I moderni pneumatici sono dei capolavori di ingegneria capaci di gestire, ‘aggrappandosi’ ai manti stradali, la potenza di automobili che possono raggiungere più di 300 km l’ora. Le loro prestazioni sono ampiamente ripetibili e questo è reso possibile da un processo produttivo molto preciso che prevede numerosi controlli di qualità che partono dai materiali e dai semilavorati per arrivare fino al pneumatico finito. In effetti una copertura deve fondere in maniera armoniosa ma stabile e sicura cinture di fili metallici, tessili, rivestimenti interni e mescole differenziate. Il processo che dai materiali e semilavorati porta al pneumatico finito è complesso e prevede diversi passaggi.
Elementi da misurare
I tessuti per le “tele” tessili di rinforzo, per esempio, arrivano da fornitori esterni e vengono sottoposti a calandratura, un processo nel quale le tele passano fra coppie di cilindri che, grazie a una pressione calibrata, ne regolarizza lo spessore e il profilo. Sappiamo poi che anche le cinture metalliche diagonali, che aumentano grandemente la resistenza del pneumatico e la sua capacità di trasmettere i comandi del volante, arrivano da fornitori, e lo stesso si può dire per la resistente cintura sotto il battistrada: anch’essi vengono calandrati e sottoposti a controlli dimensionali di vario tipo. Un pneumatico comprende però molti altri componenti importanti: i “cerchietti” che rendono il tallone praticamente inestensibile, il tallone stesso con i suoi rinforzi e i fianchi. Anche l’innerliner, il rivestimento interno di gomma butilica, è essenziale: la sua scarsissima permeabilità all’aria ha permesso la creazione dei pneumatici tubeless. Anche diversi fra questi elementi vengono calandrati per poi essere misurati con precisione.
Un puzzle complesso
Questi “mattoni” sarebbero solo elementi separati se non venissero inglobati e consolidati nella mescola: sappiamo che essa comprende diversi componenti: oltre a gomma naturale e sintetica, ci sono i filler quali il carbon black e la silice, oli, resine, plasticizzanti, acceleranti della vulcanizzazione e antiossidanti in funzione anti-invecchiamento. I componenti vengono miscelati insieme per ottenere una consistenza omogenea e a quel punto essa viene lavorata per darle la forma di un nastro o una lastra con dimensioni che permettono di utilizzarla nelle fasi successive della produzione. L’innerliner viene calandrato perché abbia uno spessore preciso mentre il battistrada e i fianchi vengono estrusi: in questo caso vengono controllati peso, colore, profilo e larghezza. I vari elementi vengono poi assemblati in piano e poi curvati per arrivare al green tire, il pneumatico “crudo” che, una volta vulcanizzato, sarà il prodotto finito. Anch’esso viene sottoposto a varie ispezioni e controlli che coprono un ampio spettro di caratteristiche e dimensioni. Uno dei primi riguarda la leggibilità delle diciture laterali (marca, dimensioni, omologazione, data di costruzione e tante altre), che dev’essere agevole. A seguire si effettua una serie di verifiche sull’uniformità e la geometria della copertura: in questa fase vengono per esempio rilevati eventuali rigonfiamenti, depressioni e disuniformità dimensionali sia radiali sia laterali. Vengono poi impresse la linea di mezzeria e le altre di riferimento: sono quelle sottili linee colorate che costituiscono una sorta di codice che permette al produttore di identificare misura e modello della copertura. Le ispezioni e i controlli riguardano anche queste linee.
Aziende specializzate
Leggendo il testo che precede ci si rende quindi conto della specificità e della precisione con le quali le macchine devono ispezionare sia i semilavorati sia i pneumatici finiti. Un’azienda che ha una gamma completa di macchine per l’ispezione che coprono praticamente tutto il ciclo produttivo di una copertura (il raggio di azione arriva anche ad altri settori) è la tedesca Micro-Epsilon. Essa ha più di 1.500 addetti e può vantare installazioni i 29 Paesi di vari continenti e collaborazioni con i più rinomati marchi nel settore dei prodotti in gomma. Le sue macchine della Serie TCP, per esempio, controllano lo spessore dei semilavorati: fra le loro caratteristiche la velocità e la ripetibilità dei risultati. Il meccanismo usato per la misurazione può essere un sensore laser singolo o multiplo, disposti su una linea. La calibrazione è automatica e non risente della temperatura e questo consente al sistema di essere installato in ambienti proibitivi. La misurazione è puramente ottica e perciò non usa né isotopi radioattivi né raggi X; le versioni con sensori laser in linea generano fino a 128.000 dati al secondo. Nella gamma Micro-Epsilon sono previste altre tre linee di misuratori di spessore adatte alle diverse esigenze e carichi di lavoro; alcuni modelli sono specifici per lavorare insieme alle calandre. La serie TCI provvede invece a diverse rilevazioni, compresa quella dei codici colore dei quali si parlava più sopra: dato che la posizione di queste sottili linee è riferita al battistrada, la macchina misura anche la larghezza del battistrada stesso; la versione 450 FA è completamente automatica e gestisce posizionamenti multi-asse.
Sensori per l’industria dei pneumatici
La sigla TWI indica apparati per la misurazione della larghezza dei profili estrusi, quali battistrada e fianchi del pneumatico: essi sono basati su due videocamere montate ad angolo l’una rispetto all’altra e che implementano una visione stereo che promette misurazioni ad alta precisione anche in presenza di vibrazioni e movimenti randomici del materiale sul trasportatore. Le linee di prodotto di Micro-Epsilon sono molte altre ma ne segnaliamo due dedicate ai pneumatici finiti. il sistema di riconoscimento delle diciture TSI-LI ne verifica la leggibilità: la correttezza e la completezza delle scritte sul fianco e del tallone, nonché dei simboli, sono fondamentali per l’approvazione della qualità finale e la messa in commercio. La Dimension Control TGI misura invece l’uniformità del pneumatico, rilevando rigonfiamenti, depressioni e scostamenti dimensionali sia radiali sia laterali. La misurazione avviene tramite laser e le versioni disponibili sono una per automobili e commerciali leggeri e una per le coperture dei camion. Impegnata nel settore è anche Sick, noto produttore tedesco di sensoristica per l’automazione. La sua produzione è molto ampia e comprende molti sensori di ispezione automatica destinati all’industria dei pneumatici. Parliamo per esempio di quelli che verificano l’integrità della giunzione che unisce segmenti di materiali diversi: il sensore Vision Inspector controlla che non siano presenti discontinuità nelle giunzioni stesse mentre il Vision 3D Ranger3 riconosce le giunzioni imperfette. I sensori CLV assegnano a ogni pneumatico un suo numero identificativo leggendo immediatamente il codice a barre applicato durante produzione. Sappiamo poi bene quanto sia importante il controllo della geometria degli pneumatici finiti e la telecamera 3D Ruler3000, grazie e due sorgenti laser coordinate, permette veloci ispezioni di precisione.
Più di 100 anni di storia
Interessante è il MultiTask ZoneControl, un sistema di distribuzione automatica delle gomme nella linea di produzione che non richiede un controller esterno o una PLC per essere programmato. Sick ha anche un completo assortimento di sensori per la protezione delle zone di pericolo, in modo da tutelare al massimo la sicurezza degli addetti. La Erhardt + Leimer (E + L nel seguito) nasce nel 1919 e oggi è attiva nell’automazione industriale di molti settori, da quello cartario a quello tessile passando per la produzione di batterie, dei pneumatici e dell’industria della gomma in generale. Grazie a 1.600 dipendenti che lavorano in 18 sedi internazionali l’azienda costruisce sia le macchine sia i relativi sistemi di ispezione automatica: nel caso delle calandre, per esempio, sono in catalogo i sistemi di rulli, i pannelli di controllo, i misuratori di spessore/larghezza anche in versione laser a triangolazione molto precisa. La stessa completezza di fornitura si ha per esempio nelle linee per l’estrusione di parti profilate quali fianchi, riempimento del tallone, battistrada: dai sistemi che misurano la sezione e il peso dei pezzi estrusi alle “stazioni” che accoppiano con precisione particolari di gomma, attingendo al catalogo E + L, sarà possibile assemblare la propria linea di produzione su misura. Sono infatti disponibili impianti per la calandratura dei fili di acciaio e delle fibre tessili così come per la produzione dei pneumatici, nella quale si uniscono materiali e semilavorati precedentemente prodotti deponendoli su un tamburo e formando così il pneumatico grezzo.
Semilavorati e pneumatici finiti, la qualità finale passa per i controlli automatici
