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Domador de Aros

Un nuevo diseño para un domador de aros

 

Este domador de aros está basado en tres ideas clave:

  • Todo el curvado se realiza sobre superficies convexas
  • La madera ese sitúa entre dos láminas metálicas en tensión
  • Esa tensión no trabaja contra el operador gracias a un ingenioso mecanismo

Para los pequeños guitarreros, doblar los aros de las guitarra con los métodos habituales es una tarea que puede ser sencilla como la que más o convertirse en una pesadilla. Básicamente existen dos sistemas: hierros (eléctricos, de gas o incluso de carbón) y prensas mecánicas. Entre estas últimas destaca el Domador de Aros de Fox, una máquina de diseño ingenioso y bien probado que puede encontrarse en todo el mundo, especialmente en pequeños talleres. Anteriormente yo la usaba principalmente para doblar la cintura de mis guitarras, pero después de algunas malas experiencias con los recortes (cutaways) en arce rizado, decidí seguir usándola sólo para la cintura. Estoy seguro de que parte de los problemas eran exclusivamente míos,  quizás porque hice la máquina sin partir de planos y usando mis propias prensas, muelles, etc. Sea cual sea el motivo, volví a mi humilde hierro; con él podía conseguir buenos resultados, pero llevaba más tiempo del que consideraba razonable.

Inicialmente, establecí una serie de requisitos para la nueva máquina:

  1. Debería doblar sólo superficies convexas. De esa manera, la zona que está siendo curvada siempre está en contacto con el molde.
  2. No debe ser la máquina la que determine cuánto tiempo pasará la madera en su interior (más sobre esto más adelante)
  3. Retirar los aros ya doblados debe ser sencillo y rápido.
  4. Debe ser versátil, de modo que pueda usarse una estructura principal con añadidos para diferentes tamaños y formas de instrumento.
  5. Debe poder ser manejada por un único operador.
  6. No debe ser mucho más compleja, difícil de fabricar o costosa que un Domador de Aros de Fox.

Después de numerosos diseños (algunos muy complejos, pero todos descartados por diferentes motivos) llegué a la versión actual de la máquina:

No será la última; tengo una infinidad de mejoras pendientes, pero los principios de operación que se describen aquí no cambiarán.

Esta máquina cumple los requisitos de la lista anterior, si bien unos mejor que otros:

  1. Cumplir el primero no resultó complicado. Una superficie cóncava es convexa cuando se mira desde el otro lado. El curvado debe proceder en varias etapas, usando formas convexas extraíbles (ver más adelante)
  2. El segundo resultó extremadamente difícil. Mis diseños iniciales eran defectuosos principalmente debido al número de gatos de apriete que usaba para presionar la madera contra las formas según iba siendo curvada. El proceso resultaba tan lento que la madera tenía tiempo de secarse y, finalmente, quemarse. Las láminas metálicas tensionadas no requieren gatos de apriete para presionar la madera contra las formas, así que pensé en ellas bien pronto en el diseño. Desafortunadamente, las descarté muchísimas veces antes de encontrar un mecanismo que, de hecho, es la idea más brillante en la máquina.
  3. Retirar los aros ya doblados no es tan sencillo como hubiera deseado. Aunque no es un problema en sí mismo, le falta la elegancia de las otras operaciones. Tengo algunas ideas para mejorar ese proceso, pero no creo que vaya a utilizarlas en la siguiente versión.
  4. La máquina puede doblar diferentes modelos de guitarras, pero tiene limitaciones. Cada modelo de guitarra necesita un conjunto de bloques internos y externos. Ya veremos qué son estos bloques más adelante; por ahora es suficiente saber que no son sencillos de fabricar. Cambiar de un modelo a otro tampoco es fácil, así que la poca versatilidad es el aspecto menos atractivo.
  5. Una persona es suficiente para manejarla.
  6. Aunque no es tan sencilla de fabricar como otras, no está fuera del alcance de los pequeños guitarreros.

Principios de Funcionamiento

La máquina está basada en tres principios: Formas Convexas Extraíbles, Láminas Tensionadas y Tracción Tangencial.

Formas Convexas Extraíbles

Los aros de guitarra tienen formas cóncavas y convexas. Vista desde el exterior, la cintura, por ejemplo, es cóncava, cosa que cambia mirándola desde dentro. Dividiremos la guitarra en una serie de curvas, limitadas por los puntos donde la curvatura cambia de cóncava a convexa. Construiremos una serie de bloques convexos (de ahora en adelante, “bloques internos”), uno para cada curva. Estos bloques serán las formas sobre las que tendrá lugar el domado, y serán extraíbles. El proceso de domado comienza con un único bloque interno presente, el que corresponde al aro inferior. Según se va avanzando en el domado, debe fijarse en posición cada bloque interno, consecutivamente. Todo esto quedará más claro más adelante.

Láminas Tensionadas

Con láminas tensionadas, el esfuerzo de curvado está limitado a una zona muy pequeña, justo donde tiene lugar la deformación. En otras palabras: presionar la pieza muy lejos del área que está siendo curvada añadirá esfuerzos en lugares no deseados. También pondrá mucha tensión en el punto de contacto entre la madera y la forma, pero no tanta en su vecindad. El resultado será un curvado excesivo de la línea en contacto con la forma, que se separará de ella y podrá llegar a romperse.

Hay un beneficio añadido al presionar el exterior de la zona a curvar, por ejemplo usando una correa metálica, que es práctica común cuando se doman aros sobre un hierro. La teoría de vigas nos da la razón detrás de ello. La madera no soporta demasiada elongación sin romperse, de modo que la mayor parte de la deformación debe venir de la cara en compresión: siendo la correa parte de la “viga”, ésta asume el esfuerzo en el lado en tensión. Adicionalmente, la separación que mencionábamos en el párrafo anterior tampoco ocurrirá, al menos mientras la tensión en la correa sea elevada. Adicionalmente, usar una correa en el exterior de la curva evita la deformación por alabeo. La madera que no está cortada radialmente suele tener tendencia a alabearse, pero éste es un problema que puede ocurrir en muy diferentes situaciones: si alguna vez has curvado fuertemente rebordes de plástico, ya sabrás que el alabeo es posible incluso en materiales uniformes.

Tracción Tangencial

Las láminas muy tensionadas son el fundamento de las impresionantes máquinas de domar aros que aparecen en los vídeos de la fábrica de Taylor (“Factory Fridays”). Siempre que las veía, me quedaba embobado mirándolas, pero intentar reproducir sus principios de funcionamiento siempre me llevaba a máquinas poco adecuadas para un pequeño taller. Presionar una lámina muy tensionada sobre una forma es una tarea difícil que requiere un esfuerzo enorme. En Taylor usan un diseño motorizado, pero algo así parecía fuera de mi alcance. Y si me las arreglaba para resolver ese problema, aún me quedaban otros peores al curvar la zona del cutaway. El mecanismo de tracción tangencial evita estos problemas.

Descripción Esquemática

La máquina no es sencilla de explicar, pero unos diagramas sencillos ayudarán. Supón que la superficie objetivo es la que se muestra:

Esta otra figura representa un conjunto de dos bloques internos que pueden usarse para fabricarla, siguiendo el principio de Formas Convexas Extraíbles explicado más arriba.

La siguiente figura representa una máquina lista para comenzar a doblar esa superficie:

El chasis (la parte estacionaria) se representa en amarillo. Hay una pieza, que llamaremos “el puente”, de color gris. En él hay dos cilindros neumáticos en su parte inferior, que tiran de la pieza rosada. A ésta la denominaremos “el sándwich”, y está compuesta por dos láminas metálicas entre las que está la madera a curvar. El extremo superior del sándwich está sujeto al chasis. Este último tiene los bloques extraíbles (en rojo), pero esta figura representa sólo uno, ya que el otro no ha sido insertado aún (la figura más arriba de la anterior representa ambos). Hay otros bloques (en verde) situados fuera del chasis, con idéntica forma y tamaño a los bloques interiores (no siempre, pero básicamente cierto para esta explicación) y en línea con ellos. Todos los bloques, internos y externos, están firmemente unidos al chasis y pueden ser insertados y extraídos independientemente. Aunque el segundo bloque interior no está presente, sus correspondientes bloques externos sí que lo están. Finalmente, hay dos cables de acero (en azul) que van desde un punto firme en el chasis a cada una de las patas del puente, a lo largo del perímetro de los bloques externos. El puente está en equilibrio entre dos tensiones en sus extremos: la ejercida por el sándwich y la ejercida por los cables. En lo que sigue, para mayor claridad, no dibujaremos el chasis. Los puntos o piezas que se unen a él estarán identificados por una pequeña superficie amarilla, como se ve en la figura:

Cuando los cilindros tiran del sandwich, éste se ve en tensión, lo mismo que los cables azules. La tensión en el sándwich se aplica tangencialmente a la zona que está siendo curvada, debido a que los bloques externos tienen igual forma y tamaño que los internos. Para operar la máquina, se ha de desplazar el puente manualmente, en este caso tirando de su parte inferior (flecha). Los cables se separarán gradualmente de los bloques exteriores más pequeños, y el sándwich presionará sobre el bloque interno justo en la delgada zona que se está curvando. La primera parte del trabajo estará acabada cuando se llegue a la posición que muestra la siguiente figura:

El esfuerzo al mover el puente ha sido ligero, ya que el mecanismo ha guiado constantemente la dirección de tracción tangencialmente a los bloques internos/externos. Modificar el tamaño de los bloques externos tiene un efecto sobre ese esfuerzo, que puede ser aprovechado para lograr un  puente que se nivele automáticamente, balanceando su propio peso y liberando al operador de sostenerlo entre las operaciones con los bloques. Si te fijas en los cables, verás que se han desenrollado de los bloques externos pequeños, y ya sólo tienen contacto con los otros dos más grandes. Hemos llegado suavemente a esta posición, manteniendo constante la tensión en el sándwich. De hecho, la posición inicial sería todavía recuperable si lleváramos el puente de vuelta a su posición anterior. Ahora es el momento de insertar el segundo bloque interno (en rojo) y retirar los dos internos más pequeños (verde) que estaban en línea con el primer bloque interno:

Estas operaciones no requieren gran esfuerzo, ya que ni el cable ni el sándwich (ambos bajo una tensión considerable) están en contacto con los bloques involucrados. Si todo está correctamente diseñado, estas operaciones pueden hacerse rápidamente – definitivamente, eso es una ventaja cuando se pretenden evitar problemas de manchas en la madera, quemaduras y endurecimiento anormal que son tan comunes en los diseños lentos. Después de hacer oscilar el puente de nuevo, esta vez tirando de su parte superior (flecha) llegaremos a la posición final representada aquí:

De nuevo, los cables de acero se han desenrollado suavemente de los bloques externos, manteniendo constante la tensión en el sándwich. En suma, la tracción ejercida por el sándwich siempre es longitudinal al puente y tangencial a la zona que está siendo curvada (idealmente, una línea). Ésta es la diferencia más importante que distingue a este diseño de los demás basados en láminas tensionadas: el operador nunca tendrá que trabajar contra la tracción de los cilindros neumáticos. Claro que con este diseño básico se pueden anticipar algunos problemas. El más difícil de resolver para un pequeño guitarrero es la aparente necesidad de tener una construcción muy resistente, generalmente asociada a partes metálicas pesadas. El problema se puede simplificar modificando el punto donde el cable de acero se une al puente, como se muestra aquí:

De este modo, los esfuerzos sobre el puente tenderán a comprimir las patas, no a unirlas. Se puede tener un control adicional modificando la posición y el tamaño del punto de conexión.

Los cilindros neumáticos pueden situarse en cuatro posiciones diferentes, con idéntico resultado. Estas posiciones son los dos extremos del sándwich y los dos extremos de los cables de acero. Todo será más ligero y compacto si se unen a los cables de acero en el lado del chasis, como en la siguiente figura.

Otra manera de aligerar el puente es usarlo para doblar todas las curvas excepto el aro inferior. Todas estas mejoras sobre el diseño básico ya han sido implementadas en la máquina que se muestra más arriba. Quizá ahora te sea posible reconocer muchas de sus partes.