专利名称：用于多层管状结构的可移除识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及“智能包装”系统与方法，更具体地涉及诸如射频识别装置(以下的“RFID标签”或装置)的电子检测装置以及在包装和包裹跟踪系统中使用这些装置的方法。
背景技术：
在许多应用中，对物品的位置和状态进行监控是有利的。例如，在生产环境下，重要的是获知物品在工厂处于何处，而在运输环境中，重要的是识别并记录物品的进仓和出仓等。传统上已使用条形码来识别和跟踪物品。具体地，1D(一维)条形码最常用，并用来在食品杂货店等处对物品进行识别。近来开发了2D(二维)条形码，2D条形码与1D条形码相比提供了更多的信息。因此，在运输标记和其它物品中(其中，通常需要更多信息来识别与条形码相关的物品)使用了2D条形码。然而，1D和2D条形码系统通常彼此不兼容，并且条形码必须清楚可见，并可由扫描仪等读取，以便传输与条形码相关的信息。
另一种用于跟踪物品和/或发送关于物品的信息的方法是通过贴在物品外表面上的具有预编程编码信息的磁条。通过使磁条穿过高分辨率磁读取器以产生电场来读取信息。尽管该技术无需在读取器和磁条之间形成清楚的视线以正确读取信息，但能读取磁条的距离受到限制，并且该系统被限制成只读的。磁条还容易损坏，这对含有更多数据的较长磁体而言是个问题。
另一种跟踪物品的方式是采用RFID。RFID已在多种应用(从跟踪服装到跟踪货盘到跟踪卡车)中使用了一定的时间。RFID基于感应原理工作。在无源RFID系统中，读取器以预定频率产生磁场。在RFID标签(其通常可分为只读类或读/写类)进入磁场时，在标签的包括线圈天线和电容器的谐振电路中产生较小的电流。该电路向RFID标签提供电能，该RFID标签然后对磁场进行调制从而以预定频率(例如，125kHz(低频)或13.56MHz(高频))将预先编程在标签上的信息发送回读取器。读取器然后接收、解调和解码信号传送，然后将数据发送到与系统相关的主计算机上，以进行进一步的处理。
有源RFID系统以大致相同的方式运行，但是在有源系统中，RFID标签包括其自身的电池，从而允许标签在触发按键时传送数据和信息。例如，遥控车库门开启器通常使用有源RFID标签，该有源RFID标签向接收器发送预定代码以按照使用者的意愿提升和降低车库门。
另一公知的与RFID标签相关的技术为Bistatix，Bistatix以与RFID标签大致相同的方式运行，不过RFID标签的线圈天线和电容器由印刷碳基材料替代。结果，Bistatix标签极为扁平并且相对柔软，不过当前这些类型的装置限制在约125KHz的频率范围内。此外，Bistatix标签的读取范围取决于尺寸，因此长读取范围可能需要非常大的标签。尽管如此，不管具体跟踪系统中使用的是Bistatix、有源RFID标签还是无源RFID标签，这些标签和系统都极大地提升了包裹跟踪和数据管理。
电子检测装置、具体地RFID系统存在的一个挑战是如何将RFID标签施加到物品上。目前是将标签粘贴到容器或货盘的外表面上，尽管对于许多应用该方法都是令人满意的，但标签突出的位置通常使标签在处理期间暴露并容易受到损坏或被意外移去。其它施加标签的形式包括将标签缝合到衣物上以及通过金属紧固件将标签夹到物品上。在将检测装置或标签施加到管状卷形物或容器(例如在支承卷形货物或包装食品中使用的那些容器)上时，施加这些检测装置的困难就尤为突出，这是因为这类结构在生产期间经常相互摩擦，从而引起标签损坏。此外，例如在落纱和粗纺纺织纱线中，经常多次使用可重复使用的载体或容器，这进一步加速了对RFID标签的损坏。因此，存在这样的需求，即，制造一种具有不会在处理中损坏或破坏的电子检测装置的容器或载体。
RFID技术面临的另一问题在于与废弃RFID标签相关的成本，特别是在与使用期限相对较短的物品一起使用时。例如，与卷形物品一起使用的管状芯通常由纸板原料制成，并在损坏或磨损后回收利用。即使粘附到芯上的传统RFID标签可使用更长的时间，但在回收利用芯时该标签也被损坏。因此，存在对这样一种RFID标签的需求，即在与这种RFID标签相关联的物品的使用期限结束时能回收利用该RFID标签。
发明内容
通过根据本发明的管状结构和形成该管状结构的方法来满足这些和其它的需求。有利地，本发明的管状结构包括管状芯和诸如射频识别装置或标签的电子检测或识别装置，该电子检测或识别装置通过弹性柔韧带或片而与所述管状芯可释放地相关联。所述柔韧带压靠所述芯的内部或者围绕所述芯的外表面，而所述检测装置插设在所述带与所述芯之间。这样，所述带保护所述检测装置免受破坏，并且在回收利用所述芯等时可从所述芯移除所述检测装置。在另一实施例中，所述检测装置安装到本身压靠所述芯的内表面并通过摩擦或干涉配合而保持在合适位置的柔韧片上。在回收利用所述芯时可移除所述片和所述检测装置。
还提供了用于存储产品的管状结构的制造方法，其中所述弹性柔韧片或带受到偏压以与所述管状芯形成干涉配合。检测装置与所述柔韧片或带接触，并在偏压步骤期间被可释放地固定。
本发明的管状结构具有多种用途。因为所述识别装置受到所述柔韧带或片的保护，所以在产品处理或所述芯移动期间，由于碰撞或冲击引起损坏或破坏的危险较小。此外，例如在回收利用所述芯时，可移除所述柔韧带或片以及所述识别装置。所述管状结构对跟踪存储在其上或其中的产品(诸如小甜饼、土豆片、卷形物等)特别有用。本发明的方法不需要专门的构造技术、端盖、或在所述管状结构的一些部分中切割的专用凹槽，这些构造技术、端盖或专用凹槽降低了制造效率并增加了制造成本。
已经这样大概地描述了本发明，现在将参考附图，这些附图并不一定是按比例绘制的，其中图1为根据本发明一个实施例的管状结构的侧视立体图；图2为图1中所示的管状结构的管状芯的侧视立体图；图3为根据本发明一个实施例的柔韧带的剖视图；图4为根据本发明一个实施例的柔韧带的另选布置的剖视图；图5为根据本发明一个实施例的柔韧带的又一另选布置的剖视图；以及图6至图10为使用根据本发明的管状结构的过程图。
具体实施例方式
以下将参考附图更加充分地描述本发明，这些附图示出了本发明的一些但并非所有的实施例。实际上，这些发明可以以许多不同的形式实施，而不应被认为限于这里所阐述的实施例；相反地，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。全文中相同的附图标记指代相同的元件。
图1和图2表示根据本发明一个实施例的用于存储货物或产品11的管状结构10，该管状结构10包括具有内表面18和外表面20以及对置的端部14、16的管状芯12。这种管状体用作包装产品(例如小甜饼、土豆片)的容器，或者用作用于支撑卷绕到管的外表面周围的产品(例如纺织品、纸制品等)的卷绕芯(如图1所示)。这里使用术语“管状结构”来表示容器和卷绕芯，应注意到本发明的有利特征可存在于每种管状体中。
在一个实施例中，管状芯12由以径向分层结构相互叠置地围绕该管状芯的轴线卷绕并粘合在一起的多层片或多层柔韧材料(诸如纸板)形成。管状芯12还可由诸如塑料或复合材料的其它材料形成。管状芯12的内表面18限定内径D1，而外表面20限定外径D2。管状芯12的厚度主要随存储在芯内或芯上的产品以及芯的处理和用途而变化。这样，芯12的厚度可以是从约0.1英寸到约3.0英寸，不过厚度可根据需要而大于或小于该范围。芯12的长度也取决于芯的具体用途和与所述芯相关的产品。通常，用于包装产品的容器长约1英尺，而卷形物使用的芯可长达5英尺或更长。然而不管芯12的具体厚度和长度如何，都能实现管状结构10的特征和优点。图1还示出了以下将要描述的用于固定电子检测或识别装置40的弹性柔韧带或片30。
更具体地，图3表示通过若干方式中的一种方式可释放地固定到芯12上的弹性柔韧带或片30。具体地，带30具有相对的侧边缘33、35以及内表面36和外表面38。带30可由包括聚合物、金属、复合物以及纤维材料(包括纸板)的多种材料形成。应注意到术语“带”和术语“片”指代相同的结构并可互换。然而，将以最确切反应具体布置的方式来使用这些术语。在此方面，图3中所示的带30被卷曲成大致筒形形状，从而相对侧边缘33、35彼此接近。侧边缘33、35可彼此接触，不过优选地在它们之间存在小的间隙。带30形成根据具体的应用而确定尺寸的内径D3和外径D4。
例如，在一个实施例中，带30的内径D3的尺寸确定为小于芯12的外径D2，从而当在芯周围使该带伸展或被偏压时，侧边缘33、35稍微扩展，并在带和芯之间形成干涉或摩擦配合。在本示例中，识别装置40插设在带30的内表面36与芯12的外表面20之间，并通过干涉配合而保持在合适的位置处。在另一实施例中，带30的外径D4的尺寸确定为稍大于芯12的内径D1，从而在将带压缩或偏压在芯内部时，侧边缘33、35彼此拉近，从而在带和芯之间形成干涉配合。在本示例中，识别装置40插设在带30的外表面38和芯12的内表面18之间，并通过干涉配合保持在合适的位置处。在每一示例中，带30(优选地识别装置40)都可在沿芯的长度的任何位置处插入到芯12中或插在芯12周围，还能从芯12移除从而在其它应用中重复使用。带30还可以具有颜编码色或包括文字，从而能容易地识别具体的产品、芯、消费者或其它这样的信息。
识别装置40优选为射频识别(RFID)装置，该射频识别装置能存储和发送与管状结构10、储存在该结构中或在该结构上的产品11、或与所述二者相关的数据。可存储、发送至识别装置40、从识别装置40发送、并可从识别装置40删除的这些数据和其它数据的示例包括产品ID、技术数据、质量控制信息、代码日期标注、地点以及订货状态。也能删除信息，包括重写、擦除、替换和禁用，从而识别装置40可重新用于其它的产品或货物。这些类型的特征能改进库存管理、库存控制、内部产品定位以及供应链管理。
识别装置40可具有多种形状和结构。但根据一个实施例，该装置相对薄而平，并包括响应例如由射频发射机产生的磁场的线圈天线和电容器。从诸如Motorola(摩托罗拉公司)和Texas Instruments(德州仪器公司)的大量制造厂商可公知和获得这种RFID装置或标签。识别装置40的线圈天线通常由金属制成，不过也可采用印刷碳基材料。如上所述，识别装置40的位置由柔韧带或片30的位置确定，不过优选地使识别装置40位于芯12的端部14、16中的一个端部的附近，从而可容易地移除该识别装置，并使该识别装置更加直接地靠近周围的电子发射机。
图4和图5表示芯12、带30和识别装置40之间的另选布置。具体地，图4表示带30的一个实施例，其中，该带包括位于其端部32、34处的相对凸缘37。凸缘37包括示出为大致彼此垂直的侧面37a和37b，不过所述侧面形成的角度可以不同，包括在所述侧面之间的更加弯曲的过渡。然而，侧面37b在带30与芯的内表面18之间形成干涉配合，从而侧面37b必须具有足够的表面面积，且带30必须具有足够的直径，以形成足够的摩擦。侧面37限定带30的作为凸起或凹进的外表面38，而识别装置40定位在所述凹进内并被保持在侧面37之间。取决于凹进的深度和识别装置40的厚度，该识别装置可在凹进中自由运动。
图5表示带30的另一实施例，其中该带包括凸缘43，该凸缘43包括与芯12的一个端部16配合并且防止带30进一步插入芯的表面45。优选地，表面45径向延伸不超过芯12的外表面20，并与该外表面20齐平，不过表面45可根据需要和环境延伸超过或低于芯的外表面。有利地，凸缘43可包括颜色和/或文字，从而能容易地看到信息。此外，凸缘43有助于从芯12容易地移除带30，并有助于表示芯12具有已经插入其中的带30。如以上大概描述的那样，识别装置40插设在带30和芯12的内表面18之间，并通过带和芯之间的干涉配合而保持。
图6至图10示出了将带30和识别装置40与本发明的管状结构10安装在一起的各种方法。此外，图6至图10示出了如何能回收利用或重复使用芯12、带30以及识别装置40以用于将来的应用。具体参照图6，步骤6A包括例如通过使识别装置40抵靠带的内侧表面36定位而将识别装置40安装或放置到带30上。步骤6B包括将带30和识别装置40定位在芯12的外表面20周围，从而使识别装置插设在带和芯之间。步骤6C包括绕芯12并在带30上卷绕材料或产品11。步骤6D包括使用产品11或以其它的方式移除大部分产品。如果残留了剩余的产品，则步骤6E包括移除余下或剩余的产品11，从而露出带30。步骤6F包括从芯12滑出或以其它方式取出带30和识别装置40，其后可再浆化或回收利用芯，而带30和识别装置40可在将来的应用中重复使用。在图6的步骤中，如在现有技术中公知的那样，可存储、传输和从识别装置40删除信息。有利地，带30保护识别装置40在处理步骤和运输中免受破坏和机械损伤。这在移除剩余的材料或产品时特别有利，因为通常是使用刀从芯12切割材料来进行该移除，而如果没有带30则可能损坏识别装置40。
图7示出了根据本发明的另一方法，其中图7A包括将识别装置40安装或定位在带30的外表面38上。步骤7B包括将带30和识别装置40定位在芯12内侧，从而使识别装置插设在带30的外表38和芯12的内表18之间。步骤7C包括围绕芯12卷绕材料或产品11。步骤7D包括如上所述使用产品11，用完残留在芯12上的产品。步骤7E包括移除余下或剩余的产品11，而步骤7F包括从芯12滑出或以其它方式取出带30和识别装置40，从而便于重复使用和/或回收利用。
图8表示根据本发明的另一实施例，其中以上述针对图7所描述的方式执行步骤8A至8F，但在本实施例中，带30包括相对的凸缘37，从而识别装置40位于由带的外表面38与凸缘37限定的凹进内。同样，图9示出了本发明的另一实施例，其中以上述针对图7所描述的方式执行步骤9A至9F，但在本实施例中，带30包括如上所述与芯12的端部16对准的凸缘43，其中识别装置40插设在带30与芯12的内表面18之间。
图10示出了本发明的又一实施例。尽管步骤10A至10F中的大部分步骤与图6至图9的步骤相似，但本实施例中的识别装置40安装到具有相对端部32、34以及侧边缘33、35的弹性柔韧片30上。片30的侧边缘33、35之间的距离大于芯12的内径D1，从而为了将片30定位在芯的内侧，应偏压所述片，例如弯曲、压缩、挤压等，使得相对侧边缘33、35压靠芯12的内表面18，并通过干涉配合可释放地固定到该内表面18上。片30伸直为不偏压形状的自然趋势维持与芯12的干涉配合。识别装置40例如通过粘合剂等安装到片30的一个侧面36上，并可在处理循环结束时从该片移除，如图10F所示。
因此，本发明提供了一种用于记录关于产品或与该产品相关的结构的信息的有利系统。柔韧片或带30为识别装置40提供保护，同时通过在带30的设计中包括颜色和/或文字，带30本身也能传达信息。本发明通过允许在将来的应用中回收利用或重复使用带和识别装置而限制浪费量，同时可以对芯12进行再浆化或回收利用。因为芯12的使用期限显著短于识别装置40和带30的使用期限，所以本发明降低了新的芯的生产成本。同时，本发明使得如果识别装置被破坏，无需报废没有损坏的芯就能使新的识别装置与芯或产品相关联。
这些发明所属领域内的技术人员受益于上述说明和相关附图中的教导，将明了这里阐述的这些发明的许多改进和其它实施例。因此，应理解这些发明不限于公开的具体实施例，并且改进和其它实施例将包括在所附权利要求的范围内。尽管这里采用了具体的术语，但仅在一般和描述性的意义上而不是为了限制的目的而使用这些术语。
权利要求
1.一种用于存储产品的管状结构，该管状结构包括管状芯，该管状芯具有内表面、外表面以及对置的端部，所述外表面限定所述管状芯的外径；弹性柔韧带，该弹性柔韧带具有相对的侧边缘，所述柔韧带被卷绕成筒形形状，从而所述相对侧边缘彼此接近，所述柔韧带所具有的内径在松弛状态下的尺寸小于所述管状芯的所述外径，所述柔韧带适于偏压在所述管状芯的所述外表面周围，并通过之间的摩擦配合而固定到该外表面上；以及射频识别装置，该射频识别装置插设在所述弹性柔韧带与所述管状芯之间。
2.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述管状芯由相互叠置地围绕所述管状芯的轴线卷绕并粘合在一起的多层纸板材料形成。
3.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置能存储和传送与所述管状结构和所述产品中至少一个相关的数据。
4.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括线圈天线和电容器。
5.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括印刷碳基天线。
6.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带具有从由文本和颜色构成的组中选择的唯一标识。
7.根据权利要求1所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带由以聚合物、金属、复合物、以及纸板构成的组中的至少一种材料形成。
8.一种用于存储产品的管状结构，该管状结构包括管状芯，该管状芯具有内表面、外表面以及对置的端部，所述内表面限定所述管状芯的内径；弹性柔韧带，该弹性柔韧带具有相对的端部和侧边缘，所述柔韧带被卷绕成筒形形状，从而所述相对侧边缘彼此接近，所述柔韧带所具有的外径在松弛状态下的尺寸大于所述管状芯的内径，所述柔韧带适于柔性地抵靠所述管状芯的所述内表面而定位，并通过之间的干涉配合而固定到该内表面上；以及射频识别装置，该射频识别装置能存储和传送与所述管状芯和所述产品中至少一个相关的数据，所述识别装置插设在所述弹性柔韧带与所述管状芯之间。
9.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述管状芯由相互叠置地围绕所述管状芯的轴线卷绕并粘合在一起的多层纸板材料形成。
10.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括线圈天线和电容器。
11.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括印刷碳基天线。
12.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带具有从由文本和颜色构成的组中选择的唯一标识。
13.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带由以聚合物、金属、复合物、以及纸板构成的组中的至少一种材料形成。
14.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带在其相对端部之间限定空腔，其中所述识别装置定位在该空腔中。
15.根据权利要求8所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧带在所述相对端部中的一个端部处包括凸缘，所述凸缘适于与所述管状芯的所述对置端部中的一个端部对齐。
16.一种用于存储产品的管状结构，该管状结构包括管状芯，该管状芯具有内表面、外表面以及对置的端部，所述内表面限定所述管状芯的内径；以及弹性柔韧片，该弹性柔韧片具有相对的端部和侧边缘，所述侧边缘定位在所述管状芯中并与其内表面接触，所述柔韧片在所述相对侧边缘之间限定一距离，该距离大于所述管状芯的所述内径，从而使所述柔韧片压靠所述管状芯的所述内表面，并通过之间的干涉配合而可释放地固定在所述内表面上，所述柔韧片具有安装在其上的射频识别装置，该射频识别装置能存储和传送与所述管状芯和所述产品中至少一个相关的数据。
17.根据权利要求16所述的管状结构，其特征在于，所述管状芯由相互叠置地围绕所述管状芯的轴线卷绕并粘合在一起的多层纸板材料形成。
18.根据权利要求16所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括线圈天线和电容器。
19.根据权利要求16所述的管状结构，其特征在于，所述识别装置包括印刷碳基天线。
20.根据权利要求16所述的管状结构，其特征在于，所述柔韧片由以聚合物、金属、复合物、以及纸板构成的组中的至少一种材料形成。
21.一种制造用于存储产品的管状结构的方法，该方法包括以下步骤提供具有内、外表面和对置端部的管状芯；以及通过偏压具有相对侧边缘和与之接触的射频识别装置的弹性柔韧带将所述柔韧带可释放地固定在所述管状芯上，从而所述柔韧带和所述管状芯在它们之间形成干涉配合。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述固定步骤包括将所述弹性柔韧带偏压在所述管状芯的所述外表面周围，从而使所述识别装置插设在所述管状芯的所述外表面和所述柔韧带之间。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述固定步骤包括使所述弹性柔韧带偏压抵靠所述管状芯的所述内表面，从而使所述识别装置插设在所述管状芯的所述内表面和所述柔韧带之间。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述固定步骤包括使所述弹性柔韧带偏压抵靠所述管状芯的所述内表面，从而使所述相对侧边缘与所述管状芯的所述内表面接触，从而使具有所述识别装置的柔韧带连接至所述管状芯的所述内表面上。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，该方法还包括将产品卷绕在所述管状芯的周围，并将与所述产品相关的信息存储在所述识别装置中。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，该方法还包括使用卷绕到所述管状芯上的产品，并从所述管状芯移除所述柔韧带和所述识别装置。
全文摘要
本发明提供了一种用于多层管状结构的可移除识别装置。公开了一种用于产品的具有识别装置(40)的多层管状结构(10)。在一个实施例中，相对于该管状结构偏压弹性柔韧带，并且将诸如射频识别装置的识别装置插设在所述管状结构和所述弹性柔韧带之间。
文档编号B65D3/04GK1953910SQ200580015327
公开日2007年4月25日 申请日期2005年4月4日 优先权日2004年4月5日
发明者克利夫·贝卢姆, 詹姆士·劳里 申请人:索诺克发展有限公司