ES2233319T3 - Dispositivo para perforar y deformar una estructura plana. - Google Patents
Dispositivo para perforar y deformar una estructura plana.Info
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Abstract
Dispositivo para perforar y deformar una estructura plana (3), que comprende un elemento de agujas (1;101) que presenta una pluralidad de agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511) y un contraelemento (2; 102) que presenta una pluralidad de orificios (21; 121) para alojar agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511) del elemento de agujas (1; 101), de manera que durante la perforación y deformación cada aguja (11; 111; 211; 311; 411; 511), en la zona de perforación y deformación penetra en un orificio (21; 121) del contraelemento (2; 102), presentando cada aguja (11; 111; 211; 311; 411; 511) una zona de conformación con una superficie periférica, deformando de forma controlada el borde (32) del orificio en la estructura plana (3) que se obtiene entre la superficie periférica y la superficie interior adyacente a la anterior del orificio (21; 121) respectivo del contraelemento (2; 102), durante la perforación y deformación de la estructura plana (3), caracterizado porque los orificios (21; 121), al menos hasta una cierta profundidad, se estrechan por lo menos aproximadamente de forma cónica, desde su desembocadura hacia el interior del contraelemento (2; 102).
Description
Dispositivo para perforar y deformar una
estructura plana.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para perforar y deformar una estructura plana que comprende un
elemento de perforación que presenta una pluralidad de salientes de
perforación y un contraelemento que presenta una pluralidad de
orificios para alojar salientes de perforación del elemento de
perforación, de manera que, durante la perforación y deformación,
cada saliente de perforación en la zona de perforación y deformación
penetra en un orificio del contraelemento.
Por una estructura plana de este tipo se entiende
aquí, por un lado, un producto flexible plano como, por ejemplo, una
lámina de plástico, por ejemplo de polietileno, una hoja de papel o
una tela no tejida, que pueden tener también un grosor de algunos
milímetros. Por otro lado, también se refiere con ello a placas
rígidas. Láminas de plástico perforadas, en las cuales los bordes de
los orificios presentan una forma tridimensional determinada, se
utilizan, por ejemplo, para la fabricación de pañales de niño. Sin
embargo, hasta ahora no se ha logrado perforar en un solo paso las
láminas de plástico y dar a los bordes de los orificios la forma
deseada.
Se conoce, por ejemplo, por el documento
FR-A-1 417 619 el perforar láminas
de plástico haciéndolas pasar entre un rodillo de agujas que
presenta una pluralidad de agujas y un contrarrodillo con una
superficie lisa. Sin embargo, los bordes de los orificios que así se
producen no presentan ninguna forma tridimensional regular ya que la
superficie lisa del contrarrodillo impide que los bordes de los
orificios puedan formar una protuberancia.
Por tanto, en lugar de contrarrodillos con
superficies lisas, se han utilizado ya también contrarrodillos que
están provistos de surcos continuos en la dirección de rotación del
rodillo, en los que pueden insertarse las agujas del rodillo de
agujas durante la perforación, como se describe en el documento
US-A-2 748 863. En las láminas de
plástico se producen orificios con bordes parcialmente
tridimensionales que, sin embargo, no tienen ninguna forma ideal y,
en particular, ninguna forma definida de manera precisa para
ciertas aplicaciones.
Por otro lado, se conoce, por ejemplo por el
documento EP-A-0 020 083 el emplear
como elemento de perforación un rodillo con dientes en calidad de
salientes de perforación que, durante la perforación y deformación
en la zona de perforación y deformación, penetran en orificios del
contraelemento complementarios. Sin embargo, tales dientes no son
comparables con agujas por cuanto que se utiliza toda su superficie
para la deformación y por ello se producen bordes de orificios
conformados de otra manera en la estructura plana. En particular,
un diente del inserto dentado del cuerpo principal del rodillo hace
transición directamente hacia otro diente, de manera que en la
estructura plana cada orificio sigue directamente al precedente.
Además, la estructura plana es presionada por el contraelemento
hasta el cuerpo principal del rodillo de dientes. Por otra parte,
cuando se perfora y deforma con dientes calentados se calienta toda
la estructura plana.
En el documento
EP-A-0 214 608 se da a conocer un
dispositivo para perforar y deformar una estructura plana que
comprende un elemento de agujas que presenta una pluralidad de
agujas y un contraelemento que presenta una pluralidad de orificios
para alojar agujas del elemento de agujas, de manera que, durante la
perforación y deformación, cada aguja en la zona de perforación y
deformación penetra en un orificio del contraelemento. Cada aguja
presenta una zona de conformación con una superficie periférica,
siendo deformado de forma controlada el borde del orificio en la
estructura plana que se obtiene entre la superficie periférica y la
superficie interior adyacente a la anterior del orificio respectivo
del contraelemento, durante la perforación y deformación de la
estructura plana. Sin embargo, la forma de los bordes del orificio
producido no es ideal para todas las aplicaciones.
A la vista de las desventajas de los dispositivos
conocidos hasta ahora y descritos anteriormente, la invención se
plantea el siguiente problema. Hay que crear un dispositivo para
perforar y deformar una estructura plana del tipo citado al
principio con el que, al perforar la estructura plana, se amolden de
manera controlada los bordes de los orificios a una forma
tridimensional alternativa, no debiéndose poner en contacto nunca
los salientes de perforación completos con la estructura plana.
Este problema se resuelve con el dispositivo
según la invención como se define en la reivindicación 1
independiente. En la reivindicación 15 se define un procedimiento
para perforar y deformar una estructura plana con un dispositivo de
este tipo. Variantes de realización preferidas resultan de las
reivindicaciones dependientes.
La esencia de la invención consiste en lo
siguiente: Un dispositivo para perforar y deformar una estructura
plana comprende un elemento de agujas que presenta una pluralidad de
agujas y un contraelemento que presenta una pluralidad de orificios
para alojar agujas del elemento de agujas, de manera que, durante la
perforación y deformación, cada saliente de perforación en la zona
de perforación y deformación penetra en un orificio del
contraelemento. Cada aguja presenta una zona de conformación con una
superficie periférica, siendo deformado de forma controlada el borde
del orificio en la estructura plana que se obtiene entre la
superficie periférica y la superficie interior adyacente a la
anterior del orificio respectivo del contraelemento, durante la
perforación y deformación de la estructura plana. El dispositivo se
caracteriza porque los orificios se estrechan por lo menos
aproximadamente de forma cónica hasta por lo menos cierta
profundidad desde su desembocadura hacia el interior del
contraelemento.
Dado que los salientes de perforación son agujas
que por definición presentan un vástago y una punta y las agujas
presentan una zona de conformación determinada, al perforar la
estructura plana no entra en contacto todo el saliente de
perforación con la estructura plana. En particular, la estructura
plana no es presionada por el contralemento hasta el cuerpo
principal del elemento de agujas, de manera que, con el elemento de
agujas calentado, no se calienta toda la estructura plana. Además,
con agujas pueden generarse una distribución cualquiera de los
orificios y un número mayor de formas diferentes de los bordes de
los orificios, ya que, por ejemplo, con un elemento de agujas y un
contraelemento en forma de rodillos existen menos limitaciones con
respecto al engrane mutuo de los rodillos que en el caso de rodillos
de dientes que ruede uno sobre otro. Mediante la zona de
conformación de cada aguja, que presenta una superficie periférica,
siendo deformado de forma controlada el borde del orificio en la
estructura plana que se obtiene entre la superficie periférica y la
superficie interior adyacente a la anterior del orificio respectivo
del contraelemento, durante la perforación y deformación de la
estructura plana, esta estructura plana es provista de orificios con
bordes de orificio regulares, tridimensionales, conformados de
manera relativamente precisa.
Según la estructura plana, por ejemplo en láminas
de plástico, la perforación y deformación se realiza a temperatura
elevada, utilizándose en parte temperaturas de hasta aproximadamente
450ºC en las láminas usuales hoy en día. Al calentar el elemento de
agujas y el contraelemento, éstos se dilatan en grado diferente
debido a su naturaleza normalmente diferente, lo que debe tenerse en
cuenta para que a temperaturas elevadas las agujas encajen
ajustadamente en los orificios. Por tanto, en un dispositivo para
perforar y deformar una estructura plana a temperatura elevada, el
elemento de agujas y el contraelemento están construidos y montados
de tal manera que, después de su calentamiento a la temperatura
necesaria para perforar y deformar la estructura plana, cada aguja
en la zona de perforación y deformación penetre, durante la
perforación y deformación, en un orificio del contraelemento. En
estado frío, el elemento de agujas y el contraelemento no necesitan
acomodarse uno en otro.
El dispositivo según la invención está formado
con ventaja de tal manera que la estructura plana esté en contacto
con el contraelemento durante la perforación y deformación, y un
cuerpo principal del elemento de aguja que soporta las agujas está
distanciado del contraelemento de tal forma que el cuerpo principal
esté distanciado de la estructura plana durante la perforación y
deformación. Así se evita o por lo menos se limita fuertemente un
calentamiento de toda la estructura plana, en el caso de un elemento
de agujas calentado, debido al cojín de aire situado entre
ellos.
En una variante de realización preferida del
dispositivo según la invención, las agujas presentan un vástago en
forma esencialmente cilíndrica y una punta de forma cónica o convexa
y son preferiblemente simétricas en rotación. Además, en ciertas
variantes de realización, la parte más delantera de la punta de las
agujas puede estar realizada con afilado plano o bien con afilado
plano y en forma trovalizada. Gracias a estas formas especiales de
las agujas, pueden elevarse la velocidad y la precisión de la
perforación y deformación.
Preferiblemente, están presentes unos medios para
calentar las agujas, por ejemplo un sistema de calentamiento por
inducción u otros elementos de calentamiento eléctrico usuales en el
mercado, que pueden disponerse en el cuerpo principal del elemento
de agujas. Mediante el calentamiento de las agujas puede favorecerse
la perforación y deformación de, en particular, material
termoplástico.
A continuación, con ayuda de ejemplos de
realización, se describe con más detalle el dispositivo según la
invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1, una vista en perspectiva de un
primer ejemplo de realización del dispositivo según la invención con
un rodillo de agujas y un rodillo de orificios durante la
perforación y deformación de una estructura plana;
La figura 2, una representación esquemática de la
perforación y deformación de la estructura plana con el dispositivo
de la figura 1;
La figura 3, una vista parcial cortada,
parcialmente esquemática y fuertemente ampliada del rodillo de
agujas y del rodillo de orificios durante la perforación y
deformación de la estructura plana;
La figura 4, una parte de la estructura plana
perforada y deformada en una vista en perspectiva cortada;
La figura 5, una vista en perspectiva cortada de
un segundo ejemplo de realización del dispositivo según la invención
con una placa de agujas y una placa de orificios;
La figura 6, un ejemplo de realización de una
aguja relativamente gruesa con una punta de forma convexa;
La figura 7, un ejemplo de realización de una
aguja relativamente gruesa con punta afilada plana de forma
convexa;
La figura 8, un ejemplo de realización de una
aguja relativamente delgada con una punta de forma convexa;
La figura 9, un ejemplo de realización de una
aguja relativamente delgada con punta afilada plana de forma
convexa; y
La figura 10, una superficie desarrollada de un
cuerpo cilíndrico de un rodillo de agujas con una disposición de
agujas como la que se utiliza, por ejemplo, para perforar y deformar
materiales no tejidos para entretelas antideslizamiento.
Figuras 1 y
2
El primer ejemplo de realización representado de
un dispositivo según la invención para perforar y deformar una
estructura plana 3 comprende esencialmente un rodillo de agujas 1
con una pluralidad de agujas 11 dispuestas de forma regular y un
rodillo de orificios 2 con una pluralidad de orificios 21 dispuestos
de manera regular, de tal forma que durante la perforación y
deformación cada aguja 11 en la zona de perforación y deformación
penetra en un orificio 21 del rodillo de orificios 2. El rodillo de
agujas 1 y el rodillo de orificios 2 se disponen en un bastidor 4 de
forma que puedan girar, siendo el rodillo de agujas 1 regulable en
altura a través de dos ruedas de regulación 5, de forma que la
distancia del rodillo de agujas 1 al rodillo de orificios 2 y, por
tanto, la distancia del rodillo de agujas 1 a la estructura plana 3
y la profundidad de penetración de las agujas 11 en los orificios 21
son ajustables. Un motor eléctrico 6 sirve para accionar de manera
síncrona el rodillo de agujas 1 y el rodillo de orificios 2.
La estructura plana 3, viniendo preferiblemente
de una estación precedente de una cadena de fabricación, es guiada
sobre un rodillo de desviación 7 por entre el rodillo de agujas 1 y
el rodillo de orificios 2, pasando sobre el rodillo de orificios 2,
y es llevada después a una estación siguiente. Dicha estructura
plana está tensada sobre el rodillo de orificios 2, lo que hace
posible una perforación precisa, y encierra en el presente ejemplo,
a ambos lados del rodillo de orificios 2, un ángulo á con la
horizontal.
Los rodillos de agujas 1 y los rodillos de
orificios 2 pueden presentar, según el campo de aplicación,
diferentes tamaños y estar provistos de diferentes números de agujas
11 y orificios 21. Por ejemplo, se utilizan rodillos 1, 2 con una
anchura de alrededor de 3,2 m con aproximadamente 100.000 agujas 11
y orificios 21.
En ciertas estructuras planas 3, en particular en
láminas de plástico, la perforación y deformación se realiza a
elevadas temperaturas, por ejemplo a través de un rodillo de agujas
1 calentado, empleándose en parte temperaturas de hasta
aproximadamente 450ºC en las láminas habituales hoy en día. La
diferente dilatación del rodillo de agujas 1 y del rodillo de
orificios 2 debido a su naturaleza normalmente diferente ha de ser
tenida en cuenta en este caso para la configuración y disposición de
los rodillos 1, 2, a fin de que, a temperatura elevada, las agujas
11 encajen ajustadamente en los orificios 21. Por tanto, un par de
rodillos 1, 2 está diseñado en el caso normal para intervalos de
temperatura determinados.
Puede apreciarse aquí que el rodillo de agujas 1
comprende un cuerpo cilíndrico 12 en el que están ancladas las
agujas 11, por ejemplo empotradas por fundición. El cuerpo
cilíndrico 12 es preferiblemente de metal, por ejemplo de latón o
acero, mientras que las agujas 11 consisten preferiblemente en acero
templado. El rodillo de orificios 2 es de manera ventajosa,
totalmente o por lo menos en sus zonas exteriores, de goma o metal,
en donde están formados orificios 21 que se estrechan de forma
cónica hasta casi completamente hacia abajo desde su desembocadura
hacia el interior del rodillo de orificios 2. Las agujas 11 se
estrechan también de forma cónica aproximadamente a partir de la
mitad de la aguja hacia la punta y en esta zona, que sirve como zona
de conformación, su superficie periférica es aproximadamente
paralela a la superior interior del correspondiente orificio 21 en
el que se introducen dichas agujas durante la perforación y
deformación.
Para perforar y deformar la estructura plana 3,
ésta se hace pasar en el sentido de la flecha por entre el rodillo
de agujas 1 y el rodillo de orificios 2 mientras giran los dos
rodillos 1, 2 en el sentido de la flecha. Las agujas 11 perforan
entonces la estructura plana 3 y conforman tridimensionalmente de
una manera controlada los bordes de los orificios producidos 31
entre las zonas aproximadamente paralelas de las agujas 11 y los
orificios 21 del rodillo de orificios 2.
Además, se puede apreciar claramente la distancia
entre el cuerpo cilíndrico 12 del rodillo de agujas 1 y la
estructura plana 3, que hace posible un calentamiento del rodillo de
agujas 1 y de las agujas 11 sin que se caliente toda la estructura
plana 3.
Mediante la perforación y deformación de una
estructura plana 3 por medio del dispositivo según la invención de
las figuras 1 a 3 se obtiene la estructura plana 3 representada,
perforada y deformada, que presenta orificios 31 distribuidos
uniformemente con bordes de orificio 32 cónicos conformados de
manera regular en comparación con el estado de la técnica.
La estructura plana 3 perforada y deformada de la
figura 4 puede producirse también por medio del segundo ejemplo de
realización representado del dispositivo según la invención. En este
ejemplo de realización, están presentes, en lugar de un rodillo de
agujas 1, una placa de agujas 101 con agujas 111 y, en lugar de un
rodillo de orificios 2, una placa de orificios 102 con orificios
121. La perforación y deformación de la estructura plana 3 no se
realiza continuamente sino por segmentos. Por lo demás, se aplica lo
dicho en relación con el primer ejemplo de
realización.
realización.
Figuras 6 a
9
Como ejemplos de realización de posibles agujas
se representan aquí una aguja 211 con un vástago cilíndrico
relativamente grueso 212 y una punta completa 213 de forma convexa,
una aguja 311 con un vástago cilíndrico relativamente grueso 312 y
una punta afilada plana 313 de forma convexa, una aguja 411 con un
vástago cilíndrico relativamente delgado 412 y una punta completa
413 de forma convexa, así como una aguja 511 con un vástago
cilíndrico relativamente grueso 512 y una punta afilada plana 513 de
forma convexa.
Además, son imaginables otras innumerables formas
de aguja. Es esencial que las agujas, las cuales por definición
comprenden un vástago y una punta, presenten una zona de
conformación determinada para conformar el borde de los orificios,
de modo que, al perforar la estructura plana, no entre en contacto
toda la aguja con dicha estructura plana.
Las agujas pueden estar dispuestas sobre los
elementos de agujas, según la aplicación, en modelos determinados o
bien de forma irregular. Se representa una superficie desarrollada
601 de un cuerpo cilíndrico de un rodillo de agujas con orificios
602 para anclar agujas en una disposición como la que se utiliza,
por ejemplo, para perforar y deformar materiales no tejidos para
entretelas antideslizamiento.
Se pueden materializar variaciones constructivas
adicionales para los dispositivos antes descritos para perforar y
deformar una estructura plana. Son mencionados aquí de forma
explícita:
- -
- En lugar de diseñar pares de rodillos 1, 2 o pares de placas 101, 102 para intervalos de temperatura determinados, sería en principio imaginable también formar éstos mediante una selección adecuada del material de modo que se dilaten por igual bajo un incremento de temperatura y se puedan utilizar así en todos los intervalos de temperatura relevantes.
- -
- Son concebibles muchas variantes diferentes para suspender y mover el rodillo de agujas 1 y el rodillo de orificios 2 o la placa de agujas 101 y la placa de orificios 102. Sobre todo es importante que concuerde su alineación mutua durante la perforación y deformación.
Claims (16)
1. Dispositivo para perforar y deformar una
estructura plana (3), que comprende un elemento de agujas (1;101)
que presenta una pluralidad de agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511)
y un contraelemento (2; 102) que presenta una pluralidad de
orificios (21; 121) para alojar agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511)
del elemento de agujas (1; 101), de manera que durante la
perforación y deformación cada aguja (11; 111; 211; 311; 411; 511),
en la zona de perforación y deformación penetra en un orificio (21;
121) del contraelemento (2; 102), presentando cada aguja (11; 111;
211; 311; 411; 511) una zona de conformación con una superficie
periférica, deformando de forma controlada el borde (32) del
orificio en la estructura plana (3) que se obtiene entre la
superficie periférica y la superficie interior adyacente a la
anterior del orificio (21; 121) respectivo del contraelemento (2;
102), durante la perforación y deformación de la estructura plana
(3), caracterizado porque los orificios (21; 121), al menos
hasta una cierta profundidad, se estrechan por lo menos
aproximadamente de forma cónica, desde su desembocadura hacia el
interior del contraelemento (2; 102).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el elemento de agujas (1; 101) y el
contraelemento (2; 102) están configurados y montados de tal manera
que, después de su calentamiento a la temperatura necesaria para
perforar y deformar la superficie plana (3), cada aguja (11; 111;
211; 311; 411; 511) en la zona de perforación y deformación penetra,
durante la perforación y deformación, en un orificio (21; 121) del
contraelemento (2; 102).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el elemento de agujas (1; 101) y el
contraelemento (2; 102) presentan por lo menos una aguja (11; 111;
211; 311; 411; 511) y un orificio (21; 121) respectivamente por cada
10 cm^{2}.
4. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en cada aguja
(11; 111; 211; 311; 411; 511) la superficie periférica en la zona de
conformación es aproximadamente paralela a la superficie interior
del correspondiente orificio (21; 121) del contraelemento (2; 102)
en el que se introduce durante la perforación y deformación.
5. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la profundidad
de penetración de las agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511) en los
orificios (21; 121) es ajustable.
6. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el
contraelemento (2; 102) es de goma o metal y el elemento de agujas
(1; 101) es de metal, siendo las agujas (11; 111; 211; 311; 411;
511) preferiblemente de acero templado.
7. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de
agujas es un rodillo de agujas (1) y el contraelemento es un rodillo
de orificios (2).
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
7, caracterizado porque presenta medios para hacer girar
sincronizadamente el rodillo de agujas (1) y el rodillo de orificios
(2).
9. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de
agujas es una placa de agujas (101) y el contraelemento es una placa
de orificios (102).
10. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque está configurado
de modo que durante la perforación y deformación la estructura plana
(3) está en contacto con el contraelemento (2; 102), y un cuerpo
principal (12) del elemento de agujas (1; 101) que lleva las agujas
(11; 111; 211; 311; 411; 511) está distanciado del contraelemento
(2; 102) de tal manera que el cuerpo principal (12) esté distanciado
de la estructura plana (3) durante la perforación y deformación.
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
10, caracterizado porque la distancia entre el cuerpo
principal (12) del elemento de agujas (1; 101) y el contraelemento
(2; 102) es ajustable.
12. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las agujas (11;
111; 211; 311; 411; 511) presentan un vástago esencialmente
cilíndrico (212; 312; 412; 512) y una punta (213; 313; 413; 513) de
forma cónica o convexa y son preferiblemente simétricas en
rotación.
13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
12, caracterizado porque la parte más delantera de la punta
(313; 513) de las agujas (311; 511) está rectificada plana o bien
rectificada plana y trovalizada.
14. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque presenta medios
para calentar las agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511).
15. Procedimiento para perforar y deformar una
estructura plana (3) con un dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 14, que comprende un elemento de agujas (1;
101) que presenta una pluralidad de agujas (11; 111; 211; 311; 411;
511) y un contraelemento (2; 102) con una pluralidad de orificios
(21; 121) para alojar agujas (11; 111; 211; 311; 411; 511) del
elemento de agujas (1; 101), introduciéndose cada una de las agujas
(11; 111; 211; 311; 411; 511) de la zona de perforación y
deformación en un orificio (21; 121) del contraelemento (2; 102) y
perforando así la estructura plana (3) y conformado simultáneamente
de forma controlada el borde (32) del orificio respectivo en la
estructura plana (3), entre una superficie periférica de una zona de
conformado de cada aguja (11; 111; 211; 311; 411; 511) y la
superficie interior adyacente a la anterior del respectivo orificio
(21; 121) del contralemento (2; 102).
16. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15, caracterizado porque las agujas (11; 111;
211; 311; 411; 511) se calientan durante la perforación y
deformación.
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