PT1485314E - Bobina cheia com elementos alongados multiplos enrolados proximos uns aos outros - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"BOBINA CHEIA COM ELEMENTOS ALONGADOS MÚLTIPLOS ENROLADOS PRÓXIMOS UNS AOS OUTROS"

Campo da Invenção A presente invenção relaciona-se com uma bobina cheia com dois ou mais elementos alongados enrolados em paralelo e em vários enrolamentos na bobina. A presente invenção também se relaciona com um método para proporcionar tal bobina. Os termos “elementos alongados" referem-se a elementos cuja dimensão longitudinal é mais de cem vezes maior do que as dimensões do corte transversal. Exemplos genéricos de elementos alongados são fios de aço redondos ou planos, cordões de aço, ...

Antecedentes da Invenção

Montagens e aparelhos para enrolar numa única bobina uma pluralidade de elementos alongados, tais como fios, cabos e cordões são conhecidos na técnica. A titulo de exemplo, quando são fabricados compósitos de borracha com cordões de aço, tais como pneus, os cordões de aço, frequentemente, são extraidos de uma urdideira, que compreende um grande número de bobinas, por exemplo, 20 a 150 bobinas em algumas formas de realização e, por exemplo, 500 a 1000 bobinas em outras formas de realização. O grande número de cordões de aço é, então, guiado em paralelo, a fim de ser inserido entre duas camadas de borracha. Um grande inconveniente de tal sistema é que o mesmo toma muito tempo para substituir as bobinas vazias por bobinas cheias. A utilização de bobinas com enrolamentos múltiplos, 2 isto é, em que uma pluralidade de cordões de aço é enrolada numa bobina, reduz o número de bobinas numa urdideira e aumenta a flexibilidade da utilização de tal urdideira.

No entanto, o desenrolamento simultâneo de uma pluralidade de elementos alongados de uma bobina única, pode causar dificuldades e o subsequente processamento em paralelo da pluralidade de elementos alongados pode levar a um grau inaceitável de fracturas e problemas de processabilidade.

As dificuldades de desenrolamento e os problemas de processabilidade e fracturas durante o subsequente tratamento pode ser devido a uma variação no diâmetro dos elementos alongados durante o seu enrolamento, ou pode ser devido ao facto dos elementos alongados ficarem emaranhados durante o seu enrolamento, ou pode ser devido ao facto de que os elementos alongados, embora enrolados ao mesmo tempo sobre a mesma bobina, adquiram comprimentos diferentes da bobina. Outras dificuldades durante as operações de desenrolamento são devidas a diferentes tensões nos elementos alongados individuais durante a operação de enrolamento. 0 documento GB-B-1 163 983 descreve um método para enrolar uma pluralidade de elementos alongados numa única bobina, por meio do qual se pretende manter os comprimentos de enrolamento dos elementos alongados substancialmente iguais uns aos outros, apesar de algumas variações no diâmetro do elemento alongado. A solução utilizada para obter substancialmente os mesmos cumprimentos é aumentar a tensão nos elementos alongados com um diâmetro aumentado, a fim de reduzir o diâmetro do enrolamento e para diminuir a tensão nos elementos alongados com um diâmetro diminuído, a fim de 3 aumentar o diâmetro de enrolamento. Um pente de separação é montado a montante da bobina de enrolamento, com a finalidade de evitar o desemaranhamento dos elementos alongados adjacentes. 0 documento EP-A-0 780 333 descreve uma montagem para enrolar elementos alongados múltiplos numa bobina, em que as tensões nos elementos alongados, por exemplo, fios de aço ou cordões de aço, são mantidas substancialmente constantes e iguais. A fim de se obter tensões constantes e iguais, a montagem compreende as seguintes partes: um conjunto de cabrestantes accionáveis independentemente, um para cada elemento alongado individual a ser enrolado; uma bobina única onde uma pluralidade de elementos alongados serão enrolados; primeiro meio de monitorização para medir as tensões de cada elemento alongado individual de um subgrupo da pluralidade de elementos alongados; primeiro meio de controlo para dirigir individualmente a velocidade de revolução dos cabrestantes que accionam os elementos alongados do subgrupo, de tal modo que as referidas tensões permanecem substancialmente constantes e substancialmente iguais umas às outras.

Antes do seu enrolamento na bobina, é utilizado um pente para evitar que os fios fiquem emaranhados uns aos outros e que saltem uns sobre os outros.

Deste modo, o estado da técnica anterior proporcionou soluções tanto para manter os comprimentos iguais como as tensões constantes nos elementos alongados a serem enrolados. 4

Apesar destas soluções, ainda são encontrados problemas em determinadas circunstâncias quando se desenrola uma pluralidade de elementos alongados ao mesmo tempo. Mais particularmente, ao desenrolar, alguns dos elementos alongados apresentam grandes afrouxamentos inaceitáveis. Estes afrouxamentos podem levar a emaranhamento com os elementos adjacentes ou a desgaste ou poluição dos elementos frouxos quando estes elementos são arrastados no chão da oficina de desenrolamento. Ainda outro problema é que o produto final, por exemplo, uma tira de borracha com os elementos alongados pode apresentar algumas rugas inaceitáveis.

Ambos os documentos do estado da técnica anterior, EP-A-0 113 671 e EP-A-0 299 506, descrevem o enrolamento de fios de vidro ou filamentos de vidro.

Sumário da Invenção É um objectivo da presente invenção evitar as inconveniências do estado da técnica anterior. É outro objectivo da presente invenção minimizar os problemas de desenrolamento. É ainda outro objectivo da presente invenção minimizar os afrouxamentos durante o desenrolamento da pluralidade de elementos alongados. É ainda outro objectivo da presente invenção evitar rugas no produto final. 5

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionada uma bobina cheia com dois ou mais elementos alongados de aço enrolados em paralelo e em vários enrolamentos sobre a bobina. A distância entre dois elementos alongados adjacentes de aço, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo da bobina, não é mais de 10 mm, preferencialmente não mais de 8 mm, por exemplo, não mais de 5 mm, ao longo de 90% do comprimento de cada elemento alongado.

De facto, os inventores verificaram que a distância entre os elementos alongados adjacentes de aço enrolados na bobina é um parâmetro critico. Não é suficiente apenas enrolar os elementos alongados sob tensões substancialmente iguais e para enrolar os elementos alongados com comprimentos substancialmente iguais na bobina, os elementos alongados também têm de ser enrolados o mais próximo possível um do outro sem ficarem emaranhados. Conforme será explicado mais adiante, quanto maior a distância entre dois elementos alongados adjacentes, maior o perigo de tensões diferentes no desenrolamento dos elementos alongados - mesmo se os elementos alongados tiverem sido enrolados sob tensões iguais e com comprimentos iguais. Quanto maiores as diferenças de tensão no desenrolamento dos elementos alongados, maior o perigo para afrouxamento num ou mais dos elementos alongados e maior o perigo de rugas no produto final.

Os elementos de aço podem ser fios de aço ou cordões de aço.

Numa forma de realização em particular da invenção, é proporcionada uma bobina em que um dos cordões de aço 6 compreende filamentos de aço, a maioria dos quais é torcida numa primeira direcção de torção e em que um outro dos cordões de aço compreende filamentos de aço, a maioria dos quais é torcida numa segunda direcção de torção. A segunda direcção de torção é oposta à primeira direcção de torção.

Preferencialmente, a bobina compreende dois cordões de aço enrolados sobre a bobina. Um cordão de aço é torcido principalmente numa direcção "S" e o outro cordão de aço é torcido, principalmente numa direcção "Z".

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para minimizar os afrouxamentos ao desenrolar elementos alongados múltiplos de uma bobina única. 0 método compreende os seguintes passos: a) proporcionar uma bobina; b) enrolar múltiplos elementos alongados de aço em paralelo e em vários enrolamentos na bobina, de modo que a distância entre dois elementos alongados adjacentes, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo da bobina, não seja superior a 10 mm ao longo de 90% do comprimento de cada elemento alongado.

Numa forma de realização preferível do método, os elementos alongados múltiplos são guiados numa roldana comum imediatamente a montante da bobina a fim de reduzir ao máximo possível as distâncias entre dois elementos alongados adjacentes na bobina. A roldana comum fica posicionada o mais próximo possível da bobina. 7

Mais preferencialmente, os elementos alongados múltiplos são mantidos separados uns dos outros a montante da roldana comum, a fim de evitar que os elementos alongados se emaranhem uns com os outros.

Preferencialmente, a roldana comum tem uma ranhura plana e, mais preferencialmente, a largura desta ranhura é ligeiramente maior do que a soma dos diâmetros dos múltiplos elementos alongados. Isto produz o melhor resultado no que diz respeito a minimizar a distância s ao mesmo tempo que se evita o emaranhamento entre dois elementos alongados adjacentes.

Breve Descrição dos Desenhos A invenção será agora descrita em mais pormenor com referência aos desenhos associados em que a FIGURA 1 ilustra uma bobina de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção; a FIGURA 2 ilustra uma bobina de acordo com uma segunda forma de realização da presente invenção; a FIGURA 3 apresenta um desenho esquemático que explica o funcionamento da presente invenção.

Descrição das Formas de Realização Preferidas da Invenção A FIGURA 1 ilustra uma bobina 10 de acordo com uma primeira forma de realização do primeiro aspecto da presente invenção. A bobina 10 é proporcionada com dois rebordos 12' e 12". Dois cordões de aço 14 e 16, ambos torcidos na direcção "S" são enrolados em paralelo e adjacentes um ao outro na bobina 10. A distância s, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo 18 da bobina 10 é inferior a 5 mm. A FIGURA 2 ilustra uma bobina 10 de acordo com uma segunda e especifica forma de realização do primeiro aspecto da presente invenção. A bobina 10 é proporcionada com dois rebordos 12' e 12". Um cordão de aço 14, torcido na direcção "S" e um cordão de aço 20 torcido na direcção "Z" são enrolados em paralelo e adjacentes um ao outro na bobina 10. A distância s, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo 18 da bobina 10 é inferior a 5 mm. Quando se utiliza bobinas de acordo com esta forma de realização em particular da invenção numa urdideira no campo dos pneus de borracha, um cordão em "S" e um cordão em "Z" ficarão situados, um adjacente ao outro numa camada compósita de cordão de borracha-aço. Se todas as bobinas na urdideira forem bobinas de acordo coma a invenção, haverá um número igual de cordões em "S" e cordões em "Z" em média por todo o compósito da camada de borracha-cordão de aço. Os cordões em "S" ficarão alternados em média com os cordões em "Z" por toda a camada do compósito. Nesta configuração é possível que quaisquer torções residuais presentes em cordões "S" possam compensar em media quaisquer torções presentes nos cordoes em "Z", de modo que, eventualmente, as tiras de compósito cortadas de cordões de borracha-cordão de aço não apresentam ondulação. No contexto da presente invenção, os termos "torções residuais" são definidos como a seguir: se uma extremidade de um comprimento especificado de cordão for deixado girar livremente, o número de torções residuais é igual ao número de revoluções contadas. Um desequilíbrio de torções 9 residuais em relação à totalidade de cordões de aço num compósito de tira de borracha-cordão de aço é conhecido como a principal causa de ondulação. Ao se evitar este desequilíbrio reduz-se o risco de ondulação. Do mesmo modo, conforme explicado acima, a evitação da ondulação pode facilitar a manipulação automática das tiras. Nesta configuração, é suficiente que os cordões de aço presentes nas tiras cortadas não tenham em média quaisquer tensões residuais. Como resultado, já não é necessário optimizar o ajuste da quantidade de torções residuais presentes em cada cordão de aço individual durante o seu passo de torção. Isto pode reduzir, consideravelmente, o equipamento auxiliar necessário, mais particularmente, o controlo automático de torção pode ser cancelado. A FIGURA 3 explica o funcionamento básico da presente invenção. A bobina 10 é cheia com dois cordões de aço 14, 16. Há uma distância s presente entre os dois cordões de aço 14 e 16, medida ao longo de uma linha paralela ao eixo 18 da bobina 10. Os dois cordões de aço 14, 16 são enrolados a partir da bobina 10 e são guiados através de um único orifício fixo 22. Os cordões de aço 14' e 16' ilustram a situação no rebordo esquerdo 12' e os cordões de aço 14" e 16" ilustram a situação no rebordo direito 12".

Em função dos presentes cálculos, a distância s deve permanecer constante durante o processo de desenrolamento.

Do mesmo modo, em função dos cálculos, o orifício 22 deve ficar a uma distância de y = 3000 mm da bobina 10 e em x = 0 mm da extensão do rebordo direito 12". A largura b da bobina é igual a 153 mm. 10

Supõe-se ainda que o cordão de aço é de um tipo de 2 x 0,30, de modo que o corte transversal A é igual a 0,141372 mm2. li é o comprimento do cordão 14' desenrolado, I2 o comprimento do cordão 16' desenrolado, I3 o comprimento do cordão 14" desenrolado e I4 o comprimento do cordão 16" desenrolado.

Com as suposições acima, com um valor da distância s entre cordões igual a 10 mm, obtém-se os seguintes valores para os vários comprimentos li, I2, I3, e I4:

12= -\/y2 + (b - x - sf = 3 0 03, 4 06mm

A diferença da diferença do comprimento, isto é, a mudança na diferença do comprimento entre a situação no rebordo esquerdo 12' e a diferença de comprimento no rebordo direito 12" é: (11— 12) - (I3 -I4) = 0,476067 mm

Tal mudança na diferença do comprimento resulta numa mudança na diferença de tensão de

= 4,4868 Newton 11

Com uma distância s entre cordões diferente de 0 mm, a diferença de comprimento entre os cordões de aço desenrolados 14 e 16 muda continuamente durante a operação de desenrolamento, o que resulta na mudança de diferenças de tensão nos cordões de aço desenrolados 14 e 16.

Esta mudança em tensão depende da distância s e aumenta à medida que a distância s aumenta, conforme pode ser derivado da seguinte tabela.

Tabela: Diferença de tensão em função da distância s s t11™] Δσ (Newton) 0 0 0,5 0,239236 1 0,476904 1,5 0,713005 2 0,947537 2,5 1,180502 3 1,411899 3,5 1,641728 4 1,86999 4,5 2,096683 5 2,321809 5, 5 2,545366 6 2,767356 6,5 2,987777 7 3,206631 7,5 3,423917 8 3,639634 8,5 3,853784 9 4,066365 9,5 4,277379 10 4,486824 10, 5 4,694701 11 4, 901

Dependendo da tensão de desenrolamento aplicada à bobina, que pode variar de 400 gramas (= 3, 924 Newton) a 3 kg ( = 29,43 Newton), podem ser registados afrouxamentos de até 0,5 m e mais. Os afrouxamentos ocorrem todas as vezes que a 12 tensão num elemento alongado torna-se zero. Mais precisamente, quando a diferença entre a tensão de desenrolamento aplicada à bobina (isto é, a soma das tensões de desenrolamento dos elementos alongados individuais) e a diferença de tensão entre os elementos alongados individuais torna-se inferior a zero, um dos elementos alongados formará um afrouxamento. A simulação e cálculo acima ilustra que é importante manter a distância s entre os elementos alongados adjacentes a menor possível. A camada subjacente que consiste no mesmo tipo de elementos alongados, a camada subjacente é áspera. Deste modo, não é sempre possível manter a distância s constante durante o enrolamento. No entanto, devem ser tomadas medidas para manter a distância entre os elementos alongados adjacentes a menor possível.

Lisboa, 5 de Dezembro de 2006

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Bobina cheia com dois ou mais elementos alongados de aço enrolados em paralelo e em vários enrolamentos na referida bobina, caracterizado pelo facto da distância entre dois elementos alongados de aço adjacentes, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo da bobina não ser superior a 10 mm ao longo de 90% do comprimento de cada elemento alongado de aço.

2. Bobina de acordo com a reivindicação 1, em que a referida distância é inferior a 5 mm.

3. Bobina de acordo com a reivindicação 1, em que os referidos elementos de aço sao fios de aço.

4. Bobina de acordo com a reivindicação 1, em que os referidos elementos de aço são cordões de aço.

5. Bobina de acordo com a reivindicação 4, em que um dos referidos cordões de aço compreende filamentos de aço, sendo a maioria dos quais torcidos numa primeira direcção de torção e, em que o outro dos referidos cordões de aço compreende filamentos de aço, sendo a maioria dos quais torcidos numa segunda direcção de torção, a referida segunda direcção de torção sendo oposta à referida primeira direcção de torção.

6. Método para minimizar os afrouxamentos ao desenrolar os múltiplos elementos alongados de aço de uma única bobina, o referido método compreendendo os seguinte passos: a) proporcionar uma bobina; 2 b) enrolar os múltiplos elementos alongados de aço em paralelo e em vários enrolamentos na referida bobina, de modo que a distância entre dois elementos alongados de aço adjacentes, conforme medida ao longo de uma linha paralela ao eixo da bobina, não é superior a 10 mm ao longo de 90% do comprimento de cada elemento alongado.

7. Método de acordo com a revindicação 6, em que o referido método compreende ainda o seguinte passo: - guiar os múltiplos elementos alongados de aço numa roldana comum a montante da bobina.

8. Método de acordo com a revindicação 7, em que o referido método compreende ainda o seguinte passo: manter os múltiplos elementos alongados de aço separados uns dos outros a montante da referida roldana comum.

9. Método de acordo com a revindicação 8, em que a referida roldana comum tem uma ranhura plana.

10. Método de acordo com a revindicação 9, em que a referida ranhura plana tem uma largura que é maior do que a soma dos diâmetros dos múltiplos elementos alongados. Lisboa, 5 de Dezembro de 2006