JP6360669B2 - テープモニタリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、テープアプリケータのテープモニタリングシステムに関し、具体的には、テープ貼着動作中のテープ貼着異常状態を検出し同定すると共にアラーム信号を発するように動作するシステムに関する。より具体的には、本システムは、テープの残量不足、テープの破損、テープの不貼着、テープの切断不良、カートンの詰まり等に起因する異常を検出し、信号を送信することができる。

テープアプリケータにテープモニタリングシステムを設けるという着想自体は、新しいものではない。例えば、Marchettiに１９８９年８月８日に発行された米国特許第４，８５５，００６号、Kroppらに１９９６年４月１６日に発行された米国特許第５，５０７，９０７号、Lamに１９９８年４月７日に発行された米国特許第５，７３５，１０１号、及びBredlらに２０１０年２月２３日に発行された米国特許第７，６６５，４９８号がある。

米国特許第４，８５５，００６号明細書 米国特許第５，５０７，９０７号明細書 米国特許第５，７３５，１０１号明細書 米国特許第７，６６５，４９８号明細書

特許文献１(Marchetti特許)は、カム検知手段を用いるシステムを開示しており、テープの移動によって生じるカムの回転を検出し、テープが所定とおり移動していない場合にアラーム信号を発するものである。特許文献３(Lam特許)は、テープを検出するフィーラーアームの使用を開示している。特許文献２(Kroppらの特許)は、特許文献１(Marchetti特許)の改良に関するもので、テープ分配センサー及びボックス有無センサーが制御システムに接続され、エラー信号が検出されると機械を停止させることを開示している。この特許はまた、テープ供給センサーが、テープロール上のテープを検知して、テープロールの残りが少なくなるとエラー信号を送信することを記載している。特許文献４(Bredlらの特許)に開示されたシステムは、上記のどちらの特許よりも精巧なシステムであるが、特許文献２(Kroppらの特許)の開示を多く用いており、テープ分配センサーを具え、物体検出システム(ボックス検出器)が、テープヘッドとは独立して配置されており、コンベヤモータの速度比較、計数、符号化、電流の測定等を含む比較的複雑なシステムを用いて、制御システムへの信号を生成するものである。

粘着テープでカートンを閉じると塵埃の進入を防止できるので、特に食品産業や医薬品産業においては、材料及び設備のその簡単さ及び低コストの点から、カートンの頂部及び／又は底部の閉封して梱包することは、最も一般的に用いられている方法の１つである。しかしながら、梱包工程では、テープによる閉封について次の２つの主な課題のあることが認識されている。(１)テープ長に制限があること：テープの１ロールでは、平均約２０００カートン(上部のみ)しか閉封できないため、閉封カートンの作製速度にもよるが、１時間に約１回交換しなければならない。(２)テープの品質及び適用が多様であること：粘着テープの品質、材料、厚さ、接着剤組成及び剥離コーティングは必ずしも一定ではなく、それ自体が、テープ貼着作業中に問題を生じる可能性があり、カートンテープ貼着作業が中断することがあり(例えばカートンの中にテープが貼着されていないカートンが生ずる)、テープの速度、応力及び張力が変動する結果、テープ切断後の跳ね返り、緩み、テープの破損の他、テープ無し、テープの未切断、その他の好ましくない状態等が生じることがある。テープ貼着に関連する他の問題して、温度、基材の表面状態、接着剤の浸透、粘着保持力、未満杯カートン、テープの有効期間、テープロールの取扱い、テープアプリケータ、カッティングブレードの鈍化、テープアプリケータによって生じるカートンの詰まり等があり、これらは、テープ閉封作業の休止時間及び封止欠陥カートン発生の要因である。

現行の機械における最も大きな問題の１つは、適当な警報装置等がない場合、操作者はテープ残量を容易に判断することができないことであり、場合によっては、テープロールが完全に無くなった後も機械が作動して、テープが貼着されていないカートンが発生することがある。多くの場合、頂部又は底部のフラップにテープが貼着されていないカートンが気付かれないまま進行するので、この問題はさらに重大になる。使用されるテープの多くは無色透明であるため、目視検査でテープが貼着されていないカートンを見つけるのが困難である。この問題は、自動式又は半自動式の機械の場合、その影響はより大きい。

これまでに多くのテープ検出検知システムが提案されており、上記問題に対処する様々な方法が示されている。しかしながら、現在用いられているテープアプリケータ(tape applicator)又はテープ貼着機械(taping machine)の大部分はどんなテープモニタリングシステムも設けられていない。

エンドユーザが現在利用可能なテープモニタリングシステムを用いていないのが、それには幾つかの理由がある：
(１) コストが高いこと：モニタリングシステムは、１つの機械の中で、オフセットされた頂部位置と底部位置で２つの別個のテープアプリケータをモニタリングしなければならず、多くのセンサー、接続部や配線の他、テープアプリケータ毎に別個のプログラム又は制御回路を必要とするためである。また、システムを機械に設置するのは、工場でしかできないため、多くの修正、配線及びプログラミングが必要となり、高い技能を有する人員を必要とするためである。さらに、このシステムは、テープアプリケータの型やモデルが異なるごとに設計及び製造をせねばならないため、大量生産には適しておらず、テープアプリケータに適用する場合には非常に多くのコストがかかる(これについては、前掲した米国特許第７，６６５，４９８号及び米国特許第５，５０７，９０７号を参照)。
(２) 複雑であること：市場にある全てのテープモニタリングシステムは、テープ貼着機械に取り付けられたコントロールパネルに、プログラマブルロジックコントローラ(ＰＬＣ)又は電気制御回路が設けられ、また、システムをオン、オフ、リセットするために人が操作するインタフェースが設けられている。制御部はテープ貼着機械に搭載され、カートン検出のためのセンサーがテープアプリケータに接続され(米国特許第５,７３５,１０１号を参照)、カートン検出のためのフォトセンサーがコンベヤ又は機械フレームに取り付けられている(米国特許第７，６６５，４９８号を参照)。配線と接続は、機械の調整や、テープ貼着機械からテープアプリケータを取り外すことができなければならない。また、システムの保守、調整又は修理することができるのは電気工事の有資格者のみであるので、社内技術者は限られており、システムの採用に消極的になってしまうのである。
(３) 使用し易いこと及び効率的であること：テープモニタリングシステムの多くは、テープヘッド又はテープロール保持アームの間で、センサー及び電源とコントロールパネルとが接続されるが、テープヘッドは、テープ切れとなったテープを補充するためにテープロールを機械から頻繁に取り出して、配線の切離し及び再接続を行なわねばならないため、不便であり、損傷することがあるためである。場合によっては、操作者は、時間のかかる接続、特に底部のテープアプリケータへの電気的接続を無視することがあり、その結果、システムが動作不能になる(米国特許第５，７３５，１０１号及び米国特許第５，５０７，９０７号)。また、空圧作動システムでは、テープアプリケータに空気を供給する空気供給源との接続が必要となる(米国特許第４，８５５，００６号((Marchetti))。しかし、テープアプリケータへの接続に延長ケーブル又は空圧ホースを用いると、接続の切離しは無いが、ケーブル又は空圧ホースが保護手段無しで存在すると、危険であるし、また容易にシステムの損傷に到る可能性があり、好ましくない。

さらに、全てのシステムは、システムに給電するオン／オフスイッチと、アラーム信号を解除してリセットするリセットスイッチを具える。このため、操作者は、問題の処理を行なった後でシステムをリセットし忘れる傾向があり、場合によっては、警告信号が不快すぎてシステム自体をオフにすることもある。本発明のシステムは、モニタリングシステムを自動的に停止及びリセットすることを含んでおり、操作者の前記問題を大幅に少なくすることができる。

テープモニタリングシステムの中には、モニターから出力された信号により機械の電源をオフにするものがあるが、これは、より多くのカートン又は製造品が上流のパッケージング工程で詰まるという問題を引き起こして、製造休止時間が増えるため、多くの自動式作業には好ましくない(米国特許第５，５０７，９０７号及び米国特許第４，８５５，００６号)。

通常の実施形態では、無停止操業プロセスを維持するために、欠陥のあるカートンは手操作又はオフラインの半自動式テープ貼着機械でテープの貼直しが行われる。

市場で販売されているテープモニタリングシステムは、「ケース詰まり(case-jamming)」を検出及び警報する効果的なシステムを有しない。テープ貼着作業中の「カートン詰まり」問題を処理する解決策は、テープモニタリングシステムでは知られていない。テープアプリケータは機械的装置であって、テープ貼着ローラが、入ってくるカートンと交差して、テープ貼着作業中にカートンによって移動させられ、カートンと機械との間に力が作用する問題があり、この問題が解消されなければならない。カートンが軽量で、満杯になっていないか又は柔らかいときにテープ貼着作業を行なうと、テープが貼られるときにカートンがつぶれるため、カートンの移動停止や詰まりがより多く起こる。この好ましくない状態は、しっかりと詰められたカートンでも、一般的に用いられるコンベヤベルトの摩耗が大きい場合や、カートンがテープアプリケータを通って移動するのに十分な力を供給できるように調節されていない場合に起こる。本発明はこの状態を検出し、この状態の警報を発することができる。

(４) ＵＳＦＤＡによる食品安全法(ＦＳＭＡ)：米国における度重なる食品リコールに応じて２０１１年に施行された新たな法律は、食品及び医薬品関連製品に厳重な規則を課している。梱包機械製造業者協会(ＰＭＭＩ)によると、この新たな法律は、梱包用機器製造業者に対して大きなインパクトを与えており、装置に「クリーン構造(clean design)」を配備するか、又は汚染の虞れがあるあらゆる領域を清浄化し排除する設備の利用可能性を具えることが義務づけられている。多くの機械部品は、洗浄及び真空清浄を行なうために取外しが容易なステンレス鋼に変更されることになる。全ての「クリーン構造」基準の中でも、電気機器、多重配線及び接続は、洗浄のための取外しが容易でないため、最も困難な設計上の課題である。電気装置の洗浄は、適切に行われなければ有害となることがある。多くの電気ケーブル及び機器は、熱を発生させて、細菌の成長を増殖させる。テープ及びテープアプリケータ器の主なユーザは食品及び医薬品産業である。市場のほとんどのテープモニタリングシステムとは異なり、本発明は、ＦＳＭＡに規定される「クリーン構造」基準を満たすことができるようにしたものである。

本発明は、設置コストが少なく、緩んだ長いケーブル又は空気ホースの必要性がなく、システム内及びテープアプリケータと機械との間の配線及び接続を少なくしたシステムを提供することにより、上記問題の幾つかを解消するものである。

本発明の目的は、カートン閉封作業において、アラーム信号及び／又は制御信号を発することにより、問題を修正するために必要な措置を確実に行なうことができ、適切なテープ貼着を確実に行なうことができるテープモニタリングシステム及びテープアプリケータを提供することである。

広義において、本発明は、カートン閉封機械(carton sealing machine)の一部を形成するテープアプリケータと共に用いるテープモニタリングシステムに関するもので、カートン閉封機械は、リボン状粘着テープをカートンに貼着して当該カートンを閉封するのに用いられ、機械フレームと、カートンをテープアプリケータを通過させる手段とを有し、テープアプリケータの少なくとも一部はテープ切れロールのテープを交換するために前記カートン閉封機械から取外し可能であり、テープモニタリングシステムは、出力アラーム信号を生成する出力信号を生成して、各テープ貼着サイクルの状態を表示する制御ユニットと、テープロールのテープ切れを検知するテープロールテープ切れセンサー、テープ貼着されるカートンへのテープの貼着ミスを検知するテープ供給センサー及びカートン閉封機械内でのボックスの存在を検知するボックス供給センサーを含む複数のセンサーと、前記制御ユニットの電源と、を具えており、センサーは、テープアプリケータに取り付けられた各センサーの対応する信号アクチベータによって作動され、制御ユニットに通信可能に接続されて、制御ユニットが出力アラーム信号を生成することができるようにしたものである。

好ましくは、センサーは、前記テープアプリケータに取り付けられており、電源は充電可能なバッテリーであり、より好ましくは、テープの移動によって駆動される電力ジェネレータであり、電力を生成し、テープ貼着動作中に充電可能バッテリーを充電するために用いられ、貼着ミスを検出するセンサーとして供されることもできる。

好ましくは、設定時間が経過した後、ボックス供給センサーとテープ供給センサーとにより、前記制御ユニットを通じて、テープアプリケータにおけるカートンのボックス詰まりを検出する。
好ましくは、センサーは、好ましくは機械フレームに取り付けられた検知ステーションの中で互いに近接する位置に配置される。
好ましい実施形態において、制御ユニットは、好ましくはテープアプリケータから離れた位置にある信号エミッタの形態の出力アラーム信号装置に連繋される。

ボックス供給センサーはまた、制御ユニットへの電源をオンにする電源オンスイッチとして用いられることが好ましい。

制御ユニットはまた、所定時間が経過した後、自動的に停止及びリセットするようにプログラミングされることが好ましい。

本発明の更なる特徴、目的及び利点は、添付の図面を参照して説明する本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

従来のテープアプリケータ又はテープヘッドに適用される本発明の様々な部分を組み込んだテープアプリケータを概略的に示す側面図である。 無線信号受信装置(図示のＩＲレシーバ)と、機械フレームの頂部に設置されたエンクロージャの頂部のアラームタワーライトと、を有する遠隔ステーションの他の実施形態を示す図である。 図１に示されるテープアプリケータについて、ダンサーアームのセンサー作動位置がテープロールの状態を示しており、作動部材(operative member)はカートンの存在を示しており、他の作動部材は、容器又はカートンに貼着されるテープが分配される状態を示す図である。 図２と同様な図であって、テープによって駆動されるローラの本体上にセンサーアクチベータ又はターゲットを有する他のセンサー作動システムを示している。

図１と同様なテープアプリケータを示す図であるが、明瞭化のために部品の一部を省略しており、本発明に、テープアプリケータの作動部材に連繋された電力ジェネレータが組み込まれている。 図４に示される電力ジェネレータの底面図であり、テープアプリケータの作動部材(図示のテープローラ)とアプリケータのベースフレームに取り付けられた本発明の制御ユニットとの間のジェネレータの連結及び取付けを示し、テープアプリケータの作動部材にある信号ターゲット又はアクチベータ(図示の押し棒の上にある磁石)の相対位置を示している。 図４ａに示されるジェネレータで生成されたＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流回路の電気回路の概略図である(整流回路)。 図１と同様なテープアプリケータであって、作動部材に信号ターゲット、ベースフレームに形成され、テープアプリケータの外部から信号の検出が可能な窓切欠き部を有している。テープアプリケータは、その通常の定位置では、ロールはフルテープであり、図６の機械取付けブラケットに取り付け可能な状態である。 図５の端面図であるが、明瞭化のために部品の一部を省略しており、テープアプリケータの作動部材の上にある信号ターゲット又はアクチベータの相対位置を示している。

本発明の他の実施形態を示しており、検知ステーション内の制御ユニットが、テープアプリケータの設置位置に対応する位置で、機械フレームの取付けブラケットの一方の側に配備されている。 図６の端面図であり、本発明の検知ステーションの取付位置を示しており、検知ステーションがテープアプリケータの作動部材の信号ターゲットに近接した状態で取付ブラケットの一方の側に取り付けられている。 機械フレームに取り付けられた制御ユニット及びアラームタワーライトが収容された信号送信ステーションを示しており、電力ケーブル及び信号ケーブルが図６に示される検知ステーションに接続されることができる。 ＰＣＢ及びセンサー(図示のリードセンサー)が収容された制御エンクロージャの部分断面図であり、本発明のテープアプリケータの作動部材に、テープアプリケータのフレームと信号ターゲット又はアクチュエータ(永久磁石が示されている)がある。

図１を参照すると、本発明が適用されるテープアプリケータ又はテープヘッド１０が示されており、該テープアプリケータ又はテープヘッドは、公知の要領にて、フレーム１４のカートン閉封機械１２に実装されている。なお、フレーム１４は、テープヘッド１０の両端に模式的に示されている(後述する図５及び図６をも参照)。テープヘッド１０は、公知の要領にて、閉封機械１２に取外し可能に取り付けられ、テープ切れのテープロール(完全なテープロールは図中、１６で示されている)を容易に交換し、あらゆる必要なメンテナンスを行なうことができる。

テープヘッド１０はフレーム１８を含み、該フレーム上にテープヘッドの様々な動作部品が実装されている。テープロール支持アーム２０はフレーム１８に取り付けられて該フレーム１８から延在しており、その自由端２１に隣接して回転可能なスピンドル等２２を有し、該スピンドル２２にはテープロール１６が取り付けられており、テープロール１６から、符号２４で示されるリボン状テープが、同様に２４で示されるテープ経路２６に沿って分配される。図示のテープヘッド１０では、テープ経路２６(したがってテープ２４)は、ダンサーアーム３０の自由端３２に隣接して取り付けられたダンサーロール２８を通る。ダンサーアーム３０は、軸３４を介してテープヘッド１０のフレーム１８に回動可能に取り付けられており、その自由端３２は、図示の如くアーム３０と支持アーム２０との間に延在するスプリング３６によってロール１６の方に付勢され、ダンサーロール２８はテープロール１６の外周と接触した状態で保持される。ダンサーアーム３０には、回動軸又は軸３４から間隔を存してテープロールターゲット又はセンサーアクチベータ３８が取り付けられており、テープロール１６のテープ残量不足が近づくと、ダンサーアーム３０は、テープ残量不足検知センサー３９の検知範囲内に移動し、ダンサーアーム３０が軸３４上を回動し、テープロールターゲット又はアクチベータ３８がその対応するテープ残量不足検知センサー３９の検知範囲に入ると 、テープ残量不足検知センサー３９を作動させる。

テープ２４はテープ経路２６を通り、ガイドロール４０、４２、４４及び４６の上を通ってフロント部貼着用ロール４８まで延びて、テープ２４の先行端部５０が、フロント部貼着用ロール４８により、接近してくるボックス(図１には示されていない)に押圧されてテープが貼着される。ロール４２は通常、一方向クラッチを含んでおり、経路２６上のテープ２４は貼着用ロール４８へ移動することができる。

図示のテープヘッド１０では、フロント部貼着用ロール４８とガイドロール４４及び４６はフロント部貼着用アーム５２に取り付けられており、該フロント部貼着用アーム５２はその一端部の近傍が符号５４で示されるようにフレーム１８に回動可能に取り付けられている。貼着用ロール４８は、取付部５４から遠いアーム５２の自由端部５６の近傍にて回転可能に取り付けられている。

リヤ部貼着用アーム５８は、フレーム１８の回動軸６０に回動可能に取り付けられており、該アーム５８の第１の自由端部６２の近傍にてリヤ部貼着用ロール６４が設けられている。押し棒６６の一端部に近い位置７０にて、押し棒６６は、リヤ部貼着用バー５８の自由端部６８(自由端部６２とは反対側)の近傍にて回動可能に接続されている。押し棒５８の反対側端部は、符号７２で示される位置(アーム５４の回動取付部５４と貼着用ロール４８との間)にてフロント部貼着用アーム５２に回動可能に接続されている。適当なスプリング７４は、アーム５８の端部６８とフレーム１８の符号７６で示される位置との間に延在しており、アーム５２がフレーム１８に取り付けられたストッパー５３に対して押し当てられた状態で、アーム貼着用アーム５２及び５８を、テープ貼着される次のカートン又はボックスを受け入れることができる受取位置に付勢する。

押し棒６６には、回動軸７０と７２の間に、ボックス存在若しくはボックス供給センサーターゲット又はセンサーアクチベータ７８が固定されており、通常の動作中では、テープアプリケータ１０を通るボックスがフロント部貼着用アーム５２を移動させ、該フロント部貼着用アーム５２が、押し棒６６を移動させる。これにより、アーム５８とターゲット７８は、その対応するボックス存在センサー又はボックス供給センサー７９によって検出される範囲又は位置に移動する。

図１に示されている実施形態において、回動軸３４には、センサーアーム８０も回動可能に取り付けられており、該センサーアーム８０には、回動軸３４から離れた端部の近傍位置に接触ローラ８２が回転可能に取り付けられている。アーム８０は、アーム８０とフレーム１８との間に延在するスプリング８６により、テープ経路２６の方に付勢され、ストッパー８４に当接して保持される。テープ供給ターゲット又はセンサーアクチベータ８８はアーム８０に配備されており、ボックス(図１には示されていない)の移動によりロール４８が移動すると、フロント部貼着用アーム５２が移動してテープ経路２６が変位して、フロント部貼着用アーム５２が回動軸５４を回動し、テープ２４が接触ロール８２に接触してアーム８０を移動させるので、テープ供給ターゲット又はセンサーアクチベータ８８は、その対応するテープ供給センサー８９の検知範囲に移動して、テープ貼着されるテープの貼着不良を検知する。

符号９０で示されるカットオフ機構は公知のもので、その作動及び操作は公知であるのでさらなる説明は省略する。

好ましい構成において、センサー３９、７９、８９及び制御ユニット９４が検知ステーション９２内に収容されている。検知ステーション９２は、センサー及びモニタリングシステムの制御ユニット部品を搭載するのに非常にクリーンで効果的な方法を提供するもので、後述するように検知ステーション９２がテープ貼着機械１２のフレーム１４に直接取り付けられるときは特に重要である。検知ステーションは、最大寸法が８インチよりも小さい比較的小さな容器又はスペースであり、テープヘッド１０等のテープヘッドに適用される場合には、厚さ又は高さは、フレーム１８の対向するフレーム部材１７と１９の間の間隔よりも小さい(図５ａを参照)。テープモニタリングシステムの重要な構成要素のこのようなサイジングと集中化は、本発明によるターゲット又はセンサーアクチベータ３８、７８及び８８の独特な配置によって達成されることができる。これらのターゲット又はセンサーアクチベータ３８、７８、８８が夫々のセンサー３９、７９及び８９の範囲内にある場合、検知ステーション９２の隣接する２つの側部９３、９５に近接し、夫々のセンサーを作動させることができる近接位置である(図１、図２及び図３を参照)。従来の構成では、ターゲット又はセンサーアクチベータは、テープヘッドの周り又は機械の上の異なる位置にあるため、センサー、モニタリングユニット、アラーム又はアラームトリガ、さらにはオンボード電源９６を全て入れられたステーション９２と同等の検知ステーションを用いることはできなかった。このオンボード電源は、モニタリングシステムがテープヘッド１０に取り付けられるときに必要なバッテリー９６又はキャパシタ(図示せず)等のあらゆる適当なな形態であってよく、センサー３９、７９、８９を組み込んだ検知ステーション９２が機械１２に取り付けられるときと比べて有意な利点をもたらす。これについては、図６及び図７を参照して後で説明する。

モニタリングシステムが効果的な機械フレーム１４に配備されるのではなくテープアプリケータ１０に直接取り付けられる場合、バッテリー駆動されるか、又はテープヘッド１０に取付け可能なキャパシタ等の他のポータブル電源が用いられなければならず、上記したケーブル等の問題があるため、システムの使用が大幅に制限される。本発明では、バッテリー９６は、センサー３９、７９、８９に必要な電力を供給すると共に、制御ユニットに電力を供給して警報装置９８を駆動するのに用いられる。バッテリー９６は、好ましくは充電可能なバッテリーであり、符号１００で示される充電ポートを設けることができるが、バッテリーを充電のために取り外して充電済みの交換用バッテリーと交換することもできる。出願人の知る限りにおいて、携帯電話又はコンピュータ技術において用いられているバッテリー電源を、モニタリングシステムを動作させるためにテープ貼着機械に適用されたことはない。本発明は、数十年にわたって当業界を悩ませてきた問題を解消させるものである。

図１では、符号９８は、アラームエミッタであるが、所望により、このアラームエミッタに代えて遠隔コントローラ９８、例えば、無線又は赤外線等のトランスミッタを用いて、図１ａに示される遠隔信号エミッタ１００に信号を送ることもできる。この遠隔信号エミッタは、アラームエミッタ９８からの信号を受信する信号レシーバ１０２を有し、アラームステーション１０４を含んでいる。このアラームステーション１０４では、アラームエミッタ９８からレシーバ１０２を経由して受信した信号に基づいて、警告信号、例えば、テープ貼着に問題があること(例えば、テープが破損している、テープが貼着されていない、テープが切断されていない、ケースが詰まっている等)を示す赤色ＬＥＤライト、テープ残量が少なくなっているか又はテープが無くなっていることを示すオレンジ色のＬＥＤ、又はサイレンをトリガする。なお、サイレンの場合は、タワー１０６の中又は上に配置される。遠隔信号エミッタ１００は、２以上のテープアプリケータ又はテープヘッドとともに用いることができ、好ましくは、テープ貼着機械のフレーム１２の部分１０８に取り付けられることができ、移動させる必要がない固定電源１１０を用いて遠隔信号エミッタ１００に電力供給することができるので従来の技術的問題が解消される。

図２は、図１と同様、本発明のモニタリングシステムを有するテープヘッドを示しているが、ターゲット又はセンサーアクチベータ３８、７８、８８は全て、夫々のセンサー３９、７９、８９に関してトリガ位置にある。これらの位置では、センサー７９、８９は作動し(センサー７９、８９に関する以下の説明を参照)、センサー３９が、ターゲット３８が近くにあり、テープロール１６のテープ残量が殆んどないはずでであることを検出すると、制御ユニット９４は対応するアラーム信号を送信する。

制御ユニットはその全体が符号９４で示されており、通常は、複数のタイミング回路又は予めプログラミングされたマイクロプロセッサ(これらは両方とも広く知られている)が組み込まれており、ほとんどの動作に用いられるカートンの長さ範囲及び速度範囲をカバーする所定のシーケンス及び時間値を有しており、以下の制御ロジックに基づいて対応するアラーム信号が生成され発せられる：
(１) テープアプリケータが、入って来るカートン２００(図３又は図４を参照)を最初に検出した時、すなわち、図示のシステムでは、入って来るボックス２００(図２又は図３を参照)によりロール４８を変位させて、ボックス供給又はボックス存在ターゲット７８が、ボックス供給又はボックス存在センサー７９を作動させる位置に移動すると、センサー７９が制御ユニット９４を作動させる。ボックス２００が機械の中をを矢印２０２によって示される方向に移動する(矢印２０２はカートン２００を機械の中を移動させるあらゆる好適な手段をも含む)。このボックス供給又はボックス存在検知システムは、センサー７９及びターゲット７８を含んでおり、単に制御ユニット９４の動作を開始させる(制御ユニット９４をトリガしてモニタリングを開始させる)ために用いられる場合は、テープモニタリングシステムを起動するために従来から用いられている公知のセンサーシステムを代わりに使用し、ボックス供給又は存在センサーを構成できることは明らかであろう。
(２) 通常は、テープ２４の分配が開始され、カートンに貼着されるまでに約０.２秒要する。０.３秒の時間値がプログラム又はタイマーに設定され、ボックス供給センサー７９によりユニットがトリガした０.３秒後にテープ供給センサー８９(又は、ジェネレータ２１０により提供されるテープ供給センサー。このセンサーについては図４及び図４ａを参照して後述する)の範囲内にターゲット又はアクチュエータ８８が存在しない場合、テープ供給ミス信号、例えば「テープなし」又は「テープ破損」信号が生成される。
(３) カートン２００にテープ貼着するには、コンベヤ速度及びカートンの長さに応じて、通常は１秒〜２．５秒要する。３秒の時間値(又はテープ貼着されるカートン及び用いられるカートン給送速度に固有の選択された時間)がプログラム又はタイマーに設定又はプログラミングされ、設定された３秒後も、テープの分配が続けられ、テープ供給センサー８９がテープ供給アクチュエータ又はターゲット８８の検知を継続すると、「テープ未切断」信号が発せられる。
(４) カートンがテープアプリケータを通過するのに１秒〜２.５秒要する。分配されるテープの移動が、ターゲット又はアクチベータ７８に連繋されたテープ供給センサー８９(又は、ジェネレータ２１０により提供されるテープ供給センサー。このセンサーについては図４及び図４ａを参照して後述する)によって検知されずに、３秒超の間、ボックス給送又はボックス存在センサー７９の検知範囲内に残っているときは、「ケース詰まり」信号が生成され、カートンがテープアプリケータの下で滞っていることを示す。
(５) 制御ユニットへの電力供給が、好ましくは、上述したように、ボックス供給センサーによって開始された後所定時間経過後に、電力オンスイッチにより電力が前記制御ユニットに供給されると作動するモニタリングシステムを自動的にシャットオフ及びリセットする。制御ユニット９４は、好ましくは、生成されるアラーム信号の信号継続時間並びに自動的に作動停止及びリセットする時間がプログラミングされる。これらの代替プログラムは両方とも、操作者によるシステムのインタフェース要件を低減し、また同様に、バッテリーが電源として用いられる場合にバッテリー電力を節減する。

プログラミングされる時間、例えば、上記の１秒〜２.５秒という時間は、カートンが機械の通常の運転条件下でテープ貼着が行われる作業時間に基づいている。カートンへのテープ貼着の作業時間が長いほど、プログラミングされる時間は長く設定される。作業時間は、機械速度及びテープ貼着されるカートンの長さによって決定される。機械速度が遅いほど、またカートン長さが長いほど、カートンが機械を通過する時間(作業時間)は長くなり、その逆もまた同様である。プログラミングされる時間は、カートンの長さ及び速度は通常範囲のものに設定して多くのテープ貼着作業に対応できるように設定され、調節が最小に抑えられるようにする。

センサーは、好ましくは、非接触式の近接センサー又はリードセンサー(図８を参照)を使用し、切換え動作は、少し離れて配備(例えば任意の方向に最大約３／４インチ、すなわち直径約１−１／２インチの検知ゾーン)した永久磁石で行なうことができる。リードスイッチに永久磁石信号ターゲットを用いると、いかなる電力も消費せずにリードセンサーを作動させることができるので、バッテリーの電力を節保存できる利点がある。或いはまた、電気式近接センサーを作動させるのに鉄金属信号ターゲットを用いることができるし、光電子センサーを作動させるのにマーク(暗色若しくは明色)信号ターゲットを用いることもできるが、そのような検出器は方向感応性であるが、電力を消費する。

図３は、図１及び図２と実質的に同じテープヘッド及びモニタリングシステムを示しているが、異なるターゲット又はセンサーアクチベータを用いている。すなわち、図示の形態では、ロール４２に代えてロール４２Ａを使用し、アーム８０及びターゲット８８に代えて、前記ロール４２Ａの外周に４つのターゲット２０４を等間隔に配備したものである。ロール４２Ａがテープ２４によって回転すると、ターゲット２０４は、センサー８９の範囲内に入る。すなわち、ターゲットはテープ供給センサー８９の反対のところでは、例えば、センサー８９から離れたロール４２Ａの側の範囲外にあるときはセンサー８９によって検出されることができない。ターゲット２０４の検出率は、所望により、パルス、カウント又は連続的なシーケンスを用いられることができるが、制御ユニット９４内のマイクロプロセッサを適切にプログラミングすることによって決定されることができる。

図４及び図４ａは、更なる代替形態を示しており、この場合、ターゲット８８及び／又は２０４は用いられておらず、ロール４２及び／又は４２Ａの代わりにロール４２Ｂが用いられている。ロール４２Ｂは、その一方の軸方向端部にベルト２０８等を駆動する駆動プーリ２０６を有しており、ベルト２０８は電力ジェネレータ２１０を駆動させる。テープ２４の移動によって駆動されると電力が発生し、ロール４２Ｂを回転させる(電力ジェネレータをロール４２Ｂに組み込むことも可能であるが、これはより難しく、より費用がかかる)。生成された電力は、制御ユニット９４の一部を構成するあらゆる適当な手段によってモニタリングされることができる。読取値はテープ供給信号を生成するのに用いられ、テープ供給センサーに供給されるか、又はテープ供給センサー８９からのテープ供給信号に代えられる。テープ供給センサーという用語はこのセンサーを含むものと解されるべきである。電力ジェネレータ２０６は、好ましくはステッピングモータであり、その出力は、図４ｂに概略的に示される適当な回路を介して整流され、符号２１８で示される直流(ＤＣ)の出力が、充電式バッテリー９６又は適当サイズのキャパシタ(図示せず)が充電するのに用いられる。ステッピングモータコイル２１２の各々は既知の要領にて夫々の整流回路２１４に接続され、適当なキャパシタ２１６によってブリッジされたそれらの出力は、符号２１８で示されるＤＣ出力として供される。

図５〜図８は、本発明が、テープヘッド１０のフレーム１８ではなく、機械１２のフレーム１４に適用された(取り付けられた)例を示す。図５のテープヘッド１０Ａは、図１を参照して記載したテープヘッド１０と本質的に同じであるが、テープヘッド１０Ａからステーション９２を取り外した点が異なっている。所望により(使用されるトリガ又はセンサーアクチベータの種類、及びテープヘッドのフレーム１８のフレーム部材１９の材料に応じて)、窓３００及び３０２を設けて、必要に応じて、該窓を通じて、センサー間の信号送信を行えるようにすることができる。なお、図示の構成ではセンサー７９と８９の間で信号送信を行ない、夫々のトリガ又はセンサーアクチベータ７８及び８８に信号を供給する。センサー３９は、テープヘッド１０Ａのフレーム内の切欠き部３０４を介してそのトリガ又はセンサーアクチベータ３８へのアクセスが可能である。

図６及び図６ａに示されるように、検知ステーション９２Ａは、ブラケット３０８を介してテープ貼着機械１２のフレーム１４のフレーム部材３１０に取り付けられており、テープヘッド１０又は１０Ａが必要に応じて矢印３１２及び３１４によって示されるように作業位置に移動すると、夫々のセンサー７９、８９、３９が、夫々の窓３００、３０２又は切欠き部３０４と位置合わせされ、夫々のターゲット７８、８８、３８への直接アクセスできる。この構成では、センサー３９、７９、８９の向きは、所望により、図１における向きからテープヘッド１０又は１０Ａの側に向けられることにより、機械を横切る向きとなる。上記したように、非接触式近接センサー又はリードセンサー(図８を参照のこと)の場合、センサーが作動するのは、ターゲットがその検知ゾーン内にある時であるので、向きを定めることは重要ではない。

信号は好ましくは、図７に示されるように、機械のフレーム１０８に取り付けられた遠隔信号送信制御ステーション１５０に、配線３１６によって送信される。検知ステーションがテープヘッド又はテープアプリケータ１０ではなく機械に取り付けられた実施形態では、符号９４Ｂで示される制御ユニットは、アラームタワーライト１０６Ａ及び電源接続部１１０Ａを有するステーション１５０の中に配置される。

図８は、非接触式近接センサー又はリードセンサーとして既知の特定タイプのセンサーを示しており(センサー７９Ａは図８の図示の構成ではセンサー７９として用いられるが、他のセンサー３９及び／又は８９にも同様に適用可能である)、非接触式近接センサー又はリードセンサーは、上述したように、ターゲットがセンサーを囲む検知ゾーンにあるときに有効である。このゾーンは、一般的には、直径が約１−１／２インチであり、そのリードは、この実施形態ではターゲット７８(及び／又は３８及び／又は８８)として用いられる永久磁石の引力によって変位する。

本発明を説明したが、当該分野の専門家であれば、添付の特許請求の範囲に規定された発明の範囲から逸脱することなく変形をなし得ることは明らかであろう。

Claims (16)

1. カートン閉封機械(12)の一部を形成するテープアプリケータ(10)と共に用いるテープモニタリングシステムであって、
   前記カートン閉封機械(12)は、リボン状粘着テープ(24)をカートン又はボックス(200)に貼着して当該カートン又はボックスを閉封するのに用いられ、機械フレーム(14)と、カートン又はボックス(200)をテープアプリケータ(10)を通って移動させる手段とを有し、
   前記テープアプリケータ(10)は、その少なくとも一部が、テープ残量不足となったロールのテープ(24)を交換するために前記カートン閉封機械(12)から取外し可能であり、
   テープモニタリングシステムは、出力アラーム信号を生成して各テープ貼着サイクルの状態を表示する制御ユニット(94)と、複数のセンサー(39, 79, 89)と、前記制御ユニット(94)を作動させる電源(96)と、を具え、前記制御ユニット(94)、前記複数のセンサー(39, 79, 89)及び前記電源(96)は、前記テープアプリケータ(10)に配備されており、
   前記複数のセンサー(39, 79, 89)は、ロールのテープ(24)の残量不足を検知するテープ残量不足検知センサー(39)と、テープアプリケータ(10)によりテープ貼着されるカートン又はボックス(200)へのテープ貼着ミスを検知するテープ供給センサー(89)と、カートン閉封機械(12)内でのカートン又はボックス(200)の存在を検知するボックス供給センサー(79)と、を含み、
   前記センサー(39, 79, 89)の各々は、テープアプリケータ(10)に取り付けられた各センサーの対応する信号アクチベータ(38, 78, 88)によって作動され、
   前記センサー(39, 79, 89)は、制御ユニット(94)に通信可能に接続され、前記制御ユニット(94)が出力アラーム信号を生成することができるようにしており、
   前記電源(96)は、充電可能なバッテリーと、テープ(24)の移動によって駆動される電力ジェネレータ(210)とを含み、前記電力ジェネレータ(210)は、テープ貼着動作中に充電可能バッテリーを充電するための電力を生成し、前記テープ供給センサー(89)の信号アクチベータ(88)が前記電力ジェネレータ(210)である、テープモニタリングシステム。
2. ボックス供給センサー(79)は、テープ貼着位置でテープ(24)が貼着されるカートン又はボックス(200)を検知すると、制御ユニット(94)を作動させる請求項１のテープモニタリングシステム。
3. ボックス供給センサー(79)はテープ供給センサー(89)と共に、制御ユニット(94)を通じて、テープアプリケータ(10)におけるカートン又はボックス(200)の詰まりを検出する請求項１のテープモニタリングシステム。
4. 制御ユニット(94)は、アラーム信号装置(98)と接続される請求項１のテープモニタリングシステム。
5. アラーム信号装置(98)は、テープアプリケータ(10)から離れた位置にある信号エミッタ(100)の信号レシーバ(102)に信号を送信する請求項４のテープモニタリングシステム。
6. 制御ユニット(94)は、自動的に停止及びリセットするようにプログラミングされている請求項１のテープモニタリングシステム。
7. テープ供給センサー(89)は、時間遅延手段を介してアラーム信号装置(98)に連繋されており、時間遅延手段は、アラーム信号装置(98)が作動するまでに選択された時間を遅延させる請求項１のテープモニタリングシステム。
8. カートン閉封機械(12)の一部を形成するテープアプリケータ(10)と共に用いるテープモニタリングシステムであって、前記カートン閉封機械(12)は、リボン状粘着テープ(24)をカートン又はボックス(200)に貼着して当該カートン又はボックスを閉封するのに用いられ、機械フレーム(14)と、カートン又はボックス(200)をテープアプリケータ(10)を通って移動させる手段とを有し、
   前記テープアプリケータ(10)は、その少なくとも一部が、テープ残量不足となったロールのテープ(24)を交換するために前記カートン閉封機械(12)から取外し可能であり、
   テープモニタリングシステムは、出力アラーム信号を生成して各テープ貼着サイクルの状態を表示する制御ユニット(94)と、複数のセンサー(39, 79, 89)と、前記制御ユニット(94)を作動させる電源(96)と、を具え、前記制御ユニット(94)、前記複数のセンサー(39, 79, 89)及び前記電源(96)は、前記テープアプリケータ(10)に配備されており、
   前記複数のセンサー(39, 79, 89)は、ロールのテープ(24)の残量不足を検知するテープ残量不足検知センサー(39)と、テープアプリケータ(10)によりテープ貼着されるカートン又はボックス(200)へのテープ貼着ミスを検知するテープ供給センサー(89)と、カートン閉封機械(12)内でのカートン又はボックス(200)の存在を検知するボックス供給センサー(79)と、を含んでおり、
   前記センサー(39, 79, 89)の各々は、カートン閉封機械(12)に取り付けられた各センサーの対応する信号アクチベータ(38, 78, 88)によって作動され、
   前記センサー(39, 79, 89)は、制御ユニット(94)に通信可能に接続され、前記制御ユニット(94)が出力アラーム信号を生成し、
   前記制御ユニット(94)及び前記センサー(39, 79, 89)は、カートン閉封機械(12)のフレーム(14)に取り付けられた検知ステーション(92)の中で互いに近接して配置されている、テープモニタリングシステム。
9. ボックス供給センサー(79)は、テープ貼着位置でテープ(24)が貼着されるカートン又はボックス(200)を検知すると、制御ユニット(94)を作動させる請求項８のテープモニタリングシステム。
10. ボックス供給センサー(79)はテープ供給センサー(89)と共に、制御ユニット(94)を通じて、テープアプリケータ(10)におけるカートン又はボックス(200)の詰まりを検出する請求項８のテープモニタリングシステム。
11. 制御ユニット(94)は、アラーム信号装置(98)と接続される請求項８のテープモニタリングシステム。
12. アラーム信号装置(98)は、テープアプリケータ(10)から離れた位置にある信号エミッタ(100)の信号レシーバ(102)に信号を送信する請求項１１のテープモニタリングシステム。
13. 制御ユニット(94)は、自動的に停止及びリセットするようにプログラミングされている請求項８のテープモニタリングシステム。
14. テープ供給センサー(89)は、時間遅延手段を介してアラーム信号装置(98)に連繋されており、時間遅延手段は、アラーム信号装置(98)が作動するまでに選択された時間を遅延させる請求項８のテープモニタリングシステム。
15. 電源(96)は、充電可能なバッテリーと、テープ(24)の移動によって駆動される電力ジェネレータ(210)とを含み、前記電力ジェネレータ(210)は、テープ貼着動作中に充電可能バッテリーを充電するための電力を生成する、請求項８のモニタリングシステム。
16. テープ供給センサー(89)の信号アクチベータ(88)が前記電力ジェネレータ(210)である、請求項１５のモニタリングシステム。

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