ES2528251T3 - Procedimiento y dispositivo para marcaje rotativo - Google Patents

Abstract

Procedimiento y dispositivo para el mareaje o mecanizado rotativode materiales cilíndricos, preferentemente tapones del tipo corcho natural, aglomerados de corcho o de materiales sintéticos utilizados habitualmente para cerrar envases de bebidas como vino o similares, apto para realizar el procedimiento descrito en las reivindicaciones anteriores, que comprende por lo menos un sistema de alimentación de elementos cilíndricos, preferentemente taponesde corcho natural o sintético; medios de detección de presencia de dichos elementos cilíndricos; un sistema láser; medios para producir la rotación de dichos elementos cilíndricos sobre su eje derevolución a velocidad variable de forma tangencial al plano focal del sistema láser, medios de medida de la velocidad tangencialinstantánea superficial y dirección de giro, medios ópticos de corrección y enfoque; medios de control basados en microprocesador; medios de extracción de los elementos cilíndricos y se caracteriza por el hecho de queel sistema láser comprende medios de generación de por lo menos un haz láser; medios de modulación y conmutación temporal de dicho haz láser y medios de modulación espacial de cada uno de dichos haces láser de manera sincronizada con lavelocidad tangencial instantánea en la superficie del elemento cilíndrico.

Description

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DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para marcaje rotativo

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento y dispositivo de marcaje o mecanizado rotativo mediante radiación láser de elementos cilíndricos que permite el procesado de dichos elementos cilíndricos girando a velocidad variable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002] En la actualidad los sistemas de marcaje de tapones de corcho utilizados en la industria de manipulación de tapones de corcho natural están basados en sistemas de impresión offset con tinta, o de marcaje mediante marcas de bronce calentadas con resistencias eléctricas o por inducción.

[0003] Igualmente en el caso de tapones sustitutivos de corcho natural, mediante materiales sintéticos como el polipropileno, termoplásticos espumados o silicona, el proceso de marcaje se realiza mediante impresión offset, tampografía, transferencia térmica, utilizando tintas especiales y métodos de secado que ayuden a fijar la tinta a estos materiales, presentando gran dificultad debido a la no absorción del material.

[0004] En el estado de la técnica, es conocido y ampliamente extendido en la industria del sector de manipulación de tapones de corcho el uso de sistemas de marcaje habitualmente rotativo de tapones de corcho por contacto, tales como los descritos en las patentes de invención GB164505A, GB187588, US2003/0127000A1, WO01/08893A1, WO 95/13883A1, WO 2004/080813A2, US2003/0118745A1 donde el proceso de marcaje de los tapones se realiza generalmente por técnicas de: 1.-temperatura y presión aplicada sobre el cuerpo del tapón a través de un sello metálico o marca, mantenida a alta temperatura y generada a base de resistencias eléctricas o inducción de gran potencia en contacto con la marca, donde esta se ha mecanizado previamente para que disponga de un relieve correspondiente a la forma del logotipo o imagen que la bodega quiere ver transferida en el cuerpo del tapón, y que por la temperatura y presión aplicada sobre el cuerpo del tapón dará como resultado un marcaje basado en el cambio de color de la superficie afectada del corcho debido al efecto de “tostado”, más oscuro y/o profundo en función de la temperatura y/o presión aplicadas, 2.-tinta de un solo color, 3.-varias tintas.

[0005] Actualmente hay que fabricar el sello de la marca para colocarla en la máquina de marcar tapones. La fabricación de este sello (de silicona o de metal, según si el marcaje es por tinta o por temperatura y presión) se externaliza en empresas mecánicas especializadas.

[0006] Otro inconveniente del proceso de marcaje de tapones mediante sellos, es el hecho de que la empresa de manipulación de tapones se ve obligada a almacenar cada uno de los juegos de marcas, requiriendo de gran espacio de almacenaje en las instalaciones productivas a medida que van pasando los años.

[0007] Es cierto además que estas marcas requieren de mantenimiento, reparación y en muchos casos sustitución por otra marca nueva, puesto que con el uso pueden llegar a deteriorarse completamente o en parte.

[0008] El proceso aplicado a los tapones de corcho de marcaje del cuerpo (habitualmente en tinta) y cabezas (siempre a fuego) del tapón según requiera cada cliente, precisa de un secado intermedio de 24 horas para dar tiempo a que la tinta quede bien fijada al cuerpo del tapón.

[0009] Cada fase del proceso de manipulación de los tapones, especialmente aquellas que requieren la aplicación de productos para su tratamiento, se acostumbra a realizar por lotes de entre 5.000 y 20.000 tapones dentro de una misma máquina a la que se le añaden los productos químicos en las cantidades y proporciones adecuadas. En la actualidad y al finalizar el proceso, los tapones no acostumbran a incorporar información relativa a estas partidas llamadas “lavadas”. Por este motivo, y en caso de que la bodega detecte, dentro de la globalidad de todo un pedido de tapones, un tapón al que por algún motivo no se le ha realizado uno de los procesos químicos de forma adecuada (por ejemplo: exceso de parafinas, mala igualación del color, etc.), por seguridad la bodega acostumbra a devolver el pedido entero al manipulador de tapones. Esto puede llegar a representar partidas de hasta 100.000 tapones, con los inconvenientes que esto puede llegar a representar.

[00010] Hoy en día, y por motivos de trazabilidad de los procesos, se exige cada vez más la lotificación en los tapones para tener un control. Esta lotificación en la marca supone una gran dificultad con los sistemas actuales, puesto que supone un cambio de marca continuo o cambio de unas de las piezas de la marca, como si fuese una numeradora que cambia los números. Habitualmente este proceso es manual, limitado a pocas cifras/letras y requiere el paro del proceso de marcaje para la limpieza y sustitución de las marcas correspondientes a los números a variar.

[00011] Una vez todo listo, el proceso de marcaje por tinta se realiza de la siguiente forma: la marca ha de impregnarse de tinta para marcar los tapones. Este proceso se realiza de forma continua, donde un tapón tras otro giran a alta velocidad y son forzados a pasar debajo de una rueda giratoria que contiene la marca impregnada de

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tinta, sujeta alrededor de dicha rueda giratoria, transfiriendo por contacto la tinta que previamente un rodillo había depositado en el relieve de la marca.

[00012] Por otro lado, y aun que este método de marcaje por tinta desde su introducción años atrás consiguió mayor resolución en las marcas de las bodegas sobre el tapón, incorporando a estas marcas dibujos de castillos, silueta del perfil de la bodega y su paisaje, motivos florales, etc., comparado con los marcajes de los tapones obtenidos previamente con las antiguas marcas / sellos metálicos utilizadas hasta entonces para realizar el marcaje por calor y presión, hay que destacar que el proceso sigue arrastrando graves y molestos inconvenientes, asociados al hecho del marcaje por tinta, y especialmente en materiales poco porosos como es el caso del corcho, y que la industria del tapón de corcho requiere mejorar.

[00013] Algunos de los inconvenientes asociados al marcaje de tapones con tinta son: 1.-la dificultad en realizar marcas cuyas imágenes / logotipos tienen grandes zonas que deberían aparecer marcadas, dando como resultado una imagen emborronada por el exceso de tinta, 2.-el hecho de tener que dejar secar durante alrededor de 24 horas los tapones marcados con tinta, previo a realizar el siguiente proceso de siliconas / parafina descrito, 3.-el utilizar una tinta específica para la aplicación en materiales de uso alimentario, que se usa para marcar tan solo el cuerpo del tapón pero que en ningún caso las autoridades sanitarias permiten que pueda ser usada para marcar las cabezas del tapón, una de las cuales estará tarde o temprano en contacto con la bebida contenida en el interior de la botella en cuestión, 4.-el hecho que a cada cambio de marcas / sellos es necesario un paro de máquina de entre 5 y 10 minutos para no tan sólo sustituir la marca sino además limpiar todo el mecanismo de marcaje y así evitar la acumulación de residuos que entorpecerían el proceso y deteriorarían la calidad del marcaje (se ha medido el tiempo medio de parada de máquina destinado a la limpieza y cambio de marcas por un operario formado que supervisa dos marcadores de tinta, en alrededor de 1 hora diaria por turno de trabajo), 5.-el uso de tintas en productos del sector alimentario al que gobiernos de todos los países y usuarios en general añaden presión al sector para eliminar y así evitar riesgos de contaminación de los alimentos y de sus consumidores.

[00014] Aunque este tipo de sistemas funcionan bastante bien, tienen un elevado mantenimiento, coste de consumibles y marcas, así como requerir elevada mano de obra para dichas tareas y supervisión lo que representa un inconveniente evidente para el sector.

[00015] Por otro lado, es conocida la existencia de la patente WO2004/007599 A1 para la confección de un tipo de tapón sintético mediante la mezcla de material termoplástico espumado con aditivos especiales para la reacción ante radiación láser, así como el método específico para el marcaje de dichos tapones. Cabe destacar que dicha patente hace referencia al método de marcaje de tapones sintéticos de dicha composición, los cuales deben ser fabricados previamente con la mezcla adecuada que incluya el aditivo especial, además de un tipo específico de láser para su marcaje, y de una configuración óptica y de focalización que son críticas para conseguir un resultado adecuado que no deteriore la superficie del tapón, dando como resultado un procedimiento de marcaje de baja fiabilidad, baja cadencia y la imposibilidad de marcar todo el cuerpo del tapón así como sus cabezas, y de elevado importe de inversión y coste variable (aditivo específico).

[00016] A pesar de existir diversas técnicas láser, ya combinadas en otras patentes anteriores y para otras aplicaciones, en ningún caso se presentan en la configuración de la presente esta invención, ni tampoco siendo capaces de generar las prestaciones descritas en el siguiente apartado, y mucho menos en el procesado de materiales con geometría cilíndrica y movimiento rotativo a alta velocidad como es el caso de los tapones de corcho.

[00017] La publicación CN 101007455 A, que puede ser considerada como el antecedente más próximo, divulga un procedimiento láser y un dispositivo para el grabado de una rueda de impresión.

[00018] Por otro lado, cabe destacar que en el pasado, ciertas barreras tecnológicas han creado un prejuicio en contra del uso de láseres para formar gráficos a altas velocidades en tapones de corcho, o superficies cilíndricas girando a alta velocidad, básicamente debido a dos motivos: 1.-Generación de alta frecuencia de repetición de pulsos, con ciclo de trabajo y frecuencia variable pulso a pulso, especialmente con láseres del tipo infrarrojo lejano (FIR), 2.-Medios de modulación espacial capaces de generar frecuencias de modulación de hasta 800-1000 Hz con amplitudes de hasta +/-30º.

[00019] Existen en el mercado distintas tecnologías de generadores láser según la longitud de onda y potencia generada, de los que cabe destacar los de generación de radiación infrarroja (CO2, Nd:YAG, Nd:YVO4, ...) siendo los de CO2 los más adecuados para la aplicación descrita a continuación debido a la importante absorción del material descrito (corcho natural), pero existiendo una grave dificultad que impide el uso directo de cualquiera de los mencionados anteriormente para la aplicación en cuestión, básicamente debido a que ninguno de ellos es capaz de generar pulsos a frecuencias superiores a los 100 Khz. (en esta aplicación puede requerir frecuencias de repetición superiores a 500 Khz.), con ciclo de trabajo y frecuencia variable pulso a pulso, y nivel de potencia constante a lo largo de la duración de cada pulso.

[00020] En el momento que estas configuraciones se intentaron, el resultado era que el haz láser no era capaz de producir un marcaje regular, o agujereaba, o carbonizaba en profundidad o fundía el material en el punto de contacto

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con el haz láser generando defectos en el material a procesar, o bien que la velocidad máxima aceptada para el proceso era tan lenta que hacia descartar la técnica por no ser un proceso industrializable y requerir de elevada inversión.

[00021] En el caso que dichas barreras tecnológicas desaparecieran, un sistema láser seria un método deseable para generar los logotipos y imágenes de alta definición en los tapones y materiales cilíndricos, al mismo tiempo que permitiría un control electrónico con todas las ventajas añadidas debidas a este último, tales como la generación de códigos variables para, por ejemplo insertar información sobre la trazabilidad del material a procesar, lotes, fechas, números secuenciales, y otros códigos alfanuméricos definidos por el usuario, mezclados incluso con las imágenes y logotipos que ya hasta la fecha se vienen marcando en la superficie de dichos materiales, almacenamiento electrónico de los diseños, reduciendo el espacio necesario, etc.

[00022] El objeto principal es la velocidad del proceso de marcaje para conseguir la productividad esperada por el mercado, acorde con los equipos existentes de manipulación del corcho. Este objeto afecta directamente no solo al tipo de láser y a los sistemas de modulación temporal y espacial a utilizar, que deben disponer de prestaciones muy superiores a las disponibles hasta este momento en el mercado, sino también a la forma en que estos elementos son gestionados para obtener el máximo rendimiento de dichos recursos.

[00023] Otro objeto de la presente invención se centra en la forma como viaja el tapón de corcho en el proceso de manipulación, así como la forma de asegurar la visualización completa de todo el perímetro de su cuerpo, con el fin de poder llegar a marcarlo completamente. Esto define la ergonomía de aplicación y la programación del software que controla y sincroniza todo el proceso.

[00024] En la actualidad no existe ningún sistema de marcación por láser que utilice la tecnología descrita a continuación, lo que representa la invención de un método y sistemas con tecnología disruptiva comparada con los sistemas actuales.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[00025] El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes antes mencionados, desarrollando un procedimiento y dispositivo de procesado rotativo mediante radiación láser de elementos cilíndricos que permite el procesado de dichos elementos cilíndricos girando a velocidad variable que presenta las ventajas que se indican a continuación. Estos problemas se resuelven mediante el procedimiento de la reivindicación 1 y el dispositivo de la reivindicación 7. Otras realizaciones favorables de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

[00026] La presente invención permite a los manipuladores de tapones de corcho poder realizar el proceso de marcaje sin la necesidad de fabricar ningún tipo de sello o marca, ni de utilizar ningún producto consumible (tinta de marcaje o disolventes de limpieza) sino que tan solo es necesaria la imagen a reproducir, habitualmente proporcionada por la misma bodega / cliente. Esta imagen en formato digital será introducida en el sistema de control del proceso y este podrá iniciar inmediatamente el proceso de marcaje sin demora alguna. Este punto agilizará el proceso de producción en alrededor de 3-4 días al evitar el proceso intermedio de fabricación y puesta a punto de las marcas, así como el ahorro económico debido a los costes asociados (fabricación de las marcas, transportes de estas) si se tienen en cuenta los métodos de marcaje actuales.

[00027] Además, esta configuración evita tener que parar el proceso de marcaje para cambiar las marcas, ya que al tratarse de un proceso con control electrónico, este permite cambiar el patrón de marcaje entre un tapón y el siguiente, sin necesidad de detener el proceso.

[00028] Además, esta invención elimina por completo el mantenimiento y limpieza asociados al uso de tintas y marcas metálicas con temperatura, o debidos al desgaste sufrido en los procesos por contacto.

[00029] El dispositivo de la presente invención por el contrario realiza el marcaje sin contacto, evitando los desajustes y mantenimientos frecuentes de las tecnologías actuales.

[00030] Esta misma propiedad (marcaje sin contacto) garantiza además un correcto marcaje alrededor de todo el tapón incluso en las zonas irregulares, a diferencia de los sistemas de contacto anteriores, los cuales no podían reproducir correctamente la marca en aquellas zonas del tapón que tuvieran una hendidura, canal o diferencia de relieve.

[00031] Todo ello representa un elevado ahorro en mantenimiento, horas de operario, coste de fabricación de las marcas y tintas y disolventes consumibles, así como el aumento de productividad y calidad gracias a no requerir parada en el proceso.

[00032] El procedimiento de la invención, además de ahorrar entre 48-72 horas al proceso por evitar la fabricación y transporte de las marcas, agiliza además en un mínimo de 24 horas por partida el tiempo de proceso, gracias a no tener que esperar al presecado de los tapones marcados con tinta.

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[00033] El procedimiento de la invención además mejora una de las grandes dificultades existentes en el método y los sistemas de marcaje por tinta y fuego, que es la mala calidad obtenida en el marcaje de zonas con gran densidad de color, puesto que la tinta emborronaba las zonas colindantes, y el sello por temperatura quemaba demasiado la superficie.

[00034] Paralelamente, este procedimiento y dispositivo asociado permite que la tecnología utilizada para el marcaje del cuerpo del tapón, pueda ser utilizada para el marcaje de las cabezas, dando como resultado que un mismo equipo puede marcar el tapón por completo, evitando la actual combinación de técnicas. Actualmente esto se realiza en dos procesos y máquinas separadas: el cuerpo habitualmente a tinta, en otra estación de trabajo, las cabezas a fuego (presión y temperatura), debido a las regulaciones sanitarias que impiden el uso de tintas en las cabezas.

[00035] Además el método láser, y debido a que no usa productos nocivos como tintas y disolventes de limpieza el sistema y proceso resultante no genera ningún riesgo para el producto alimentario al que más tarde se aplicará el corcho resultante, siendo en definitiva un proceso respetuoso con el medio ambiente.

[00036] Paralelamente a estas ventajas, aparecen otras debidas a las mayores posibilidades que esta nueva tecnología ofrece al sector de aplicación, tales como la posibilidad de: 1.-marcar información variable de trazabilidad del proceso de manipulación del corcho, 2.-mejora de la calidad de las imágenes reproducidas en los tapones, 3.posibilidad de generar imágenes monocromáticas o que dispongan de distintas tonalidades (a diferencia de las tecnologías anteriores que en todos los casos tan solo podían generar imágenes monocromáticas de un tono único), 4.-facilidad para realizar partidas de reducido volumen sin costes añadidos y sin afectación de la capacidad productiva, permitiendo abrir el negocio a un nuevo segmento de mercado dentro de las categorías de sus clientes, con mayor valor añadido como es el de personalizaciones de tapones, al mismo tiempo que seguir fabricando grandes lotes con todas las mejoras mencionadas.

[00037] El proceso es innovador en su sector debido a una mejora en la calidad de marcaje, un recorte en los costes de fabricación de los tapones, mejora en los plazos de entrega a sus clientes, facilidad de puesta en marcha del proceso, permite la realización de series cortas y personalizadas, además de permitir la introducción de códigos variables de trazabilidad o numeración distinta en cada tapón, y ser respetuoso con el medio ambiente al no requerir tintas ni disolventes.

[00038] El procedimiento y dispositivo de marcaje rotativo de la presente invención permite marcar elementos cilíndricos en todas sus caras a una velocidad superior a 4.000 mm2/s, alcanzándose en la realización preferida descrita una velocidad de 16.585 mm2/s, lo que permite el marcaje de más de 18.000 elementos/hora.

[00039] En una nueva realización preferida, se han llegado a conseguir velocidades cercanas a 55.000 mm2/s, correspondiendo al marcaje de más de 60.000 elementos/hora.

[00040] La aplicación de una radiación láser continua o pulsada sobre la superficie del elemento cilíndrico en movimiento, punto a punto, ser realiza preferentemente durante un mínimo de un determinado número de puntos colindantes en una misma línea de la imagen a procesar

[00041] Opcionalmente, en caso de existir varios cabezales de modulación espacial, cada uno de ellos va alimentado con cada uno de los distintos haces láser o órdenes obtenidos en la etapa de modulación temporal y conmutación.

[00042] El proceso de conmutación entre los distintos cabezales se repite línea a línea, cabezal a cabezal, durante la rotación de cada elemento cilíndrico, hasta completar un patrón predeterminado, habitualmente el logotipo de la bodega que adquiere el tapón, reemplazando en ese instante el elemento cilíndrico ya procesado por uno de nuevo a procesar, y continuar de nuevo.

[00043] La gestión de esta comunicación entre cabezales podrá ser realizada opcionalmente por una máquina de estados, comunicada con cada uno de los controladores de cada uno de los cabezales de marcaje.

[00044] Ventajosamente el procedimiento se caracteriza por el hecho de que simultáneamente al marcaje de un primer elemento cilíndrico se inicia el marcaje de un segundo elemento cilíndrico en un segundo sistema de movimiento rotatorio situado en el campo óptico de acción del mismo cabezal de marcaje del sistema láser, de forma que mientras se está procesando el primero de ellos el otro, marcado anteriormente, puede ser sustituido por un tapón nuevo sin pérdida de productividad, reorientando el haz láser a alta velocidad sobre el segundo, una vez finalizado el primero.

[00045] En otra realización, y gracias a la incorporación de múltiples cabezales y de un elemento acusto-óptico de conmutación para haz láser, se consigue que mientras los elementos de modulación espacial de un cabezal están

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en fase de posicionamiento (previa a la de marcaje, y que puede llegar a comportar grandes porcentajes de tiempo no productivo dentro de un ciclo de marcaje), el haz laser es redirigido a otro cabezal el cual dispone de los elementos de modulación espacial ya listos para continuar el proceso de marcaje sobre otro tapón dispuesto en otro cabezal de marcaje. Esta es la clave principal de la nueva realización, la cual garantiza la reducción de tiempos muertos dentro del proceso de uso de haz láser durante el marcaje de los elementos cilíndricos.

[00046] Ventajosamente se incluye por lo menos una sub-etapa de disposición de por lo menos una de sus caras planas (o ninguna, en caso de no desear marcar las cabezas del tapón) del elemento cilíndrico frente al camino óptico del sistema láser, de forma secuencial al proceso rotativo, por medio del utillaje apropiado.

[00047] Provechosamente se dispone el elemento cilíndrico en un segundo sistema para el marcaje mediante radiación láser para la marcación de por lo menos una de las superficies planas del elemento cilíndrico.

[00048] Ventajosamente se incluye una etapa de detección de errores de marcación, tanto en la cabeza como en el cuerpo del elemento cilíndrico, mediante comparación con un patrón o margen de patrones preestablecidos.

[00049] Ventajosamente además comprende una etapa de clasificación y direccionamiento.

[00050] Ventajosamente además comprende una etapa de aplicación de siliconas y parafinas.

[00051] Ventajosamente el elemento cilíndrico es sometido a un tratamiento de igualación de color y clasificación.

[00052] Ventajosamente el láser aplicado tiene una longitud de onda entre 0,2 y 11 µm, preferentemente entre 0,5 y 11 µm, preferentemente entre 9 y 11 µm para tapones de corcho natural y preferentemente 1064 nm o 532 nm para tapones sintéticos.

[00053] Ventajosamente al haz láser se le aplica una modulación temporal a frecuencias comprendidas en el rango 0,1 Hz a 2,5 MHz y ciclo de trabajo variable, preferentemente entre 0,1 hz y 500 Khz.

[00054] Ventajosamente el haz láser se forma según una distribución sustancialmente gaussiana.

[00055] Según una primera opción el generador de haz láser es de estado gaseoso, preferentemente un láser CO2 sellado con polarización lineal y factor M2 próximo a 1. Dicho haz laser se genera de forma continua (CW) o bien de forma pulsada mediante modulación temporal electrónica aplicada a la fuente de alimentación del generador láser. El haz láser se modula a frecuencias comprendidas en el rango 1 a 500 kHz, preferentemente entre 50 y 500 kHz. Los pulsos del haz láser tienen una duración comprendida en el rango de 0,5 a 400 µS. El haz láser, asimismo, se modula con un ciclo de trabajo comprendido en el rango de 0% a 100%.

[00056] Según otra opción de los medios de modulación el haz del láser es generado de forma pulsada mediante un modulador externo a la cavidad láser que comprende por lo menos uno de los sistemas del tipo “chopper”, un modulador electro-óptico, acusto-óptico o piezo-eléctrico, preferentemente del tipo acusto-óptico.

[00057] Según esta opción de modulación, el modulador genera una deflexión de cómo mínimo un 1r orden del haz láser con un ángulo resultante respecto del eje original del haz, también llamado de orden 0, controlado con medios de control de la frecuencia de la radiofrecuencia aplicada y de la longitud de onda del láser utilizado. Opcionalmente el 1r orden o los ordenes resultantes son guiados opcionalmente hasta un medio de colimación (opcionalmente esta colimación podría ser realizada con anterioridad al elemento de modulación) y posteriormente al cabezal de modulación espacial, que posteriormente será usado para procesar el material cilíndrico, mientras que el orden 0 es guiado hasta un obturador o “beam dump” y es desechado de forma controlada. Los haces reflectados de 1r orden y superiores (en caso de existir) son dirigidos hacia un medio de colimación y posteriormente de forma aislada del resto de órdenes, al sistema de modulación espacial. Asimismo según esta opción de modulación, los pulsos generados a través de los medios de modulación tienen una duración en un rango comprendido entre 0,3 y 1000 µS, preferentemente entre 0,7 y 50 µS. Según una opción preferente se aplica una distribución de potencia sustancialmente plana a lo largo de la duración del pulso, especialmente para pulsos de duración inferior a 40 µS.

[00058] En caso de usar medios de conmutación y modulación temporal donde el ángulo de salida de los distintos órdenes obtenidos dependa de la longitud de onda del haz láser y esta afecte notablemente al funcionamiento del sistema mediante un error aleatorio de posición_se dota el sistema de medios de corrección de dicho error de posición.

[00059] Según esta opción el tipo de generador láser es de estado gaseoso, y se aplica una potencia de láser en un rango comprendido entre 10 y 300w, preferentemente entre 30 y 150w.

[00060] Según otra opción de la invención el generador del haz del láser es del tipo estado sólido, semiconductor o de fibra óptica, preferentemente de estado sólido. Dicho haz laser se genera de forma continua (CW) o bien de forma pulsada mediante un modulador o Q-switch intra-cavidad, o externo, del tipo transductor electro-acústico o

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transductor acusto-óptico, preferentemente un transductor acusto-óptico. Los pulsos generados a través de dicho modulador o Q-switch se aplican con una duración en un rango comprendido entre 1 nanosegundo (nS) y 400 microsegundos (µS), preferentemente entre 4 nS y 20 µS. Según esta opción de generación láser se aplica una potencia de láser en un rango comprendido entre 10 y 300w, preferentemente entre 30 y 100w; y con una potencia de pico en un rango comprendido entre 10Kw y 500 Kw.

[00061] Ventajosamente el haz láser focalizado sobre la superficie del cuerpo cilíndrico, presenta una forma sustancialmente circular.

[00062] La luz del láser está modulada temporalmente bien a través del propio generador láser y su fuente de alimentación, bien gracias a moduladores intra-cavidad, o bien a través de medios externos como un modulador basado en un sistema “chopper”, un modulador electro-óptico, acusto-óptico o piezo-eléctrico, que permite generar pulsos de:

-corta duración, preferentemente entre 1 ns y 400 µS

-frecuencia variable, preferentemente entre 0,1 Hz y 2,5 MHz

-ciclo de trabajo variable, preferentemente regulable entre 0% y 100%

-potencia estable, durante la durada del pulso

[00063] Ventajosamente, el haz láser al salir de los medios de modulación temporal se modula con medios de modulación espacial que comprende por lo menos uno de los sistemas de deflexión del tipo espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico, deflector acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o preferentemente un sistema de escáner galvanométrico.

[00064] Ventajosamente el haz láser es aplicado durante un rango de tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo de exposición disponible, en función de la repetición de la línea y la cantidad de puntos a generar a lo largo de ésta, para un punto dado, perteneciente este punto a la línea o al plano XY proyectado.

[00065] El haz del láser procedente del generador láser, o opcionalmente procedente de los medios de modulación temporal, es colimado y expandido en diámetro en un rango comprendido entre x1,1 y x7 veces sobre su diámetro original, preferentemente a través de un colimador.

[00066] La repetición de pulsos láser es sincronizada en tiempo y espacio con la posición que en cada instante dispongan los medios de modulación espacial.

[00067] La luz del láser resultante en cada uno de los ordenes obtenidos en la etapa de conmutación y modulación temporal, está modulada espacialmente mediante por lo menos uno de los sistemas de deflexión del tipo espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico, deflector acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o preferentemente un conjunto XY de escáneres galvanométricos, el cual es capaz de deflectar el haz láser modulado temporalmente, a alta velocidad angular sobre la línea de exploración (1D) o de un plano de exploración (2D) del elemento cilíndrico, preferentemente a frecuencias de repetición de línea de exploración de hasta 1000 Hz, y que es controlado a través de la señal eléctrica o óptica, digital o analógica, procedente de la unidad de proceso de información que gestiona el sistema.

[00068] El medio de deflexión espacial está basado en un mínimo de un sistema piezoeléctrico o escáner galvanométrico el cual incorpora un espejo sujeto a su eje de rotación, donde el espejo es adecuado para la reflexión de la longitud de onda y potencia del láser utilizado.

[00069] Cada escáner, en caso de optar por una pluralidad recorre un ángulo mecánico comprendido en un rango entre – 30 y + 30 grados.

[00070] Opcionalmente el medio de deflexión espacial comprende por lo menos un espejo poligonal rotativo motorizado, permite un único eje de deflexión de velocidad controlable, o dos ejes en caso de ser combinado con otro de los métodos descritos.

[00071] Opcionalmente el medio de deflexión espacial está basado en un deflector acusto-óptico de alta resolución, de uno o dos ejes de deflexión, el cual es controlado a través de un oscilador de frecuencia variable o sintetizador de frecuencias, de forma que variando la frecuencia, varía el ángulo de deflexión de forma proporcional a la primera.

[00072] El haz láser es aplicado durante un rango de tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo de exposición disponible (en función de la repetición de la línea y la cantidad de puntos a generar a lo largo de ésta) para un punto dado, perteneciente este punto a la línea o al plano XY proyectado, siendo la intensidad de afectación que se quiere obtener en el material proporcional al producto del tiempo de exposición por la densidad de potencia del haz láser focalizado.

[00073] La repetición de pulsos láser sea cual sea su duración, es sincronizada en tiempo y espacio con la posición que en cada instante dispongan los medios de modulación espacial, resultando en un punto o una línea en una

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posición deseada sobre el material, que presenta una intensidad de afectación proporcional a un parámetro preestablecido.

[00074] Ventajosamente la repetición de puntos, o de líneas exploradas está sincronizada con el desplazamiento o avance de la superficie lateral del elemento cilíndrico a marcar mediante medios de medida de velocidad y dirección así como medios para la detección de un elemento cilíndrico; preferentemente los medios de medida de velocidad y dirección comprenden un tacómetro incremental unido al eje de rotación del sistema de giro de los elementos cilíndricos. Dicha unión puede ser directa o a través de conexión flexible, de contacto directo con una rueda, o mediante reductor, por ejemplo al eje de rotación del sistema de giro de los elementos cilíndricos, y siendo preferentemente el medio de detección de nuevos elementos cilíndricos, una señal eléctrica o óptica procedente de la unidad de proceso de información del sistema de alimentación de tapones, o de un sensor.

[00075] Preferentemente, la velocidad de giro del material a procesar es gestionada durante el procesado con el fin de reducir los tiempos de inactividad debidos a zonas del perímetro que no requieren procesado alguno.

[00076] Esta gestión se realiza preferentemente mediante un proceso aislado para cada uno de los elementos cilíndricos a procesar en las distintas estaciones de trabajo que dispondrá de como mínimo los siguientes pasos: 1. un análisis y pre-proceso de la carga de trabajo o tiempo requerido en cada una de las distintas porciones a lo largo del ángulo de giro del material cilíndrico, 2. descripción de una “leva” o gráfica de posición angular / tiempo que describe dicha carga de trabajo, 3. sincronización del punto de inicio de ejecución de dicha leva, con el resto del procesado del material, 4. generación de la señal de control del motor (servomotor) encargado del giro del elemento cilíndrico que reproducirá con exactitud dicha leva, 5. medida de la posición en cada instante mediante los medios de medida mencionados anteriormente.

[00077] En caso de utilizar dos ejes de modulación espacial, los dos elementos de deflexión se disponen de forma que son adecuados para guiar el haz láser a lo largo de un plano XY, de forma que el haz láser es guiado inicialmente hasta el primero de los deflectores (X), guiando posteriormente la deflexión obtenida en este primer elemento hasta el 2º deflector (Y), y guiando finalmente la deflexión combinada resultante hacia la lente focal, dando lugar a un cambio de posición del haz proyectado sobre un plano XY.

[00078] La luz del láser está focalizada mediante medios ópticos sobre la superficie del material a procesar en movimiento, preferentemente una lente del tipo f-Theta, lente pre-focal o sistemas ópticos de ajuste de foco dinámicos tipo “3D”. Los medios de focalización disponen de una distancia focal que combinada con el ángulo de proyección del haz láser (según la técnica usada), permite cubrir un eje o un plano de marcaje, en este último de los casos con el tamaño de uno de sus lados en el rango comprendido entre 40 y 200 mm, preferentemente entre 50 y 120 mm.

[00079] El haz láser es focalizado sobre la superficie del material cilíndrico en movimiento, resultando en un rango comprendido entre 0,005 y 1 mm de diámetro de spot, preferentemente entre 0,1 y 0,2 mm para el marcaje de tapones, o preferentemente entre 0,01 y 0,04 mm para micromecanizados.

[00080] La luz del láser continua (CW) o pulsada modulada temporalmente, colimada, modulada espacialmente y focalizada, es aplicada a lo largo de una línea (o ráster) dispuesta a lo largo de la altura del cuerpo principal del material cilíndrico, y repetida ráster a ráster para formar una imagen compacta sincronizadamente con la rotación del elemento cilíndrico.

[00081] La luz del láser es aplicada de forma que la intensidad del haz a lo largo de la línea varía de forma controlada gracias al efecto producido por el medio de modulación temporal o bien a través del sistema de alimentación del propio láser. El control de la intensidad es adecuado para llevar a cabo la reproducción de una imagen reproducida ráster a ráster (línea a línea).

[00082] Mediante la aplicación de la radiación láser de intensidad adecuada, se genera sobre el corcho natural un efecto térmico que modifica el color superficial de éste, generando un cambio de color, habitualmente oscurecimiento en mayor o menor proporción, permitiendo la reproducción de imágenes monocromáticas o con tonalidades del color, según la intensidad, concentración y duración del haz láser aplicado.

[00083] Opcionalmente puede usarse un aditivo superficial aplicado sobre el tapón de corcho natural o sintético ya confeccionado, y que excitado con la longitud de onda, concentración y duración adecuadas, éste aditivo superficial reacciona con un cambio de color sin afectar la estructura superficial del material, pero fijando el aditivo a éste y forzando un cambio de color del aditivo.

[00084] Ventajosamente el dispositivo además comprende medios de verificación del marcaje, preferentemente basados en visión artificial. Comprende medios de captura de imagen durante la rotación del cilindro, capturada línea a línea del cuerpo del elemento cilíndrico marcado, preferentemente mediante elementos de visión artificial tales como una cámara matricial de un mínimo de una fila, de velocidad de adquisición adecuada a la frecuencia de repetición y iluminación apropiada, siendo esta imagen capturada comparada con un patrón predeterminado, con el

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fin de rechazar cada uno de los marcajes realizados en caso que no tenga un importante parecido con el patrón predeterminado, o bien en caso de detectar un defecto en la forma del cuerpo del tapón, no detectado en fases anteriores del proceso o producidos durante los procesos posteriores al de inspección y clasificación de los tapones.

[00085] Es posible a partir de una señal proporcionada por la unidad de control de proceso del sistema de inspección de marcaje, en caso de no haber realizado una marcación correcta, rechazar el tapón marcado recientemente, separándolo del resto de tapones marcados correctamente.

[00086] Opcionalmente puede procederse finalmente a la aplicación de siliconas y parafinas para dar el acabado final del tapón de corcho y facilitar la inserción y extracción de este, del cuello de la botella.

[00087] Los procesos de marcación y inspección están gestionados por una unidad de proceso de información que ejecuta unos algoritmos adecuados para la realización del método descrito.

[00088] Ventajosamente el dispositivo además comprende medios de clasificación de dichos elementos cilíndricos expulsados.

[00089] Ventajosamente se realiza el marcaje sobre aditivos superficiales aplicados al elemento cilíndrico después de la confección del tapón.

[00090] A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte íntegramente de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[00091] Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

En la figura 1 se muestra un esquema funcional de una realización preferida de la generación y modulación temporal del haz láser basada en un generador de RF (110), un generador láser (120), medios de adaptación y guiado del haz láser (130), medios de modulación temporal y conmutación óptica (140), generador de RF (150) con tantos osciladores de distintas frecuencias (151.1 a 151.n) como número de cabezales a usar, medios de atenuación variable (156) de estas, que facilitan la ecualización de la señal de cada oscilador por separado, todo ello para el control del elemento de modulación, y de un obturador (160) encargado de bloquear de forma controlada el haz láser no usado en la aplicación.

En la figura 2 se muestra un esquema funcional de una realización preferida de la colimación, modulación espacial y focalización de cada haz láser basada en un sistema óptico de adaptación y/o colimación (280) del haz láser (146.a a 146.n), de modulación espacial X y opcionalmente Y, que incluye los elementos de deflexión (290) así como los elementos de control (270) y los elementos ópticos de focalización (210).

En la figura 3 se muestra un esquema funcional de una realización preferida de un sistema lógico de control (300) capaz de generar las instrucciones y señales necesarias para que un mínimo de un elemento de comunicación (320) serie de alta velocidad envíe las señales adecuadas a cada conjunto de modulación espacial (270 y 280), al mismo tiempo que es capaz de recibir las señales de cada uno de los medios de detección (330) y de cada uno de los medios de medida de velocidad y sentido de giro (340) asociados a cada conjunto de modulación espacial.

En la figura 4 se muestra un esquema constructivo de uno de los dispositivos de marcación rotativa mediante láser para cada cabezal (1..n), en la que se aprecian los medios para producir la rotación (401) de dichos elementos cilíndricos (404) sobre su eje de revolución a alta velocidad, los medios de modulación espacial y de focalización del sistema láser (291, 294 y 210) así como el cono (403) que cubre el haz láser modulado (293).

En la figura 5 se muestra el diagrama de flujo del proceso de conmutación entre cabezales de marcaje.

En la figura 6 se muestra un patrón completo estirado en un plano de toda la superficie cilíndrica del elemento a marcar.

La figura 7 representa por un lado la gráfica del tiempo requerido para el marcaje de cada columna de puntos de la imagen, en función del ángulo absoluto (0..360º) correspondiente a la posición de dicha parte de la imagen sobre el perímetro del tapón, y por otro lado la velocidad instantánea de rotación que dicho tapón debería estar sometido durante la reproducción de aquella porción de imagen.

En la figura 8 se muestra el marcaje de una línea recta de puntos (801) de un patrón a marcar (802) y su correspondiente curva de modulación temporal y espacial (803) sobre el elemento cilíndrico sincronizada con la posición instantánea en cada uno de los puntos sobre la superficie del elemento cilíndrico.

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DESCRIPCION DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

[00092] En una realización preferente de la invención, la configuración del sistema de marcaje láser comprende: 1.-Medios de generación de radiación láser basados en un generador láser de CO2 sellado, de 100w de potencia, excitado por radiofrecuencia, y con polarización lineal, 2.-Medios de modulación temporal y conmutación de un mínimo de una salida, basados en un modulador acusto-óptico de Germanio excitado por un mínimo de una señal de radiofrecuencia la cual comprende un mínimo de 1 frecuencia, 3.-Medios de colimación de cada haz resultante de la conmutación anterior basados en un expansor de haz, 4.-Medios de modulación espacial para cada uno de los haces generados, basados en un conjunto XY de escáneres galvanométricos modificados para conseguir oscilaciones de hasta 800 Hz a la amplitud necesaria para la aplicación, con espejos en el extremo de cada uno de sus ejes, adecuados para reflejar la longitud de onda y concentración de potencia del haz láser, 5.-Medios de focalización basados en una lente f-Theta fabricada en ZnSe y de distancia focal 100mm.

[00093] Según esta realización preferida, pero no excluyente, además de la configuración del sistema de marcaje láser, esta incorpora los medios de alimentación, desplazamiento y rotación de los elementos cilíndricos, basado en un utillaje para cada cabezal usado, basado en un doble sistema de dos rodillos rotativos, sobre cada par de los cuales se ubica y gira el elemento cilíndrico a procesar, alimentados por lados opuestos, y con la extracción diseñada de forma que un tapón puede ser extraído sin interferir el proceso de marcaje del otro tapón, y que ambos tapones quedan inscritos en el área de acción del haz láser proyectado a través del modulador espacial XY y de la óptica de focalización.

[00094] Cada uno de estos utillajes o estación de marcaje, comprende un mínimo de un motor de baja inercia y de velocidad variable, la velocidad del cual será modificada a cada instante para realizar el proceso de marcaje en el mínimo tiempo posible siguiendo la leva de velocidad descrita por el patrón a reproducir.

[00095] Cada uno de estos utillajes comprende además un cambio de posición del tapón ya marcado, a una nueva posición que expone de forma estática una cara del tapón en el plano de marcaje, y posteriormente aplica un giro de 180º al tapón para exponer la cara opuesta. Durante el tiempo que se expone cada cara, el láser puede reproducir la imagen correspondiente a cada una de las cabezas del tapón.

[00096] Esta configuración preferente permite marcar cualquier combinación de cuerpo y cabezas de un tapón ubicado en una de las múltiples estaciones de trabajo, mientras el otro tapón de la misma estación de trabajo y cabezal que el anterior, una vez marcado, puede ser reemplazado por un nuevo tapón a marcar, al mismo tiempo que la misma operación viene siendo realizada en las otras estaciones de marcaje, secuencialmente raster a raster, línea a línea, tapón a tapón, maximizando la productividad del método y sistema descritos.

[00097] Como es sabido, cada tipo de material a marcar requiere una energía diferente para facultar la ablación, volatilidad o tostado de dicha superficie según requiera cada aplicación, para ello la unidad realiza una modulación temporal del haz láser, al mismo tiempo que opcionalmente puede realizar una modulación de amplitud para controlar el nivel de energía necesario.

[00098] El sistema de la invención puede comprender además un sistema de visión artificial que detecte posibles errores de marcación y que sirva para separar los elementos que contengan errores, de los que sean correctos.

[00099] En una realización de la invención, este sistema de inspección está constituido por una cámara matricial de una sola matriz, con la óptica y iluminación necesaria para la correcta adquisición de la imagen resultante del marcaje, durante el tiempo de rotación del tapón marcado, así como los medios electrónicos y programa para su control.

[000100] El sistema descrito, a parte de las ventajas ya mencionadas, además requiere mucho menor espacio para su instalación comparado con las tecnologías de impresión actuales, al mismo tiempo que permite trabajar a cadencia de los tapones menor que la actual, puesto que hay menos perdidas de productividad en cada turno de trabajo, frente a las tecnologías actuales basadas en tinta o calor.

[000101] En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques funcionales de una realización preferida del generador láser y del modulador temporal y de amplitud, en el que se utiliza un generador de radiofrecuencia (110) que incorpora un oscilador (111) patrón, sistema electrónico de modulación (112), un amplificador de alta potencia (113), que sirven para generar radiofrecuencia (115) según solicite la señal eléctrica de modulación (114).

[000102] La señal de radiofrecuencia (115) generada con alta potencia, es suministrada a un generador láser (120) definido por una cavidad láser comprendida entre el espejo trasero (121) y el espejo delantero o de salida (123), entre los cuales se disponen los electrodos de la cavidad (122) que mediante la señal eléctrica aplicada (115) generan un fuerte campo eléctrico en el medio gaseoso a excitar, dando como resultado la emisión del haz láser resultante (124), habitualmente continuo (CW).

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[000103] Este es conducido (130) a través de espejos o ópticas adaptativas (131 y 132) hasta incidir sobre el elemento de modulación temporal y conmutación (140) basado en un cristal de Germanio (141) sobre el que se incide con un ángulo determinado (144) también llamado de Bragg sobre la perpendicular de la ventana de entrada del mismo. El cristal de Germanio incorpora un mínimo de un transductor electro-acústico (142) que transforma la señal de radiofrecuencia (155) aplicada sobre éste en una onda de presión sobre la estructura cristalina del Germanio, creando una red de difracción en su interior variable en función de la frecuencia incidente, que a su vez deflectará el haz incidente (143) en un mínimo de un haz (146.1 a 146.n) de salida de orden 1 a n, con un ángulo medido sobre el haz (145) directo o de orden 0, proporcional a la longitud de onda del láser y a la frecuencia de la radiofrecuencia utilizada (155).

[000104] Ésta radiofrecuencia procede de un controlador o driver (150) basado en un mínimo de un oscilador de frecuencia patrón (151.1 a 151.n), que es conmutado y modulado temporalmente mediante un dispositivo de control (152) según una señal de modulación lógica/digital (154) que permite variar tanto la frecuencia escogida, la amplitud de esta (156), como la duración de la oscilación a generar, afectando así la amplitud y duración del haz láser resultante en el orden de deflexión seleccionado.

[000105] El haz resultante en el orden cero (145) no es de utilidad para la aplicación, por lo que es absorbido de forma controlada a través de un obturador (160).

[000106] En la figura 2 se muestra un diagrama de bloques funcionales de una realización preferida de los medios de adaptación del haz láser (146.1 a 146.n) obtenidos en cada uno de los distintos ordenes de deflexión, basados en un colimador o expansor de haz (280) que está dotado de dos lentes (281 y 282) encargadas de la expansión adecuada del haz láser. El haz adaptado (283) es guiado hasta los elementos de modulación espacial

(290) de un eje (X) o de dos ejes (XY) de deflexión, basado en escáneres galvanométricos, piezo-eléctricos o rotación de espejo poligonal, o de cualquier combinación de ellos, donde el haz modulado temporalmente (146.1 a 146.n) según descrito en la figura 1, y colimado (283) es guiado hasta los medios de modulación espacial (290), que incorporan un elemento de deflexión X (291) y su elemento de reflexión (p.ej.: un espejo adecuado) (292) y, opcionalmente, un segundo elemento de deflexión Y (294) y su elemento de reflexión (p.ej.: un espejo adecuado) (295),dando como resultado un haz modulado espacialmente (293) capaz de ser orientado dentro de un plano XY

(213) el cual quedará descrito según las características de los medios de focalización (210) basados en una lente prefocal, o sistema dinámico de focalización tipo “3D”, o lente del tipo f-Theta (211) que marcaran la distancia (212) hasta el plano de focalización (213) donde habrá que situar la superficie del material a marcar.

[000107] Cada uno de estos medios de modulación espacial están controlados a través de sus amplificadores analógicos o digitales (270) los cuales utilizan la señal de control X (273) adaptada a través de la lógica de adaptación y predicción (271) para posteriormente generar la señal adecuada (274) a través del amplificador de señal (272) y que servirá para controlar el modulador espacial X. Ídem en el caso de usar un segundo eje Y, a partir de la señal (277) y los módulos (275), (276) y señal resultante (278).

[000108] En la figura 3 se muestra un diagrama de bloques funcionales de una realización preferida de los medios de control de proceso y comunicación con el resto del sistema, basados en una unidad de proceso (300) que incorpora circuitos de adaptación (301) de señales (305) de comunicación con elementos y procesos externos, una memoria estática (302) del programa y algoritmos del proceso, una memoria (303) para almacenaje de los patrones digitales y sus configuraciones a usar en la aplicación, un bus de datos y direcciones (304) para la comunicación entre los distintos elementos, una unidad central de proceso (306) basada en un microprocesador o DSP, que es capaz de generar señales de comunicación (307) dirigidas a cada uno de los sistemas de deflexión o modulación espacial, adaptadas a comunicación serie a través de un circuito (313) específico de comunicación serie a alta velocidad (314), que posteriormente es interpretado a través de un receptor con el mismo protocolo serie (320) que gracias a la decodificación realizada (321) y la conversión a dos canales separados (322 y 323) permite la comunicación con los dos canales del sistema de modulación espacial XY (270).

[000109] Además incluye otras señales de comunicación genéricas unidireccionales (308 y 309) y bidireccionales (312) para gestión de otros procesos relacionados como la generación de las señales de control de posición y velocidad del motor de baja inercia de cada estación de trabajo encargado de adaptar la velocidad de giro de cada tapón según la carga de trabajo en aquella posición, así como n señales de entrada (310) para la detección de señal de inicio del proceso o detección del elemento a procesar, procedente de los n medios de detección (330) que incorporan lógica adaptativa y regulación (331) para discriminar señales erróneas de reales (332). Al mismo tiempo incluye canales de comunicación de entrada (311) para interpretar la señal procedente de los n medios de lectura de velocidad (340) que mediante su propia circuitería interna (341) son capaces de indicar la velocidad y sentido del desplazamiento instantáneo (342).

[000110] En la figura 4 se muestra un esquema constructivo de uno de los dispositivos de marcación rotativa mediante láser para cada cabezal (1..n), en la que se aprecian los medios para producir la rotación (401) de dichos elementos cilíndricos (404) sobre su eje de revolución a velocidad variable, los medios de modulación espacial (291 y 294) y de focalización (210) del sistema láser así como el cono (403) que cubre el haz láser modulado (293).

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[000111] En la figura 5 se muestra el diagrama de flujo de la comunicación entre cabezales durante el proceso de conmutación. El proceso principal conmuta el haz láser a cada cabezal disponible.

[000112] En la figura 6 se muestra una imagen o patrón de ejemplo de la superficie cilíndrica, estirada sobre 5 un plano.

[000113] En la figura 7 se muestra el ejemplo de la gráfica de velocidad instantánea según la posición angular del elemento cilíndrico, correspondiente a una marca (fig. 6) que se reproduciría alrededor del cuerpo de un tapón de 44mm de altura y 24mm de diámetro, y que sería utilizada para generar la señal de control de un motor de

10 velocidad variable, para así reducir el tiempo de inactividad en las zonas donde no hay imagen a procesar.

[000114] En la figura 8 se muestra el detalle correspondiente al proceso de marcaje de una línea recta de puntos (801) de un patrón a marcar (802) y su correspondiente curva de modulación temporal (punto a punto) y espacial (803) sobre el elemento cilíndrico sincronizada con la posición instantánea en cada uno de los puntos sobre

15 la superficie del elemento cilíndrico.

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para el marcaje o mecanizado rotativo de elementos cilíndricos que rotan a una velocidad variable, preferentemente tapones de corcho natural, aglomerados de corcho o de materiales sintéticos utilizados habitualmente para cerrar envases de bebidas como vino o similares, que comprende las etapas siguientes:

   A. disponer por lo menos un elemento cilíndrico en uno o varios sistemas de movimiento rotatorio continuo o discontinuo, situado n el campo óptico de acción de por lo menos un cabezal de marcaje o modulador espacial de un sistema láser;

   B. rotar el por lo menos un elemento cilíndrico a una velocidad variable;

   C. detectar la velocidad tangencial instantánea en la superficie del elemento cilíndrico situado en el sistema de movimiento continuo o discontinuo;

   D. posicionar el haz láser sobre la superficie del elemento cilíndrico por medio de modulación espacial del haz láser de manera sincronizada con la velocidad tangencial instantánea en la superficie del elemento cilíndrico;

   E. aplicar una radiación láser focalizada continua o pulsada sobre la superficie del elemento cilíndrico, hasta completar el marcaje de uno o varios puntos o líneas de un patrón predeterminado.
2. 2. Procedimiento para el marcaje o mecanizado rotativo según la reivindicación 1 en donde -el cabezal de marcaje del sistema láser comprende por lo menos dos sistemas de movimiento rotatorio, que tienen como mínimo un elemento cilíndrico cada uno; y en donde -la etapa D de aplicación del haz láser comprende el marcaje de uno o varios puntos colindantes según un primer patrón a reproducir; dicho procedimiento incluye adicionalmente las etapas de: seleccionar un segundo cabezal de marcaje que está disponible en ese instante particular, para el marcaje de uno o varios puntos colindantes de un segundo elemento cilíndrico, basándose dicha selección en la disminución de la cantidad total de tiempo requerido por el proceso de marcaje con el haz láser; conmutar el haz láser al segundo cabezal disponible en ese instante particular para el marcaje de al menos un punto

   o línea según un segundo patrón predeterminado; aplicar una radiación láser continua o pulsada en uno o varios puntos o líneas sobre la superficie del segundo elemento cilíndrico durante su rotación según un segundo patrón predeterminado; repetir las etapas de conmutación y aplicación de la radiación del haz láser a cabezales de marcaje disponibles en el mismo instante hasta completar el marcaje de los patrones predeterminados para cada elemento cilíndrico.

3. 3.

   Procedimiento para el marcaje o mecanizado rotativo según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que entre la etapa A y la etapa B se realiza la sub etapa de detectar la presencia del elemento cilíndrico, y/o justo después de la etapa E y una vez completado el patrón predeterminado a marcar, se retira el elemento cilíndrico del sistema de movimiento rotatorio.

4. 4.

   Procedimiento para el marcaje o mecanizado rotativo según las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que al mismo tiempo que se procesa un primer elemento cilíndrico mediante un cabezal de marcaje determinado, se inicia la disposición y procesado de un segundo elemento cilíndrico conmutando de forma secuencial con el elemento anterior en un segundo sistema de movimiento rotatorio situado en el campo óptico de acción de dicho cabezal de marcaje del sistema láser.

5. 5.

   Procedimiento para el marcaje o mecanizado rotativo según reivindicación 1 a 4 caracterizado por el hecho de que después de la etapa E, se dispone el elemento cilíndrico a marcar mediante radiación láser para la marcación de por lo menos una de las superficies planas del elemento cilíndrico.

6. 6.

   Procedimiento según reivindicación 1 a 4 caracterizado por el hecho de que antes o después de la etapa E se incluye una etapa de detección de errores mediante comparación con un patrón o rango de patrones preestablecidos, y por el hecho de que incluye preferentemente una etapa de clasificación y direccionamiento.

7. 7.

   Dispositivo para el marcaje rotativo o mecanizado de materiales cilíndricos, preferentemente del tipo de tapones de corcho natural, aglomerados de corcho o de materiales sintéticos utilizados habitualmente para cerrar envases de bebidas como vino o similares, apto para realizar el procedimiento descrito en la reivindicación 1, que comprende -por lo menos un sistema de alimentación de elementos cilíndricos en uno o varios sistemas de movimiento rotatorio continuo o discontinuo; -un sistema láser que comprende medios de generación de por lo menos un haz láser; y -medios de control basados en microprocesador, -medios para producir la rotación de un elemento cilíndrico sobre su eje, a velocidad constante o variable, con su superficie cilíndrica moviéndose de forma tangencial al plano focal del sistema láser, -medios de medida de la velocidad tangencial instantánea de la superficie cilíndrica y dirección de giro, -medios de corrección óptica y enfoque de los haces láser, y -medios de modulación espacial de los haces láser sincronizados con la velocidad tangencial instantánea en la superficie cilíndrica del elemento cilíndrico.

8. 8.

   Dispositivo para el marcaje rotativo o mecanizado según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho que

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   comprende: -uno o varios cabezales de marcaje láser incluyendo por lo menos dos sistemas de movimiento rotatorio, que tienen por lo menos un elemento cilíndrico cada uno; -un haz láser apto para el marcaje de uno o varios puntos colindantes según un primer patrón a reproducir; -medios de selección de un segundo cabezal de marcaje disponible en ese instante particular, para el marcaje de uno o varios puntos colindantes de un segundo elemento cilíndrico, basándose dicha selección en la disminución de la cantidad total de tiempo requerido por el proceso de marcaje con el haz láser; -medios de conmutación del haz láser a dicho segundo cabezal de marcaje disponible en ese instante particular; -medios de modulación temporal del haz láser para el marcaje de al menos un punto o línea según un segundo patrón predeterminado; -medios de modulación espacial aptos para la aplicación de una radiación láser continua o pulsada en uno o varios puntos o líneas sobre la superficie del segundo elemento cilíndrico durante su rotación según un segundo patrón predeterminado; y -medios de control basados en microprocesador aptos para repetir las etapas de conmutación y aplicación de la radiación del haz láser a cabezales de marcaje disponibles hasta completar el marcaje de los patrones predeterminados para cada elemento cilíndrico.

9. 9.

   Dispositivo para el marcaje rotativo o mecanizado de materiales cilíndricos según la reivindicación7, caracterizado por el hecho de que además comprende: -medios de detección de la presencia de dichos elementos cilíndricos en los sistemas de movimiento rotatorio continuo o discontinuo y/o medios de extracción de los elementos cilíndricos de los sistemas de movimiento rotatorio continuos o discontinuos, y en donde el dispositivo preferiblemente comprende un cabezal de marcaje láser para por lo menos marcar una de las superficies planas del elemento cilíndrico.

10. 10.

    Dispositivo para el marcaje rotativo o mecanizado según reivindicación 7 caracterizado por el hecho que diferentes cabezales de marcaje láser son aptos para procesar simultáneamente elementos cilíndricos de longitudes variables y/o patrones predeterminados diferentes en cada cabezal de marcaje láser, y preferiblemente cada cabezal de marcaje láser soporta dos elementos cilíndricos que quedan inscritos en el campo de acción del haz láser proyectado a través de los medios de modulación espacial.

11. 11.

    Dispositivo según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que el haz del láser es pulsado mediante modulación electrónica temporal aplicada a la fuente de alimentación del generador láser, en donde los pulsos láser generados mediante los medios de modulación temporal tienen preferiblemente una distribución de potencia sustancialmente plana a lo largo de la duración del pulso.

12. 12.

    Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado por el hecho de que los medios de modulación temporal genera por lo menos una deflexión de 1r orden del haz láser con un ángulo resultante respecto del eje original del eje del haz, controlado mediante el valor de frecuencia de la radiofrecuencia aplicada y de la longitud de onda del láser utilizado, y en donde preferentemente el haz láser reflectado de orden “n” es dirigido hacia unos medios de colimación y posteriormente a unos medios de modulación espacial, y el haz de orden 0 es guiado a un obturador y desechado de forma controlada.

13. 13.

    Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que el haz láser se modula con medios de modulación espacial que comprenden por lo menos uno de los siguientes tipos de deflexión: espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico, deflector acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o preferentemente un conjunto de escáneres galvanométricos XY.

14. 14.

    Dispositivo según reivindicación 13 caracterizado por el hecho de que el haz láser es aplicado durante un rango de tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo de exposición disponible, en función de la duración de la línea y la cantidad de puntos a generar a lo largo de ésta, para un punto dado, perteneciente este punto a la línea

    o al plano XY proyectado.
15. 15. Dispositivo según reivindicación 14 caracterizado por el hecho de que los pulsos láser tienen una tasa de repetición sincronizada en tiempo y espacio con la posición que en cada instante dispongan los medios de modulación espacial, y en donde preferiblemente el dispositivo además comprende medios de medida de velocidad y dirección y medios para detectar un elemento cilíndrico de modo que la repetición de puntos, o de líneas exploradas está sincronizada con el desplazamiento o avance de la superficie lateral del elemento cilíndrico a marcar, dichos medios de medida de velocidad y dirección comprendiendo preferiblemente un tacómetro incremental acoplado al eje de rotación del sistema de movimiento rotatorio.

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