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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine RFID-Etikettenanordnung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, sowie einen etikettierten Gegenstand und ein Verfahren
zu dessen Herstellung.
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Im
Logistik- und Vertriebsbereich ist es schon seit geraumer Zeit üblich, Waren
mit einem Identifizierungscode zu versehen, der Aufschluss über ihre
Merkmale gibt. Zu diesem Zweck kann ein optisch lesbarer Strichcode
außen
auf der Ware angebracht werden, der mittels eines Scanners lesbar ist
und an ein Datenverarbeitungsgerät übertragen wird.
Gegenüber
dieser Technik haben sich jedoch in den letzten Jahren zunehmend
RFID-Transponder durchgesetzt (RFID = Radio Frequency Identification),
die einen drahtlosen Austausch von Daten per Funk zwischen dem an
der Ware angebrachten Transponder und einer davon entfernten Ausleseeinheit
zulassen. Hierbei wird der Transponder, der einen Datenchip und
eine Antenne umfasst, durch ein von der Ausleseeinheit gesendetes
Funksignal dazu angeregt, ein Signal auszustrahlen, das die gespeicherten
Daten enthält
und wiederum von der Ausleseeinheit empfangen werden kann. Die RFID-Technologie
ermöglicht
eine Speicherung und Übermittlung
einer größeren Datenmenge
im Vergleich zu optischen Strichcodes und bietet den weiteren Vorteil, dass
keine Sichtverbindung zwischen dem Transponder bzw. der damit etikettierten
Ware und der Ausleseeinheit herrschen muss. Beispielsweise ist es
möglich,
ein komplettes Gebinde wie z.B. eine Palette mit einer großen Anzahl
von Waren mit minimalem Ausleseaufwand zu erfassen. Auf diese Weise kann
der Weg der Ware vom Produktionsstandort bis zum Verkauf lückenlos
verfolgt werden.
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In
einigen Fällen
bestehen Hindernisse beim drahtlosen Datenaustausch zwischen dem
Transponder und der Ausleseeinheit, beispielsweise dann, wenn Flüssigkeiten
oder Gegenstände
aus Metall oder bestimmten Kunststoffen den Empfang stören. Daher
ist z.B. eine fehlerfreie Erfassung von wasserhaltigen Waren oder
Metallfolienverpackungen häufig
problematisch. Zur Vermeidung dieser Probleme sind beispielsweise
Etiketten vorgeschlagen worden, bei welchen sich der Transponder
in einer gefalteten Lasche befindet, die von einem an der Ware aufgeklebten
Etikettenabschnitt in einem Winkel absteht, d.h. nicht unmittelbar
auf der Warenoberfläche
aufliegen. Der Vorteil dieser aufgefalteten Transponder-Etiketten
geht jedoch verloren, wenn die Lasche unbe absichtigt an die Warenoberfläche angelegt wird.
Gerade in kompakten Warengebinden ist dies jedoch häufig der
Fall. Dieser nachteilige Effekt tritt ferner dann auf, wenn einzelne
Artikel oder Gebinde desselben in eine Schutzfolie eingeschweißt werden, da
die Lasche sich in diesem Fall ebenfalls nicht mehr aufrichten kann.
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Ein
weiterer Ansatz zur Lösung
der Empfangsprobleme besteht darin, eine geeignete Stelle zur Anbringung
des Transponders an dem zu etikettierenden Gegenstand zu orten,
die den besten Empfang bietet und damit einen störungsfreien Datenaustausch
gewährleistet.
Der Benutzer ist damit jedoch an eine Etikettierung an einer bestimmten
Stelle gebunden, die oftmals aus anderen, z.B. transporttechnischen
Gründen
unerwünscht
ist. Eine entscheidende Verbesserung des Empfangs wird durch dieses Verfahren
nicht immer gewährleistet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine RFID-Etikettenanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen weitgehend störungsfreien
drahtlosen Datenaustausch zwischen dem Transponder und einer Ausleseeinheit
auch in Fällen
ermöglicht,
in denen sich störende
Materialien wie etwa Flüssigkeiten
oder Metalle im Übertragungsbereich
befinden, ohne dass wesentliche Einschränkungen bezüglich der üblichen Verpackungsweise und
Handhabung der zu etikettierenden Gegenstände bestehen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
RFID-Etikettenanordnung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Der
Transponder der erfindungsgemäßen RFID-Etikettenanordnung
liegt nicht unmittelbar auf der zu etikettierenden Oberfläche auf,
sondern ist von dieser durch eine Trägerschicht getrennt, die sich
zwischen dem Transponder und dem etikettierten Gegenstand befindet.
Dank der Trägerschicht
befindet sich der Transponder stets in einem ausreichenden Abstand
von der Oberfläche,
so dass auch Artikel, die Materialien enthalten, die die drahtlose Datenübertragung
stören
können,
mit einem Transponder versehen und zuverlässig erfasst werden können. Da
dies auch der Fall ist, wenn diese Etikettenanordnung flach auf
dem Artikel aufliegend angebracht wird, ergeben sich keine Einschränkungen
bezüglich
einer kompakten Verpackung oder der Umhüllung mit einer dichten Schutzfolie,
wie sie beispielsweise bei den oben be schriebenen bekannten Etiketten
auftreten, bei welchen der Transponder in einer abstehenden Lasche
enthalten ist. Ferner funktioniert die erfindungsgemäße Etikettenanordnung unabhängig vom
Ort der Anbringung auf der Ware, der Verpackung oder dem Gebinde,
so dass der zu etikettierende Gegenstand flexibler gehandhabt werden
kann und die Fehlerquote bei der Datenerfassung sinkt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen RFID-Etikettenanordnung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
2 bis 12.
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Anspruch
13 ist auf einen Gegenstand gerichtet, der mit der vorbeschriebenen
RFID-Etikettenanordnung versehen ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Etikettierung eines
Gegenstands mit einer RFID-Etikettenanordnung der oben beschriebenen
Art mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
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Weitere
Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den verbleibenden
Unteransprüchen.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt
einen seitlichen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen RFID-Etikettenanordnung;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Etikettierung
eines Gegenstands mit der Etikettenanordnung aus 1;
und
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3–9 sind
Detailansichten der Vorrichtung aus 2 zur Erläuterung
einzelner Verfahrensschritte bei der Etikettierung.
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Die
RFID-Etikettenanordnung 10 in 1 umfasst
ein flaches Etikett 12 aus einem Papier- oder Kunststoffmaterial,
das an seiner in 1 links befindlichen, dem zu
etikettierenden Gegenstand 14 zugewandten Unterseite 16 mit
einem Transponder 18 versehen ist. Hierbei handelt es sich
um einen RFID-Transponder 18 (RFID
= Radio Frequency Identification), der flach an der verdeckten Unterseite 16 des
Etiketts 12 angebracht oder geringfügig in diese eingearbeitet
ist, so dass die Unterseite 16 glatt und frei von Erhebungen
ist. Der Transponder 18, der eine flache Antenne und einen
Speicherchip umfasst, dient zur Speicherung von Daten, insbesondere
von Identifikationsmerkmalen zur Identifizierung des zu etikettierenden
Gegenstands 14. Bei dem in 1 dargestellten
Gegenstand 14 kann es sich um einen zu etikettierenden
Artikel oder um eine Verpackung handeln, die einen solchen Artikel
enthält.
Zur Abfrage der Daten kann der Transponder 18 drahtlos,
beispielsweise über
Ultrahochfrequenz mit einer Sende-/Empfangseinheit als Ausleseeinheit
kommunizieren. Das Abfragen der Daten geschieht durch Anregung über elektromagnetische
Strahlung, die von der Ausleseeinheit ausgesandt wird und den Transponder 18 dazu
anregt, die Daten an die Ausleseeinheit auszusenden. Die Funktionsweise
des Etiketts 12 mit dem Transponder 18 entspricht
also im wesentlichen derjenigen eines herkömmlichen RFID-Etiketts.
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Das
Etikett 12 mit dem Transponder 18 liegt erfindungsgemäß nicht
unmittelbar mit seiner Unterseite 16 auf der Oberfläche 20 des
zu etikettierenden Gegenstands 14 auf, sondern ist von
dieser durch eine Trägerschicht 22 getrennt,
die aus einem Material besteht, das sich gegenüber elektromagnetischer Strahlung
in dem Frequenzbereich zur drahtlosen Kommunikation zwischen Transponder 18 und
Ausleseeinheit weitgehend neutral verhält und somit keine Störungen des
Datenaustauschs verursacht. Durch die Beabstandung des Transponders 18 von der
Oberfläche 20 werden
störende
Einflüsse
vermindert, die durch bestimmte Materialien des Gegenstandes 14 hervorgerufen
werden können,
insbesondere durch Metalle oder Flüssigkeiten wie z.B. Wasser.
Die Auslesbarkeit des Transponders 18 wird somit durch
die Anbringung der Trägerschicht 22 verbessert.
Der Zusammenhalt der Etikettenanordnung 10 kann durch einen
Haftklebstoff erzielt werden, der zwischen der Unterseite 16 des
Etiketts 12 und der der Unterseite 16 zugewandten
Oberfläche
der Trägerschicht 22 angebracht
ist. In gleicher Weise kann der Halt der Etikettenanordnung 10 auf
der Oberfläche 20 durch
einen Haft klebstoff erzielt werden, der auf der dem Etikett 12 abgewandten
Auflageseite 24 der Trägerschicht 22 und
der Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 angebracht ist.
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Die
Dicke der Trägerschicht 22 kann über ihren
gesamten Querschnitt hinweg, d.h. an jedem beliebigen Flächenpunkt
der Trägerschicht 22 konstant sein,
so dass die Unterseite 16 des Etiketts 12 bzw. die
Antenne des Transponders 18 und die Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 parallel liegen, wie es auch in 1 dargestellt
ist. Damit der Empfang sich entscheidend verbessert, sollte die
Schichtdicke vorzugsweise mindestens 3 mm betragen. Bei der Etikettierung
von Behältern
mit wasserhaltigen Flüssigkeiten
wurden besonders gute Ergebnisse mit einer Schichtdicke der Trägerschicht 22 von
mindestens 8 mm erzielt.
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Vorzugsweise
besteht die Trägerschicht 22 aus
einem weitgehend wasserfreien Material, wie etwa einem trockenen
Kartonmaterial oder einem Kunststoff. Ferner wurden gute Ergebnisse
mit geschlossenzellig aufgeschäumten
Kunststoffmaterialien erzielt, wie etwa einem Polyester- oder Polyethylenschaum.
Grundsätzlich
besteht die Möglichkeit, den
Transponder 18 auch unmittelbar in das Schaummaterial einzuarbeiten
und auf das auf der Trägerschicht 22 aufliegende
Etikett 12 zu verzichten. In diesem Fall muss jedoch gewährleistet
sein, dass zwischen dem Transponder 18 und der Oberfläche 20 des
zu etikettierenden Gegenstands 14 ein ausreichender Abstand
verbleibt, d.h. eine verbleibende Trägerschicht 22, die
erfindungsgemäß den Transponder 18 von
der Oberfläche 20 beabstandet.
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2 zeigt
einen Etikettierautomaten 30, der dazu vorgesehen ist,
einen Gegenstand 14, in diesem Fall eine mit Waren beladene
Palette, mit einer erfindungsgemäßen RFID-Etikettenanordnung 10 gemäß 1 zu
versehen. Der Etikettierautomat 30 umfasst zwei im wesentlichen
funktionell unabhängige
Baugruppen, nämlich
eine obere Etiketten-Abspendeeinheit 32 und eine darunter
angeordnete Trägerschicht-Abspendeeinheit 34,
deren Einzelheiten im folgenden noch näher beschrieben werden sollen.
Die Etiketten-Abspendeeinheit 32 und die Trägerschicht-Abspendeeinheit 34 sind
auf solche Weise miteinander synchronisiert, dass ein Etikett 12 und
ein Trägerschicht-Abschnitt 22 vor
dem Aufbringen auf die Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 hinterei nander positioniert und durch eine
Anbringungsvorrichtung 38 in Form einer Hubzylinder-Einheit
gegen die Oberfläche 20 gedrückt werden
können.
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Die
Etiketten-Abspendeeinheit 32 umfasst eine Vorratsrolle 40,
auf der ein Trägerband 42 aufgewickelt
ist, auf welchem die Etiketten 12 aufeinanderfolgend mittels
eines Haftklebers aufgeklebt sind. Von der Vorratsrolle 40 wird
das Trägerband 42 mit den
Etiketten 12 über
eine Anzahl kleinerer Umlenkrollen, von denen in 2 lediglich
eine Rolle stellvertretend mit der Bezugsziffer 44 versehen
ist, nach unten seitlich an einer RFID-Schreib-Leseeinheit 48 entlang
geführt.
Etwa an deren Unterkante befindet sich eine Spendekante 46,
an der das Etikett 12 durch schlaufenförmiges Umlenken des Trägerbands 42 von
diesem nach unten abgespendet wird. Das umgelenkte Trägerband 42 wird über weitere
Umlenkrollen 50 zu einer Aufwickelrolle 52 geführt und
auf dieser aufgewickelt.
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Unterhalb
der RFID-Schreib-Leseeinheit 48 befindet sich die in horizontaler
Richtung verfahrbare zweistufige Hubzylinder-Einheit 38,
der sich in 2 in der zurückgezogenen Stellung befindet
und dazu vorgesehen ist, dass durch die RFID-Schreib-Leseeinheit 48 behandelte
Etikett 12 mittels eines Saugstempels 69 zu erfassen
und gegen die Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 zu bewegen, wie weiter unten noch näher erläutert werden
soll.
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Die
Trägerschicht-Abspendeeinheit 34 umfasst
ebenfalls eine Vorratsrolle 54, auf der ein zweites Trägerband 56 aufgewickelt
ist, auf welchem abschnittsweise das Trägerschichtmaterial angeordnet ist.
Die einzelnen Trägerschicht-Abschnitte 22 sind auf
dem Trägerband 56 mit
Hilfe eines Haftklebers aufgeklebt und durch quer zur Laufrichtung
des Bandes 56 verlaufende Schnitte voneinander getrennt. Über eine
Führungsrolle 58 und
eine Umlenkrolle 60 wird das Trägerband 56 bis zu
einer Spendekante 62 geführt, an welchem die Laufrichtung
des Trägerbandes 56 umgelenkt
wird und jeweils ein Trägerschicht-Abschnitt 22 vom
Trägerband 56 abgespendet
wird. Das leere Trägerband 56 wird
hinter der Spendekante 62 über eine in vertikaler Richtung
verfahrbare Umlenkrolle 64 und weitere, in ihrer Gesamtheit
mit 66 bezeichnete Umlenkrollen auf eine Aufwickelrolle 68 geführt.
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Die
Funktionsweise des in 2 dargestellten Etikettierautomaten 30 soll
im folgenden anhand der 3 bis 9 schrittweise
erläutert
werden.
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Wie
bereits im Zusammenhang mit 2 erläutert, wird
das jeweils vorauslaufende Etikett 12 auf dem Trägerband 42 über die
RFID-Schreib-Leseeinheit 48 geführt. Dort wird der in dem Etikett 12 enthaltene
Transponder 18 (siehe 1) drahtlos
mit Informationen bezüglich
des zu etikettierenden Gegenstands 14 beschrieben. Ferner
ist die RFID-Schreib-Lese-Einheit 48 mit einen Thermotransferdrucker
kombiniert, der das Etikett 12 zusätzlich mit einer optisch lesbaren
Beschriftung versieht. Nach dem Beschreiben bzw. Bedrucken wird
Trägerband 42 weiter über die
Spendekante 46 bewegt, so dass das Etikett 12 nach
unten abgespendet wird und von dem Saugstempel 69 der Hubzylinder-Einheit 38 angesaugt
werden kann. Das Etikett 12 befindet sich somit in einer
Position, in der es bei einer anchliessenden Bewegung des Saugstempels 69 in 3 nach
links gegen die Oberfläche 20 bewegt
werden kann.
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Die
Vorbereitung des Etiketts 12 durch die RFID-Schreib-Leseeinheit 48,
das Abspenden vom Trägerband 42 und
das Erfassen durch den Saugstempel 69 der Hubzylinder-Einheit 38 sollen
zusammenfassend als Etiketten-Bereitstellungsschritt bezeichnet
werden, der durch die Etiketten-Abspendeeinheit 32 durchgeführt wird.
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Vor
oder während
des Etiketten-Bereitstellungsschritts wird das zweite Trägerband 56 mit
den Trägerschicht-Abschnitten 22 in
die in 3 dargestellte Position gebracht, in welcher die
vertikal verfahrbare Spendekante 62 einschließlich der
Umlenkrolle 64 sich in ihrer oberen Stellung befindet und
der vorauslaufende, d.h., in 3 oberste
Trägerschicht-Abschnitt 22 noch
nicht abgespendet ist. Befindet sich das Etikett 12 nach
dem Etiketten-Bereitstellungsschritt (siehe oben) in der am Saugstempel 69 angesaugten
Stellung, ist der auf dem Trägerband 56 vorauslaufende
Trägerschicht-Abschnitt 22 zwischen
dem Etikett 12 und der Oberfläche 20 angeordnet.
Durch Ausfahren eines hinteren Hubzylinders 71 der Hubzylinder-Einheit 38 wird
der Saugstempel 69, der das Etikett 12 hält, in Richtung
der Oberfläche 20 bewegt
und auf die freie Seite des Trägerschicht-Abschnitts 22 aufgedrückt (4).
Da das Etikett 12 an der der Trägerschicht 22 zugewandten Unterseite 16 mit
einem Haftkleber versehen ist, wird somit eine zuverlässige Verbindung
zwischen den jeweiligen Oberflächen
des Etiketts 12 und des Trägerschicht-Abschnitts 22 geschaffen.
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Anschließend wird
gemäß 5 der
Trägerschicht-Abschnitt 22 von
seinem Trägerband 56 getrennt.
Dies geschieht durch Halten des stromaufwärts der Abspendekante 62 gelegenen
Abschnitts des Trägerbandes 56 in
seiner Position durch eine Klemmvorrichtung 70 und durch
Abwärtsbewegen der
Spendekante 62 mit der Umlenkrolle 64, so dass das über die
Spendekante 62 laufende Trägerband 56 nach unten
vom Trägerschicht-Abschnitt 22 abgezogen
wird. Der Saugstempel 69 des Hubzylinders 38 hält in dieser
Position das Etikett 12 durch ein Vakuum fest, während der
Trägerschicht-Abschnitt 22 durch
die Klebekraft des Haftklebers am Etikett 12 gehalten wird.
Die Vorgänge
des Aufklebens des Etiketts 12 auf den Trägerschicht-Abschnitt 22 und
des nachfolgenden Abspendens des Trägerschicht-Abschnitts 22 vom
Trägerband 56 bei
gleichzeitiger Fixierung von Etikett 12 und Trägerschicht-Abschnitt 22 sollen
hier zusammenfassend als Trägerschicht-Abspendeschritt
bezeichnet werden.
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Nachdem
der Trägerschicht-Abspendeschritt
abgeschlossen ist, sind sowohl das Etikett 12 als auch
der Trägerschicht-Abschnitt 22 von
ihren jeweiligen Trägerbändern 42, 56 befreit
und können durch
den vorderen, zweiten Hubzylinder 73 der Hubzylinder-Einheit 38 gegen
die Oberfläche 20 des
zu etikettierenden Gegenstands 14 bewegt werden, wie es
in 6 gezeigt ist. Durch diesen Anbringungs-Schritt
wird das Etikett 12 zusammen mit dem Trägerschicht-Abschnitt 22 so
auf der Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 angebracht, dass der Trägerschicht-Abschnitt 22 zwischen
dem Etikett 12 und der Oberfläche 20 einliegt. Da
der Trägerschicht-Abschnitt 22 auf
der der Oberfläche 20 zugewandten Auflageseite 24 ebenfalls
mit einem Haftkleber versehen ist, wird die gesamte Etikettenanordnung 10 aus
Etikett 12 und Trägerschicht-Abschnitt 22 auf den
Gegenstand 14 aufgeklebt. Anschließend kann die Hubzylinder-Einheit 38 in
ihre Ausgangsposition zurückfahren
(7).
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Die
Einheit aus Umlenkrolle 64 und Spendekante 62 wird
anschließend
wieder nach oben in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren, und ein neuer Trägerschicht-Abschnitt 22 wird
in die Übergabeposition
gebracht. Zu diesem Zweck wird ein Zug auf das Trägerband 56 ausgeübt, so dass
der vorauslau fende Trägerschicht-Abschnitt 22 wieder
bis zur nun in der oben befindlichen Spendekante 62 gezogen
ist (siehe 9).
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Die
Position des Trägerschicht-Abschnitts 22 kann
durch geeignete Sensoren wie beispielsweise einen Lichttaster festgestellt
werden, so dass der Zug des Trägerbandes 56 rechtzeitig
gestoppt wird. In der in 9 gezeigten Stellung ist der
Etikettierautomat 30 wieder für einen neuen Zyklus bereit.
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Es
versteht sich, dass die in 2 und den folgenden
Figuren gezeigte Anordnung so abgewandelt werden kann, dass die
Etikettenanordnung 10 auch auf der Oberseite 72 des
Gegenstands 14 anzubringen ist. Dies kann durch Drehen
des gesamten Etikettierautomaten um 90° geschehen oder auch durch Umlenken
des Saugstempels 69 während
der Bewegung gegen die Oberfläche 20 des
Gegenstands 14 durch die Hubzylinder-Einheit 38.