MÉTODO Y APARATO PARA APLICAR ETIQUETAS CODIFICADAS VARIABLES A ELEMENTOS DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS
ANTECEDENTES Y BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención pertenece, de manera general, al etiquetado automático de frutas y vegetales. De manera más particular, la invención proporciona un sistema para aplicar la información variable al vuelo" a etiquetas para elementos individuales de productos agrícolas. La invención reduce en gran medida el número de máquinas etiquetadoras, diseños de etiqueta e inventario de etiquetas necesario para aplicar automáticamente etiquetas a productos agrícolas. La invención simplifica las operaciones de envase y reduce los costos reduciendo el trabajo e inventario de etiquetas requerido para etiquetar automáticamente productos agrícolas. La técnica anterior típicamente requiere máquinas etiquetadoras y diseños de etiqueta separados por cada precio ligado o número "PLU". Los números PLU son requeridos por los minoristas para facilitar el manejo rápido y fijación de precio exacto de productos agrícolas en la verificación. Por ejemplo, para aplicar etiquetas que denoten designaciones de tamaño "pequeño" o "medio" o "grande" para manzanas, la técnica anterior típicamente requiere tres máquinas etiquetadoras separadas, tres diseños de etiqueta separados, y tres inventarios de etiquetas. Si una envasadora envasa más de una marca, la configuración del equipo se duplica. Este equipo de aplicación de etiquetas es caro, requiere mantenimiento, y requiere una cantidad significativa de espacio fisico sobre el dimensionador y por lo tanto se restringe donde la operación de envasado puede colocar sus gotas para envasar mejor la fruta. La presente invención facilita el mismo etiquetado con solo una máquina etiquetadora y un diseño de etiqueta. La presente invención usa un láser para producir códigos variables legibles por humanos o máquinas sobre una etiqueta de productos agrícolas de pelicula delgada sensible a la presión justo antes de la aplicación. Se usa un dispositivo de codificación láser para crear un código visible sobre la etiqueta. El código puede ser producido marcando directamente sobre la superficie impresa de la etiqueta, o marcando la superficie impresa desde el lado posterior, a través de las capas de adhesivo y pelicula. La máquina de codificación láser recibe una señal del dimensionador u otro dispositivo de detección que activa el sistema para imprimir información variable a etiquetas individuales las cuales son aplicadas posteriormente a frutas u otros productos agrícolas blanco específicos. El uso de esta invención permite la impresión de información variable sobre etiquetas de productos agrícolas justo antes de que la etiqueta sea aplicada al producto agrícola, referida aqui como "imprimir y aplicar", imprimiendo información variable especifica a la fruta u otro producto agrícola blanco. Esto permite el uso de una etiqueta común con información estándar preimpresa, eliminando por lo tanto la necesidad de máquinas etiquetadoras múltiples y un inventario de etiquetas especificas para cada clasificación de producto agrícola que esté siendo etiquetado. El dispositivo codificador usa un láser para producir un haz de luz de alta intensidad para grabar o marcar la superficie externa de la etiqueta. La luz láser reacciona con o remueve material que es sensible al haz láser. Este material puede ser una tinta, un recubrimiento y/o un relleno que pueda reaccionar cambiando de color o removiendo la tinta y exponiendo un color diferente debajo de la capa de tinta, produciendo por lo tanto el código o marca. El uso de láseres en sistemas de impresión que reaccionan con o atacan capas de tinta u otros materiales son conocidos en la técnica anterior, por ejemplo, en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,884,293; 6,103,989; 6,372,394 y 6,815,147; cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia. También pueden ser usados en la invención otros tipos de tinta, sustratos y láseres. Esta invención puede ser usada en cualquier máquina etiquetadora del tipo estándar usada en la industria etiquetadora de productos agrícolas para aplicar automáticamente etiquetas adhesivas a productos agrícolas, como el modelo Sinclair estándar RM6 (como se muestra y describe en las Patentes Estadounidenses Nos. 4,217,164; 4,303,461; 4,454,180; 4,547,252, de La ers; y la Patente Estadounidense No. 4,896,793 de Briggs, todas las cuales se incorporan aquí como referencia como se expone completamente) o el sistema de etiquetado SPRM6. La invención usa etiquetas para productos agrícolas, un dispositivo de codificación láser, y una interfaz para controlar el láser del equipo de clasificación de productos agrícolas anfitrión. Los sistemas de etiquetado RM6 y SPRM6 son usados de manera convencional para aplicar etiquetas a productos agrícolas. Las máquinas Sinclair modelo RM6 y SPRMß y las etiquetas Sinclair se encuentran comercialmente disponibles de Sinclair Systems International, LLC, 3115 South Willow Avenue, Fresno, California 93725. El sistema etiquetador proporciona medios para aplicar la etiqueta a cada pieza individual de producto agrícola. El sistema de etiquetado presenta una etiqueta con una superficie preimpresa al láser sobre la cual el láser crea un código predeterminado en respuesta a una señal del dimensionador u otro dispositivo de detección. El láser proporciona luz de alta intensidad para marcar la etiqueta, y la interfaz interpreta la información del dimensionador (u otro dispositivo de detección) para controlar la salida del láser. Las interfaces para controlar los láseres son conocidas en la técnica, como se muestra en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,884,293 y 6,372,394, referidas anteriormente . ün primer objetivo de la invención es proporcionar un aparato y un método para aplicar la información variable "al vuelo" a etiquetas justo antes de que la etiqueta sea aplicada a un solo elemento de productos agrícolas. Un objetivo más de la invención es proporcionar un sistema de "imprimir y aplicar" para aplicar información codificada específica a un elemento de un producto agrícola dado a una etiqueta específica justo antes de que la etiqueta especifica sea aplicada al elemento específico de los productos dados . Otro objetivo es proporcionar un sistema de etiquetado automático para productos agrícolas el cual reduce significativamente el número de máquinas etiquetadoras y diseños de etiqueta en otras circunstancias requeridas para etiquetar una cantidad dada de productos agrícolas. Otros objetivos y ventajas se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción y los dibujos, donde
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1A es una representación esquemática de una primera modalidad de la invención;
La Figura IB es una vista en perspectiva desde abajo de una porción del aparato mostrado en la Figura ÍA; La Figura 2 es una vista en corte de las capas utilizadas en una etiqueta como se ilustra en las Figuras 1A y IB; La Figura 3 es una representación esquemática que ilustra una modalidad de la invención donde la salida de los medios de codificación láser es aplicada a la etiqueta después de que la etiqueta ha sido separada de la tira de soporte de papel; La Figura 4 es una ilustración esquemática de una modalidad alternativa de la invención donde la salida de láser es aplicada directamente al lado impreso de cada etiqueta antes de que la etiqueta sea transferida al aplicador de fuelles giratorio; La Figura 5 ilustra una tira de soporte para etiquetas de la técnica anterior e ilustra como las etiquetas son separadas de la tira de soporte; La Figura 6 es una ilustración esquemática en forma simplificada que muestra el primer paso del método donde los elementos de © productos agrícolas que están siendo transportados hacia una estación de detección; La Figura 7 ilustra el segundo paso del método donde una pluralidad de etiquetas se mueven hacia allá a través de una estación de impresión;
La Figura 8 ilustra el tercer paso del método donde los medios de detección miden el tamaño u otra característica de los elementos de productos agrícolas; La Figura 9 ilustra el siguiente paso del método donde la característica variable detectada es transferida de los medios de detección a los medios de impresión; La Figura 10 ilustra el siguiente paso del método donde los medios de impresión aplican la característica variable transferida a una etiqueta específica a medida que la etiqueta se mueve a través de la estación de impresión; La Figura 11 aplica el último paso, donde la etiqueta específica para la manzana u otro elemento específico de productos agrícolas es aplicada a ese elemento particular de los productos agrícolas; La Figura 12 es una representación esquemática de un método alternativo de la invención, donde los medios de codificación e impresión láser están colocados para imprimir las etiquetas antes de que las etiquetas sean transferidas a los fuelles y donde la impresión es acompañada por el haz láser que pasa a través de la capa adhesiva y entonces interactúa con la superficie reactiva o erosionable de la etiqueta; y La Figura 13 ilustra un método alternativo donde el dispositivo de codificación láser está colocado debajo de las etiquetas para imprimir directamente sobre la superficie erosionable, imprimible, de la etiqueta sin tener que pasar a través de la capa adhesiva.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS Los dibujos y la siguiente descripción ilustran la forma preferida de la invención, en la cual un aplicador de fuelles giratorios transfiere etiquetas individuales de una tira de soporte de etiquetas a un elemento especifico de productos agrícolas que se mueve sobre un transportador de productos agrícolas. La invención puede ser adaptada a otros tipos de máquinas etiquetadoras automáticas. La siguiente descripción incluye un ejemplo de aplicación de información de tamaño variable, como las leyendas "pequeño", "medio" o "grande" a etiquetas específicas en respuesta a un detector que detecta el tamaño de un elemento específico de productos agrícolas a ser etiquetado. La invención también puede ser utilizada para aplicar información de grado, madurez o firmeza perteneciente a un producto que esté siendo etiquetado. Con referencia a los dibujos, la Figura 1A es una representación esquemática del sistema de etiquetado 100 de acuerdo a la invención. Un cásete de suministro de etiquetas 101 es soportado por una máquina Sinclair RM6 o SPR 6 comercialmente disponible. Los elementos de productos agrícolas 119-122 se muestran en la Figura ÍA, siendo transportados a lo largo del aplicador 102. El aplicador de etiqueta 102 coloca una etiqueta individual 103 en la punta de un solo fuelle 104. Una pluralidad de fuelles es soportado sobre un cabezal de aplicación giratorio 105. El fuelle específico 106 se muestra en la Figura IB en la trayectoria del tubo de dirección de haz láser 107. El detector 199 detecta el tamaño del elemento del producto agrícola 122 y transfiere esa información a los medios de codificación láser 109. El tubo 107 dirige la salida de láser 109 con el tamaño del elemento del producto agrícola 122 a la etiqueta 108 soportada sobre el fuelle 106, inmediatamente antes de que la etiqueta 108 sea aplicada al elemento frutal 122 y embolsado y alineado de manera correspondiente. La Figura 2 es una representación esquemática que muestra las capas utilizadas en la etiqueta 103 en las Figuras 1A y IB junto con el soporte de papel 113. La etiqueta 103 comprende un sustrato de plástico de pelicula delgada 110 el cual forma el cuerpo de la etiqueta individual 103. En la orientación mostrada en la Figura 2, la superficie inferior del sustrato de plástico está recubierta con una capa de tinta 111 de acuerdo con la presente invención. La capa superior del sustrato 110 está recubierta con una capa adhesiva 112 la cual sirve para adherir el sustrato de plástico 110 a la superficie del producto agrícola. El papel continuo 113 es un papel continuo que contiene miles de etiquetas individuales 103. La Figura 3 ilustra una modalidad de la invención donde el haz de salida del láser 109 interactúa con la etiqueta 103 después de que la etiqueta 103 ha sido separada del soporte de papel 113, después de que el elemento especifico del producto agrícola 122 ha sido dimensionado (por ejemplo) , y justo antes de que la etiqueta 103 es aplicada al producto agrícola. La etiqueta 103 es soportada sobre un muelle (no mostrado con claridad) el cual se encuentra debajo de la etiqueta 103 en la orientación mostrada en la Figura 3. La salida de los medios de codificación láser 109 pasa a través de uno o dos exploradores galvanométricos dimensionales, como son conocidos en la técnica, y a través de un tubo guía opcional 107 (véanse las Figuras ÍA y IB) y entonces a través de la película adhesiva 112 y el sustrato de plástico de película delgada 110 de la etiqueta 103 e interactúa con el recubrimiento de tinta sobre la superficie inferior de la etiqueta 103 como se muestra en la Figura 3. Opcionalmente, en lugar de usar un solo láser acoplado con un galvanómetro, también puede ser utilizado un arreglo de láser semiconductor en estado sólido direccionable como medios de codificación láser. Como una opción más, puede ser utilizado un arreglo de láser semiconductor en estado sólido acoplado con un modulador de luz como medios de codificación láser.
La Figura 4 ilustra una modalidad alternativa de la invención que usa un aplicador de etiquetas modificado 202, donde la salida de láser pasa a través de un tubo guía de fibra óptica 206 hacia el lado opuesto de la tira de etiquetas 209 y el haz de salida láser es guiado a través de un explorador galvanométrico 207 y directamente hacia la capa de tinta 111, como se muestra en las Figuras 3 y 4, sin tener que pasar a través del sustrato de plástico de película delgada 110 o la capa adhesiva 112. Esta modalidad requiere la modificación del alojamiento alimentador de etiquetas en el aplicador 202 para permitir la colocación del dispositivo de exploración 207, de modo que la impresión láser pueda efectuarse antes de que la etiqueta sea colocada sobre los fuelles . La Figura 4 incluye una vista parcialmente cortada de la tira de soporte 209 que soporta las etiquetas 210 sobre su superficie inferior como se muestra en la Figura 4. El haz de salida láser sale por lo tanto del dispositivo de exploración 207 y entra en contacto con la superficie impresa de las etiquetas directamente. La Figura 5 es una reproducción de un dibujo de la
Patente Estadounidense 4,303,461 e ilustra una forma de una tira de soporte de etiqueta útil en la presente invención. Sin embargo, las modalidades preferidas de la presente invención invierten la tira de soporte y la placa de las posiciones mostradas en la Figura 5. Por conveniencia, la Figura 5 es descrita de manera breve a continuación. El aparato de la técnica anterior mostrado en la Figura 5 para separar las etiquetas 14 de la tira de soporte 12 incluye un separador o desprendedor de etiquetas en forma de una placa 22 que tiene una región de borde o hendidura sustancialmente en forma de V, 24 que forma un par de bordes separadores 26,28. La tira de soporte con las etiquetas sobre e inicialmente se mueve a lo largo de una superficie superior 30 del separador de etiquetas hacia la porción del borde o región en forma de V 24, con la línea de separación 16 alineada con el vértice del lado V. Cada una de las porciones de la tira de soporte 18,20 se extiende alrededor de uno de los bordes diferentes del separador 26,28, de modo que la tira de soporte es separa. La porción de la tira 18 que se extiende alrededor del borde separador 26, se mueve a lo largo del lado inferior o cara inferior 32 de la placa, se extiende alrededor de un borde guía auxiliar 34, y entonces se extiende a lo largo de la cara superior 30 de la placa separadora. La otra porción de la tira de soporte 20 se extiende en una forma correspondiente, alrededor del borde separador 28, alrededor de otro borde guía auxiliar 36, y entonces a lo largo de la cara superior de la placa separadora. Puede observarse que cada etiqueta 14 se mueve hacia la región en forma de V 24, las dos porciones de la tira de soporte 18, 20 son dirigidas hacia abajo y separadas entre sí, de modo que la etiqueta 38 sea separada de su tira de soporte. La etiqueta separada 38 es captada por un fuelle, como se muestra en la Figura 1A, para ser transferida a un elemento de producto agrícola. Las Figuras 6-11 son representaciones esquemáticas que ilustran el concepto básico del método de la presente invención. El método es utilizado para aplicar miles de etiquetas individuales a miles de elementos individuales de productos agrícolas. Los elementos de los productos agrícolas, etiquetas y fuelles preferiblemente se mueven de manera continua; los medios de detección y los medios de codificación láser operan mientras los productos agrícolas y las etiquetas están en movimiento. Las Figuras 6-11, con el interés de simplificar, serán usadas para describir como un elemento individual de los productos agrícolas, como una manzana "grande" 333, sea finalmente etiquetada con una etiqueta específica 343, donde la etiqueta es impresa después de que es detectado el tamaño de la 'manzana pero antes de que la etiqueta sea aplicada físicamente a la manzana grande 333. Debe comprenderse que la estación de impresión 380 en las Figuras 6-11 puede localizarse como se muestra en las Figuras 6-11, como se muestra en las Figuras ÍA y IB o en otros lugares . El primer paso del método es ilustrado en la Figura 6, donde una pluralidad de elementos individuales de productos agrícolas, como manzanas de diferente tamaño 331, 332, 333 son transportados a través de una estación de detección 370. En este ejemplo, los medios de detección 310 detectarán si las manzanas son "pequeñas", "medias" o "largas" de acuerdo con un aparato dimensionador conocido en la técnica anterior. La estación de impresión 380 y la estación de etiquetado 390 se muestran esquemáticamente por medio de lineas discontinuas. La Figura 7 muestra una pluralidad de etiquetas 340 que se mueven hacia la izquierda para ser captadas por fuelles individuales 301-306 del aplicador de fuelles giratorio 300. La Figura 7 ilustra el paso de mover la pluralidad de etiquetas 340 una a la vez, hacia y a través de una estación de impresión 380 la cual incluye los medios de codificación láser 320. Las etiquetas se mueven simultáneamente con los productos agrícolas que están siendo transportados . La Figura 8 muestra el tercer paso del método donde la manzana "grande" se mueve a través de la estación de detección 370 donde los medios de detección 310 detectan el tamaño de la manzana 333. También se muestra en la Figura 8 que el fuelle 303 ha transferido la etiqueta individual 343 hacia la posición a ser impresa en la estación de impresión 380 por el dispositivo de codificación láser 320. La Figura 9 ilustra el cuarto paso del método donde la característica variable detectada, es decir, el tamaño "grande" de la manzana 333 está siendo transferido de los medios de detección 310 a los medios de impresión o el dispositivo de codificación láser 320. La Figura 10 ilustra el quinto paso del proceso donde el dispositivo de codificación láser 320 está imprimiendo la leyenda "grande" sobre la etiqueta 343 sobre la estación de impresión 380. Durante los pasos ilustrados en las Figuras 8, 9 y 10, el fuelle individual 303 se mueve continuamente y transfiere la etiqueta 343 a través de la estación de impresión 380 a ser impresa por los medios de codificación láser 320. La Figura 11 ilustra el paso final del proceso, donde el fuelle individual 303 se ha movido continuamente dos posiciones en el sentido contrario de las manecillas del reloj de su posición mostrada en la Figura 10. La manzana "grande" 333 se ha movido continuamente dos posiciones hacia la derecha como se muestra en la Figura 11 y está en la estación de etiquetado 390 directamente debajo del centro del aplicador de fuelles que gira continuamente 300. La etiqueta especifica 343 de la cual se detectó e imprimió la característica variable (es decir el tamaño "grande" de la manzana 333) se aplicó a esa manzana específica 333 de la cual se detectó la característica. La Figura 12 ilustra un método alternativo donde el láser 420 es colocado encima del flujo entrante de etiquetas antes de que las etiquetas sean transferidas al aplicador con fuelles giratorio 400. En la posición mostrada en la Figura 12, la salida del láser 420 debe pasar a través de la capa adhesiva soportada sobre la parte superior de las etiquetas a la superficie inferior de la etiqueta que contiene la superficie de película reactiva o erosionable. La Figura 13 muestra otro método donde el láser 520 está colocado debajo del flujo entrante de etiquetas, donde el láser puede imprimir directamente sobre la superficie de la etiqueta impresa y el haz de salida láser no tiene que pasar a través del soporte de la etiqueta adhesiva por la superficie superior de la etiqueta como se ilustra en la Figura 13. Este método es usado en el aparato mostrado en la Figura 4. La descripción anterior de la invención ha sido presentada para propósitos de ilustración y descripción y no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la forma precisa descrita. Son posibles modificaciones y variaciones a la luz de las enseñanzas anteriores. Las modalidades fueron elegidas y descritas para explicar mejor los principios de la invención y su aplicación práctica para permitir por lo tanto que otros expertos en la técnica usen mejor la invención en varias modalidades y con varias modificaciones adecuadas al uso particular contemplado. El alcance de la invención debe ser definido por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.