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˜ OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS

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˜ ESPANA

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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA

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kN´umero de solicitud europea: 92921837.8 kFecha de presentaci´on : 09.10.92 kN´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 607 305 kFecha de publicaci´on de la solicitud: 27.07.94

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54 T´ıtulo: Fot´ ometro para el termosellado por inducci´ on de contenedores.

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73 Titular/es: Parsons Brothers Limited

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72 Inventor/es: Turner, Peter, Gatenby

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74 Agente: Pons Ari˜ no, Angel

30 Prioridad: 11.10.91 EP 91202647

Sutton Road Hull HU7 4AZ, GB

45 Fecha de la publicaci´ on de la menci´on BOPI:

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45 Fecha de la publicaci´ on del folleto de patente:

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16.05.96

Aviso:

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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´ on (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas). Venta de fasc´ ıculos: Oficina Espa˜ nola de Patentes y Marcas. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION La invenci´on se refiere a un aparato y un procedimiento para controlar una operaci´on de termosellado por inducci´ on para termosellar elementos de hoja de metal en cierres al recipiente que va a ser cerrado por el citado cierre; empleando un fot´ ometro de alta frecuencia. Antes de describir la invenci´on con detalle, es necesario primeramente comprender el procedimiento de termosellado por inducci´ on, como se utiliza para sellar membranas de metal a trav´es de las aberturas de botellas no met´ alicas y recipientes. El termosellado por inducci´ on es una t´ecnica establecida desde hace mucho tiempo, bien conocida para aquellos en el campo de empaquetado. El sistema se explica con referencia a las figuras 1, 2 y 3 que muestra cierres y las figuras 4 y 5 que muestran la operaci´on de termosellado por inducci´ on. La figura 1 muestra una secci´ on a trav´es de un cierre de pl´ astico (1) que comprende un cuerpo (2), que esta insertado o encajado, y un tamp´ on interno (3) que, en un cierre convencional, forma la superficie de sellado con el cuello del recipiente (4). La figura 2 muestra una secci´ on transversal a trav´es de diferentes tampones, comparando las construcciones utilizadas en los tampones convencionales (termosellado no por inducci´ on) en la figura 2(a) con el tamp´ on termosellado por inducci´ on en la figura 2(b). En la figura 2,(5) representa el componente principal del tamp´ on, un papel, una cartulina o a veces pl´astico o discos de pl´ astico celular. Para productos h´ umedos, los tampones de base de papel se cubren con una capa adhesiva (6) a una pel´ıcula de pl´ astico resistente al agua (7). Para tampones termosellables por inducci´ on, mostrados en la figura 2(b), esta estructura convencional esta cubierta por una capa de cera (8), que ser´ a continua, en un modelo de rejilla o de puntos, a una segunda estructura que comprende el laminado (9), (10), (11). La capa (9) es una capa de papel dise˜ nada para ser capaz de absorber la capa de cera cuando se deshace durante el termosellado por inducci´on. La capa (10) es una hoja de metal en la cual, las corrientes el´ectricas se producen durante el proceso de termosellado por inducci´ on, y que forma una eventual hoja de membrana a trav´es del cuello de la botella, y la capa (11) es una capa de pl´ astico termosellable o una capa adhesiva seleccionada para ser compatible con el material del cuello de la botella (no met´alico) (4). Despu´es de una correcta exposici´on bajo una bobina de inducci´ on, el calor generado por las corrientes inducidas en la hoja (10) derrite y pega la capa de pl´ astico (11) al reborde de la botella (4), y derrite la capa de cera (8) permitiendo que sea absorbida dentro de la capa de papel (9), de forma que la cera no se pegue m´as desde la parte superior del tamp´ on (5, 6, 7) a la hoja de membrana inferior, parte del tamp´ on (9, 10, 11). La figura 3 ilustra la situaci´ on despu´es del exitoso termosellado por inducci´ on cuando el cierre (1) se elimina del recipiente (4). El tamp´ on convencional (3) comprende las capas (5), (6), 2

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(7) que se mantienen todav´ıa pegadas al cuerpo del cierre (2), dejando la hoja (10) todav´ıa entre las capas (9) y (11) pegadas como el sellado a trav´es del cuello del recipiente (4). La hoja de sellado proporciona un segundo sistema de cierre, de alta integridad para la botella, y proporciona una prueba fuerte requerida en muchos productos. Ejemplos del uso de este tipo termosellado por inducci´ on se encuentra en los recipientes farmac´euticos, aceites, qu´ımicos, leche y zumos de fruta. El equipo de termosellado por inducci´on se ilustra de forma esquem´atica en la figura 4. Normalmente comprende una administrador principal accionado por energ´ıa de alto voltaje (12) que genera corrientes de alta frecuencia que alimentan a la bobina de inducci´ on (13), que esta montada sobre un conductor (14) que transporta los contenedores llenos (15), con cierres de termosellado por inducci´ on pre-aplicada (1) debajo de la bobina (13). El suministrador de energ´ıa tiene un controlador de energ´ıa mostrado por (36) y un indicador de la salida de energ´ıa mostrado en (37). B´ asicamente, la unidad de administradora de energ´ıa genera una resonancia de alta frecuencia, alta corriente entre un condensador de capacidad fija interna, mostrado en (18), y la inductancia de la bobina de inducci´ on (13). La corriente alta en la bobina genera un fuerte campo magn´etico, que oscila tambi´en en la misma alta frecuencia que la administraci´ on de corriente. Esta se encuentra normalmente en la gama de pocas d´ecimas de kilohercios a pocos miles de kilohercios (esto es megahercios). Es un campo magn´etico de alta frecuencia que al pasar a trav´es de la hoja de membrana (10) en la cabeza de cierre (1), genera las corrientes inducidas que producen el termosellado. La figura 5 muestra una secci´ on transversal a trav´es de una bobina de inducci´ on (13), una botella (4) y un cierre (1) que indican c´omo las l´ıneas de campo magn´etico generadas por la corriente en la bobina interaccionan con el tamp´ on (3) que contiene la hoja de la membrana. Se muestra una secci´on a trav´es de dos espirales, dos con corriente fuera de la hoja (izquierda) y dos con la corriente dentro de la hoja (derecha). La magnitud de las corrientes inducidas en la membrana de hoja es directamente dependiente respecto de la magnitud del flujo de alta frecuencia que pasa a trav´es de la membrana de hoja, seg´ un la teor´ıa el´ectrica bien establecida. El flujo magn´etico determina la energ´ıa calor´ıfica, y la integral de este flujo magn´etico sobre el per´ıodo completo de exposici´on, como el trabajo es transportado bajo la bobina, determina la energ´ıa total de calor generada en la bobina. Es importante que la exposici´ on del trabajo bajo la bobina, esto es, la integral del flujo magn´etico sobre el per´ıodo de exposici´on, sea correcto para lograr un buen sellado. Una exposici´on demasiado baja y si el sellado es d´ebil, o incompleto alrededor de toda la circunferencia, o totalmente ausente; y una exposici´on demasiado baja significa que la cera pegada ((8) en la figura 2b) no esta completamente derretida. Una exposici´on demasiado alta y calor excesivo gene-

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rado causa una degradaci´ on termal de los materiales del cierre, a menudo parece como papel carbonizado (9) o fisuraci´on c´austica de la capa de pl´ astico (11). Es un problema siempre presente a los embaladores que utilizan termosellados por inducci´ on, especialmente cuando tienen que cambiar los sistemas para diferentes recipientes o cierres, el restablecer las correctas condiciones de exposici´on. Tradicionalmente esto ha sido siempre un proceso aproximado porque la cualidad del sellado no puede ser juzgada hasta que se elimina la cabeza exterior (1) para permitir una inspecci´ on visual. Si el cierre es un anillo tap´on, se rompe el anillo, e incluso si el sellado es bueno, el embalaje debe ser rechazado implicando el gasto del producto y una perdida de eficacia de la operaci´ on de relleno. La exposici´on correcta se encuentra en una combinaci´on de ajustes: a la velocidad del conductor (14), que controla el elemento del tiempo de la exposici´on; la energ´ıa de establecimiento (36) en el administrador a la bobina (13), que controla la fuerza de los campos magn´eticos de alta frecuencia generados por la bobina: y al espacio vertical entre la bobina (13) y las capas de hoja (10) en los cierres de botellas (1) que son transportadas bajo la bobina de inducci´ on. Con a menudo ninguna indicaci´ on de la velocidad del conductor, solamente una indicaci´ on pobre e indirecta de las corrientes a la bobina inductora, y dificultades f´ısicas en la medici´on de los espacios verticales en un ambiente de producci´ on, los usuarios de embalajes de termosellados por inducci´on, necesitan pasar por un proceso de aproximaci´ on, que consume tiempo y gastos, cada vez que se hace un cambio en las operaciones de relleno. Es m´as, los motores de velocidad y salidas de energ´ıa pueden empujarse durante el curso de la producci´ on que se realiza llevando a la formaci´on de sellados pobres detectables solamente al eliminar el cierre principal (1). La posici´on de la entrada de la hoja de metal respecto de la bobina de inducci´ on es muy cr´ıtica en determinar la exposici´on al campo de alta frecuencia generado por la bobina de inducci´on. En la figura 5, el flujo magn´etico, esto es, el n´ umero total de l´ıneas magn´eticas de fuerza que pasan a trav´es del tamp´ on (3) puede parecer que incrementa de forma precisa en tanto en cuanto el espacio vertical decrece, y decrece en tanto en cuanto el espacio aumenta. Adem´as, estas diferencias est´an acentuadas porque, aunque los voltajes inducidos en las hojas de metal son directamente proporcionales al flujo magn´ etico de alta frecuencia que pasa a trav´es de la hoja, el calor producido es proporcional al cuadrado del voltaje y por ello al cuadrado del flujo magn´etico de alta frecuencia. Por ello, variaciones relativamente peque˜ nas en una posici´ on vertical pueden tener grandes efectos desproporcionados sobre la energ´ıa caliente que se dirige a la hoja (10) de los cierres de termosellado por inducci´on. El objeto de la presente invenci´ on es ahora ofrecer un medio para superar estos problemas. Seg´ un la presente invenci´ on, el aparato de control para un equipo de sellado por inducci´ on emplea tampones sellables por calor para botellas o recipientes, los tampones incluyen un elemento

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de hoja met´ alica, consistentes en un fot´ ometro de campo magn´etico de alta frecuencia que tiene una bobina detectora del campo magn´etico dise˜ nada para ser expuesta al mismo flujo magn´etico que el elemento de hoja met´ alica de un tamp´ on dado durante la operaci´on de termosellado por inducci´ on, un dispositivo rectificador para convertir la salida de corriente alterna de la bobina detectora a una salida de corriente continua, un circuito integrado para acumular la citada salida de corriente continua sobre el per´ıodo de exposici´on igual al per´ıodo de exposici´on de la operaci´ on de termosellado por inducci´ on y el dispositivo medidor o visualizador para indicar la salida de corriente continua acumulada por el circuito integrado. Tambi´en seg´ un la presente invenci´ on, un procedimiento para controlar un equipo de sellado por inducci´ on que emplea tampones sellados por calor para botellas o recipientes que utilizan el aparato de control de acuerdo con la presente invenci´on, los tampones incluyen un elemento de hoja de metal y el procedimiento comprende las etapas siguientes: i) hacer pasar la botella o recipiente dado, con el cierre (1) y el tamp´on (3) para ser controlados, a trav´es de un equipo de sellado por inducci´ on (12, 13, 14) y seguidamente controlar el sellado del tamp´ on en la botella o el recipiente. ii) montar al menos la parte de medida (17, 18) del fot´ ometro (16, 17, 18, 19 ´o 27) dentro de la citada botella o el recipiente dado (15), adjuntar un cierre a la citada botella o recipiente, reemplazar el tamp´on (3) del citado cierre con una bobina de medici´ on del campo magn´etico (16), dise˜ nado para ser expuesto al mismo flujo magn´etico que el elemento de la hoja de metal (10) del tamp´ on, y conectando la bobina detectora a la parte de medida. iii) hacer pasar la citada botella o recipiente dado con al menos la bobina detectora y la parte de medida a trav´es del equipo de sellado por inducci´on, en el lugar de la citada botella o recipiente con el cierre adjunto y el tamp´on a ser controlados, y anotar o registrar la lectura sobre el dispositivo indicador (19 ´o 27); iv) ajustar la salida de corriente y/o la altura del trabajo y/o el tiempo de exposici´on del equipo de sellado por inducci´ on; v) repetir las etapas i), iii) y iv) sobre una base de aproximaci´ on hasta obtener el sellado satisfactorio del tamp´ on a la botella o el recipiente y que la lectura apropiada del fot´ ometro sea anotada o registrada. de donde resulta que, para controlar posteriormente la calidad del sellado, o para regular de nuevo el equipo sellado por inducci´ on para la citada botella o recipiente 3

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dado, con el cierre y el tamp´ on a controlar, es suficiente con repetir las etapas iii) y iv) hasta la obtenci´ on de la citada lectura apropiada del fot´ ometro. Una vez que el sistema ha sido establecido, por el procedimiento de aproximaci´ on, el fot´ ometro seg´ un la invenci´ on es utilizada para medir la exposici´on integrada al campo de alta frecuencia magn´etica que recibe el cierre en tal establecimiento. El fot´ometro indica, un valor de caracter´ısticas y cantidades, o mejor, una gama de trabajo, en la cual se obtienen los productos sellados. Puede ser utilizado mientas dura la producci´ on, sin interrupci´on de la misma, para establecer si las condiciones de duraci´ on han sido alteradas, y si es as´ı, que sea utilizado de nuevo como par´ ametros para que la velocidad del conductor, o la energ´ıa, o la longitud de la bobina sean cambiadas con el fin de restablecer los valores preferibles de exposici´on. El fot´ ometro podr´ıa ser utilizado al comienzo de otra producci´ on para restablecer la exposici´on correcta (establecida por el primero y solamente por un procedimiento de aproximaci´ on) ante la producci´ on de botellas rellenas que comienzan a pasar. La invenci´on ser´ a descrita con m´ as detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Se llama la atenci´on sobre FR-A-2352305 que descubre un medidor de fuerza de campos magn´eticos. Tal medidor esta disponible para medir campos magn´eticos de forma instant´ anea pero no incluye los medios para integrar y acumular estos valores instant´aneos sobre un per´ıodo de exposici´on en el cual el medidor puede exponerse a campos magn´eticos no uniformes, para obtener una exposici´ on acumulada o una lectura de dosis?. La invenci´on se describir´ a en m´as detalle con referencia a los dibujos que se adjuntan. Las figuras 1-5 ilustran el estado de la t´ecnica y se han discutido anteriormente. La figura 6 muestra un diagrama de bloque de un fot´ometro seg´ un la invenci´ on. La figura 7 muestra un n´ umero de construcciones de las bobinas propuestas. La figura 8 muestra un fot´ ometro que comprende un circuito integrado muy simple. La figura 9 ilustra un fot´ ometro que comprende un circuito activo integrador. La figura 10 ilustra una de un n´ umero de posibles construcciones pr´acticas. La figura 11 ilustra otra construcci´ on pr´ actica. La figura 12 muestra un circuito que combina la funci´ on del fot´ ometro con una funci´ on de campo magn´etico. la figura 13 ilustra una realizaci´ on en la cual se establecen comunicaciones sin cable entre el dispositivo de visualizaci´on y el archivador del circuito. El fot´ ometro completo de la invenci´ on comprende 4 elementos esenciales mostrados esquem´ aticamente en la Figura 6. En la Figura 6, (16) se representa una bobina detectora para responder al flujo magn´etico de alta frecuencia; (17), marcado con una R, es un dispositivo rectificador que convierte la alta frecuencia de corriente alterna desde la bobina (16) a corriente continua: 4

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(18), marcada con I, es un circuito integrado que integra la corriente continua de R sobre el per´ıodo de la medida de exposici´on; y (19), marcado M, es un aparato medidor o visualizador para indicar la magnitud precisa de la exposici´ on integrada. La bobina (16) esta construida de forma que pueda efectivamente reemplazar el tamp´on termosellable (3) en un cierre (1). El di´ ametro de salida de la bobina es el mismo que el di´ametro del tamp´ on y la bobina esta montada en el mismo plano que el cual el tamp´ on esta colocado y simulado. Por ello, la bobina est´a expuesta para precisamente el mismo flujo magn´etico que el cierre cuando pasa bajo la bobina. Preferiblemente diferentes tama˜ nos de cierres podr´ıan tener diferentes controles de tama˜ nos para encajar los di´ ametros de los tampones para el uso en los procedimientos de medida de la exposici´on. El n´ umero de vueltas en la bobina es elegido de forma que la corriente alterna inducida en la prueba de la bobina sea preferiblemente del orden de varios voltios para facilitar la medici´on en el resto del circuito, pero la invenci´on no esta restringida de ning´ un modo a tales voltajes, y aquellos expertos en la materia de la ingenier´ıa electr´onica pueden igualmente trabajar con voltajes o milivoltios o cientos de voltios. El voltaje inducido es proporcional al numero de vueltas de la bobina, el flujo magn´etico (la integral de la potencia del campo sobre el a´rea adjunta de la bobina) y la alta frecuencia. Por ello, las bobinas a ser utilizadas con cierres peque˜ nos, utilizando membranas de hojas de una superficie peque˜ na y expuestas a flujos magn´eticos bajos, requerir´ıan m´ as vueltas para una salida dada que las bobinas a ser utilizadas con cierres de un mayor di´ ametro. La figura 7 muestra un numero de construcciones de bobinas propuestas aunque la invenci´ on no esta limitada a los ejemplos mostrados, y otras construcciones conocidas para aquellos expertos en la t´ecnica que responden a flujos magn´eticos experimentados por el cierre de las hojas con un di´ ametro m´ as largo de cierres. En la figura 7, se muestran un cierre (1) y un tamp´ on (3) para indicar las dimensiones relativas de las bobinas. (20) representa una bobina de varias vueltas apretadas de cables en una bobina del mismo di´ametro que el tamp´on (3). (21) representa una bobina enrollada como una espiral plana con todas las vueltas en el mismo plano que el tamp´ on (3). Se muestra intercalados entre los discos aislantes de soportes (21a) y (21b), pero puede ser tambi´en encapsulado en resina dentro del cierre (1) en lugar del tamp´ on (3). (22) muestra un cuadro de circuito impreso con una espiral plana enrollada gravada sobre una superficie con conexiones en el centro y bordes con la bobina. La bobina mostrada en (20) puede estar construida de forma similar como una espiral apretada confinada en el a´rea del borde de un disco de cuadro de circuito impreso preciso. (23) muestra una vista en planta de una realizaci´ on preferente utilizando un cuadro de circuito impreso de dos caras en la cuales el conductor de una cara, muestra espirales s´olidas fuera del centro (23a) hacia el borde (23b) donde se pone en conexi´ on a trav´es del cuadro a una espiral similar conductora sobre la cara

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opuesta, cuyas espirales se vuelven hacia el centro (23a) donde esta conectada a un conector principal. Los cuadros de circuitos impresos pueden ser r´ıgidos o flexibles, el u ´ltimo estimula mejor el grosor de la hoja de inserci´on (10) de un tamp´ on cierre que es simulado. La ventaja de la construcci´ on en espiral es que el voltaje inducido es la integral del voltaje inducido sobre el a´rea total del tamp´ on, en el cual el calor es generado, siempre que la construcci´ on circular (20) mida el flujo magn´etico de las experiencias de borde exterior, siendo esta el a´rea donde el tiene lugar el termosellado. Con referencia a la figura 6, la bobina detectora (16) est´ a conectada a la parte de medida del circuito (17), (18), (19). Se conecta primero a un circuito rectificador, (17) en la Figura 6, que convierte la alta frecuencia de corriente alterna inducida en la bobina a corriente continua. Existen varios circuitos conocidos que son aplicables para aquellos expertos en ingenier´ıa electr´onica. Visto que el voltaje esta bien en exceso de 0.6 voltios (el voltaje pierde a trav´es de un diodo semiconductor), pueden ser utilizados un diodo de silicona simple o un diodo puente. La corriente continua del dispositivo rectificador (17) se alimenta por un circuito integrado. Existen numerosos circuitos conocidos para aquellos expertos en electr´ onica posibles que pueden ser utilizados. Un circuito integrado simple carga un condensador de capacidad fijo a trav´es de un resistor, y en tanto en cuanto el voltaje construido con el condensador de capacidad fijo mantenga solo una peque˜ na fracci´ on de la entrada del voltaje, este proporciona un apropiado circuito pasivo integrado. Tal circuito se muestra en la figura 8. En la figura 8. L1 representa una bobina detectora (16) en la figura 6, (y cualquiera de los ejemplos mostrados en la figura 7). D1 es un diodo semiconductor que sirve como un dispositivo rectificador. (17) en la figura 6, resistor R1 y condensador de capacidad fija C1 representa el circuito integrador (18) en la Figura 6 y M1 representa un medidor. (19) en la figura 6, para medir el voltaje sobre el condensador de capacidad fijo S1 es un bot´ on de encendido que corta el voltaje sobre el citado condensador en la preparaci´ on de una nueva medida. Los valores de R1 y C1 est´ an seleccionados de forma que el voltaje generado sobre C1, (la integral de la corriente a trav´es de R1 sobre la duraci´ on del control de medida, dividido por el valor de la capacidad) es solamente una peque˜ na fracci´on del voltaje inducido en la bobina (16). El voltaje generado por el integrador viene dado por la f´ ormula V1 = R 1C 1 1

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Si el V1 (el voltaje sobre el integrador) es peque˜ no en relaci´on con VL (el voltaje desde la bobina) entones el termino V1 en la integral puede no ser tenido en cuenta. La figura 9 muestra el uso de un circuito integrador en el cual la salida no necesita estar limitada a peque˜ nos voltajes respecto de la entrada de los voltajes. L2 representa la bobina (16). D2

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es un diodo que act´ ua como un dispositivo rectificador (17), R2 y C2 son b´ asicamente los mismos que el aparato integrador en la Figura 8, excepto lo utilizado en conjunci´on con el amplificador operacional (24). El voltaje sobre el condensador de capacidad C2 es independiente de su propio voltaje. V1 = R 1C 2 2

R t (VL -0.6) - V1 dt 0 2

Adem´as, la baja impedancia de la salida del amplificador operacional no impone limitaciones sobre el dispositivo indicador del voltaje (19). En la figura 9, el interruptor S2 puede ser utilizado para restablecer la medici´ on de la exposici´on por la descarga de condensador de capacidad a trav´es del resistor R3 mostrado por las posiciones con rayas de S2. El amplificador operacional (24) debe ser seleccionado para tener una impedancia bien en exceso de la del resistor R2. El voltaje generado por el circuito integrado (18) esta conectado a un aparato indicador del voltaje (129). El circuito simple mostrado en la figura 8 requiere un dispositivo de medici´ on de voltaje con una entrada de impedancia en exceso de aquella del resistor R1 utilizado en el circuito integrado (18), por otro lado el condensador de capacidad C1 pierde su voltaje a trav´es del medidor. Los volt´ımetros digitales y los medidores de paneles normalmente tienen una entrada de impedancia t´ıpica de 100 megahomnios y est´ an bien dispuestos para esta aplicaci´on. Tal limitaci´on no se aplica al circuito en la figura 9, pero un volt´ımetro digital permanece como medio preferente de una adecuada visualizaci´on de la lectura para un fot´ ometro de campo magn´etico de alta frecuencia. Existe numerosas construcciones posibles para el fot´ ometro de esta invenci´on. La figura 10 muestra una bobina (16) montada en un cierre (1), unida a la botella para pasar bajo la bobina de inducci´ on (13) en lugar de una botella normal o conductor (14). Un alambre flexible de la bobina se conecta al circuito medidor adjunto que puede ser transportado unido o dentro de la botella con un panel cortado como se muestra. En donde los cierres son suficientemente grandes, es posible utilizar t´ecnicas de microcircuitos conocidas para aquellos expertos en ingenier´ıa electr´onica para construir toda la bobina medidora, rectificador, integrador y visualizador de voltaje en un cierre como se muestra en la Figura 11. Una bobina circular (16) se muestra encapsulada en el mismo plano en el que estar´ıa situada una membrana de hoja (10). Se muestra el visualizador de voltaje (19) y a continuaci´on se encapsula el circuito integrado para la rectificaci´on e integraci´on. El fot´ ometro, en la forma de cierre, incorpora un bot´ on de encendido y apagado (25) y un bot´ on de restablecimiento (26). En otra realizaci´ on preferente de la invenci´on, el fot´ ometro puede cambiarse desde el m´etodo integrado a un m´etodo de lectura directo para dar una medida directa del campo magn´etico en la posici´on de la bobina detectora. 5

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Esta caracter´ıstica es u ´ til para comprobar la salida de campo magn´etico de la bobina de inducci´ on independientemente de la salida de energ´ıa del indicador, la figura 4 (17) de la unidad de suministro de energ´ıa de calor. La caracter´ıstica es tambi´en u ´ til en un conductor estacionario para establecer la salida de energ´ıa y una bobina de inducci´ on para dar un flujo magn´etico de alta frecuencia previamente utilizado en la posici´on de los cierres, y para establecer la l´ınea correcta central en un m´aximo flujo magn´etico para el paso de las botellas bajo la bobina de inducci´ on. La figura 12 muestra un circuito que combina un fot´ ometro y las funciones de un campo magn´etico en el mismo instrumento. En la figura 12, en el modo de lectura de la exposici´on, la bobina detectora L3 esta conectada v´ıa el rectificador D3 para integrar el circuito R3 y C3 y el medidor M3 mide altos voltajes en el condensador de capacidad C3 que representa la exposici´on total de los campos magn´eticos de alta frecuencia durante el sellado por inducci´ on. Con los interruptores acoplados S3a, b, c en las posiciones rayadas. El voltaje rectificado desde la bobina es suavizada por el condensador de capacidad C4 y est´a dividido por los resistores R4 y R5 para producir un voltaje reducido, adecuado para el volt´ımetro M3. Este voltaje representa una medida del flujo magn´etico de alta frecuencia que atraviesa la bobina detectora. El voltaje preferible que mide el aparato y el indicador es un volt´ımetro digital. Estas medidas requieren una bater´ıa u otras fuentes de energ´ıa para operar. En otra realizaci´ on de la invenci´ on, se sustituye un suministrador de bater´ıa de energ´ıa para el medidor por un circuito de suministro de energ´ıa que es energetizado por voltajes inducidos bien en el control de la bobina en si mismo, o bien por una bobina separada montada cerca de control de la bobina. Ya que la energ´ıa requerida lleva un volt´ımetro de visualizaci´on de cristal l´ıquido que es muy peque˜ no, la carga extra de la bobina de inducci´ on es insignificante. Utilizando las t´ecnicas de ingenier´ıa electr´onicas comunes en c´amaras y relojes digitales LCD, es perfectamente pr´actico para combinar un fot´ ometro de energ´ıa propia o de bot´ on de bater´ıa de energ´ıa, seg´ un esta invenci´on, en un cierre que puede ser utilizado por motivos de control en lugar de cierres convencionales en operaciones de termosellado por inducci´on. En otra realizaci´ on preferente de la invenci´ on, el voltaje sobre el circuito integrado (18) que representa la exposici´on a un campo magn´etico de alta frecuencia se transmite a un indicador alejado o dispositivo de visualizaci´ on utilizado en procedimientos de control de calidad. Tal realizaci´on se muestra en la figura 13. En la figura 13, el suministrador de energ´ıa de calor por inducci´ on (12) alimenta la energ´ıa a la bobina de inducci´ on (13), El conductor (149) lleva botellas (15) y el fot´ometro de la botella, que tiene una bobina de detecci´ on (16) en el cierre, debajo de la bobina de inducci´ on (13). La bobina de inducci´ on (16) esta conectada a la parte medidora del circuito, (17) y (18), que, en esta realizaci´on, transmite el valor del voltaje a un dispositivo de visualizaci´ on externo o indicador 6

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o aparato de grabaci´ on mostrado por (27). La invenci´on puede ser utilizada de la siguiente forma. Una vez, y solamente una, para cada combinaci´ on de botellas y cierres, podr´ıa ser utilizado el m´etodo de aproximaci´on para establecer un l´ımite de trabajo inferior, un l´ımite de trabajo superior, y un establecimiento de trabajo preferible u o´ptimo, para combinaciones de establecimiento de energ´ıa, tama˜ no del trabajo y velocidad del conductor. Entonces para cada uno de estos par´ametros de bobina detectora (16), montada en un cierre (1), se une a la botella o al recipiente que es utilizado de forma que la bobina detectora (16) se sit´ ua en la misma posici´on y plano que ocupar´ıa normalmente la hoja de entrada (10) en el tamp´ on (3). La bobina est´ a conectada al fot´ ometro que esta encendido y restablecido para leer cero. La botella con el fot´ometro se sit´ ua sobre el conductor en lugar de una botella formal y el resultado de la lectura del fot´ ometro se archiva para un futuro uso. Utilizando la opci´ on de lectura del campo directo, la salida magn´etica de alta frecuencia de la bobina de inducci´ on en contacto con el centro de la bobina encapsulada de inducci´ on (13). Adem´ as, el flujo magn´etico de la posici´on de sellado, esto es, en el punto medio transversal bajo la bobina, puede ser archivado de forma similar para una futura referencia. Para mediciones futuras, la energ´ıa de la bobina de inducci´ on puede ser restablecida para dar la misma salida de flujo magn´etico de alta frecuencia, el tama˜ no de la bobina puede restablecerse para dar la misma exposici´on total que se dio como o´ptima en el comienzo, una vez solamente, como control de aproximaci´on. Por ello, se ahorran mucho material y tiempo (contenedores y contenidos) para futuras operaciones. Adem´as es la intenci´on de que el fot´ ometro de esta invenci´on deber´ıa ser tambi´en utilizado de forma intermitente para controlar una larga producci´ on, y si es necesario permitir un ajuste del establecimiento de operaciones con el fin de mantener la exposici´on correcta para un buen sellado. De este modo, la necesidad de una inspecci´ on frecuente (que es destructiva a los contenedores que incorporan anillos de cierre) es altamente reducida y la eficiencia de la operaci´ on es mejorada enormemente. Se ilustra la operaci´on de la invenci´on, pero en ning´ un momento limitada a los siguientes ejemplos: Ejemplo 1 Se utiliz´ o una bobina detectora construida como en la figura 7, (23). Un di´ ametro de 60mm de bobina de doble espiral, 5 vueltas a cada lado, fue gravada en una tarjeta de doble circuito impreso con las terminaciones perif´ericas conectadas a trav´es de la tarjeta de circuito, y las terminaciones centrales conectadas a los cables visuales co-axiales. La bobina detectora fue montada en “63 mm” de cierre pl´ astico en un lugar de la inducci´ on del tamp´ on sellado por calor. El alambre coaxial conecta la bobina a un circuito construido como se muestra en la figura 12, que tiene los siguientes componentes de valores: L3- dos veces 5 vueltas espirales. un di´ ametro 60 mm D3- diodo de silicona

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C2- 0.47 microfaradios (tipo de poliester de baja permeabilidad)

R3 17 megaomnios C3- 20 microfaradios tiempo constante (R3xC3) 340 segundos 5

M3- 200 mV 3 1/2 d´ıgito LCD panel de medida (RS Tipo Componentes OEM 2 u) impedancia de entrada 100 megahomnios

L2- 2 veces 10 vueltas en espiral un di´ ametro de 63 mm D2- diodo de silicona R2- 100 megaomnios

Op. Amp- ICL 7611 DCPA conducido por +- 5 voltios de administraci´on de corriente continua R3- 1 k omnios (resistores cortos)

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El cierre conteniendo la bobina detectora fue unido a 5 l. de un recipiente de polietileno de alta densidad fluorizado (suministrado por Airopak de B´elgica) y medidas de control utilizando Enercon 2kW m´aquina de sellado por calor que tiene un “t´ unel” de bobina inductora (una forma de U inversa amplia). El agujero de aire entre la bobina encapsulada y el control de cierre era de 8 mm y la inducci´ on por calor fue establecida para indicar “60%” salida de energ´ıa. La operaci´ on de frecuencia de salida era de 36 kHz. La aproximaci´ on inicial de sellado que utilizan el Tipo IHS 705 de tampones de inducci´on termosellables (de Sonoco Capseal Liners, Slough UK), una tiempo de exposici´ on en la bobina de 3.5 segundos se consider´ o como demasiado baja para ofrecer un sellado completo. El fot´ ometro, bajo las misma condiciones, dio una lectura de 600 (representando 60.9 mV sobre el volt´ımetro M3). Se consider´o demasiado alto un tiempo de exposici´on de 4,7 segundos y caus´ o decoloraci´on del papel aunque el sellado fuera bueno. En el fot´ ometro de esta invenci´on, el medidor lee 800. Ajustando el tiempo de exposici´ on a 4.1 segundos, que dio una medici´on de lectura 700, se obtuvieron buenos sellados en las botellas con los cierres y tampones Tipo IHS 705. Por ello, para futuras exposiciones con las mismas botellas, “63 mm” cierres y tampones del tipo IHS 705, los par´ ametros utilizados previamente, pueden estar bien ajustados, bien a los par´ ametros de energ´ıa, tama˜ no del trabajo, o velocidad del conductor, para dar al fot´ ometro la lectura de 700. Unas buenas condiciones de sellado se restablecen sin la necesidad de un control de aproximaci´ on. Ejemplo 2 La bobina detectora era similar a la descrita en el Ejemplo 1, pero el di´ametro total era de 63 mm, y con diez vueltas en forma de espiral desde el centro hacia el borde, conectada, a trav´es de la tarjeta, a 10 vueltas en espiral hacia detr´ as al centro en la cara opuesta. Esto fue utilizado en conjunci´ on con el circuito integrado utilizando un amplificador operacional como se muestra en la figura 9. El amplificador operacional fue del tipo CMOS ICL 7611 DCPA que tiene una impedancia de entrada de 1012 omnios, adecu´andose a los requisitos resistencia del resistor R2. Componentes en la Figura 9

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M- m´as un mult´ımetro digital manual La bobina detectora fue colocada en la misma posici´on que el cierre de tamp´ on ocupar´ıa detr´ as de la misma bobina Enercon de termosellado por inducci´ on como se utiliz´ o en el ejemplo 1. Al 50% de la salida de energ´ıa indicada en la inducci´ on de termosellado, el gr´ afico archivador mostr´ o la exposici´on del campo magn´etico de alta frecuencia acumulando en la gama de 200 mV por segundo, necesitando 2.5 segundos para alcanzar la exposici´on de 500. Con la salida de energ´ıa establecida por encima de un 68% indicado, el gr´ afico archivador mostr´ o una exposici´ on acumulada en 263 unidades (aqu´ı milivoltios) por segundo. En este establecimiento, eran necesarios 1.9 para lograr la misma exposici´on de 500. Ejemplo 3 El ejemplo ilustra el uso de la invenci´on, no solamente para medir la exposici´on, sino tambi´en en su m´etodo de no integraci´on, para observar la salida de la bobina de inducci´ on y el flujo magn´etico en la posici´on de trabajo del cierre durante una operaci´ on de termosellado por inducci´ on. La bobina detectora comprende 5 vueltas apretadas de cable que tienen un di´ ametro de 60 mm como se muestra en la figura 7, (20). La bobina detectora estaba montada en un cierre de pl´ astico de “63 mm” en lugar de un tamp´ on termosellable. El cierre fue unido a 5 l. de recipiente de pl´ astico. Esta bobina detectora fue utilizada en un circuito como se muestra en la figura 12. Componentes L3- vueltas 60 mm di´ ametro.

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D3- diodo de silicona C3- 10 microfaradios Tiempo constante (R3 x C3) 1000 sec.

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M3- 200mV panel de visualizaci´ on de cristal l´ıquido, 100 megaomnios de impedancia de entrada C4- 0.01 microfaradios R4- 39 000 omnios R5- 220 omnios

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R6- 1000 omnios El medidor fue utilizado en conjunci´ on con la misma m´aquina de termosellado por inducci´ on 2kW Enercon y la bobina de inducci´ on como en los ejemplos previos. En este ejemplo, la botella con la bobina de control fue controlada est´ atica en intervalos de espacio de 30 mm entre la superficie de la bobina de inducci´ on y el cierre que 7

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mantiene la bobina detectora. El efecto de cambiar la salida de energ´ıa a la bobina de inducci´ on fue observado en: (i) la salida de campo magn´etico de alta frecuencia, medida sin espacio entre el cierre y la bobina y con el medidor en el m´etodo de medida del campo magn´etico; (ii) el flujo magn´etico de alta frecuencia en la posici´on de “trabajo” del cierre con 30 mm de espacio y el medidor en el m´etodo de medida de campo magn´etico; (iii) la gama de acumulaci´ on de exposici´ on de los campos de alta frecuencia en la posici´ on de “trabajo” con el medidor en su m´etodo de exposici´on integrado. Se hicieron las siguientes lecturas (mV x 10) Energ´ıa de la m´aquina indicada Campo magn´etico de alta frecuencia Campo de alta frecuencia de 30 mm Gama de exposici´on (unidad/segundos)

52%

70%

90%

869

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Este dato puede ser utilizado para restablecer la m´ aquina de operaciones. Por ejemplo, la salida de energ´ıa de la bobina puede ser restablecida para producir la misma fuerza de campo de flujo magn´etico de alta frecuencia como, por ejemplo, en el 70% establecido, ajustando la energ´ıa para dar al campo magn´etico una lectura de 1153, mejor que confiar en las indicaciones indirectas representadas por la salida de energ´ıa de la maquina. El tama˜ no del trabajo puede ser ajustado para dar una lectura para el flujo en la posici´ on de cierre de 385 en el medidor. Este es el par´ametro m´as importante, ya que determinada la energ´ıa total generada en los tampones por inducci´ on de calor. El establecimiento final de la velocidad del conductor determina la exposici´on total del campo magn´etico de alta frecuencia, y se establece utilizando el fot´ ometro en su m´etodo integrador para dar una lectura de exposici´ on establecida por previas aproximaciones para ofrecer un buen sellado. Tales medidas hechas en el fot´ometro proporcionan una adecuada medici´ on de las condiciones del procedimiento por motivos del control de calidad, de manera que hasta ahora no hab´ıa sido posible.

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REIVINDICACIONES 1. Aparato de control para un equipo de sellado por inducci´ on que emplea tampones termosellables para botellas o recipientes, los tampones incluyen un elemento de hoja met´ alica, caracterizado porque el aparato comprende un fot´ ometro de campo magn´etico de alta frecuencia que tiene una bobina detectora del campo magn´etico (16) dise˜ nada para ser expuesta al mismo flujo magn´etico que el elemento de hoja met´alica (10) de un tamp´ on dado (3) durante la operaci´ on de termosellado por inducci´ on, un dispositivo rectificador (17) para convertir la salida de corriente alterna de la bobina detectora (16) a una salida de corriente continua, un circuito integrado (18) para acumular la citada salida de corriente continua sobre un per´ıodo de exposici´on igual al per´ıodo de exposici´on de la operaci´ on de termosellado por inducci´on y un dispositivo de medida o dispositivo indicador (19) para indicar la salida de la corriente continua acumulada por el circuito integrado. 2. Aparato de control seg´ un la reivindicaci´ on 1, caracterizado adem´as porque, para cualquier tamp´ on especial (3), el elemento de la hoja de metal (10) es un disco plano de un tama˜ no dado y la bobina detectora (16) es una bobina detectora plana (20, 22 o 23) del mismo di´ ametro que el elemento de la hoja de metal y esta dispuesta en el aparato de control para estar en la misma posici´on que el elemento de la hoja de metal. 3. Aparato de control seg´ un la reivindicaci´ on 2, caracterizado adem´as, porque las espirales de la bobina detectora (20) tienen el mismo di´ ametro. 4. Aparato de control seg´ un la reivindicaci´ on 2, caracterizado adem´as porque la bobina detectora tiene la forma de una espiral (21) 5. Aparato de control seg´ un cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado adem´as porque la bobina detectora tiene la forma de un circuito impreso, r´ıgido o flexible, de una o dos caras (22 ´o 23). 6. Aparato seg´ un cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado adem´as porque la bobina (16) est´ a montada sobre un cierre (1) para una botella o recipiente (15), y que el resto del aparato de control (17, 18, 19) esta contenido en el interior de la botella o recipiente. 7. Aparato seg´ un cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado adem´as porque la bobina (16) est´ a montada sobre un cierre (1) para una botella o recipiente (15), la parte de medida que comprende un aparato de rectificaci´ on (17) y un circuito integrado (18) est´ a contenida en el interior de una botella o recipiente, y est´ an previstos medios para transmitir la salida de corriente continua acumulada por el circuito integrador a un dispositivo indicador, un indicador o un dispositivo de registro exterior remoto (27). 8. Aparato de control seg´ un cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 7, caracterizado adem´as

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porque el fot´ ometro (16, 17, 18, 19) tiene medios de conmutaci´ on (S3a, S3b, S3c) para conmutar el dispositivo de medida entre un sistema de integraci´ on y un sistema de medida directa del campo magn´etico. 9. Aparato de control seg´ un cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado adem´as porque el fot´ ometro (16, 17, 18, 19) es alimentado por un flujo magn´etico producido por un equipo de sellado por inducci´ on. 10. Procedimiento para controlar un equipo de sellado por inducci´ on que emplea tampones sellados por calor para botellas o recipientes que utilizan el aparato de control definido en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a 9, los tampones que incluyen un elemento de hoja de metal y el procedimiento comprende las etapas siguientes: i) hacer pasar la botella o recipiente dado, con el cierre (1) y el tamp´on (3) para ser controlados, a trav´es de un equipo de sellado por inducci´ on (12, 13, 14) y seguidamente controlar el sellado del tamp´on sobre la botella o el recipiente. ii) montar al menos la parte de medida (17, 18) del fot´ ometro (16, 17, 18, 19 ´o 27) dentro de la citada botella o el recipiente dado (15), adjuntar un cierre a la citada botella o recipiente, reemplazar el tamp´on (3) del citado cierre con una bobina de medici´ on del campo magn´etico (16), dise˜ nada para ser expuestos al mismo flujo magn´etico que el elemento de la hoja de metal (10) del tamp´ on, y conectando la bobina detectora a la parte de medida. iii) hacer pasar la citada botella o recipiente dado con al menos la bobina de medida y la parte de medida a trav´es del equipo de sellado por inducci´ on, en el lugar de la citada botella o recipiente dado con el cierre y el tamp´ on unidos a ser controlados, y anotar o registrar la lectura sobre el dispositivo indicador (19 o´ 27); iv) ajustar la salida de corriente y/o la altura del trabajo y/o el tiempo de exposici´ on del equipo de sellado por inducci´on;

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v) repetir las etapas i), iii) y iv) sobre una base de aproximaci´ on hasta obtener el sellado satisfactorio del tamp´ on a la botella o el recipiente y que la lectura apropiada del fot´ ometro sea anotada o registrada. de donde resulta que, para controlar posteriormente la calidad del sellado, o para regular de nuevo el equipo sellado por inducci´ on para la citada botella o recipiente dado, con el cierre y el tamp´ on a controlar, es suficiente con repetir las etapas iii) y iv) hasta la obtenci´ on la citada lectura apropiada del fot´ ometro.

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tegraci´ on y un sistema de medici´on directo del campo magn´etico para determinar la magnitud del flujo magn´etico generado por el equipo de sellado por inducci´ on (12, 13, 14).

11. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 10, caracterizado adem´as porque el fot´ ometro (16, 17, 18, 19 o´ 27) se conmuta por medios de conmutaci´on (S3a, S3b, S3c) entre un sistema de in5

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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposici´ on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´ on del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a Espa˜ na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´ an ning´ un efecto en Espa˜ na en la medida en que confieran protecci´ on a productos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.

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Esta informaci´ on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.

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