JP7199356B2 - リールホルダ - Google Patents

Description

本発明は、概して、回転するリールのための機械式ホルダ又は支持体の分野に関する。より詳細には、本発明は、包装材料のリールのためのリールホルダ、充填機システム及び充填機に関する。

食品包装産業において、多くの場合、折り返され、内容物で充填され、封止されるカートンベースの多層積層体によって包装容器が製造される。多くの食品包装機のために包装材料、例えば複合多層包材が大型の包材ロールで提供され、ここで、各ロール又はリールは、多数の包装容器、多くの場合に数千の包装容器のための包材を含む。包材を有する大型のリールは、包装容器に充填される食品に応じて予め印刷される。多層包材は、包装容器内に保存されることを目的とした製品に合わせた異なる層も含む。幾つかの包材は、冷蔵され、比較的近い将来に消費されることを目的とした生鮮製品のために作成される一方、他の包材は、食品を長期間保存するために無菌の包装容器を対象とする。従って、正しい包材が目的の製品のために用いられ、それにより、正しい印刷が最終的に正しい包装容器製品となること、及び正しい種類の包材が正しい製品のために用いられることの両方が重要である。包材を有するリールは、多くの場合、それぞれ包材のリールを受けることを目的とした２つのマンドレルを含むいわゆる自動接合ユニットによって包装又は充填機に供給される。１つのリールが空である場合、自動接合ユニットは、第２のリールの包材の開始部を第１のリールの包材の端部に自動的につなぎ合わせる。間違ったリールが自動接合ユニットに投入され、間違ったリールが用いられた場合、充填機を停止しなければならず、再度開始する前にそれを除去しなければならず、多大な費用を要し、結果として大量の廃棄製品を生じる可能性がある。従って、大量の製品を扱う場合、製品と、リールによって提供される材料との一致を維持することが重要である。更に、多様な製品を製造する充填機において様々な包材を有するリールの取り扱いを容易にするように設計された以前の解決法は、既存の充填機環境及びセットアップにおいて実施するには面倒である。機械の費用のかかる再構築を避けるために、既存のセットアップを用いることが極めて望ましいが、多くの場合、リールを保持するマンドレルの近傍における空間的制約から生じる困難が存在する。

従って、包材を扱うため、特に間違った包材を有するリールを用いるリスクを低減することを含め、より多くの上述した問題及び妥協案を回避することを可能にするための改良されたシステムが有利である。

従って、本発明の実施例は、好ましくは、上記で特定したような当該技術分野における１つ以上の欠陥、欠点又は問題を、添付の特許請求の範囲に従う装置を提供することによって個々に又は任意の組み合わせで軽減、減少又は解消することを求めるものである。

第１の態様によれば、リールホルダであって、包材を備えたリールを受け且つ保持するための開口と、タグ内に格納された情報を受信するために、前記リール内に提供されるタグと通信するようになされたトランシーバとを含むリールホルダが提供される。

第２の態様によれば、第１の態様によるリールホルダと、タグを備えたリールとを含む充填機システムが提供され、前記リールホルダは、前記タグ内に格納された情報を受信するために、前記タグと通信するようになされたトランシーバを含む。

本発明の更なる実施例は、従属請求項において定義され、開示の第２の態様のための特徴は、必要な変更を加えて第１の態様と同様である。

開示の幾つかの実施例は、リール上に提供される包材の識別を容易にする改良されたリールホルダを提供する。

開示の幾つかの実施例は、リール上に提供される包材のより正確な又は信頼性のある識別を可能にするリールホルダを提供する。

開示の幾つかの実施例は、回転するリール上に提供される間、包材の識別における向上した精度を提供する。

開示の幾つかの実施例は、リール上に提供される包材を識別するためのよりコンパクトなシステムを提供する。

開示の幾つかの実施例は、より頑丈なリールホルダを提供する一方、リール上に提供される包材の識別を可能にすることもできる。

開示の幾つかの実施例は、既存の充填機内に実装することが容易な改良されたリールホルダを提供する。

開示の幾つかの実施例は、既存の充填機上での包材識別システムの安価な実装を提供する。

開示の幾つかの実施例は、充填機を制御する既存の通信ネットワークにおける包材識別システムの向上した統合を提供する。

本明細書に用いられる場合の用語「含む／含んでいる」は、記載された特徴、整数、ステップ又は構成部品の存在を指定するように解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成部品又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではない。

本発明の実施例が可能であるこれら及び他の態様、特徴及び利点は、添付図面を参照して、本発明の実施例の以下の説明から明らかとなり、説明される。

リールホルダ及び包材を保持するリールの充填機システムを有する充填機の一実施例の概略図である。 リールホルダの一実施例の概略図である。 図２ａにおいて見られるようなリールホルダの一実施例であるが、リールホルダの内部を見るために切り取られた概略図である。 リールを保持するリールホルダの一実施例の斜視図での概略図である。 リールホルダに保持されるリールの一実施例の概略図である。 リールを保持するリールホルダの一実施例の側面図での概略図である。 リールホルダの内部を見るために切り取られたリールホルダの一実施例の斜視図での概略図である。

ここで、添付図面を参照して本発明の特定の実施例を説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書中に述べる実施例を限定的なものとして解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施例は、本開示が十分且つ完全であるように提供され、当業者に対して本発明の適用範囲を十分に伝える。添付図面に示された実施例の詳細な説明において用いられる用語は、本発明の限定であることを目的としていない。図面において、同様の番号は、同様の構成要素を指す。

図１は、リール２００を担持するようになされたマンドレル２０４を有する充填機４００を示す。包材２０１を備えたリール２００を図４に示す。包材２０１は、リール２００の中央シリンダ２０５上に巻回され、マンドレル２０４は、リール２００を保持するために中央シリンダ２０５に挿入されるようになされる。マンドレル２０４のそれぞれは、中心軸２０３を中心として回動することができる。軸２０３は、それぞれのマンドレル２０４の各側面上でホルダ１００に回動可能に受けられる。ホルダ１００は、充填機４００のフレーム４０２に取り付けられて、充填機４００に対するリール２００の固定を提供する。包材２０１は、次いで、リール２００から充填機４００に移送されて処理される。

図２ａは、包材２０１を備えたリール２００を受け且つ保持するための開口１０１を含むリールホルダ１００を示す。開口１０１は、リール２００の軸２０３の挿入が容易となるように編成される。例えば、開口１０１は、軸２０３をその最終位置に固定させる開口１０１の一部１１６よりも広い開口を有する案内部１１５を含む。案内部１１５は、側面からのリール２００の挿入を提供するため、図２ａに示すように水平方向の外側に開口する。ホルダ１００はまた、軸２０３を開口１０１に且つ必要に応じてホルダ１０１の最終位置１１６に更に案内するために、軸２０３の最終位置１１６から離れて先細になる案内面１１７、１１８を更に含む。

ホルダ１００は、タグ２０２内に格納された情報を受信するために、リール２００内に提供されるタグ２０２と通信するようになされたトランシーバ１０２を更に含む。これは、ホルダ１００自体を介するリール２００の識別、すなわちリール２００上に提供される包材２０１の識別を可能にする。従って、例えば、空間的制約により、既存のセットアップにおいて実施するには面倒であり得る、包材２０１のかかる識別を可能にするように補機を組み込むこと等の何らの追加の改修も充填機４００に対して必要とされない。また、ホルダ１００内にトランシーバ１０２を有することにより、リール２００内に提供されるタグ２０２との通信経路は、トランシーバ１０２とタグとの間の距離を最小化することができるために最適化される。これは、より正確で信頼性のあるトランシーバ１０２とタグ２０２との間の通信を可能にする。リール２００及び従ってタグ２０１も充填機４００の高いスループットを維持するために高速で回転するため、これは、本願において特に重要である。図１は、アンテナ４０１が充填機４００のフレーム内に設置される場合の以前の解決法を示す。この解決法は、通信経路の距離を増加させ、信頼性が低い解決法である。更に、言及した空間的制約により、アンテナ４０１は、ホルダの近傍に設置され、それによって充填機４００におけるリールの装填を妨げる可能性がある。トランシーバ１０２を含むホルダ１００を有することにより、リール２００の装填を容易にすることができる一方、高速用途でもタグ２０１からのより信頼性の高い読み出し信号を維持する。これはまた、トランシーバ１０２を組み込んでいるリールホルダ１００により、リールホルダのみを交換することが必要であるため、用いられる包材を正確に且つ信頼性をもって識別することができるように、既存の充填機４００の容易な更新も有利に提供する。図２ｂは、図２ａにおけるホルダ１００の内部断面図を概略的に示す。トランシーバ１０２は、従って、ホルダ１００の内部に位置決めされ、及び／又はトランシーバ１０２は、リール２００に面する表面１１１の近傍に配置される（図５参照）。

図３は、ホルダ１００の開口１０１内に位置決めされる、リールホルダ１００及びタグ２０２を備えたリール２００を示す。すなわち、マンドレル２０４がリール２００の円筒部分２０５内に挿入され、マンドレル２０４の軸２０３は、開口１０１内に位置決めされる。タグ２０２はまた、それがリール２００の円筒部分２０５に位置決めされるように図４に示されている。従って、図３の斜視図で見られるように、開口１０１へのリール２００の装填を妨げるか、又はそうでなければ、マンドレル２０４の近傍の不必要な空間を占有することなく通信経路を最適化するよう、タグ２０２を備えて、トランシーバ１０２をリール２００のマンドレル２０４及び円筒部分２０５との最近傍に設置することができる。

トランシーバ１０２は、リール２００が開口１０１において受けられ且つ回転しているとき、タグ２０２からの情報が受信される平均信号強度に応じて決定されるリール２００に向かう所定の角度に向けられるアンテナ１０３を含んでもよい。従って、タグ２０２が固定されていないが、リール２００と共に回転するように変動する検出信号強度に応じてアンテナ１０３の位置を適応させることにより、検出をより正確に且つ信頼性をもって行うことができる。これはまた、包材２０１が積層状の金属シート等の電磁放射を遮蔽する積層体を含んでもよいため、本願における特定の課題となる。アンテナ１０３の最適化された角度及び位置は、従って、タグ２０２との通信を向上させる。

アンテナ１０３は、２つのダイポール１０４、１０５であって、リール２００が開口１０１において受けられ且つ回転しているとき、情報が２つのダイポールによって受信される平均信号強度に応じて決定される離れた角度（ｖ）で設置される２つのダイポール１０４、１０５を有する。図２ｂは、どのように２つのダイポールが離れた角度（ｖ）に向けられるかを概略的に示す。図５は、２つのダイポール及びタグ２０２がリール２００と共に回転するにつれてどのように通信経路が変化する可能性があるかを更に示す。従って、各ダイポールは、タグ２０２と通信する最大信号強度を提供するように向けられる。例えば、タグ２０２がリール２００において略垂直に、すなわち図５に参照番号２０２で示す位置に位置決めされるように、第１のダイポール１０４は、この位置においてタグ２０２との最大信号を提供する角度に向けられる。第２のダイポール１０５は、タグが９０度回転された場合に最大信号強度を有する角度に向けられ、そのため、それは、リール２００において略水平に、すなわち図５に参照番号２０２’で示す位置に位置決めされる。この場合、第２のダイポール１０５はまた、タグが別に１８０度回転された、すなわちリール２００内の最も低い位置に位置決めされる場合に最大信号強度を提供する。これはまた、タグが位置２０２からリール２００の反対側の対応する垂直位置に１８０度回転された場合の第１のダイポール１０４に関する場合である。第１のダイポール１０４は、水平方向に直線的に分極され、第２のダイポール１０５は、垂直方向に直線的に分極され、逆も同様である。また、アンテナ１０３は、環状に分極されることも考えられる。

リールホルダ１００は、図２ｂに概略的に示すような、トランシーバ１０２に接続されるインピーダンス整合回路１０６を含む。インピーダンス整合回路１０６は、決定されたインピーダンスでトランシーバ１０２を外部回路ネットワーク１０７と結合するようになされる。ホルダ１００は、従って、可変インピーダンスを有し得る構成部品（図２ｂにおいて概略的に示される１０７）の既存のネットワークへの接続を容易にするために必要とされる回路構成部品を含む。かかる独立型回路を有するホルダ１００は、既存の以前のホルダの交換を容易にし、コンパクトなセットアップを提供する。

リールホルダ１００は、トランシーバ１０２に接続されるインターフェースユニット１０８を含む。インターフェースユニット１０８は、インピーダンス整合回路１０６を介して外部回路ネットワーク１０７と通信するようになされる。従って、インターフェースユニット１０８は、インピーダンス整合回路１０６を介してホルダ１００を外部通信に接続することを可能にする。インターフェースユニット１０８は、外部回路ネットワーク１０７への有線又は無線接続インターフェースを含む。ホルダ１００は、インピーダンス整合回路１０６、トランシーバ１０２及びインターフェースユニット１０８に接続されてホルダ１００と外部ネットワーク１０７との間の通信を制御する処理ユニット１１９を更に含む。

トランシーバ１０２は、ホルダ１００のケーシング１０９に一体化される。ケーシング１０９はまた、リール２００を受け且つ保持する開口１０１を画定する。すなわち、上で述べたように、開口１０１は、リール２００が取り付けられるマンドレル２０４のアクスル２０３を受けるようになされる。トランシーバ１０２は、従って、リール２００のアクスル２０３を保持するホルダ１００自体のケーシング１０２に一体化される。これは、信号強度を向上し、充填機４００に一体化される場合の占有される空間を最小化する利点を有して、トランシーバ１０２を可能な限りリール２００に近接して位置決めすること、及び更に、上で更に明らかにしたように既存の機械における一体化を容易にすることを提供する。

トランシーバ１０２は、リール２００とトランシーバ１０２との間の最短距離が、リール２００とリール２００に面するリールホルダ１００の側面１１１との間の水平間隔１１０に略対応するようにケーシング１０９内に配置される。これを図５において概略的に示し、ここで、水平間隔１１０は、リール２００に面するホルダ１００の側面１１１とリール２００自体との間に延在するアクスル２０３の一部１１２の長さによって画定される。リール２００とトランシーバ１０２との間の最短距離が水平間隔１１０に略対応するようにケーシング１０９内に配置されるトランシーバ１０２を有することにより、通信経路の長さを最小化することができ、平均信号強度を向上させることができる。トランシーバ１０２は、従って、リール２００に面する側面１１１の表面に近接して配置される。上記で検討したようなトランシーバ１０２及び関連する構成部品は、ホルダ１００のケーシング１０９内に完全に収容される。また、トランシーバ１０２は、リール２００に面する、例えばリール２００に向かって延在するアンテナ１０３を有する側面１１１の表面上に少なくとも部分的に配置されることも考えられる。及び／又はケーシング１０９は、ケーシング１０９を通るトランシーバ１０２への信号の伝送を向上させるアパーチャ（図示せず）を有する。

トランシーバ１０２は、ケーシング１０９のモノリシック片１１４内に形成されるキャビティ１１３内に配置される。図６は、キャビティ１１３が、例えば、フライス加工によって形成された材料の中実片１１４であるホルダ１００を示す。これは、ホルダ１００内のトランシーバ１０２の一体化を可能にして、ホルダ１００のコンパクトなプロフィルを達成する一方、数トンの包材２０１を担持する可能性のあるリール２００を保持することができるよう、ホルダ１００の必要とされる構造的完全性を維持する。

上記で明らかにしたように、トランシーバ１０２によってタグ２０２から受信される情報は、包材２０１を説明するデータを含む。従って、充填機４００に取り付けられた現在のリール２００の包材２０１が、製造される特定の製品に対応することを確認できる。

充填機システム３００も本開示に従って提供される。充填機システム３００は、上記で検討したようなリールホルダ１００と、タグ２０２を備えたリール２００とを含む。リールホルダ１００は、上で説明したような、タグ２０２内に格納された情報を受信するために、リール２００のタグ２０２と通信するようになされたトランシーバ１０２を含む。

トランシーバ１０２は、トランシーバ１０２とタグ２０２との間の無線通信経路がリール２００によって妨げられないように、リール２００に隣接して且つリール２００のアクスル２０３の近くに配置される。これは、特に、リール２００が、電磁的遮蔽材料を有する積層体を含む包材２０１を担持している可能性があるため、通信経路を最適化し、通信の信頼性を向上させることを提供する。図３は、ホルダ１００の上側部分におけるトランシーバ１０２を示す。また、トランシーバ１０２は、通信経路を最適化するようにホルダ１００の他の部分、例えばホルダ１００の中間又は下側部分に設置されることも考えられる。

リール２００は、無線周波透過材から製造されるマンドレル２０４上に提供される。マンドレル２０４は、トランシーバ１０２とタグ２０２との間の無線通信の干渉を回避するために無線周波透過材によって製造される。無線周波透過材は、特にこの目的に適したナイロンを含む。

タグ２０２は、ＨＦタグ、ＵＨＦタグ又はＮＦＣタグ等のＲＦＩＤタグである。一般に、タグ２０２は、誘導無線信号を受信し、誘導無線信号に対する応答を送信するためのアンテナ（図示せず）を有する。アンテナは、タグ２０２の上面の下に配置され、タグの面積の大部分を覆う。タグ２０２は、矩形又は長方形であり、トランシーバ１０２からの無線信号に曝露されるタグ２０２のアンテナ（図示せず）の面積を最適化するように、リール２００の中心軸２０３に垂直なその長さ側面と共に位置決めされる。

充填機システム３００は、充填機４００内に配置されるようになされ、リールホルダ１００は、リール２００に対して充填機４００内に取り外し可能に固定されるようになされる。これは、ホルダ１００の上述した利点を提供するよう、既存の充填機４００におけるホルダ１００の容易な一体化を提供する。

従って、充填機システム３００は、充填機４００内に配置されるようになされ、充填機システム３００は、図３に概略的に示され、タグ２０２から取り込まれた情報に基づいて充填機４００を制御するようになされる制御ユニット３０１を更に含む。従って、タグ２０２内に格納された情報を読み出し、情報に基づいて充填機４００を制御するプロセスは、完全に自動化される。間違った種類の包材を有するリール２００が充填機４００のマンドレル２０４に取り付けられた場合、それは、制御ユニット３０１によって登録される可能性があり、従って警報等を引き起こす可能性がある。

上記の説明の一般的原理は、包材が食品だけでなく、様々な異なる種類の容器間で変化する場合の包装容器を製造するための様々な用途に適用可能であることが容易に理解されるべきである。

本発明を、特定の実施例を参照して上で説明してきた。しかし、上記で説明したもの以外の他の実施例は、本発明の適用範囲内において等しく可能である。本発明の異なる特徴及びステップは、説明したそれら以外の他の組み合わせで組み合わされ得る。本発明の適用範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

より一般的には、当業者は、本明細書中で説明したすべてのパラメータ、寸法、材料及び構成が例示であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成が、本発明の教示が用いられる特定の用途又は複数の用途に依存することを容易に正しく理解するであろう。

Claims (13)

1. 充填機のフレームに取り付けられ、前記充填機に対するリールの固定を提供するためのリールホルダ（１００）であって、
   包装容器のための包材（２０１）を備えたリール（２００）を受け且つ保持するための開口（１０１）と、
   タグ（２０２）内に格納された情報を受信するために、前記リール（２００）内に提供される前記タグと通信するようになされたトランシーバ（１０２）と、を含み、
   前記トランシーバは、前記ホルダのケーシング（１０９）に一体化され、前記ケーシングは、前記リールを受け且つ保持するための前記開口を画定し、前記開口は、前記リールを保持するとき、前記リールが取り付けられるマンドレル（２０４）のアクスル（２０３）を受けるようになされ、
   前記トランシーバは、前記リールと前記トランシーバとの間の最短距離が、前記リールと前記リールに面する前記リールホルダの側面（１１１）との間の水平間隔（１１０）に略対応するように前記ケーシング内に配置され、前記水平間隔は、それらの間に延在する前記アクスルの一部（１１２）の長さによって画定される、
   リールホルダ（１００）。
2. 前記トランシーバは、前記リールが前記開口において受けられ且つ回転しているとき、前記情報が受信される平均信号強度に応じて決定される前記リールに向かう所定の角度に向けられるアンテナ（１０３）を含む、請求項１に記載のリールホルダ。
3. 前記アンテナは、前記リールが前記開口において受けられ且つ回転しているとき、前記情報が２つのダイポールによって受信される平均信号強度に応じて決定される離れた角度（ｖ）で設置される２つのダイポール（１０４、１０５）を有する、請求項２に記載のリールホルダ。
4. 前記トランシーバに接続されるインピーダンス整合回路（１０６）を含み、前記インピーダンス整合回路は、決定されたインピーダンスで前記トランシーバを外部回路ネットワーク（１０７）と結合するようになされる、請求項１～３のいずれか一項に記載のリールホルダ。
5. 前記トランシーバに接続されるインターフェースユニット（１０８）を含み、前記インターフェースユニットは、前記インピーダンス整合回路を介して前記外部回路ネットワークと通信するようになされる、請求項４に記載のリールホルダ。
6. 前記トランシーバは、前記ケーシングのモノリシック片（１１４）内に形成されるキャビティ（１１３）内に配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載のリールホルダ。
7. 前記情報は、前記包材（２０１）を説明するデータを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のリールホルダ。
8. 充填機システム（３００）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載のリールホルダ（１００）と、
   タグ（２０２）を備えたリール（２００）と
   を含み、前記リールホルダは、前記タグ内に格納された情報を受信するために、前記タグ（２０２）と通信するようになされたトランシーバ（１０２）を含む、充填機システム（３００）。
9. 前記トランシーバは、前記トランシーバと前記タグとの間の無線通信経路が前記リールによって妨げられないように、前記リールに隣接して且つ前記リールのアクスル（２０３）の近くに配置される、請求項８に記載の充填機システム。
10. 前記リールは、無線周波透過材から製造されるマンドレル（２０４）上に提供される、請求項８又は９に記載の充填機システム。
11. 前記タグは、ＲＦＩＤタグである、請求項８～１０のいずれか一項に記載の充填機システム。
12. 充填機（４００）内に配置されるようになされ、前記リールホルダは、前記リールに対して前記充填機内に取り外し可能に固定されるようになされる、請求項８～１１のいずれか一項に記載の充填機システム。
13. 充填機（４００）内に配置されるようになされ、前記タグから取り込まれた情報に基づいて前記充填機を制御するようになされた制御ユニット（３０１）を更に含む、請求項８～１２のいずれか一項に記載の充填機システム。

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