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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit einem Kennzeichnungselement,
insbesondere zur Produkt begleitenden Dokumentation und/oder zur
Kennzeichnung und/oder zur Identifikation, z. B. als Einbauteil
in einem Werkzeug, einer Maschine o. ä.
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Elektronische
Bauteile werden häufig
mit einem Kennzeichnungselement versehen. Als grafische und/oder
alphanumerische Kennzeichnungselemente dienen im allgemeinen so
genannte Barcodes, insbesondere Strich-Barcodes, die auf dem Bauteil
oder dem Werkzeug durch Lasern aufgebracht werden. Ferner werden
so genannte Labels mit dem grafisch versehenen Barcode verwendet,
die in Form von Aufklebern auf das Bauteil oder auf einem das Bauteil
umfassenden Gegenstand, wie einem Werkzeug oder einer Maschine aufgebracht werden.
Ein als Barcode ausgeführtes
grafisches und/oder alphanumerisches Kennzeichnungselement enthält Informationen,
die für
das Bauteil und/oder dem zugrunde liegenden Gegenstand repräsentierend,
diesen insbesondere näher
beschreibend sind, so z. B. das Herstellungsdatum, eine firmeninterne
Bezeichnung für
das elektronisches Bauteil, oder weitere beliebige Informationen.
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Als
Kennzeichnungselemente sind ferner elektronische Elemente, insbesondere
ein kontaktlos beschreib- und lesbarer Datenträger, ein so genanntes Smart-Label-Element
bekannt. Ein Smart-Label-Element weist üblicherweise eine Induktionsspule
und ein Speicherelement auf. Wird ein solches Smart-Label-Element
von einer elektromagnetischen Welle geeigneter Wellenlänge bestrahlt,
wobei die Wellenlänge
von den Eigenschaften der Induktionsspule abhängt, so laufen zwei Prozesse
parallel ab: Zum einen werden die elektromagnetischen Wellen von
der Induktionsspule empfangen und somit eine Spannung zum Aktivieren
des Speicherelementes bereitgestellt. Zum anderen werden die mit
der elektromagnetischen Welle übertragenen
Informationen in dem Speicherelement gespeichert. Auf diese Weise
können
Informationen in dem Speicherelement hinterlegt werden. Diese Informationen
können
auf ähnliche
Weise ausgelesen werden: Dazu wird eine elektromagnetische Welle geeigneter
Wellenlänge auf
das Smart-Label-Element gestrahlt, durch Induktion in der Induktionsspule
wird eine Spannung erzeugt und ein Strom fließt, anhand dessen die Information
aus dem Speicherelement herausgelesen wird, indem diese Information
von der Induktionsspule in Form von elektromagnetischen Wellen abgestrahlt
wird. Derartige Smart-Label-Elemente
werden zum Beispiel verwendet zur Personenidentifikation oder im
Bereich von Zugangskontrolleeinrichtungen.
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Das
zuvor beschriebene Smart-Label-Element wird als passives Smart-Label-Element bezeichnet,
im Gegensatz zu einem aktiven Smart-Label-Element, bei dem die Induktionsspule
durch eine Batterie ersetzt ist.
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Ein
Nachteil der bisherigen, insbesondere grafischen und/oder alphanumerischen
Kennzeichnungselemente für
ein elektronisches Bauteil ist, dass diese manuell oder "von Hand" ausgelesen werden,
d. h. eine Person diese visuell ablesen oder mit Hilfe eines Gerätes scannen
oder auslesen muss. Darüber
hinaus ist es nachteilig, dass die bekannten Kennzeichnungselemente
aufgrund der sichtbaren Anordnung verschmutzen und mit visuellen
Mitteln schwer auslesbar sind. Ferner müssen die Kennzeichnungselemente
beim Auslesen in Ruhe sein, d. h. still stehen, und eine bestimmte
Orientierung aufweisen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die bisherigen Kennzeichnungselemente
nur wenig Informationen speichern können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein einfaches und hinsichtlich der Speicherung
von bauteilspezifischen Informationen ausreichend gutes Kennzeichnungselement
für ein
Bauteil und/oder für
ein dieses umfassenden Gegenstand, wie einem Werkzeug zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein elektronisches Bauteil mit einem Kennzeichnungselement, das
eine Antenne und ein mit der Antenne verbundenes Speicherelement
aufweist, wobei in dem Speicherelement gespeicherte Informationen
mittels elektromagnetischer Wellen auslesbar sind. Unter elektronisches
Bauteil wird beispielsweise eine integrierte Schaltung und/oder
eine Leiterplatte verstanden. Des Weiteren ist auch ein das elektronische
Bauteil umfassender Gegenstand, wie eine Maschine oder ein Werkzeug
vom Erfindungsgegenstand mit umfasst.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass ein elektronisches Bauteil, insbesondere ein in einer komplexen
Anlage verbautes Bauteil schnell und sicher identifizierbar sein
sollte. Darüber hinaus
sollten neben der Identifikation auch weitere, das Bauteil näher beschreibende
Informationen, wie bauteilspezifische Kenndaten, Serviceintervalle,
etc. durch ein Kennzeichnungselement am Bauteil selbst oder über das
Bauteil selbst abrufbar sein, ohne umständlich manuell in Handbüchern nach
erforderlichen Informationen suchen zu müssen. Ferner sollte ein das
Bauteil zugehöriges
Kennzeichnungselement gegenüber
Schmutz und/oder mechanischen und/oder thermischen Belastungen sicher
angeordnet sein. Hierzu ist das elektronische Bauteil in einfachster
Ausführungsform
mit einer Antenne und einem mit der Antenne verbundenen Speicherelement versehen,
wobei in dem Speicherelement hinterlegte Informationen kontaktlos
oder berührungslos
mittels elektromagnetischer Wellen auslesbar sind.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der Unteransprüche.
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Zweckmäßigerweise
ist die Antenne als Induktionsspule ausgebildet. Dabei wirkt die
Induktionsspule je nach Aktivierung als Sende- und/oder Empfangsspule,
d. h. mittels der Antenne können
Informationen, insbesondere ein codierte Signal in das Speicherelement
geschrieben und/oder aus diesem gelesen werden. Durch eine derartige
berührungslose
und auch drahtlose Übertragung
der im Speicherelement hinterlegten Informationen können diese auch über Entfernungen
von einem Benutzer ausgelesen werden. Auch bei einer verdeckten
oder nicht sichtbaren Anordnung des Kennzeichnungselements ist sichergestellt,
dass die Informationen auslesbar sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Kennzeichnungselement als ein aktives oder passives Smart-Label-Element
ausgebildet. Smart-Label-Elemente
haben den Vorteil, dass diese im so genannten Flexodruck hergestellt
werden, wodurch hohe Stückzahlen
von mehr als 20.000 Stück besonders
einfach und kostengünstig
hergestellt werden. Bei geringeren Stückzahlen werden die Smart-Label-Elemente
häufig
im Siebdruck her gestellt. Darüber
hinaus eignen sich die Smart-Label-Elemente auch zur Aufbringung
von zusätzlichen Schutzlaminierungen,
insbesondere können
Sondermaterialien, wie z. B. Kleber, mit Sicherheitsmerkmalen verarbeitet
werden. Zusätzlich
kann das Smart-Label-Element mit Barcode und einer fortlaufenden
Nummerierung versehen sein. Im Flexodruck gefertigte Smart-Labels stehen in
der Regel als Rollenware zur Verfügung. Im Siebdruck hergestellte Smart-Labels
stehen in der Regel als Bogenware oder als Streifen zur Verfügung. Typischerweise
werden elektromagnetische Wellen einer Frequenz von 10 MHz bis 15
MHz, insbesondere 13,56 MHz verwendet, um die Informationen in dem
Smart-Label-Element zu speichern bzw. aus dem Smart-Label-Element
zu lesen. Es gibt jedoch auch Smart-Label-Elemente, mit welchen
elektromagnetische Wellen mit einer sehr hohen Frequenzen von 900
MHz verwendet werden. Die Smart-Label-Elemente können, je nach Auslegung der
Induktionsspule, bis zu einem Abstand von mehreren Metern und insbesondere
können
diese automatisch ausgelesen werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Speicherelement ein EEPROM-Speicher oder ein ROM-Speicher. Hierdurch
können
die das elektronische Bauteil repräsentierenden Informationen
geschrieben, gelöscht,
verändert
und/oder gelesen werden. Das heißt, während der Lebensdauer des elektronischen Bauteils
können
in das Speicherelement weitere über Anfangsinformationen
hinausgehende Informationen, wie neue Ansprechpartner oder eine
Service-Hotline-Nummer,
neuer Wartungstermin, geschrieben werden. Ältere, bereits nicht mehr erforderliche
Informationen, beispielsweise eine alte Service-Hotline-Nummer, können gelöscht werden.
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Je
nach Vorgabe können
die in dem Speicherelement gespeicherten Informationen verschlüsselt hinterlegt
sein. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten elektronischen Bauteilen
werden die Informationen verschlüsselt,
so dass diese vor einem Fremdzugriff geschützt sind. Vorzugsweise weist
das Kennzeichnungselement einen Codierer und/oder einen Decodierer
auf. Hierdurch werden die in dem Speicherelement gespeicherten Informationen
verschlüsselt
gespeichert, ggf. verschlüsselt
von der Induktionsspule empfangene Informationen wiederum verschlüsselt gespeichert
und/oder entschlüsselt
abgestrahlt und/oder von der Induktionsspule unverschlüsselt empfangene
Informationen verschlüsselt gespeichert
und/oder unverschlüsselt
von der Induktionsspule abgestrahlt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Kennzeichnungselement lösbar
oder unlösbar
angeordnet. Beispielsweise ist das Kennzeichnungselement mit dem elektronischen
Bauteil oder dem das elektronische Bauteil umfassenden Werkzeug
lösbar,
z. B. gesteckt, oder unlösbar,
z. B. geklebt, verbunden.
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In
einer besonders einfachen Ausführungsform
ist das Kennzeichnungselement in oder auf einer Folie F angeordnet.
Das heißt,
das Kennzeichnungselement ist beidseitig oder nur einseitig mit
einer Folie F versehen. Je nach Art und Ausbildung der Befestigung
des Kennzeichnungsmittels kann die Folie vorteilhafterweise oberflächenseitig
mindestens einseitig mit einem Klebemittel versehen sein. Hierdurch
ist das Kennzeichnungselement in besonders einfacher Art und Weise
auf dem Bauteil oder dem Gegenstand ohne weitere aufwendige Mittel
aufklebbar.
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Für eine besonders
sichere und gegenüber mechanischen
und/oder thermischen Belastungen schützende Anordnung des Kennzeichnungselements
ist dieses vorzugsweise im elektronischen Bauteil integriert. Alternativ
kann das Kennzeichnungsmittel im das elektronische Bauteil umfassenden
Gegenstand integriert sein. Je nach Art und Aufbau des elektronischen
Bauteils oder des Gegenstands, z. B. einem aus Kunststoff gefertigten
Bauteil bzw. Gegenstands, ist das Kennzeichnungselement bevorzugt
eingespritzt oder eingepresst. Beispielsweise ist das Kennzeichnungselement
mit dem elektronischen Bauteil verspritzt, d. h. das während des Spritzvorgangs
zum Herstellen mindestens eines Abschnittes des Bauteils oder des
Gegenstands, z. B. eines Werkzeuges, das Kennzeichnungselement vollständig in
das elektronisches Bauteil, z. B. in eine Leiterplatine oder in
ein das Bauteil umgebende Gehäuse,
eingespritzt wird.
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Durch
die Erfindung ist eine berührungslose und
elektronische Kennzeichnung eines Bauteils geschaffen worden, wodurch
die Laserbeschriftung des Bauteils und/oder von das Bauteil umfassenden
Gegenständen,
wie z. B. Werkzeugen, Maschinen entfallen kann und somit die Kosten
für die
Laseranlage zur Beschriftung des elektronischen Bauteils eingespart
werden. In Abhängigkeit
von der Größe des Speicherelements
ist darüber
hinaus sichergestellt, dass weitere, über die herkömmliche
Anzahl von bauteilspezifischen Informationen, wie Herstellungsdatum,
Hersteller, Preis, hinausgehende Informationen wie Betriebskenndaten
des elektronischen Bauteils, Serviceintervalle, ausgeführte Wartungsarbeiten
und Zeitpunkt der Wartungsarbeiten, etc. hinterlegt werden und somit
auslesbar sind. Auch können bei
einem in einem Gegenstand integrierten elektronischen Bauteil Informationen über den
Gegenstand, z. B. Schnittstellendaten, Einbauort und -zeit, im Speicherelement
hinterlegt werden. Ist das Bauteil oder das Werkzeug aus Kunststoff
gebildet, so kann die Beschriftung des Kunststoffs durch Lasern
sicher entfallen, wodurch ein günstigerer
Kunststoff verwendet werden kann und ein Kostenvorteil entsteht.
Das elektronisches Bauteil und insbesondere dessen Kennzeichnungselement
muss auch nicht mehr direkt zugänglich
sein, so dass auch ein verdecktes elektronisches Bauteil sicher
identifizierbar ist und somit ein Zeitvorteil entsteht. Das heißt, auch
für in einem
Gegenstand wie in einem Werkzeug oder in einer Maschine eingebaute
elektronische Bauteile mit einem zugehörigen und mit diesem versehenen Kennzeichnungselement
sind die im Speicherelement hinterlegten Informationen besonders
einfach und sicher auslesbar.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein
als Smart-Label-Element ausgebildetes Kennzeichnungselement, und
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2 eine schematische Darstellung
eines Kennzeichnungselements als Smart-Label-Element auf einem elektronischen
Bauteil mit zugeordneter Lese- und/oder Schreibvorrichtung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist ein Kennzeichnungselement 1 dargestellt.
Das Kennzeichnungselement 1 ist als ein so genanntes Smart-Label-Element
S ausgeführt. Das
Smart-Label-Element S ist je nach Ausführungsform in oder auf einer
Folie F angeordnet. Das heißt, das
Smart-Label-Element S kann ein- oder beidseitig von einer Folie
F umgeben sein. Zur Anbringung des als Smart-Label-Element S ausgebildeten
Kennzeichnungselements 1 ist die Folie F zumindest einseitig
mit einem Klebstoff versehen, so dass das Smart-Label-Element 5 auf
ein elektronisches Bauteil 7 oder auf einen dieses Bauteil 7 umfassenden,
nicht näher
dargestellten Gegenstand klebbar ist, wie in 2 dargestellt.
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In 2 ist das als ein Smart-Label-Element S
ausgebildete Kennzeichnungselement 1 auf ein elektronisches
Bauteil 7 angeordnet, insbesondere geklebt. Alternativ
kann das Smart-Label-Element S auch gesteckt oder geschraubt am
elektronischen Bauteil 7 angebracht sein. Das heißt, das
als Smart-Label-Element S ausgebildete Kennzeichnungselement 1 ist
lösbar
mit dem elektronisches Bauteil 7 verbunden, so dass es
ausgetauscht werden kann, z. B. bei Funktionsstörungen.
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In
einer weiteren Ausführungsform,
insbesondere bei einem aus Kunststoff gebildeten elektronischen
Bauteil 7 kann das Kennzeichnungselement 1 auch
im Bauteil 7 selbst integriert, d. h. eingepresst oder
eingespritzt, und somit verdeckt angeordnet sein. Hierdurch ist
das Kennzeichnungselement 1 hinreichend gut vor äußeren Belastungen
wie thermischen und/oder mechanischen Belastungen geschützt angeordnet.
Dabei kann bei einem aus Kunststoff gebildeten elektronischen Bauteil 7 das Smart-Label-Element
S in eine Form zum Spritzen des Bauteils 7 oder Werkzeuges
vor dem Spritzvorgang eingebracht werden, so dass das Smart-Label-Element
S nach dem Spritzvorgang fest von dem Kunststoff umschlossen ist,
der das elektronische Bauteil 7 bildet. Ferner kann das
Smart-Label-Element S in das Elektronisches Bauteil 7 eingestanzt werden.
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Das
Kennzeichnungselement 1 weist eine Antenne 3 auf.
Die Antenne 3 ist mit einem Speicherelement 5 verbunden.
Die Antenne 3 ist bevorzugt als eine Induktionsspule I,
welche sowohl als Empfangs- als auch als Sendespule dient, ausgebildet.
Anstelle der Induktionsspule I kann das als Smart-Label-Element
S ausgebildete Kennzeichnungselement 1 eine Batterie aufweisen,
d. h. das Smart-Label-Element S kann ein aktives oder passives Smart-Label-Element S
sein.
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Das
Kennzeichnungselement 1 dient der Identifizierung und/oder
Dokumentation von Informationen und/oder Speicherung und/oder Lesen
von Informationen des zugehörigen
elektronischen Bauteils 7. In der 2 ist das elektronische Bauteil 7 schematisch
dargestellt und kann eine integrierte Schaltung, ein einzelnes Bauteil,
ein das Bauteil 7 umfassender und nicht näher dargestellter
Gegenstand wie ein Werkzeug oder eine Maschine sein. Das elektronische
Bauteil 7 ist vorliegend eine Leiterplatte oder Platine
und weist mehrere Widerstände 9 und
Mikrochips 11 auf, die der Funktion der Leiterplatte dienen und
daher dieser zugeordnet sind. Mit anderen Worten: Das elektronische
Bauteil 7 kann eine einzelne Platine oder ein fertiges
Produkt sein. Das elektronische Bauteil 7 kann ebenso eine
Baugruppe sein, die aus verschiedenen Elementen, wie z. B. Platinen,
besteht. Das elektronische Bauteil 7 kann ferner ein Zwischenprodukt
sein, das als solches vertrieben wird oder einem getrennten messtechnischen
Prüfverfahren
zur Funktionsprüfung
desselben unterzogen wird. Es kann ebenfalls Bestandteil eines weiteren
Gegenstands, z. B. eines Werkzeugs oder einer Maschine sein, und
in diesen integriert, insbesondere nicht sichtbar eingebaut sein.
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Das
Smart-Label-Element S wird wie folgend dargelegt mit das elektronische
Bauteil 7 repräsentierenden
Informationen beschrieben: Von Hand werden Informationen, die in
das Speicherelement 5 geschrieben werden sollen, in eine
Lese- und/oder Schreibvorrichtung 13, beispielsweise in
einen Computer oder einem ähnlichen
Handheld-Gerät
eingegeben. Die Lese- und/oder Schreibvorrichtung 13 weist
eine Verbindung zu einer zugehörigen
Sende-/Empfangsantenne 15 auf, die die in die Lese- und/oder
Schreibvorrichtung 13 eingegebenen Informationen in Form
von elektromagnetischen Wellen als Sendewellen 17 abstrahlt.
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Diese
elektromagnetischen Sendewellen 17 induzieren in der Induktionsspule
I des Smart-Label-Elements 1 einen Strom, mit Hilfe dessen
die in die Lese- und/oder Schreibvorrichtung 13 eingegebenen
Informationen in das Speicherelement 5 geschrieben werden.
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Diese
Informationen können
folgend ausgelesen werden, indem die Sende-/Empfangsantenne 15 geeignete
elektromagnetische Sendewellen 17 abstrahlt, die in der
Induktionsspule I einen Strom induzieren, der die Informationen
aus dem Speicherelement 5 umfasst. Die aus dem Speicherelement 5 gelesenen
Informationen werden mittels elektromagnetischer Wellen, die von
der Induktionsspule I erzeugt und an die Umgebung des Bauteils 7 abgegeben
werden, von der Lese- und/oder Schreibvorrichtung 13 mittels
der Sende-/Empfangsantenne 15 als Empfangswellen 19 empfangen.
Die darin z. B. als codiertes Signal enthaltenen Informationen werden im
Speicherelement 5 hinterlegt und stehen sodann in der Lese-
und/oder Schreibvorrichtung 13 zur Verfügung und können dort bearbeitet und/oder
verändert
werden.
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Das
Speicherelement 5 ist bevorzugt ein EEPROM-Speicher (Electrically
Erasable PROgrammable Memory). Somit können beliebige Informationen
mit Hilfe der Lese- und/oder Schreibvorrichtung 13 und
der Sende-/Empfangsantenne 15 in
das Smart-Label-Element S geschrieben werden, die im folgenden wieder
beliebig gelöscht
und/oder überschrieben
werden können.
Daher ist es auch möglich,
nur beliebige Teile der in dem Speicherelement 5 gespeicherten
Informationen zu löschen
und/oder zu überschreiben.
Diese Vorgänge
des Löschens und
erneuten Beschreibens können
beliebig oft wiederholt werden.
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Das
Speicherelement 5 kann ebenso ein ROM-Speicher (Read Only
Memory) sein, so dass nur einmal fest vorgegebene und im ROM-Speicher hinterlegte
Informationen aus dem Smart-Label-Element S ausgelesen werden können.
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Des
Weiteren können
die Informationen verschlüsselt
oder unverschlüsselt
in dem Speicherelement 5 hinterlegt werden. Hierzu umfasst
das Smart-Label-Element
S einen Codierer, der von der Sende-/Empfangsantenne 15 abgestrahlte
Informationen, bevor diese in dem Speicherelement 5 gespeichert
werden, verschlüsselt.
Die Informationen werden in diesem Fall beim Auslesen des Speicherelementes 5 verschlüsselt von
dem Smart-Label-Element
S abgestrahlt.
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Die
Informationen können
jedoch in einer Variante verschlüsselt
von der Sende-/Empfangsantenne 15 abgestrahlt und in dem
Speicherelement 5 gespeichert werden. Beim Auslesen des
Smart-Label-Elements S werden die Informationen durch einen dem
Speicherelement 5 zugeordneten Decodierer entschlüsselt und
sodann unverschlüsselt
von dem Smart-Label-Element S abgestrahlt.
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Ferner
kann dem Speicherelement 5 ein Codierer 21 und
Decodierer 23 zugeordnet sein. In diesem Fall werden von
der Sende-/Empfangsantenne 15 unverschlüsselt abgestrahlte Informationen
vor dem Speichern in dem Speicherelement 5 verschlüsselt und
beim Auslesen vor dem Abstrahlen durch das Smart-Label-Element S
durch den Decodierer 23 entschlüsselt und sodann unverschlüsselt durch
die Induktionsspule I abgestrahlt.
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Das
einem elektronischen Bauteil 7 zugeordnete Smart-Label-Element
S kann ebenso verwendet werden, um Informationen über das
Bauteil 7 zu speichern, während dieses eine Herstellungs-
bzw. Produktionskette oder auch eine Prüfkette durchläuft. Auf
diese Weise können
die von dem elektronischen Bauteil 7 bereits durchlaufenen
Stationen, die Bearbeiter des Bauteils 7 oder auch die
bereits durchlaufenen Prüfstationen
mit den zugehörigen
Prüfergebnissen
als Informationen gespeichert werden.
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Ferner
ist es möglich,
in dem Smart-Label-Element S die zu einer Wartung des Bauteils 7 gehörenden Daten
zu speichern: so zum Beispiel die letzte Wartung, die nächste Wartung,
durchgeführte Tests
an dem elektronischen Bauteil 7 und auch die durchgeführten oder
noch vorzunehmenden Wartungsarbeiten.
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- 1
- Kennzeichnungselement
- 3
- Antenne
- 5
- Speicherelement
- 7
- Elektronisches
Bauteil
- 9
- Widerstand
- 11
- Mikrochip
- 13
- Lese-
und/oder Schreibvorrichtung für
Informationen
- 15
- Sende-/Empfangsantenne
- 17
- elektromagnetische
Sendewellen (von der Sende-/Empfangs
-
- antenne 15 ausgehend)
- 19
- elektromagnetische
Empfangswellen (von der Induktions
-
- spule
I ausgehend)
- 21
- Codierer
- 23
- Decodierer
- F
- Folie
- I
- Induktionsspule
- S
- Smart-Label-Element