Втулка рулона с меткой
Группа изобретений относится к области изготовления бумажных рулонов. Втулка бумажного рулона содержит выемку. Выемка имеет дно и стенку и представляет собой канавку в торце втулки. Длина канавки равна длине периферии втулки. Диаметр канавки меньше наружного диаметра втулки и больше внутреннего диаметра. Центральная ось канавки совпадает с продольной осью втулки. Метка помещена в выемку в скрученном состоянии. При осуществлении способа изготовления втулки с меткой выполняют в торце втулки выемку. Помещают в выемку метку. Обеспечивается защита метки в течение всего срока службы рулона. Отсутствует влияние на характеристики радиосигнала метки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 16 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к втулке рулона с меткой, в частности к картонной втулке, используемой как носитель бумажного рулона.
Уровень техники
Идентификация бумажных рулонов в течение всего срока их службы на всем пути от завода-изготовителя до конечного потребителя важна, помимо прочего, с точки зрения цепи поставки и контроля качества. Известны соответствующие уровню техники решения, в которых бумажный рулон снабжается, например, штриховым кодом, включающим индивидуальный идентификатор. Однако такие решения, помимо прочего, проблематичны в плане считывания штрихового кода, так как считывание требует прямого «визуального» контакта сканера и штрихового кода. Кроме того, износ или отделение штрихового кода, например, при снятии упаковки бумажного рулона создает проблемы отслеживания рулона.
Для решения этих проблем были разработаны бумажные рулоны, снабженные радиочитаемыми метками, такими как метки RFID (RFID, Radio Frequency IDentification - радиочастотная идентификация), причем метка RFID помещается на наружной поверхности втулки бумажного рулона между втулкой и бумагой, наматываемой на втулку. Это позволяет сохранять метку на рулоне на всем пути от завода до конечного потребителя.
Однако и такое решение создает проблемы, поскольку бумага влияет как среда на прохождение электромагнитной волны между считывателем и меткой RFID и, таким образом, на работу всей RFID-системы. В типовом бумажном рулоне толщина бумажных слоев может составлять, например, около 1,5 м. В описываемой системе бумага дважды ослабляет проходящую через нее электромагнитную волну: первый раз, когда радиоволна проходит от считывателя к метке, и затем, когда рассеянная радиоволна проходит обратно к считывателю, таким образом, радиоволна должна пройти более 3 метров сквозь толщу бумаги. Проблема еще более усугубляется, если метка нанесена на внутреннюю поверхность втулки, так как в этом случае радиоволна должна дважды пройти не только толщу бумаги, но и толщину стенки втулки.
Следует также заметить, что, например, чип пассивной RFID-метки диапазона УВЧ (ультравысоких частот) вообще не имеет собственного источника энергии, поэтому такой микрочип должен получать всю необходимую энергию через антенну метки от электромагнитной волны, излученной считывателем. Следовательно, антенна метки должна иметь большую эффективную площадь для сбора энергии на микрочип и для обратного рассеяния данных метки к считывателю. Кроме того, слои бумаги и картона влияют на длину проходящей сквозь них волны. Изменение длины волны должно быть учтено при определении размеров антенны метки, так как, например, размер антенн, используемых в RFID-системах диапазона УВЧ, прямо пропорционален длине волны. Также для постоянного поддержания максимальных функциональных возможностей метки должны быть учтены различия сортов бумаги и различные их влияния на работу антенны метки.
Раскрытие изобретения
Одна из задач настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть или, по крайней мере, ослабить влияние недостатков известных технических решений. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается такое размещение радиочитаемой метки, при котором метка хорошо защищена в течение всего срока службы рулона, легко и удобно может быть вделана в рулон, причем таким специальным образом, который позволяет минимизировать и даже полностью устранить, помимо прочего, влияние бумаги или имеющейся в рулоне втулки на падение интенсивности, длину волны и другие характеристики радиосигнала.
Решение ряда задач настоящего изобретения достигается предложением втулки с меткой в соответствии с п.1 формулы изобретения, а также предложением способа изготовления втулки в соответствии с п.7 формулы.
Согласно настоящему изобретению втулка с меткой отличается признаками п.1 формулы. Кроме того, согласно настоящему изобретению способ изготовления втулки с меткой отличается признаками п.6 формулы.
В первом варианте осуществления изобретения втулка бумажного рулона включает радиочитаемую метку, в частности, например, пассивную RFID-метку, работающую в диапазоне УВЧ, включающую гибкий сегмент, в частности, например, антенну. Согласно настоящему изобретению в торце втулки выполнена выемка, имеющая дно и стенку, и в эту выемку помещена указанная метка, по меньшей мере, в частично скрученном состоянии, так, например, антенна проволочного типа может быть скручена соответственно выемке. В одном из вариантов осуществления сила пружины, возникающая в результате скручивания гибкого сегмента, удерживает метку неподвижной, распирая помещенный в выемку гибкий сегмент, который упирается в ее стенку и/или в дно. Альтернативно или дополнительно, метка может быть также прикреплена другим способом, в частности, например, на клею. Этот вариант осуществления обеспечивает явное преимущество по сравнению с известными техническими решениями, когда метка располагается между втулкой и толщей бумаги, так как, помещенная в выемку в торце, метка, прежде всего, защищена от износа и ударов, а кроме того, легко считывается с торца рулона, при этом и бумага рулона не мешает прохождению радиоволны между меткой и считывателем.
Антенна, входящая в метку, может быть, например, проволочным элементом, скрученным и вложенным в выполненную в рулоне выемку, в которой антенна крепится к боку метки. Метка также может иметь, например, вид плоского ярлыка, в котором антенна наиболее предпочтительно располагается по внешней периферии метки, лежащей в одной плоскости. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в средней части метки, в зоне, ограниченной расположенной по периферии антенной, выполнен продолговатый надрез, вдоль которого половинки метки сложены вдвое так, что первая половина складывается выходом из плоскости в первом направлении, а вторая половина складывается во втором направлении, противоположном первому. В результате антенна, расположенная в периферической зоне, на виде сбоку имеет форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности. Складывание антенны вышеописанным образом позволяет максимально увеличить захватываемую антенной площадь, если смотреть от отверстия выемки в направлении от считывателя, что делает антенну более эффективной. Кроме того, такая конструкция особенно удобна, быстро осуществима и, следовательно, экономична.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения выемка представляет собой отверстие в торце втулки, например, отверстие, просверленное или выфрезерованное параллельно продольной оси втулки. В данном примере это отверстие имеет диаметр меньше толщины стенки втулки, но достаточно большой, чтобы в отверстие можно было поместить в скрученном состоянии радиочитаемую метку. В данном варианте осуществления антенна метки наиболее предпочтительно имеет форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности вокруг некоторой оси внутри выемки, в частности, центральной оси. Преимущество такого решения состоит в том, что отверстие делается легко и быстро; кроме того, стенка втулки (которая одновременно является стенкой отверстия) обеспечивает механическую защиту метки. Более того, метка легко и надежно считывается с торца бумажного рулона на любом этапе цепи поставки.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения выемка представляет собой канавку, выполненную в торце втулки сверлением, фрезерованием, пропилом или по иной известной технологии. Наиболее предпочтительно, чтобы канавка имела длину, равную длине всей периферии стенки втулки. В данном примере канавка имеет диаметр, который меньше наружного диаметра втулки, но больше ее внутреннего диаметра, а центральная ось канавки совпадает с продольной осью втулки. Радиочитаемая метка помещается в канавку, выбранную в торце втулки, так, что антенна располагается в упомянутой канавке, наиболее предпочтительно простираясь на всю длину канавки. В этом варианте осуществления антенна метки, если смотреть с торца втулки, имеет форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности вокруг центральной оси выемки или канавки, и в данном случае эта ось существенно совпадает с центральной осью втулки. Преимущество такого решения состоит в том, что канавку можно сделать легко и быстро, например, инструментом типа пилы. Кроме того, защищающая метку стенка втулки сохраняет достаточно большую толщину, благодаря чему конструктивно стенка остается прочной и обеспечивает высокоэффективную механическую защиту метки. Захватываемая антенной площадь, если смотреть с торца втулки в направлении от считывателя, очень велика (в зависимости от диаметра, втулки, длина антенны, проложенной в периферической канавке, может даже превышать метр). Это делает антенну высокоэффективной и, кроме того, метка легко и надежно считывается с торца бумажного рулона на любом этапе цепи поставки. Помимо этого, антенна в скрученном состоянии очень хорошо удерживается в канавке, например, силой пружины и/или клеем.
Настоящее изобретение обеспечивает явные преимущества по сравнению с известными техническими решениями, представленными выше в связи с различными вариантами осуществления. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют обеспечить механическую защиту метки и включенной в нее антенны, причем таким образом, что на читаемость метки не влияет ни количество бумаги, имеющейся на рулоне, ни качество бумаги, ни втулка. Далее, в одном из предпочтительных вариантов осуществления захватываемая антенной площадь может быть сделана очень большой помещением антенны в канавку, сделанную по всей длине периферии втулки.
Краткое описание графических материалов
В нижеследующем разделе будет дано несколько более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, сопровождаемое фигурами, на которых представлены:
на ФИГ.1 показан традиционный бумажный рулон, снабженный меткой,
на ФИГ.2A показана для примера втулка бумажного рулона, соответствующая одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.2B показан для примера торец втулки в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.3Aa показана для примера метка RFID в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.3Ab показан другой пример метки RFID в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.3B-D показан для примера способ изготовления втулки с меткой в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.4A-C показан для примера способ изготовления втулки с меткой в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.5Aa показана для примера метка RFID и способ изготовления метки для втулки согласно настоящему изобретению в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на ФИГ.5Ab показан другой пример метки RFID в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и
на ФИГ.5B-D показан для примера способ изготовления втулки с меткой в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На ФИГ.1 показан традиционный бумажный рулон 11, снабженный меткой RFID 10, в котором метка и, в частности, ее антенна 10A расположены между втулкой 12 бумажного рулона и бумагой 13, намотанной слоями на втулку. Эта традиционная конструкция рассмотрена подробнее в разделе настоящего документа, посвященном предшествующему уровню техники.
На ФИГ.2A и 2B показана для примера втулка 101 бумажного рулона 100, соответствующая одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором в торце втулки имеется высверленная или сделанная другим способом выемка 102 под гибкую метку.
На ФИГ.3Aa показана для примера гибкая метка RFID 103, которая может включать антенну 103A, смонтированную, например, вдоль наружного края метки, и микрочип 103B. В свою очередь, на ФИГ.3Ab показан другой пример метки 103, в котором проволочные антенные элементы 103A соединены с микрочипом 103B. На ФИГ.3B показана сбоку скрученная метка 103. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения метка может быть скручена в конфигурацию, которая на виде сбоку имеет вид, например, части окружности, и вложена в выемку 102, выбранную в торце втулки, как показано на ФИГ.3C. Согласно одному из вариантов осуществления метка в этом случае остается неподвижной, так как ее удерживает сила пружины, возникающая в результате скручивания метки, упирающейся в стенку и/или в дно выемки 102, как показано на ФИГ.3D. Альтернативно или дополнительно, метка может быть также приклеена в канавке.
На ФИГ.4A показана для примера втулка 201, а на ФИГ.4C - торец втулки 201 согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором в торце втулки 201 выбрана канавка 202 (выемка), например, пилой, показанной на ФИГ.4B, или иным аналогичным инструментом. Центральная ось 205 канавки существенно совпадает с продольной осью 206 втулки 201. В канавку 202 может быть помещена гибкая метка 203, например, так, как показано на ФИГ.5A-D.
На ФИГ.5Aa показана для примера гибкая метка RFID 203, в которой антенна 203A предпочтительно смонтирована вдоль наружного края метки и в которой имеется микрочип 203B. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения в средней части метки 203, в зоне, ограниченной расположенной по периферии антенной, сделан продолговатый надрез 204, вдоль которого метка 203 сложена на две половины 204A, 204B так, что первая половина 204A складывается в первом направлении, а вторая половина 204B складывается во втором направлении, существенно противоположном первому. В результате антенна, расположенная в периферической зоне, имеет форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности, как показано на ФИГ.5B, причем первая половина 204A образует верхнюю часть, а вторая половина 204B - нижнюю часть антенны, имеющей конфигурацию окружности. Затем метка, сложенная, чтобы соответствовать диаметру канавки 202 по размеру и форме, укладывается в канавку 202 ФИГ.5C, выбранную в торце втулки 201, и таким образом получается втулка 201 с меткой 203. Торец такой втулки 201 показан на ФИГ.5D. Следует заметить, что в результате складывания или иного конфигурирования метки 203 ФИГ.5Aa вышеописанным образом может образоваться выступ 204C в месте сгиба частей, отгибаемых в разных направлениях. Упомянутый выступ может, например, быть двойной складкой, что требует рихтовки выступа 204C.
Кроме того, на ФИГ.5Ab показан другой пример метки RFID 203, в котором проволочные антенные элементы 203A соединены с микрочипом 203B; в этом случае проволочные антенные элементы 203A могут быть помещены в канавку 202, выбранную в торце втулки 201, как показано на ФИГ.5C, для получения втулки 201 с меткой 203, как показано на ФИГ.5D.
Выше описано лишь несколько вариантов осуществления настоящего изобретения. Принцип настоящего изобретения, разумеется, может варьироваться в пределах защищаемого объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения, в отношении, например, деталей осуществления, равно как и в отношении применений. В частности, следует заметить, что хотя метка, представленная в настоящем документе, наиболее предпочтительно является меткой RFID, например пассивной меткой RFID, работающей в диапазоне УВЧ, тем не менее изобретение не ограничивается этим, и метка, помещаемая в выемку, может быть вообще любой меткой, включая полуактивную или активную метку RFID. Далее, следует заметить, что хотя в настоящем документе представлена втулка бумажного рулона, предпочтительно картонная втулка, тем не менее втулка может быть также втулкой, применяемой в каких-то других типах рулонов и состоящей не из картона, а из других материалов. Также настоящее изобретение не ограничивается предполагаемым использованием метки, однако следует отметить, что в микрочипе метки может быть записан, например, индивидуальный идентификационный номер или какая-то иная связанная с рулоном или втулкой маркировка, которая может быть использована для штрихкодовой идентификации. Информация об этапах манипуляций с рулоном затем может быть записана, например, в систему накопления данных, из которой эта информация о манипуляциях может быть затем получена по идентификационным данным, содержащимся в метке.
1. Втулка с меткой, в частности втулка бумажного рулона, причем метка представляет собой радиочитаемую метку, предпочтительно метку, включающую гибкий элемент, такой как антенна, а втулка имеет торец, снабженный выемкой, имеющей дно и стенку, причем метка помещена в указанную выемку, по меньшей мере, в частично скрученном состоянии, а выемка представляет собой
канавку в торце втулки, проходящую по всей периферии втулки, причем длина канавки равна длине периферии втулки, а диаметр канавки меньше наружного диаметра втулки, но больше ее внутреннего диаметра, при этом центральная ось канавки, по существу, совпадает с продольной осью втулки.
2. Втулка по п. 1, отличающаяся тем, что метку удерживает, по существу, неподвижная сила пружины, возникающая в результате скручивания гибкого элемента и распирающая гибкий элемент, который упирается в стенку и/или в дно выемки, и/или метка закреплена в выемке, например, на клею.
3. Втулка по п. 1, отличающаяся тем, что антенна, включенная в метку, смонтирована вдоль наружного края метки, причем в средней части метки выполнен продолговатый надрез, вдоль которого метка сложена на две половины так, что первая половина складывается в первом направлении, а вторая половина складывается во втором направлении, по существу противоположном первому.
4. Втулка по п. 1, отличающаяся тем, что антенна метки, вложенная во втулку, имеет форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности вокруг центральной оси выемки.
5. Втулка по п. 1, отличающаяся тем, что метка является меткой RFID, в частности пассивной меткой RFID, работающей в диапазоне УВЧ.
6. Способ изготовления втулки с меткой, представляющей собой метку, включающую гибкий элемент, такой как антенна, в котором выполняют в торце втулки выемку, имеющую дно и стенку, и помещают в эту выемку указанную метку, по меньшей мере, в частично скрученном состоянии, причем выемку выполняют
образованием в торце втулки канавки, проходящей по всей периферии втулки, причем длина канавки равна длине периферии втулки, а диаметр канавки меньше наружного диаметра втулки, но больше ее внутреннего диаметра, при этом центральная ось канавки, по существу, совпадает с продольной осью втулки.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что метку удерживают, по существу, неподвижной силой пружины, возникающей в результате скручивания гибкого элемента и распирающей гибкий элемент, который упирается в стенку и/или в дно выемки, и/или закрепляют метку в выемке, например, на клею.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в средней части метки, включающей вдоль ее наружного края антенну, выполняют продолговатый надрез, вдоль которого метку складывают так, что первая половина складывается от надреза в первом направлении, а вторая половина складывается в направлении, противоположном первому.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что антенна метки, вложенной во втулку, образует форму дуги, эллипса, окружности или, по меньшей мере, части окружности вокруг центральной оси выемки, когда метка помещена в указанную выемку.
