MXPA05000091A

MXPA05000091A - Aparato giratorio para cortar materiales de trama.

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Publication number: MXPA05000091A
Application number: MXPA05000091A
Authority: MX
Inventors: Curtis H Vanvalkenburg
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-04-08
Also published as: ATE358559T1; US20040003699A1; AU2003256351A1; CN1662350A; JP2005532183A; DE60312995T2; CN100335246C; EP1531975A1; EP1531975B1; WO2004004991A1; DE60312995D1

Abstract

Se describe un aparato giratorio para cortar un material de trama, en particular los llamados "materiales duros de cortar", como por ejemplo, polimeros con un alargamiento elongacion alto y/o una energia alta para la ruptura, incluyendo el polipropileno (PP), nailon, tereftalato de polietileno (PET) y cualquier combinacion de estos, provisto en forma de pelicula o en forma de material no tejido. El aparato giratorio puede incluir una o mas herramientas de corte, como por ejemplo, troqueles y cuchillas flexibles. El aparato giratorio proporciona una relacion de velocidades entre las velocidades lineales de la superficie de yunque y del borde cortante de la herramienta de corte, a fin de que la superficie de yunque tenga una velocidad lineal que sea ligeramente mayor a la del borde cortante. El aparato tiene aros de apoyo.

Description

i i , ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, GG, Lü, MC, NL, PT, RO, — before the expiration of the time lim.it for amending the SE, SI, SK, TR), OAPI patent (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, claims and to be republished in the event of receipt of GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). amendments For two-letter codes and other abbreviations, referto the "Guid- Published: ance Notes on Codes and Abbreviations" appearing at ¡he begin- — with iníemational search report ning of each regular issue of the PCT Gazette.

APARATO GIRATORIO PARA CORTAR MATERIALES DE TRAMA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un aparato para cortar tramas continuas o lienzos individuales de materiales, y con mayor particularidad para cortar tramas continuas o lienzos individuales de materiales que tengan un estiramiento relativamente alto y/o la energía requerida para la ruptura (por ejemplo, polipropileno, nailon, PET), que muchas veces se usan en la fabricación de artículos absorbentes desechables.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el campo técnico son bien conocidos los aparatos giratorios, como por ejemplo, troqueles giratorios y cuchillas flexibles, para el corte de materiales en trama -incluyendo las tramas continuas o lienzos individuales - que por lo general se usan en la producción de artículos absorbentes desechables, así como en otros procesos en los que se utilizan estos materiales. Los aparatos giratorios habitualmente implican el uso de rodillos que giran en dirección opuesta, uno de los cuales puede llevar una o más herramientas de corte como por ejemplo, troqueles o cuchillas flexibles, y otro rodillo puede servir como un yunque en el que el material se corta con la herramienta mediante una fuerza de compresión. En este documento, la "fuerza de compresión" se refiere a una carga aplicada sustancialmente perpendicular a un material de trama colocado entré la herramienta de corte y un yunque durante el corte del material de trama en un aparato giratorio. Los aparatos giratorios, que emplea uno o más troqueles de corte para cortar varias formas de un material de trama, por lo general se les conocen como troqueles giratorios. Los troqueles giratorios son capaces de cortar en cualquier dirección - una dirección de la máquina MD, una dirección transversal a la máquina CD y/o cualquier dirección intermedia ID que se extienda entre la MD y la CD. Alternativamente, los aparatos giratorios que emplean una o más cuchillas flexibles por lo general se les conocen como aparatos de cuchillas flexibles y son capaces de corta en términos generales en la dirección transversal a la máquina. (El término "dirección de la máquina" o "MD" se refiere a la dirección del recorrido del material de trama en un proceso de producción. El término "dirección transversal a la máquina" o "CD" se refiere a una dirección que por lo general es perpendicular a la MD, y el término "dirección intermedia" o "ID" se refiere a cualquier dirección que se extienda entre la MD y la CD.) En la medida que los rodillos giran, cuando la herramienta y el yunque se reúnen para cortar el material de trama, la fuerza de compresión aplicada entre la herramienta y el yunque es un factor importante que afecta la calidad y eficiencia de la operación. Esto se debe a que la fuerza de compresión afecta el desgaste de la herramienta y, por lo tanto, la longevidad de la misma, lo que afecta la frecuencia del tiempo de inactividad del aparato giratorio que se requiere para cambiar o reubicar la herramienta, así como el costo de reafilado y reinstalación periódicos del aparato mismo. La cantidad de fuerza de compresión que la herramienta de corte ejerce sobre el material de trama depende del acoplamiento de la herramienta con la superficie de yunque. Esto es en particular importante para materiales que por lo general se conocen como "materiales duros de cortar". El término "materiales duros de cortar" se refiere en la presente a polímeros con estiramiento relativamente alto y/o con alta energía para la ruptura, incluyendo los materiales del tipo como polipropileno (PP), nailon, tereftalato de polietileno (PET) y cualquier combinación de éstos, siempre y cuando se encuentren en forma de película o en forma de material no tejido. Los materiales duros de cortar siempre y cuando se encuentren en forma no tejida por lo general son más difíciles de cortar que el mismo polímero en forma de película. Los anteriores materiales duros de cortar por lo general no se "rompen" bajo la fuerza de compresión acompañada con la operación de corte (como muchas veces lo hacen los materiales que tienen características de ruptura relativamente frágil), tal como se muestra en la Figura 1 , un material de trama duro de cortar 50 se comprime y desplaza entre la herramienta de corte 52 y una superficie de yunque 54, formando una membrana delgada 56 bajo el borde cortante 58 de la herramienta de corte 52. La membrana delgada 56 puede ser muy difícil de cortar o incluso imposible de cortar con fuerzas de compresión muy altas. Por ello, los anteriores materiales duros de cortar por lo general requieren de fuerzas de compresión relativamente superiores que los materiales que tienen características de ruptura relativamente frágil, lo que produce un desgaste de la herramienta más rápido. Además, los materiales duros de cortar por lo general necesitan una mayor exactitud en el posicionamiento del la herramienta de corte en relación con la superficie de yunque que la que se requiere por lo general para materiales que tienen características de ruptura relativamente frágil, y de este modo, son capaces de "romperse" bajo compresión. Incluso diferencias relativamente pequeñas en el posicionamiento de la herramienta en relación con la superficie de yunque pueden producir cambios considerables de la fuerza de compresión, que, a su vez, pueden afectar la longevidad de la herramienta. La exactitud del acoplamiento puede ser incluso más importante para herramientas de corte relativamente grandes, cuando incluso una desalineación muy pequeña de la herramienta en relación con la superficie de yunque puede someter parte de la herramienta a fuerzas excesivas, lo que produce un desgaste acelerado o una ruptura rápida de esa parte de la herramienta.

Además por otro lado, durante el corte del material de trama, en la medida en que la herramienta de corte se desgasta y deteriora, la calidad del corte también se puede deteriorar gradual o rápidamente. El deterioro gradual de la herramienta de corte habitualmente toma lugar cuando las herramientas de corte están fabricadas de acero para herramientas. El borde cortante de semejante herramienta se puede deteriorar gradualmente hasta volverse desafilado, y con ello, producir un deterioro gradual de la calidad del corte, pero que muchas veces se puede, al menos temporalmente, restaurar al reinstalar el acoplamiento de la herramienta o al incrementar la fuerza de compresión. Una manera de incrementar la fuerza de compresión es mover la herramienta de corte radialmente hacia el yunque. Sin embargo, mover la herramienta durante la operación de corte muchas veces requiere un paro del aparato giratorio, lo que produce un tiempo muerto. Por lo tanto, con el propósito de prolongar el tiempo entre paros, las herramientas de corte fabricadas con acero para herramientas por lo común se fijan iniciaimente para brindar una fuerza de compresión mayor que la necesaria en este punto. Con respecto a los casos de ruptura rápida de las herramientas de corte fabricadas de los llamados "materiales duros", como por ejemplo, carburos, cerámica o cerametal, que habitualmente duran significativamente más que las herramientas de corte fabricadas de acero para herramientas, y la calidad del corte por lo regular también dura más, las herramientas de corte para "materiales duros" por lo regular se averian rápidamente sin previo aviso, lo que produce por lo general el rompimiento de una porción de la herramienta para "material duro" y hace necesario la instalación de una nueva herramienta para "material duro". De tal manera, en los dos ejemplos anteriores, el deterioro de la herramienta se debe a fuerzas de compresión excesivas, lo que produce paros de máquina y tiempos muertos en la producción indeseados. Todavía, otro inconveniente de un aparato giratorio convencional es que el aparato puede necesitar de diferentes acoplamientos, que pueden incluir una hendidura o interferencia, entre la herramienta y el yunque a velocidades de rotación bajas que a velocidades de rotación altas, es decir, se requiere una fuerza de compresión mayor entre la herramienta y el yunque a velocidades de rotación bajas que a velocidades de rotación altas. Por lo tanto, con frecuencia las herramientas se fijan en acoplamientos adecuados para cortar a velocidades de rotación bajas para asegurar un corte satisfactorio del material de trama durante el arranque de la máquina. Sin embargo, cortar a velocidades de rotación altas (es decir, a velocidades de producción después del arranque de máquina) con acoplamientos adecuados para velocidades de rotación bajas puede producir fuerzas de compresión excesivas entre la herramienta y el yunque durante las velocidades de rotación altas. De nueva cuenta, el efecto puede verse acelerado por el desgaste de la herramienta a velocidades de producción altas. De tal modo, los aparatos giratorios convencionales exhiben diversas características negativas relacionadas con las fuerzas de compresión altas entre la herramienta de corte y el yunque, lo que produce diversas deficiencias operacionales. Por consiguiente, se debería considerar proporcionar un aparato giratorio que supere los inconvenientes exhibidos por los aparatos giratorios convencionales. En específico, se desearía proporcionar un aparato giratorio que permita cortar materiales duros de cortar a fuerzas de compresión bajas entre la herramienta de corte y el yunque. Por consiguiente, se ha descubierto sorprendentemente por los solicitantes que cuando una relación de velocidades, es decir, una relación entre una velocidad lineal de la superficie de yunque y un borde cortante de la velocidad lineal de la herramienta de corte de la superficie de yunque y la herramienta de corte que gire en dirección opuesta, fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25 o de aproximadamente 1.05 a 1.10 (como más a menudo se practicó por los solicitantes), la eficiencia operacional de una operación de corte se puede mejorar considerablemente gracias a las fuerzas de compresión bajas que se requieren por lo general para cortar material de trama, en especial, materiales duros de cortar mediante procesos de corte convencionales. Por ejemplo, la Figura 2 ilustra un aparato giratorio 100 desarrollado y comercialmente utilizado por los solicitantes para cortar materiales duros de cortar. El aparato giratorio 100 comprende un rodillo de herramienta 102 y un rodillo de yunque 104. El rodillo de herramienta 102 comprende una herramienta de corte 106 que tiene un borde cortante 108. El rodillo de yunque 10 comprende una superficie de yunque 112, en donde la fuerza de compresión se fija al ajusfar la distancia 1 4 entre los ejes 116 y 118 de los rodillos de herramienta respectivos 102 y 104 vía las cuñas ajustables 120 - que puede ser alternativamente cualquier mecanismo adecuado capaz de ajustar la distancia 114, como por ejemplo, un excéntrico y lo similar - cojinetes separadores 22 y 124 de los respectivos rodillos 102 y 104. El aparato giratorio 100 emplea una relación de velocidades SR entre una velocidad lineal de la superficie de yunque VA y una velocidad lineal del borde cortante VS. La relación de velocidades se puede mejorar, por ejemplo, mediante una relación de engranaje deseado entres los engranajes 130 y 32, cada uno impulsa los respectivos rodillos 102 y 104, desde un motor adecuado 134. Sin embargo, como se descubrió posteriormente por los solicitantes, el aparato giratorio 100 por lo general se limita a emplear el rodillo de corte 106 fabricado de materiales de acero para herramientas, pero no de "materiales duros", como por ejemplo, carburos, cerámica o materiales cerametales, debido a las altas fuerzas de compresión que puede desarrollarse entre el borde cortante 108 y la superficie de yunque 112 debido a los posibles casos de inestabilidad de la distancia 114, que puede cambiar debido a las diferentes termoexpansiones en el rodillo de herramienta 102 y en el rodillo de yunque 104 en comparación con los cojinetes 122 y 124 y las cuñas de ajuste 120. El cambio en la distancia 114 puede afectar la fuerza de compresión entre el borde cortante 108 y ia superficie de yunque 112. Por ejemplo, si se reduce la distancia 114, la fuerza de compresión se incrementa. Aunque, las herramientas de corte fabricadas de los "materiales' duros" antes listados pueden resistir fuerzas de compresión considerablemente mayores que las herramientas de corte fabricadas de acero para herramientas, las inestabilidades en la distancia 114, citadas anteriormente, pueden producir condiciones en las cuales estos "materiales duros" sean más susceptibles a una ruptura rápida. Por lo tanto, se desearía además proporcionar un aparato giratorio que supere los inconvenientes exhibidos por los aparatos giratorios convencionales y por el anterior aparato 100. En específico, se desearía proporcionar un aparato giratorio que pueda cortar materiales duros de cortar a fuerzas de compresión bajas entre la herramienta y el yunque, y que sea capaz de emplear herramientas de corte fabricadas de materiales de carburo, cerámica, cerametal y acero para herramientas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En respuesta a las dificultades y problemas anteriormente discutidos, se ha desarrollado un nuevo aparato giratorio - capaz de cortar materiales duros de cortar a fuerzas de compresión bajas entre la herramienta y el yunque, y capaz de emplear herramientas de corte fabricadas de materiales de carburo, cerámica, cerametal y acero para herramientas. El aparato giratorio de la presente invención incluye un rodillo de 8 herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de herramienta. El rodillo de herramienta incluye al menos una herramienta de corte que tiene un borde cortante capaz de girar alrededor del eje del rodillo de herramienta a una velocidad lineal de borde cortante VS. El aparato giratorio además incluye un rodillo de yunque colocado prácticamente en paralelo y opuesto al rodillo de herramienta y capaz de girar alrededor del eje del rodillo de yunque. El rodillo de yunque incluye una superficie de yunque capaz de girar alrededor del eje del rodillo de yunque a una velocidad lineal de yunque VA. El aparato giratorio además incluye al menos un aro de apoyo capaz de girar independientemente del rodillo de herramienta. El al menos un aro de apoyo asocia el rodillo de herramienta con el rodillo de yunque para permitir que el rodillo de herramienta gire contrario al rodillo de yunque, en donde el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque se comunican con la unidad de tracción para impulsar el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque, en donde una relación de velocidades SR es igual a: VA SR = VS y fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25. El al menos un aro de apoyo se puede colocar en un cojinete asociado con el rodillo de herramienta o el rodillo de yunque. En otro aspecto de la invención, el aparato giratorio incluye un rodillo de herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de herramienta e incluye al menos un rodillo de corte que tiene un borde cortante capaz de girar en un diámetro D1 alrededor del eje del rodillo de herramienta a una velocidad lineal de borde cortante VS, y ai menos un aro de apoyo de herramienta capaz de girar alrededor del eje del rodillo de herramienta en un diámetro D3. El aparato giratorio además incluye un rodillo de yunque colocado prácticamente en paralelo y opuesto al rodillo de herramienta y capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de yunque, e incluye una superficie de yunque capaz de girar en un diámetro D2 alrededor del eje del rodillo de yunque a una velocidad lineal de yunque VA, y al menos un aro de apoyo de yunque colocado de forma opuesta a al menos un aro de apoyo de herramienta y capaz de girar alrededor del eje del rodillo de yunque en un diámetro D4 y colocado de forma opuesta a al menos un aro de apoyo de herramienta, el al menos un aro de apoyo de herramienta y el al menos un aro de apoyo de yunque se encuentran en contacto entre si de forma adecuada para girar en forma contraria el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque en relación uno del otro, en donde D1 + D2 = D3 + D4, y en donde una relación de velocidades SR es igual a: VA D3 D2 SR = = x VS D1 D4 y que fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25. En todavía otro aspecto de la presente invención, el aparato giratorio es un rodillo de herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de herramienta e incluye al menos una herramienta de corte que tiene un borde cortante capaz de girar en un diámetro D1 alrededor del eje del rodillo de herramienta a una velocidad lineal del borde cortante VS, y al menos dos aros de poyo de herramienta capaces de girar alrededor del eje del rodillo de herramienta en un diámetro D3. El aparato giratorio 10 además incluye un rodillo de yunque colocado prácticamente paralelo y opuesto al rodillo de herramienta y capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de yunque e incluye una superficie de yunque capaz de girar en un diámetro D2 alrededor del eje del rodillo de yunque a una velocidad lineal de yunque VA, y al menos dos aros de apoyo de yunque colocados de forma opuesta a al menos dos aros de apoyo de herramienta y capaces de girar alrededor del eje del rodillo de yunque en un diámetro D4, el al menos dos aros de apoyo de herramienta y el al menos dos aros de apoyo de yunque se encuentran en contacto entre sí de forma adecuada para girar en forma contraria el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque en relación uno del otro, en donde D1 + D2 = D3 + D4, y en donde una relación de velocidades SR es igual: VA D3 D2 SR = = x VS D1 D4 y que fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25. En el tercer aspecto de la presente invención antes descrito, la relación de velocidades SR también puede fluctuar de aproximadamente 1.05 a 1.10, de menos de aproximadamente 0.98 a 0.80 o de aproximadamente 0.95 a 0.91. Además, la herramienta de corte puede ser una cuchilla flexible o un troquel que tenga un borde cortante configurado para incluir porciones de borde cortante seleccionadas del grupo formado por: una porción rectilínea, una porción curvilínea y cualquier combinación de éstos. Además, la herramienta de corte se puede fabricar a partir de algún material seleccionado del grupo formado por acero para herramientas, carburo, cerámica, cerametal y cualquier combinación de éstos. Aún más, la unidad de tracción se puede seleccionar de grupo formado por un motor y una relación de engranaje que se comunica con el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque, y dos motores, un primer motor que se comunica con el rodillo de herramienta y un segundo motor que se comunica con el rodillo de yunque.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Si bien la descripción concluye con reivindicaciones que particularmente señalan y claramente reivindican el objeto de la presente invención, se considera que la invención se comprenderá mejor a partir de las siguientes figuras en conjunción con la descripción adjunta en donde las partes similares están asignadas con el mismo número de referencia: La Figura 1 es una vista en elevación lateral amplificada y simplificada de una operación de corte de una material de trama duro de cortar comprimido y que deja una membrana delgada entre una herramienta de corte y una superficie de yunque; La Figura 2 es una vista en elevación frontal simplificada de un aparato giratorio que emplea una relación de velocidades entre una velocidad lineal de la superficie de yunque y una velocidad lineal del borde cortante, y que por lo general está limitado a utilizar herramientas de corte fabricadas únicamente de materiales de acero para herramientas; La Figura 3 es una vista en elevación frontal simplificada de una modalidad de un aparato giratorio de la presente invención que comprende un troquel giratorio y que representa los aspectos esenciales de la presente invención; La Figura 4 es una sección transversal lateral en elevación simplificada tomada a lo largo de la línea 4 - 4 del troquel giratorio de la Figura 3; La Figura 5 es una vista de presentación del borde cortante del troquel giratorio de las Figuras 3 y 4, que forma una configuración de borde abierto; La Figura 6 es una vista de presentación de otra modalidad del borde cortante del troquel giratorio de las Figuras 3 y 4, que forma una configuración de borde cerrado; La Figura 7 es una vista de presentación de todavía otra modalidad del borde cortante del troquel giratorio de las Figuras 3 y 4, que forma una configuración de borde cerrado; La Figura 8 es una vista de presentación de todavía otra modalidad del borde cortante del troquel giratorio de las Figuras 3 y 4, que forma dos configuraciones de borde cerrado que comprende un borde común; La Figura 9 es una vista en elevación frontal simplificada de otra modalidad del aparato giratorio de la presente invención que tiene un diseño en voladizo; La Figura 10 es una vista en elevación frontal simplificada de todavía otra modalidad de un aparato giratorio de la presente invención que tiene un aro de apoyo, que se asocia giratoriamente con el rodillo de herramienta mediante un cojinete, lo que posibilita la rotación independiente del rodillo de herramienta y el aro de apoyo; La Figura 11 es una vista en elevación frontal simplificada de otra modalidad de un aparato giratorio de la presente invención que comprende una cuchilla flexible y que representa los aspectos esenciales de la presente invención; La Figura 12 es vista en sección transversal lateral en elevación simplificada tomada a lo largo de la línea 12 - 12 del aparato que tiene una cuchilla flexible de la Figura 1 ; La Figura 13 es una vista en elevación frontal simplificada de otra modalidad de un aparato giratorio de la presente invención que comprende una cuchilla flexible y que representa los aspectos esenciales de la presente invención; y La Figura 1 es vista en sección transversal lateral en elevación simplificada tomada a lo largo de la línea 14 - 14 del aparato que tiene una cuchilla flexible de la Figura 13.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El aparato de la presente invención se puede usar para cortar tramas continuas o lienzos individuales de materiales con fuerzas de compresión considerablemente reducidas que las que se aplican en los procesos convencionales. La presente invención puede ser útil particularmente para cortar materiales duros de cortar que tienen un estiramiento considerablemente alto y/o que requieran de una energía considerablemente alta para su ruptura, incluye por ejemplo, polipropileno (PP), nailon, tereftalato de polietileno (PET) y lo similar, tanto en la forma de película como materiales no tejidos. La presente invención puede ser útil en especial para cortar los anteriores materiales en forma de material no tejido, que por lo general es más difícil de cortar que los materiales en forma de película, ambos materiales por lo común se usan en la fabricación de artículos absorbentes desechables, así como en muchas otras producciones. Sin embargo, se debe observar que los solicitante creen que la presente invención puede ser útil para cortar cualquier material de trama que tenga la suficiente integridad estructura para ser procesado como una trama continua o un lienzo individual, como por ejemplo, películas plásticas, sustratos de materiales no tejidos, hojas metálicas, espumas, hules y otros materiales, ya sea separadamente o en combinación, en una 14 formas de una sola capa o múltiples capas. Sin embargo, con el fin de simplicidad, la presente invención se describirá en términos de modalidades preferidas como se muestra en los dibujos. Además, la presente invención se puede usar con ambos tipos de herramientas de corte: los troqueles y las cuchillas flexibles. Los solicitantes ha descubierto con gran sorpresa que cuando una "relación de velocidades" SR, la que de aquí en adelante se referirá como una relación entre una velocidad lineal de la superficie de yunque y un borde cortante de la velocidad lineal de la herramienta de corte de la superficie de yunque y la herramienta de corte que gire en dirección opuesta, fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25 o de aproximadamente 1.05 a 1.10 (como más a menudo se practicó por los solicitantes), la eficiencia operacional de una operación de corte se puede mejorar considerablemente gracias a la longevidad incrementada de la herramienta de corte por las fuerzas de compresión bajas que por lo general se requieren para cortar material de trama, en especial, materiales duros de cortar mediante procesos de corte convencionales. En el campo técnico se conoce el corte de materiales de trama entre una herramienta de corte y una superficie de yunque, lo que los hace girar en dirección opuesta en relación uno del otro a velocidades lineales respectivas que difieren una de la otra en aproximadamente 2 %. Estas condiciones a menudo pueden suceder cuando se crea una relación de velocidades de aproximadamente .02 o inferior inicialmente entre el yunque y la herramienta con el propósito de compensar uno o más reafilados futuros de la herramienta entre los periodos de deterioro de la misma. Por consiguiente, el o los reafilados posteriores reducen o eliminan esa relación de velocidades inicial. La relación de velocidades inicial de aproximadamente 1.02 o inferior por lo general no contribuye con la longevidad de la 15 herramienta. De hecho, los solicitantes han observado que la relación de velocidades inicial mayor de aproximadamente 1.00 a 1.02 puede afectar de manera negativa la longevidad de la herramienta, lo que produce el deterioro prematuro o la descomposición completa de la herramienta al trabajar bajo estas condiciones. Sin embargo, los solicitantes descubrieron que cuando una relación de velocidades fluctúa de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25 o de aproximadamente 1.05 a 1.10 (como más a menudo se practicó por los solicitantes) o alternativamente inferior de aproximadamente 0.98 a 0.80 o de aproximadamente 0.95 a 0.91 (como también más a menudo se practicó por los solicitantes), la eficiencia operacional de una operación de corte se puede mejorar considerablemente gracias a las fuerzas de compresión bajas que por lo general se requieren para cortar, en especial, materiales duros de cortar mediante procesos de corte convencionales. Este incremento o disminución en la relación de velocidades proporciona un suficiente movimiento relativo entre el borde cortante y la superficie de yunque, lo que facilita el corte y separación de la porción de la trama cortada. Por lo general, una relación de velocidades de aproximadamente 1.05 o aproximadamente 0.95 son por lo general suficientes, sin embargo, si se desea, también se puede utilizar las relaciones de velocidades bajas o altas anteriormente especificadas. Las Figuras 3 y 4 ilustran una modalidad de un aparato giratorio 200 de la presente invención, en donde se usa un troquel giratorio 201 para cortar un material de trama 202. La Figura 3 muestra una vista en elevación frontal simplificada y la Figura 4 muestra una vista en sección transversal lateral en elevación simplificada tomada a lo largo de la línea 4 - 4 del aparato 200 de la Figura 3. El aparato giratorio 200 comprende un par de rodillos contragiratorios 204 en términos generales paralelos, ambos rodillos se pueden montar rotativamente sobre una estructura 205 adecuada. 16 El aparato giratorio 200 se puede colocar vertical u horizontalmente, inclinado o en cualquier otra configuración. Uno de los rodillos incluye un rodillo de herramienta 210 y el otro incluye un rodillo de yunque 212, que giran en direcciones opuestas uno del otro. Por ejemplo, si el rodillo de herramienta 210 gira en una dirección en sentido levógiro, entonces el rodillo de yunque 212 gira en una dirección en sentido dextrógiro y viceversa. El rodillo de herramienta 210 y el rodillo de yunque 212 se pueden sostener rotativamente dentro de la estructura 205 mediante cualquier medio incluyendo, por ejemplo, los cojinetes 220 y 222 adecuados, que sostienen el rodillo de herramienta 210 y el rodillo de yunque 212, respectivamente. El rodillo de herramienta 210 puede ser un rodillo circular u otro rodillo con cualquier otra forma o cualquier otro mecanismo o dispositivo que se pueda adaptar para comprimir una o más herramientas de corte 214 (mostrado como un troquel 201) en una posición deseada para cortar el material de trama 202 que se alimenta entre el rodillo de herramienta 210 y el rodillo de yunque 212. El troquel 201 puede estar monolítico con el rodillo de herramienta 210 o puede estar unido con el mismo mediante cualquier medio convencional. El troquel 201 puede tener un borde cortante 216 configurado para producir un corte en el material de trama 202 de cualquier configuración deseada. El borde cortante 216 se puede configurar para incluir porciones de borde cortante seleccionadas de grupo formado por una porción rectilínea, una porción curvilínea y cualquier combinación de éstos, que se extiendan en cualquier dirección, como por ejemplo, la dirección de la máquina MD, la dirección transversal a la máquina CD y/o cualquier dirección intermedia ID que se extienda entre la MD y la CD. Por ejemplo, la Figura 5 ilustra una vista de presentación de una modalidad del borde cortante 216 configurado para hacer un corte curvo que define una configuración de borde abierto 219, en donde diversas porciones del borde cortante 216 hacen cortes en varias direcciones: la MD, la CD y la ID. Las Figuras 6 y 7 ilustran vistas de presentación de otras modalidades de configuraciones de borde cerrado de los bordes cortantes 216A y 216B, respectivamente, que definen las configuraciones de borde cerrado 221 y 223, respectivamente. La Figura 8 ilustra aún más una vista de representación de todavía otra modalidad de una configuración de borde cerrado 225 que comprende las dos configuraciones de borde cerrado 227 y 228, que tienen un borde cortante 229 común. Haciendo referencia de nueva cuenta a las Figuras 3 y 4, el borde cortante 216 del troquel 201 gira en un diámetro D1 alrededor de un eje 203 del rodillo de herramienta 210 en contra de un rodillo de yunque 212 que tiene una superficie de yunque 215 que giran en dirección opuesta en un diámetro D2 alrededor de un eje 205 del rodillo de yunque 212. Cualquier de los rodillos 210 ó 212 se puede impulsar por cualquier medio impulsor adecuado unido directa o indirectamente al mismo, por ejemplo, mediante cualquier motor 221 adecuado. La Figura 3 muestra un motor 224 que impulsa el rodillo de herramienta 210, sin embargo, alternativamente, el motor 224 puede impulsar el rodillo de yunque 212. El aparato giratorio 200 también incluye aros de apoyo 230 de herramienta, colocados en el rodillo de herramienta 210 y en los aros de apoyo 232 de yunque colocados en el rodillo de yunque 212 y opuestos a los aros de apoyo 230 de herramienta. Los aros de apoyo 230 de herramienta y los aros de apoyo 232 de yunque hacen contacto entre sí para formar una relación de fricción suficiente entre los aros de apoyo 230 de herramienta y los aros de apoyo 232 de yunque para impulsar el rodillo de yunque 212 directamente mediante el rodillo de herramienta 210 impulsado por el motor 224. (Alternativamente, si el rodillo de yunque 212 se impulsa por el motor 224, entonces 8 los aros de apoyo anteriores impulsarán el rodillo de herramienta 210.) Los aros de apoyo 230 y 232 pueden estar monolítico con los respectivos rodillos 210 y 212 o se puede unir a los respectivos rodillos 210 y 212 mediante cualquier medio convencional a fin de que la velocidad angular de los aros de apoyo 230 de herramienta sea igual a la velocidad angular del rodillo de herramienta 210, y la velocidad angular de los aros de apoyo 232 de yunque sea igual que la velocidad angular del rodillo de yunque 212. Los aros de apoyo 230 y 232 brindan un acoplamiento más consistente entre el borde cortante 216 y la superficie de yunque 215 que la que puede proporcionar el aparato giratorio 100 de la Figura 2, debido a una estabilidad considerablemente incrementada de la distancia 114 entre los ejes 203 y 205 de los respectivos rodillos 210 y 212, se pueden separar los posibles efectos negativos de distintas termoexpansiones en el rodillo de herramienta 210 y el rodillo de yunque 212 en comparación con las de los cojinetes 220 y 222. Se debe comprender que el número de aros de apoyo 230 y 232 podría variar. Por ejemplo, la Figura 9 muestra una vista en elevación frontal simplificada de otra modalidad de un aparato giratorio 300 de la presente invención que tiene un diseño en voladizo en relación con una estructura 314 y que comprende un rodillo de herramienta 310 y un rodillo de yunque 312. El aparato giratorio 300 incluye al menos un aro de apoyo 230 de herramienta y un aro de apoyo 232 de yunque, correspondiente con el aro de apoyo 230 de herramienta. Con el diseño en voladizo del aparato giratorio 300, el número de aros de apoyo se puede reducir a un solo par de aros de apoyo 230 y 232. Además, de modo similar al aparato giratorio 200 de las Figuras 3 y 4, cualquiera de los rodillos 310 ó 312 del aparato giratorio 300 se puede impulsar mediante cualquier medio de impulsión adecuado unido directa o indirectamente al mismo, por ejemplo, mediante cualquier motor 221 adecuado. La Figura 9 muestra un motor 221 que impulsa el rodillo de herramienta 310, sin embargo, alternativamente, el motor 221 puede impulsar el rodillo de yunque 312. Haciendo referencia a las Figuras 3, 4 y 9, con el fin de brindar protección al borde cortante 216 de un posible daño físico accidental durante el manejo del rodillo de herramienta, los aros de apoyo 230 de herramienta tienen un diámetro D3, que de preferencia es mayor que el diámetro D1 de la rotación del borde cortante 216 por una diferencia Á. Los aros de apoyo 232 de yunque tienen un diámetro D4, que en las modalidad mostradas 200 y 300, es más pequeño, por la misma diferencia Á, que el diámetro D2 de rotación de la superficie de yunque 215. (Aunque, alternativamente, el diámetro D4 puede ser mayor que el diámetro D2 en los casos mencionados anteriormente, cuando el D3 es más pequeños que el D1.) Con el propósito de mantener una posición relativa deseada entre el borde cortante 216 y la superficie de yunque 215, se proporciona un acoplamiento deseado entre el borde cortante 216 y la superficie de yunque 215, la relación entre los anteriores diámetros debe satisfacer la siguiente ecuación: D1 + D2 = D3 + D4 (1 ) Entonces, la relación de velocidades SR, que en este documento de nueva cuenta se refiere a la relación entre la velocidad lineal de superficie de yunque VA de la superficie de yunque 215 y la velocidad lineal de borde cortante VS del borde cortante 216, se puede determinar mediante la siguiente ecuación: VA D3 D2 SR = = x (2) VS D1 D4 Tal como se ha mencionado anteriormente, el borde corlante 216 puede correr a una velocidad por abajo o por arriba de la velocidad lineal de la superficie de yunque 215. Cuando el diámetro D3 de los aros de apoyo 230 de herramienta es mayor que el diámetro D1 del borde cortante 216 (tal como se muestra en las Figuras 3, 4 y 9 para proporcionar protección física al borde cortante 216 durante el manejo del rodillo de herramienta 210), la velocidad lineal de superficie de yunque VA (véase la Figura 4) de la superficie de yunque 215 es mayor que la velocidad lineal de borde cortante VS (véase la Figura 4) del borde cortante 216, en donde la relación de velocidades SR puede fluctuar de mayor de aproximadamente 1.02 a 1.25 o de aproximadamente 1.05 a 1.10 (como más a menudo se practicó por los solicitantes). Sin embargo, alternativamente, cuando el diámetro D3 de los aros de apoyo 230 de herramienta es menor que el diámetro D1 del borde cortante 216, la velocidad lineal de superficie de yunque VA de la superficie de yunque 215 es menor que la velocidad lineal de borde cortante VS del borde cortante 216, en donde la relación de velocidades SR puede fluctuar de menor de aproximadamente 0.98 a 0.80 o de aproximadamente 0.95 a 0.91. La Figura 10 muestra una vista en elevación frontal simplificada de todavía otra modalidad de un aparato giratorio 400 de la presente invención que tiene aros de apoyo 402 que están asociados rotativamente con el rodillo de herramienta 410 mediante un cojinete 406, lo que permite la rotación independiente del rodillo de herramienta 410 y del aro de apoyo 402. La relación de velocidades SR entre la velocidad lineal de superficie de yunque VA y la velocidad lineal de herramienta de corte VS se puede ajustar mediante una unidad de tracción que puede estar comunicada con el rodillo de herramienta 410 y con el rodillo de yunque 412. La unidad de tracción puede ser cualquier unidad de tracción capaz de proporcionar rotaciones independientes en el rodillo de 21 herramienta 410 y en el rodillo de yunque 412. Por ejemplo, la unidad de tracción puede incluir un motor 221 y una relación de engranaje deseada provista por los engranajes 130 a 132 para producir la anterior relación de velocidades SR deseada. Alternativamente, la unidad de tracción puede incluir dos motores, cada uno en comunicación con el rodillo de herramienta 410 o con el rodillo de yunque 412 para proporcionar la relación de velocidades SR deseada. Además, alternativamente, el aro de apoyo 402 puede estar asociado no con el rodillo de herramienta 410, sino con el rodillo de yunque 412, en donde el aro de apoyo 402 se encuentra en contacto con el rodillo de herramienta 410. Tal como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se puede utilizar con uno o más troqueles giratorios 201 , tal como se muestra en las Figuras 3, 4 y 9, o con una o más cuchillas flexibles 502, tal como se muestra en las Figuras 11 y 12, que ilustran un aparato giratorio 500. La Figura 11 muestra una vista en elevación frontal simplificada del aparato giratorio 500, y la Figura 12 muestra una vista en sección transversal lateral en elevación simplificada tomada a lo largo de la línea 12 - 12 del aparato giratorio 500 de la Figura 11. La cuchilla flexible 502 representa, en este documento, cualquier cuchilla flexible convencional asociada con un rodillo de herramienta 504 de cualquier manera convencional. Por ejemplo, la cuchilla flexible 502 de las Figuras 11 y 12 representa una modalidad de una cuchilla flexible unida al rodillo de herramienta 504 que usa' un diseño en voladizo fijo y manga. Otras modalidades convencionales de la cuchilla flexible pueden incluir cualquier cuchilla flexible convencional accionada por resorte, accionada por aire o accionada por medios hidráulicos, incluyendo configuraciones deslizables o de flexión o cualquier otra combinación de éstas. La conformación del aparato giratorio 500 que tiene una cuchilla flexible 502 puede ser similar en todos o en algunos aspectos a los aparatos giratorios 200, 300 y 400 descritos anteriormente con detalle. La relación entre los diámetros D1 , D2, D3 y D4 22 expresada en la ecuación (1 ) anterior, y la relación entre la relación de velocidades SR y los anteriores diámetros expresada en la ecuación (2) anterior también puede ser similar en todos o en algunos aspectos a los aparatos giratorios 200 y 300 anteriores. La Figura 13 muestra otra modalidad del aparato giratorio 600 de la presente invención que utiliza una cuchilla flexible 502, en donde la relación de velocidades SR se puede proporcionar mediante una relación de engranaje deseada entre un engranaje 602 de rodillo de herramienta y un engranaje 604 de yunque acoplados entre sí e impulsados por cualquier motor 221 adecuado antes descrito. Las ecuaciones (1 ) y (2) anteriores se pueden aplicar de modo semejante para calcular la relación de velocidades SR al usar el diámetro de paso del engranaje 602 de herramienta como el D3 y el diámetro de paso del engranaje 604 de yunque como el D4. La conformación del aparato giratorio 600 que tiene una cuchilla flexible 502 puede ser similar en todos o en algunos aspectos a los aparatos giratorios 200, 300 y 400 antes descritos con detalle. La relación entre los diámetros D1 , D2, D3 y D4 expresada en la ecuación (1 ) anterior, y la relación entre la relación de velocidades SR y los anteriores diámetros expresados en la ecuación (2) anterior también puede ser similar en todos o en algunos aspectos a los aparatos giratorios 200 y 300 anteriores. Si bien se han ilustrado y descrito modalidades particulares y/o aspectos individuales de la presente invención, será evidente para los experimentados en la industria que pueden hacerse diversos cambios y modificaciones sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. Además, debe ser evidente que es posible realizar todas las combinaciones de estas modalidades y características y que pueden dar como resultado ejecuciones preferidas de la invención. Por lo tanto, se pretende que las reivindicaciones anexas cubran todos estos cambios y modificaciones comprendidas dentro del alcance de esta invención.

Claims

23 REIVINDICACIONES

1. Un aparato giratorio adecuado para cortar un material de trama, el aparato se caracteriza porque comprende: a) un rodillo de herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de herramienta, el rodillo de herramienta se caracteriza porque comprende al menos una herramienta de corte que tiene un borde cortante capaz de girar alrededor del eje del rodillo de herramienta a una velocidad lineal de borde cortante VS; b) un rodillo de yunque colocado prácticamente en paralelo y opuesto al rodillo de herramienta y capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de yunque, el rodillo de yunque se caracteriza porque comprende una superficie de yunque capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de yunque a una velocidad lineal de yunque VA; y c) al menos un aro de apoyo capaz de girar independientemente del rodillo de herramienta, el al menos un aro de apoyo asocia el rodillo de herramienta con el rodillo de yunque para permitir que el rodillo de herramienta gire en dirección opuesta con el rodillo de yunque, en donde el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque se comunican con la unidad de tracción para impulsar el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque, caracterizado porque una relación de velocidades SR es igual: VA SR = VS y fluctúa de mayor de 1.02 a 1.25. 24

2. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la relación de velocidades SR fluctúa de 1.05 a 1.10.

3. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la relación de velocidades SR fluctúa de menos de 0.98 a 0.80.

4. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la relación de velocidades SR fluctúa de 0.95 a 0.91.

5. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la herramienta de corte es una cuchilla flexible y un troquel que tiene el borde cortante configurado para incluir porciones de borde cortante seleccionadas del grupo que se caracteriza porque comprende una porción rectilínea, una porción curvilínea y cualquier combinación de éstos.

6. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la herramienta de corte se fabrica a partir de un material seleccionado del grupo formado por: acero para herramientas, carburos, cerámica, cerametal y cualquier combinación de éstos.

7. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la unidad de tracción se selecciona del grupo formado por; un motor y una relación de engranaje que se comunica con el rodillo de herramienta y el rodillo de yunque, y dos motores, un primer motor que se comunica con el rodillo de herramienta y un segundo motor que se comunica con el rodillo de yunque.

8. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el aro de apoyo se coloca sobre un cojinete asociado con el rodillo de herramienta.

9. El aparato giratorio de conformidad con la reivindicación 1 , 25 caracterizado además porque el aro de apoyo se coloca sobre un cojinete asociado con el rodillo de yunque.

10. Un aparato giratorio adecuado para cortar un material de trama; el aparato se caracteriza porque comprende: a) un rodillo de herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de herramienta, el rodillo de herramienta se caracteriza porque comprende: i) al menos una herramienta de corte que tiene un borde cortante capaz de girar en un diámetro D1 alrededor del eje del rodillo de herramienta a una velocidad lineal de borde cortante VS; ii) al menos un aro de apoyo de herramienta capaz de girar alrededor del eje del rodillo de herramienta en un diámetro D3; b) un rodillo de yunque colocado prácticamente en paralelo y opuesto al rodillo de herramienta capaz de girar alrededor de un eje del rodillo de yunque, el rodillo de yunque se caracteriza porque comprende: i) Una superficie de yunque capaz de girar en un diámetro D2 alrededor del eje del rodillo de yunque a una velocidad lineal de yunque VA; ii) al menos un aro de apoyo de yunque colocado opuesto a al menos un aro de apoyo de herramienta y capaz de girar alrededor del eje del rodillo de yunque en un diámetro D4 y colocado opuesto a al menos un aro de apoyo de herramienta, el al menos un aro de apoyo de herramienta y el al menos un aro de apoyo de yunque se encuentran en comunicación entre sí adecuadamente 26 para girar en dirección opuesta con respecto al rodillo de herramienta y al rodillo de yunque en relación uno con el otro, en donde D1 + D2 = D3 + D4, y 5 en donde una relación de velocidades SR es igual: VA D3 D2 SR = = — x VS D1 D4 10 y fluctúa de más de 1.02 a 1.25.