ES2260775T3 - Sistema de estampado que incluye cilindros con manguito. - Google Patents
Sistema de estampado que incluye cilindros con manguito.Info
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Abstract
SE TRATA DE UN SISTEMA PARA ESTAMPAR EN RELIEVE UNA TRAMA DE MATERIAL PRACTICAMENTE CONTINUA (10, 16), INCLUYENDO UNA ALIMENTACION PARA SUMINISTRAR, AL MENOS, UNA TRAMA DE MATERIAL SUSTANCIALMENTE CONTINUO (10, 16),QUE SUMINISTRE LA TRAMA PRACTICAMENTE CONTINUA DE MATERIAL (10, 16), UN DISPOSITIVO DE ESTAMPADO EN RELIEVE PARA GRABAR UN PATRON PREFIJADO EN EL MATERIAL DE LA TRAMA (10, 16) Y UN DISPOSITIVO DE RECOGIDA PARA RECOGER EL MATERIAL DE LA TRAMA ESTAMPADO EN RELIEVE; EN DONDE, POR LO MENOS UN ROLLO (100) DEL SISTEMA INCLUYE UN NUCLEO ALARGADO (107) FORMADO POR UN MATERIAL, EN ESENCIA RIGIDO Y UNA MANGA ALARGADA (103) FORMADA POR UN MATERIAL MENOS RIGIDO QUE EL NUCLEO ALARGADO (107), ESTANDO LA MANGA ALARGADA (103) FIJADA, DE MODO LIBERABLE AL NUCLEO (107), DE TAL MODO QUE LA MANGA ALARGADA (103) ESTE AXIALMENTE Y EN TORNO A SU CIRCUNFERENCIA, FIJA CON RESPECTO AL NUCLEO (107), CUANDO EL SISTEMA ESTA FUNCIONANDO Y PUEDE SER RETIRADA, A ELECCION, AXIALMENTE DEL NUCLEO (107). PREFERENTEMENTE, LA MANGA (103) INCLUYE UN PATRON ESTAMPADO EN RELIEVE GRABADO EN ELLA CON LASER PARA PERMITIR QUE EL DIBUJO ESTAMPADO EN RELIEVE EJECUTADO POR EL SISTEMA SE PUEDA CAMBIAR CON PRESTEZA.
Description
Sistema de estampado que incluye cilindros con
manguito.
La presente invención se dirige a un aparato de
estampación y a un procedimiento para formar un cilindro de
estampación de acuerdo con lo descrito en los preámbulos de las
reivindicaciones 1 y 8.
Los productos de papel, como por ejemplo
toallas, servilletas y papel higiénico son ampliamente utilizados a
diario en una diversidad de necesidades domésticas y comerciales.
Típicamente, dichos productos están formados por una banda alargada
fibrosa la cual, o bien se empaqueta en rollos o en una pila de
hojas plegadas. Las bandas fibrosas son estampadas para incrementar
el volumen del producto de papel y para mejorar la absorbencia,
suavidad y apariencia del producto. La estampación puede también
contribuir a mantener unidos los pliegues adyacentes de la banda.
Adicionalmente la estampación puede llevarse a cabo con un motivo
particular que designa un origen del producto de papel o una
entidad mercantil que utiliza el producto de papel. En general, el
aparato de estampación incluirá uno o más cilindros que tienen unas
protuberancias y/o depresiones conformadas dentro de ellos para
formar el motivo estampado y generalmente un correspondiente
cilindro de respaldo que presiona la banda contra el cilindro de
estampación, de forma que el motivo estampado es trasladado a la
banda a medida que pasa entre el espacio libre constituido entre el
cilindro de estampación y el cilindro de respaldo.
En operaciones de estampación de acero sobre
fibra, un cilindro de fibra es utilizado como cilindro de respaldo,
constituyéndose el cilindro de fibra con un material duro tipo paño.
El cilindro de estampación está hecho de acero e incluye las
protuberancias y/o depresiones grabadas en su interior. Antes del
uso de los cilindros con fines de estampación, se ponen en marcha
conjuntamente el cilindro de estampación y el cilindro de respaldo
sin introducir una banda que pase entre ellos, utilizándose jabón y
agua con fines de lubricación y reblandecimiento. El cilindro de
estampación y el cilindro de respaldo seguirían girando
conjuntamente hasta que el cilindro de respaldo incorporara un
motivo correspondiente a las protuberancias y/o depresiones del
cilindro de estampación. El uso de los cilindros en la estampación
de productos de papel no empezaba hasta después de que se
consiguiera un motivo correspondiente al cilindro de estampación en
el cilindro de respaldo. En general, esto requeriría de 24 a 36
horas de operación y, por tanto, la propuesta del cilindro de fibra
requería mucho tiempo de arranque inicial y unos costes asociados
con la operación de los cilindros sin productos de banda de
estampación. Así mismo, los cilindros de acero utilizados en
combinación con este procedimiento son costosos de fabricar y, por
tanto, la intercambiabilidad de dichos cilindros no es práctica.
En una propuesta ulterior, fueron utilizados
unos cilindros de estampación de acero sobre acero en los que las
protuberancias y/o depresiones son grabadas sobre un cilindro y las
correspondientes protuberancias y/o depresiones son grabadas en un
cilindro de respaldo. Cuando se hace pasar la banda a través del
espacio libre constituido entre los cilindros, las protuberancias
y/o depresiones estampan la banda y son acompañadas por las
protuberancias y/o depresiones del cilindro de respaldo. Para
impedir daños como resultado de la interferencia entre las
correspondientes protuberancias y/o depresiones, debe disponerse un
huelgo de 0,076 mm a 0,17 mm. Debido al huelgo requerido, la
propuesta acero sobre acero no logró ablandar el producto fibroso ya
que el huelgo reduce la ruptura de las fibras o de las uniones de
fibras en comparación con otras propuestas en las cuales la banda es
ablandada trabajando la banda, esto es, rompiendo las fibras o las
uniones de fibras existentes en la banda. Además, como en el sistema
anterior, los cilindros de acero grabados son costosos de fabricar
y, por tanto, la intercambiabilidad de dichos cilindros no es en
general una opción viable.
En la estampación de acero sobre caucho, el
cilindro de estampación de acero está provisto de unas
protuberancias y/o depresiones y la banda es presionada contra el
cilindro de estampación mediante un cilindro de respaldo de caucho
cuando la banda pasa a través del espacio libre constituido entre
dichos cilindros. El cilindro de respaldo de caucho adapta las
protuberancias y/o depresiones en virtud de su resiliencia y el
caucho fluye alrededor de las protuberancias y/o depresiones cuando
se aplica una fuerza para juntar los rodillos entre sí. Sin embargo,
para asegurar que el caucho fluya alrededor de las protuberancias
y/o depresiones para conseguir un motivo estampado aceptable, se
requiere una cantidad de fuerza extremadamente grande lo que, a su
vez, puede incrementar los costes de producción. Un ejemplo de dicho
aparato de estampación de acero sobre acero se divulga en el
documento EP 0 367 999 A2. El rodillo de estampación descrito en
este documento comprende una pluralidad de elementos anulares que
constituyen una cubierta alrededor de un núcleo de soporte. A los
fines de la estampación, los elementos anulares están provistos de
unas corrugaciones superficiales. Los elementos anulares son
encajados de manera amovible sobre el núcleo y pueden montarse
conjuntamente en posiciones mutuamente alineadas. En una tentativa
por superar los inconvenientes mencionados, se desarrolló un
cilindro de estampación de ajuste de caucho sobre acero como el
expuesto en la Patente estadounidense No. 5,269,983 cedida al
cesionario de la presente invención, cuyo contenido se incorpora
aquí en la presente memoria por referencia, Patente que ajusta un
cilindro de estampación de acero que tiene una pluralidad de
protuberancias que se extienden por él con un cilindro de respaldo
de caucho que fuerza el sustrato de banda fibroso contra el cilindro
de estampación trasladando de esta forma un motivo estampado de alta
definición al sustrato de papel para constituir toallas de papel,
servilletas o pañuelos de papel. Cuando el sustrato de papel pasa a
través del espacio libre existente entre los cilindros, la banda es
forzada alrededor de las protuberancias y contra las áreas de
contacto del cilindro de acero, así como hacia el interior de las
indentaciones y las superficies periféricas exteriores del cilindro
de caucho. Como resultado de ello, se obtiene un motivo estampado de
alta definición. Esto se lleva a cabo grabando por rayos láser el
cilindro de respaldo de caucho con el fin de proporcionar unas
indentaciones ajustadas correspondientes a las protuberancias del
cilindro de estampación. Debido a las indentaciones del cilindro de
caucho, se requiere una presión significativamente menor entre los
cilindros de estampación y de respaldo para hacer que el caucho
presione la banda contra las protuberancias y contra las áreas de
contacto del cilindro de estampación. De esta forma, se evitan los
problemas asociados con el desgaste, particularmente con el desgaste
relacionado con el calentamiento de los dispositivos de estampación
de caucho sobre acero de la técnica anterior. Adicionalmente, dado
que no se requiere una cantidad de fuerza grande para forzar al
caucho a que fluya alrededor de las protuberancias se evitan los
problemas asociados con una fuerza no uniforme o insuficiente a lo
largo de la extensión, de forma que se traslada un motivo más
consistente a la banda a lo largo de la extensión del cilindro,
reduciendo al tiempo los costes asociados con el funcionamiento del
sistema. Sin embargo, el sistema anteriormente expuesto requiere
todavía un cilindro de estampación de acero grabado lo que
representa un elevado coste. En consecuencia, el cambio frecuente
de motivo de un motivo estampado a un motivo estampado diferente
sigue siendo prohibitivo en cuanto al coste, porque los costes fijos
y variables elevados combinados con tiempos de suministro
prolongados son típicos en la instalación del herramental de
fabricación inicial y condiciona cada motivo de estampación singular
que se emplee a continuación en el proceso de grabado
químico-mecánico para fabricar cada cilindro de
estampación. El documento DE 87 13 388 U1, sobre el cual se basa el
preámbulo de la reivindicación 1, se refiere a un rodillo destinado
a un aparato para la fabricación de placas o paneles,
particularmente placas o paneles corrugados bituminosos. El rodillo
divulgado en dicho documento tiene una superficie estructurada que
puede ser modelada o un revestimiento superficial intercambiable que
se fija a un soporte o a un núcleo hecho de un material tipo
poliéster. Como material para el revestimiento intercambiable se
propone un material elástico como el caucho.
Aunque los cilindros de estampación de acero
pueden ser reciclados, esto es, el motivo de estampación puede
retirarse del cilindro y volverse a grabar sobre el mismo un motivo
posterior, a la postre el grosor de la pared del cilindro de acero
disminuirá dando, como resultado un cilindro inutilizable. Esto es,
los cilindros de estampación de acero convencionales típicamente
tienen un grosor de pared cilíndrica de aproximadamente 7,62 cm. En
consecuencia, a lo largo del tiempo, el grosor de la pared se
reducirá hasta un punto en el que el cilindro no sea utilizable,
sucediendo esto cuando el grosor de la pared sea de aproximadamente
3,81 cm. De acuerdo con ello, el contar con un núcleo que pueda
reutilizarse indefinidamente a lo largo del tiempo daría como
resultado unos ahorros significativos de coste.
Como se indica en la Patente estadounidense No.
4,144,813 se han utilizado durante bastante tiempo en aplicaciones
de impresión unos mandriles que tienen unos manguitos de impresión
situado sobre ellos. Estos manguitos están hechos generalmente de
resina reforzada con fibra o aleaciones de níquel que tienen un
revestimiento de caucho sintético o una placa de caucho delgada
amovible fijada sobre ellos, grabándose la superficie exterior o
preparándose de cualquier otra forma para la impresión. Sin embargo,
este grabado se efectúa simplemente para formar un motivo de
impresión en el que es solamente la superficie superior del motivo
la que resulta crítica. A diferencia de los motivos de estampación,
las paredes laterales y el contorno de los elementos de impresión no
son críticos para el desarrollo de la operación de impresión; de
hecho, los elementos de impresión con paredes laterales curvilíneas
y superficies esféricas serían indeseables y perjudiciales para el
proceso de impresión. Así mismo, en los procedimientos de impresión,
el cilindro de impresión simplemente contacta ligeramente con la
hoja que está siendo impresa y las fibras del material que está
siendo impreso son preferentemente no dañadas. Sin embargo, en los
procedimientos de estampación, los elementos de estampación
presionan dentro del material rompiendo y trabajando
intencionadamente las uniones de fibras del material para
proporcionar una lámina fuerte pero absorbente que tenga una
estructura suave y una apariencia estética.
Un objeto fundamental de la presente invención
es superar los inconvenientes expuestos asociados con los cilindros
y procedimientos de estampación de la técnica anterior.
Este objeto se obtiene mediante las
características de las reivindicaciones 1 y 8, respectivamente.
Formas de realización preferentes se describen
en las reivindicaciones dependientes.
Se incorporan unos manguitos destinados a un
aparato de estampación en el que los manguitos están cubiertos con
un material que tiene una dureza que oscila entre 0 y 250 P&J el
cual puede ser grabado por rayos láser para constituir sobre él un
motivo de alta definición. El grabado por rayos láser proporciona
una repitividad exacta del motivo permitiendo al tiempo que puedan
fácilmente controlarse la profundidad, el ángulo de pared y el
contorno del elemento de estampación. Dicho proceso proporciona unas
superficies contorneadas que son beneficiosas en el procedimiento de
estampación.
Se proporciona un aparato de estampación o la
estampación de una banda sustancialmente continua de material que
tiene al menos un cilindro de estampación que incluye un mandril o
núcleo alargado hecho de un material sustancialmente rígido y un
manguito alargado que tiene un motivo de estampación formado sobre
él, estando el manguito de estampación hecho de un material que es
menos rígido que el núcleo, de forma que el manguito quede sujeto de
forma liberable sobre el núcleo de un modo en que el manguito
alargado quede fijado axial y circunferencialmente con respecto a
dicho núcleo con respecto al funcionamiento y sea selectivamente
retirado en dirección axial de dicho núcleo para permitir que una
pluralidad de manguitos sean intercambiables sobre un respectivo
núcleo. El manguito está por ejemplo cubierto con un material que
tiene una dureza que oscila entre 0 y 250 P&J, preferentemente
entre 5 y 40 P&J y más preferentemente una dureza de
aproximadamente 10 P&J. El núcleo o mandril puede incluir así
mismo al menos un calibre que se extienda axialmente y al menos un
calibre que se extienda radialmente que se cruza con el núcleo que
se extiende axialmente conformado en el núcleo para comunicar
selectivamente aire presurizado a la superficie del núcleo, estando
el manguito hecho de un material expansible, de forma que, cuando
se hace pasar el aire presurizado sobre la superficie del núcleo, el
manguito, cuando está acoplado a aquél, se expande para poder
desplazarse con respecto al núcleo. Con el fin de facilitar el
posicionamiemto del manguito, una superficie interior de uno o más
extremos respectivos del manguito puede estar ahusado hacia fuera.
Alternativamente, el núcleo puede incluir una superficie exterior
frustocónica mientras que el manguito incluye una superficie
interior frustocónica sustancialmente complementaria, de forma que
el manguito puede ser axialmente alojado sobre el núcleo y fijarse
en una posición determinada.
Adicionalmente, no solo puede el cilindro de
estampación estar compuesto por un núcleo y el pertinente manguito,
sino que también pueden estarlo los cilindros acoplados, los
cilindros de respaldo y los cilindros aplicadores de adhesivo que a
menudo se utilizan en los dispositivos de estampación. Esto es, se
proporciona un sistema para estampar una banda sustancialmente
continua de material que incluye un medio de suministro para
suministrar al menos una banda sustancialmente continua de material,
un medio de alimentación para alimentar la banda sustancialmente
continua de material, un medio de estampación para estampar un
motivo predeterminado en el material de banda y un medio de recogida
para recoger el material de banda estampado; en el que al menos un
cilindro del sistema incluye un núcleo alargado constituido por un
material sustancialmente rígido y un manguito alargado constituido
por un material menos rígido que el núcleo alargado, estando el
manguito alargado sujeto de manera amovible sobre el núcleo de forma
que el manguito alargado está axial y circunferencialmente fijado
con respecto al núcleo cuando está en funcionamiento y puede
retirarse del núcleo selectivamente en dirección axial.
Se obtienen ventajas adicionales proporcionando
un sistema para estampar una banda sustancialmente continua de
material que incluye la provisión de un suministro de material de
banda sustancialmente continua y un medio para alimentar la banda
sustancialmente continua de material mediante el sistema. Incluyendo
dicho sistema una sección de estampado para estampar un motivo
predeterminado en el material de banda y un sistema de recogida
para recoger el material de banda, incluyendo el medio de
estampación al menos un núcleo o mandril alargado hecho de material
sustancialmente rígido y una pluralidad de manguitos alargados, cada
uno con un motivo de embutición constituido en su interior, en el
que la pluralidad de manguitos alargados son intercambiables entre
sí, estando cada uno de entre la pluralidad de manguitos alargados
selectivamente sujetos al núcleo para formar un motivo de
estampación predeterminado en el material de banda. Teniendo cada
uno de entre la pluralidad de manguitos alargados, conformados sobre
él, el motivo de estampación predeterminado, por medio de un proceso
de grabado por rayos láser y preferentemente un proceso de grabado
por rayos láser de tres dimensiones obteniendo unos elementos de
estampación que tienen unas superficies esféricamente contorneadas
en múltiples niveles de elevación esencialmente iguales o
selectivamente seleccionados a partir de un plano de referencia,
estando los manguitos situados selectivamente sobre el núcleo de la
manera expuesta anteriormente en la presente memoria.
Estos así como objetos adicionales de la
presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la
subsecuente descripción detallada de la invención apreciada a la
luz de las diversas figuras.
La Figura 1 es una vista esquemática de un
aparato de la técnica anterior al cual puede fácilmente adaptarse la
presente invención.
La Figura 2 es una vista parcial en sección
longitudinal de un cilindro de estampación de acuerdo con la
presente invención.
La Figura 3A es una vista en sección transversal
longitudinal del cilindro de estampación de la Figura 2 que ilustra
el manguito de estampación en una posición parcialmente
montada.
La Figura 3B es una representación de un motivo
estampado constituido por el cilindro de estampación de las Figuras
2 y 3A.
La Figura 4 es una vista en sección transversal
del cilindro de estampación ilustrado en la Figura 3A tomado a lo
largo de la línea 4-4.
La Figura 5 es una ilustración esquemática de
un proceso de tratamiento por rayos láser el cual puede llevarse a
cabo para grabar un motivo de estampación predeterminado en un
manguito de acuerdo con la presente invención.
La Figura 6A es una ilustración esquemática de
unos elementos de estampación constituidos por unos procedimientos
de grabación no de tres dimensiones.
La Figura 6B es una ilustración esquemática de
unos elementos de estampación constituidos por unos procedimientos
de grabación de tres dimensiones.
La Figura 7 es una vista desde arriba de un
elemento de estampación constituido por un procedimiento de grabado
por rayos láser de tres dimensiones.
La Figura 7A es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomado a lo largo de la línea A-A de la Figura
7.
La Figura 7B es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomado a lo largo de la línea B-B de la Figura
7.
La Figura 7C es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomada a lo largo de la línea C-C de la Figura
7.
La Figura 7D es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomada a lo largo de la línea D-D de la Figura
7.
La Figura 7E es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomada a lo largo de la línea E-E de la Figura
7.
La Figura 7F es una vista en alzado de la
superficie de corte del elemento de estampación de la Figura 7
tomada a lo largo de la línea F-F de la Figura
7.
A continuación se describirá la invención con
mayor detalle con referencia a las diferentes figuras. Inicialmente,
la Figura 1 ilustra solo uno de los diversos sistemas de estampación
que puede adaptarse fácilmente la presente invención. Este sistema
de estampación se ilustra porque incluye no solo los cilindros de
estampación y de respaldo sino también unos aplicadores de adhesivo
así como un cilindro de acoplamiento. Así mismo, este sistema se
ilustra únicamente como ejemplo al que puede aplicarse la presente
invención. Este sistema incluye una primera banda de material 10
sustancialmente continua que se dirige alrededor de un primer
cilindro 14 de respaldo de caucho en una dirección de la flecha 12.
Una segunda banda de material sustancialmente continuo 16 es
alimentada de modo similar alrededor de un segundo cilindro de
respaldo 18 en una dirección de la flecha 20. La banda 10 es
alimentada por el sistema para envolver una superficie de cilindro
14 hasta un espacio libre de estampación 22 en el que la banda 10 es
estampada por el motivo estampado 24 del cilindro de estampación 26
mediante la fuerza ejercida entre los cilindros del modo expuesto
anteriormente. La banda impresa resultante 28 está provista de unas
áreas de contacto 30 situadas hacia arriba y de unas áreas rebajadas
32 correspondientes al motivo estampado constituido sobre el
cilindro de estampación 26. De modo similar, la segunda banda 16
resulta estampada dentro de una región del espacio libre 36
conformada entre el cilindro de respaldo 18 y el cilindro de
estampación 34. Al hacerlo, se obtiene una segunda banda estampada
38 que tiene unas áreas de contacto que se proyectan de manera
alternada 40 y unas áreas rebajadas 42 correspondientes al motivo de
estampación conformado sobre el cilindro de estampación 34.
La superficie de una de las bandas estampadas 28
o 38 está provista de un adhesivo suministrado por cualquier sistema
conocido, que se indica genéricamente con la referencia numeral 48,
sistema que puede aplicar adhesivo bien de forma generalizada o con
un patrón determinado a una de las bandas. El adhesivo es aplicado a
la banda únicamente sobre las zonas de contacto que se proyectan y
únicamente en una cantidad muy pequeña. Las bandas estampadas se
combinan en el espacio libre abierto 50 entre los cilindros de
estampación 26 y 34 con las áreas de contacto que se proyectan 30 y
40 situadas adyacentes entre sí. El adhesivo aplicado por el
aplicador 48 es insuficiente para laminar las bandas conjuntamente
en este punto porque el espacio libre existente entre los cilindros
de estampación 26 y 34 discurre en posición abierta para impedir que
se dañe el cilindro de estampación. Debe destacarse que el sistema
anteriormente descrito se expone únicamente a modo de ejemplo y
cualquier sistema de estampación puede incorporar la presente
invención del modo que se describirá con mayor detalle más adelante
en la presente memoria.
Con referencia adicional a la Figura 1, la hoja
parcialmente laminada 52 se desplaza alrededor del cilindro de
estampación 26 y las bandas 28 y 38 son laminadas en el espacio
libre 54 entre el cilindro de estampación 26 y el cilindro de
conexión 56. El cilindro de acoplamiento 56 puede estar provisto de
unas áreas de contacto que sobresalgan y de unas áreas rebajadas de
cualquier motivo deseado, sin embargo, dichas características no son
necesarias para todos los procedimientos. Aquí también, el sistema
precedente se expone solo a modo de ejemplo para destacar los
diversos componentes de un sistema de estampación que pueden
incorporar lo esencial de la presente invención que se describirá
más adelante con mayor detalle. Otro sistema de estampación que
puede ser fácilmente adaptado para incorporar lo esencial de la
presente invención es el sistema expuesto en la Solicitud de Patente
estadounidense con el número de serie 619,806 solicitada el 20 de
Marzo de 1996, y cedida a uno de los cesionarios de la presente
invención.
Teniendo en cuenta lo anterior, ahora se
describirá con mayor detalle más adelante en la presente memoria un
cilindro de estampación para su uso en el sistema de estampación
anteriormente indicado. Primeramente se destaca que un mandril
similar al ilustrado en la Patente estadounidense No. 4,144,813 y
fabricado por Strachan y Hanshaw Machinery Inc. puede utilizarse
para recibir el manguito conformado de acuerdo con la presente
invención y que se analizará más adelante con mayor detalle en la
presente memoria; sin embargo, este mandril se expone únicamente a
modo de ejemplo y puede utilizarse cualquier mandril o núcleo
similar en conexión con la presente invención.
El manguito de estampación 100 puede consistir
en una placa radialmente interior 102 rodeada por una capa exterior
resiliente 103. Una superficie exterior 104 de la capa exterior 103
es oportunamente grabada con un motivo de estampación. El manguito
es preferentemente grabado de la manera analizada más adelante en la
presente memoria e incluye multiniveles de elementos de estampación,
pudiendo dichos elementos estar dispuestos de forma que creen el
motivo estampado ilustrado en la Figura 3B y analizado con detalle
en la Patente estadounidense No. 5,436,057 concedida el 25 de Julio
de 1995 y cedida a uno de los cesionarios de la invención, cuyo
contenido se incorpora por referencia en la presente memoria. El
manguito puede estar hecho de cualquier material apropiado, como por
ejemplo una aleación metálica, fibra de vidrio, plástico, kevlar u
otro material apropiado cubierto con una capa de caucho vulcanizado
que tenga un grosor que oscile entre 0,127 cm y 1,27 cm.
Adicionalmente, la cubierta exterior puede estar hecha de cualquier
material que incluya aleaciones de metal, cerámica o material
polimérico o resinas reforzadas con fibras los cuales son también
capaces de ser grabados con un motivo de estampación. Así mismo, el
manguito no necesita estar cubierto con un segundo material pero
puede estar hecho de uno de los mismos materiales anteriormente
expresados que sean capaces de recibir un motivo de estampación. El
material exterior del manguito, que es preferentemente caucho
vulcanizado, tiene una dureza P&J que oscila entre 0 y 250,
preferentemente entre 5 y 40 y más preferentemente, de modo
aproximado, de 10. La superficie radialmente interior 105 de la capa
interior 102 incluye un ahusamiento ligeramente frustocrónico,
estando éste ahusamiento ligeramente exagerado en las figuras,
teniendo la superficie exterior 104 de los elementos de estampación
más exteriores un diámetro sustancialmente constante. Así mismo, el
manguito puede incluir un diámetro interior sustancialmente
constante siempre que el manguito pueda ser recibido sobre un
mandril de diámetro constante.
El manguito 100 del cilindro de estampación es
recibido sobre y sujeto de manera fija sobre un mandril o núcleo
106. El mandril 106 puede ser o bien hueco o bien sólido siempre que
el mandril sea sustancialmente incomprimible. El mandril incluye
unos extremos mutuamente opuestos 108 y 109 que están
interconectados entre sí mediante un tubo 107. Así mismo, situado
dentro del mandril 106, hay un paso de aire 112 que comunica aire a
presión a una superficie exterior 114 del mandril 106.
Adicionalmente, conformado en el extremo 109 del mandril 106, se
encuentra un calibre 116 que tiene sobre él una pieza 118 para
recibir aire de alta presión mediante una fuente de presión. La
presión de aire puede oscilar entre 80 y 300 PSI, sin embargo, la
presión específica depende del material con el cual está hecho el
manguito, cuya importancia se pondrá de manifiesto mediante la
exposición subsecuente.
Sujeto al paso de aire 112 está un disco 122 que
tiene al menos uno y preferentemente una pluralidad de pasos de aire
que se extienden radialmente 124 conformados en su interior. Los
pasos de aire que se extienden radialmente comunican a través del
tubo 107 y se extienden hacia fuera hasta la superficie exterior 114
del mandril 106. Así mismo, la superficie exterior del mandril puede
incluir un surco circunferencial 125 de aproximadamente 0,1588 cm a
0,4763 cm de ancho y 0,1588 cm a 0,4763 cm de profundidad que
interconecta los pasos que se extienden radialmente 124 al nivel de
la superficie del mandril. Estas características se ilustran de
forma óptima en la Figura 4. Como puede observarse en la Figura 4,
el disco 122 incluye una pluralidad de pasos que se extienden
radialmente 124 los cuales se extienden a través del tubo 127 hasta
el surco circunferencial 125 conformado en la superficie exterior
114 del disco 122.
Con referencia ahora a la Figura 3, el manguito
100 está operativamente dispuesto a una determinada distancia a lo
largo de la extensión del mandril 106 antes de que el movimiento
restringido comience. Siendo esta la posición sustancialmente
ilustrada en la Figura 3. Cuando esta posición se alcanza, un
volumen de aire presurizado entre 80 y 300 PSI es suministrado al
paso central 112 y a continuación expelido a través de los pasos
radiales 124 y hacia el interior del espacio existente entre la
superficie exterior 114 del mandril 106 y la superficie más interior
105 del manguito 100. Este aire presurizado expande el manguito
resiliente de forma que permite que el manguito progrese a lo largo
de la extensión del mandril 106 hasta la posición completamente
insertada que se ilustra en la Figura 2. Una vez en esta posición,
el aire presurizado suministrado sobre el paso 112 es detenido de
forma que el manguito se retrae y queda sujeto en posición sobre el
mandril 106. Una vez que el cojín de aire presurizado existente
entre el mandril 106 y el manguito 100 se disemina, el manguito 100
es fijado axial y circunferencialmente con respecto al mandril 106.
En este sentido, el cilindro de estampación ahora formado puede
utilizarse en un sistema similar al analizado anteriormente en esta
memoria para constituir un motivo estampado dentro de la banda de
material. Cuando se desea cambiar el motivo estampado de la
operación en curso, puede nuevamente aplicarse aire presurizado
sobre el paso 112 formando así un cojín de aire entre el mandril 106
y el manguito 100. Una vez que se ha generado un cojín de aire
suficiente, el manguito puede deslizarse fácilmente en sentido axial
con respecto al mandril y ser retirado de un modo opuesto al de su
instalación. Una vez retirado, puede entonces colocarse un manguito
diferente sobre el mandril 106 del modo analizado anteriormente en
la presente memoria. Debe señalarse que puede fácilmente disponerse
una pluralidad de manguitos que tengan diversos motivos estampados o
manguitos no estampados para permitir que el procedimiento de
estampación se acomode a las diversas mercancías estacionales así
como a las exigencias de personalización, sin experimentar un
retraso significativo. Así mismo, el coste asociado con cada
manguito de estampación es significativamente inferior al de un
entero cilindro de estampación utilizado en los sistemas de
estampación convencionales. Adicionalmente, con el fin de asegurar
que el motivo de estampación está adecuadamente alineado con el
mandril, puede disponerse una ranura 128 dentro del tubo 107 para
recibir un elemento de ajuste 130 del manguito 100. Esto se ilustra
en la Figura 4. Esto se lleva a cabo de forma que el manguito quede
adecuadamente alineado con el mandril de forma que si el cilindro de
estampación discurra dentro de un sistema que utiliza cilindros de
estampación ajustados o coincidentes, discurriendo los cilindros de
estampación discurriendo punto sobre punto o estando conectados, los
cilindros de estampación así como las bandas estampadas se alinearán
entre sí al operar dentro del sistema.
Como se indicó anteriormente, el manguito de
estampación 100 puede estar hecho de aleación metálica, polímeros,
fibra de vidrio, caucho vulcanizado, resinas reforzadas con fibras,
kevlar, u otro material apropiado que constituya un manguito
sustancialmente cilíndrico y puede incluir un material de cubierta
como por ejemplo un revestimiento de caucho vulcanizado constituido
sobre el mismo o una aleación metálica, cerámica, polímero, fibra de
vidrio, kevlar, caucho vulcanizado, resinas reforzadas o
revestimiento similar, cada uno de los cuales son capaces de
incorporar un motivo de estampación conformado sobre ellos, si se
desea. El revestimiento de caucho vulcanizado oscila
preferentemente entre 0,0365 cm y 1,27 cm y es a continuación
grabado por láser para constituir sobre él un motivo de estampación
deseado. Este motivo grabado por láser puede llevarse a cabo de la
manera ilustrada en la Figura 5 y analizada con detalle
anteriormente en la presente memoria.
Inicialmente, debe destacarse que cualquier
técnica de grabado conocida puede utilizarse en la conformación del
motivo estampado en el cilindro enmanguitado; sin embargo, la
técnica de grabado por láser analizada con detalle más adelante en
la presente memoria con referencia a la Figura 5 es preferente, y se
expone a modo de ejemplo. Como se ilustra en la Figura 5, un
manguito 200 que tiene una superficie exterior resiliente 202 es
fijado de manera amovible sobre un mandril 204 con el fin de grabar
el cilindro. Un láser 210 se dispone con un sistema de control
apropiado 212 que lleva a cabo un motivo estampado a lo largo de la
extensión y alrededor de la periferia del cilindro. El láser dirige
energía en forma de haz de luz intenso que quema porciones
selectivas de la superficie exterior resiliente 202 para constituir
sobre ella un motivo de estampación. El sistema de láser puede ser
similar al utilizado en los motivos de conformación en placas de
presión en operaciones de impresión. El láser quemará porciones del
material de cubierta en áreas predeterminadas a lo largo de la
extensión del cilindro con el cilindro rotando periódicamente para
formar la poción rebajada alrededor de la periferia del cilindro. Un
rotador 214 está dispuesto para rotar periódicamente el cilindro de
acuerdo con el control efectuado con el mecanismo de control 212.
El control 212 acciona selectivamente el accionamiento del cilindro
para constituir el motivo de estampación deseado alrededor de una
periferia externa del manguito 200.
Preferentemente, el uso de la técnica de grabado
por láser en tres dimensiones se lleva a cabo sobre la superficie
resiliente para producir un cilindro de estampación con unos
elementos de estampación con paredes laterales curvilíneas,
superficies esféricas, y/o múltiples elevaciones que constituye un
producto que tiene suficiente definición de estampado, suavidad,
absorbencia, resistencia, estética, textura, etc. La técnica de
grabado por láser en tres dimensiones lleva menos tiempo y es menos
costosa que las técnicas actuales utilizadas para pautar superficies
sustancialmente rígidas. Así mismo, el pautado de un cilindro
resiliente que utiliza el grabado por láser en tres dimensiones
permite conseguir todas las ventajas de los cilindros ajustados
resilientes sobre la estampación rígida, por ejemplo, el desgaste
reducido del cilindro rígido, obteniendo al tiempo un producto con
una definición y suavidad de estampación significativas. Esto es, el
grabado por láser en tres dimensiones forma unos elementos de
estampación contorneados que tienen unas paredes laterales
curvilíneas, unas superficies esféricas y/o múltiples elevaciones,
todos los cuales no son necesarios o deseables en las operaciones
de impresión, pero que cuando se utilizan en el procedimiento de
estampado consiguen un producto con una definición y suavidad,
absorbencia, resistencia, estética y estructura de estampación
considerables.
Aunque las técnicas de grabado por láser no de
tres dimensiones pueden utilizarse con el fin de grabar el cilindro
de estampación anteriormente descrito, la creación de elementos de
estampación con múltiples estampaciones y superficies redondeadas
requiere múltiples pasos del láser sobre la superficie resiliente.
Aunque es posible biselar las esquinas de un elemento estampado
utilizando un grabado por láser no de tres dimensiones,
constituyendo así un elemento de estampación seudorredondeado, dicho
recorte puede solo conseguirse en acero utilizando una técnica de
protección que implica el cepillado a mano de cada elemento de
estampación después del grabado químico-mecánico
convencional, el cual, al requerir múltiples pasos del láser da como
resultado unos procedimientos costosos y retardatarios y por tanto
con mayores costes. Dichos elementos grabados por láser no en tres
dimensiones se ilustran genéricamente en la Figura 6A. Como puede
apreciarse a partir de estos elementos, aunque los bordes pueden
estar biselados, generalmente son angulares y no curvilíneos. En
cualquier caso, las técnicas de grabado por láser no de tres
dimensiones no forman parte de la invención reivindicada. De acuerdo
con ello, el grabado desarrollado de acuerdo con la presente
invención se efectúa con unos elementos de estampación contorneados
que constituyen una forma en tres dimensiones que tienen unas
paredes laterales curvilíneas, unas superficies esféricas y
múltiples elevaciones como se ilustran en las Figuras 6B y las
Figuras 7 a 7F.
Con referencia ahora a las figuras 7 a 7F, las
ventajas particulares del empleo del grabado por láser en tres
dimensiones se analizarán con detalle. Como puede apreciarse a
partir de la Figura 7, esta figura ilustra una vista desde arriba de
un elemento de estampación contorneado grabado por láser en tres
dimensiones que tiene paredes laterales curvilíneas, superficies
esféricas así como múltiples elevaciones.
Con referencia a las Figuras 7A a 7C estas
figuras ilustran las superficies de corte constituidas por las
líneas A-A a C-C, respectivamente,
del elemento de estampación 300. Con respecto a la Figura 7B, la
figura ilustra la sección transversal tomada a lo largo de la línea
B-B de la Figura 7, en la que las paredes laterales
302 y la pared superior 304 del elemento de estampación en este área
son sustancialmente lineales, sin embargo, como puede apreciarse en
cada una de las Figuras 7A y 7C, las paredes laterales 302 pueden
estar contorneadas de cualquier manera mediante el procedimiento de
grabado por láser en tres dimensiones con el fin de constituir las
paredes laterales curvilíneas, así como las superficies
sustancialmente esféricas. Como puede apreciarse a lo largo de las
vistas, el procedimiento de grabado por láser en tres dimensiones
se lleva a cabo utilizando un software que puede fácilmente
elaborarse para constituir los elementos de estampación con
cualquier configuración deseada. Así mismo, de acuerdo con lo
anteriormente expuesto, la formación de paredes laterales
curvilíneas y superficies esféricas así como múltiples elevaciones,
no se desea ni se utiliza al formar cilindros de conformación en
procedimientos de impresión. Dichas configuraciones solo adquieren
protagonismo al constituir cilindros de estampación de la manera
expuesta anteriormente.
Con referencia ahora a las figuras 7E y 7F,
estas figuras ilustran así mismo las superficies de corte
constituidas por las líneas D-D a
F-F, respectivamente. También aquí, como se ilustra
en la Figura 7E, las paredes laterales 202 de los elementos de
estampación son sustancialmente lineales mientras que las paredes
laterales 202 ilustradas en las figuras 7D y 7F son curvilíneas. Así
mismo, debe destacarse que pueden fácilmente obtenerse variantes de
las paredes laterales curvilíneas 302, si se desea, como puede
apreciarse en la figura 7D.
Debe destacarse que mientras la exposición
anterior se refiere a un cilindro de estampación, cualquiera de los
diversos cilindros utilizados en un aparato de estampación,
incluyendo cilindros de respaldo, aplicadores de adhesivo, cilindros
acoplados, y cualquier otro cilindro que se utilice en el sistema
pueden estar integrados por manguitos situados sobre un mandril del
modo expuesto anteriormente en la presente memoria. Así mismo,
aunque el manguito preferente expuesto con anterioridad en la
presente memoria incluye una superficie exterior de caucho
vulcanizado, cualquier otro material apropiado puede utilizarse
siempre que el manguito pueda ser fácilmente separable del mandril
e intercambiable con otros manguitos del modo expuesto con
anterioridad en la presente memoria.
Una ventaja adicional del objeto de la invención
es que los manguitos conformados de acuerdo con lo anteriormente
expuesto en la presente memoria puede ser reutilizable porque el
motivo previamente grabado sobre la superficie del manguito puede
ser suprimido, grabando sobre ellos por láser un motivo ulterior.
Ello se traduce en un ahorro considerable de costes de fabricación
porque los manguitos son reutilizables. Así mismo, en el caso de que
el manguito de un cilindro de estampación, de un cilindro de
respaldo, de un cilindro acoplado, o de un aplicador de adhesivo
resultara dañado, el manguito puede fácilmente sustituirse
reduciendo con ello la paralización del aparato y el manguito puede
ser fácilmente reparado reduciendo con ello el desgaste así como los
costes de fabricación globales del sistema. Esto es, la presente
invención contempla la incorporación de un sistema de estampación de
una banda de material sustancialmente continua que incluye un medio
de suministro para suministrar al menos una banda de material
sustancialmente continua, un medio de alimentación para alimentar la
banda de material sustancialmente continua, un medio de estampación
para estampar un motivo predeterminado sobre el material de banda y
un medio de recogida para recoger el material de banda estampado; en
el que al menos un cilindro del sistema incluye un núcleo alargado
constituido por un material sustancialmente rígido y un manguito
alargado constituido por un material menos rígido que el núcleo
alargado, estando el manguito alargado sujeto de forma liberable al
núcleo de forma que el manguito alargado quede axial y
circunferencialmente fijo con respecto al núcleo durante el
funcionamiento y pueda ser de forma selectiva retirado axialmente
del núcleo. Así mismo, el uso de manguitos posibilita el uso de
pasadas de comprobación de los diversos motivos de estampación que
van a probarse minimizando al tiempo los costes y la duración
asociados con dichas pruebas.
Así mismo, con el sistema de manguito y mandril
expuesto anteriormente en la presente memoria, se reduce al mínimo
el almacenaje; esto es, pueden ser intercambiables numerosos
manguitos solamente con unos pocos mandriles, almacenándose los
mandriles en posición vertical, y no en posición horizontal, lo que
ocupa considerablemente más espacio.
Así mismo, aunque la invención expuesta ha sido
descrita con respecto a la configuración de mandril y manguito
específica, puede utilizarse de acuerdo con la presente invención
cualquier mandril o núcleo apropiado para recibir sobre él un
manguito, para obtener las ventajas anteriormente señaladas respecto
de la técnica anterior.
Claims (14)
1. Aparato de estampación para estampar
una banda sustancialmente continua de material en hoja (10,16)
comprendiendo un cilindro de estampación (26,34):
- un núcleo alargado (106) que tiene un primer y un segundo extremos (108, 109), estando dicho núcleo alargado (106) constituido por un material sustancialmente rígido, y un manguito alargado (100) que tiene un motivo de estampación que se forma en una superficie exterior (104) de dicho manguito (100), estando dicho manguito alargado (100) constituido por un material expansible que es menos rígido que dicho núcleo (106) e incluyendo dicho motivo de estampación múltiples elevaciones lineales con respecto a una superficie de referencia;
en el que dicho manguito alargado
(100) está fijado de manera amovible sobre dicho núcleo (106), de
forma que dicho manguito alargado (100) está fijado axial y
circunferencialmente con respecto a dicho núcleo (106) durante el
funcionamiento,
caracterizado porque
al menos un elemento de estampación de dicho
motivo de estampación combina dichas múltiples elevaciones lineales,
al menos en una parte, con unas paredes laterales curvilíneas y unas
superficies esféricas con respecto a dicha superficie de referencia
y dicho elemento de estampación está adaptado para romper y trabajar
las uniones entre las fibras del material para obtener una textura y
una apariencia particulares y estando dicho elemento de estampación
grabado en dicha superficie exterior (104).
2. Aparato de estampación de acuerdo con
la reivindicación 1,
caracterizado porque,
dicho motivo de estampación con dichas múltiples
elevaciones lineales incluye unos elementos de estampación
adicionales que tienen unas paredes laterales curvilíneas y unas
superficies esféricas con respecto a dicha superficie de referencia,
y dichos elementos de estampación adicionales están adaptados para
romper y trabajar las uniones entre las fibras de dicho material en
hoja para obtener una textura y apariencia particulares y estando
dicho motivo de estampación grabado en dicha superficie exterior
(104).
3. Cilindro de estampación de acuerdo
con lo definido en las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado porque
dicho manguito (100) está constituido por un
material que tiene una dureza P&J comprendida entre 0 y 250.
4. Cilindro de estampación de acuerdo
con lo definido en la reivindicación 3,
caracterizado porque
la dureza de dicho manguito (100) está
comprendida entre 5 y 40 P&J.
5. Cilindro de estampación de acuerdo
con la reivindicación 4,
caracterizado porque
la dureza de dicho manguito (100) es de
aproximadamente 10 P&J.
6. Cilindro de estampación de acuerdo
con la definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5
caracterizado porque
dicho manguito alargado (100) está constituido
por un material seleccionado entre un grupo compuesto de aleaciones
metálicas, cerámicas, polímeros, fibras de vidrio, kevlar, caucho
vulcanizado y resinas reforzadas con fibras.
7. Cilindro de estampación de acuerdo
con lo definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5
caracterizado porque
dicho manguito alargado (100) está cubierto por
un material seleccionado entre un grupo compuesto de aleaciones
metálicas, cerámicas, polímeros, fibras de vidrio, kevlar, caucho
vulcanizado y resinas reforzadas con fibras.
8. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en la
reivindicación 1, para estampar una banda de material en hoja
sustancialmente continua (10, 16) que comprende:
- -
- proporcionar un núcleo alargado (106) constituido por un material sustancialmente rígido;
- -
- situar un manguito alargado (100) constituido por un material expansible que es menos rígido que el material de dicho núcleo (106) sobre dicho núcleo alargado (106);
- -
- proporcionar un láser tridimensional situado para desplazarse en tres dimensiones;
- -
- situar el núcleo alargado (106) que tiene un manguito alargado (100) sobre él adyacente al láser tridimensional; y
- -
- conformar al menos un elemento de estampación de dicho motivo combinando dichas múltiples elevaciones lineales, al menos en parte, con unas paredes laterales curvilíneas y unas superficies esféricas con respecto a una superficie del manguito alargado (100) como elementos de estampación de un motivo de estampación en el manguito alargado (100) con el láser tridimensional; y
- -
- adaptar dicho elemento de estampación para romper y trabajar las uniones de fibra del material para proporcionar unas textura y apariencia particulares y estando dicho elemento de estampación grabado en dicha superficie exterior (104).
9. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en la
reivindicación 8,
caracterizado porque
el núcleo (106) está hecho de acero.
10. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con las reivindicaciones 8 o
9,
caracterizado porque
el manguito (100) está constituido por un
material que tiene una dureza P&J comprendida entre 0 y
250.
250.
11. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en la
reivindicación 10,
caracterizado porque
la dureza del manguito (100) está comprendida
entre 4 y 50 P&J.
12. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en la
reivindicación 11,
caracterizado porque
la dureza del manguito (100) es de
aproximadamente 10 P&J.
13. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en una de las
reivindicaciones 8 a 12,
caracterizado porque
el manguito alargado (100) está constituido por
un material seleccionado entre un grupo compuesto de aleaciones
metálicas, cerámicas, polímeros, fibras de vidrio, kevlar, caucho
vulcanizado y resinas reforzadas con fibras.
14. Procedimiento de conformación de un
cilindro de estampación de acuerdo con lo definido en una de las
reivindicaciones 8 a 11,
caracterizado porque
dicho manguito alargado (100) está cubierto con
un material seleccionado entre un grupo compuesto de aleaciones
metálicas, cerámicas, polímeros, fibras de vidrio, kevlar, caucho
vulcanizado y resinas reforzadas con fibras.
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