Un procedimiento para hacer un patrón de elementos triédricos sobre una superficie de sustrato,

trazando una pluralidad de ranuras en V en dicha superficie del sustrato usando una herramienta de corte, comprendiendo cada ranura en V dos paredes laterales de la ranura que se cruzan en el fondo de ranura, estando situada dicha superficie del sustrato en el plano x-y de un sistema de referencia ortogonal x-y-z, caracterizado porque la herramienta de corte y la superficie del sustrato oscilan una con respecto a la otra durante el trazado de al menos una de dichas ranuras en V

Retrorreflector con divergencia controlada hecho por el procedimiento de ondulación de ranuras.

Antecedentes de la técnica

Esta invención se refiere a un procedimiento para hacer un artículo autorreflectante que tiene divergencia controlada y a artículos hechos por el procedimiento.

Es bien conocido que los artículos retrorreflectantes se pueden hacer a partir de un agrupamiento de elementos microtriédricos. Dicho agrupamiento de elementos microtriédricos se pueden hacer trazando un patrón de triedros "macho" en una superficie plana de una placa. Esto lo enseña en general Stamm en el documento US 3.712.706; y también lo enseña con detalle Pricone en el documento US 4.478.769.

El documento US 4.478.769 describe un procedimiento bien conocido de hacer elementos triédricos triangulares, en los que en la superficie plana de una placa maestra se traza con una herramienta de corte de diamante una serie de ranuras en V paralelas precisas. Para trazar triedros triangulares equilaterales, se hacen 3 conjuntos de ranuras paralelas que se cortan entre sí en ángulos de 60º; cada ranura también tendrá un ángulo incluido de sustancialmente 70,53º dispuesto de forma simétrica, y se trazará a una profundidad de la ranura determinada por la altura de los triedros deseados. Este procedimiento da como resultado automáticamente un agrupamiento de pares de microtriedros triangulares equilaterales orientados en forma puesta en la cara del patrón. Para trazar triedros triangulares no equilaterales las ranuras dentro de los conjuntos paralelos contendrán ángulos distintos de 70,53º, y se cortarán en ángulos distintos de 60º, como describe, por ejemplo, Rowland en el documento US 3.384.348. Los procedimientos para trazar triedros no triangulares en general no usan 3 conjuntos de ranuras en V dispuestas de forma simétrica en paralelo, sino que las caras de los triedros se forman, no obstante, a partir de paredes de ranuras, como describe, por ejemplo Nelson en el documento US 4.938.563.

El patrón trazado puede usarse entonces para hacer una serie de reproducciones, tal como por electroformación, y los duplicados se montan juntos para formar una sola herramienta "madre". La herramienta "madre" montada se usa para electroformar moldes, que después se pueden montar en una herramienta capaz de proporcionar elementos microtriédricos retrorreflectantes en una red de material laminado de plástico, tal como por procedimientos de grabado en relieve, fundido, u otros procedimientos conocidos en la materia.

El laminado retrorreflectante de microtriedros tal como el hecho por el procedimiento descrito antes, se usa en aplicaciones de seguridad de carreteras tal como en señales de carreteras y marcadores de pavimento. En dichas aplicaciones los elementos microtriédricos retrorreflejan la luz desde los faros delanteros de un vehículo de vuelta al conductor del vehículo. Esta es una retrorreflexión inexacta en cuanto que el ángulo de divergencia, a, está en el intervalo entre aproximadamente 0º y más de 3º. El valor de un operativo en cualquier situación depende de la geometría del vehículo y la distancia desde el vehículo al material retrorreflectante. Por ejemplo, el ángulos de divergencia a para el faro delantero derecho de un camión grande y su conductor a una distancia de aproximadamente 40 metros desde una señal de la carretera será aproximadamente 3º, mientras que el ángulo de divergencia a para el faro delantero izquierdo de un automóvil y su conductor a una distancia de aproximadamente 600 metros desde una señal de la carretera será aproximadamente 0,05º.

También está asociado con el ángulo de divergencia, a, un ángulo de rotación, varepsilon, que es una medida de la dirección de la divergencia. El valor de varepsilon será diferente para los faros delanteros izquierdo y derecho de un vehículo, y también dependerá de la geometría del vehículo y la posición de la señal de la carretera.

De forma ideal, el laminado retrorreflectante de microtriedros usado en las señales de carretera producirá un patrón de luz retrorreflejada que tiene suficiente intensidad a lo largo de un intervalo de valores de ángulos de divergencia y valores de ángulos de rotación. Por ejemplo, incluso una señal de carretera retrorreflectante no urbana debe retrorreflejar la luz a través de un ángulo de divergencia a de aproximadamente 1º, el cual corresponde al valor de a desde el faro delantero derecho de un camión grande de vuelta a su conductor a una distancia de aproximadamente 120 metros de la señal de la carretera.

Las mejoras en la precisión con las que los elementos microtriédricos se pueden trazar en una placa patrón y duplicar por grabado en relieve han conducido a la preocupación de que dicho laminado retrorreflectante de microtriedros puede ser retrorreflectante a lo largo de solo un intervalo muy pequeño de ángulos de divergencia, tal como aproximadamente 0,0-0,5 grados, así como de intervalos pequeños de ángulos de rotación. Sería preferible proporcionar un agrupamiento trazado con triedros que produjera el intervalo deseado entero de divergencia y dentro de distancias muy cortas en el agrupamiento trazado.

La luz que es retrorreflejada por elementos triédricos de microtamaño experimentará una determinada cantidad de difracción debido al tamaño muy pequeño de los microcubos. Dicha difracción dará como resultado retrorreflexión a lo largo de intervalos más amplios tanto del ángulo de divergencia como del ángulo de rotación. Los intervalos particulares de a y varepsilon dependerán del patrón de difracción particular de un microcubo dado, que dependerá a su vez del tamaño del cubo, la forma del cubo, el índice de refracción del material del cubo, y de si se han metalizado o no las caras del cubo. Sin embargo, la difracción no es un procedimiento deseable para mejorar la retrorreflexión mediante el ángulo de diferencia y de rotación más amplios, porque los microcubos muy pequeños que logran mayor difracción también producen una cantidad sustancial de luz que es retrorreflejada con un ángulo de divergencia a mayor que aproximadamente 3º, en el que la luz no es útil para el conductor del vehículo. Esto se resume en la tabla 1.

La tabla 1 indica la expansión de la retrorreflexión debido a la difracción. En cada caso se usan triedros triangulares equilaterales acrílicos. La magnitud en milímetros mide la longitud del borde del triángulo (de forma idéntica 2,449 x profundidad del cubo, o 1,155 x el espaciado del trazado). Los porcentajes indican cuánto del flujo retrorreflejado total está dentro de un ángulo de observación máximo de 1º, 2º o 3º. Por ejemplo, para el triedro triangular con lado de 0,05 mm sólo 27,9% de la luz retrorreflejada total llega entre ángulos de observación de 0º y 1º.

La difracción da como resultado patrones idiosincráticos que no es probable que distribuyan la luz retrorreflejada de una forma que sea la más útil para el conductor de un vehículo. Esto se muestra en las figuras 4 A-D.

En la técnica se sabe crear aberraciones deliberadas en elementos triédricos haciendo que los ángulos diedros de los elementos triédricos se desvíen ligeramente de 90º. El artículo clásico "Study of Light Deviation Errors in Triple Mirrors and Tetrahedral Prisms", J. Optical Soc. Amer., vol. 48, no. 7, pág. 496-499, Julio, 1958 de P.R. Yoder, Jr., describe los patrones de manchas conocidos que resultan de dichas aberraciones.

El documento US3.833.285 de Heenan, concedido al concesionario del mismo, enseña que tener un ángulo diedro de un elemento triédrico de macrotamaño mayor que los otros dos, da como resultado una angularidad de la observación extendida en los macrocubos, y específicamente que la luz retrorreflejada diverge en un patrón alargado.

El documento US 4.775.219 de Appledorn, describe artículos retrorreflectantes que tienen perfiles de divergencia diseñados, en los que los elementos triédricos están formados por 3 conjuntos que se cruzan, de ranuras en V paralelas, y en los que al menos uno de los conjuntos incluye, en un patrón que se repite, al menos dos ángulos laterales de la ranura que difieren entre sí.

El documento US 6.015.214 de Heenan y col., concedido al concesionario del mismo, enseña procedimientos...

1. Un procedimiento para hacer un patrón de elementos triédricos sobre una superficie de sustrato, trazando una pluralidad de ranuras en V en dicha superficie del sustrato usando una herramienta de corte, comprendiendo cada ranura en V dos paredes laterales de la ranura que se cruzan en el fondo de ranura, estando situada dicha superficie del sustrato en el plano x-y de un sistema de referencia ortogonal x-y-z, caracterizado porque la herramienta de corte y la superficie del sustrato oscilan una con respecto a la otra durante el trazado de al menos una de dichas ranuras en V.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la herramienta de corte y dicha superficie del sustrato oscilan una con respecto a la otra en la dirección z durante dicho trazado de dicha al menos una de dichas ranuras en V.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la herramienta de corte y dicho sustrato oscilan uno con respecto al otro en el plano x-y lateralmente respecto a la dirección de la ranura durante dicho trazado de dicha al menos una de dichas ranuras en V.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura recto paralelo al plano x-y, y la posición de la herramienta de corte oscila en un plano que contiene el fondo de ranura.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura recto paralelo al plano x-y, y la posición de la herramienta de corte oscila en los planos perpendiculares al fondo de ranura.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la herramienta de corte respecto al sustrato produce una ondulación compuesta.

7. Un procedimiento para hacer un artículo retrorreflectante que comprende

a) hacer un patrón de elementos triédricos de acuerdo con la reivindicación 1;

b) hacer una herramienta de reproducción a partir de dicho trazado, llevando dicha herramienta de reproducción dicho patrón de elementos tridédricos; y

c) usar dicha herramienta para formar un artículo retrorreflectante que comprende una replicación de dicho patrón de elementos triédricos.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicha herramienta de corte y dicha superficie del sustrato oscilan una con respecto a otra en la dirección z durante dicho trazado de dicha al menos una de dichas ranuras en V.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicha herramienta de corte y dicho sustrato oscilan uno con respecto al otro en el plano x-y lateralmente respecto a la dirección de la ranura durante dicho trazado de dicha al menos una de dichas ranuras en V.

10. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura recto paralelo al plano x-y, y la posición de la herramienta de corte oscila en un plano que contiene el fondo de ranura.

11. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura recto paralelo al plano x-y, y la posición de la herramienta de corte oscila en los planos perpendiculares al fondo de ranura.

12. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento de la herramienta de corte respecto al sustrato produce una ondulación compuesta.

13. Un artículo que tiene en una superficie del mismo un patrón de elementos triédricos definidos por el cruce de ranuras en V, estando situada dicha superficie paralela al plano x-y de un sistema de referencia ortogonal x-y-z, comprendiendo cada ranura en V dos paredes laterales de ranura que se cortan en un fondo de ranura, caracterizado porque al menos una de dichas ranuras en V es una ranura ondulatoria.

14. El artículo de la reivindicación 13, en el que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una curva ondulatoria en un plano perpendicular al plano x-y.

15. El artículo de la reivindicación 13, en el que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una curva ondulatoria en un plano paralelo al plano x-y.

16. El artículo de la reivindicación 13, en el que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una línea recta paralela al plano x-y y dichas paredes de ranura de dicha ranura ondulatoria ondulan de modo que el ángulo de ranura incluido se expande y contrae a lo largo de la longitud de la ranura.

17. El artículo de la reivindicación 13, en el que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una línea recta paralela al plano x-y y dichas paredes de ranura de dicha ranura ondulatoria ondulan de modo que el ángulo de ranura incluido es sustancialmente constante a lo largo de la longitud de la ranura.

18. El artículo de la reivindicación 13, en el que dicha ranura ondulatoria tiene una ondulación compuesta en el sistema de referencia x-y-z.