ES2625418T3 - Aparato para hacer perforaciones en materiales de empaquetado y método para ajustar dicho aparato - Google Patents

Aparato para hacer perforaciones en materiales de empaquetado y método para ajustar dicho aparato Download PDF

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ES2625418T3 ES14158693.3T ES14158693T ES2625418T3 ES 2625418 T3 ES2625418 T3 ES 2625418T3 ES 14158693 T ES14158693 T ES 14158693T ES 2625418 T3 ES2625418 T3 ES 2625418T3
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Abstract

Aparato (1) para realizar perforaciones en un material de empaquetado, en particular, una película (2) polimérica, que comprende un transportador para transportar el material (2) a lo largo de una trayectoria a través del aparato (1), un dispositivo (7) láser con punto focal ajustable, un detector (8) óptico en línea que es una cámara (8) que comprende una lente (15) para medir uno o más parámetros de las perforaciones realizadas con el rayo y un soporte (12) para guiar y soportar el material (2) de empaquetado en o cerca de la posición del (7) láser y el detector (8), caracterizado porque el dispositivo (7) láser y el detector (8) óptico están situados a un lado del material (2) de empaquetado, estando el soporte (12) situado sobre un lado opuesto del material (2) de empaquetado, y porque el detector (8) y el dispositivo (7) láser se acoplan de tal manera que sus puntos focalesfocal se encuentran sobre una línea que se extiende paralela al material (2) de empaquetado, en el que el parámetro o parámetros son o incluyen el diámetro, la superficie y/o la circunferencia de la perforación o perforaciones, y porque el soporte (12) comprende un rebaje o una abertura (16, 17) en el soporte que recibe el rayo del láser (7).

Description

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DESCRIPCION
Aparato para realizar perforaciones en un material de empaquetado y procedimiento para ajustar tal aparato
La invencion se refiere a un aparato para realizar perforaciones en un material de envasado, de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, en particular, una pelicula polimerica que comprende un transportador para transportar el material a lo largo de una trayectoria a traves del aparato, por ejemplo, desde un carrete de suministro hasta un carrete receptor, un dispositivo laser, con punto focal ajustable y un detector en linea para medir uno o mas parametros de la perforaciones realizadas con el rayo, en particular, un detector optico tal como una camara (digital). La invencion se refiere ademas a un procedimiento de ajustar un aparato de este tipo.
Tal como se explica en el documento US 7.083.837, que divulga un aparato de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y un procedimiento para ajustar un aparato para realizar perforaciones en un material de envasado que comprende las etapas de realizar una pluralidad de perforaciones en el material de envasado por medio del dispositivo laser, transportar el material perforado con las perforaciones, medir un parametro relacionado con el material de envasado, la calidad y vida util de muchos productos se mejora envolviendolos en un envoltorio que modifica o controla la atmosfera que rodea el producto. La calidad incrementada y la vida util mas larga tienen como resultado productos mas frescos para el consumidor, menos desperdicio de productos estropeados, mejor control del inventario y apreciables ahorros en general para la industria alimenticia tanto a nivel de venta al por menor como al por mayor. El objetivo del envasado de frutas y verduras frescas es usar envasado de atmosfera modificada y controlada (MAp/CAP) para preservar la calidad del producto reduciendo el ritmo de respiracion aerobia y evitando los procesos anaerobios que conducen a cambios adversos en la textura, sabor y aroma, al igual que a una mayor preocupacion por la salud publica. El documento US 7 083 837 divulga un sistema de microperforacion en el que un rayo laser estacionario realiza microperforaciones en un area diana de una pelicula mientras la pelicula se mueve.
El documento WO 02/12068 se refiere a un procedimiento para envasar productos propensos a pudrirse, en el que se transporta un papel de plata sintetico a traves de un dispositivo perforador (laser), donde se realizan perforaciones en el papel de plata sintetico, el papel de plata sintetico perforado forma envases que tienen las dimensiones deseadas y estos envases se rellenan con los productos y se cierran. La superficie de perforacion se establece controlando el numero y tamano de las perforaciones. Con el procedimiento de acuerdo con el documento WO 02/12068 solo deberia haber un numero limitado de papeles de plata sinteticos disponibles en stock, ya que las perforaciones solo se realizan al comienzo del proceso de envasado.
El documento EP 1 857 812 se refiere a un sistema de control de calidad para controlar un parametro de orificios formados en una pelicula, especialmente una pelicula de envasado flexible. El sistema comprende una camara digital para formar imagenes sucesivas de los orificios en la pelicula mientras la pelicula pasa por delante de la camara. Estas imagenes se capturan y se analizan parametros de los orificios en un analizador para determinar si los parametros cumplen estandares de calidad predeterminados, y el analizador activa una alarma si no se cumplen los estandares de calidad. La senal de alarma tambien puede usarse para controlar el perforador para corregir en linea las variaciones de calidad en la frecuencia y tamano de los orificios.
El documento WO 2006/063609 se refiere a un dispositivo para perforar una pelicula flexible mediante un rayo laser, que comprende un generador de rayo laser, medios de transporte para transportar la pelicula flexible a traves del rayo laser y medios de enfoque para enfocar el rayo laser sobre la superficie de la pelicula. Se coloca un detector a lo largo de la trayectoria de movimiento de la pelicula flexible para detectar si la perforacion se ha realizado correctamente.
El documento WO2009/132663 se refiere a un proceso para realizar perforaciones en un material de pelicula de plastico para su uso en un envase para productos propensos a pudrirse, en el que el area superficial de las perforaciones realizadas en un area superficial definida del material de pelicula de plastico debe tener un valor predeterminado. El proceso implica realizar una o mas perforaciones, midiendo el area superficial de las perforaciones, calculando la diferencia entre el valor predeterminado y el area superficial real y ajustando el numero de perforaciones basandose en esta diferencia.
Las publicaciones anteriores se refieren a control de calidad durante la produccion. Antes de la produccion, el rayo de perforacion debe enfocarse en la superficie de la pelicula. En la practica, esto se hace realizando perforaciones en una primera parte de la pelicula, retirando la pelicula del aparato, comprobando las perforaciones bajo un microscopio, ajustando el enfoque y repitiendo estas etapas hasta que se alcanza un enfoque adecuado. Este procedimiento puede requerir hasta, por ejemplo, un 20 % del tiempo total necesitado para producir un grupo de pelicula perforada.
Es un objeto de la presente invencion mejorar el ajuste del enfoque antes de la produccion, en particular, reducir el tiempo necesario y preferentemente obtener tambien un enfoque mas preciso.
Para este fin, el aparato de acuerdo con la reivindicacion se proporciona.
En el aparato de acuerdo con la invencion, se proporciona un controlador, que se conecta al dispositivo laser y al detector y dispuesto para ajustar, preferentemente antes de la produccion, el punto focal del dispositivo laser basandose en los parametros medidos mediante el detector.
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De esta manera, el detector en linea ya presente en la mayoria de los casos se emplea para enfocar el dispositivo laser y se reduce significativamente el tiempo requerido para ajustar el enfoque.
En una realizacion, el controlador esta dispuesto para variar el punto focal del dispositivo laser en una pluralidad de incrementos, normalmente posiciones discretas y equidistantes, y hacer funcionar el dispositivo laser para realizar al menos una perforacion en cada incremento. En una realizacion adicional, el controlador esta dispuesto para calcular una desviacion media y/o tipica de los valores de los parametros medidos en cada incremento y/o en un intervalo de incrementos. En particular, el incremento donde la desviacion tipica del parametro, tal como el diametro, area superficial y/o circunferencia de las perforaciones, es mas pequena proporciono buenos resultados durante la produccion posterior.
En una realizacion relativamente sencilla, el detector y el dispositivo laser se acoplan de manera que sus puntos focales estan en una linea que se extiende paralela al material de envasado. Es decir, cuando el material de envasado esta en el enfoque del detector tambien se encuentra en el enfoque del dispositivo laser.
En una realizacion adicional, el aparato comprende un controlador conectado al dispositivo laser y al detector y dispuesto para ajustar la potencia del dispositivo laser basandose en el parametro o en uno o mas de los parametros. Este controlador y parametros pueden ser el mismo controlador y parametros empleados para ajustar el enfoque, pero tambien puede ser un controlador y/o parametro diferente dedicado al menos a esta funcion.
Ajustar la potencia de esta manera facilita un ajuste durante la produccion mejor del que, por ejemplo, se divulgo en el documento WO 2009/132663.
En una realizacion, el controlador esta dispuesto para variar la potencia del dispositivo laser en una pluralidad de incrementos y hacer funcionar el dispositivo laser para realizar al menos una perforacion en cada incremento.
La invencion tambien se refiere a un procedimiento para ajustar un aparato tal como se ha descrito anteriormente que comprende las etapas de realizar una pluralidad de perforaciones en el material mediante el dispositivo laser, medir uno o mas parametros de las perforaciones con el detector en linea y ajustar, preferente mente antes de la produccion, el punto focal del dispositivo laser basandose en el parametro.
En una realizacion, el procedimiento comprende variar el punto focal del dispositivo laser en una pluralidad de incrementos, normalmente posiciones relativas al material de envasado, determinar en que incremento el material de envasado esta en el enfoque del rayo y ajustar el punto focal del dispositivo laser a ese incremento.
La invencion se explicara ahora con mas detalle en referencia a las Figuras, en las que
La Figura 1 muestra un aparato para realizar perforaciones en un material de envasado;
La Figura 2 muestra una realizacion alternativa de un aparato, que comprende una guia;
La Figura 3 es un detalle de la realizacion de la Figura 2.
A continuacion, los elementos y aspectos iguales llevan simbolos de referencia iguales.
La Figura 1 muestra un aparato 1 preferente para realizar perforaciones en un material de envasado, en particular, una pelicula 2 polimerica, que comprende un carrete 3 de suministro, un carrete 4 receptor y guias 5, 6 que, juntas, definen un transportador para transportar la pelicula 2 a lo largo de una trayectoria a traves del aparato 1. Las peliculas polimericas adecuadas se conocen en general e incluyen peliculas fabricadas de polietileno, polipropileno, poliester, poliamida y celofan, en monocapas y laminas.
El aparato 1 comprende ademas un dispositivo laser, en este ejemplo, un dispositivo 7 laser, con punto focal ajustable y un detector en linea, en este ejemplo, una camara 8 digital, para medir uno o mas parametros de las perforaciones realizadas con el laser. Una fuente 9 de luz se coloca opuesta a la camara digital, es decir, en el otro lado de la pelicula, para mejorar la proporcion de senal a ruido de la informacion obtenida con la camara. El dispositivo 7 laser y la camara 8 digital se conectan a un controlador 10. En este ejemplo, el dispositivo laser comprende una lente y el punto focal del dispositivo laser puede ajustarse moviendo la lente arriba o abajo, por ejemplo, rotandola. En una realizacion alternativa, todo el dispositivo laser puede moverse arriba y abajo (tal como se indica mediante la doble flecha).
Cuando se coloca un nuevo rollo de pelicula de envasado en el carrete de suministro y se introduce a traves del aparato a lo largo de la trayectoria transportadora hasta el rodillo receptor, comienza una fase de preproduccion, en la que mediante el controlador se varia la posicion del punto focal del dispositivo laser con respecto al material de envasado en una pluralidad de incrementos, en este ejemplo, veinte etapas de 10 pm cada una, y el dispositivo laser se hace funcionar para realizar una pluralidad de perforaciones, por ejemplo, cinco perforaciones en cada incremento. Dentro del marco de la presente invencion, las perforaciones tienen normalmente un diametro en un intervalo que va de 25 a 250 pm, lo que son tamanos comunes para envases que contienen cantidades corrientes, por ejemplo, dos a cuatro porciones de producto, por ejemplo, lechuga o brocoli.
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Se forma una imagen digital de cada una de las perforaciones y el area superficial de cada perforacion se mide contando los pixeles de la imagen que define la perforacion. Posteriormente, el controlador calcula la desviacion tipica de la superficie de las perforaciones en cada incremento. Si se realizan pocas perforaciones, por ejemplo, una o dos en cada incremento o se necesita mas informacion por otras razones, el controlador calcula la desviacion tipica de las superficies de las perforaciones en un intervalo de incrementos, por ejemplo, incluyendo en cada incremento las superficies medidas en el incremento anterior y en el siguiente. Despues de eso, el controlador determina en que incremento es mas pequena la desviacion tipica del parametro medido y ajusta el enfoque del dispositivo laser a la posicion relativa a la pelicula donde la desviacion tipica es mas pequena. El rayo laser esta ahora enfocado correctamente sobre la pelicula.
En una etapa posterior, se ajusta la intensidad del rayo laser. Si el area superficial de los orificios es mas pequena o mas grande que un valor preseleccionado apropiado para el material de envasado a tratar, la potencia del rayo se incrementa o se disminuye respectivamente en uno o mas incrementos hasta que se obtiene el tamano preseleccionado. Cuando se obtiene el tamano preseleccionado, comienza la produccion. Durante la produccion, la camara y el controlador controlan y ajustan de manera continua la potencia del laser para obtener perforaciones del tamano preseleccionado.
Este ejemplo ilustra como enfocar el rayo y ajustar la potencia del rayo se lleva a cabo mediante la camara digital en linea. El tiempo requerido para ajustar el enfoque se reduce significativamente y aumenta la uniformidad de las perforaciones.
Las Figuras 2 y 3 muestran un aparato 1 que comprende un soporte 12 opcional en la trayectoria transportadora (indicada con flechas abiertas en la Figura 3) que tiene una superficie 13. La Figura 3 muestra el soporte 12, una lente 14 del dispositivo 7 laser y la camara 8 que comprende una lente 15.
Al menos una porcion de la pelicula 2 se guia por encima y se soporta mediante la superficie 13 del soporte 12 en o cerca de la posicion del 7 laser y/o la camara 8, preferentemente en ambas posiciones, tal como se muestra en el presente documento. De esta manera, se mejora la definicion de la posicion de la pelicula 2 con respecto a la posicion del enfoque del laser y/o el enfoque de la camara.
Preferentemente, la pelicula 2 se tensa sobre el soporte 12, para lo que (parte) del soporte 12 y/o una o mas guias 5, 6 pueden ser ajustables, por ejemplo, en altura y/o paralelas a la pelicula 2, por ejemplo, para peliculas y/o posiciones particulares de (los orificios en) la pelicula 2.
La superficie 13 de soporte del soporte 12 puede tener una curvatura predeterminada. La (superficie 13 de soporte del) soporte 12 comprende preferentemente una superficie lisa de alta y/o baja friccion, por ejemplo, que comprende metal pulido, polietileno de alta densidad (HDPE) y/o politetrafluoroetileno (PTFE, Teflon®) y puede tener bordes redondeados. Esto puede evitar danar la pelicula 2 (vease la Figura 3).
La Figura 3 muestra un rebaje o una abertura 16 en el soporte que recibe el rayo del laser 7, evitando la interaccion entre (la superficie 13) del soporte 12, el enfoque del laser y/o material (fundido) de la pelicula 2, proporcionando tambien seguridad para los ojos de un operario del aparato 1.
Una abertura 17 adicional en (la superficie del) soporte 12 esta dispuesta por debajo de la lente 15 de la camara con la fuente 9 de luz dispuesta bajo ella, posiblemente dentro del soporte 12 (no se muestra), para proporcionar acceso optico a la pelicula 2 tanto desde el lado superior como el inferior. La fuente 9 de luz puede estar dispuesta lejos de la camara 8 y puede proporcionarse una linea de rayo optico, por ejemplo, uno o mas espejos, guias de luz y/o fibras opticas para repartir la luz hasta la posicion deseada, por ejemplo, para evitar la interaccion entre la fuente de luz y la pelicula, por ejemplo, calor de una lampara que puede afectar a la pelicula 2. Un diodo emisor de luz (LED) puede proporcionar una iluminacion fuerte generando poco calor y en un volumen pequeno y puede estar dispuesto en el soporte 12.
El soporte 12 comprende una ranura 18 en o a traves de la superficie 13 de soporte, que esta dispuesta a lo largo de al menos parte de la trayectoria prevista de una perforacion y que cruza el rayo laser, superponiendose a su posicion, y que tiene dimensiones preferentemente mas anchas que las del diametro de las perforaciones a realizar. Esto evita la deformacion y/o el cierre de las perforaciones aplicando material fundido desde los bordes de perforaciones recientemente realizadas mejorando la calidad y repetibilidad. Esto tambien ayuda a proporcionar y mantener limpias una superficie 13 de soporte y una pelicula 2.
Como alternativa, que no se muestra, en lugar de un unico soporte 12 pueden proporcionarse dos porciones de soporte adyacentes entre si, que pueden estar separadas la una de la otra para formar una ranura entre ellas para recibir el rayo laser, proporcionar acceso optico a la pelicula 2 desde lados opuestos y/o evitar la deformacion y/o el cierre de las perforaciones. Las porciones de soporte pueden ajustarse de manera individual o juntas.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Aparato (1) para realizar perforaciones en un material de empaquetado, en particular, una pelicula (2) polimerica, que comprende un transportador para transportar el material (2) a lo largo de una trayectoria a traves del aparato (1), un dispositivo (7) laser con punto focal ajustable, un detector (8) optico en linea que es una camara (8) que comprende una lente (15) para medir uno o mas parametros de las perforaciones realizadas con el rayo y un soporte (12) para guiar y soportar el material (2) de empaquetado en o cerca de la posicion del (7) laser y el detector (8), caracterizado porque el dispositivo (7) laser y el detector (8) optico estan situados a un lado del material (2) de empaquetado, estando el soporte (12) situado sobre un lado opuesto del material (2) de empaquetado, y porque el detector (8) y el dispositivo (7) laser se acoplan de tal manera que sus puntos focalesfocal se encuentran sobre una linea que se extiende paralela al material (2) de empaquetado, en el que el parametro o parametros son o incluyen el diametro, la superficie y/o la circunferencia de la perforacion o perforaciones, y porque el soporte (12) comprende un rebaje o una abertura (16, 17) en el soporte que recibe el rayo del laser (7).
  2. 2. Aparato (1) de acuerdo con reivindicacion 1, en el que el soporte (12) comprende una ranura (18) en o a traves de la superficie (13) de soporte, que esta dispuesta a lo largo de al menos parte de la trayectoria prevista de una perforacion a traves del aparato y atravesando el rayo.
  3. 3. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (12) comprende dos porciones de soporte adyacentes entre si, que pueden estar separadas entre si para formar una ranura entre las mismas para recibir el rayo del laser.
  4. 4. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende posiblemente guias (5, 6), en el que parte del soporte (12) y/o si hay presente una o mas guias (5, 6), se pueden ajustar en altura y/o paralelas al material (2) de empaquetado para disponer el material (2) de empaquetado estirado sobre el soporte (12).
  5. 5. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (12) comprende una superficie (13) de soporte que tiene una curvatura predeterminada y/o tiene una superficie lisa, rigida y/o de baja friccion y/o bordes redondeados que evitan danar el material (2) de empaquetado.
  6. 6. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (12) comprende una abertura (17) dispuesta debajo del detector optico que proporciona acceso optico al material (2) de empaquetado desde ambos lados superior e inferior, en el que, en particular, el aparato comprende una fuente (9) de luz, por ejemplo, un diodo emisor de luz (LED), y la fuente (9) de luz puede estar dispuesta debajo de la abertura (17), posiblemente dentro del soporte (12).
  7. 7. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un controlador (10) conectado al dispositivo (7) laser y al detector (8) y dispuesto para ajustar el punto focal del dispositivo (7) laser basandose en el parametro o en uno o mas de los parametros, en el que, en particular, el parametro o el uno o mas parametros son o incluyen el diametro, area superficial y/o circunferencia de las perforaciones.
  8. 8. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el controlador (10) esta dispuesto para variar el punto focal del dispositivo (7) laser en una pluralidad de incrementos y operar el dispositivo (7) laser para realiza al menos una perforacion en cada incremento, y, en particular, el controlador (10) esta dispuesto para calcular una desviacion media y/o estandar de los valores del parametro o parametros medidos en cada incremento y/o a lo largo de un intervalo de incrementos.
  9. 9. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (12) comprende un rebaje o una abertura (16, 17) en el soporte que proporciona acceso optico al material (2) de empaquetado desde lados opuestos.
  10. 10. Aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un controlador (11) conectado al dispositivo (7) laser y al detector (8) y dispuesto para ajustar la potencia del dispositivo (7) laser basandose en el parametro o en uno o mas de los parametros.
  11. 11. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el controlador (11) esta dispuesto para variar la potencia del dispositivo (7) laser en una pluralidad de incrementos y operar el dispositivo (7) laser para hacer al menos una perforacion en cada incremento, y en el que, en particular, el controlador esta dispuesto para ajustar la potencia del dispositivo (7) laser antes y tambien durante la produccion.
  12. 12. Procedimiento de ajuste de un aparato (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de
    realizar una pluralidad de perforaciones en el material (2) de empaquetado por medio del dispositivo (7) laser, transportar el material (2) perforado con las perforaciones a lo largo y sobre la ranura a traves del aparato, medir uno o mas parametros de las perforaciones con el detector (8) en linea, en el que el parametro o parametros son o incluyen el diametro, area superficial y/o circunferencia de la perforacion o perforaciones, y ajustar el punto focal del dispositivo (7) laser en funcion del parametro o parametros.
  13. 13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12, que comprende variar el punto focal del dispositivo (7) laser en una pluralidad de incrementos
    determinar en que incremento el material (2) de empaquetado esta enfocado por el dispositivo (7) laser, y ajustar el punto focal del dispositivo (7) laser a ese incremento.
    5 14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12 o 13, que comprende calcular una media y/o la desviacion
    estandar de los valores del parametro o parametros medidos.
  14. 15. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que comprende, preferentemente despues de ajustar el punto focal del dispositivo (7) laser, ajustar la potencia del dispositivo (7) laser basandose en el parametro o uno o mas de los parametros, comprendiendo posiblemente variar la potencia del dispositivo (7) laser en 10 una pluralidad de incrementos y determinar en que incremento las perforaciones tienen un tamano preseleccionado.
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