ES2308237T3 - Metodo y aparato de fabricacion de neumaticos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de neumáticos, que comprende las etapas de: - montar unos componentes (5, 5a, 6, 9, 11, 12) de un neumático que se trabaja (2) sobre una superficie de disposición (15a) de un elemento de soporte (15), en el que por lo menos uno de dichos componentes (5, 5a, 6, 9, 11, 12) se forma a través de las etapas de: - colocar el elemento de soporte (15) frente a una boquilla (20) de un dispositivo de suministro (16); - suministrar un material elastómero a través de la boquilla (20), para formar un elemento alargado continuo (17); - realizar un movimiento relativo entre el elemento de soporte (15) y la boquilla (20) para enrollar y distribuir el elemento alargado continuo (17) a lo largo de una trayectoria preestablecida sobre la superficie de disposición (15a) del propio elemento de soporte, para formar el componente del neumático (5, 5a, 6, 9, 11, 12); - controlar, durante la formación del componente del neumático (5, 5a, 6, 9, 11, 12), la orientación de la boquilla (20) alrededor de la dirección de salida (Z-Z) del elemento alargado (17) desde la boquilla (20), de manera que siga dicha superficie de disposición (15a).
Description
Método y aparato de fabricación de
neumáticos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de neumáticos y a un aparato para la
fabricación de neumáticos según dicho procedimiento.
Un neumático generalmente comprende una
estructura de carcasa que incluye por lo menos una tela de carcasa
tiene unas solapas de extremo en acoplamiento con respectivas
estructuras de anclaje anulares, formada cada una usualmente de una
inserción anular sustancialmente circunferencial a la cual está
aplicada por lo menos una inserción de relleno, en una posición
radialmente externa.
Asociada con la estructura de carcasa hay una
estructura de cintura le comprende una o más capas de cintura,
dispuestas en relación radial superpuesta unas respecto a otras y a
la tela de carcasa y que tienen de refuerzo textiles o metálicas
con una orientación cruzada y/o sustancialmente paralelas a la
dirección de extensión circunferencial del neumático. Antes o
después del montaje de la estructura de cintura a la estructura de
carcasa, se aplica una banda de rodadura de material elastomérico a
la misma estructura de cintura en una posición radialmente
externa.
Por otra parte, respectivos flancos de material
elastomérico se aplican a las superficies laterales del éxito de
carcasa, extendiéndose cada uno del segundo de los bordes laterales
de la banda de rodadura hasta cerca de la respectiva estructura
anular de anclaje a los talones.
Debe señalarse, para los objetivos de la
presente descripción que mediante el término "material
elastomérico" se indica una composición comprende al menos
polímero elastomérico y al menos un relleno de refuerzo.
Preferentemente esta composición comprende además aditivos tales
como un agente de reticulación y/o un plastificante. Debido a la
presencia del agente de reticulación, este material puede
reticularse a través del calentamiento, para formar el artículo
final de fabricación.
De acuerdo con procedimientos convencionales de
fabricación, la banda de rodadura y los flancos, así como otros
componentes estructurales de neumático, son realizando cada uno a
partir de un elemento de sección extruido de forma continua el
cual, después del enfriamiento para establecer su conformación
geométrica, se almacena sobre mesas o bobinas adecuadas. El
producto semiacabado en forma de secciones o de una banda continua
se envía entonces una unidad de alimentación cuya tarea es recoger
las secciones o cortar la banda continua en secciones de una
longitud predeterminada, cada una constituyendo la banda de rodadura
o uno de los flancos para aplicar en forma circunferencial al
neumático en proceso.
En la patente US 5.171.394, los componentes
estructurales del neumático se colocan sobre un tambor rígido
mediante un extrusor de desplazamiento positivo que tiene un puerto
de salida de tamaños pequeños ubicado en la proximidad de la
superficie sobre la cual debe aplicarse el elastómero. Los
componentes de material elastomérico se forman a través del
movimiento del extrusor relativo a la superficie del soporte
toroidal conducido en rotación, concurrentemente con el suministro
del material elastomérico en forma de un elemento alargado
continuo.
De acuerdo con los documentos WO 00/35666 y WO
01/36185 en nombre del mismo solicitante, algunos componentes del
neumático, entre los cuales la banda de rodadura y los flancos por
ejemplo, se obtienen a través de la entrega de un elemento alargado
desde un extrusor, para distribuirlo adecuadamente sobre el tambor
que transportan neumático el proceso, mientras dicho neumático es
colocado sobre su eje. Simultáneamente, el tambor de soporte, que
cuelga desde un brazo robotizado, se mueve frente al extrusor para
ocasionar la distribución transversal del elemento alargado y
formar de esta manera una pluralidad de bobinas con el mismo,
estando dichas bobinas dispuestas próximas unas respecto a otras
y/o radialmente superpuestas para definir el componente estructural
del neumático.
En el documento WO 04/041522 también a nombre
del mismo solicitante, se prevé que la estructura de carcasa esté
formada a través del montaje de producto semiacabados sobre un
tambor de soporte o para ser acoplados a continuación con la
estructura de cintura realizada sobre un tambor auxiliar. El tambor
utilizado en la etapa de acoplamiento de la estructura de carcasa
con la estructura de cintura está en relación con un dispositivo de
accionamiento que comprende una corredera móvil o brazo robotizado
diseñado para transferir de forma secuencial dicho tambor y moverlo
de forma conveniente enfrente de una serie de extrusores cada uno
ajustado para colocar un respectivo elemento último alargado de
material elastomérico sobre la estructura de carcasa y/o estructura
de cintura, estando las características fisicoquímicas de dicho
elemento alargado específicamente seleccionadas sobre la base del
tipo de componente a fabricar mediante el extrusor individual, para
formar la banda de rodadura y los flancos del neumático. En una
realización alternativa, el tambor de soporte es soportado por una
corredera y el extrusor o extrusores son radial y/o
transversalmente móviles relativos al eje geométrico del tambor
para causar la distribución de los respectivos elementos alargados
formados en bobinas dispuestos radialmente próximos uno respecto a
otros contra los lados opuestos del neumático en proceso.
Un procedimiento similar de fabricación de
neumáticos y un aparato correspondiente para llevar a cabo el
procedimiento se describen en el documento EP 1 418
043-A.
\newpage
El solicitante ha percibido que cuando se usa un
elemento alargado que tiene una sección básicamente aplanada, la
colocación de dicho elemento en una posición desea sobre la
superficie de disposición se puede controlar difícilmente de una
manera suficientemente precisa, sobre todo cuando dicha superficie
tiene un perfil curvilíneo. En particular, esta situación se puede
encontrar en las zonas de transición entre la banda de rodadura y
los flancos.
Además, la disposición del elemento alargado
usualmente se realiza en un plano paralelo a la superficie de
colocación, es decir, el eje mayor del perfil en sección transversal
paralelo a la superficie de colocación, y esto provoca
imprecisiones en la colocación y distorsiones en la estructura
geométrica del propio elemento alargado, en el tramo entre el punto
de salida de la matriz del extrusor y el punto de aplicación.
El solicitante también ha verificado la
posibilidad de hacer que el elemento alargado tome una orientación
incidente respecto a la superficie de disposición mediante la
colocación de las bobinas con un paso de enrollado axial menor que
la anchura máxima del elemento alargado. Haciendo esto, de hecho,
cada bobina estará colocada en una relación axialmente desplazada
respecto a la bobina formada previamente y solapando radialmente
parte de su anchura, para tomar una orientación inclinada a ambos
lados del borde lateral de dicha bobina formada previamente.
Mediante la formación de varias bobinas en sucesión de la manera
descrita anteriormente, el elemento alargado se puede colocar
gradualmente para tomar una orientación cercana a la perpendicular
respecto a la superficie de disposición, es decir, con el eje mayor
del perfil en sección transversal substancialmente perpendicular a
la superficie de disposición.
Sin embargo, se ha determinado que esto podría
forzar a que el elemento alargado sufra distorsiones geométricas
adicionales.
Para reducir las distorsiones geométricas
descritas anteriormente a límites aceptables, puede ser necesario
además que la matriz de salida del extrusor se mantenga separada a
una distancia de la superficie de disposición, que también
penalizará un control preciso en la colocación.
Por lo tanto, según la presente invención, el
solicitante se dio cuenta de la posibilidad de obtener un mejor
control de la geometría del artículo de fabricación mediante un
control conveniente de la orientación del elemento alargado
alrededor de su extensión longitudinal durante el suministro, para
contrarrestar de manera eficiente la tendencia natural del propio
elemento alargado que se ha de colocar orientación dada respecto a
la superficie de disposición. Sin embargo, la realización de este
tipo de control con la ayuda de los procedimientos y los aparatos
de la técnica conocida es bastante complicada, ya que se requería el
uso de robots o positivos de manipulación de estructura compleja y
difícil control en funcionamiento, en particular cuando se utilizan
tambores pesados y voluminosos, tal como sucede en la fabricación de
neumáticos para camiones y similares, por ejemplo.
Por lo tanto, el solicitante ha encontrado si
una boquilla adecuada que se ha de orientar alrededor de su eje
longitudinal presenta la dirección de salido del material está
dispuesta sobre el extrusor, es posible seguir el perfil de la
superficie disposición incluso moviendo meramente el tambor y/o el
extrusor sobre uno o dos ejes cartesianos sin requerir
necesariamente la ayuda de un robot.
En un primer aspecto, la invención se refiere a
un procedimiento para la fabricación de neumáticos, que comprende
las etapas de: montar unos componentes de un neumático que se
trabaja sobre una superficie de disposición de un elemento de
soporte, en el que por lo menos uno de dichos componentes se forma a
través de las etapas de: colocar el elemento de soporte frente a
una boquilla de un dispositivo de suministro; suministrar un
material elastómero a través de la boquilla, para formar un elemento
alargado continuo; realizar un movimiento relativo entre el
elemento de soporte y la boquilla para enrollar y distribuir el
elemento alargado continuo a lo largo de una trayectoria
preestablecida sobre la superficie de disposición del propio
elemento de soporte, para formar el componente del neumático;
controlar, durante la formación del componente del neumático, la
orientación de la boquilla alrededor de la dirección de salida del
elemento alargado desde la boquilla, de manera que siga dicha
superficie de disposición.
En consecuencia, el solicitante se ha dado
cuenta que se podría conseguir una mayor precisión el
posicionamiento del elemento alargado dispuesto sobre el artículo
de fabricación si la boquilla del elemento alargado estaba
orientado de manera adecuada. De hecho, es ventajosamente posible
extrudir el elemento alargado según una orientación correspondiente
a la requerida en el punto de disposición. Así, la boquilla se puede
colocar en una proximidad cercana al punto de aplicación del
elemento alargado, de manera que se evitan distorsiones en la
estructura de dicho elemento en el tramo entre la salida de la
boquilla y el punto de aplicación.
En otro aspecto, la invención se refiere a un
aparato para la fabricación de neumáticos, que comprende: por lo
menos un elemento de soporte; unos dispositivos para montar
componentes de un neumático que se trabaja sobre una superficie de
disposición llevada por el elemento de soporte; en el que dichos
dispositivos de montaje comprenden: por lo menos un dispositivo de
suministro previsto para suministrar un elemento alargado continuo
de material elastómero a través de una boquilla; unos dispositivos
de accionamiento diseñados para provocar un movimiento relativo
entre dicho elemento de soporte y dicha boquilla, para formar el
componente de neumático sobre dicha superficie de disposición; unos
dispositivos para controlar la orientación de la boquilla alrededor
de la dirección de salida del elemento alargado desde la
boquilla.
Otros detalles y ventajas se harán más evidentes
a partir de la descripción detallada de una realización preferida,
pero no exclusiva de un procedimiento y un aparato para la
fabricación de neumáticos según la presente invención.
Esta descripción se realizará a continuación con
referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados a modo de ejemplo
no limitativo, en los cuales:
- la figura 1 muestra esquemáticamente una
estación de trabajo que incorpora aparatos según la presente
invención;
- la figura 2 es una vista planta esquemática de
otro ejemplo de aplicación del aparato de referencia;
- la figura 3 muestra un detalle de construcción
del aparato en cuestión, seccionado a lo largo de plano diametral a
una boquilla de un dispositivo de suministro;
- la figura 3a muestra un detalle visto en la
figura 3 a una escala ampliada;
- la figura 4 es una sección tomada a lo largo
de la línea IV-IV en la figura 3;
- las figuras 5 y 6 hasta el aparato de la
invención en dos carentes condiciones operativas;
- las figuras 7a y 7b muestran respectivamente
dos esquemas disposición diferentes, de un elemento alargado
continuo, para realizarse mediante el aparato de referencia;
- la figura 8 muestra, a modo de ejemplo, un
neumático que se obtiene según la presente invención, en una vista
parcial en sección.
Con referencia en particular a los dibujos, un
aparato para la fabricación de neumáticos, para poner en práctica un
procedimiento según la presente invención, se ha identificado en
general mediante la referencia numérica 1.
La invención pretende la fabricación de
neumáticos del tipo generalmente indicado con 2 en la figura 8, que
comprenden esencialmente una estructura de carcasa 3 de una
conformación sustancialmente toroidal, una estructura de cintura 4
de una conformación sustancialmente cilíndrica y que se extiende
radialmente alrededor de la estructura de carcasa 3, una banda de
rodadura 5 aplicada en la estructura de cintura 4 en una posición
circunferencialmente externa, y un par de flancos 6 aplica dos
lateralmente a la estructura de carcasa 3, en lados opuestos.
Cada uno de los flancos 6 y la banda de rodadura
5 comprende esencialmente por lo menos una capa de material
elastómero de un espesor adecuado. También asociada con la banda de
rodadura 5 puede haber una llamada capa inferior 5 material
elastómero de una composición y características físicoquímicas
adecuadas, que actúa como una interfaz entre la banda de rodadura y
la estructura de cintura 4 subyacente.
La estructura de carcasa 3 comprende un par de
estructuras de anclaje anulares 7, integradas en regiones
usualmente identificadas como "talones", que consiste cada uno
por ejemplo en una inserción anular sustancialmente circunferencial
8, usualmente llamada "núcleo de talón", que lleva un relleno
elastomérico 9 en una posición radialmente externa. En acoplamiento
con cada una de las estructuras de anclaje anulares están las
solapas de extremo 10a de por lo menos una tela de carcasa 10 que
comprende cuerdas textiles o metálicas que se extienden
transversalmente respecto a la extensión circunferencial del
neumático 2, siguiendo posiblemente una inclinación predeterminada
desde una de las estructuras anclaje anulares 7 a la otra.
Finalmente, en neumáticos de tipo sin tubo, es decir, si un tubo de
aire, la estructura de casas tiene una capa de material elastómero
sustancialmente estanca al aire, identificada en general como el
"revestimiento", en una posición radialmente interna.
En neumáticos que funcionan planos o neumáticos
para usos particulares también se pueden prever inserciones de
refuerzo auxiliares 12, del tipo usualmente indicado como
"inserciones de los flancos" por ejemplo, aplicadas cerca de
los flancos 6 internamente en la tela de carcasa 10, tal como se
muestra en línea discontinua, o entre dos telas de carcasa
emparejadas.
La estructura de cintura 4 puede comprender a su
vez una o más capas de cintura 13a, 13b que incluyen cuerdas
metálicas o textiles inclinadas de una manera adecuada respecto a la
extensión circunferencial del neumático 2, según orientaciones
respectivamente atravesadas entre una capa de cintura y la otra, así
como una posible capa de cintura externa que comprende una o más
cuerdas enrolladas circunferencialmente en bobinas dispuestas
axialmente en una relación una al lado de la otra alrededor de las
capas de cintura 13a, 13b.
El aparato 1, posiblemente integrado en una
planta (no representada en conjunto) dedicada a la producción de
neumáticos o a la ejecución de parte de las operaciones de trabajo
previstas en el ciclo de producción del neumático, comprende unos
dispositivos 14 para montar por lo menos parte de los componentes de
construcción del neumático 1 sobre por lo menos un elemento de
soporte 15.
En los ejemplos mostrados solamente como
indicación, parte de los componentes de construcción del neumático
2, tal como las telas de carcasa 10, las estructuras de anclaje
anulares 7 y/o la estructura de cintura 4, están previstos que se
realizan en forma de productos semiacabados y que se montan
posteriormente sobre el elemento de soporte 15.
Dependiendo de los usos y que las etapas del
proceso implicadas, este elemento de soporte 15 se puede
representar por lo tanto mediante un tambor de construcción
convencional de conformación cilíndrica, del tipo habitualmente
utilizado para el montaje de los componentes que cooperan en la
formación de la estructura de carcasa, o mediante el propio
neumático 2 que se forma sobre el tambor de construcción un tambor
de conformación utilizado para obtener el montaje de la estructura
de cintura 4 sobre la estructura de carcasa 3.
Alternativamente, si cada uno de los componentes
de construcción del neumático 2 se hace a través de la aplicación
secuencial de productos semiacabados elementales sobre el elemento
de soporte 15 o el neumático 2 bajo funcionamiento, cuyos productos
semiacabados consisten en elementos alargados continuos de material
elastómero y/o una o más cuerdas textiles o metálicas incorporadas
en una capa de material elastómero, el elemento de soporte puede
comprender un soporte toroidal rígido que se conforma a las
superficies internas del propio neumático, tal como se describe en
los documentos WO 00/35666 y WO 01/36185 a nombre del mismo
solicitante, por ejemplo.
Para el propósito de fabricación de los
componentes de material elastómero, tal como la banda de rodadura
5, los flancos 6, la posible capa inferior 5a, los rellenos 9, el
revestimiento 11, y/o las posibles inserciones de los flancos 12,
dichos dispositivos de montaje 14 comprenden preferiblemente por lo
menos un extrusor 16 u otro dispositivo de suministro adecuado,
colocado para suministrar por lo menos un elemento alargado continuo
17 directamente contra la superficie de disposición del elemento de
soporte 15, o contra los componentes del neumático previamente
formado o que se forma sobre el propio elemento de soporte.
El extrusor 16 tiene una cabeza de extrusión 18
que lleva una pared frontal fija 19, desde la cual sobresale una
boquilla 20, pasando dicha boquilla longitudinalmente a través de un
conducto de conexión 20a que se extiende en la extensión de una
abertura de suministro 19a formada a través de la pared frontal 19
y que termina en una matriz de salida 21, desde la cual sale el
elemento alargado continuo 17. Unos dispositivos de
termorregulación 20b se pueden asociar con la boquilla para
controlar la temperatura del material elastómero que fluye a lo
largo del conducto de conexión 20a.
La matriz 21 tiene preferiblemente un perfil en
sección transversal que es substancialmente alargado a lo largo de
su eje de extensión principal N-N perpendicular a la
dirección de salida Z-Z del material elastómero
paralelo a la extensión longitudinal de la boquilla 20, para
proporcionar al elemento alargado continuo 17 un perfil en sección
transversal que es un perfil substancialmente aplanado, rectangular,
trapezoidal, elíptico o lenticular, etc., por ejemplo, cuyos
tamaños en sección transversal son muy reducidos respecto a los
tamaños en sección transversal del componente 5, 5a, 6, 9, 11, 12
que se desea realizar. A modo de ejemplo, el elemento alargado
continuo 17 puede tener una anchura incluida, solamente como
indicación, entre 3 mm y 15 mm, y un espesor comprendido entre 0,5
mm y
1,2 mm.
1,2 mm.
El componente 5, 5a, 6, 9, 11, 12 en su
configuración final se obtiene suministrando el elemento alargado
17 sobre el elemento de soporte 15 colocado previamente frente a la
boquilla 20, mientras los dispositivos de accionamiento 22 realizan
un movimiento entre el elemento de soporte y la boquilla, para
enrollar y distribuir el elemento alargado continuo 17 en una
trayectoria predeterminada sobre la superficie de disposición 15a
del propio elemento de soporte. Para este propósito, los
dispositivos accionamiento 22 comprenden por lo menos un motor 23 o
elementos rotativos equivalentes colocados para accionar el elemento
de soporte 15 en rotación para proporcionar a la superficie de
disposición 15a un movimiento de rotación para el enrollado
circunferencial del elemento alargado 17 alrededor de un eje
geométrico del propio elemento de soporte.
Al mismo tiempo con la rotación impuesta al
elemento de soporte 15, unos elementos 24 diseñados para el
accionamiento de movimientos de traslación realizan unos movimientos
transversales entre la boquilla 20 y el propio elemento de soporte,
para distribuir el elemento alargado continuo 17 en bobinas 25
dispuestas cercanas entre sí en una dirección axial y/o
superpuestas entre sí en una dirección radial, para seguir la
superficie de disposición 15a a lo largo de una trayectoria de
disposición predeterminada basada en un perfil en sección
transversal deseado que se proporciona al componente 5, 5a, 6, 9,
11, 12 que se fabrica.
Según la realización en la figura 1, los
dispositivos de accionamiento 22 comprenden esencialmente un brazo
robotizado colocado para acoplarse de manera que se pueda retirar al
elemento de soporte 15, y que integra los elementos de
accionamiento de rotación 23 diseñados para realizar la rotación del
propio elemento de soporte alrededor de su eje geométrico, y los
elementos de racionamiento de traslación 24 se realizan movimientos
de distribución transversal. A modo de ejemplo, se puede utilizar un
brazo robotizado antropomorfo de siete ejes tal como se describe en
los documentos WO 00/35666 y WO 01/36185 a nombre del mismo
solicitante.
En la realización en la figura 2, los
dispositivos de accionamiento 22 comprenden una corredera 26 que
lleva los elementos de accionamiento de rotación 23 para su
acoplamiento con el elemento de soporte 15.
La corredera 26 es preferiblemente desplazable a
lo largo de una estructura de guía 27 entre una primera posición y
una segunda posición, identificadas con una línea discontinua y una
línea continua respectivamente en la figura 2. En la primera
posición, la corredera 26 lleva el elemento de soporte 15 frente a
una estación de trabajo 28 dedicada a la formación de la estructura
de carcasa 3 y/o la estructura de cintura 4, a través de la
aplicación de las telas de carcasa 10, las estructuras de anclaje
anulares 7, las capas de cintura 13a, 13b y/o otros componentes de
construcción hechos en forma de unos productos semiacabados tal como
se describe en el documento WO 04/041522, por ejemplo.
\newpage
En la segunda posición, la corredera 26 lleva el
elemento de soporte 15 frente a dicho por lo menos un extrusor 16 u
otro elemento de suministro para la fabricación de otros componentes
estructurales 5, 5a, 6, 9, 11, 12 de material elastómero, a través
del enrollado del elemento alargado continuo 17.
En esta realización, los elementos de
accionamiento de traslación 24 pueden comprender, por ejemplo, la
misma estructura de guía 27 asociada con la corredera 26, y/o otras
guías deslizantes 29 asociadas con el extrusor 16 para provocar un
movimiento relativo entre el elemento de soporte 15 y el propio
extrusor en una primera y/o una segunda direcciones X, Y
respectivamente ortogonales.
El aparato 1 también comprende dispositivos de
control identificados en general con la referencia numérica 30 que,
durante la disposición del elemento alargado 17 para formar el
componente 5, 5a, 6, 9, 11, 12 del neumático 2, controlan la
orientación de la boquilla 20 alrededor de la dirección de salida
Z-Z del propio elemento alargado, para modular de
una manera conveniente la orientación del mismo respecto a la
superficie de disposición 15a, tal como quedara más claro a
continuación.
En mayor detalle, tal como se aprecia mejor en
la figura 3, la boquilla 20 está soportada de manera rotativa
respecto a la pared frontal 19 de la cabeza de extrusión 18 mediante
dispositivos de conexión 31 que, en el ejemplo representado,
comprenden un primer y un segundo cojinetes radiales 32, 33
colocados sobre un conector de extremo 34 previsto sobre la
boquilla 20 sobre el lado opuesto de la matriz 21.
El primer cojinete radial 32 está acoplado con
un primer reborde 35 fijado a la pared frontal 19 de la cabeza de
extrusión 18, mientras que el segundo cojinete radial 33 está
acoplado, en una posición axialmente separada del primer cojinete
32, con un segundo reborde 36 fijado a la pared frontal 19 mediante
un separador 36a. Un cojinete de empuje 27 está también interpuesto
de manera cooperativa entre un resalte radial 37a formado en el
conector de extremo 34 de una boquilla 20 y el segundo reborde 36
conectado rígidamente a la pared frontal 19.
Un accionador 38 permite que la boquilla 20 se
accione en rotación alrededor de la dirección Z-Z.
El accionador 38 puede comprender un motor por ejemplo, que se
sujeta a la pared frontal 19 y lleva un tornillo helicoidal 38a
engranado de manera operativa con una rueda dentada 39 llevada de
manera coaxial mediante el conector de extremo 34, entre el primer
y el segundo cojinete es radiales 32, 33.
Preferiblemente, los dispositivos de conexión 31
también comprenden un asiento de acoplamiento 40a, 40b formado en
el conector de extremo 34 de la boquilla 20 y/o en la abertura de
suministro 19a de la pared frontal 19, para acoplarse de manera
rotativa con un manguito de unión 41 que pasa longitudinalmente a
través de un conducto de unión 41c que se extiende entre la
abertura de suministro y el conducto de conexión 20a que pasa a lo
largo de la boquilla 20.
En una solución preferida, se prevén dos
asientos de acoplamiento, indicados con las referencias numéricas
40a y 40b; están formados en la pared frontal 19 y en la boquilla 20
respectivamente, en una relación de alineación axial, y se acoplan
respectivamente a una primera porción 41a del manguito de unión 41
que sobresale respecto a la boquilla 20, y una segunda porción 41b
del propio manguito de unión, que sobresale respecto a la pared
frontal 19.
Definida entre el manguito de unión 41 y el
asiento de acoplamiento 40a, 40b hay por lo menos una separación 42
que se comunica con el conducto de conexión 20a y se coloca para
recibir una pequeña porción de material elastómero transportado
hacia la matriz 21, durante el funcionamiento del extrusor 16.
Formado a lo largo de la separación 42 hay por
lo menos un estrecho paso calibrado 42a para el estancamiento y la
reticulación del material elastómero, dimensionado de manera que se
ralentiza el flujo hacia abajo del propio material en una extensión
tal que dicho material se somete a reticulación, también mediante el
efecto del calor almacenado mediante el material durante la etapa
de plastificado realizada en el extrusor, y/o transmitido a través
de las paredes de la cabeza de extrusión 18 y/o la boquilla 20.
En la realización mostrada, el estrecho paso
calibrado 42a se extiende substancialmente a lo largo de toda la
extensión axial de la primera porción 41a del manguito de unión 41,
y se define mediante una ligera separación mecánica, solamente como
indicación incluida entre aproximadamente 0,05 mm y aproximadamente
0,5 mm, creada entre el diámetro externo del propio manguito y el
diámetro del correspondiente asiento de acoplamiento 40a.
El tamaño del estrecho paso calibrado se adapta
para provocar la reticulación del material elastómero y, por lo
tanto, la detención del flujo de material a lo largo de la propia
separación, antes de que dicho material alcance las superficies
encaradas entre sí de la pared frontal 19 y el conector de extremo
34 de la boquilla 20. Una o más ranuras circunferenciales 43
dispuestas en la primera porción 41a del manguito de unión 41 y/o
la correspondiente porción 40a del asiento de acoplamiento forman
substancialmente una trayectoria de laberinto que pretende promover
el estancamiento del material elastómero para formar, después de su
reticulación, una especie de anillo de sellado en cada una de las
propias ranuras.
Debido al estancamiento y la reticulación de
material elastómero en el estrecho paso calibrado 42a, no se
produce la transmisión de fuerzas de empuje axial demasiado fuertes
a la boquilla 20, incluso en presencia de altas presiones de
alimentación de aproximadamente 1000 bars del material elastómero.
De hecho, debe indicarse en esta conexión que la acción de empuje
ejercida por el material elastómero bajo presión se refiere
solamente a la extensión radial de los extremos del manguito de
unión 41, y/o los correspondientes asientos de acoplamiento 40a,
40b. Este empuje axial se puede contrarrestar fácilmente mediante el
manguito de empuje 37.
Puede apreciarse que en la realización preferida
aquí representada, el manguito 41 actúa como un pistón empujado
mediante la presión del material elastómero y transfiere su
superficie de sellado desde la radial (que requeriría una alta
carga axial y, por lo tanto, generaría un importante par de
fricción) a la cilíndrica axial, sobre la cual también está
dispuesta dicha trayectoria en laberinto.
Las tolerancias axiales dispuestas entre el
manguito de unión 41 y los asientos acoplamiento 40a, 40b de hecho
se pueden ajustar ventajosamente de tal manera que permita que el
material elastómero penetre radialmente en el interior de la
separación 42 en la zona próxima a la abertura de suministro 19a,
para hacer que el manguito de unión 41 de tope contra el conector
de extremo 34 y así utilice la presión del material elastómero para
empujar de manera constante el manguito de unión contra la boquilla
20.
De esta manera, la fricción de deslizamiento
sobre la superficie de contacto entre el manguito de unión 41 y la
boquilla 20 se puede eliminar completamente, constituyendo dicha
fricción la mayor parte del parque resistencia a la rotación de la
propia boquilla. Para facilitar la rotación de la boquilla 20, el
manguito de unión 41 se puede hacer ventajosamente de una aleación
de bronce u otros materiales sinterizados adecuados para ofrecer un
bajo coeficiente de fricción respecto al material (generalmente a
cero) de los otros componentes contiguos.
El control del accionador 38 se realiza mediante
una unidad de control 44, preferiblemente representada mediante una
unidad de procesamiento programable electrónica que también
supervisan el funcionamiento del extrusor 16 y los dispositivos de
accionamiento 22. La unidad de control 44 realiza un control de la
disposición de las bobinas 25 accionando la boquilla 20 en rotación
según un programa predeterminado, para controlar la orientación de
dicha boquilla 20 alrededor de la dirección de salida
Z-Z del elemento alargado continuo 17 desde la
matriz 21, de tal manera que se permita que la boquilla siga de una
manera adecuada la superficie de disposición 15a del elemento de
soporte 15, durante la formación del componente 5, 5a, 6, 9, 11, 12
del neumático 2.
El mayor detalle, el control de la rotación de
la boquilla 20 se puede realizar modulando la orientación de la
propia boquilla para mantener de manera constante el eje de
extensión principal N-N de dicha matriz 21
substancialmente perpendicular, o en cualquier caso dispuesto con
una incidencia marcada, tal como se muestra en la figura 6,
respecto a la superficie de disposición 15a en el punto de
aplicación del elemento alargado 17, para formar las bobinas 25 que
siguen una disposición "a modo de reborde", tal como se muestra
en la figura 7a.
De esta manera, es posible forma un gran espesor
de material elastómero sobre la superficie de disposición 15a, a
través de la colocación de una única capa de bobinas 25, se reduce
ventajosamente el tiempo de trabajo comparado con la disposición de
muchas capas de bobinas superpuestas, tal como se requiere para
obtener el mismo espesor a través de una modalidad de disposición
"plana". Además, incluso cuando se requiere la colocación de
dos o más capas de bobinas 25, debido a la posibilidad de formar
grandes espesores mediante una única capa, la cantidad de aire
usualmente atrapado en el material elastómero entre bobinas
adyacentes cerca de los bordes laterales opuestos del elemento
alargado 17 se reduce mucho.
Alternativamente, la orientación de la boquilla
20 se puede controlar para mantener de manera constante el eje de
extensión principal N-N de la matriz 21 paralelo a
la superficie de disposición 15a en el punto de aplicación del
elemento alargado 17, tal como se muestra en la figura 5, para
formar bobinas 25 que siguen una disposición "plana" tal como
se muestra en la figura 7b. Esta modalidad de disposición permite
que se formen rápidamente componentes de un espesor reducido tal
como el revestimiento 11 o la capa inferior 5a de la banda de
rodadura 5.
Si se requiere, la orientación de la boquilla 20
también se puede modular ventajosamente durante la formación del
componente 5, 5a, 6, 9, 11, 12, en cualquier posición intermedia
entre la condición de disposición "plana" y la condición de
disposición "a modo de reborde". La posibilidad de orientar el
elemento alargado 17 respecto a la superficie de disposición 15a
permite una mayor flexibilidad y precisión en el control del
espesor de la capa formada de las bobinas 25 dispuestas una al lado
de la otra, y hace posible obtener también componentes que tienen
un perfil complicado.
Para permitir que la unidad de control 44
realice un control eficiente de la orientación de la boquilla 20,
está previsto que durante la disposición del elemento alargado 17 se
detecte de manera cíclica por lo menos un parámetro relativo a la
orientación de la boquilla 20, por ejemplo mediante un codificador
45 asociado con el accionador 38, o cualquier otro dispositivo
adecuado. Un comparador 46, posiblemente integrado en la unidad de
control 44 recibe cíclicamente una señal representativa de la
orientación de la boquilla 20 desde el codificador 45, y la compara
con por lo menos un parámetro de referencia predeterminado,
almacenado en la propia unidad de control, por ejemplo. Cuando el
parámetro detectado mediante el codificador 45 difiere del
parámetro de referencia almacenado, la unidad de control 44 actúa
sobre el accionador 38 para modificar la orientación de la boquilla
20, para conformarla al parámetro de referencia.
Por lo tanto, la invención permite un excelente
control geométrico de los componentes 5, 5a, 6, 9, 11, 12, hecho
sobre el elemento de soporte 15 que se ha de obtener, a través de un
control adecuado de la orientación del elemento alargado 17
alrededor de su extensión longitudinal durante el suministro, en
lugar de la tendencia natural del propio elemento alargado a tomar
una orientación paralela a la superficie de disposición.
Además, la invención permite que el perfil de la
superficie de disposición 15a sea seguido también mediante un
movimiento simple del elemento de soporte 15 y/o el extrusor 16
sobre uno o los dos ejes cartesianos, sin requerir necesariamente
la ayuda de dispositivos de accionamiento complicados, en particular
cuando se utilizan tambores muy pesados y voluminosos, tal como
sucede en la fabricación de neumáticos para camiones y similares,
por ejemplo.
También debe indicarse que el control de la
orientación del elemento alargado 17 realizado a través de la
rotación de la boquilla 20 permite que la matriz 21 se mantenga en
cercana proximidad a la superficie de disposición, evitando así que
tensiones y distorsiones se impongan al propio elemento
alargado.
Los recursos adoptados en la realización de los
dispositivos de control 30 producen además un sistema de sellado
rotativo capaz de resistir presiones tan altas como de 1000 bars y
temperaturas del orden de 150ºC, mientras se mantiene un bajo par de
resistencia a la rotación de la boquilla 20, de manera que el tiempo
de rotación no se aumenta, lo cual provocará una reducción en la
precisión de la rotación, sin la aplicación de motores de reducción
de gran potencia y, en consecuencia, sin requerir un volumen que no
se puede proponer para un uso práctico.
Finalmente se apreciará que el procedimiento y
el aparato según la invención se pueden aplicar e integrar
respectivamente en aparatos de fabricación tradicionales, en los
cuales las ventajas de una disposición a modo de espiral de por lo
menos un elemento continuo de material elastómero se obtiene sin
estar obligado a utilizar brazos robotizados tal como se ha
descrito anteriormente, no solamente cuando dichos brazos son muy
voluminosos, tal como en la fabricación de neumáticos para camiones
o similares, tal como ya se ha mencionado, sino también cuando
dicha operación de disposición se realiza con orientaciones
particulares debido a la curvatura particular de la banda de
rodadura por ejemplo, como es el caso de los neumáticos para
vehículos de dos ruedas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
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\bullet WO0035666A [0008] [0032] [0038]
\bullet WO0136185A [0008] [0032] [0038]
\bullet WO04041522A [0009] [0040]
\bullet EP1418043A [0010]
Claims (20)
1. Procedimiento para la fabricación de
neumáticos, que comprende las etapas de:
- montar unos componentes (5, 5a, 6, 9, 11, 12)
de un neumático que se trabaja (2) sobre una superficie de
disposición (15a) de un elemento de soporte (15),
en el que por lo menos uno de dichos componentes
(5, 5a, 6, 9, 11, 12) se forma a través de las etapas de:
- colocar el elemento de soporte (15) frente a
una boquilla (20) de un dispositivo de suministro (16);
- suministrar un material elastómero a través de
la boquilla (20), para formar un elemento alargado continuo
(17);
- realizar un movimiento relativo entre el
elemento de soporte (15) y la boquilla (20) para enrollar y
distribuir el elemento alargado continuo (17) a lo largo de una
trayectoria preestablecida sobre la superficie de disposición (15a)
del propio elemento de soporte, para formar el componente del
neumático (5, 5a, 6, 9, 11, 12);
- controlar, durante la formación del componente
del neumático (5, 5a, 6, 9, 11, 12), la orientación de la boquilla
(20) alrededor de la dirección de salida (Z-Z) del
elemento alargado (17) desde la boquilla (20), de manera que siga
dicha superficie de disposición (15a).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el control de la orientación de la boquilla (20) comprende
la etapa de modificar la orientación de dicha boquilla (20) según un
programa predeterminado durante la formación del componente (5, 5a,
6, 9, 11, 12) del neumático (2).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que durante el control de la orientación de la boquilla (20) se
repite cíclicamente la siguiente secuencia de etapas:
- detectar por lo menos un parámetro relativo a
la orientación de la boquilla (20);
- comparar el parámetro detectado con por lo
menos un parámetro de referencia predeterminado; y
- modificar la orientación de la boquilla (20)
para conformarla con el parámetro de referencia, cuando el
parámetro detectado difiere del parámetro de referencia.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que en la boquilla (20) está provista de una matriz (21) que
tiene un perfil substancialmente alargado a lo largo de su eje de
extensión principal (N-N), colocándose dicho perfil
en un plano substancialmente perpendicular a la dirección de salida
(Z-Z) del material elastómero.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que dicha etapa de control consiste en la modulación de la
orientación de la boquilla (20) entre una condición de disposición
plana, en la cual dicho eje de extensión principal
(N-N) de la matriz (21) está substancialmente
paralelo a la superficie de disposición (15a) en un punto de
aplicación del elemento alargado (17), y una condición de
disposición a modo de reborde, en la cual dicho eje de extensión
principal (N-N) de la matriz (21) está
substancialmente perpendicular a la superficie de disposición (15a)
en un punto de aplicación del elemento alargado (17).
6. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que dicha etapa de control consiste en la modulación de la
orientación de la boquilla (20) para mantener dicho eje de extensión
principal (N-N) de la matriz (21) substancialmente
paralelo a la superficie de disposición (15a) en un punto de
aplicación del elemento alargado (17).
7. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que dicha etapa de control consiste en la modulación de la
orientación de la boquilla (20) para mantener dicho eje de extensión
principal (N-N) de la matriz (21) substancialmente
perpendicular a la superficie de disposición (15a) en un punto de
aplicación del elemento alargado (17).
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el movimiento relativo entre el elemento de soporte (15) y
la boquilla (20) comprende las etapas de:
- accionar el elemento de soporte (15) en
rotación para proporcionar a la superficie de disposición (15a) un
Movimiento para el enrollado circunferencial del elemento alargado
(17);
- realizar desplazamientos de distribución
transversal relativos entre la boquilla (20) y el elemento de
soporte (15) para distribuir el elemento alargado continuo (17) en
bobinas dispuestas cercanas entre sí sobre la superficie de
disposición (15a), para formar el componente (5, 5a, 6, 9, 11, 12)
del neumático (2).
9. Aparato para la fabricación de neumáticos,
que comprende:
- por lo menos un elemento de soporte (15);
- unos dispositivos (14) para montar componentes
(5, 5a, 6, 9, 11, 12) de un neumático (2) que se trabaja sobre una
superficie de disposición (15a) llevada por el elemento de soporte
(15);
en el que dichos dispositivos de montaje (14)
comprenden:
- por lo menos un dispositivo de suministro (16)
previsto para suministrar un elemento alargado continuo (17) de
material elastómero a través de una boquilla (20);
- unos dispositivos de accionamiento (22)
diseñados para provocar un movimiento relativo entre dicho elemento
de soporte (15) y dicha boquilla (20), para formar el componente de
neumático (5, 5a, 6, 9, 11, 12) sobre dicha superficie de
disposición (15a);
- unos dispositivos (30) para controlar la
orientación de la boquilla (20) alrededor de la dirección de salida
(Z-Z) del elemento alargado (17) desde la boquilla
(20).
10. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dichos dispositivos de control (30) comprenden:
- unos dispositivos de conexión (31) para
soportar de manera rotativa dicha boquilla (20) respecto a una pared
frontal fija (19) del dispositivo de suministro (16);
- un accionador (38) para accionar la boquilla
(20) en rotación;
- una unidad de control (44) y opera sobre el
accionador (28) para accionar la boquilla (20) en rotación siguiendo
un programa predeterminado.
11. Aparato según la reivindicación 10, en el
que dichos dispositivos de conexión (31) comprenden:
- un manguito de unión (41) que sobresale desde
por lo menos una de dicha boquilla (20) y dicha pared frontal (19),
y que pasa longitudinalmente a través mediante un conducto de unión
(41c) entre una abertura de suministro (19a) dispuesta en dicha
pared frontal (19) y un conducto de conexión (20a) que pasa a lo
largo de la boquilla (20);
- un asiento de acoplamiento (40a, 40b) formado
en por lo menos una de dicha boquilla (20) y dicha pared frontal
(19) para acoplarse de manera rotativa con el manguito de unión
(41).
12. Aparato según la reivindicación 11, en el
que dichos dispositivos de conexión (31) también comprenden:
- por lo menos una separación (42) formada entre
el manguito (41) y el asiento de acoplamiento (40a, 40b) y que se
comunica con el conducto de unión (41c) para recibir parte del
material elastómero en la abertura de suministro (19a);
- por lo menos un paso estrecho calibrado (42a)
para el estancamiento y la reticulación del material elastómero,
formado en dicha separación (42).
13. Aparato según la reivindicación 12, en el
que dicha separación (42) tiene por lo menos una ranura
circunferencial (43) que define substancialmente una trayectoria en
laberinto.
14. Aparato según la reivindicación 12, en el
que dichos dispositivos de conexión (31) también comprenden por lo
menos cojinete de empuje (37) interpuesto de manera operativa entre
un resalte radial (37a) formado sobre la boquilla (20) y un reborde
(36) conectado rígidamente a la pared frontal (19) del dispositivo
de suministro (16), para contrarrestar los empujes axiales
trasmitidos mediante el material elastómero recibido en dicha
separación (42).
15. Aparato según la reivindicación 10, en el
que dichos dispositivos de conexión (31) también comprenden por lo
menos un cojinete de soporte (32, 33) interpuesto de manera
operativa entre la boquilla (20) y un reborde (35, 36) rígidamente
conectado a la pared frontal fija (19) del dispositivo de suministro
(16), para soportar de manera rotativa la boquilla (20) respecto al
propio dispositivo de suministro.
16. Aparato según la reivindicación 10, en el
que dicho accionador (38) comprende:
- un motor fijado a la pared frontal fija (19)
del dispositivo de suministro (16) para accionar un tornillo
roscado (38a) en rotación;
- una rueda dentada (39) llevada por la boquilla
(20) en relación coaxial y operativamente en acoplamiento con el
tornillo roscado (38a).
17. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dicha boquilla (20) comprende una matriz (21) que tiene un perfil
substancialmente alargado a lo largo de un eje de extensión
principal (N-N) de la misma dispuesto en un plano
substancialmente perpendicular a la dirección de salida
(Z-Z) del material elastómero.
18. Aparato según la reivindicación 10, en el
que dichos dispositivos de control (30) también comprenden:
- unos dispositivos (45) para detectar por lo
menos un parámetro relativo a la orientación de la boquilla
(20);
- unos dispositivos de comparación (46) para
comparar el parámetro detectado con por lo menos un parámetro de
referencia predeterminado;
- interactuando dichos dispositivos de detección
(45) y dichos dispositivos de comparación (46) con la unidad de
control (44) para modificar la orientación de la boquilla (20) y
conformar la con el parámetro de referencia, cuando el parámetro
detectado difiere del parámetro de referencia.
19. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dichos dispositivos de accionamiento (22) comprenden:
- unos elementos de accionamiento de la rotación
que operan sobre el elemento de soporte (15) para proporcionar a la
superficie de disposición (15a) movimiento para el enrollado
circunferencial del elemento alargado (17);
- unos elementos de accionamiento de la
traslación para realizar movimientos transversales entre la boquilla
(20) y el elemento de soporte (15) para distribuir el elemento
alargado continuo (17) en bobinas dispuestas cercanas entre sí
sobre la superficie de disposición (15a).
20. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dicho dispositivo de suministro (16) comprende por lo menos un
extrusor.
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