DE10021977A1 - Radiofrequenz (RF) - Sicherungselement, Spule und Kondensator für ein RF-Sicherungselement und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Es werden ein RF-Sicherungselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße RF-Sicherungselement zeichnet sich durch geringe Toleranzen bei der Resonanzfrequenz und gleichzeitig geringe Herstellungskosten aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spule und einen Kondensator für ein Radiofrequenz(RF)-Sicherungselement mit einem Kondensator und mit einer spiralförmig gewickelten Spule mit mehreren Windun­ gen, sowie ein RF-Sicherungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 und Verfahren zum Herstellen einer Spule und eines Kondensators nach dem Oberbegriff der Ansprüche 11 bzw. 17.

RF-Sicherungselemente bestehen aus einem Schwingkreis mit Spule und Kondensator. Es gibt verschiedenste Ausführungs­ formen von RF-Sicherungselementen, z. B. ausgebildet als selbst­ klebende Etiketten, als Anhänger oder als sogenannte "Hard­ tags". Diese Hard-tags bestehen aus einem Schwingkreis, der in einem festen Gehäuse eingeschlossen ist, das wiederum für einen potentiellen Kaufhausdieb unlösbar mit der zu sichernden Ware verbunden ist. Beim ordnungsgemäßen Bezahlen der Ware wird solch ein Hard-tag von der Ware entfernt, und der Käufer kann ungehindert das Kaufhaus verlassen. Im Ausgangsbereich von Kaufhäusern sind üblicherweise Überwachungszonen eingerichtet, innerhalb derer ein magnetisches Wechselfeld vorhanden ist. Wenn nun Ware, an der noch ein Hard-tag befestigt ist, in die Überwachungszone gelangt, wird der Schwingkreis des Hard-tags durch das magnetische Wechselfeld zur Aussendung eines charak­ teristischen Erkennungssignals angeregt. Sobald das Überwa­ chungssystem dieses Erkennungssignal registriert, wird ein Alarm ausgelöst.

Um eine möglichst hohe Detektionsrate zu erzielen, muß die Re­ sonanzfrequenz des Schwingkreises im Hard-tag sehr genau einge­ stellt werden. Andererseits handelt es sich bei den Hard-tags um Hilfsmittel, die möglichst kostengünstig verfügbar sein sol­ len.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein RF- Sicherungselement bereitzustellen, dessen Resonanzfrequenz mit geringen Toleranzen einstellbar ist und welches kostengünstig in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spule für ein RF-Sicherungselement mit einem Kondensator und mit einer spiralförmig gewickelten Spule mit mehreren Windungen, wobei, vorzugsweise im Wechsel, Windungen aus glattem Draht und Win­ dungen aus wellenförmig gebogenem Draht vorhanden sind. Durch den vorzugsweisen Wechsel einer Windung mit glattem Draht und mit wellenförmig gebogenem Draht ist der mittlere Abstand von benachbarten Windungen sehr groß. Dadurch ist die Spule kapa­ zitätsarm und dementsprechend von hoher Güte. Außerdem ist die erfindungsgemäße Spule einfach und kostengünstig herzustellen, da an den verwandten Draht geringere Anforderungen gestellt werden. Deshalb kann beispielsweise auf die für die Spulen ho­ her Güte üblicherweise verwendete Isolation aus PVC oder Seide verzichtet werden, was die Kosten des Drahtes erheblich verrin­ gert.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wellentäler und Wellenberge der wellenförmig gebogenen Windungen die be­ nachbart angeordneten Windungen aus glattem Draht berühren bzw. in deren unmittelbarer Nähe angeordnet sind, so daß trotz eines großen mittleren Abstandes der benachbarten Windungen der Spule der Platzbedarf der Spule möglichst gering bleibt. Außerdem werden räumliche Verschiebungen der Windungen gegeneinander un­ terbunden, so daß auch die elektrischen Eigenschaften des Schwingkreises stabil sind.

Bei anderen Ausführungsformen setzt sich die Form des wellen­ förmig gebogenen Drahts aus Halbwellen in Form eines Dreiecks, einer Sinus-Halbwelle oder eines Halbkreises zusammen, so daß die Herstellung des wellenförmigen Drahts möglichst einfach er­ folgen kann.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung schließt jede Windung aus glattem Draht und jede Windung aus wellenförmig gebogenem Draht einen Winkel von 2 π ein, so daß die erfindungsgemäße Spule be­ sonders kapazitätsarm ist.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Spule aus Back­ lackdraht hergestellt ist, so daß die Materialkosten für die Herstellung der Spule gegenüber den bekannten spiralförmig ge­ wickelten Spulen mit PVC- oder Seidenisolation drastisch ver­ ringert werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Kon­ densator für ein RF-Sicherungselement mit einer spiralförmig gewickelten Spule mit mehreren Windungen und mit einem Konden­ sator, wobei der Kondensator aus einem ersten Drahtstück und einem zweiten Drahtstück besteht, und wobei das erste Draht­ stück und das zweite Drahtstück miteinander verdrillt sind, so daß anstelle teurer handelsüblicher Kondensatoren dieser durch zwei Stücke Draht ersetzt wird.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Draht­ stück oder das zweite Drahtstück um das jeweils andere Draht­ stück gewickelt ist, so daß das Verdrillen vereinfacht ist und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Bei einer anderen Ausführung besteht das erste Drahtstück aus dem einen Ende des Spulendrahts und das zweite Drahtstück aus dem anderen Ende des Spulendrahts, so daß der gesamte Schwing­ kreis aus einem Stück Draht herstellbar ist, die Verbindung von Spule und Kondensator entfällt und somit die Herstellungskosten weiter reduziert werden.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kondensator aus Backlackdraht hergestellt ist, so daß die Materialkosten für den erfindungsgemäßen Kondensator gering gehalten werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein RF- Sicherungselement mit einer spiralförmig gewickelten Spule mit mehreren Windungen und mit einem Kondensator, wobei die Spule eine Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist und wobei der Kondensator ein Kondensator nach einem der Ansprüche 6 bis 9 ist, so daß die Vorteile sowohl der erfindungsgemäßen Spule als auch des erfindungsgemäßen Kondensators in einem RF- Sicherungselement vereint sind.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Ver­ fahren zum Herstellen einer spiralförmig gewickelten Spule ei­ nes RF-Sicherungselements, bei welchem, vorzugsweise alternie­ rend, eine Windung aus glattem Draht und eine Windung aus wel­ lenförmig gebogenem Draht auf einen Wickeldorn gewickelt wer­ den. Durch dieses Verfahren ist eine erfindungsgemäße Spule herstellbar, was zu den oben genannten Vorteilen führt.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, daß der wellenförmig gebogene Draht durch Hindurchführen des ursprünglich glatten Drahts durch mindestens zwei miteinander kämmende Zahnräder hergestellt wird, so daß auf einfache Weise ein kontinuierli­ ches Herstellen von wellenförmig gebogenem Draht möglich ist. Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Spule nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt wird, so daß auch die oben ge­ nannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstel­ len einer Spule zum Tragen kommen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, der Beschreibung und den Pa­ tentansprüchen entnehmbar. Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgen­ den näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen herkömmlichen Schwingkreis eines RF- Sicherungselements;

Fig. 2 einen Schwingkreis mit einer erfindungsgemäßen Spule und einem erfindungsgemäßen Kondensator;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Herstellen einer erfindungsgemä­ ßen Spule; und

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Herstellen eines erfindungsgemä­ ßen Kondensators.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Schwingkreis 2 eines RF- Sicherungselements mit einer spiralförmig gewickelten Spule 4 mit mehreren Windungen 6 und einem Kondensator 8 dargestellt. Durch geeignete Bemessung der Spule 4 und des Kondensators 8 kann die Resonanzfrequenz des Schwingkreises vorgegeben oder eingestellt werden. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, daß die Spule 4 aus Draht mit PVC- oder Seidenisolation herge­ stellt werden muß, um eine kapazitätsarme Spule hoher elektri­ scher Güte zu erhalten. Dieses Material ist vergleichsweise teuer, was sich auf die Produktionskosten des RF- Sicherungselements auswirkt.

Außerdem muß ein handelsüblicher Kondensator 8 mit genau fest­ gelegter Kapazität innerhalb relativ enger Toleranzgrenzen ver­ wendet werden, da Toleranzen der Kondensatorkapazität zu uner­ wünschten Änderungen der Resonanzfrequenz des Schwingkreises führen. Die Kondensatoren mit der erforderlichen Genauigkeit müssen vorselektiert werden und sind deshalb vergleichsweise teuer. Schließlich ist der Herstellungsprozess aufwendig, da unterschiedliche Materialien und Bauteile eingesetzt werden müssen und diese durch Crimpen oder Löten miteinander verbunden werden müssen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spule 4 und eines erfindungsgemäßen Kondensators 8. Beide den Schwingkreis 2 bildenden Bauelemente bestehen aus einem Stück Draht 10, in einer Ausführungsform aus Backlackdraht. Der Draht 10 braucht keine PVC- oder Seidenisolation, so daß er vergleichsweise preiswert ist. Dies gilt insbesondere für Back­ lackdraht.

Der zur Herstellung einer kapazitätsarmen, spiralförmig gewik­ kelten Spule 4 erforderliche große mittlere Abstand zwischen den Windungen 6 wird bei der erfindungsgemäßen Spule 4 dadurch erreicht, daß vorzugsweise auf eine Windung aus glattem Draht 12 eine Windung aus wellenförmig gebogenem Draht 14 folgt. Da­ durch ergibt sich trotz des möglichen Kontakts zwischen den Wellentälern und Wellenbergen der Windungen aus wellenförmig gebogenem Draht 14 mit der benachbarten Windung aus glattem Draht 12 ein großer mittlerer Abstand der benachbarten Windun­ gen 12 und 14 und damit die gewünschte kapazitätsarme Spule 4. In Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, daß sowohl die Windungen aus glattem Draht 12 als auch die Windungen aus wellenförmig gebogenem Draht 14 sich jeweils über einen Winkel von 2 π erstrecken. Dadurch wird ein maximaler mittlerer Abstand der Windungen erreicht und die Eigenschaften des Schwingkreises 2 werden weiter verbessert.

Der erfindungsgemäße Kondensator 8 besteht aus den Enden 16 und 18 des Drahtes 10, aus dem die Spule 4 gewickelt wurde. Die gewünschte Kapazität des Kondensators 8 wird durch gegenseiti­ ges Verdrillen der beiden Drahtenden 16 und 18 hergestellt. Je mehr die Drahtenden 16 und 18 gegeneinander verdrillt werden, desto größer ist die Kapazität des durch die Drahtenden 16 und 18 gebildeten Kondensators 8. Damit läßt sich während des Her­ stellungsprozesses die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 2 auf den gewünschten Wert einstellen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Her­ stellen einer erfindungsgemäßen Spule 4 schematisch darge­ stellt. Von einer Vorratstrommel 20 wird Draht 10 abgewickelt und auf einen Wickeldorn 22 aufgerollt. Der Wickeldorn 22 ist seitlich abgedeckt, damit der Draht 10 nicht seitlich vom Wik­ keldorn 22 abrutschen kann. Ein Teil der Abdeckung 23 ist in Fig. 3 freigeschnitten dargestellt, so daß die Windungen aus glattem Draht 12 sowie die Windungen aus wellenförmig gebogenem Draht 14 sichtbar sind. Zwischen der Vorratstrommel 20 und dem Wickeldorn 22 ist eine Einrichtung 24 vorgesehen, mit deren Hilfe der Draht 10 wellenförmig gebogen werden kann. Zentrales Bauteil dieser Ausführungsform 24 sind zwei Zahnräder 26, deren Zähne 28 miteinander kämmen. Das Kopfspiel und das Flanken­ spiel der Zähne 28 sind so bemessen, daß der Draht 10 nicht ge­ quetscht wird und daß außerdem die Isolation nicht durch die Zähne 28 beschädigt wird. Die Zahnräder 26 sind drehbar an Schwenkhebeln 30 gelagert. Über eine Verstelleinrichtung 32 kann der Abstand der Zahnräder zueinander verändert werden. Wenn auf den Wickeldorn 22 eine Windung aus glattem Draht 12 gewickelt werden soll, wird der Abstand der Zahnräder 26 zuein­ ander so weit vergrößert, daß der Draht 10 ungehindert und ohne Verformung durch die Lücke zwischen den Zahnrädern 26 transpor­ tiert werden kann. Wenn eine Windung aus glattem Draht 12 fer­ tiggestellt wurde und der Draht 10 wieder wellenförmig gebogen werden soll, wird das dadurch erreicht, daß der Abstand der Zahnräder 26 durch die Verstelleinrichtung 32 wieder so weit verringert wird, daß eine wellenförmige Verformung des Drahtes 10 erfolgt und andererseits keine Beschädigung der Isolation des Drahtes 10 stattfindet. Die Verstellung des Abstandes zwi­ schen den Zahnrädern 26 kann auch auf andere Weise, z. B. durch eine Linearführung der Zahnräder erfolgen.

Da die Länge der Windungen 12 und 14 mit zunehmendem Durch­ messer der Spule 4 ansteigt, muß die Verstelleinrichtung 32 über den Drehwinkel 34 des Wickeldorns 22 gesteuert werden. Andeutungsweise ist in Fig. 3 ein Winkelmesser 36 vorgesehen, der den Drehwinkel des Wickeldorns 22 erfaßt und entsprechend die Verstelleinrichtung 32 so betätigt, daß abwechselnd Windun­ gen aus glattem Draht 12 und Windungen aus wellenförmig geboge­ nem Draht 14 auf den Wickeldorn 22 aufgewickelt werden. Selbstverständlich muß ein entsprechender Vorlauf, der sich aus dem räumlichen Abstand zwischen den Zahnrädern 26 und dem Wickeldorn 22 ergibt, bei der Steuerung der Verstelleinrichtung 32 berücksichtigt werden.

Wenn die Spule 4 fertiggewickelt wurde, wird das eine Drahtende 16 der Spule 4 in einer Vorrichtung zum Herstellen eines ver­ drillten Drahtkondensators 38 eingeklemmt. Das andere Ende wird dadurch hergestellt, daß der Draht 10 mit einem Messer 40 od. dgl. abgetrennt wird. Anschließend schwenkt die Vorrichtung 38 in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Position, und es wird das zweite Ende 18 des Drahtes zwischen zwei Klemmbacken 42 eingeklemmt. Nun beginnt die Vorrichtung 38 sich beispiels­ weise in Richtung des Pfeils 44 zu drehen und somit die Drah­ tenden 16 und 18 der Spule 4 gegeneinander zu verdrillen. So­ bald die gewünschte Kapazität des Kondensators erreicht ist, was über die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit Hilfe der Sende- (50) und Empfangseinheit (52) gemessen werden kann, wird das Verdrillen beendet und der Schwingkreis, bestehend aus einer erfindungsgemäßen Spule 4 und einem erfindungsgemäßen Kondensator 8, ist fertig. Falls es gewünscht wird, kann der an den Drahtenden 16 und 18 überstehende Draht 10 mit dem Mes­ ser 40 od. dgl. abgeschnitten werden.

Fig. 4 zeigt eine zwischen zwei Backen 46 eingeklemmte Spule 4 sowie eine Vorrichtung 38 zum Herstellen eines verdrillten Kon­ densators 8. Während der durch den Pfeil 48 angedeuteten Dre­ hung der Vorrichtung 38 wird über eine Sendeeinheit 50 ein elektromagnetisches Wechselfeld in den aus Spule 4 und Konden­ sator 8 bestehenden Schwingkreis eingekoppelt. Eine Empfangs­ einheit 52 empfängt das ausgesandte elektromagnetische Wechsel­ feld und ermöglicht während des Verdrillens eine kontinuierli­ che Messung der Resonanzfrequenz. Bei Erreichen der gewünschten Resonanzfrequenz kann das Verdrillen der Drahtenden 16 und 18 beendet werden und der Schwingkreis ist fertiggestellt. Zum Versäubern kann anschließend noch eventuell überstehender Draht abgetrennt werden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Das abwechselnde oder alternierende Wickeln von Windungen glatten und wellenförmig gebogenen Drahtes kann bei Bedarf durch Wickeln von mehreren Windungen glatten Drahtes gefolgt von mehreren Windungen wellenförmig gebogenen Drahtes, und um­ gekehrt, ersetzt werden.

Claims (20)

1. Spule für ein RF-Sicherungselement mit einem Kondensator und mit einer spiralförmig gewickelten Spule (4) mit mehreren Windungen (6), gekennzeichnet durch wenigstens eine Windung aus glattem Draht (12) und wenigstens eine Windung aus wellenförmig gebogenem Draht (14), wobei, wenn mehr als zwei Windungen vor­ handen sind, Windungen aus glattem bzw. wellenförmig gebogenem Draht vorzugsweise miteinander abwechseln.

2. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wel­ lentäler und Wellenberge der Windungen aus wellenförmig geboge­ nem Draht (14) die benachbart angeordneten Windungen aus glat­ tem Draht (12) berühren bzw. in deren unmittelbarer Nähe ange­ ordnet sind.

3. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Form des wellenförmig gebogenen Drahtes aus Halbwellen in Form eines Dreiecks, einer Sinus- Halbwelle oder eines Halbkreises zusammensetzt.

4. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Windung aus glattem Draht (12) und jede Windung aus wellenförmig gebogenem Draht (14) einen Winkel von 2 π einschließt.

5. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spule (4) aus Backlackdraht hergestellt ist.

6. Kondensator für ein RF-Sicherungselement mit einer spiralförmig gewickelten Spule (4) mit mehreren Windungen (6) und mit einem Kondensator (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (8) aus einem ersten Drahtstück (16) und einem aus zweiten Drahtstück (18) besteht, und daß das erste Drahtstück (16) und das zweite Drahtstück (18) miteinander verdrillt sind.

7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drahtstück (16) oder das zweite Drahtstück (18) um das jeweils andere Drahtstück (18, 16) gewickelt ist.

8. Kondensator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drahtstück (16) aus dem einen Ende des Spulen­ drahts (10) besteht und daß das zweite Drahtstück (18) aus dem anderen Ende des Spulendrahts (10) besteht.

9. Kondensator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kondensator (8) aus Backlackdraht herge­ stellt ist.

10. RF-Sicherungselement mit einer spiralförmig gewickelten Spule (4) mit mehreren Windungen (6) und mit einem Kondensator (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) eine Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist und daß der Kondensator (8) ein Kondensator nach einem der Ansprüche 6 bis 9 ist.

11. Verfahren zum Herstellen einer spiralförmig gewickelten Spule (4) eines RF-Sicherungselements, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: alternierend Wickeln von wenig­ stens einer Windung aus glattem Draht (12) und wenigstens einer Windung aus wellenförmig gebogenem Draht (14) auf einen Wickel­ dorn (22).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenförmig gebogene Draht durch Hindurchführen des ur­ sprünglich glatten Drahts (10) durch mindestens zwei miteinan­ der kämmende Zahnräder (26) hergestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die miteinander kämmenden Zahnräder (26) einzeln und synchron angetrieben werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drehwinkel (34) des Wickeldorns (22) zur Steuerung des axialen Abstands der miteinander kämmenden Zahnräder (26) genutzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Herstellung der Spule (4) Backlackdraht verwendet wird und daß der Backlackdraht erhitzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Backlackdraht vor dem Wickeln der Spule (4) erhitzt wird.

17. Verfahren zum Herstellen eines Kondensators (8) eines RF- Sicherungselements, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
- Verdrillen der Enden des Spulendrahts (4) miteinander.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verdrillens die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (2) gemessen wird und daß bei Erreichen einer bestimmten Reso­ nanzfrequenz das Verdrillen beendet wird und die Drahtenden ab­ geschnitten werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeich­ net, daß nach dem Herstellen des Kondensators (8) die überste­ henden Drahtenden abgeschnitten werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spule (4) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt wird.