DE202007019620U1

DE202007019620U1 - Mehrdimensional les- und beschreibbare RFID-Transponderanordnung für Faltprodukte

Info

Publication number: DE202007019620U1
Application number: DE202007019620.2U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2014-08-12
Anticipated expiration: 2017-03-15

Abstract

Transporteinheit, insbesondere Behältnis, mit mindestens zwei Oberflächenbereichen, die geneigt zueinander ausgebildet sind, und einem Transponder, insbesondere einem RFID-Transponder, der eine Antennenstruktur aufweist, wobei die Antennenstruktur mindestens teilweise auf den zwei Oberflächenbereiche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche und damit die auf den Oberflächenbereichen ausgebildeten Teile der Antennenstruktur derart zueinander geneigt und die Teile der Antennenstruktur auf den Oberflächenbereichen derart ausgebildet sind, dass die Antennenstruktur eine solche Richtcharakteristik aufweist, dass die Transponder aus zwei verschiedenen Richtungen optimal auslesbar ist, insbesondere weist die Richtcharakteristik der Antennenstruktur zwei in einem Winkel zueinander ausgebildete Hauptkeulen auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrdimensional gut les- und beschreibbare RFID-Transponderanordnung für Faltprodukte, wie z. B. Faltschachtel, Heft- oder Buchhüllen oder andere dreidimensionale Produkte, die durch Falten aus einer Bahn oder einem Bogen hergestellt werden.
Stand der Technik
RFID bezeichnet Verfahren zur automatischen Identifizierung von Objekten über Funk. Der Einsatz von RFID-Systemen eignet sich grundsätzlich überall dort, wo automatisch gekennzeichnet, erkannt, registriert, gelagert, überwacht oder transportiert werden muss. RFID-Systeme werden in vielfältigen Varianten angeboten. Trotz der großen Bandbreite der RFID-Lösungen ist jedes RFID-System durch die folgenden drei Eigenschaften definiert:

1. Elektronische Identifikation: Das System ermöglicht eine eindeutige Kennzeichnung von Objekten durch elektronisch gespeicherte Daten.
2. Kontaktlose Datenübertragung: Die Daten können zur Identifikation des Objekts drahtlos über einen Funkfrequenzkanal ausgelesen werden.
3. Senden auf Abruf (on call): Ein gekennzeichnetes Objekt sendet seine Daten nur dann, wenn ein dafür vorgesehenes Lesegerät diesen Vorgang abruft.

Ein RFID-System besteht technologisch betrachtet aus zwei Komponenten, einem Transponder und einem Lesegerät: Der Transponder – auch als „Tag” bezeichnet – fungiert als eigentlicher Datenträger. Er wird an einem Objekt angebracht (beispielsweise an einer Ware oder einer Verpackung) bzw. in ein Objekt integriert (z. B. in eine Chipkarte) und kann kontaktlos über Funktechnologie ausgelesen und je nach Technologie auch wieder beschrieben werden. Grundsätzlich setzt sich der Transponder aus einer integrierten Schaltung und einem Radiofrequenzmodul zusammen. Auf dem Transponder sind eine Identifikationsnummer und weitere Daten über den Transponder selbst bzw. das Objekt, mit dem dieser verbunden ist, gespeichert.
Für den Einsatz zur Kennzeichnung von Einzelprodukten, dem so genannten Single-Item-Tacking ist besonders die UHF-Technologie geeignet., da die Antennen einfach aufgebaut sind und in hervorragender Weise drucktechnisch hergestellt werden können. UFH-Systeme arbeiten typischerweise in einem Frequenzbereich von 800–940 MHZ oder bei 2,45 GHZ. Kennzeichnend für die UFH-Antenne ist die Dipolstruktur. Ein gattungsförmiger Vertreter einer solchen Dipolstruktur und das zugehörige Herstellungsverfahren ist unter anderem in der DE 10 2005 018 803 A1 offenbart.
UHF-Dipolantennen bestehen üblicherweise aus zwei linienförmigen und/oder flächenförmigen leitfähigen Strukturen, zwischen denen ein kurzer nicht leitfähiger Bereich angeordnet ist. An dieser Unterbrechungsstelle wird der RFID-Chip angeordnet.
Die Dipolantennen können in unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden. Ein häufig angewandtes Herstellungsverfahren ist das Ätzverfahren, bei dem eine photostrukturierte Metalloberfläche geätzt wird und somit eine Antennenstruktur erzeugt wird. Ebenso ist es bekannt Antennen zu prägen oder in einem Heißfolienprägeprozess oder im Kaltfolientransfer die Antennen zu erzeugen. Ein besonders kostengünstiger Herstellungsprozess ist der Direktdruck der Antennen auf das Druckgut mit einem der Massendruckverfahren Offset-, Tief-, Flexo- oder Siebdruck mit leitfähigen Druckfarben. Gattungsmäßige Vertreter solcher in Massendruckverfahren hergestellten RFID-Antennen sind unter anderem in den Patentoffenlegungsschriften DE 10 2004 019 412 A1 , DE 10 2004 007 458 A1 , DE 10 2004 007 457 A1 und DE 103 35 203 A1 offenbart.
Antennen können ebenso mit einem Tintenstrahldrucker oder durch additiv aufbauenden Verfahren erzeugt werden, bei der eine sehr dünne Schicht stromlos oder elektro-galvanisch mit einer leitenden Schicht verbunden wird.
In den Patentoffenlegungsschriften DE 10 2004 019 412 A1 , DE 10 2004 007 458 A1 , DE 10 2004 007 457 A1 und DE 103 35 203 A1 wird unter anderem aus Kostengründen die Antennen direkt auf das Substrat zu drucken, aus dem später das Faltprodukt gefertigt wird.
Der z. Zt. Noch häufigere Anwendungsfall besteht darin, dass ein Etikett, bestehend aus einem Trägermaterial, auf dem sich die Antenne und der Chip befinden, auf das Druckprodukt aufgeklebt wird. Gattungsmäßige Vertreter solcher Etiketten sind unter anderem in der Patentschrift EP 1035 503 B1 offenbart.
Das am häufigsten vorzufindende Faltprodukt ist die Faltschachtel. Nachfolgend wird ein typischer Faltschachtel-Herstellungsprozess beschrieben. Zur Herstellung einer Faltschachtel wird ein flach liegender Kartonbogen meist zu mehreren Nutzen bedruckt. Dieser bedruckte Bogen wird aus Gründen des Scheuerschutzes und aus optischen Gründen, Steigerung des Veredelungsgrades, meistens lackiert. Der Lackauftrag kann innerhalb der Druckmaschine in einem Lackwerk oder außerhalb der Druckmaschine in einer separaten Lackiermaschine erfolgen. Danach kann der bedruckte Druckbogen weiteren Veredelungsschritten unterworfen werden, z. B. einem Prägevorgang. Nach dem letzten Veredelungsschritt am Ganzbogen werden die Faltschachtelnutzen in einer Bogenstanze in einzelne flach liegende Nutzen oder Faltschachtelabschnitte (1) ausgestanzt. Gleichzeitig oder unmittelbar nach dem Stanzvorgang erfolgt auch das Einbringen von Rillen (2), die für das Falten der Faltschachtel erforderlich sind. Die einzelnen Faltschachteln werden in einer Ausbrechvorrichtung oder von Hand separiert, wobei gleichzeitig die nicht benötigten Bogenbestandteile entfernt werden. Die einzelnen flach liegenden Faltschachtelnutzen oder Faltschachtelabschnitte (1) werden dann in einer Klebemaschine zu einer fertigen Faltschachtel geformt. Dazu wird auf eine oder mehrere Klebelasche/n des Faltschachtelabschnitts oder -nutzens (1) Klebstoff aufgebracht und anschließend die Faltschachtel über eine Bänderführung so gefaltet, dass die Klebelasche mit der Innenseite des gegenüberliegenden Faltschachtelabschnitts in Kontakt kommt und mit dieser verklebt wird. Die Verklebung wird üblicherweise gefördert, indem durch ein Pressen der Kontakt zwischen der Klebelasche und der Gegenseite gesteigert wird. Aus dem eindimensionalen Gebilde, dem Druckbogen, wurde ein drei-dimensionales Gebilde, eine Faltschachtel. Die Faltschachtel kann durch ihre drei Dimensionen Höhe (H), Breite (B) und Länge (L) beschrieben werden.
Während des Prozesses der Faltschachtelherstellung kann der Faltschachtelabschnitt mit einem RFID-Transponder versehen werden. Dies kann einerseits geschehen, indem die Antennenstruktur (5) mit leitfähiger Druckfarbe, zum Beispiel metallisch gefüllte Druckfarben, gedruckt wird und anschließend ein Strap mit einem Chip (6) oder ein Chip (6) auf der Antennenstruktur (5) platziert wird. Es sind auch Verfahren bekannt geworden die Antennenstruktur (5) und den Chip (6) vollständig oder in großen Teilen drucktechnisch herzustellen.
Alternativ zu den Verfahren, bei denen die Antennenstruktur (5) direkt auf das Faltschachtelmaterial aufgedruckt wird, kann das Faltschachtelmaterial auch mit einem Etikett, einem so genannten Smart-Tag, beklebt werden, das eine RFID-Funktionalität trägt. Dabei ist es im Sinne der Erfindung unerheblich, wie dieses Etikett hergestellt wurde.
Im Folgenden wird der Begriff Lesbarkeit vereinfachend für alle Schreib- und Auslesevorgänge zwischen dem RFID-Reader und dem RFID-Transponder benutzt. Der Begriff Chip umfasst Chips, die in klassischer Siliziumtechnologie oder auf drucktechnische Weise hergestellt wurden. In einem erweiterten Sinn umfasst er auch die Chipless-Technologie der 1 bit Transponder zur Warensicherung.
Ein Ziel der RFID-Technologie auf Einzelverpackungen ist es, die Bestandspflege in Verkaufsstellen zu verbessern. Dabei stehen oftmals Verpackungen hinter- und nebeneinander, wodurch die Lesbarkeit der RFID-Transponder oftmals eingeschränkt wird. Auch schränken Verkaufsregale durch ihre Bauform oder durch ihre Bauart die Lesbarkeit häufig ein. Gerade metallische Regalböden schränken die Lesbarkeit unter bestimmten Winkeln ein.
Die Lesbarkeit der RFID-Transponder ist dann besonders gut, wenn Antenne des RFID-Readers und die Antennenstruktur des RFID-Tags parallel zueinander ausgerichtet sind. Dies ist aber in vielen Fällen nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es die Lesbarkeit von RFID-Transpondern auch unter den schwierigen Umfeldbedingungen zu gewährleisten. Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs. Sinnvolle Weiterentwicklungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausgestaltung der Erfindung
Die 1 zeigt einen Faltschachtelzuschnitt (1), der Rilllinien (2) zum Falten einer Faltschachtel aufweist. Mit den Bezeichnungen H (Höhe), L (Länge) und B (Breite) sind die Wegstrecken angegeben, die bei der aufgerichteten Faltschachtel (4), wie in 2 dargestellt, die jeweiligen Dimensionen der Faltschachtel (4) darstellen.
Die Lesbarkeit des RFID-Tags wird in einer ersten Ausprägung der Erfindung dadurch verbessert, dass die Antennenstruktur (5), vorzugsweise eine Dipolstruktur, sich über eine Rilllinie (2) erstreckt, so dass im aufgerichteten Zustand der Faltschachtel (4) die Antennenstruktur (5) sich über zwei Dimensionen erstreckt. Vorzugsweise wird die Antennenstruktur (5) so platziert, dass der Chip (6) des RFID-Transponders, wie in 6 dargelegt, direkt in der Rilllinie (2) zum Liegen kommt. Dadurch kann der Chip (6) etwas in die Vertiefung der Rilllinie (2) eintauchen und ist zusätzlich mechanisch geschützt.
Der Chip (6) baut in der Regel etwas höher als die Antennenstruktur, so dass er leicht mechanisch abgerissen werden kann. Dies kann zum Beispiel bei einem Transponder, der außen an der Verpackung angebracht ist, durch Transportschäden oder bei einem Transponder, der innen in der Verpackung angebracht worden ist durch den Befüllvorgang der Verpackung geschehen.
Der wesentliche Vorteil einer solchen Anordnung des RFID-Transponders besteht aber darin, dass der Transponder unter zwei verschiedenen Betrachtungswinkeln optimal ausgelesen werden kann, da immer mindestens ein Teil der Antennenstruktur parallel oder annähernd parallel zu der Antenne des RFID-Readers platziert ist. Dies ermöglicht die Auswertungen größerer Mengen von Warenbeständen, da der Warenvorrat aus zwei verschiedenen Winkeln ausgelesen werden kann.
In einer Erweiterung erstreckt sich die Antennenstruktur (5) des RFID-Transponders über drei Dimensionen der Faltschachtel (4). Dies kann zum Beispiel erfolgen, indem der RFID-Transponder in einer Ecke der Faltschachtel (4) platziert wird und Teile der Antennenstruktur (5) sich über die drei Dimensionen der Faltschachtel erstrecken.
Zum Einsatz kommen dabei RFID-Transponder, deren Antennenstruktur (5) sich über drei Dimensionen erstrecken. Dies kann eine Antennenstruktur (5) sein, die mehrere Arme aufweist, die sich über die drei Dimensionen erstrecken können, wie in 4 dargelegt. Oder es sind Antennenstrukuren (5), deren Dipolantennen so geformt sind, wie in 5 dargestellt, dass sie sich mindestens teilweise über drei Dimensionen erstrecken können.
Durch die erfindungsgemäß gefundene Lösung kann die Sicherheit der Auslesung unter den Bedingungen der Pulklesung (Auslesung mehrerer RFID-Tags zu demselben Zeitpunkt) deutlich verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Faltschachtelzuschnitt
2: Rilllinie
3: Stanzlinie (Außenkontur der Faltschachtel)
4: Aufgerichtete Faltschachtel
5: Antennenstruktur (RFID-Antenne)
6: Chip, auf Silizium-Basis oder teilweise drucktechnisch hergestellt
7: Teillast der Antennenstruktur mit anderer Winkelung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005018803 A1 [0004]
DE 102004019412 A1 [0006, 0008]
DE 102004007458 A1 [0006, 0008]
DE 102004007457 A1 [0006, 0008]
DE 10335203 A1 [0006, 0008]
EP 1035503 B1 [0009]

Claims

Transporteinheit, insbesondere Behältnis, mit mindestens zwei Oberflächenbereichen, die geneigt zueinander ausgebildet sind, und einem Transponder, insbesondere einem RFID-Transponder, der eine Antennenstruktur aufweist, wobei die Antennenstruktur mindestens teilweise auf den zwei Oberflächenbereiche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche und damit die auf den Oberflächenbereichen ausgebildeten Teile der Antennenstruktur derart zueinander geneigt und die Teile der Antennenstruktur auf den Oberflächenbereichen derart ausgebildet sind, dass die Antennenstruktur eine solche Richtcharakteristik aufweist, dass die Transponder aus zwei verschiedenen Richtungen optimal auslesbar ist, insbesondere weist die Richtcharakteristik der Antennenstruktur zwei in einem Winkel zueinander ausgebildete Hauptkeulen auf.
Transporteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit mindestens drei zueinander geneigt ausgebildete Oberflächenbereiche aufweist, wobei die Antennenstruktur mindestens teilweise auf den drei Oberflächenbereichen ausgebildet ist.
Transporteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung von zwei der Oberflächenbereiche zueinander etwa 90 Grad beträgt.
Transporteinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungen eines der drei Oberflächenbereiche zu den anderen beiden Oberflächenbereichen, insbesondere die Neigungen der drei Oberflächenbereiche zueinander, jeweils etwa 90 Grad beträgt.
Transporteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Oberflächenbereiche, insbesondere zwei der Oberflächenbereiche, plan ausgeführt ist/sind.
Transporteinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Oberflächenbereiche plan ausgeführt sind.
Faltprodukt mit mindestens zwei Oberflächenbereichen, die in einem ungefalteten Zustand des Faltprodukts nicht geneigt zueinander und in einem gefalteten Zustand des Faltprodukts geneigt zueinander ausgebildet sind, und einem Transponder, insbesondere einem RFID-Transponder, der eine Antennenstruktur aufweist, wobei die Antennenstruktur mindestens teilweise auf den zwei Oberflächenbereichen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im gefalteten Zustand des Faltprodukts die Oberflächenbereiche und damit die auf den Oberflächenbereichen ausgebildeten Teile der Antennenstruktur derart zueinander geneigt und die Teile der Antennenstruktur auf den Oberflächenbereichen derart ausgebildet sind, dass die Antennenstruktur im gefalteten Zustand des Faltprodukts eine solche Richtcharakteristik aufweist, dass die Transponder aus zwei verschiedenen Richtungen optimal auslesbar ist, insbesondere weist die Richtcharakteristik der Antennenstruktur im gefalteten Zustand des Faltprodukts zwei in einem Winkel zueinander ausgebildete Hauptkeulen auf.
Faltprodukt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltprodukt mindestens drei Oberflächenbereiche aufweist, die im ungefalteten Zustand des Faltprodukts nicht geneigt zueinander und im gefalteten Zustand des Faltprodukts geneigt zueinander ausgebildet sind, wobei die Antennenstruktur mindestens teilweise auf den drei Oberflächenbereichen ausgebildet ist.
Faltprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung von zwei der Oberflächenbereiche zueinander im gefalteten Zustand des Faltprodukts etwa 90 Grad beträgt.
Faltprodukt nach einem der Ansprüche 8 bis 9. dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungen eines der drei Oberflächenbereiche zu den anderen beiden Oberflächenbereichen, insbesondere die Neigungen der drei Oberflächenbereiche zueinander, im gefalteten Zustand des Faltprodukts jeweils etwa 90 Grad beträgt.
Faltprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Oberflächenbereiche, insbesondere zwei der Oberflächenbereiche, plan ausgeführt ist/sind.
Faltprodukt nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Oberflächenbereiche plan ausgeführt sind.
Transporteinheit oder Faltprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit oder das Faltprodukt Vollpappe, Karton, Kunststoff oder ein Verbundmaterial aufweist oder daraus besteht.
Transporteinheit oder Faltprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur unmittelbar auf der Transporteinheit oder dem Faltprodukt ausgebildet ist.
Transporteinheit oder Faltprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur eine Dipolantenne ist.
Transporteinheit oder Faltprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder einen Chip aufweist, wobei der Chip insbesondere Silizium enthält oder daraus besteht oder drucktechnisch hergestellt ist.
Faltprodukt nach einem Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltprodukt, insbesondere eine Faltschachtel, eine Rille, insbesondere eine Rilllinie, zum Falten des Faltprodukts aufweist.
Faltprodukt nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip in der Rille des Faltprodukts angeordnet ist.