DE19604114A1

DE19604114A1 - Sicherungselement für die elektronische Artikelsicherung

Info

Publication number: DE19604114A1
Application number: DE19604114A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Ruehrig; Gordon Klassen; Terry Clancy
Original assignee: Esselte Meto International GmbH
Current assignee: Meto International GmbH
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-07
Also published as: ATE223097T1; EP0789339B1; DE59708026D1; EP0789339A3; EP0789339A2; ES2180826T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement zur elektronischen Artikelsicherung, bestehend aus einem anisotropen, durch eine Vorzugsachse ausgezeichneten magnetischen Material hoher Permeabilität und geringer Koerzitivkraft (weichmagnetisches Material), das die Form einer einfach zusammenhängenden Fläche aufweist und das bei Anlegen eines äußeren magnetischen Wechselfeldes ein charakteristisches Signal erzeugt, wobei das Signal maximal ist, wenn die Vorzugsachse des Sicherungselementes parallel zum äußeren magnetischen Wechselfeld ausgerichtet ist.

Elemente der zuvorbeschriebenen Art werden vorzugsweise im Bereich der elektronischen Warensicherung in Kaufhäusern und Lagern eingesetzt. Eine besonders vorteilhafte Ausge staltung eines derartigen Elementes ist aus der DE 42 42 992 A1 bekannt geworden. In dieser Offenlegungsschrift sind sog. "Thin Film" Etiketten zur Sicherung von vorzugsweise CDs beschrieben. Sie bestehen aus einer dünnen, im µm- Bereich liegenden Schicht aus weichmagnetischem Material. Die Schicht wird z. B. mittels eines physikalischen Abschei deverfahrens unter Vakuumbedingungen auf ein Trägersubstrat aufgebracht.

"Thin Film"-Etiketten zeigen einen anisotropen Aufbau. Anisotrop bedeutet, daß die weichmagnetische Schicht, aus der die "Thin Film"-Etiketten gebildet sind, eine Vorzugsachse besitzt. Der anisotrope Aufbau macht sich in der Praxis dadurch bemerkbar, daß das von dem "Thin Film"- Etikett als Antwort auf ein Abfragefeld remittierte charakteristische Signal maximal ist, wenn Abfragefeld und Vorzugsachse parallel zueinander ausgerichtet sind; das Signal verschwindet hingegen, wenn Vorzugsachse und Abfragefeld senkrecht zueinander stehen.

Zur Detektierung von Sicherungselementen in einer Abfrage zone sind eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt geworden. So wird in der EP 123 586 B vorgeschlagen, zusätzlich zu zwei Abfragefelder mit den Frequenzen f1 und f2 im kHz-Bereich ein Feld mit einer im Hz-Bereich liegenden Frequenz in die Abfragezone zu senden. Die beiden Abfragefelder mit den Frequenzen f1 und f2 regen ein in der Abfragezone befindliches Sicherungselement zur Aussendung eines charakteristischen Signal s mit den Intermodulations frequenzen n·f1 ± m·f2 (n, m = 0, 1, 2,. . .) an. Das nieder frequente Abfragefeld bewirkt, daß das Sicherungselement im Takt dieses Feldes von der Sättigung in eine Richtung zur Sättigung in die andere Richtung getrieben wird. Das charakteristische Signal tritt daher periodisch mit der Frequenz des niederfrequenten Feldes auf.

Als alternative Lösung ist auch bekannt geworden, lediglich ein im kHz-Bereich liegendes Abfragefeld zur Erregung des Sicherungselementes zu verwenden, wobei das charakteristische Signal des Sicherungselementes wiederum im Takte eines niederfrequenten Feldes, das das weich magnetische Material zwischen den beiden Sättigungen hin- und hertreibt, auftritt.

Zwecks Auswertung wird die Form des charakteristischen Signal s anschließend mit einer vorgegebenen Signalform verglichen. Stimmen beide überein, wird dies als unerlaubter Aufenthalt eines gesicherten Artikels in der Überwachungszone interpretiert; ein Alarm zeigt dem Bedienpersonal den Diebstahl an.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei Sicherungs elementen, die nicht auf einer einfach zusammenhängenden Fläche bestehen, die Detektionsrate nicht den hohen an sie gestellten Anforderungen entspricht. Als Beispiel für ein derartiges Sicherungselement sei der in der DE 42 42 992 A1 beschriebene CD-Ring genannt. Dies liegt - wie im Zusammen hang mit den Figuren Fig. 1a bis Fig. 1d näher erläutert wird - daran, daß bei derartigen Sicherungselementen unter schiedliche Bereiche, denen quasi unterschiedliche Entmagnetisierungsfaktoren zuzuordnen sind, Einzelbeiträge zum charakteristischen Signal liefern. Infolge der unter schiedlichen Entmagnetisierungsfaktoren treten die Signale der einzelnen Bereiche zeitlich versetzt zueinander auf. Da die Auswerteeinrichtung nur ein charakteristisches Signal mit einem ausgeprägten Peak als von einem Sicherungselement herrührend erkennt, kann z. B. ein mit einem ringförmigen Sicherungselement versehener Artikel die Überwachungszone ungehindert passieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus einer nicht einfach zusammenhängenden Fläche bestehendes Siche rungselement zu schaffen, dessen Detektionsrate vergleichbar ist mit der Detektionsrate eines Sicherungs elementes, das aus einer einfach zusammenhängenden Fläche besteht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Sicherungselement zumindest einen ausgewählten Bereich aufweist, in dem der Entmagnetisierungsfaktor des weichmagnetischen Materials derart geändert ist, daß das charakteristische Signal eine vorgegebene Signalform hat. Der Entmagnetisierungsfaktor ist übrigens definiert als die inverse Steigung der Magnetisierungskurve.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs gemäßen Sicherungselementes erfolgt die Änderung derart, daß das charakteristische Signal ebenso wie das vorgegebene charakteristische Signal die Form eines ausgeprägten Peaks - bzw. zweier symmetrischer Peaks - aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform, die besonders gut für die Sicherung von CDs geeignet ist, hat das weichmagnetische Material die Form eines Rings mit einem äußeren Radius (R) und einem inneren Radius (r). Wird ein derart ausgestaltetes Sicherungselement um die Mittelöffnung der CD plaziert, treten keine Unwuchten auf, die das Abspieler gebnis negativ beeinflussen. Vorteilhafterweise wird das weichmagnetische Material mittels eines Abscheideverfahrens unter Vakuumbedingungen hergestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Materiallagen durch Ausstanzen herzu stellen.

Als besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung anzusehen, daß die ausgewählten Bereiche klappsymmetrisch bezüglich der Vorzugsachse des weichmagnetischen Materials liegen. Insbesondere haben die ausgewählten Bereiche näherungsweise die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen Grund seite von einem Ausschnitt des inneren Ringradius′ (r) gebildet wird und dessen der Grundseite gegenüberliegende Spitze auf dem äußeren Radius (R) liegt.

Wird nun, wie bevorzugte Alternativen vorschlagen, das weichmagnetische Material aus diesen Bereichen vollständig oder zumindest teilweise entfernt, wird das charakteristi sche Signal auf einen ausgeprägten Peak (bzw. auf zwei symmetrisch liegende Peaks) reduziert. Als Ausführungsform wird insbesondere vorgeschlagen, das weichmagnetische Material entlang der Schenkel eines dreieckförmigen Bereiches sowie in streifenförmigen Abschnitten, die parallel zu einer an den inneren Radius gelegten und die Grundseite des Dreiecks bildenden Tangente angeordnet sind, zu entfernen. Das Entfernen des weichmagnetischen Materials aus den gewünschten Bereichen kann beispielsweise durch mechanisches Bearbeiten oder durch Wegdampfen (z. B. mittels Laser) erfolgen.

Wie bereits an vorhergehender Stelle beschrieben, ist das charakteristisches Signal maximal, wenn erregendes Magnet feld und Vorzugsachse-parallel zueinander stehen; bei senk rechter Stellung verschwindet es. Um allgemein die Detektionsrate innerhalb der Überwachungszone zu erhöhen, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß das Sicherungselement aus zumindest zwei Lagen des weich magnetischen Materials besteht, wobei die Vorzugsachsen der Lagen vorzugsweise um einen Winkel von 360°/(2·n) relativ zueinander gedreht sind; n kennzeichnet in der Formel die Anzahl der Lagen. Als konkretes Beispiel seien zwei Lagen von weichmagnetischem Material genannt, die mit ihren Vorzugsachsen senkrecht zueinander stehen.

Sobald ein Kunde die mit einem Sicherungselement versehene Ware ordnungsgemäß bezahlt hat, sollen die Detektorein richtungen nachfolgend natürlich keinen Alarm mehr auslösen. Hierzu wird üblicherweise auf oder in Nähe des weichmagnetischen Materials ein halbhart- oder hartmagnetisches Material angeordnet. Dieses sog. Deaktiva tormaterial zeichnet sich durch eine hohe Koerzitivkraft und eine relativ geringe Permeabilität aus. Wird das Deaktivatormaterial einem so starken Magnetfeld ausgesetzt, daß es in die Sättigung getrieben wird, unterbindet es nachfolgend die Reaktion des weichmagnetischen Materials auf das Magnetfeld in der Abfragezone.

Um eine Deaktivierung des erfindungsgemäßen Sicherungs elementes zu ermöglichen, ist zumindest zwischen zwei der Lagen des weichmagnetischen Materials eine Lage aus halbhart- oder hartmagnetischem Material vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1a ein ringförmiges elektronisches Sicherungselement,

Fig. 1b einen Ausschnitt des in Fig. 1a gezeigten Sicherungselementes,

Fig. 1c ein Diagramm, in dem der Entmagnetisierungsfaktor über dem Radius ρ des in Fig. 1b dargestellten Ringaus schnitts aufgetragen ist,

Fig. 2a eine vereinfachte Darstellung eines weichmagnetischen Materials mit unterschiedlichen Entmagnetisierungsfaktoren in verschiedenen Volumenelementen,

Fig. 2b die Hysteresekurven des in Fig. 2a dargestellten Materials,

Fig. 2c eine Darstellung der beiden Signale eines ringförmigen Sicherungselementes,

Fig. 2d eine Darstellung des charakteristischen Signals, das sich aus den in Fig. 2c gezeigten Einzelsignalen zusammensetzt,

Fig. 3a ein Ausschnitt aus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes,

Fig. 3b ein Diagramm, das den Entmagnetisierungsfaktor über dem Radius ρ des in Fig. 3a dargestellten Ringaus schnittes zeigt,

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung des Entmagnetisierungsfak tors gegen die magnetische Feldstärke für ein übliches (1) und für die in Fig. 3a dargestellte Ausführungsform (2) des erfindungsgemäßen Sicherungselementes,

Fig. 5a eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes,

Fig. 5b eine zur Fig. 4 analoge Diagrammdarstellung für die weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes,

Fig. 5c eine Darstellung des charakteristischen Signals der in Fig. 5a gezeigten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Sicherungselementes und

Fig. 6 eine günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes.

Fig. 1a zeigt ein elektronisches Sicherungselement 1, das die Form eines Rings 5 hat. Ein derartiges Sicherungs element 1 ist bereits aus der DE 42 52 992 A1 bekannt geworden. Das weichmagnetische Material 3 des Sicherungs elementes 1 besitzt einen anisotropen Aufbau, der durch eine Vorzugsachse XV gekennzeichnet ist. Aus Symmetrie gründen genügt es, den in Fig. 1b dargestellten Ringaus schnitt von 90° zu betrachten. Der Ring 5 weist einen inneren Radius r und einen äußeren Radius R auf.

In dem in Fig. 1c dargestellten Diagramm ist der reziproke Entmagnetisierungsfaktor 1/N über dem Radius ρ des in Fig. 1b dargestellten Ringausschnitts zu sehen. Der reziproke Entmagnetisierungsfaktor N ist in erster Näherung proportional zur Länge des Sicherungselementes 1 in Richtung des äußeren Magnetfeldes Hext. Die Magneti sierungskurve zeigt ein stark ausgeprägtes Plateau P, das sich dahingehend interpretieren läßt, daß ein relativ großer Volumenanteil V des Rings 5 einen nahezu konstanten Entmagnetisierungsfaktor N besitzt. Dies bedeutet, daß sich ein relativ großer Volumenanteil V des Rings 5 bei nahezu derselben Stärke des äußeren Magnetfeldes Hext entmagnetisiert ist. Die Reaktion des ringförmigen Sicherungselementes 1 auf ein äußeres Magnetfeld Hext ist aus den Fig. 2a bis Fig. 2d ersichtlich.

Fig. 2a zeigt eine vereinfachte Darstellung eines weichmagnetischen Materials 3 mit unterschiedlichen Entmagnetisierungsfaktoren N1, N2 in unterschiedlichen Volumenbereichen V1, V2. Der Pfeil deutet die Vorzugsachse XV des weichmagnetischen Materials 3 an. Die den Volumenbereichen V1, V2 mit unterschiedlichen Entmagnetisierungsfaktoren N1, N2 zugeordneten Hysterese kurven sind in Fig. 2b zu sehen. Wie allgemein bekannt, wird das Sicherungselement 1 in den nicht-linearen Bereichen der Hysteresekurven (→ Übergang zwischen dem linearen und dem gesättigten Bereich) zur Aussendung eines Signals A(t) angeregt. Werden die Hysteresekurven mit zeitlich konstanter Geschwindigkeit durchfahren, so steuern die beiden Volumenbereiche V1, V2 ihre Beiträge zu dem charakteristischen Signal A(t) zu verschiedenen Zeiten bei. Eine Aufschlüsselung nach Einzelsignalen ist aus der Fig. 2c ersichtlich. Das aus der Überlagerung der beiden Signale resultierende charakteristische Signal A(t) des ringförmigen Sicherungselementes 1 ist in Fig. 2d dargestellt. Aufgrund der von der üblichen Signalform abweichenden Form des charakteristischen Signals - das Signal weist ein ausgeprägtes Plateau P auf - wird das Sicherungselement 1 mit einer nicht einfach zusammen hängenden Fläche in den üblicherweise verwendeten Detektoreinrichtungen nicht als einem elektronisch gesicherten Artikel zugeordnet erkannt.

Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes 1. Wiederum hat das Sicherungselement 1 die Form eines Rings 5 mit dem inneren Radius r und dem äußeren Radius R. In dem ausgewählten Bereich 2 ist kein weichmagnetisches Material 3 zu finden: entweder werden die erfindungsgemäßen Sicherungselemente 1 bereits mit der unterbrochenen Ringform hergestellt, oder das weichmagnetische Material 2 wird nachträglich durch mechanische oder chemische Behandlung der entsprechenden Bereiche 2 entfernt.

Das in Fig. 3b dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf des reziproken Entmagnetisierungsfaktors 1/N über dem Radius ρ des in Fig. 3a dargestellten Ringausschnittes. Als klarer Unterschied zu dem analogen Diagramm der Fig. 1c zeigt die Kurve hier kein Plateau. Besonders gut läßt sich das unterschiedliche Verhalten des bekannten und des erfindungsgemäßen ringförmigen Sicherungselementes 1 in dem Diagramm, das in Fig. 4 aufgetragen ist, erkennen. Hier ist der magnetisierte Volumenanteil des in Fig. 1b und in Fig. 3a gezeigten Sicherungselementes 1 in Abhängigkeit von dem äußeren Magnetfeld Hext aufgeplottet. Während das bekannte Sicherungselement 1 ein ausgeprägtes, ungünstiges Plateau aufweist, zeigt die entsprechende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes 1 einen glatten Verlauf. Als Folge hiervon zeigt auch das charakteristische Signal A(t) des erfindungsgemäßen Sicherungselementes 1 - nur ein solches wird von der Detektoreinrichtung einem unerlaubt in der Abfragezone befindlichen Artikel zugeordnet - einen ausgeprägten Peak 4 (bzw. zwei symmetrische Peaks 4, die von den beiden symmetrisch liegenden nicht-linearen Bereichen der Hysteresekurve herrühren).

Fig. 5a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Sicherungselementes 1. Hier ist das weichmagnetische Material 3 nicht gänzlich, sondern nur aus gewissen Abschnitten der ausgewählten Bereiche 2 entfernt worden. Als besonders günstig hat sich eine Dreiecksform des ausgewählten Bereiches 2 herausgestellt, wobei das Dreieck symmetrische bezüglich der Vorzugsachse XV angeordnet ist. Das weichmagnetische Material 3 ist im Bereich der Schenkel des dreieckförmigen Bereiches 2 und in streifenförmigen Abschnitten entfernt, die parallel zu einer an den Innenkreis gelegten Tangente verlaufen, wobei die Tangente die Grundseite des Dreiecks bildet.

Eine zu Fig. 4 analoge Diagrammdarstellung für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselementes 1 ist in Fig. 5b zu sehen. Auch hier zeigt das erfindungsge mäße Sicherungselement 1 den gewünschten glatten Verlauf ohne Plateau. Im charakteristischen Signal A(t) des Sicherungselementes 1 treten nur die beiden symmetrisch liegenden Peaks auf (Fig. 5c).

Bereits an vorhergehender Stelle wurde beschrieben, daß das charakteristische Signal A(t) eines anisotrop aufgebrachten weichmagnetischen Materials 3 maximal ist, wenn seine Vorzugsachse XV parallel zum äußeren Magnetfeld Hext ist. Um die Detektionsrate innerhalb der Überwachungszone zu erhöhen, werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sicherungselementes 1 zwei Lagen 6 des weichmagnetischen Materials 3 mit ihren Vorzugsachsen XV näherungsweise gekreuzt übereinander gelegt. Diese Überlagerung läßt sich auf beliebig viele Lagen 6 ausdehnen, wobei die optimale relative Winkelstellung der Lagen 6 zueinander sich über die Formel 360°/2·n (n kennzeichnet die Anzahl der Lagen 6) bestimmen läßt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Lagen 6 aus weichmagnetischem Material 3 desweiteren eine Lage 6 aus halbhart- oder hartmagnetischem Material 7 vorgesehen. Wird dieses Material 7 in die Sättigung getrieben, wird das Sicherungselement 1 deaktiviert.

Weiterhin haben die Lagen 6 des weichmagnetischen Materials 3 in den beiden Bereichen senkrecht zu den ausgewählten Bereichen 2 jeweils einen Kratzer 9 der Länge R-r. Es hat sich herausgestellt, daß die Stärke des charakteristischen Signals A(t) eines Rings 5 aus weichmagnetischem Material 3 ab einer gewissen Größe abnimmt. Dieser negative Effekt läßt sich durch mechanisches oder chemisches Abtragen des weichmagnetischen Materials 3 (z. B. durch einen Kratzer 9) im Bereich der größten Längenausdehnung des Sicherungselementes 1 beseitigen.

Bezugszeichenliste

1 Sicherungselement
2 ausgewählter Bereich
3 weichmagnetisches Material
4 Peak
5 Ring
6 Lage
7 halbhart- oder hartmagnetisches Material
8 streifenförmiger Abschnitt
9 Kratzer
A(t) charakteristisches Signal
ρ Radius
r innerer Radius
R äußerer Radius
N Entmagnetisierungsfaktor
XV Vorzugsachse
Hext äußeres Magnetfeld
V Volumenelement
P Plateau

Claims

1. Sicherungselement zur elektronischen Artikelsicherung, bestehend aus einem anisotropen, durch eine Vorzugsachse ausgezeichneten magnetischen Material hoher Permeabilität und geringer Koerzitivkraft (weichmagnetisches Material), das die Form einer einfach zusammenhängenden Fläche aufweist und das bei Anlegen eines äußeren magnetischen Wechselfeldes ein charakteristisches Signal erzeugt, wobei das Signal maximal ist, wenn die Vorzugsachse des Sicherungselementes parallel zum äußeren magnetischen Wechselfeld ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (1) zumindest einen ausgewählten Bereich (2) aufweist, in dem der Entmagnetisierungsfaktor (E) des weichmagnetischen Material (3) derart geändert ist, daß das charakteristische Signal (A(t)) eine vorgegebene Signalform aufweist.

2. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene charakteristische Signal (A(t)) vorzugsweise einen ausgeprägten Peak (4) aufweist.

3. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weichmagnetische Material (3) die Form eines Rings (5) mit einem äußeren Radius (R) und einem inneren Radius (r) hat.

4. Sicherungselement nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Bereiche (2) klappsymmetrisch bezüglich der Vorzugsachse (XV) des weichmagnetischen Materials (3) liegen.

5. Sicherungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgewählter Bereich (2) näherungsweise die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen, dessen Grundseite von einem Abschnitt des inneren Ringradius (r) gebildet wird und dessen der Grundseite gegenüberliegende Spitze auf dem äußeren Radius (R) liegt.

6. Sicherungselement nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den ausgewählten Bereichen (2) kein weich magnetisches Material (3) vorhanden ist.

7. Sicherungselement nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entmagnetisierungsfaktor (N) in den ausgewählten Bereichen (2) durch Entfernen von weichmagnetischem Material (3) gezielt verändert ist.

8. Sicherungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weichmagnetische Material (3) vorzugsweise entlang der Schenkel des dreieckförmigen Bereiches (2) und in streifenförmigen Abschnitten (8), die parallel zu einer an den inneren Radius (r) gelegten und die Grundseite des Dreiecks bildenden Tangente angeordnet sind, entfernt ist.

9. Sicherungselement nach Anspruch 1, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (1) aus zumindest zwei Lagen (6) des weichmagnetischen Materials (3) besteht, wobei die Vorzugsachsen (XV) der Lagen (6) vorzugsweise um einen Winkel von 360°/(2·n) relativ zueinander gedreht sind, wobei n die Anzahl der Lagen (6) kennzeichnet.

10. Sicherungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen zwei der Lagen (6) des weichmagnetischen Materials (3) eine Lage (6) aus halbhart- oder hartmagnetischem Material (7) vorgesehen ist.

11. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem weichmagnetischen Material (3) um ein sog. Dünnschichtmaterial handelt.