Esta invención está relacionada con una máquina para embobinado giroscopico, un proceso para la fabricación de diferentes tipos de conectores dieléctricos no metálicos para equipos de protección individual contra caídas de altura con línea de vida (arneses), los cuales están internacionalmente normalizados, y los arneses de seguridad usados como sistemas de protección anti-caídas y particularmente sus conectores, los cuales dan la configuración para la sujeción a las correas entre sí y para la conexión a líneas de vida externas.

La máquina de la presente invención permite efectuar un proceso para la obtención de diferentes geometrías de preformas reforzantes mediante un sistema de embobinado giroscopico empleando diferentes tipos de mandriles desarmables, los cuales mediante rotación controlada sincrónica toman el principio de funcionamiento de un giroscopio y lo adaptan al enrollamiento secuencial y simultáneo de preformas de hilos de fibra de vidrio y/o hilos de polipropileno y/o materiales de refuerzo similares, con formas eslabonadas provistas de uno o más travesaños intermedios, o con diferentes geometrías base, o diferentes geometrías en la sección transversal, como es el caso de conectores para arneses de seguridad. La geometría y desempeño funcional de estos conectores dieléctricos no metálicos se ajusta a los estándares internacionales establecidos en las normas Z259.12-01 y ANSI/ASSE Z359.12- 2009 y depende directamente del contenido de refuerzo, y la geometría obtenida mediante el uso de diferentes mandriles desarmables.

El proceso de fabricación de conectores dieléctricos no metálicos de la presente invención se encuentra en el área de transformación de materiales

i compuestos matriz polimérica, y más específicamente en el proceso de inyección de resinas termoestables en moldes cerrados, llamado comúnmente Moldeado por Transferencia de Resina (RTM por sus siglas en inglés Resin Transfer Moulding) o Moldeado por Compuesto Líquido (LCM que corresponde a Liquid Composite Molding).

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los arneses de seguridad están conformados típicamente por reatas o correas de poliéster de alta resistencia a la tensión y abrasión, con costuras de unión realizadas en nylon de alta resistencia y de color diferente a la reata para facilitar su identificación. Así, según las diferentes configuraciones de arnés y su uso, estos dispositivos poseen diferentes tipos de hebillas o herrajes metálicos que unidos en zonas específicas garantizan el "amarre" o "retención" del usuario, por ejemplo en la zona pectoral, espalda o piernas.

Las hebillas pueden usarse como elementos de ajuste de una misma reata o correa a las dimensiones o talla del usuario o pueden tener la función de conexión entre dos reatas diferentes para cerrar el arnés alrededor del cuerpo, por ejemplo en la zona pectoral y en las piernas.

Estas hebillas difieren en su geometría y función. Las más utilizadas en la técnica son la hebilla rectangular con pasador que es usada en correas con perforaciones, como elementos de cierre del arnés. Otros tipos de hebillas son la hebilla simple usada como herraje de ajuste de longitud de correa, varía en sus extremos redondeados o cuadrados y en la altura interna, a través de la cual se introduce la reata; la hebilla doble que posee dos agujeros horizontales internos por los cuales es posible unir dos correas diferentes y a su vez ajustar la longitud de las mismas, donde los modelos varían en sus dimensiones internas, extremos redondeados o cuadrados y en la altura interna, por la cual se introduce la reata y en algunas ocasiones es usada conjuntamente con la hebilla de retención de ajuste rápido; y finalmente, la hebilla de retención, que posee uno o dos agujeros horizontales por los cuales es posible hacer pasar una hebilla doble y la reata adherida a ella, donde esta hebilla es usada como hebilla de retención de ajuste rápido. Adicionalmente, todos los herrajes con los cuales están dotados los sistemas personales de protección anti-caídas son fabricados típicamente en acero de alta resistencia con recubrimiento superficial mediante procesos químicos o electroquímicos como anodizado, galvanizado, pasivado o tropicalizado, con el fin de ofrecer una protección a la corrosión y evitar su oxidación.

Los conectores para equipos de protección individual contra caídas de altura con líneas de vida existen hace algunas décadas. Sin embargo, las aplicaciones de estos elementos en la realización de trabajos en el sector eléctrico establecen requisitos adicionales para minimizar los riesgos relacionados con descargas eléctricas.

En este sentido, existen diferentes geometrías para este tipo de conectores, diferenciándose dos grupo: aquellos que ofrecen conexión entre los arneses de seguridad y las líneas de vida, como por ejemplo los anillos en D, y los que se usan para conectar o unir correas y partes del arnés, como lo son las hebillas simples, hebillas dobles y hebillas de retención.

Así las cosas, algunos fabricantes ofrecen conectores metálicos en forma de D con recubrimientos plásticos aislantes que reducen el riesgo por su baja conductividad eléctrica, pero limitándose únicamente a anillos en D con ranura simple. Sin embargo, se reportan pocos antecedentes que se refieran a hebillas dieléctricas. La protección contra la electricidad otorgada por este tipo de conectores se limita al uso de plásticos removibles, para evitar el contacto con líneas energizadas, pero por su misma naturaleza no ofrecen una protección integral, pues en todos los casos (tanto para anillos en D, como para hebillas) sigue presente el riesgo de la presencia de un elemento metálico, así esté cubierto o recubierto, que es un excelente conductor eléctrico y representa un alto potencial de riesgo para su uso.

Los metales con los cuales se fabrican estos herrajes, por su misma naturaleza, son altamente conductores de la electricidad y en caso de contacto con líneas energizadas ofrecen un alto riesgo de electrocución al usuario. Es por esto que se han desarrollado herrajes o anillos en D (D-ring) dotados con un recubrimiento dieléctrico, los cuales están conformados por un chasis o alma interior metálica, la cual está completamente rodeada de un material plástico dieléctrico (nylon). Esto es posible mediante un proceso de llenado del material por dos puntos específicos de la pieza por la cual el plástico dieléctrico es inyectado en el estado líquido para su posterior endurecimiento. Una vez el anillo en D es recubierto por una capa uniforme de nylon, este ofrece propiedades dieléctricas que reducen el riesgo eléctrico en trabajos de línea viva realizados en altura.

No obstante lo anterior, la pieza posee un interior metálico altamente conductor de la electricidad y en caso de presentarse un fisura o remoción del material aislante del anillo (debido a caídas, desgaste, mal uso, etc.) puede existir un riesgo eléctrico por la alta conductividad eléctrica del chasis metálico, con un comportamiento igual al que presentaría una pieza sin recubrimiento dieléctrico.

Otras soluciones implementadas incluyen el uso de estuches plásticos que cubren o envuelven los herrajes, de forma similar a un estuche o forro a la medida, que si bien minimiza el riesgo al evitar el contacto directo con líneas energizadas, son susceptibles de moverse, rasgarse o incluso enredarse con las líneas de vida. Adicionalmente, en estos casos el elemento conector sigue siendo metálico y la rigidez dieléctrica de esta película de plástico no ofrece protección completa o la eliminación definitiva del riesgo eléctrico. Por lo tanto, los conectores no metálicos para sistemas de protección personal anti-caídas están definidos previamente por su geometría y uso. Como se mencionó anteriormente, los anillos en D son fabricados en acero de alta resistencia sin recubrimiento o con un aislamiento plástico envolvente que aumenta su volumen. Las hebillas metálicas no son recubiertas por plástico embebido sino por forros removibles. Así, todas estas configuraciones emplean por lo general platinas metálicas troqueladas de poco espesor, que en promedio se encuentra en el rango de 3 mm a 4 mm. En este sentido, la presente invención pretende suplir esta necesidad con la generación de un elemento que suministre una protección 100% dieléctrica mediante un método de fabricación de diferentes tipos de conectores, tanto hebillas como anillos en D, para sistemas personales de protección anti-caídas elaborados en su totalidad con materiales no metálicos y por tanto, no conductivos, eliminando así la presencia de cualquier parte o alma estructural metálica o la necesidad de usar forros o películas semi-dieléctricas envolventes, y cumpliendo por supuesto con los estándares funcionales (geometría y comportamiento metálico) estipulado en las normas anteriormente relacionadas. El hecho de disponer de conectores no metálicos completamente dieléctricos suprime completamente el riesgo de contacto eléctrico asociado con trabajos que involucran una línea viva.

Trabajos preliminares para la obtención de elementos no metálicos para aplicación estructural, han sido realizados utilizando materiales compuestos de matriz polimérica. Uno de estos desarrollos se encuentra en el documento US3950803A, el cual presenta una columna de sujeción de un barco formada por una única línea continua de fibra de vidrio y una resina termoestable. La fibra de vidrio esta enrollada en forma de bucle con un número de vueltas determinado. Este bucle es aplanado para formar un haz redondo donde se sobrelapan las secciones de la fibra. La fibra enrollada es entonces colocada en un molde con resina termoendurecible y la mitad del molde incluye un par de varillas con punta que separan la fibra en secciones cuando las dos mitades del molde se unen para formar los dos orificios.

De forma similar, la solicitud WO 2009/124994A1 reporta un método que consiste en la inyección de una masa polimérica plastificada, por ejemplo resina y plástico conteniendo fibras de vidrio o de carbón, en una cavidad de una herramienta de moldeo a través de una apertura de inyección. Una pieza moldeada es removida de la herramienta cuando el material es solidificado. La inyección en la cavidad es realizada a través de aperturas para que las fibras sean alineadas, preferiblemente en las principales direcciones de esfuerzo axial y torsión en la pieza. La pieza es formada con un cuerpo base de un cilindro hueco poligonal o circular. El método es útil para producir partes moldeadas como collares, tuercas y acoples con simetría rotacional o una sección transversal anular particular. La masa polimérica está compuesta de resina epoxi, resina de poliéster insaturado, resina de vinil éster, resina de fenol formaldehído, resina de metacrilato, resina de poliuretano, resina amino polisulfona, poliacrilamida, polioximetileno o polibutilentereftalato.

Aunque los dos documentos de patentes mencionados anteriormente coinciden con la presente solicitud en la producción de elementos que son altamente resistentes, livianos y con baja conductividad eléctrica, la forma de los elementos generados es cilindrica, lo que hace que su producción sea más sencilla que la requerida para formar anillos D. Es importante entonces aclarar que estos procedimientos relacionados en estos documentos no permiten generar o fabricar piezas estructurales asimétricas que a su vez tienen agujeros internos, como es el caso de los anillos y hebillas.

De otra parte, la solicitud US 200901 10901 A1 describe un proceso de manufactura de un tornillo de material compuesto que comprende un molde de contención con una cavidad alargada, en ella se ubica un inserto alargado inerte que contiene muchas fibras de refuerzo (preforma), las cuales están dispuestas en un ordenamiento paralelo llenando la cavidad. Una suspensión liquida contiene un segundo grupo de fibra de refuerzo, de mucho menor tamaño que llenan los espacios vacíos cuando la resina es mezclada con estos refuerzos e inyectada al interior del molde. El proceso provee un elemento resistente a la corrosión, de baja conductividad eléctrica, liviano y tan resistente, como su contraparte de metal. Las fibras iniciales y secundarias pueden ser de vidrio, carbón, boro u oxido de aluminio. La resina termoendurecible puede ser una poliamida ó un poliacrílico. El método reportado en esta solicitud, relaciona dos tipos de refuerzos. El primero ofrece propiedades mecánicas en el eje principal del tornillo y el segundo refuerzo es una suspensión liquida que contiene pequeñas fibras de vidrio en trazas aleatorias. Esta aplicación, también simétrica y únicamente cilindrica tiene una preforma alineadas con el eje del tornillo, pero no reporta la posibilidad de conformar preformas con geometrías asimétricas, geometrías especiales o curvas como es el caso de los conectores. Así mismo la resina termoendurecible posee pequeñas fibras, las cuales son inyectadas posteriormente llenado los espacio vacíos, haciendo complejo el manejo de la emulsión resultante, pues posee altos niveles de viscosidad, haciendo complejo la humectación de geometrías complejas, diferentes a un cilindro lineal. De acuerdo a lo anterior, existe en el estado del arte una necesidad por suministrar un método para la fabricación de conectores para arneses de seguridad, con diferentes geometrías funcionales, que permitan realizar trabajos con presencia de riesgo eléctrico, tales como líneas de alta tensión y similares, donde dicho dispositivo no comprenda en su parte estructural o complementaria, ningún componente o material metálico o material conductor de la electricidad y por ende, no represente un riesgo eléctrico para el usuario. Además, se requiere que el dispositivo de arnés de seguridad ofrezca adecuadas características funcionales y estructurales acorde a normas internacionales predeterminadas, sin la necesidad de tener un núcleo estructural metálico. Para obtener estas piezas se hace necesario además disponer de un sistema de fabricación de preformas de geometrías complejas, asimétricas y curvas, mediante el uso de diferentes tipos de mandriles con los cuales sea posible obtener refuerzos de material inerte con una geometría cercana a la de los conectores, tanto para anillos en D como para hebillas, las cuales sea posible introducir en un molde y hacer una humectación uniforme al interior de la preforma en unas proporciones volumétricas fibra-refuerzo específicas que garanticen un comportamiento estructural ajustado a las normas y estándares internacionales anteriormente mencionados.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención puede ser entendida de una mejor forma por medio de las figuras, donde se muestran cada uno de los elementos que componen los conectores no metálicos y dieléctricos para equipos de protección individual contra caídas que se desea proteger. Además, las figuras muestran los números de referencia asignados a los elementos que conforman dichos conectores.

La figura 1 corresponde a una configuración típica de arnés con sus elementos conectores metálicos existentes en el estado de la técnica.

Las figuras 2A y 2B corresponden a configuraciones frontal y posterior típicas de arnés en uso con sus elementos conectores metálicos existentes en el estado de la técnica.

La figura 3 corresponde a una serie de ejemplos de hebillas metálicas del arte previo.

La figura 4 corresponde a una ilustración de forros para el recubrimiento dieléctrico existentes en el estado de la técnica.

La figura 5 corresponde a una vista general de una primera modalidad de anillo en D sin ranura de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea D-D. La figura 6 corresponde a una vista general de una segunda modalidad de anillo en D con ranura simple de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea E-E. La figura 7 corresponde a una vista general de una tercera modalidad de anillo en D con ranura doble de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea F-F.

La figura 8 corresponde a una vista general de una modalidad de hebilla simple de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea G-G.

La figura 9 corresponde a una vista general de otra modalidad de hebilla doble de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea H-H.

La figura 10 corresponde a una vista general de una modalidad de hebilla de retención de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea l-l.

La figura 1 1 corresponde a un montaje de hebilla de retención y hebilla doble de la presente invención, junto con la visualización del corte transversal a lo largo de la línea J-J. La figura 12 corresponde a una vista en perspectiva del embobinado típico preforma para anillo en D con ranura simple.

La figura 13 corresponde a una vista en perspectiva del embobinado típico preforma para anillo en D con ranura doble.

La figura 14 corresponde a una vista en perspectiva del embobinado típico preforma para hebilla doble. Las figuras 15A - 15C corresponden a vistas en perspectiva y en despiece del mandril para embobinado de preformas de la máquina de la presente invención.

La figura 16 corresponde a una vista en perspectiva de la máquina para embobinado giroscópico objeto de la presente invención.

La figura 17 corresponde a una vista en detalle del sistema de embobinado giroscópico de la máquina de la figura 16.

La figura 18 corresponde a una vista general en despiece del molde inyección de la máquina de la figura 16. La figura 19 corresponde a una vista en detalle de las partes del molde de la figura 18.

La figura 20 corresponde a un corte de sección del molde con preforma de la figura 19.

La figura 21 corresponde a una vista en detalle de la cavidad y la preforma de la figura 20.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

El principal objetivo de la presente invención es proveer conectores no metálicos con diferentes tipos de geometría y funcionalidad, completamente dieléctricos, para equipos personales de protección individual contra caídas de altura con línea de vida y posible riesgo eléctrico, ajustados a los requerimientos normativos y estructurales estipulados en normas internacionales. Para ello se proporciona entonces un novedoso método para la fabricación de anillos no metálicos en D sin ranura [18], anillos no metálicos en D de ranura simple [19] y anillos no metálicos en D con ranura doble [20] y sus posibles variaciones, empleando materiales compuestos de una matriz polimérica producidos mediante procesos de inyección de resinas termoestables en un molde cerrado.

En una primera modalidad (anillo en D, sin ranura), el conector tiene forma de eslabón, en el cual la correa o reata es cosida alrededor del travesaño lineal inferior [21 ]. La sección transversal de esta pieza va variando su geometría, siendo ovalizada en su parte inferior [23] y haciendo una transición hasta tener una sección en D [24], con la parte inferior plana [25] y la parte superior semi- ovalizada [26]. La zona plana [25] reduce la concentración de esfuerzos cuando el conector está unido a los sistemas de línea de vida, aumentando así el área de contacto y por ende, reduciendo los esfuerzos mecánicos de la pieza. Las dimensiones internas del anillo en D [18] están ajustadas a las normas internacionales ANSI y CSA.

En una segunda modalidad, el anillo en D con ranura simple [19], tiene forma de eslabón e incluye una ranura por la cual se introduce la reata alrededor del travesaño inferior [27] y se cose la correa del arnés. El anillo posee una sección variable. Los dos travesaños inferiores poseen sección ovalizada [23], mientras que el arco superior va cambiando su sección transversal hasta tener una sección en D [24], con la parte inferior plana [25] y la superior semi-ovalizada [26]. Las dimensiones internas de los agujeros de esta pieza están ajustadas a normas internacionales ANSI y CSA

En una tercera modalidad de la presente invención, el anillo en D cuenta con ranura doble [20]. Así, geométricamente el anillo en D posee las mismas características en su sección transversal y difiere en el número de travesaños que posee en la parte inferior. Esta pieza generalmente es usada en la sujeción de arnés en la espalda, cruzando dos reatas en forma de equis a través de los agujeros horizontales inferiores [28].

Otro objetivo de la presente invención cubre además la fabricación de otro tipo de conectores: de hebilla simple [29], hebilla doble [30], hebilla de retención [31 ] y sus posibles variaciones. Como se observa en las figuras, todos ellos poseen una sección circular constante [32] y se emplean como elementos conectores de diferentes reatas. Debido a que poseen una menor especificación de resistencia mecánica, su sección transversal es más delgada que la sección de los anillos en D.

La unión o cierre del arnés se logra usando la hebilla doble [29] conectada a una correa [33], haciendo pasar esta última de forma horizontal a través de la hebilla de retención [31 ] por el agujero superior [34]. Una vez se atraviesa la hebilla de retención [31 ], se gira devuelta la hebilla doble [29] con la correa [33] y se logra el bloqueo de ambas correas, logrando así el contacto entre los dos conectores de forma paralela y segura. Es importante anotar que la hebilla doble [30] ingresa con tolerancias muy ajustadas a la hebilla de retención [31 ] pues el agujero [34] está diseñado de forma ajustada para permitir el paso de ésta con la correa.

De acuerdo a lo anterior, tanto los anillos en D como las hebillas, en cualquiera de sus modalidades previamente definidas, no poseen ningún tipo de alma o chasis estructural interno de un material diferente o material metálico. Su conformación se logra a partir de un material homogéneo como lo es el plástico reforzado con fibra de vidrio, conocido comercialmente como composites.

Los conectores, tanto anillos en D como hebillas, son fabricados mediante la inyección de resinas termoestables del tipo poliéster, vinil éster, epoxi, poliamidas o poliacrílicos, en moldes cerrados, cuyo principio está determinado por la ley de Darcy que establece los parámetros para inyección en medios porosos, es decir, que en la cavidad de un molde se coloca un material de refuerzo o preforma, que puede ser fibra de vidrio, fibras de aramida, fibras de poliamidas, fibras sintéticas de alta resistencia, fibras termoplásticas de polipropileno de alto módulo, fibras de refuerzos mixtos constituidos con cualquiera de las anteriores o similares.

Una vez se cierra el molde, se inyecta una resina líquida termoestable en el medio poroso (preforma), de tal manera que el material de refuerzo se va humectando poco a poco hasta llenar el molde completamente y formar un material homogéneo que cubre toda la pieza inyectada (este material resultante es llamado composites o material compuesto). La proporción de materiales es de 35% a 70% de volumen de fibra de refuerzo y entre 65% a 30% de resina termoestable (es decir el complemento al 100%).

La viscosidad de la resina que se inyecta oscila entre 50 cP y 250 cP y la operación de inyección de la resina se realiza con rampas de presión, específicamente entre 33.86 kPa a 338.63 kPa con ayuda de rampas de vacío asistido con una presión negativa que oscila entre (-17 kPa a -100 kPa). Preferiblemente esta presión negativa es suministrada por una bomba de vacío tipo vénturi, pero no limitándose a este sistema únicamente, que facilita que la resina fluya más fácilmente, permee el tejido de refuerzo y se llenen completamente las diferentes cavidades del molde.

La preforma por tanto debe poseer dimensiones y geometría similares a la pieza final. Es por esto que para cada referencia de conectores, es necesario elaborar preformas de material de refuerzo específico, que posteriormente son inyectadas con la resina líquida termoestable. La cantidad de material de refuerzo está definida por las prestaciones mecánicas que los diferentes conectores deben tener, las cuales esta definidas por normas internacionales. La conformación de las diferentes geometrías de preforma, según sea anillos o hebillas, se logran mediante el embobinado controlado de hebras de hilos de refuerzo (de vidrio, fibras de aramida, fibras de poliamidas, fibras sintéticas de alta resistencia, fibras termoplásticas de polipropileno de alto módulo, fibras de refuerzos mixtos constituidos con cualquiera de las anteriores o similares), ajustadas a la geometría del conector, las cuales son elaboradas mediante el enrollamiento de hilos de refuerzo en determinados tipos de mandriles, cuya geometría varía dependiendo del tipo de conector, y son del alcance de la presente invención.

A modo de ejemplo para el proceso de elaboración de preformas para anillos en D con ranura simple [19] (pero sin limitar el alcance de la patente solo a esta geometría), se emplean dos hebras independientes las cuales se enrollan simultáneamente mediante un movimiento giroscópico. La primera mecha [35] se enrolla alrededor de un mandril que posee la geometría interna del conector y la segunda mecha [36] se envuelve simultáneamente alrededor de la primera en forma transversal, compactando y conformado una preforma firme definida e intercalada [37]. La mecha perimetral [35] puede poseer una mayor cantidad de hilos o tex (unidad de densidad medida en gramos por kilómetro de mecha), a fin de proveer suficiente resistencia mecánica en la dirección principal de uso del anillo, así como el llenado completo de la cavidad en el molde. Este proceso es análogo para cada tipo de conector, sean o hebillas para los cuales se usa una geometría de mandril específica. Una vez definidas las geometrías típicas de los conectores no metálicos, tanto para el caso de anillos en D, como de las hebillas, se detallará la fabricación de estos elementos, donde dicha fabricación se realiza en una máquina de embobinado giroscópico.

Como ya se indicó previamente, estos elementos no poseen ningún tipo de alma o chasis estructural interno de un material diferente o material metálico. Por el contrario, su conformación se logra a partir de un material homogéneo como lo es el plástico reforzado o simplemente composites.

En este sentido, la máquina utilizada para la producción de los conectores comprende un mandril [38] que posee en su zona perimetral una ranura que va dando conformación a la sección transversal de la preforma. A modo de ejemplo, pero no limitándose únicamente a la configuración de anillo en D con ranura simple, el mandril ilustrado da la forma ovalizada a travesaños inferiores [39] haciendo la transición en la zona de arco superior hasta lograr una sección transversal en D [40] en la parte superior del conector, como se muestra en las figuras 15A y 15B. Este mandril [38] tiene un plano de partición horizontal [41 ]. Así mismo, las mechas transversales se enrollan en una platina interna [42] del mandril [38] con un espesor entre 2 mm y 4 mm, que además de servir como base para embobinar estas mechas, une la parte delantera [43a], [43b] y trasera [44a], [44a] del mandril [38]. Así las cosas, el mandril [38] se inserta en el eje de retención fijo [61 a] y en el eje de retención suelto [61 b], ver figura 15C. Posteriormente haciendo uso de bujes de desarmado rápido [61 c] y [61 d], se ensambla el mandril [38] como un único elemento. Todas estas piezas desarmadas permiten retirar la preforma una vez se ha terminado el enrollamiento.

Los mandriles [38] para cada tipo de conector dependen entonces del número de travesaños y de la geometría del conector, pero en esencia tiene el mismo método de embobinado giroscópico, con los cuales es posible conformar conectores con geometrías similares a las ilustradas en las figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10 así como sus posibles modificaciones, tanto en su geometría funcional base, como es su sección transversal.

A modo de ejemplo ilustrativo (pero no limitándose solo a esta geometría), la preforma para la fabricación del anillo D con ranura doble posee una mecha perimetral [45] y dos mechas transversales [46] y [47], las cuales dan configuración y refuerzo a los travesaños horizontales del anillo. Este conformado es logrado usando también el sistema de embobinado giroscópico, con la diferencia que posee un mecha más en el embobinado transversal y un mandril de mayor tamaño. Para la fabricación de hebillas se realiza un proceso similar, cambiando la geometría del mandril y la cantidad de mechas empleadas para la fabricación de la preforma para hebilla doble [30], en este caso particular se usa una mecha perimetral [48] y una transversal [49].

Tal como se especificó previamente, para la obtención de los conectores se utiliza un embobinado simultaneo en dos direcciones, perimetral y transversal. Este principio de movimiento, similar al que ofrece un giroscopio, fue adoptado para la conformación de las preformas de la presente invención con las cuales es posible obtener conectores con geometrías similares a las ilustradas en las figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10 así como sus posibles modificaciones, tanto en su geometría funcional base, como es su sección transversal específica.

El sistema de embobinado giroscópico (Gyro-Winding) objeto de la presente invención, está provisto de un brazo móvil [50] y un brazo rotor [51 ], los cuales están conectados mediante un sistema de transmisión de potencia, o el movimiento sincrónico de dos servomotores independientes, que garantiza el movimiento dependiente del brazo rotor [51 ] en una relación 1 :1 con el brazo móvil [50], es decir por cada vuelta que realiza el brazo móvil [50] se logra una vuelta en el brazo rotor [51 ]. Es posible usar otras relaciones 1 :2, 1 :3 o la similares, para garantizar la correcta proporción de fibras de refuerzo transversal y perimetral en la preforma, según los requerimiento mecánicos específicos de cada conector. La fuente de rotación principal del brazo móvil [50] puede ser provista manualmente, mediante una manivela [52], o un servomotor alimentado mediante corriente continua con la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación y mantenerse estable en dicha posición, a fin de realizar movimientos levógiros o dextrógiros controlados durante el embobinado. La manivela [52] o servomotor están conectados al brazo móvil [50] mediante un sistema de correa sincrónica, no visible en el montaje, que conecta el sistema de transmisión de potencia al eje principal y solidario del brazo móvil principal, o servomotores independientes sincrónicos en cada eje, en una relación preestablecida. Todo el sistema puede estar controlado mediante un controlador lógico programable o PLC. Así las cosas, las fibras de refuerzo en forma de bobinas [53] ubicadas en la parte inferior de la máquina, pueden ser de un mismo tex (densidad lineal), diferente o combinarse de tal manera que se alimente el embobinado perimetral y el (los) embobinado(s) transversal (es) con la cantidad de refuerzo necesario para la aplicación mecánica que requiera cada conector. Estas fibras son alimentadas mediante guía-hilos [54], que además de orientar de forma correcta las mechas de refuerzo, son responsables de mantener una correcta tensión a lo largo de la mecha, hasta su disposición en el mandril [38].

De esta forma, el mandril de enrollamiento [38] está ubicado en el centro de rotación del brazo móvil [50] con un sistema de acoplamiento rápido que permite su fácil remoción. Para la alimentación perimetral de las preformas de los conectores se cuenta con un brazo superior fijo [56], mediante el cual se guía la mecha perimetral del conector, hasta su alimentación en forma horizontal a la altura media de la cavidad del mandril [38]. Debido a que las propiedades mecánicas y el desempeño funcional de los conectores dependen directamente de la cantidad de fibra de refuerzo que estos poseen, el sistema debe contar con un contador de vueltas [57], el cual es el responsable de informar al sistema de control o PLC la cantidad de rotaciones completas que realiza el brazo móvil [50].

El embobinado de las preformas (perimetral y transversal), la tensión de los hilos, la cantidad de vueltas, la densidad lineal de las mechas (o cantidad de estas) son parámetros claves que son controlados durante la fabricación de las diferentes preformas.

El embobinado de preformas inicia con una primera vuelta manual en el sentido perimetral y en el sentido trasversal. La mecha perimetral [58], alimentada por el brazo superior fijo [56] a través de guía-hilos [55] se va enrollando alrededor del mandril [38]. Simultáneamente, la mecha transversal [59] alimentada con el brazo rotor [51 ], que también posee guía-hilos [60], va rotando en un movimiento giroscópico (Gyro-Winding). Una vez se completa el número de vueltas necesario para la preforma, el mandril [38], que está instalado sobre un eje fijo de retención [61 a], se retira verticalmente hacia arriba para su posterior desarmado y retiro de la preforma.

Una vez obtenidas las preformas de refuerzo, éstas se ubican al interior de un molde con múltiples cavidades. El molde está conformado por tres cuerpos principales: Placa inferior [62], placa de distribución de resina [63] y placa superior [64].

La placa inferior [62] posee una válvula de bypass [65] por donde se inyecta la resina en una cantidad predeterminada. Una vez logrado el proceso de llenado, esta válvula neumática [65] cierra herméticamente el molde para permitir la polimerización de la resina en su interior y la limpieza del sistema de inyección. Esa válvula [65] es empleada como punto de inyección central, por donde la resina ingresa al interior del molde. Esta resina se distribuye alrededor de una cavidad distribuidora [66] (de mínimo espesor) que está conectada con cada cavidad de conectores, a modo de un campo de irrigación o una placa distribuidora. El fluido inyectado sigue una trayectoria convergente radial y una vez llena completamente la cavidad distribuidora [66], comienza a inyectar cada cavidad del molde, comenzando por las cavidades centrales hasta cubrir por última las cavidades ubicadas en las esquinas del molde. Este molde está provisto de un empaque perimetral con geometría plana y/o geometría champiñón y/o similar [67] que evita fugas de la resina entra las placas inferior [62] y de distribución [63] y entre las placas de distribución [63] y la placa superior [64].

El molde se cierra mediante métodos mecánicos asegurando una fuerza de cierre superior a 25 toneladas. La placa distribuidora [63] y superior [64] poseen cavidades [68] con la geometría de los conectores y su línea de partición [73] coincide con el medio de la pieza, lo que facilita su desmolde. La cavidad distribuidora [66] posee conductos de inyección [74] que se conectan con cada cavidad, para permitir el llenado de las mismas. Las preformas tienen un alto contenido de refuerzo (comparado con el volumen total) y cubren casi en su totalidad la cavidad. Una vez cerrado el molde, la resina en estado líquido debe permear cada una de las preformas [75] en su totalidad, por lo que además de inyectar el fluido de baja viscosidad (50 cPs - 250 cPs) con rampas presión positiva (que pueden variar en un rango de 33.86 kPa a 338.63 kPa), y es necesario asistir el proceso conectando una fuente de presión negativa (-17 kPa a -100 kPa de vacío) en los venteos del molde [69] para facilitar la salida de la resina atravesando cada una de las preformas.

En los puntos de venteo [69], se instalan recipientes reservorios [70] {vacuum pot) que confinan y reciben el exceso de resina luego de la inyección y permiten la aplicación controlada de vacío durante el llenado. Por tal motivo, los recipientes están provistos a su vez de tapas [71 ] con sus respectivos accesorios [72] conectados una bomba de vacío tipo Venturi o bomba eléctrica de vacío de tipo paletas.

Los conectores no metálicos para equipos de protección individual son fabricados entonces, mediante inyección de resina en flujo ascendente en moldes provistos de múltiples cavidades a través de una placa distribuidora. El molde vacío es pintado inicialmente con una delgada capa de resina de alta resistencia a la intemperie, llamada Gel Coat [76], la cual ofrece una superficie lisa, libre de porosidades con un acabado brillante y un color específico. Esta capa [76] se aplica mediante sistemas de proyección y catálisis simultanea hasta lograr un secado en estado tactoso. Luego de esto (sin dejar secar completamente la capa de gel coat) se colocan en la cavidad inferior y superior mantas de hilos continuos fibra de vidrio [77] de alta permeabilidad, cortadas con la geometría exacta del conector, ajusfándolas al interior de la cavidad para que el gel Coat y el material de refuerzo conformen la geometría de la cavidad, de forma homogénea. Luego se inserta la preforma embobinada [75] y se cierra el molde.

Se aplica vacío hasta alcanzar una presión (de vacío) específica en todo el molde, momento en el cual se inicia la inyección de resina con presión positiva constate o variable según la geometría del conector, haciéndola pasar a través de la válvula de bypass, por la placa distribuidora, por cada uno de los conductos de inyección hasta llegar a cada cavidad. En este momento la resina entra en contacto con las mantas de fibras de vidrio [77], responsables del acabado superficial de los conectores. Luego el vacío y la presión positiva de la inyección ayudan a humectar uniformemente las preformas embobinadas haciendo que todo el aire al interior de ellas migre hacia los venteos. La resina permea cada una de las múltiples cavidades del molde hasta llegar a los recipientes reservorios donde se descarga un poco de desperdicio de resina, con lo que el proceso culmina. Luego de un tiempo predeterminado de gelificación y curado de la resina, se desmolda una matriz que tiene adherido un número específico de conectores, los cuales son cortados y separados mediante un sistema de corte por chorro de agua a ultra alta presión, asegurando unas adecuadas tolerancias dimensionales.