Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft elektronische
Artikelüberwachungssysteme (EAS) und darin verwendete Etiketten, und
insbesondere solche Etiketten, bei denen die Magnetisierung eines
Stücks aus magnetischem Material in dem Etikett durch ein
wechselndes Magnetfeld in einer Abfragezone geändert wird,
so daß erfaßbare Signale erzeugt werden, die die Gegenwart
des Etiketts anzeigen.
Zugrundeliegender Stand der Technik
-
Es ist wohlbekannt, ein Stück aus magnetischem Material mit
niedriger Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität als
EAS-Etikett zu verwenden. Solche Etiketten wurden
vielleicht erstmals offenbart im Französischen Patent Nr.
763,681, das 1934 Pierre Arthur Picard erteilt wurde. In
jüngerer Zeit ist es relativ gut bekannt geworden,
besonders konfigurierte Stücke zu verwenden, beispielsweise
längliche Streifen aus einem Material hoher Permeabilität,
um die Erzeugung von Oberschwingungen sehr hoher Ordnung zu
erleichtern, was die Zuverlässigkeit verbessert, mit der
solche Etiketten von Signalen anderer Gegenstände wie
Rahmen von Aktenkoffern, Regenschirmen etc. zu unterscheiden
sind. Solche Anwendungsgebiete sind beispielsweise in den
US-Patenten Nr. 3,665,449, 3,790,945 und 3,747,086
erläutert. Nachdem solche länglichen Streifen im allgemeinen nur
dann erfaßbar sind, wenn das Abfragefeld mit den Streifen
ausgerichtet ist, ist aus solchen Veröffentlichungen auch
bekannt, eine multidirektionale Antwort zu erzeugen, indem
man multidirektionale Felder in der Abfragezone vorsieht,
und indem man zusätzliche Streifen in einer L-, T- oder X-
Konfiguration vorsieht. Alternativ ist im US-Patent Nr.
4,074,249 (Minasy) vorgeschlagen, die multidirektionale
Antwort dadurch zu erhalten, daß man den streifen
halbmondförmig ausbildet. Ferner ist aus dem US-Patent Nr.
4,249,167 (Purington et al.) bekannt, ein deaktivierbares,
multidirektional antwortendes Etikett herzustellen, indem
man zwei längliche, in einer X-Konfiguration angeordnete
Streifen aus Permalloy vorsieht, wo neben und kolinear zu
jedem Permalloystreifen ein paar harte magnetische Stücke
angeordnet sind.
-
Immer noch ausgehend von der Tatsache, daß eine
Konfiguration mit einem länglichen oder "offenen" Streifen erwünscht
ist, um eine Antwort in Form einer Oberschwingung sehr
hoher Ordnung zu erhalten, ist im US-Patent Nr. 4,075,618
(Montean) offenbart, daß ein Etikett, das in der Lage ist,
Oberschwingungen sehr hoher Ordnung zu erzeugen, und
dadurch in einem System eingesetzt werden kann, wie es im
Patent '449 beschrieben ist, dadurch hergestellt werden
könnte, daß man einen kurzen Streifen aus einem Material
hoher Permeabilität, der nicht lang genug ist, um der
Definition eines "offenen" Streifens zu entsprechen, mit
Flußkollektoren versieht. Picard schlägt auch vor,
Polvorsprünge vorzusehen, um die Empfindlichkeit zu erhöhen,
während Fearon im Patent '945 die Verwendung von Pol-Coupons
vorschlägt, um den Magnetfluß zu sammeln.
-
Etiketten wie sie durch Elder, Fearon, Peterson, Minasy und
Montean in den obigen Patenten offenbart werden hatten alle
einen gewissen wirtschaftlichen Erfolg. Der Einsatz dieser
Etiketten war jedoch begrenzt durch ihre Größe und durch
die immer noch in erster Linie längliche Form, die bislang
für notwendig gehalten wurde.
-
EAS-Systeme, in denen die Etiketten der vorliegenden
Erfindung besonders nützlich sind, erzeugen innerhalb der
Abfragezone normalerweise Felder in einer Vielzahl von
Richtungen.
Wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4,300,183
(Richardson) offenbart ist, können solche unterschiedlich
gerichteten Felder dadurch erzeugt werden, daß man in
Spulen auf entgegengesetzten Seiten der Abfragezone Ströme
fließen läßt, die abwechselnd phasengleich und
phasenverschoben sind. Die dabei entstehenden gleich und
entgegengesetzt gerichteten Felder können an jeder Stelle in einer
Richtung merklich schwächer sein als in einer anderen.
Demzufolge kann ein bestimmtes Etikett inakzeptabel sein, wenn
es nur dann zuverlässig erfaßbar ist, wenn es in der
Richtung ausgerichtet ist, die zu den stärksten durch das EAS-
System erzeugten Feldern gehört. Vorzugsweise hätte ein
kommerziell verwendbares Etikett eine solche
Empfindlichkeit, daß es unabhängig von seiner Ausrichtung in der Zone
zuverlässig erfaßbar ist, doch praktisch gesehen ist es
nicht notwendig, Etiketten in wirklich jeder Ausrichtung
und/oder Lage in der Zone zu erfassen.
-
Typische EAS-Systeme, die in Verbindung mit Etiketten von
der Art eines länglichen "offenen" Streifens verwendet
werden können, sind die Systeme vom Typ WH-1000 und WH-1200,
die von der Minnesota Mining and Manufacturing Company
vertrieben werden. Solche Systeme erzeugen zum Beispiel
normalerweise in den Abfragezonen Magnetfelder, die mit 10 kHz
wechseln, und die in der Mitte der Zone eine
Mindestfeldstärke von ungefähr 96 A/m besitzen, wenn die in Spulen auf
entgegengesetzen Seiten der Zone erzeugten Felder
entgegengesetzt gerichtet sind, und von ungefähr 192 A/m wenn sie
gleich gerichtet sind. Die Empfängerabschnitte solcher
Systeme verarbeiten Signale von den Empfängerspulen, die in
Platten im Bereich der Abfragezone positioniert sind, und
aktivieren eine Alarmschaltung, wenn Signale erfaßt werden,
die Oberschwingungen sehr hoher Ordnung des angelegten
Magnetfelds entsprechen.
-
Um die Leistung verschiedener Etiketten zu vergleichen,
verwendet man geeigneterweise eine Testvorrichtung, die
Felder erzeugt, die in einer vorbestimmten Frequenz
wechseln und eine steuerbare Feldstärke besitzen, die mit den
in solchen EAS-Systemen auftretenden Feldstärken
vergleichbar ist. Die Testvorrichtung sollte Signale gemäß den
Oberschwingungskennlinien, auf denen solche Systeme beruhen,
erfassen und Empfindlichkeitswerte liefern, die ausgehend
von einem herkömmlichen Etikett gültige
Vergleichsergebnisse liefern.
-
Eine solche Testvorrichtung ist vorzugsweise an einem
derzeit im Handel erhältlichen Etikett geeicht, beispielsweise
an einem von der Minnesota Mining and Manufacturing Company
hergestellten Erkennungsstreifen der Marke Whispertape WH-
0117, der aus einem 6,7 cm langen, 1,6 mm breiten und 0,02
mm dicken amorphen Metall hergestellt ist und die folgende
Nennzusammensetzung hat (in %): Co:69%; Fe:4,1%; Ni:3,4%;
Mo:1,5%; Si:10%; und B:12%, und der als streifen Nr. 2705M
bei der Allied-Signal Corporation erhältlich ist. Ein
solches Etikett wird parallel zum Feld der Testvorrichtung
eingesetzt, und die Verstärkung wird so eingestellt, daß
ein standardisierter Empfindlichkeitswert von 1,0 bei einem
10 kHz-Feld von 96 A/m angezeigt wird, was die
Mindestfeldstärke ist, bei der ein solches Etikett zuverlässig erfaßt
werden könnte. Bei einer höheren Feldstärke von 112 A/m
wurde eine Empfindlichkeit von 4,8 festgestellt, wenn das
amorphe Etikett ähnlich ausgerichtet war.
-
Seit langem ist es schon erwünscht, die Länge solcher
länglichen Etiketten zu minimieren. Kurze streifen sind jedoch
nicht empfindlich genug, um selbst bei einer hohen
Feldstärke und bei einer Dimensionierung, mit der eine
größtmögliche Antwort in Form von Oberschwingungen hoher Ordnung
erreicht wird, auch nur annähernd akzeptabel zu sein. Wenn
kurzer Stücke außerdem so dimensioniert sind, daß
Polvorsprünge
proportional zu dem in Fig. 7 dargestellten
Vorsprung von Picard sind, bei dem die Länge des
Mittelabschnitts etwa das 8fache der Breite in der Mitte beträgt,
und die Gesamtlänge etwa das 13fache der Breite in der
Mitte beträgt, ist die Empfindlichkeit immer noch
inakzeptabel. Ein 0,02 mm dickes Band aus dem oben beschriebenen
amorphen Metall wurde beispielsweise in 2,5 cm lange
Streifen mit einer Breite von 1,6 mm, 0,8 mm und 0,5 mm
geschnitten. Außerdem wurde ein 2,5 cm langes und 1,6 mm
breites Stück mit Polvorsprüngen nach "Picard" versehen.
Die in der folgenden Tabelle angegebenen relativen
Empfindlichkeiten wurden dann mit dem oben bereits erläuterten
Verfahren ermittelt.
Feld-stärke A/m
"Picard"-Etikett mit Polanschlüssen an jedem Ende eines 1,6 mm breiten Streifens
Streifenbreite (mm) und Verhältnis L/ A
-
Man sieht also, daß unabhängig davon, ob die Streifen sehr
schmal waren, wodurch die Entmagnetisierungseffekte
minimiert wurden, oder ob sie breiter waren, wodurch sich eine
größere Gesamtmasse ergab, in allen Fällen ein
inakzeptabler Empfindlichkeitswert entstand. Die standardisierten
Empfindlichkeitswerte von 0,02, 0,26 und 0,46, die bei den
drei oben angegebenen Feldstärken für das "Picard"-Etikett
festgestellt wurden, waren zwar den bei einem einzelnen
Streifen festgestellten überlegen, was darauf hindeutet,
daß durch Vorsehen von Polvorsprüngen gemäß dem Stand der
Technik eine Steigerung der Empfindlichkeit erreicht wird,
aber derartige Vorteile sind noch nicht ausreichend, um zu
einem auch nur annähernd akzeptablen Etikett zu führen.
Offenbarung der Erfindung
-
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen länglichen, als
"offener Streifen" ausgebildeten Etiketten, bei denen eine
gewünschte Antwort in Form von Oberschwingungen hoher
Ordnung erzielt wurde, indem das Verhältnis zwischen Länge und
Querschnittsfläche über einem bestimmten Mindestwert
gehalten wurde, und bei denen eine multidirektionale Antwort
möglich ist, indem solche "offenen Streifen" in einer X-
oder L-Konfiguration kombiniert werden, wird bei dem
Etikett der vorliegenden Erfindung eine Oberschwingung hoher
Ordnung erzielt sowie eine multidirektionale Antwort, ohne
daß Streifen mit den Abmessungen "offener Streifen"
vorhanden sein müssen. Bei dem vorliegenden Etikett wird eine
Vielzahl kurzer Streifen verwendet, wo Paare von Streifen
parallel zueinander an gegenüberliegenden Seiten einer
geschlossenen ebenen Form, z.B. eines Quadrats, angeordnet
sind. Vorzugsweise sind die Enden jedes Streifens so
positioniert, daß sie sich gerade mit der Außenkante eines
kreuzenden Streifens überlappen, aber die Streifen können
auch bis zu etwa 25 % der Gesamtlänge zurückgesetzt sein,
so daß eine übereinander geschichtete Konfiguration
entsteht. Die einander kreuzenden Streifen sind magnetisch
miteinander gekoppelt. Demgemäß wird durch ein erstes Paar
von Stücken im Bereich der entgegengesetzten Enden eines
zweiten Paares von Stücken der Magnetfluß gesammelt und
konzentriert, der zu einem parallel zu dem zweiten Paar von
Stücken in dem zweiten Paar verlaufenden Magnetfeld gehört.
Ferner wird bei einer solchen Konfiguration eine
multidirektionale Antwort erzielt, da der zu einem im Winkel zu
dem ersten Feld angeordneten Feld gehörige und damit
parallel zu dem obengenannten ersten Paar von Stücken
verlaufende
Magnetfluß nun von dem zweiten Paar von Stücken
gesammelt und konzentriert wird.
-
Jedes Paar von Stücken kann als Flußkollektoren wirken,
wenn es in bezug auf ein externes Magnetfeld richtig
angeordnet ist, oder wirkt alternativ als Schaltsektion, die
die gewünschte Antwort in Form von Oberschwingungen sehr
hoher Ordnung erzeugt, solange die benachbarten den
Magnetfluß sammelnden Stücke eine signifikante Menge Magnetfluß
sammeln und konzentrieren. Wenn der Magnetfluß auf diese
Weise konzentriert wird, wird die effektive
Magnetflußdichte so erhöht, daß die Magnetisierung in den
Schaltstükken sehr rasch bei jeder Umkehrung des angelegten
Magnetfeldes umgekehrt wird, und Oberschwingungen sehr hoher
Ordnung bei einer bestimmten einwirkenden Feldstärke erzeugt
werden. Man hat auch festgestellt, daß die von solchen
Etiketten erzeugten Signale zwar Oberschwingungen sehr hoher
Ordnung enthalten, aufgrund derer eine Erfassung
zuverlässig möglich ist, aber auch verschiedene andere isolierbare
Kennwerte enthalten, aufgrund derer die Etiketten auch in
anderen Systemen einsetzbar sind, in denen Oberschwingungen
an sich vielleicht nicht isoliert werden.
-
Die das vorliegende Etikett bildenden magnetischen Stücke
haben vorzugsweise eine Gesamtlänge im Bereich zwischen 10
und 40 mm und eine Breite im Bereich zwischen 0,8 und 4,8
mm, und bestehen vorzugsweise aus dünnen Lagen, Folien oder
Bändern mit einer Dicke im Bereich von 0,01 bis 0,05 mm.
Die obigen Abmessungen dienen nur als Anhaltspunkt und sind
unkritisch. Längere und schmalere Paare von Stücken
verhalten sich mehr wie "offene Streifen", so daß die
magnetflußsammelnden Eigenschaften des anderen Paares von Stücken
weniger notwendig werden, aber das Etikett wird dann für
viele Anwendungen ungeeignet groß. Alternativ sind zwar
kürzere Stücke mit Flußkollektoren für solche Anwendungen
besser geeignet, aber die Einschränkungen hinsichtlich der
Größe werden letztendlich verhindern, daß ein hinreichend
erfaßbares Signal erzeugt wird.
-
Die Stücke bestehen wünschenswerterweise aus magnetischen
Materialien mit hoher Permeabilität und niedriger
Koerzitivfeldstärke, wie zum Beispiel Permalloy, Supermalloy oder
dergleichen, und aus analogen amorphen Materialien wie die
Meglas Legierungen 2826MB2 und 2705M von der Allied-Signal
Corporation, und die Vitrovac Legierungen 6025X, 6025Z-2,
etc. von der Vacuumschmelze GmbH.
-
Ein Etikett wie das oben beschriebene hat praktischerweise
zwei Zustände, d.h. es ist reversibel deaktivierbar und
reaktivierbar, indem mindestens ein Stück aus remanent
magnetisierbarem Material neben den Stücken mit hoher
Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke eingebaut ist,
wobei dieses Stück dann, wenn es magnetisiert ist, Felder
erzeugt, die die Magnetisierung des benachbarten Stückes mit
niedriger Koerzitivfeldstärke vormagnetisieren, so daß die
durch das wechselnde Magnetfeld in den Abfragezogen
entstehende Antwort des Etiketts
geändert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform eines deaktivierbaren Etiketts der vorliegenden
Erfindung;
-
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
des Etiketts der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren
deaktivierbaren Etiketts gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 4 veranschaulicht ein Verfahren zur kostengünstigen
Herstellung der Etiketten der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 5 ist eine teilweise Draufsicht auf eine Folie, die
eine Anzahl von noch nicht abgelösten Etiketten enthält,
die nach dem Verfahren von Fig. 4 hergestellt sind; und
-
Fig. 6 ist eine Seitenansicht entlang der Linie 6-6 in Fig.
5.
Ausführliche Beschreibung
-
Wie in der perspektivischen Ansicht von Fig. 1 dargestellt,
umfaßt das Etikett 10 in einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen Träger 12, auf dem vier Streifen 14,
16, 18 und 20 aus einem Material mit niedriger
Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität, beispielsweise
Permalloy, positioniert sind. Wie dort ebenfalls gezeigt ist, ist
jeder der Streifen so positioniert, daß er an seinen Enden
jeweils magnetisch mit einem kreuzenden Streifen gekoppelt
ist. Nachdem die Funktionsweise des Etiketts weitgehend vom
Grad der magnetischen Kopplung zwischen den einander
kreuzenden Streifen abhängt, ist es wünschenswert, daß die
Streifen an den Kreuzungspunkten so nah wie möglich
beieinander positioniert sind. Die Streifen können zwar mittels
einer dünnen Klebstoffschicht miteinander verbunden sein,
doch sollte jeder der Streifen vorzugsweise derart auf den
Träger 12 aufgeklebt sein, daß zwischen den Streifen an den
jeweiligen Kreuzungspunkten überhaupt kein Klebstoff
vorhanden ist. Ferner kann, falls gewünscht, eine schützende
Deckschicht (nicht dargestellt) aufgebracht sein und
zusätzlich auf den Träger 12 aufgeklebt sein, so daß die
Streifen sandwichartig dazwischen angeordnet sind und die
Streifen an den jeweiligen Kreuzungspunkten zusammengepreßt
werden.
-
In der Ausführungsform von Fig. 1 hat das Etikett 10 zwei
Zustandsformen, so daß es wahlweise deaktivierbar und
reaktivierbar ist. Ein solches Merkmal ergibt sich, wenn jeder
der Streifen 14, 16, 18 bzw. 20 mindestens einen Abschnitt
aus einem remanent magnetisierbaren Material wie zum
Beispiel Vicalloy enthält. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der
Streifen 14 mit zwei Stücken 22 und 24 aus Vicalloy
versehen, der Streifen 16 ist mit zwei solchen Stücken 26 und 28
versehen, der Streifen 18 ist mit zwei Stücken 30 und 32
versehen, und der Streifen 20 ist mit zwei Stücken 34 und
36 versehen. Ähnlich wie oben beschrieben müssen die
magnetisierbaren Stücke mit den benachbarten Stücken von
niedriger Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität magnetisch
gekoppelt sein, so daß dann, wenn die magnetisierbaren
Stücke magnetisiert sind, das dem magnetisierten Zustand
jedes Stückes entsprechende externe Magnetfeld mit dem
benachbarten Stück hoher Permeabilität gekoppelt ist, so daß
dieses Stück vormagnetisiert wird und die Magnetisierung
dieses Stückes umgekehrt wird, wenn das Etikett dem in
einer Abfragezone normalerweise vorhandenen wechselnden
Magnetfeld ausgesetzt ist. Somit ist jedes der
magnetisierbaren Stücke wünschenswerterweise oben auf dem Stück hoher
Permeabilität ohne störende Klebstoffschicht dazwischen
positioniert, wenngleich eine solche Schicht vorhanden sein
kann, und die gesamte Anordnung wird mittels einer
aufgeklebten Deckschicht (nicht dargestellt) in ihrer Position
gehalten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Etikett von
Fig. 1 wünschenswerterweise eine Gesamtabmessung von
ungefähr 2,54 cm². Das Substrat 12 kann also aus einer
dielektrischen Schicht wie zum Beispiel Kraftpapier, relativ
steifer Kunststoff oder dergleichen bestehen. Jedes der
Stücke 14 bis 20 von hoher Permeabilität ist
wünschenswerterweise ein Streifen aus Permalloy von ungefähr 2,54 cm
Länge und 2,5 mm Breite, wobei solche Streifen aus einer 15
um
dicken Materialschicht ausgeschnitten sind. Bei einer
solchen Konstruktion sind die magnetisierbaren Stücke 22
bis 36 kleine Rechtecke aus Vicalloy von ungefähr derselben
Breite (2,5 mm) und einer Länge, die größer ist als die
Länge von jedem der darunterliegenden Streifen von ungefähr
0,6 mm. Solche Chips können leicht aus einer Lage eines
solchen Materials ausgeschnitten werden.
-
Die Funktionsfähigkeit des Etiketts gemäß Fig. 1 wird stark
beeinflußt durch die magnetische Kopplung an den
Kreuzungspunkten der aneinanderliegenden Streifen. Die Streifen
können also an den jeweiligen Kreuzungspunkten durch eine
dünne Haftkleberschicht oder dergleichen verbunden sein.
Vorzugsweise sollte jedoch der durch eine solche
Klebstoffschicht bedingte Zwischenraum so schmal wie möglich
gehalten werden. In einer bevorzugteren Ausführungsform kann
eine Haftkleberschicht verwendet werden, um jeden dieser
Streifen direkt auf den Träger 12 aufzukleben, so daß die
Streifen an den Kreuzungsstellen in engem physischem
Kontakt stehen, ohne daß ein Klebstoff oder dergleichen die
jeweiligen Streifen voneinander trennt. Ferner kann eine,
ebenfalls in Fig. 1 nicht gezeigte, schützende Deckschicht
aufgebracht sein, die die Streifen schützt, eine
bedruckbare Fläche zum Aufbringen geeigneter kundenspezifischer
Kennzeichen darstellt und ferner, da sie direkt mit dem
Träger 12 verklebt sein kann, die jeweiligen streifen an
den Kreuzungspunkten zusammendrückt, um auf diese Weise den
Grad der magnetischen Kopplung weiter zu verbessern.
-
Um die Wirksamkeit einer übereinandergeschichteten
Konfiguration gemäß Fig. 1 zu beweisen, wurde eine Reihe von
Experimenten durchgeführt, bei denen Folienstreifen konstanter
Länge, aber unterschiedlicher Breite zusammen angeordnet
waren, wobei sich jeder Streifen in unterschiedlichem Maße
mit den Enden des benachbarten kreuz enden Streifens
überlappte. Insbesondere wurden Streifen aus einem amorphen
Material,
Typ 2705M von der Allied-Signal Corporation, mit
der folgenden Nennzusammensetzung (in %): co:69%; Fe:4,1%;
Ni:3,4%; Mo:1,5%; Si:10% und B:12%, und in einer Dicke von
0,8 Milli-Inch, hergestellt in einer Länge von 2,54 cm und
in Breiten im Bereich von 0,51 bis 3,05 mm in Schritten von
0,51 mm. Diese Streifen wurden in drei Sätzen angeordnet,
wobei bei einem Satz die Enden direkt abschlossen, so daß
kein Material an den Kreuzungspunkten überstand, während
bei dem zweiten und dem dritten Satz das Material 2,5 mm
bzw. 5,1 mm an den Kreuzungspunkten überstand. Solche
Probeetiketten wurden dann in der zuvor beschriebenen
Testvorrichtung getestet, die wechselnde Magnetfelder in einer
vorbestimmten Frequenz und in Feldstärken erzeugt, die mit
den in elektronischen Artikelüberwachungssystemen (EAS)
auftretenden Feldstärken vergleichbar sind. Diese
Vorrichtung war so ausgelegt, daß sie Signale gemäß
Oberschwingungskennlinien erfaßt, die in solchen EAS-Systemen
verwendet werden, und auf einem herkömmlichen Etikett basierende
Empfindlichkeitswerte liefert, die verwendbare
Vergleichsergebnisse gewährleisten. Ein solches standardetikett
besteht wünschenswerterweise aus einem streifen derselben
Zusammensetzung, einer amorphen Metallfolie einer Länge von
6,67 cm, einer Breite von 1,59 mm und einer Dicke von 20,3
um.
-
Wenn ein solches Etikett parallel zum Feld der
Testvorrichtung eingesetzt wurde, und die Verstärkung auf eine
standardisierte Empfindlichkeit eingestellt wurde, erhielt man
einen Empfindlichkeitswert von ungefähr 4 Volt bei einer
Spitzenfeldstärke von 160 A/m. Um einen direkten Vergleich
mit den in den Proben der vorliegenden Erfindung
verwendeten 2,54 cm langen Streifen zu erhalten, wurde ein solches
standardisiertes Etikett dann auf eine Länge von 2,54 cm
zugeschnitten, und die entsprechende Empfindlichkeit bei
einer Spitzenfeldstärke von 160 A/m wurde mit 0,08 Volt
ermittelt. Wenn zwei solcher 2,54 cm langen streifen Seite an
Seite angeordnet wurden und ungefähr 2,54 cm voneinander
beabstandet waren, wobei aber kein Paar von
gegenüberliegenden und magnetisch gekoppelten, kreuzenden Streifen
vorhanden war, war die Empfindlichkeit der zwei Streifen nicht
ganz das Doppelte der des zuvor festgestellten
Empfindlichkeitswertes, d.h. ein Empfindlichkeitswert von etwa 0,13
Volt wurde festgestellt. Die Empfindlichkeitswerte, die für
die Serie von Etiketten unterschiedlicher Breite und
unterschiedlicher Überlappung festgestellt wurden, sind unten in
Tabelle I angegeben. Diese Etiketten wurden so hergestellt,
daß jeder benachbarte Metallstreifen in engem ohmschen
Kontakt mit dem ihn kreuzenden Stück stand. Ferner wurden von
jeder Größe zwei Etiketten hergestellt, und jedes wurde in
der Testvorrichtung gemessen, indem zunächst jedes Etikett
so eingesetzt wurde, daß ein Paar Streifen parallel zu dem
angelegten Feld verlief, dann entfernt wurde, um 90º
gedreht wurde und wieder eingesetzt wurde, so daß das andere
Paar Streifen parallel zu dem angelegten Feld verlief. Die
gemessenen Empfindlichkeitswerte für alle vier Fälle wurden
dann gemittelt. Die Durchschnittsergebnisse sind in Tabelle
I angegeben.
-
Wie oben erwähnt, ist die Antwort eines einzelnen
länglichen Streifens, wie er zur Herstellung eines übereinander
geschichteten Etiketts verwendet wird, bekanntermaßen
extrem empfindlich auf den Grad der Dehnung, wobei ein
solcher Grad der Dehnung im allgemeinen gekennzeichnet ist
durch das Verhältnis der Länge zur Quadratwurzel der
Querschnittsfläche (L/ A). Das L/ A-Verhältnis für das
standardisierte 6,67 cm lange Etikett ist also beispielsweise
ungefähr 370, wo bekanntermaßen ein recht gut erfaßbares
Signal erzeugt wird. Im Gegensatz dazu hat der 2,54 cm lange
Streifen eines solchen Stückes ein dementsprechendes
Verhältnis von etwa 140, was weniger ist als das zur Erzeugung
eines adäquaten Signals erforderliche Verhältnis. Das
entsprechende Verhältnis für die in Tabelle I aufgeführten
Proben ist in dieser Tabelle angegeben. Aus Tabelle I ist
ersichtlich, daß durch die Anordnung der Flußkollektoren im
rechten Winkel die entsprechende Empfindlichkeit von 0,13
bis fast zu einem Faktor 5 erhöht wird, wenn die jeweiligen
streifen eine Strecke von 0, 51 mm eingerückt waren, und
fast bis zu einem Faktor 7, wenn die Streifen mit 0
Vorsprüngen positioniert waren.
TABELLE I
Überstand über das Ende der Streifen
Breite d. Streifen (mm)
L/ A Empfindlichk.
-
Der Effekt der wirksamen Aneinanderkopplung der Stücke an
den Kreuzungspunkten ist ferner in Tabelle II dargestellt,
in der 1,52 mm breite, 2,54 cm lange Streifen desselben
Materials wie in den vorigen Beispielen ohne Überstand an den
Kreuzungspunkten zusammengebaut wurden, wo aber durch
unterschiedliche Klebstoffdicken die aneinandergrenzenden
Stücke voneinander getrennt waren. Wenn die einander
kreuzenden Stücke durch eine Klebstoffschicht von 0,25 mm Dicke
getrennt waren, nahm die dabei entstehende Empfindlichkeit
fast in dem oben angegebenen Ausmaß ab, wobei zwei Stücke
derselben Länge Seite an Seite im Abstand von 2,54 cm
angeordnet und keine sie kreuzenden Flußkollektoren vorhanden
waren.
TABELLE II
Klebstoffdicke (mm)
Empfindlichkeit
-
Eine alternative Ausführungsform zu der in Fig. 1
beschriebenen ist in Fig. 2 dargestellt, in der die vier Streifen
40, 42, 44 und 46 aus einem Material hoher Permeabilität
und niedriger Koerzitivfeldstärke in der oben beschriebenen
Weise zusammengebaut waren und ungefähr 20% der gesamten
Breite jedes Streifens über die Kreuzungspunkte eines
kreuzenden Streifens hinausragten. In dieser Ausführungsform
war ein einzelnes magnetisierbares Element 48, 50, 52 bzw.
54 in der Mitte von jedem der Streifen 40 bis 46
positioniert. Es hat sich zwar gezeigt, daß eine solche
Konfiguration zu einer signifikanten Änderung der Empfindlichkeit
des fertigen Etiketts führt, je nachdem ob die
magnetisierbaren Elemente 48 bis 54 tatsächlich magnetisiert sind oder
nicht, aber die Änderung der entstehenden Antwort erwies
sich als nicht so signifikant als wenn zwei solcher
Materialien auf jedem Streifen vorhanden sind, wie dies in Fig.
1 gezeigt ist.
-
Eine noch wünschenswertere Ausführungsform ist in Fig. 3
gezeigt, in der die länglichen Streifen 56, 58, 60 und 62
auf einem darunterliegenden Träger 64 gemäß Fig. 1
angeordnet sind, in der aber die magnetisierbaren Elemente 66, 68,
70 und 72 an den Kreuzungspunkten der jeweiligen Streifen
positioniert sind. In einer Ausführungsform, in der 1,52 mm
breite Streifen aus einem 2,54 cm langen amorphen Metall,
wie sie oben beschrieben sind, ohne jeglichen Klebstoff
zwischen den aneinandergrenzenden Streifen angeordnet
waren, wurde in einem Feld einer Feldstärke von 160 A/m eine
Empfindlichkeit von etwa 0,8 Volt festgestellt, und in
Gegenwart eines unmagnetisierten quadratischen Chips aus
Vicalloy einer Seitenlänge von 4,76 mm an jedem
Kreuzungspunkt ergab sich keine merkliche Änderung der
Empfindlichkeit. Dasselbe Etikett, aber mit quadratischen Vicalloy-
Chips einer Seitenlänge von 6,35 mm an jedem der vier
Kreuzungspunkte, zeigte eine etwas geringere Empfindlichkeit
von 0,49 Volt. Wenn die Vicalloy-Chips magnetisiert waren,
stellte sich heraus, daß die Signale von den Etiketten
mindestens zwei Größenordnungen weniger stark waren.
-
In Massenproduktion hergestellte, multidirektional
antwortende Etiketten der vorliegenden Erfindung werden
wünschenswerterweise durch eine Reihe von Kaschier- und
Schneidvorgänge hergestellt. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind
also beispielsweise Rollen 74, 76, 78, 80, 82 bzw. 84 aus
einein Material hoher Permeabilität in der entsprechenden
Breite und Dicke, z.B. 1,52 mm breite und 0,015 mm dicke
Rollen aus Permalloy, mit einer Haftkleberschicht auf der
Unterseite versehen. Die jeweiligen Rollen 74 und 76 sowie
78 und 80 sind in einem Mitte-zu-Mitte-Abstand von 2,54 cm
voneinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen den
Rollen 76 und 78 sowie 82 und 84 so eingestellt ist, daß der
Grad des gewünschten Überstands an den Kreuzungspunkten der
benachbarten Streifen der zu bildenden Etiketten gesteuert
werden kann. Wie gezeigt, werden das Material auf den
Rollen 74 bis 80 und eine Trägerbahn von der Rolle 90 zwischen
den Rollen 86 und 88 hindurchgeführt, so daß die jeweiligen
Streifen auf die Trägerbahn geklebt werden. Die Rollen 82
und 84 sind ähnlich positioniert, und in einem Start-Stop-
Vorgang wird das Material von diesen Rollen ebenfalls auf
den Träger aufgeklebt. Ein Fülltrichter, der quadratische
Vicalloy-Chips 91 einer Seitenlänge von 2,54 cm enthält,
ist bahnabwärts positioniert und wird in geeigneter Weise
aktiviert, um anschließend Quadrate aus diesem Material
aufzubringen, wie hier gezeigt. Die Etiketten 92, 94, 96
und 98 wurden somit ausgebildet, aber noch nicht abgelöst.
-
Wie weiter in der Draufsicht von Fig. 5 gezeigt, können die
entstehenden Schichtstoffe anschließend durch Scheren
entlang der gestrichelten Linien 100, 102, 104 und 106
getrennt werden. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform, wo Rollen der fertigen Etiketten wünschenswerterweise
bereitgestellt werden, kann ein voller Schnitt durch die
Trägerbahn 90 entlang der Schnittlinien 100 und 102
ausgeführt werden, während die Bahn entlang der Schnittlinien
104 und 106 nur teilweise geschnitten bleibt, so daß die
fertigen Etiketten in Rollenform abgegeben werden können
und anschließend auseinandergerissen werden können, während
das magnetische Material an den jeweiligen Scherlinien 104
und 106 vollständig getrennt wird.
-
Weitere Einzelheiten der fertigen Streifen nach
Fertigstellung der Schichtstoffe sind in der Querschnittansicht von
Fig. 6 entlang der Linien 6-6 von Fig. 5 gezeigt. In Fig. 6
ist zu sehen, daß die Oberseite der Metallstreifen 74, 76,
78, 80 und 82A mit einer schützenden Deckschicht 108
bedeckt ist, die die Stücke 91 aus magnetisierbarem Material
hoher Koerzitivfeldstärke in engen magnetischen Kontakt mit
den kreuzenden Streifen aus einem Material hoher
Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke drückt. In
ähnlicher Weise wird das Stück 108 in den Bereichen, wo keine
Streifen vorhanden sind, an dem darunterliegenden Träger 90
befestigt, was zu einer fest miteinander verklebten, fertig
bearbeiteten Konstruktion führt, auf deren Ober- und
Unterseite kundenspezifische Kennzeichen aufgebracht werden
können.
-
In den oben anhand von Fig. 4-6 beschriebenen
multidirektional antwortenden Etiketten sind Haltechips 91 gezeigt,
die über den Kreuzungspunkten von jedem der
aneinanderliegenden
Streifen aus einem Material niedriger
Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität angeordnet sind. Wenn die
Haltechips magnetisiert sind, verhindert das dazugehörige
externe Magnetfeld, daß sich die Magnetisierung der
Abschnitte der Streifen im Bereich der Haltechips umkehrt,
wodurch jede den Magnetfluß sammelnde Wirkung seitens der
Streifen senkrecht zu dem einwirkenden Magnetfeld einer
Abfragezone eliminiert wird und die Länge der zu dem
einwirkenden Magnetfeld parallelen Streifen merklich gekürzt
wird, so daß es zu einer nichtcharakteristischen Antwort
kommt. Eine solche Ausführungsform ist vorzugsweise auf den
so entstandenen hohen Grad der Desensibilisierung
zurückzuführen, aber es liegt auch im Rahmen der vorliegenden
Erfindung, einen einzelnen Haltechip oder mehrere Haltechips
auf der gesamten Länge jedes der länglichen Streifen gemäß
Fig. 1 und 2 anzuordnen.
-
Die oben anhand der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschriebenen Etiketten bestehen
wünschenswerterweise aus einer amorphen Legierung einer
bestimmten Zusammensetzung, aber es liegt auch im Rahmen der
vorliegenden Erfindung, eine Reihe von Materialien mit
hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke zu
verwenden. Es kann also beispielsweise eine Reihe von amorphen
Legierungen auf Eisen- und auf Nickelbasis sowie die oben
beschriebene Legierung auf Cobaltbasis verwendet werden und
auch eine Vielzahl kristalliner Werkstoffe wie Permalloy,
Supermalloy und dergleichen. Das für die Haltechips
verwendet Material kann dementsprechend auch aus einer Vielzahl
von permanent magnetisierbaren, aber dennoch eine niedrige
Koerzitivfeldstärke besitzenden Materialien ausgewählt
sein. Vicalloy wurde zwar oben als ein bevorzugtes Material
beschrieben, aber ähnliche Chips für wünschenswerte
Etiketten können aus Siliciumstahl, nichtrostendem Magnetstahl
und dergleichen hergestellt sein.