ES2277587T3 - Dispositivo laser para el marcado de la superficie de un fleje metalico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo láser para realizar marcas sobre una superficie de un fleje continuo metálico (S), comprendiendo dicho dispositivo láser: medios (100) generadores de un haz, para generar un haz L de radiación láser; medios de enfoque (154) del haz para enfocar el haz de rayos láser L sobre la superficie de dicho fleje(S); medios deflectores del haz (152, 153) que llevan a cabo una desviación controlada del haz de rayos láser (L) en dos direcciones perpendiculares entre sí (x, y), cuyos medios deflectores (152, 153) están dispuestos entre los medios (100) generadores del haz y los medios enfoque del haz (154); y una unidad de control por ordenador (7) para el accionamiento de los medios (100) generadores del haz y medios (154) de enfoque del haz, teniendo dicha unidad de control (7) medios de memoria (9) que reciben y almacenan el modelo a grabar sobre dicha superficie, y medios de proceso (10) que accionan dicho dispositivo láser (2) para producir dicho dibujo sobre la mencionada superficie delfleje (S); de manera que dicho dispositivo láser (2) puede funcionar para proporcionar marcas por grabado láser en lugares exactos sobre dicha superficie, cuando el mencionado fleje (S), de manera intermitente, es inmovilizado antes de ser alimentado al aparato de proceso (4), que conforma mecánicamente el fleje (S) marcado de este modo en artículos marcados (T) a disponer en recipientes metálicos o latas, de manera que las marcas forman dicho dibujo sobre los artículos (T).
Description
Dispositivo láser para el marcado de la
superficie de un fleje metálico.
La presente invención se refiere, de manera
general a la técnica de fabricación de artículos destinados al
llenado de recipientes, en particular latas para bebidas. La
invención se refiere, de manera específica, si bien no
exclusivamente, a artículos en forma de aletas de apertura a fijar a
las tapas destinadas a constituir los extremos de dichos
contenedores metálicos o "latas".
En un folleto titulado "Esto es PLM Fosie",
publicado por la empresa sueca del solicitante PLM Fosie AB a mitad
de los años noventa, se muestra en la página 6 la forma de
fabricación de los extremos de un recipiente metálico o
"lata".
En una primera fase de fabricación, un fleje
metálico delgado, presentemente un fleje de aluminio con un grosor
de 0,23 mm, es alimentado a un aparato de fabricación en el que el
fleje es punzonado y estampado para formar aletas de apertura
integradas en el fleje. Las aletas son designadas también como
anillos de apertura por los técnicos en la materia.
En una segunda etapa de fabricación, las tapas
circulares para formar los extremos del recipiente o lata son
cortados mediante matriz del fleje metálico delgado, preferentemente
un fleje de aluminio con un grosor de 0,23 mm. Cada una de las tapas
es dotada de debilitamientos de apertura, y se forma en la parte
central de la tapa un remache para fijación de la aleta.
En una tercera etapa de fabricación, los flejes
con las aletas integrales son unidos con las tapas circulares en una
estación de fijación, en la que las aletas son separadas del fleje y
fijadas a las tapas por remachado. Se consigue un recipiente
metálico o lata terminado cuando la aleta es fijada a la tapa.
La fabricación de los extremos de la lata es
convencional y bien conocida para los técnicos en la materia. Se
debe mencionar que el conjunto del proceso está automatizado con una
capacidad de unas 2000 tapas por línea y por minuto. En la industria
de los recipientes metálicos para bebidas, la velocidad de
producción en general es muy elevada y constituye un deseo
continuado el disminuir los costes de fabricación y el material
utilizado para la fabricación del recipiente, incluyendo los
extremos o tapas. El mantenimiento, cambios de herramientas y otras
pérdidas de tiempo se deben evitar para mantener bajos los
costes.
Igual que en otras áreas de la industria de
alimentos y bebidas, la capacidad de seguimiento o
"trazabilidad" de la fabricación y llenado del recipiente son
importantes. En la actualidad, existen las llamadas marcas de
trazabilidad o marcas en los recipientes metálicos o latas que
indican cuándo tuvo lugar el llenado y también cuándo se fabricó el
cuerpo principal de la lata. No obstante, normalmente, no hay marcas
de seguimiento que indiquen cuando las tapas extremas del recipiente
fueron fabricadas. Estas marcas son necesarias frecuentemente por
razones de calidad. Por ejemplo, el borde periférico de la tapa debe
estar constituido de forma precisa para asegurar un cierre
completamente estanco con respecto a la pestaña superior del
recipiente. Existen también varias exigencias funcionales en lo que
respeta a las aletas y en la fijación de las mismas a la tapa.
Excepto con el objetivo de indicar el origen de
las aletas, las marcas en las mismas pueden ser también utilizadas
en otros contextos. En un aspecto comercial, las marcas de la
superficie inferior de la aleta pueden indicar el ganador de una
lotería o premio similar. Las exigencias de calidad de estas marcas
de "promoción" son normalmente las mismas que en los casos en
que se indica el origen.
Por lo tanto, existe la necesidad de disponer de
marcas indicativas en las aletas y en las tapas igualmente que en el
cuerpo del recipiente.
La patente
US-A-4 459 910 da a conocer una
disposición para producir aletas marcadas a partir de un fleje
continuo metálico. Esta disposición comprende una prensa que, en una
operación de estampación y punzonado, conforma el fleje
constituyendo las aletas que se incluirán en los recipientes. Un
dispositivo alimentador está dispuesto para alimentar de forma
intermitente el fleje, atravesando la prensa a una velocidad
adecuada con el funcionamiento de la misma. Se disponen marcas en la
superficie del fleje por medio de una máquina de embutir dispuesta
más arriba de la prensa. La máquina de embutir comprende una serie
de matrices de embutición dispuestas en una rueda giratoria, de
manera que se pueden aplicar diferentes marcas al fleje. Otra marca
para producir mecánicamente marcas indicativas sobre el fleje
metálico por una operación de estampado se da a conocer en la
patente US-A-4 476 781.
Un problema general en la utilización de dichas
operaciones de estampado o embutición para conseguir pequeñas marcas
indicativas de superficies metálicas es que estas superficies no
deben estar dotadas de recubrimiento para conseguir resultados
aceptables. Por lo tanto, las superficies que están dotadas de un
recubrimiento de una laca y/o pintura no pueden ser dotadas
fácilmente de dichas marcas. La tarea de proporcionar marcas en la
aleta es especialmente difícil, debido a las pequeñas superficies
disponibles en las aletas y a las elevadas exigencias de grandes
velocidades de producción. Por razones de ahorro de materiales, las
aletas de apertura de diseño moderno son muy pequeñas, dejando de
manera inevitable solamente superficies muy limitadas en las aletas
para su marcado a alta velocidad. Si estas marcas se tienen que
conseguir por operaciones de estampado o similares, se tienen que
aumentar las superficies de las aletas. No obstante, esto requiere
cambios costosos en los equipos de fabricación, aumenta los costes
de material y comporta un riesgo de no aceptación por los
consumidores. Además, la disposición de marcas "promocionales"
se debería cambiar muy frecuentemente, requiriendo un cambio
frecuente de las herramientas utilizadas para estampar las marcas.
Dado que dicho equipo de herramientas es muy caro, el coste para
proporcionar marcas "promocionales" puede ser considerable.
En cuanto a los sistemas láser conocidos, el
documento WO 98/53949 da a conocer un sistema para el marcado por
láser de un sustrato en forma de un chip de circuito integrado
encapsulado, realizado a base de un material de resina plástica con
un material de carga, tal como carbón o similar. El sistema
comprende una fuente de láser y un escáner configurado para generar
y dirigir un haz de láser enfocado al sustrato.
La patente
US-A-5.719.372 da a conocer otro
sistema anterior de marcado por láser de una pieza a trabajar
cubierta con una resina que contiene carbón. Este sistema comprende
una fuente de rayos láser, un escáner y un expansionador del haz
adaptado para generar, enfocar y dirigir un haz de rayos láser a la
pieza a trabajar.
El objeto de la presente invención consiste en
hallar una solución a los problemas antes mencionados, y en dar a
conocer una técnica mejorada para la fabricación de artículos
destinados a su disposición en recipientes metálicos o latas, cuyos
artículos tienen marcas distintivas e indicativas.
Este objetivo se consigue mediante un
dispositivo de rayos láser, así como una disposición y método según
las reivindicaciones independientes que se adjuntan. Las
realizaciones preferentes son definidas en las reivindicaciones
dependientes.
La presente invención consigue varias ventajas.
Se consigue una técnica mejorada para proporcionar marcas
distintivas en el artículo, incluso cuando se dispone áreas muy
reducidas para el marcado, tal como en las aletas de apertura. La
nueva técnica es adecuada para las velocidades de producción
elevadas requeridas en la fabricación moderna de latas de bebidas.
Además, la utilización de radiación láser permite el marcado de
superficies con o sin recubrimiento. Asimismo, la disposición de las
marcas se puede cambiar fácilmente, por ejemplo, por la
introducción del nuevo modelo de grabado en una unidad de control,
por ejemplo, un ordenador, que controla la operación de grabado
llevada a cabo por el dispositivo láser. En el caso de marcas de
seguimiento, el modelo puede ser actualizado a cada minuto para
proporcionar una indicación exacta del momento en que se fabricó el
artículo terminado. De manera similar, se pueden disponer marcas de
promoción con gran flexibilidad. Además, se puede utilizar una aleta
de diseño estándar, no existiendo necesidad de cambio de
herramientas en la línea de producción cuando no se desean grabados
por láser. La misma línea de producción puede ser utilizada en
ambos casos, puesto que el funcionamiento del dispositivo láser en
la realización preferente se puede desconectar fácilmente.
A continuación, se describirán las realizaciones
preferentes de la invención, haciendo referencia a los dibujos
esquemáticos que se adjuntan.
La figura 1 es una vista lateral de una
disposición que comprende una unidad láser según una realización
preferente de la invención.
La figura 2 es una vista, en planta, de una
aleta de apertura con marcas en su superficie superior.
La figura 3 es una vista inferior de una aleta
que tiene marcas en la superficie inferior.
La figura 4 es una vista, en planta, de una
parte del fleje metálico utilizado para la fabricación de las aletas
mostradas en las figuras 2-3.
La figura 5 es una vista esquemática de una
primera parte de un dispositivo láser según una realización
preferente de la invención.
La figura 6 es una vista, en perspectiva, de una
segunda parte de un dispositivo láser de acuerdo con una realización
preferente de la invención.
La figura 1 muestra una parte de una instalación
para la fabricación de anillos de apertura marcados o aletas (T)
(mostradas en las figuras 2-4) a incluir en los
extremos de recipientes o latas para bebidas (no mostrados). Una
pieza laminar de partida, en forma de fleje metálico continuo (S),
delgado, es alimentada desde el dispositivo de suministro (1) a la
unidad láser (2) soportada por un elemento de soporte (3), y siendo
alimentada finalmente a una unidad (4) para la formación de las
aletas que es de tipo conocido y que forma las aletas (T) por
punzonado y estampación del fleje (S).
El fleje (S) es guiado por un dispositivo de
guiado (5) cuando pasa por debajo de la unidad láser (2), y es
alimentado desde el dispositivo de suministro (1) por un dispositivo
de alimentación (6) dispuesto en asociación con el dispositivo (4)
de formación de las aletas. En el dispositivo (4), el fleje (S) es
punzonado y estampado formando las aletas (T) integradas con el
fleje (S).
En este tipo de instalación, el fleje (S) es
alimentado solamente de forma intermitente o "indexado", hacia
adentro de la unidad (4) para la formación de aletas. De este modo,
los medios de alimentación (6) son activados para alimentar el fleje
(S) después de terminar cada una de las operaciones de estampación y
punzonado en la unidad de formación de aletas (4).
La velocidad de alimentación del fleje (S) y el
funcionamiento de la unidad láser (2) son controlados por una unidad
de control por ordenador (7) conectada a los medios (6) de
alimentación del fleje y a la unidad láser (2). La unidad láser (2),
que se describirá a continuación de manera más detallada, comprende
una unidad láser (100) de alta potencia y alta velocidad, capaz de
realizar grabaciones en la superficie de la aleta, preferentemente
con una profundidad aproximada de 1-5 \mum. Por lo
tanto, la unidad láser (2) está dispuesta entre el suministro (1)
de fleje y la unidad (4) para la formación de las aletas. Entre la
unidad láser (2) y los medios de guiado (5), se ha dispuesto un
dispositivo (8) para proteger la unidad láser (2) contra el polvo
producido en el proceso de grabado. Se debe indicar que la unidad
láser (2) puede ser instalada en una línea de fabricación estándar
de las aletas (T). El funcionamiento de la unidad láser (2) puede
ser interrumpido, en cuyo caso la línea de fabricación de aletas es
utilizada de manera convencional.
El objetivo de la unidad láser (2) es el de
proporcionar marcas de grabado por láser indicativas, por lo menos
en una de las superficies superior o inferior del fleje (S),
dependiendo de si se desean las marcas en la superficie superior o
en la superficie inferior de la aleta (T), o en ambas superficies.
En la realización mostrada en la figura 1, la instalación comprende
una segunda unidad láser (2') que está dispuesta en oposición a la
unidad láser (2) y que está adaptada para proporcionar marcas en la
cara opuesta del fleje (S). La siguiente descripción de la unidad
láser (2) es igualmente aplicable a la segunda unidad láser (2') y
por lo tanto no será repetida.
Tal como se ha mostrado en las figuras 2 y 3,
cada una de las aletas (T) tiene una abertura (T1) y un remache
(T2). En las operaciones de formación de la aleta, las partes de
borde periférico (T3a, T2b, T3c) son curvadas hacia adentro de
manera ya conocida, tal como se ha mostrado en la figura 3. El
objetivo de esta operación de curvado consiste en incrementar la
rigidez de la aleta (T). Además, la aleta (T) tiene un rebaje de
refuerzo (T4) en cada lado de la abertura (T1), ver figura 2. La
aleta (T) mostrada en la figura 2 tiene marcas grabadas por láser
A2, CC, 56 en su superficie superior mientras que la aleta (T) en la
figura 3 tiene marca de láser WIN, A, 98 en su superficie
inferior.
Las marcas superiores A2, CC, 56 de la aleta (T)
indicadas en la figura 2, sirven como marcas de seguimiento
indicadoras de cuándo ha sido fabricada la aleta (T). Estas marcas
son codificadas de acuerdo con un sistema específico, en el que A2
es el código, de semana (A-Z=semana
1-26, a-z=semana
27-52), CC es código de hora
(A-X=hora 1-24) y 56 es un código de
minuto (1-60). Mediante este código, se indica de
manera exacta cuándo ha sido fabricada la aleta (T).
Las marcas de la parte inferior WIN,A,98 en la
aleta (T) mostradas en la figura 3 sirven como indicaciones de un
sistema de premio o lotería, en el que la marca WIN indica que la
persona que ha abierto el recipiente por medio de la aleta (T) es
ganadora. Las otras marcas de la aleta A,98 constituyen la
identificación del premio o lotería en cuestión.
La figura 4 muestra una parte del fleje (S)
después de la operación de grabado por rayos láser, y antes de la
unidad (4) de formación de la aleta. La unidad láser (2) lleva
grabadas las marcas WIN,A,98 en la superficie del fleje (S). La
periferia aproximada de la aleta a producir en las etapas de
formación siguientes de la aleta en la unidad (4) han sido indicadas
mediante trazos en la figura 4. En la práctica, las dimensiones de
las marcas grabadas por láser son aproximadamente de 1,4 X 1,2 mm,
lo que las hace fácilmente
legibles.
legibles.
Tal como se ha indicado en la figura 1 y se ha
mostrado en detalle en las figuras 5-6, la unidad de
rayos láser (2) comprende un láser (100) que está adaptado para
generar radiación láser en forma de una L con una longitud de onda
adecuada y un llamado cabezal escaneador (150) que está adaptado
para recibir el haz de rayos láser (L) del láser (100) y enfocar y
dirigir el haz de rayos láser generado (L) a un lugar determinado
(P) de la superficie del fleje. La unidad de láser de la invención
puede funcionar para realizar operación de grabado láser durante el
periodo de tiempo cuando la unidad de formación (4) de las aletas
lleva a cabo una operación de estampado y punzonado, es decir,
cuando el fleje (S) está en disposición inmovilizada. Por lo tanto,
el cabezal escaneador (150) es capaz de enfocar la radiación láser a
un punto de pequeñas dimensiones y controlar la posición de este
punto en 2 dimensiones sobre la superficie del fleje. Las exigencias
sobre la unidad láser (2) son elevadas en el sentido de que las
marcas grabadas por láser deben ser realizadas en un tiempo
extremadamente reducido debido a la velocidad de alimentación
elevada del fleje (S). La radiación láser tiene que ser también
dispuesta de forma muy exacta sobre el fleje (S), dado que la
superficie de la aleta disponible para el marcado es muy
reducida.
Es preferible que el láser (100) genere
radiación en la zona de infrarrojos (IR) más próxima de
aproximadamente 1-10 \mum dado que el aluminio,
normalmente utilizado para la fabricación de las latas, muestra una
elevada absorción de la radiación en esta región.
Además es preferible que el láser (100) sea
capaz de generar radiación láser pulsante, dado que la potencia
máxima de un impulso láser puede ser muchas veces la potencia
nominal del láser. Esto incrementará la eficacia del grabado de la
unidad de láser (2).
En la realización más preferente mostrada en la
figura 5 el láser (100) es un láser Nd:YAG que genera radiación en
1.064 \mum, y en particular un láser de diodos con bombeo Nd:YAG
dado que ese tipo de láser es capaz de generar radiación láser con
una buena calidad de modalidad. De este modo, la radiación puede ser
enfocada a un volumen muy reducido produciendo grabaciones muy
distintivas. A comparación con un láser Nd:YAG de tipo
lámpara-flash con bombeo, el láser de diodos con
bombeo Nd:YAG tiene también un elevado rendimiento en la
transformación eléctrica a óptica y, por lo tanto, una menor
necesidad de refrigeración.
El láser (100) de la figura 5 emite un haz de
rayo láser (L) que es generado en una cavidad óptica definida por un
espejo posterior (101) altamente reflectante y un espejo frontal
(102) parcialmente reflectante (R\approx80%). Un medio (103) de
Nd:YAG queda dispuesto en el eje óptico OA de la cavidad y está
rodeado por láseres de diodos (104) para el bombeo del medio (103).
Un llamado interruptor Q (105), por ejemplo, una célula Pockels,
está dispuesto en la cavidad de manera conocida para generar un
efecto láser intenso en un tiempo muy reducido, resultando en
impulsos de láser de muy elevada potencia pico o máxima. Un elemento
de selección de modalidad (106), por ejemplo un diafragma iris, está
dispuesto dentro de la cavidad láser para bloquear partes externas
del haz láser (L) a efectos de optimizar sus características en
modalidad transversal. Por lo tanto, el láser puede ser obligado a
operar en una modalidad transversal que puede ser enfocada a un
pequeño volumen, por ejemplo TEM_{00}. Un diafragma (107) queda
dispuesto para interrumpir el haz de rayos láser (L).
Se han conseguido excelentes resultados en la
práctica por una versión modificada de un láser de diodos Nd:YAG con
bombeo (DynaMark T2) fabricado por la empresa alemana IWKA. El láser
emite impulsos con una duración de 25 ns en un ciclo de tiempo de
aproximadamente 0,1-1\mum. La potencia promedio
por impulso es de 25 kW, con una potencia de impulsos máxima o pico
de 100 kW. Esta potencia del láser es adecuada para el grabado de
superficies metálicas dotadas de color, pero se debe incrementar
cuando se efectúe el grabado de superficies metálicas desnudas.
El cabezal de escaneado (150) de la figura 6
recibe el haz de rayos láser (L) del láser (100) y lo enfoca a un
punto de pequeñas dimensiones (P) en la superficie del fleje (S). El
cabezal de escaneado (150) comprende un telescopio (151) para
expansión del haz, dos dispositivos deflectores (152), (153) para
desviar el haz, y un dispositivo de lentes (154) para el enfoque del
haz. El haz de rayos láser (L) es dirigido en primer lugar a través
del telescopio (151) para incrementar el diámetro del haz. Esto
reducirá la potencia del haz por área unitaria reduciendo daños en
componentes ópticos sucesivos y optimizando las dimensiones del haz
sobre el dispositivo de lentes (154). Además, la dimensión del punto
focal (P) sobre la superficie del fleje disminuirá mediante este
procedimiento.
Cada uno de los dispositivos deflectores (152),
(153) controla la desviación del haz de rayos láser en una dirección
respectiva (x, y). Por la acción combinada de los dos dispositivos
deflectores (152), (153), el haz de rayos láser (L) puede ser
controlado en dos dimensiones sobre la superficie del fleje. Los
dispositivos deflectores (152), (153), igual que el láser (100), son
accionados por la unidad de control por ordenador (7) (figura 1).
Preferentemente, los dispositivos deflectores (152), (153) son
galvanómetros de un tipo conocido, en los que la rotación de un
espejo (155), (156) es controlada por medio de un campo
electromagnético y un control de realimentación.
Después de pasar los dispositivos deflectores
(152), (153) el haz de rayos láser es dirigido a través del
dispositivo de lentes (154), preferentemente un dispositivo de
lentes del tipo llamado de campo plano. Estas lentes de campo plano
están diseñadas para enfocar el haz de rayos láser (L)
perpendicularmente a un plano geométrico, en este caso la superficie
del fleje. La longitud focal de las lentes de campo plano se debe
escoger con gran cuidado. Con una longitud focal grande, una pequeña
rotación de los espejos (155), (156) proporcionará un movimiento
grande del punto focal (P) sobre la superficie del fleje,
permitiendo un desplazamiento rápido del punto (P). No obstante, una
longitud focal excesiva se traducirá en baja precisión en el
posicionado del punto (P), así como en mayores dimensiones del
punto. Una longitud focal de 120-190 mm se ha
observado que es adecuada, y el rendimiento óptimo se consigue con
una longitud focal aproximada de 150-180 mm.
En la realización que se ha mostrado en los
dibujos, la unidad de control (7) está dotada para recibir un modelo
a grabar sobre la superficie del fleje (S). Este modelo es
almacenado en la memoria (9). Un procesador (10) está adaptado para
hacer funcionar la unidad láser (2) a efectos de producir el modelo
en la superficie del fleje. De manera más específica, el procesador
(10) está adaptado para controlar el láser (100) para generar un
impulso láser, y el escáner (150) para dirigir la radiación láser al
lugar deseado (P) sobre la superficie del fleje. Preferentemente, el
procesador (10) controla el periodo de tiempo entre impulsos láser
sucesivos al controlar el interruptor Q (105) y los láseres de
diodos (104) del láser (100), de manera tal que cada uno de los
impulsos láser tiene suficiente energía para generar un cráter
visible con una profundidad aproximada de 1-5 \mum
en la superficie del fleje. Por lo tanto, si bien no es evidente por
los dibujos, cada una de las marcas grabadas en la superficie del
fleje está formada por un gran número de dichos pequeños cráteres.
Entre cada impulso del láser, los espejos (155), (156) de los
dispositivos deflectores (152), (153) son controlados para
desplazarse a una nueva localización, produciendo por lo tanto el
dibujo en la superficie del
fleje.
fleje.
Dado que solamente se dispone de un limitado
periodo de tiempo para producir el dibujo deseado sobre la
superficie del fleje, el procesador (10) está adaptado para
calcular, cuando se facilita un modelo y se almacena en la memoria
(9), las posiciones de todos los cráteres en la superficie del
fleje. Además, antes del accionamiento de la unidad láser (2), el
procesador (10) determina la ruta de grabado óptima, es decir, el
orden en el que los cráteres deben ser producidos en la superficie
del fleje para conseguir el dibujo. En este contexto, es preferible
que las marcas o caracteres del dibujo sean grabados de forma
secuencial, es decir, que se termine un marcado antes de que se
disponga otro. Este enfoque tiene la capacidad de incrementar tanto
la velocidad de grabado como la exactitud del mismo, minimizando
las vibraciones en los espejos (155), (156). Estas vibraciones
podrían tener lugar cuando los espejos (155), (156) son llevados a
la posición de reposo en la rotación a una nueva posición,
especialmente si los espejos (155), (156) son obligados a girar en
un ángulo grande. De este modo, la distancia entre cráteres
sucesivos se debe minimizar.
Tal como se ha mostrado en la figura 3, las
marcas son grabadas por láser sobre la superficie de la aleta entre
la abertura (T1) y las partes de borde curvadas hacia adentro (T3a,
T3b y T3c) realizadas por medios de doblado (no mostrados) incluidos
en la unidad (4) de formación de la aleta. Tal como se ha explicado
anteriormente, la unidad láser (2) debe ser controlada de manera muy
exacta por medio de la unidad de control (7) a efectos de
proporcionar marcas grabadas por láser distintivas sobre la pequeña
superficie de la aleta (T). El control de posición del punto focal
(P) es importante. Dado que existe un objetivo continuo de reducir
el material del fleje utilizado, la anchura de la aleta (T) debe
ser lo más reducida posible, dejando solamente una superficie
reducida para las marcas. Mediante el grabado láser de alta potencia
según la invención, se consiguen sobre la aleta (T) marcas
distintivas e indicativas a pesar de la pequeña superficie
disponible en la aleta.
Para que la unidad (4) de formación de las
aletas forme cada aleta desde la posición deseada del fleje (S) (ver
las áreas marcadas por láser por las líneas de trazos de la figura
4), la operación de grabado se debe efectuar lo más cerca posible de
la operación de formación de las aletas. No obstante, la unidad
láser (2) debe ser físicamente desconectada de la unidad de
formación de las aletas (4) debido a las excesivas vibraciones
producidas en esta última. Preferentemente, un sensor (no mostrado)
está dispuesto en asociación con los medios (6) de alimentación del
fleje o la unidad (4) de fabricación de la aleta. El sensor está
adaptado para indicar cuando el fleje (1) se encuentra inmovilizado,
por ejemplo detectando una situación de reposo de los medios (6) de
alimentación del fleje, o de la unidad (4) formadora de las aletas.
La señal de salida del sensor es facilitada a la unidad de control
(7) que inicia la operación de grabado láser sobre la superficie del
fleje inmovilizado (S).
La unidad de láser (2) es desconectable, lo que
hace posible utilizar el aparato como línea de fabricación estándar,
incluso temporalmente.
Para llevar a cabo la operación de grabado láser
durante el periodo de reposo de los medios (6) de alimentación del
fleje, el fleje puede ser completamente inmovilizado durante la
operación de grabado. De manera típica, la unidad de producción (4)
funciona a una velocidad de 640 ciclos por minuto o superior, siendo
inmovilizado el fleje (S) durante aproximadamente 60 ms. En este
tiempo la unidad láser de la invención es capaz de proporcionar tres
zonas del fleje separadas lateralmente para la formación de la
aleta, con seis letras grabadas por láser en cada uno, teniendo las
letras una altura aproximada de 1,4-2 mm (ver figura
4).
Finalmente, se debe observar que la invención no
está limitada en modo alguno a las realizaciones descritas en lo
anterior, y que son factibles modificaciones dentro de las
reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, se podría utilizar un láser
cw CO_{2}, si bien el punto focal (P) será comparativamente
grande, dado que el láser no tiene características de modalidad
óptica y facilita radiación con una longitud de onda más larga (10,6
\mum). Se pueden utilizar otros tipos de láser adecuados.
Se debe mencionar también que las aletas (T)
podrían ser formadas en la unidad (4) para la fabricación de las
aletas por medios distintos de las operaciones de estampación y
punzonado.
También es factible proporcionar marcas en un
fleje que tiene un recubrimiento tal como una laca y/o pintura. En
este caso, se puede utilizar una potencia láser más baja dado que se
pueden producir marcas visibles al eliminar selectivamente el
recubrimiento de la superficie del fleje.
La invención podría ser también utilizada para
el grabado láser de otros artículos a incluir en un recipiente
metálico o lata, como por ejemplo la tapa o cuerpo de recipiente que
se han mencionado anteriormente.
Claims (22)
1. Dispositivo láser para realizar marcas sobre
una superficie de un fleje continuo metálico (S), comprendiendo
dicho dispositivo láser:
medios (100) generadores de un haz, para generar
un haz L de radiación láser;
medios de enfoque (154) del haz para enfocar el
haz de rayos láser L sobre la superficie de dicho
fleje(S);
- medios deflectores del haz (152, 153) que llevan a cabo una desviación controlada del haz de rayos láser (L) en dos direcciones perpendiculares entre sí (x, y), cuyos medios deflectores (152, 153) están dispuestos entre los medios (100) generadores del haz y los medios enfoque del haz (154); y
- una unidad de control por ordenador (7) para el accionamiento de los medios (100) generadores del haz y medios (154) de enfoque del haz, teniendo dicha unidad de control (7) medios de memoria (9) que reciben y almacenan el modelo a grabar sobre dicha superficie, y medios de proceso (10) que accionan dicho dispositivo láser (2) para producir dicho dibujo sobre la mencionada superficie del fleje (S);
de manera que dicho dispositivo láser (2) puede
funcionar para proporcionar marcas por grabado láser en lugares
exactos sobre dicha superficie, cuando el mencionado fleje (S), de
manera intermitente, es inmovilizado antes de ser alimentado al
aparato de proceso (4), que conforma mecánicamente el fleje (S)
marcado de este modo en artículos marcados (T) a disponer en
recipientes metálicos o latas, de manera que las marcas forman dicho
dibujo sobre los artículos (T).
2. Dispositivo láser, según reivindicación 1,
que comprende además medios (151) para la expansión del haz, que
incrementan el diámetro del haz de rayos láser (L) emitidos desde
los medios (100) generadores del haz, estando dispuestos dichos
medios expansores del haz (151) en una posición intermedia entre los
medios generadores del haz (100) y los medios deflectores del haz
(152, 153).
3. Dispositivo láser, según la reivindicación 1
ó 2, que puede funcionar proporcionando grabados con una profundidad
aproximada de 1-5 \mum en dicha superficie del
fleje (S).
4. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que los medios generadores del haz
(100) emiten radiación láser en la gama de longitud de onda más
próxima a infrarrojos
5. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios (100) generadores del
haz emiten radiación láser en una secuencia de impulsos.
6. Dispositivo láser, según la reivindicación 5,
en el que dichos medios de proceso (10) están adaptados para
controlar conjuntamente dichos medios (100) generadores del haz y
dichos medios deflectores del haz (152, 153), de manera tal que uno
o varios de dichos impulsos forman un cráter visible en dicha
superficie, y de forma tal que una serie de dichos cráteres quedan
formados en dicha superficie para reproducir el mencionado
dibujo.
7. Dispositivo láser, según la reivindicación 6,
en el que dichos medios de proceso (10) controlan el periodo de
tiempo entre impulsos subsiguientes, de forma que cada impulso tiene
suficiente energía para generar dicho cráter visible.
8. Dispositivo láser, según la reivindicación 7,
en el que dichos medios de proceso (10) están adaptados para
calcular, basándose en dicho dibujo contenido en la memoria (9), las
posiciones de todos los cráteres sobre dicha superficie antes del
funcionamiento de dicha unidad láser (2) para producir dicho
dibujo.
9. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 8, en el que dicho dibujo comprende una serie
de caracteres.
10. Dispositivo láser, según la reivindicación
9, en el que dichos medios de proceso (10) controlan los medios
(152, 153) deflectores del haz, de manera tal que dichos caracteres
son realizados secuencialmente uno después de otro sobre dicha
superficie.
11. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios (100) generadores
del haz comprenden un láser Nd:YAG.
12. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios (100) generadores
del haz láser comprenden un láser de diodos con bombeo Nd:YAG.
13. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios (100) generadores
del haz comprenden una cavidad láser y un elemento (106) de
selección de modalidad, dispuesto preferentemente en dicha cavidad
láser para obtener características de modalidad láser adecuadas,
preferentemente TEM_{00}.
14. Dispositivo láser, según la reivindicación
13, en el que dicho elemento (106) de selección de modalidad define
una abertura de diámetro variable que está dispuesta para transmitir
selectivamente una parte del haz de rayos láser (L).
15. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios de enfoque del haz
comprenden lentes de campo plano (154) que tienen una longitud focal
efectiva de 120-190 mm aproximadamente,
preferentemente de 150 a 180 mm aproximadamente.
16. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que está dispuesto en las proximidades
inmediatas de dicho aparato de proceso (4), pero que está
físicamente desconectado del mismo.
17. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, cuyo funcionamiento es desconectable
para permitir la fabricación de artículos (T) sin marcado del fleje
(S).
18. Dispositivo láser, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el que dichos artículos marcados son
aletas de apertura (T) a fijar a extremos de recipientes metálicos o
latas.
19. Dispositivo láser, según la reivindicación
18, que puede funcionar para proporcionar las marcas grabadas por
láser sobre dicha superficie del fleje (S), de manera que cada una
de dichas aletas marcadas (T) tiene dichas marcas en la superficie
de la aleta entre la abertura (T1) de dicha aleta (T) y zonas de
borde dobladas (T3a, T3b, T3c) de dicha aleta (T).
20. Instalación para la conformación y marcado
de un fleje continuo metálico (S), que comprende un aparato de
proceso (4) que conforma mecánicamente dicho fleje (S),
constituyendo artículos (T) a acoplar en recipientes metálicos o
latas, un dispositivo de alimentación (6) que suministra
intermitentemente dicho fleje (S) a dicho aparato de proceso (4), y
un dispositivo láser (2), según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
21. Método para conseguir marcas sobre una
superficie de un fleje continuo metálico (3) por medio de un
dispositivo láser, que comprende las siguientes etapas:
- -
- generar un haz (L) de radiación láser,
- -
- enfocar el haz láser (L) sobre dicha superficie del fleje (S),
- -
- realizar una desviación controlada del haz de láser (L) en dos direcciones perpendiculares entre sí (x, y) mediante dispositivos de desviación del haz (152, 153),
- -
- controlar la generación y enfoque del haz por una unidad de control (7),
- -
- recibir y almacenar un dibujo grabado por rayos láser en una memoria (9) de dicha unidad de control (7),
- -
- hacer funcionar dicho dispositivo láser (2) para producir dicho dibujo sobre la mencionada superficie del fleje (S) y de esta manera
- -
- proporcionar marcas grabadas por rayos láser en lugares exactos sobre dicha superficie, cuando dicho fleje (5) se encuentra intermitentemente en situación inmovilizada antes de ser alimentado al aparato de proceso (4), que conforma mecánicamente el fleje marcado (S) en artículos marcados (T) a incluir en recipientes metálicos o latas, de manera que las marcas forman dicho dibujo sobre los artículos.
22. Método para la conformación y marcado de un
fleje continuo (S) metálico, por medio de la instalación de la
reivindicación 20, que comprende las siguientes etapas:
- -
- conformar mecánicamente dicho fleje (S) en artículos (T), a incluir en recipientes metálicos o latas,
- -
- alimentar de forma intermitente dicho fleje (S) a dicho aparato de proceso (4) por medio de un dispositivo de alimentación (6), y
- -
- marcar dicho fleje (S) por medio de una unidad láser (2), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
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