DE102022116992A1

DE102022116992A1 - Device and method for removing chips from metal foil residues from RFID antennas

Info

Publication number: DE102022116992A1
Application number: DE102022116992.8A
Authority: DE
Inventors: Massimiliano Martino; Wolfgang Weiss
Original assignee: All4labels Group GmbH
Current assignee: All4labels Group GmbH
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Spänen aus Metallfolienresten von RFID-Antennen, die auf einem bahnförmigen Träger aufgebracht sind, wobei der bahnförmige Träger in eine Transportrichtung transportierbar ist. Um die Effektivität der Produktion von RFID-Etiketten zu verbessern und Fehlproduktionen zu verringern ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes vorgesehen, wobei das elektrische Feld derart ausgerichtet ist, dass der bahnförmige Träger durch das elektrische Feld hindurchgeführt wird, so dass die Späne aus Metallfolienresten aufgrund der elektrostatischen Induktion mit ihren freien Enden von der Oberfläche des Trägers abstehen, wobei eine Rakel die abstehenden Späne während des Transports des bahnförmigen Trägers unterfasst und die Späne vom Träger löst.The present invention relates to a device and a method for removing chips from metal foil residues of RFID antennas which are applied to a web-shaped carrier, the web-shaped carrier being transportable in a transport direction. In order to improve the effectiveness of the production of RFID labels and reduce production errors, a device for generating an electric field is provided according to the invention, the electric field being aligned in such a way that the web-shaped carrier is guided through the electric field so that the chips are removed Due to the electrostatic induction, metal foil residues protrude with their free ends from the surface of the carrier, with a squeegee grasping the protruding chips during the transport of the web-shaped carrier and releasing the chips from the carrier.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Spänen aus Metallfolienresten von RFID-Antennen, die auf einem bahnförmigen Träger aufgebracht sind, wobei der bahnförmige Träger in eine Transportrichtung transportierbar ist.The invention relates to a device and a method for removing chips from metal foil residues of RFID antennas which are applied to a web-shaped carrier, the web-shaped carrier being transportable in a transport direction.

RFID (Radio-Frequency Identification) bezeichnet ein Verfahren zur automatischen Identifizierung von Objekten über Funk. Dieses Verfahren ermöglicht eine eindeutige Kennzeichnung von Objekten durch elektronisch gespeicherte Daten sowie die kontaktlose Datenübertragung über Funk. RFID-Etiketten senden die benötigten Daten nur dann, wenn ein dafür vorgesehenes Lesegerät die Daten abruft. RFID-Etiketten bestehen aus einem Träger, auf dem eine Antenne sowie ein mit dieser Antenne verbundener Chip befestigt sind. Der Träger kann insbesondere aus Papier oder einer Kunststofffolie bestehen. Im Unterschied zu den sog. EAN-Barcodes, die aus mehreren Strichen bestehen, können auf dem Chip eines RFID-Etiketts weitaus mehr Daten gespeichert werden, welche eine große Anzahl von Produktinformationen betreffen und/oder das Auffinden und Nachverfolgen eines Objektes ermöglichen. Eine wesentliche Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit eines RFID-Etiketts ist eine sichere und stabile Fixierung der Antenne auf dem flexiblen Träger. Eine Unterbrechung der Antenne, etwa durch Bruch eines Antennenstücks, oder ein Kurzschluss zwischen zwei Antennenstücken kann zu einer schlechten Signalaufnahme bzw. einer Störung beim Datenaustausch/ Datenabruf führen.RFID (Radio-Frequency Identification) refers to a method for automatically identifying objects via radio. This process enables objects to be clearly identified using electronically stored data as well as contactless data transmission via radio. RFID labels only send the required data when a designated reader retrieves the data. RFID labels consist of a carrier on which an antenna and a chip connected to this antenna are attached. The carrier can in particular consist of paper or a plastic film. In contrast to the so-called EAN barcodes, which consist of several bars, a lot more data can be stored on the chip of an RFID label, which relates to a large amount of product information and/or enables an object to be located and tracked. An essential prerequisite for the functionality of an RFID label is a secure and stable fixation of the antenna on the flexible carrier. An interruption in the antenna, for example due to a break in a piece of antenna, or a short circuit between two pieces of antenna can lead to poor signal reception or a disruption in data exchange/retrieval.

1 zeigt eine nach dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung 1 zur Herstellung eines RFID-Etiketts. Hierzu wird ein bahnförmiger Träger 3 in Form einer Papierbahn von einer Spenderolle 2 abgewickelt. Mittels einer Druckleiste 5 wird auf die Oberfläche des Trägers 3 ein Klebstoff appliziert. Dieser Klebstoff wird in einem fest vorgegebenen Muster aufgetragen, das der Geometrie der (späteren) RFID-Antenne entspricht. Von einer weiteren Spenderolle 6 wird eine Metallfolie 7 in Form einer Aluminiumfolie abgewickelt und über eine Umlenkrolle 8 in Transportrichtung 4 umgelenkt. Mittels zweier Gegendruckrollen 91, 92 wird die Metallfolie 7 auf den Träger 3 gepresst, bevor der Klebstoff ausgehärtet ist, so dass ein Verbund gebildet wird. Anschließend wird die Antenne mittels eines Lasers 10 aus der Metallfolie 7 herausgeschnitten. Die herausgeschnittenen Zwischenräume der Antenne bilden Späne 11 und haften aufgrund des präzisen Klebstoffauftrags nicht am Träger 3, so dass die Späne 11 über eine Absaugeinrichtung 121 entfernt werden können. Unterstützend können (nicht gezeigte) Luftdüsen/Luftlanzen vorhanden sein, die leicht festsitzende Späne 11 lösen. Schließlich wird der Verbund aus dem Träger 3 und den Antennen auf einer transportfähigen Aufnahmerolle 13 aufgewickelt. 1 shows a device 1 known from the prior art for producing an RFID label. For this purpose, a web-shaped carrier 3 in the form of a paper web is unwound from a dispensing roll 2. An adhesive is applied to the surface of the carrier 3 using a pressure bar 5. This adhesive is applied in a fixed pattern that corresponds to the geometry of the (later) RFID antenna. A metal foil 7 in the form of an aluminum foil is unwound from a further donation roll 6 and deflected in the transport direction 4 via a deflection roll 8. The metal foil 7 is pressed onto the carrier 3 by means of two counter-pressure rollers 91, 92 before the adhesive has hardened, so that a composite is formed. The antenna is then cut out of the metal foil 7 using a laser 10. The cut-out spaces in the antenna form chips 11 and do not adhere to the carrier 3 due to the precise application of adhesive, so that the chips 11 can be removed via a suction device 121. To help, air nozzles/air lances (not shown) can be present, which easily loosen stuck chips 11. Finally, the composite of the carrier 3 and the antennas is wound up on a transportable take-up roll 13.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass insbesondere aufgrund eines gelegentlich unsauberen Klebstoffauftrags und/oder eines fehlerhaften Schnittverfahrens Metallfolienreste an dem Träger und/oder an der Antenne haften bleiben, die nicht restlos von der Absaugeinrichtung 121 und/oder der Luftdüse entfernt wurden. 1 zeigt beispielhaft zwei Späne 11, die nicht entfernt wurden und auf der Oberfläche des Verbunds verblieben sind. 2a zeigt in einer Draufsicht ein RFID-Etikett 14 mit dem Verbund aus dem Träger 3 und einer RFID-Antenne 15, die im Bereich der Linienschraffur spranfrei herausgeschnitten wurde. Im Bereich der Kreuzschraffur hat sich jedoch ein Span 11 aus einem Metallfolienrest nicht vollständig vom Träger 3 gelöst und ist im zentralen Bereich des RFID-Etiketts 14 haften geblieben. 2b zeigt das RFID-Etikett 14 nach 2a entlang des Querschnitts A-A. Solche am Träger 3 haftende Späne 11 aus Metallfolienresten können die Funktionsfähigkeit der RFID-Antenne 15 negativ beeinträchtigen. Im ungünstigsten Fall müssen fehlerhafte RFID-Etiketten 14 arbeitsaufwendig aussortiert und entsorgt werden.In practice it has been shown that, particularly due to an occasionally unclean application of adhesive and/or an incorrect cutting process, metal foil residues remain stuck to the carrier and/or to the antenna, which have not been completely removed by the suction device 121 and/or the air nozzle. 1 shows an example of two chips 11 that were not removed and remained on the surface of the composite. 2a shows a top view of an RFID label 14 with the composite of the carrier 3 and an RFID antenna 15, which was cut out in the area of the line hatching without splinters. In the area of the cross hatching, however, a chip 11 made of a metal foil residue has not completely detached from the carrier 3 and has remained stuck in the central area of the RFID label 14. 2 B shows the RFID label 14 2a along cross section AA. Such chips 11 made of metal foil residues adhering to the carrier 3 can negatively affect the functionality of the RFID antenna 15. In the worst case scenario, faulty RFID labels 14 have to be sorted out and disposed of in a labor-intensive manner.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Effektivität der Produktion von RFID-Etiketten zu verbessern und Fehlproduktionen zu verringern.It is therefore the object of the invention to improve the effectiveness of the production of RFID labels and to reduce incorrect production.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes vorgesehen, wobei das elektrische Feld derart ausgerichtet ist, dass der bahnförmige Träger durch das elektrische Feld hindurchgeführt wird, so dass die Späne aus Metallfolienresten aufgrund der elektrostatischen Induktion mit ihren freien Enden von der Oberfläche des Trägers abstehen, wobei eine Rakel die abstehenden Späne während des Transports des bahnförmigen Trägers unterfasst und die Späne vom Träger löst. Aufgrund der elektrostatischen Induktion verschieben sich freie Ladungsträger innerhalb der Späne und die Späne richten sich aufgrund der Coulombkraft innerhalb des elektrischen Feldes aus. Hierbei stehen die freien Enden der Späne von der Oberfläche des bahnförmigen Trägers ab und lassen sich beim Transport des bahnförmigen Trägers in Transportrichtung von der Rakel unterfassen, die die Späne hierdurch vom Träger löst. Hierdurch können auch solche Späne restlos entfernt werden, die zunächst nicht gelöst werden konnten, womit die Späne nicht zusammen mit dem bahnförmigen Träger zur Aufnahmerolle aufgewickelt werden. Etwaige Beschädigungen der Antennen werden hierdurch wirksam vermieden.This object is achieved by the device according to claim 1 and the method according to claim 6. According to the invention, a device for generating an electric field is provided, the electric field being aligned in such a way that the web-shaped carrier is guided through the electric field, so that the chips made of metal foil residues protrude with their free ends from the surface of the carrier due to the electrostatic induction , whereby a squeegee grasps the protruding chips during the transport of the web-shaped carrier and releases the chips from the carrier. Due to the electrostatic induction, free charge carriers shift within the chips and the chips align themselves within the electric field due to the Coulomb force. Here, the free ends of the chips protrude from the surface of the web-shaped carrier and can be grasped under the squeegee when the web-shaped carrier is transported in the transport direction, which thereby releases the chips from the carrier. This means that even those chips that could not be detached at first can be completely removed, meaning that the chips are not wound up together with the web-shaped carrier to form the take-up roll. This effectively prevents any damage to the antennas.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen offenbart.Advantageous developments of the invention are disclosed below and in the subclaims.

Es sind unterschiedliche Einrichtungen vorgesehen, mit denen das elektrische Feld erzeugt wird. Im Rahmen einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine elektrostatisch aufgeladene Umlenkrolle ist, die den bahnförmigen Träger beim Transport in Transportrichtung umlenkt. Alternativ ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes ein Kondensator ist, wobei der bahnförmige Träger während des Transportes in Transportrichtung durch den Raum zwischen den Elektroden des Kondensators geführt wird. Vorzugsweise ist hierbei der Kondensator als Plattenkondensator ausgestaltet.Different devices are provided with which the electric field is generated. As part of a first advantageous development of the invention, it is provided that the device for generating the electric field is an electrostatically charged deflection roller which deflects the web-shaped carrier in the transport direction during transport. Alternatively, it is provided that the device for generating the electric field is a capacitor, the web-shaped carrier being guided in the transport direction through the space between the electrodes of the capacitor during transport. The capacitor is preferably designed as a plate capacitor.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rakel gegenüber dem bahnförmigen Träger einen einstellbaren Anstellwinkel und/oder einen einstellbaren Abstand aufweist. Hierdurch kann die Rakel an die gegebenen Prozessbedingungen angepasst werden, was die Effektivität der Vorrichtung und/oder des Verfahrens erhöht.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the doctor blade has an adjustable angle of attack and/or an adjustable distance relative to the web-shaped carrier. This allows the doctor blade to be adapted to the given process conditions, which increases the effectiveness of the device and/or the method.

Schließlich ist im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Luftdüse und/oder mindestens eine Absaugeinrichtung der Rakel in Transportrichtung des bahnförmigen Trägers nachgeordnet ist/sind. Die von der Rakel gelösten Späne aus Metallfolienresten können hierdurch effektiv abgeführt werden.Finally, as part of an advantageous development of the invention, it is provided that at least one air nozzle and/or at least one suction device is/are arranged downstream of the doctor blade in the transport direction of the web-shaped carrier. The metal foil residue chips released by the squeegee can be effectively removed.

Eine konkrete Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine nach dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Etiketten,
2a eine Draufsicht eines nach dem Stand der Technik bekannten RFID-Etiketts,
2b eine Seitenansicht eines nach dem Stand der Technik bekannten RFID-Etiketts,
3 eine Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Etiketten und
4a, b jeweils eine Vorrichtung zum Entfernen von Spänen aus Metallfolienresten.

A specific embodiment of the invention is explained below with reference to the figures. Show it:

1 a device known from the prior art for producing RFID labels,
2a a top view of an RFID label known from the prior art,
2 B a side view of an RFID label known from the prior art,
3 a device for producing RFID labels and
4a, b each with a device for removing chips from metal foil residues.

3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines RFID-Etiketts, das im Wesentlichen funktionsgleich zur Vorrichtung nach 1 ist. Um jedoch auch Späne 11 aus Metallfolienresten vom Träger 3 lösen zu können, die von einer ersten Absaugeinrichtung 121 nicht entfernt werden konnten, ist eine Vorrichtung 20 zum Entfernen dieser Späne 11 vorgesehen. Die Vorrichtung 20 löst die Späne 11 von dem Träger 3, so dass die gelösten Späne 11 von einer nachgeordneten zweiten Absaugeinrichtung 122 abgesaugt werden können. Der Verbund aus bahnförmigem Träger 3 und Antennen 15 kann anschließend spanfrei zur Aufnahmerolle 13 aufgewickelt werden. 3 shows a device for producing an RFID label that has essentially the same function as the device 1 is. However, in order to be able to remove chips 11 from metal foil residues from the carrier 3, which could not be removed by a first suction device 121, a device 20 for removing these chips 11 is provided. The device 20 detaches the chips 11 from the carrier 3, so that the loosened chips 11 can be sucked off by a downstream second suction device 122. The composite of web-shaped carrier 3 and antennas 15 can then be wound up into the take-up roll 13 without cutting.

Die 4a, b zeigen jeweils mit Detailansichten eine Vorrichtung 20 zum Entfernen der Späne 11 aus Metallfolienresten von den RFID-Etiketten. Nach 4a ist als Einrichtung 21 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eine Umlenkrolle 16 vorgesehen, die elektrostatisch aufgeladen ist und hierdurch das elektrisches Feld erzeugt, durch das der Verbund aus bahnförmigem Träger 3 und Antennen 15 geführt wird. Aufgrund der elektrostatischen Induktion verschieben sich freie Ladungsträger innerhalb der Späne 11 und die freien Enden der Späne 11 stehen aufgrund der Coulombkraft von der Oberfläche des Träger 3 ab. Beim Transport des Verbunds aus bahnförmigem Trägers 3 und Antennen 15 in Transportrichtung 4 unterfasst eine Rakel 17 den Span 11 und löst diesen vom Träger 3. Der abgenommene bzw. gelöste Span 11 kann anschließend von der nachgeordneten Absaugeinrichtung 122 abgesaugt werden.The 4a, b each show, with detailed views, a device 20 for removing the chips 11 from metal foil residues from the RFID labels. After 4a a deflection roller 16 is provided as a device 21 for generating an electric field, which is electrostatically charged and thereby generates the electric field through which the composite of web-shaped carrier 3 and antennas 15 is guided. Due to the electrostatic induction, free charge carriers shift within the chips 11 and the free ends of the chips 11 protrude from the surface of the carrier 3 due to the Coulomb force. When transporting the composite of web-shaped carrier 3 and antennas 15 in the transport direction 4, a squeegee 17 grasps the chip 11 and detaches it from the carrier 3. The removed or detached chip 11 can then be sucked off by the downstream suction device 122.

4b zeigt eine alternative aber im Wesentlichen funktionsgleiche Vorrichtung 20 zum Entfernen von Spänen 11 aus Metallfolienresten von RFID-Antennen, wobei die Einreichung 21 zur Erzeugung des elektrischen Feldes im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kondensator 18 ausgebildet ist. Der Kondensator 18 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Plattenkondensator 181 mit zwei Elektroden 191, 192, zwischen denen das elektrische Feld ausgebildet ist. 4b shows an alternative but essentially functionally identical device 20 for removing chips 11 from metal foil residues from RFID antennas, the submission 21 for generating the electric field in the illustrated embodiment being designed as a capacitor 18. In the exemplary embodiment shown, the capacitor 18 is a plate capacitor 181 with two electrodes 191, 192, between which the electric field is formed.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Vorrichtungcontraption
22: SpenderolleDonor roll
33: Trägercarrier
44: TransportrichtungTransport direction
55: DruckleistePressure bar
66: SpenderolleDonor roll
77: Metallfoliemetal foil
88th: Umlenkrollepulley
9191: GegendruckrolleCounter pressure roller
9292: GegendruckrolleCounter pressure roller
1010: LaserLaser
1111: SpanSpan
121121: AbsaugeinrichtungSuction device
1313: AufnahmerolleRecording roll
1414: RFID-EtikettRFID label
1515: RFID-AntenneRFID antenna
1616: Umlenkrollepulley
1717: RakelSqueegee
1818: Kondensatorcapacitor
181181: Plattenkondesatorplate capacitor
191191: Elektrodeelectrode
192192: Elektrodeelectrode
2020: Vorrichtungcontraption
2121: EinrichtungFurnishings

Claims

Device for removing chips (11) from metal foil residues of RFID antennas (15), which are applied to a web-shaped carrier (3), the web-shaped carrier (3) being transportable in a transport direction (4), characterized by - a device (21) for generating an electric field, the electric field being aligned in such a way that the web-shaped carrier (3) is guided through the electric field, so that the chips (11) made of metal foil residues are separated from the metal foil residue with their free ends due to the electrostatic induction Protrude from the surface of the carrier (3), and - a squeegee (17), which grasps the protruding chips (11) during the transport of the web-shaped carrier (3) and releases the chips (11) from the carrier (3).

Device according to Claim 1 , characterized in that the device (21) for generating the electric field is an electrostatically charged deflection roller (16) which deflects the web-shaped carrier (3) in the transport direction (4) during transport.

Device according to Claim 1 , characterized in that the device (21) for generating the electric field is a capacitor (18), the web-shaped carrier (3) passing through the space between the electrodes (191, 192) of the capacitor during transport in the transport direction (4). (18) is performed.

Device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the doctor blade (17) has an adjustable angle of attack and/or an adjustable distance relative to the web-shaped carrier (3).

Device according to one of the Claims 1 until 4 , characterized by at least one air nozzle and / or at least one suction device (122), which is / are arranged downstream of the doctor blade (17) in the transport direction (4) of the web-shaped carrier (3).

Method for removing chips (11) from metal foil residues of RFID antennas (15) which are applied to a web-shaped carrier (3), the web-shaped carrier (3) being transported in a transport direction (4), characterized in that - An electric field is generated by means of a device (21), the electric field being aligned in such a way that the web-shaped carrier (3) is guided through the electric field during transport in the transport direction (4), so that the chips (11) are removed Due to the electrostatic induction, metal foil residues protrude with their free ends from the surface of the web-shaped carrier (3), and - a doctor blade (17) grasps the protruding chips (11) during the transport of the web-shaped carrier (3) and removes the chips (11). the carrier (3).

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the electric field is generated by means of an electrostatically charged deflection roller (16), which deflects the web-shaped carrier (3) in the transport direction (4) during transport.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the electric field is generated by means of a capacitor (18), the web-shaped carrier (3) being guided during transport in the transport direction (4) through the space between the electrodes (191, 192) of the capacitor (19). .

Procedure according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that the angle of attack and/or the distance of the doctor blade (17) relative to the web-shaped carrier (3) is adjusted.

Procedure according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that detached chips (11) are removed from the surface of the web-shaped carrier (3) by means of at least one air nozzle and/or at least one suction device (122), the at least one air nozzle and/or the at least one suction device (122) the doctor blade (17) is/are arranged downstream in the transport direction (4) of the web-shaped carrier (3).