dispensador 19 independientemente de la conformación del soporte
toroidal 18 y del componente 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17 que se ha de
obtener.
El movimiento de distribución circunferencial
giratorio impartido al soporte toroidal 18 se controla
constantemente, en términos de velocidad angular, según la distancia
entre el punto de aplicación del elemento alargado 20 y el eje
geométrico de rotación X. En particular, la velocidad angular de
rotación se controla de tal manera que el soporte toroidal 18
presenta, en correspondencia con el punto de aplicación, una
velocidad de aplicación periférica que se controla de manera
constante según el índice de alimentación del elemento alargado 20
mediante el elemento dispensador 19.
Más específicamente, según otro aspecto de la
presente invención, se prevé que la velocidad periférica de
aplicación presente un valor nominal que es constantemente mayor y
directamente proporcional respecto al índice de alimentación teórico
del elemento alargado 20 mediante el elemento dispensador 19.
Debe especificarse que, para los propósitos de la
presente invención, el término "índice de alimentación teórico"
significa la cantidad lineal de elemento alargado 20 proporcionado
en la unidad de tiempo mediante el elemento dispensador 19, medido
en ausencia de tensiones internas sobre los propios elementos
alargados.
Esta definición se ha tener en cuenta
especialmente en el caso en el que, como en la realización
representada, el elemento dispensador 19 está constituido por un
extrusor que coloca en elemento alargado directamente sobre la
superficie 18a del bombo 18. En este caso, el índice de alimentación
teórico del elemento alargado 20 es el que se obtendría después del
extrusor si el propio elemento alargado no se sometiera a la acción
de retirada mediante el soporte toroidal 18. En ausencia de esta
acción de retirada, circunstancia que no se produce por ejemplo en
presencia de un festón entre el extrusor y el elemento dispensador,
el elemento alargado 20, antes de alcanzar el propio elemento
dispensador, sufre un cierto aumento con el consiguiente aumento de
su sección transversal.
De esta manera, el valor del índice de
alimentación teórico es menor que el valor de la velocidad que se
puede medir en el propio elemento alargado en correspondencia con el
puerto de salida del extrusor.
Preferiblemente, el valor nominal de la velocidad
periférica de aplicación es mayor que el índice de alimentación
teórico según una medida que no excede del 20%, determinando así una
acción de tensado longitudinal correspondiente sobre el elemento
alargado 20. Más específicamente, la velocidad de aplicación se
mantiene substancialmente igual que la velocidad de salida del
elemento alargado a través del puerto de salida del extrusor, que se
puede medir en la proximidad inmediata del propio puerto de salida.
De esta manera, las dimensiones en sección transversal del elemento
alargado colocado sobre el soporte toroidal 18 permanece
substancialmente idéntico a las del puerto de salida del extrusor.
Esto permite simplificar considerablemente la preparación de los
algoritmos informáticos que se han de usar para programar el esquema
de disposición de las vueltas durante la fase de diseño.
El mantenimiento de la velocidad de aplicación en
un valor mayor que el índice de alimentación teórico también
garantiza una adhesión óptima del elemento alargado contra la
superficie externa 18a del soporte toroidal 18.
También es ventajosamente posible modificar, si
es necesario, la velocidad de aplicación periférica respecto al
valor nominal para efectuar un control programado sobre las
dimensiones en sección transversal del elemento alargado 20. En
particular, es posible aumentar la velocidad de aplicación respecto
al valor nominal para obtener un estrechamiento del elemento
alargado 20 para formar vueltas 20a con una sección reducida en los
puntos en los que el perfil en sección transversal de un componente
es particularmente fino, al formarse por ejemplo en correspondencia
con los vértices presentados por las inserciones de relleno 9 en
correspondencia con sus bordes radialmente externos. También es
posible reducir la velocidad de aplicación al valor nominal, siempre
que se deseen obtener vueltas 20a con una sección transversal
aumentada por efecto del consiguiente aumento de la sección
transversal del elemento alargado.
La presente invención consigue importantes
ventajas.
El procedimiento permite formar elementos
estructurales incluso con configuraciones complejas, que tienen
diferentes variaciones del espesor, siempre usando un mismo elemento
alargado. En particular, el control sobre la velocidad de giro del
soporte toroidal efectuado según la presente invención permite
adaptar las dimensiones de la sección del elemento alargado según el
espesor requerido sobre el componente obtenido. También el control
sobre la orientación de las vueltas colocadas respecto a la
superficie externa del soporte toroidal permite obtener
considerables variaciones en el espesor.
También debe indicarse que, aplicando el elemento
alargado "de manera plana" tal como se describe anteriormente,
uno ventajosamente evita imponer cualquier deslizamiento transversal
del elemento alargado sobre las vueltas previamente colocadas, cuyo
deslizamiento sería imposible de realizar correctamente debido al
espesor natural del material elastomérico en crudo.
También debe indicarse que el brazo de robot es
adecuado para explotarse para controlar el accionamiento del soporte
toroidal frente al elemento o elementos dispensadores previstos en
una estación de trabajo, y para determinar la transferencia
secuencial del propio soporte toroidal a la estación de trabajo y/o
desde una estación de trabajo a otra.
Por lo tanto, es ventajosamente posible realizar
el ciclo de trabajo completo del neumático formando todos sus
componentes sobre el mismo soporte toroidal, transferido
secuencialmente entre las diferentes estaciones de trabajo mediante
uno o más brazos de robot que también accionan el propio soporte
toroidal para los propósitos de formar los componentes individuales
del propio neumático.
Todo el ciclo de trabajo se puede conducir
ventajosamente usando exclusivamente las dos fases fundamentales
siguientes, cada una de las cuales se ejecuta por lo menos una vez
durante la fabricación del neumático:
a) colocar segmentos precortados de un elemento
en forma de banda a lo largo de una dirección perpendicular al eje
de rotación del neumático;
b) colocar por lo menos un elemento alargado
continuo en la dirección circunferencial del neumático para cortar
dicho elemento después de su colocación.
En la realización descrita anteriormente, la fase
a) se realiza en la fabricación de las telas de carcasa 5, 6 y de
las capas de cintura 11. La fase b), a su vez, se realiza para
fabricar todos los otros componentes del neumático, tales como la
banda de rodadura 13, los flancos 15, las estructuras de refuerzo
anulares 7 y todos los otros elementos de relleno previstos en la
estructura del neumático 3, tal como se ha descrito
anteriormente.
Claims (13)
1. Procedimiento para la fabricación de
componentes de material elastomérico para un neumático para ruedas
de vehículos, que comprende las siguientes fases:
suministrar un elemento alargado continuo (20)
desde un elemento dispensador (19) colocado de manera adyacente a un
soporte toroidal (18) para aplicar dicho elemento alargado (20)
sobre el propio soporte toroidal;
impartir al soporte toroidal (18) un movimiento
de distribución circunferencial giratorio alrededor de su propio eje
geométrico de rotación (X), de manera que el elemento alargado (20)
se distribuye circunferencialmente sobre el soporte toroidal
(18);
efectuar desplazamientos relativos controlados
para la distribución transversal entre el soporte toroidal (18) y el
elemento dispensador (19) para formar con dicho elemento alargado
(20) un componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17) de un neumático (3)
definido por una pluralidad de vueltas (20a) colocadas en
aproximación y superposición mutua según una disposición
predeterminada en función de un perfil en sección transversal
predeterminado a conferir a dicho componente (9, 12, 13, 14, 15, 16,
17);
controlar el movimiento de distribución
circunferencial giratorio según la distancia entre un punto de
aplicación del elemento alargado (20) sobre el soporte toroidal (18)
y dicho eje geométrico de rotación (X), para conferir al propio
soporte toroidal, en correspondencia con el punto de aplicación, una
velocidad periférica de aplicación cuyo valor nominal excede, y es
directamente proporcional, a un índice de alimentación teórico del
elemento alargado (20) mediante dicho elemento dispensador (19);
caracterizado por el hecho de que se
consigue una etapa de modificar la velocidad periférica de
aplicación respecto a dicho valor nominal durante la aplicación del
elemento alargado (20) sobre el soporte toroidal (18), para realizar
una modificación programada de la sección transversal del elemento
alargado (20).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha etapa de modificación de la velocidad comprende por lo
menos una fase de aceleración en la que la velocidad periférica de
aplicación se aumenta respecto al valor nominal para determinar una
reducción de la sección transversal del elemento alargado (20).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha etapa de modificación de la velocidad comprende por lo
menos una fase de desaceleración en la que la velocidad periférica
de aplicación se reduce respecto al valor nominal para determinar un
aumento de la sección transversal del elemento alargado (20).
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la velocidad periférica de aplicación presenta un valor nominal
mayor que el índice de alimentación teórico según una medida que no
supera el 20%.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicho elemento dispensador (19) comprende un extrusor que tiene
un puerto de salida atravesado por dicho elemento alargado (20),
presentando dicha velocidad periférica de aplicación un valor
nominal substancialmente igual a una velocidad de salida del
elemento alargado (20) a través de dicho puerto de salida.
6. Procedimiento para la fabricación de
componentes de material elastomérico de un neumático para ruedas de
vehículos, en particular según la reivindicación 1, en el que dicho
elemento alargado (20) presenta un perfil en sección transversal
substancialmente aplanado, y en el que la orientación del elemento
alargado (20) respecto a una superficie externa (18a) del soporte
toroidal (18), en correspondencia con el punto de aplicación, se
modifica junto con dichos desplazamientos de distribución
transversal relativos para controlar el espesor del componente (9,
12, 13, 14, 15, 16, 17) que se fabrica.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el
que los movimientos de orientación mutua controlados se realizan
también entre el elemento dispensador (19) y el soporte toroidal
(18) para conferir al elemento alargado (20) una orientación
predeterminada respecto a una superficie de disposición presentada
por el soporte toroidal (18) en correspondencia con el punto de
aplicación.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el
que la orientación del elemento alargado (20) se mantiene
substancialmente paralela a dicha superficie de disposición.
9. Procedimiento según la reivindicación 6, en el
que la orientación del elemento alargado (20) respecto a la
superficie externa (18a) del soporte toroidal (18) se modifica
controlando el grado de superposición del elemento alargado (20)
sobre por lo menos una vuelta (20a) previamente formada de esta
manera.
10. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que la orientación del elemento alargado (20) respecto a dicha
superficie externa (18a) del soporte toroidal (18) se modifica
mediante dichos movimientos de orientación mutua controlados.
11. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 6,
en el que el movimiento de distribución circunferencial giratorio y
los desplazamientos de distribución transversales relativos se
realizan mediante un brazo de robot (22) que soporta el soporte
toroidal
(18).
(18).
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en
el que los desplazamientos de distribución transversales relativos
se realizan accionando el soporte toroidal (18) según al menos seis
eje de oscilación (A, B, C, D, E, F).
13. Procedimiento para la fabricación de
componentes de material elastomérico de un neumático para ruedas de
vehículos, en particular según la reivindicación 1 ó 5, en el que el
esquema de disposición de las vueltas (20a) formadas por el elemento
alargado (20) se predetermina en un ordenador electrónico a través
de las fases siguientes:
almacenar el perfil en sección transversal de
dicho por lo menos un componente de material elastomérico (9, 12,
13, 14, 15, 16, 17);
almacenar el perfil en sección transversal de
dicho elemento alargado (20);
proyectar el perfil en sección transversal del
elemento alargado (20) en el perfil en sección transversal del
componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17);
repetir la proyección del perfil en sección
transversal del elemento alargado (20), en aproximación y por lo
menos superposición parcial al perfil previamente proyectado,
repetidamente hasta ocupar substancialmente toda la sección del
perfil en sección transversal del componente (9, 12, 13, 14, 15, 16,
17);
almacenar el número y la posición del perfil en
sección transversal del elemento alargado (20)
proyectado en el perfil en sección transversal del componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17), para definir un programa de trabajo que se utiliza para controlar dicho movimiento de distribución circunferencial y dichos desplazamientos de distribución transversales relativos.
proyectado en el perfil en sección transversal del componente (9, 12, 13, 14, 15, 16, 17), para definir un programa de trabajo que se utiliza para controlar dicho movimiento de distribución circunferencial y dichos desplazamientos de distribución transversales relativos.
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