ES2237134T3 - Metodo y aparato para marcar envases usando luz laser. - Google Patents

Abstract

Método para marcar y formar envases metálicos (112) que tienen patrones seleccionables que definen caracteres sobre ellos, estando cada envase formado a partir de un cuerpo (128) de envase y un extremo (126) de envase, comprendiendo el método las siguientes etapas: a. impulsar al menos un componente (116) de al menos un envase metálico (112) y al menos otro componente (116) de al menos otro envase metálico (112) hasta respectivamente una estación de marcado láser y una estación de formación, en las cuales los componentes son bien los cuerpos (128) de envase, los extremos (126) de envase o una porción (116) que se va a incorporar a los cuerpos de envase o a los extremos de envase. b. durante un tiempo de secado de un ciclo de operación de menos de 100 milisegundos, dentro del cual al menos un componente (116) de al menos un contendor y el al menos otro componente (116) del al menos otro envase están sustancialmente estacionarios en respectivamente la estación de marcado láser y en la estación de formación, controlando una fuente láser (222) de la estación de marcado láser de manera que creen ablaciones en las regiones deseadas del al menos un componente del al menos un envase metálico y entonces marcar con el haz láser producido por la fuente láser (222) un número relativamente grande de caracteres para formar patrones seleccionables en una región deseada del al menos un componente del al menos un envase, siendo la marca conseguida moviendo al menos un espejo móvil (254, 260) que tiene baja inercia a lo largo de al menos un componente de al menos un envase, mientras se altera al menos otro componente de al menos otro envase mediante una operación de formación en la estación de formación, incluyendo la operación de formación una de cortado, acuñado y plegado.

Description

Método y aparato para marcar envases usando luz láser.

La presente invención se refiere a un método de marcar y formar envases metálicos que incluye porciones de extremo de lengüeta de cuerpo envase y en particular al proceso que puede conseguir rápidamente la cantidad deseada de marcado en un tiempo predeterminado tal como un tiempo de secado de proceso de fabricación. La presente invención se refiere también a un aparato para formar y marcar componentes para envases.

Antecedentes de la invención

Como parte de la fabricación de envases, o en algunos casos, de operaciones de llenado o sellado, pueden colocarse marcas en envases para una variedad de propósitos que incluyen identificar contenidos, identificar la localización o fecha de fabricación o uso, identificar el creador del envase o componente de envase, el estilo o materiales para el envase, proporcionar nombres comerciales, publicitar, promocionar o similares. En algunas situaciones, se coloca o marca en el envase o componentes de envase información promocional en la forma de apuestas, concursos u otras señales o signos de valor.

Se ha utilizado una variedad de dispositivos y procedimientos para marcar envases. En algunos casos, se han utilizado procesos de repujado o incisión. El repujado o incisión, por ejemplo a través del estampado, puede requerir un inventario indeseablemente grande de estampaciones, por ejemplo diferentes tipos de rotulación o símbolos y típicamente requiere la necesidad de parar una línea de montaje y desmontar una prensa siempre que se desee cambiar las estampaciones (tal como para cambiar los signos que se están repujando o haciendo por incisión o para propósitos de mantenimiento o reparación). Tales paradas son particularmente problemáticas cuando se desea cambiar los símbolos, con frecuencia relativamente alta, tal como cuando las marcas o envases están destinados como parte de un concurso o apuesta en las que existe preferiblemente un número relativamente grande de diferentes marcas o signos posibles (por ejemplo, cuando solamente algunos de los cuales son ganadores del "gran premio"). Además, ha sido difícil controlar exactamente la profundidad del repujado o incisión y, en algunos casos, el repujado o incisión que es demasiado profundo ha producido fugas o fallos del envase.

Consecuentemente, sería ventajoso proporcionar el marcado de envases o componentes de una forma que permita que las marcas o signos sean cambiados con una frecuencia relativamente alta pero sin la necesidad de parar o ralentizar una línea de producción para este propósito. También sería útil proporcionar el marcado de envases mientras que se evita la necesidad de mantener inventarios relativamente grandes de estampaciones o moldes y, preferiblemente, mientras se evitan problemas de calidad del envase tales como los que puede aparecer a partir de marcas que son excesivamente profundas.

Otro proceso que ha sido utilizado para colocar marcas en envases o componentes de los mismos, ha sido uno o más procesos de impresión. La impresión por contacto o prensado es a veces útil para decorar o colocar marcas en envases donde se desea colocar un número relativamente grande de marcas idénticas en envases. Sin embargo, la impresión por contacto no se cree práctica para muchos componentes, debido a su forma o posición (tales como lengüetas de apertura de envase) o cuando se desea cambiar los signos con una frecuencia relativamente alta (por ejemplo para propósitos de apuestas o concursos) debido a la necesidad de detener una línea de producción y desmontar parcialmente el dispositivo de impresión por contacto con objeto de cambiar la configuración de los elementos que se están imprimiendo en los envases.

En algunas situaciones, se pueden imprimir componentes o envases utilizando un proceso de impresión no por contacto tal como un proceso de chorro de tinta. A pesar de que se pueden controlar las entradas para proporcionar cambios relativamente frecuentes en los signos se ha encontrado, en el pasado, que los procesos y equipamiento de chorro de tinta son relativamente poco fiables puesto que requieren mantenimiento y reparaciones frecuentes. Los procesos de chorro de tinta también se han encontrado que se ven sometidos a la colocación o posicionamiento indeseado de tinta tal como el que resulta de una niebla de tinta que puede interferir en el proceso de impresión, provocar marcas o cápsulas indeseadas, o provocar mal funcionamiento del equipo. En algunos casos, se ha encontrado que se ha perdido hasta el 20% o más del tiempo potencial de producción debido a la necesidad del limpiado, mantenimiento y/o reparación cuando se utiliza un proceso de inyección de tinta. Adicionalmente, se ha encontrado difícil conseguir la adhesión fiable de tinta a los envases o componentes de envase. Además, cuando se utiliza el chorro de tinta u otros procesos de impresión en conexión con apuestas de concurso o proporcionando otras señales o signos valiosos, puesto que el proceso sólo proporciona marcas superficiales (sin formar identaciones por ejemplo en el propio envase) existe un potencial indeseablemente grande de falsificación o alteración de las marcas, por ejemplo en un intento de reivindicar un premio de concurso o apuesta. Además, ha sido difícil proporcionar procesos de inyección de tinta a alta velocidad al tiempo que se mantiene la calidad, de modo que se marquen letras u otros signos sin distorsión o similares.

El documento US-A-5511920 describe un aparato para formar lengüetas de envases, con una estación de formación para conseguir las lengüetas. Esta también incluye medios de accionamiento para mover las lengüetas hacia la línea de montaje. El documento WO-A-97/11892 describe el marcado de parte de envases utilizando un láser.

Consecuentemente, sería útil proporcionar marcado de alta calidad para envases o componentes de envase al tiempo que se evitan los tiempos de limpieza, mantenimiento y reparación asociados al chorro de tinta u otros procesos de impresión, preferiblemente mientras se permiten cambios de signo relativamente rápidos.

Algunas de o todas las dificultades anteriores en procedimientos previos de marcado de envases son particularmente problemáticas para envases metálicos o componentes de envases tales como el típico envase de bebidas de aleación de aluminio (por ejemplo del tipo disponible de Ball Corporation Broomfield, Colorado) o lengüetas u otros componentes de los mismos. En comparación con, por ejemplo, envases o componentes de envases de plástico, los envases de metal pueden ser relativamente difíciles de marcar, al menos porque puede ser difícil adherir tinta a las superficies de metal, a causa de la superficie más dura de los envases de metal, los altos puntos de fusión o ablandamiento y similares. Consecuentemente, los dispositivos y procesos utilizados en conexión con algunos materiales envases no son necesariamente aplicables a otros. En la mayoría de las situaciones, las funciones o propósitos para el marcado de envases raramente justificarán el uso de procedimientos que supondrían gastos que están sustancialmente en exceso de los implicados en los procesos actuales. Consecuentemente, sería útil proporcionar procedimientos y dispositivos para marcar envases que puedan ser conseguidos de forma económica, preferiblemente sin exceder sustancialmente los costes o gastos asociados con los procesos actuales de producción, llenado o sellado de envases.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un método para marcar y formar envases de metal o componentes de envase (incluyendo, por ejemplo, cuerpos de envase, extremos de envase, y lengüetas de extremo de envase) de acuerdo con la reivindicación 1. Se proporciona un láser con un orientador de acción rápida y un control para permitir el marcado de un número relativamente grande de caracteres o símbolos (tal como 6 o más, preferiblemente 9 o más) en un periodo de tiempo relativamente corto menor de alrededor de 100 milisegundos (preferiblemente menos del tiempo normal de secado de producción de componentes de, por ejemplo, alrededor de 50 milisegundos) de manera que se pueda conseguir el marcado deseado sin detener o retrasar los procedimientos o máquinas actuales de fabricación de envases o componentes de envase. La presente invención se refiere también a un aparato para formar y marcar componentes para envases de acuerdo con la reivindicación 6.

En una realización, la orientación de un haz láser se consigue con alta rapidez reduciendo la masa de uno o más espejos de orientación. El dispositivo resultante suministra suficiente densidad de potencia para formar marcas visibles en un componente de envase de metal (por ejemplo aluminio) a pesar del reducido tamaño de haz o abertura asociada con el menor tamaño de espejo.

Preferiblemente, la luz láser es suministrada a la región de envase o componente como una serie de pulsos láser de alta intensidad. Cada pulso forma un área o punto visible de ablación y el patrón de puntos juntos constituye el símbolo o imagen deseados. Consecuentemente, para conseguir un número deseado de caracteres o símbolos en menos de un periodo predeterminado de tiempo, el dispositivo deber de ser capaz de suministrar todos los pulsos que se necesitan para formar todos los caracteres deseados dentro del periodo de tiempo predeterminado. En una realización, se proporciona un dispositivo láser que suministra pulsos a una frecuencia de alrededor de 12 kilohercios (kHz) al tiempo que proporciona la potencia suficiente para que sustancialmente todos esos pulsos produzcan la mancha de ablación deseada del componente de envase de metal.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista parcial en perspectiva de un extremo de envase con una lengüeta marcada de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 2A es un diagrama de bloques que representa los componentes de un dispositivo de marcado de surtidos de lengüetas de envase de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 2B es un diagrama de bloques de los componentes de orientación del dispositivo de la figura 2A;

La figura 3 es una vista parcial en planta de un surtido de lengüetas parcialmente marcadas de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La figura 4 es un diagrama de flujo que representa un proceso de marcado de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción detallada de la realización preferida

A pesar de que la presente invención puede usarse para marcar muchas porciones de un envase o componente de envase y en el marcado de envases de muchas formas y estilos, la figura 1 representa un ejemplo de un envase 112 que tiene una marca 114 colocada en una lengüeta de apertura del envase. En la realización representada, la lengüeta 116 incluye un área 118 cubierta o reforzada en la porción central de recepción dígitos de la lengüeta 116 y, en esta realización, es una porción de la región 118 de refuerzo que lleva la marca 114. La figura 1 muestra una configuración en la cual la lengüeta 116 ha sido levantada 122 hasta una posición vertical, dejando al descubierto el lado inferior de la lengüeta (la superficie visible en la figura 1) y, en el proceso, formando una abertura 124 en el extremo 126 de lata. En la realización de la figura 1, el lado inferior de la lengüeta que es visible en la figura 1 no sería normalmente visible antes de la apertura del envase, es decir, se mantendría adyacente a la superficie exterior (pública) del extremo 126 de envase. La superficie superior de la lengüeta no es visible en la vista de la figura 1 pero sería visible antes de la apertura del envase. Consecuentemente, la realización de la figura 1 puede ser usada en conexión con proporcionar un premio u otro signo promocional u otras situaciones en las que no se desee o necesario que las marcas sean visibles antes de la apertura del envase. La presente invención puede, no obstante, ser utilizada en conexión con el marcado de otras superficies de envase incluyendo otras porciones del lado inferior de la lengüeta distintas de la banda central 118, porciones de la superficie superior de la lengüeta, porciones de superficies internas o externas del extremo 126 de envase (y/o el extremo opuesto, no mostrado en la vista parcial de la figura 1), y/o superficies internas o externas del cuerpo 128 de envase.

Cuando se desea proporcionar marcas en una o más regiones de una lengüeta 116 de apertura de envase, las marcas, en una realización, están provistas en conjunción con un procedimiento de formación de lengüeta. En muchas situaciones, la formación de lengüetas se lleva a cabo alimentando una banda de surtido de lengüetas a una máquina formadora, que utiliza procedimientos de trabajo de metales bien conocidos para formar el surtido sustancialmente plano de lengüetas hasta la forma de lengüeta deseada. Ejemplos de algunos de los procedimientos de trabajo de metal que se pueden utilizar incluyen estampado, acuñado, doblado, cortado y similares. Por economía de expresión, debe entenderse que las siguientes referencias a estampación de lengüetas o formación de lengüetas incluyen estas y otras máquinas y procedimientos de formación de lengüetas bien conocidos.

Según se representa en la figura 3, en una realización el surtido 312 de lengüetas tiene una anchura 314 (es decir una dimensión 316 lateral ó X) suficiente para formar 3 lengüetas a partir de una extensión longitudinal predeterminada 318 a, b, c, d, e del surtido 312 de lengüetas (es decir una longitud a lo largo de la dimensión 322 longitudinal ó Y). A pesar de que el surtido 312 de lengüetas puede tener una gran extensión longitudinal tal como una banda con una longitud de 3000 metros o más, el surtido 312 de lengüetas está dimensionado, y en particular, tiene una anchura 314 tal que cada longitud predeterminada 318a, 318e contiene suficiente material para formar una pluralidad de lengüetas y, en la realización representada, suficiente material para formar 3 lengüetas. Así, la longitud predeterminada 318a se puede utilizar para formar una lengüeta a partir de cada una de las tres regiones 324 a, b, c, dispuestas lateralmente.

En una configuración, el surtido 312 de lengüetas alimenta o se hace avanzar de forma intermitente hacia un dispositivo de estampación de lengüetas. De acuerdo con tal alimentación intermitente, se hace avanzar longitudinalmente el surtido 312 de lengüetas hasta una distancia igual a las primeras distancias predeterminadas 318 a, b, c, d, e durante un primer periodo (o "de avance"). A continuación, el surtido 312 de lengüetas se mantiene sustancialmente estacionario durante un segundo periodo (o "de secado") durante el cual se lleva a cabo la estampación y otras operaciones sobre una o más de las longitudes predeterminadas del surtido de lengüetas para formar, por ejemplo, tres lengüetas. Así, cada ciclo del dispositivo de estampación de lengüetas incluye un periodo de avance y un periodo de secado. Estos ciclos se repiten, uno a continuación del otro, formando preferiblemente una pluralidad de lengüetas (tal como tres lengüetas) en cada ciclo o carrera de la máquina de estampación. Debe entenderse que la máquina de estampación puede estar configurada para tener una pluralidad de estaciones u operaciones, por ejemplo, tales que, durante un ciclo cualquiera una primera longitud predeterminada 318 se está sometiendo a una primera operación, tal como cortado, mientras que las longitudes predeterminadas precedentes 318b, 318c, 318d, etc., se están sometiendo a otras operaciones tales como acuñado, doblado, y similares.

Preferiblemente, los ciclos de estampación de lengüetas son relativamente cortos de modo que definen un ciclo de tiempo de menos de alrededor de 150 milisegundos, preferiblemente menos de 100 milisegundos, en al menos una realización, un ciclo de tiempo de alrededor 87 milisegundos (equivalente a una máquina de estampación que tiene 700 carreras por minuto). En una realización, el tiempo de secado es de alrededor de 2/3 del ciclo de tiempo y consecuentemente el tiempo de secado puede ser, por ejemplo, alrededor de 100 milisegundos, preferiblemente alrededor de 50 milisegundos o menos.

En una realización, las marcas deseadas se forman sobre el surtido de lengüetas antes de alcanzar las operaciones de estampado (es decir las marcas en cualquier región dada del surtido de lengüetas se forman antes de que esta región alcance el dispositivo de estampación). Configurando la operación de marcado en conjunción con la operación de estampado, se facilita el registro o posicionamiento de las marcas en el surtido de lengüetas de manera que residan en la región deseada de una lengüeta acabada.

Con objeto de evitar la distorsión de las marcas que podría estar asociada de otro modo con las curvas relativamente altas de aceleración utilizadas durante la fase de avance del ciclo, se prefiere conseguir que a al menos parte, y preferiblemente sustancialmente todo el marcado, sea durante la fase estacionaria o de secado de cada ciclo. Consecuentemente, en esta realización, el tiempo de secado define la longitud de tiempo (o "ventana") disponible para realizar las marcas deseadas sobre cualquier longitud predeterminada dada 318a, 318b, 318c, 318d, 318e del surtido 312 de lengüetas. De acuerdo con la presente invención, las marcas 326a-f se hacen sobre el surtido 312 de lengüetas utilizando luz láser. Preferiblemente la luz láser es luz de pulsos, estando cada pulso disponible para formar un único punto o mancha tal que una pluralidad de puntos se posiciona para dar, juntos, la apariencia o imagen de las características deseadas u otras marcas. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio típicamente utilizadas para los surtidos de lengüetas, que se cree que suministran pulsos láser con una densidad de potencia de alrededor de 4-5 vatios por mm^{2} serán suficientes para suministrar la potencia suficiente para conseguir la ablación de aluminio necesaria para proporcionar puntos visibles. En una realización, el surtido de lengüetas está formado por una aleación disponible bajo la designación comercial 5042, por ejemplo de Aluminum Company of America o Kaiser Aluminium. Consecuentemente, la presente invención está configurada para conseguir la suministra de pulsos láser, cada uno con la suficiente potencia para realizar una marca visible, suficientes en número para formar el número y tamaño deseado de caracteres (con la calidad o resolución deseada) dentro del tiempo de secado disponible para tal marcado considerando cualquier tiempo de no aplicación de pulsos o tiempo libre utilizado, por ejemplo, para acomodar movimientos especulares relativamente grandes tales como movimientos entre caracteres o conjuntos de caracteres.

En una realización, el dispositivo suministra pulsos a una velocidad de alrededor de 12kHz y produce al menos 6, preferiblemente al menos 9 caracteres de la calidad deseada con una altura de letra o carácter 332 de alrededor de 3 mm sobre un rango lateral 334 de alrededor de 2,5 cm.

Así, además de proporcionar un número suficiente de puntos dentro de la ventana de tiempo para formar la calidad y tamaño deseado de caracteres, la presente invención está también configurada para posicionar estos puntos según sea necesario, alrededor de un área de un surtido de lengüetas que tiene una extensión lateral 334 de alrededor de 2,5 cm y una extensión longitudinal 332 de alrededor de 3 mm, es decir, sobre un área de 0,78 cm^{2}.

La figura 2A representa una realización de un aparato que puede ser utilizado para marcar tales marcas dentro de una ventana de tiempo de menos de 100 milisegundos, preferiblemente menos de alrededor de 50 milisegundos. Se utiliza una porción 212 del dispositivo mostrado en la figura 2A para generar un haz 214 de pulsos láser que es orientado entonces mediante una porción del dispositivo 216 hacia un haz láser 218 de salida a lo largo de una trayectoria de forma que posicionen los pulsos del haz para formar las marcas 326 según se describió anteriormente. El láser incluye un componente 222 de bombeo/fuente de luz posicionado entre los espejos 224a, b para definir una calidad láser. Preferiblemente, una válvula 226 de seguridad interrumpe la salida de luz por ejemplo en el caso de un fallo o rotura del envase. Un pulsador 228 proporciona la luz de una forma intermitente o en pulsos. En una realización, un láser Nd:YAG proporciona una salida de alrededor de 40 a 50 vatios (potencia aplicada), siendo alrededor de un 80% de tal potencia suministrada al blanco del surtido de lengüetas. Preferiblemente el láser está configurado para dar salida a pulsos de luz láser que son relativamente estables en el sentido de que existe una variación relativamente pequeña en la potencia de un pulso al siguiente y, preferiblemente, sustancialmente todos los pulsos tienen potencia suficiente para evaporar o provocar la ablación del blanco de metal de forma suficiente para producir un punto o marca visible. Los dispositivos láser que pueden ser utilizados en este respecto incluyen los disponibles de Lee Laser, Orlando, Florida. Una unidad 232 de refrigeración está acoplada 234 a la región 212 de generación de láser para mantener la temperatura de operación adecuada de la unidad de generación de láser. Un ordenador 236 que puede ser, por ejemplo, un ordenador del tipo estación de trabajo que tiene preferiblemente un procesador Pentium® o PentiumII® da salida a señales 238a, 238b de control para controlar un galvanómetro 242a de orientación X y un galvanómetro 242b de orientación Y, respectivamente, según se describe más detalladamente a continuación. Un ejemplo de galvanómetros que pueden ser usados para este propósito incluye galvanómetros disponibles de Cambridge Technology Inc. de Watertown, Massachussets. El surtido 312 de lengüetas se retiene a la distancia deseada del láser y preferiblemente de una manera libre de vibración tal como los componentes 244 de guiado/avance de acoplamiento de un pedestal 246 relativamente libre de vibración, tal como un pedestal relleno de hormigón u otro material de masa elevada, un montaje aislante de vibración o similares. De este modo, una porción del surtido 312 de lengüetas puede mantenerse estacionaria durante el periodo de secado para el marcado. Según se describió anteriormente, durante el periodo de avance de cada ciclo, se hace avanzar el surtido de lengüetas utilizando, por ejemplo, cilindros de accionamiento o similares, a través de una unidad 248 de estampado según se retira ésta de una bobina 252 de surtido de lengüetas o fuente similar.

En la realización de la figura 2B, el primer galvanómetro de orientación (por ejemplo, un galvanómetro 242a de orientación Y) está acoplado a un espejo móvil 254, por ejemplo movible a pivote. El galvanómetro 242a está acoplado al espejo 254 de manera que el espejo 254 se mueve a pivote 256 alrededor de un eje 258 de pivote (perpendicular al plano del papel en la vista de la figura 2B) de una manera tal que el espejo 254, que recibe los pulsos láser, reflejará los pulsos (para proporcionar los primeros pulsos de luz láser reflejada) a un ángulo cuya magnitud depende de la posición a pivote del espejo 254. Los primeros pulsos de luz láser reflejada son recibidos por el segundo espejo 260 que esta aplicado a un segundo galvanómetro 242b (por ejemplo, un galvanómetro 242b de orientación X) de manera que permita un movimiento a pivote seleccionado alrededor de un segundo eje 262 de pivote (paralelo al plano del papel en la vista de la figura 2B) para reflejar el haz pulsado láser (para proporcionar segundos pulsos de luz láser reflejada) a través de la región deseada del surtido 312 de lengüeta. A la vista de la figura 2B, la posición de pivote del espejo 254 de orientación Y determina la posición del haz (con respecto al surtido 312 de lengüetas) en una dirección 322 longitudinal o Y, mientras que el movimiento a pivote del espejo 260 de orientación X alrededor del segundo eje 262 determina la posición de los pulsos láser (con respecto al surtido 312 de lengüetas) en la dirección 316 lateral o X.

Con objeto de posicionar los pulsos láser según sea necesario a lo largo de toda la extensión lateral 364 y la extensión longitudinal 332 necesaria para formar un conjunto de caracteres 326a, 326b, 326c según se desee, dentro del periodo de secado, tal como en alrededor de 50 milisegundos, los espejos 254, 260 y particularmente el espejo 260 de orientación X (responsable del posicionamiento a través del rango X relativamente mayor) deben ser movidos bastante rápidamente. Se cree que los dispositivos previos de orientación han sido incapaces de proporcionar, a un coste razonable, tal posicionamiento rápido de espejos. De acuerdo con una realización de la presente invención, se facilita un rápido posicionamiento de espejos proporcionando espejos de masa relativamente pequeña. En una realización, los espejos están provistos en una configuración ligera de peso, proporcionando principalmente una superficie o área reflectante de los espejos relativamente pequeña. En una realización, los espejos tienen un tamaño o diámetro nominal de alrededor de 5 mm, siendo tal un cuadrado o rectángulo con al menos un eje que tiene una longitud menor o igual a alrededor de 5 mm. Los espejos de baja masa proporcionan un momento de inercia bajo para ayudar a un rápido movimiento de espejos. Preferiblemente, cada uno de los espejos presenta un momento de inercia a los respectivos galvanómetros de menos de alrededor de 0,2 g/cm^{2}, preferiblemente de menos de alrededor de 0,1 g/cm^{2} y más preferiblemente menos o igual que alrededor de 0,08 g/cm^{2}.

Dado que el área de la superficie reflectante de los espejos de orientación se reduce, el tamaño o abertura de haz de la luz láser que puede ser suministrado de forma eficaz al surtido de lengüetas es relativamente pequeño. En una realización el diámetro del haz cuando alcanza el surtido 312 de lengüetas es menor que alrededor de 5 mm de diámetro, preferiblemente menor que alrededor de 3 mm de diámetro.

Con objeto de posicionar los pulsos láser, que son suministrados preferiblemente a una velocidad de alrededor de 12 kHz, hasta la posición deseada, es necesario proporcionar señales 238a, 238b de control X e Y que controlan los galvanómetros 242a, 242b también a una velocidad de alrededor de 12 kHz. Preferiblemente, el ordenador 236 está configurado (programado) para dar salida a señales de control para conseguir el posicionamiento deseado a esta velocidad así como para estar controlados para recuperar, crear o seleccionar los caracteres o signos deseados 326a-326d según sea necesario para la aplicación particular (por ejemplo signos aleatorios o pseudoaleatorios para ciertos propósitos de concurso o promoción) y para realizar las selecciones de carácter o signo lo suficientemente rápido para proporcionar un nuevo conjunto de selecciones durante cada ciclo del dispositivo 248 de estampado. A pesar de que es posible, al menos teóricamente, aumentar el rango lateral 334 o rango longitudinal 332 de la posición del haz aumentando la distancia por ejemplo del surtido 312 de lengüetas a uno o ambos espejos, tal incremento en distancia también incrementa el efecto de divergencia de haz y afecta así a la densidad de potencia suministrada al surtido de lengüetas. Por ejemplo, disminuyendo la divergencia en un 50% (por ejemplo posicionando más cerca el surtido de lengüetas) el tamaño de punto en el surtido de lengüetas se reduce a la mitad del diámetro de punto, habiendo suministrado así la potencia, pero, doblando la densidad de potencia, ya que el área es proporcional al cuadrado del radio. No obstante, aumentando la densidad de potencia proporcionando posicionamientos más cercanos del surtido de lengüetas requiere movimientos de espejo más rápidos para mantener la misma velocidad de marcado (para un rango dado de colocación de caracteres). Así en una realización, el surtido 312 de lengüetas está posicionado tal que el tamaño de punto de los pulsos láser según se suministran a este surtido de lengüetas tiene un diámetro de alrededor de 3 mm y una densidad de potencia de alrededor de 4 a 5 vatios por mm^{2}.

En funcionamiento, según se representa en la figura 4, durante una porción del ciclo de estampado, el ordenador 236 selecciona los siguientes nueve caracteres que se van a marcar en el surtido 412 de lengüetas. Cuando se alcanza el periodo de secado del ciclo de estampado, el surtido de lengüetas se mantiene estacionario 414 y se activa la salida de luz láser mientras el ordenador genera señales de control para colocar pulsos láser en las respectivas posiciones deseadas X e Y para conducir a las marcas visibles deseadas 416. Después de que han sido hechas las marcas deseadas, se interrumpen 418 los pulsos láser y, durante la porción de avance del ciclo, se hace avanzar el surtido de lengüetas un incremento longitudinal predeterminado hacia la máquina de estampado. A continuación, el ciclo se repite 424 según sea necesario para proporcionar el número deseado de lengüetas marcadas o hasta que se agota el surtido de lengüetas.

A la luz de la información proporcionada en la presente, pueden verse un número de ventajas. La presente invención es capaz de conseguir marcas de envases o componentes de envase a una velocidad relativamente rápida y, preferiblemente, lo suficientemente rápida para mantener el ritmo con otros procesos de formación de envases o componentes de envase de manera que puede conseguirse el marcado sin ralentizar o interferir con tales procesos. La presente invención hace práctico y factible proporcionar marcas que puedan ser fácilmente cambiadas o adaptadas, incluyendo marcas que son diferentes para envase o componente de envase en una secuencia de envases o componentes. La presente invención puede conseguir tales marcas rápidas sustancialmente sin distorsión o deformación de las marcas y sin debilitar, perforar o dañar el envase o componente envase. La presente invención hace práctico y factible proporcionar 6 o más, preferiblemente 9 o más, caracteres legibles de 3 mm o más de altura distribuidos o posicionados a lo largo de la anchura del surtido de lengüetas en conexión con un procedimiento de formación de lengüetas durante un periodo de tiempo relativamente corto tal como el tiempo de secado de formación de lengüetas, preferiblemente alrededor de 100 milisegundos y más preferiblemente en alrededor de 50 milisegundos. La presente invención hace posible orientar el posicionamiento de los pulsos láser que tienen suficiente potencia para marcar o hacer ablaciones en el metal a lo largo de una extensión lateral de alrededor de 2,5 cm y una extensión longitudinal de alrededor 312 cm en un periodo de tiempo de menos de 100 milisegundos, preferiblemente menos de alrededor de 50 milisegundos. La presente invención proporciona un marcado para envase o componente de envase que es menos intensivo en mantenimiento o más fiable que otros procedimientos y dispositivos de marcado y permite cambios en las marcas sin la necesidad de detener o disminuir el procedimiento o dispositivo de fabricación de envases o componentes de envase. La presente invención facilita la implementación de concursos, apuestas u otras promociones que suponen proporcionar signos en componentes o envases, preferiblemente en una superficie cubierta de lengüetas acopladas a envases, preferiblemente de manera que no sean visibles antes de la apertura de un envase, por ejemplo esperando al menos un primer premio (indicado en uno de tales signos) a un cliente durante la verificación de la presencia del signo del premio, por ejemplo en una lengüeta. Ya que los caracteres, signos, símbolos y similares que se van a marcar pueden ser diseñados/creados completamente (potencialmente) en software (es decir sin la necesidad de encargar o crear moldes o similares), el tiempo de planificación implicado entre el diseño de una promoción, juego, o similar, lanzamiento de un pedido u otro evento de iniciación, y el tiempo en el que puede empezar la producción se acorta sustancialmente comparado con procedimientos dependientes de hardware tales como el repujado o creación de incisiones.

Pueden utilizarse cierto número de variaciones y modificaciones de la invención. A pesar de que la presente invención proporciona un procedimiento y dispositivo rentable que puede incluir un láser que suministra pulsos la suficiente potencia a una velocidad de alrededor de 12kHz, es también posible utilizar la presente invención en conexión con otros láseres, incluyendo láseres que tienen una velocidad de pulso mayor o mayor potencia, preferiblemente con cada uno de los pulsos (o sustancialmente cada uno) suministrando la potencia suficiente para provocar ablaciones o evaporar aluminio u otro metal de manera que proporcione una marca visible. A pesar de que se han utilizado un procedimiento y dispositivo de orientación basados en un galvanómetro, puede utilizarse otra orientación incluyendo orientación acústico-óptica en lugar de o además de orientación basada en galvanómetro, que ofrece el potencial de orientación que es al menos parcialmente independiente de la masa de espejos u otros componentes y, así, potencialmente más rápido. A pesar de que se ha descrito un ordenador en conexión con la provisión de control o señales de control para la orientación láser, pueden utilizarse otros dispositivos y procedimientos para proporcionar señales de control incluyendo procesadores digitales de señales (DSP) que se cree ofrecen el potencial para generar señales de control a una velocidad relativamente alta, al menos parcialmente por la eliminación o reducción de la dependencia de la velocidad basada en la velocidad de la vía principal de comunicación o similares.

A pesar de que las realizaciones se han descrito con respecto al marcado de surtidos utilizados para formar lengüetas, la presente invención puede ser utilizada en conexión con el marcado de otras porciones de envases de metal tales como extremos o capuchones finales, porciones del cuerpo o de la pared lateral, porciones inferiores de envase y similares.

A pesar de que en la figura 1 se ha mostrado una forma particular de extremo del envase, la presente invención puede ser utilizada en conexión con una amplia variedad de envases metálicos incluyendo envases de bebida, envases de alimentos, envases de aerosol y similares. A pesar de que la presente invención se ha descrito en conexión con el marcado de envases o componentes de envase de aluminio, la presente invención puede ser también utilizada en conexión con el marcado de otros tipos de envases de metal tales como envases de acero. A pesar de que la presente invención se ha descrito en conexión con hacer ablaciones o evaporar porciones de metal de un envase de metal, es también posible utilizar la presente invención en conexión con la creación de ablaciones o evaporización de algunas o todas las porciones de los recubrimientos colocados en un envase de metal, de manera que se proporcionen marcas que son visibles por medio de un contraste de color o textura. Por ejemplo, es posible proporcionar un envase o componente de envase de metal que ha sido recubierto con un recubrimiento coloreado (tal como por impresión o pintado) y utilizar la presente invención para retirar o evaporar selectivamente porciones de tales recubrimientos para dejar al descubierto, debajo, al menos parte de la porción de metal (u otro recubrimiento). En esta situación, puede ser posible utilizar un láser de menor potencia tal como un láser de CO_{2}.

A pesar de que la realización de la figura 1 muestra una lengüeta que tiene una banda en la región de agarre de dedo, es también posible utilizar la presente invención en conexión con una lengüeta en la que está provista un agujero de dedo en la región de agarre de dedo y en la que las marcas se posicionen en otras porciones de la lengüeta.

A pesar de que la presente invención se ha descrito en conexión con ciertas marcas que serán típicamente vistas o visibles por los consumidores como marcas promocionales o de concursos, publicidad, logotipos, etc., es también posible utilizar la presente invención en conexión con marcas que estarán típicamente ocultas, tal como estar ocultas bajo un pliegue de la lengüeta u otro componente de envase. Como un ejemplo, pueden utilizarse marcas ocultas para propósitos de seguridad o verificación, por ejemplo para verificar que un marcado indicador de premio es genuino y no fraudulento.

A pesar de que la presente invención ha sido descrita en conexión con la orientación del haz que utiliza dos espejos separados, es posible proporcionar una orientación del haz que utilice un único espejo (por ejemplo que se pueden mover a pivote con respecto a dos ejes controlables independientemente, y/o que es desviable o deformable). A pesar de que la presente invención se ha descrito en conexión con un proceso que utiliza un único láser para escribir todas las marcas deseadas durante cualquier ciclo dado (se cree que es particularmente útil cuando se desea proporcionar marcas a bajo coste), es no obstante, también posible utilizar la presente invención en conexión con un sistema que tiene dos o más láseres tales como para escribir diferentes caracteres o diferentes porciones de caracteres de manera que consigan un mayor número de caracteres en una cantidad de tiempo dada. A pesar de que la presente invención se ha descrito en conexión con un procedimiento que proporciona al menos seis caracteres legibles, preferiblemente al menos nueve caracteres legibles por ciclo, la presente invención puede ser usada también en conexión con dispositivos o procedimientos que producen más o menos caracteres.

En general, es posible utilizar algunos aspectos de la invención sin utilizar otros. Por ejemplo, es posible proporcionar el marcado rápido de caracteres u otros signos sin proporcionar aleatoriedad o cambiando de otro modo los signos en cada ciclo. Por ejemplo, a la vista de la habilidad para cambiar o modificar rápidamente la naturaleza de los signos o marcas provistos, la presente invención puede ser utilizada para proporcionar marcas que indiquen el tiempo y/o fecha de fabricación, llenado, sellado y similares. Aunque la presente invención ha sido descrita en conexión con la colocación de marcas sobre un surtido de lengüetas antes de que se forme, corte o una el surtido de lengüetas a los envases o extremos de envase, es posible proporcionar estas etapas en otros órdenes tal como marcar lengüetas por ejemplo después del plegado pero antes del cortado, después del cortado pero antes de la unión a los envases, o después de la unión a los envases.

La descripción anterior de la invención se ha presentado para los propósitos de ilustración y descripción. Lo anterior no está destinado a limitar la invención a la forma o formas descritas en la presente. A pesar de que la descripción de la invención ha incluido la descripción de una o más realizaciones y ciertas variaciones y modificaciones, otras variaciones y modificaciones están dentro del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

1. Método para marcar y formar envases metálicos (112) que tienen patrones seleccionables que definen caracteres sobre ellos, estando cada envase formado a partir de un cuerpo (128) de envase y un extremo (126) de envase, comprendiendo el método las siguientes etapas:

a.

impulsar al menos un componente (116) de al menos un envase metálico (112) y al menos otro componente (116) de al menos otro envase metálico (112) hasta respectivamente una estación de marcado láser y una estación de formación, en las cuales los componentes son bien los cuerpos (128) de envase, los extremos (126) de envase o una porción (116) que se va a incorporar a los cuerpos de envase o a los extremos de envase.

b.

durante un tiempo de secado de un ciclo de operación de menos de 100 milisegundos, dentro del cual al menos un componente (116) de al menos un contendor y el al menos otro componente (116) del al menos otro envase están sustancialmente estacionarios en respectivamente la estación de marcado láser y en la estación de formación, controlando una fuente láser (222) de la estación de marcado láser de manera que creen ablaciones en las regiones deseadas del al menos un componente del al menos un envase metálico y entonces marcar con el haz láser producido por la fuente láser (222) un número relativamente grande de caracteres para formar patrones seleccionables en una región deseada del al menos un componente del al menos un envase, siendo la marca conseguida moviendo al menos un espejo móvil (254, 260) que tiene baja inercia a lo largo de al menos un componente de al menos un envase, mientras se altera al menos otro componente de al menos otro envase mediante una operación de formación en la estación de formación, incluyendo la operación de formación una de cortado, acuñado y plegado.

2. Método según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el al menos un componente es la porción (116) que se va a incorporar al extremo (126) de envase e incluye una lengüeta (116) de apertura de envase, en el cual la región deseada está en la lengüeta (116) y en el cual la ablación láser tiene lugar antes de la incorporación de la lengüeta (116) al extremo (126) de envase.

3. Método según se reivindica en la reivindicación 2, en el cual existe una pluralidad de lengüetas (116) incluyendo la lengüeta (116) que está formada a partir de una alimentación de surtidos (312) de lengüetas, y en el cual se forma un conjunto de lengüetas (116) a lo largo de la anchura de la alimentación de surtido (312) de lengüetas, siendo el número de lengüetas (116) en cada conjunto mayor que uno, y en el cual al menos nueve de dichos caracteres para las lengüetas (116) en uno de dichos conjuntos de lengüetas son producidos por la fuente láser (222) en un periodo de 150 milisegundos después de proporcionar todos los patrones seleccionables en el conjunto precedente de lengüetas.

4. Método según se reivindica en la reivindicación 3, en el cual el número de lengüetas (116) en cada conjunto es al menos tres.

5. Método según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el tiempo tomado para producir un conjunto subsiguiente de al menos nueve caracteres por dicha fuente láser (222) después de la producción de un conjunto precedente de al menos nueve caracteres es menor que alrededor de 150 milisegundos, y en el cual los caracteres se pueden seleccionar para ser diferentes en conjuntos subsiguientes de caracteres.

6. Aparato para formar y marcar componentes (116) para envases comprendiendo el aparato:

a.

una estación de marcado láser que comprende un sistema láser (212) para dar salida a una luz láser (214), un sistema (216) de desvío de la trayectoria de la luz configurado para recibir luz láser (214) y una luz láser (218) de posición a lo largo de una trayectoria hacia al menos un componente (116) de al menos un envase (112) en el cual se hacen marcas, incluyendo dicho sistema de desvío de la trayectoria de la luz al menos un espejo movible (254, 260) que es movible a través de un ángulo suficiente al menos para posicionar dichas marcas a lo largo de un rango lateral de al menos 2,54 cm.

b.

una estación de formación para alterar mediante una operación de formación al menos un componente de otro componente (116), incluyendo la operación de formación una de cortado, acuñado o plegado.

c.

unos medios de accionamiento para mover un componente de un envase desde la estación de marcado láser a la estación de formación.

d.

en el cual, en el uso, el aparato para formar y marcar tiene un tiempo de secado de un ciclo de operaciones de menos de 100 milisegundos y, durante dicho tiempo de secado del ciclo de operaciones, cada uno del al menos un componente del al menos un envase y el al menos otro componente del al menos otro envase están sustancialmente estacionarios y en el cual el aparato permite el marcado del al menos un componente del al menos un envase con un número relativamente grande de caracteres en la estación de marcado láser mientras al menos un componente del al menos otro envase se altera mediante la operación de formación en la estación de formación.

7. Aparato según se reivindica en la reivindicación 6 que comprende adicionalmente medios (238a, 238b, 242a, 242b) para controlar el posicionamiento de dicho al menos un espejo (254, 260) hacia una pluralidad secuencial de posiciones en el cual al menos dos de dicha pluralidad secuencial de posiciones se encuentran a menos de 0,01 milisegundos de distancia.

8. Aparato según se reivindica en la reivindicación 6, en el cual dicho sistema (216) de desvío de la trayectoria de la luz comprende: un galvanómetro (242a) acoplado a al menos un espejo (254) para posicionar dicho al menos un espejo (254), en respuesta a una primera señal (238a) de control, para reflejar luz láser (218) a lo largo de una primera trayectoria reflejada hacia un segundo espejo (260), en el cual dicho segundo espejo (260) tiene una dimensión nominal de no más de alrededor de 5 mm; y un galvanómetro (242b) acoplado a dicho segundo espejo (260) para posicionar dicho segundo espejo (260), en respuesta a una segunda señal (238b) de control, para reflejar luz láser (218) a lo largo de una segunda trayectoria reflejada hacia dicha estación (244, 246) de marcado.

9. Aparato según se reivindica en la reivindicación 6, en el cual dicho sistema (216) de desvío de la trayectoria de la luz comprende un galvanómetro (242a, 242b) y en el cual dicho al menos un espejo (254, 260) presenta un momento de inercia de dicho galvánometro (242a, 242b) de menos de 0,2 g/cm^{2}.