DE4208772A1

DE4208772A1 - Induktiver bar-code-traeger

Info

Publication number: DE4208772A1
Application number: DE19924208772
Authority: DE
Inventors: Andreas Hanke; Otmar Baldas; Harald Moses
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-09-23

Description

Allgemeine Beschreibung

Die Codierung durch Bar- oder Streifencodes erhält in der heutigen Güterproduktion eine immer größere Bedeutung.

Der Bereich der Konsumgüter, besonders der Lebensmittelbereich, ist fast vollständig durch Bar-Codes erfaßt.

Auch im Bereich der industriellen Güterproduktion wächst die Bedeutung der Codierung mit Bar-Codes ständig.

Dabei hat sich die Codierung durch Bar-Codes international durchgesetzt. Besonders der 2/5 interleaved und der Code 39 werden sowohl zur Kennzeichnung von Einzelteilen, als auch zur Fertigungsfortschrittsüberwachung und Produktkennzeichnung eingesetzt.

Gleichzeitig erhöhen sich aber auch die Anforderungen, die an die Codierung, bzw. den Code-Träger gestellt werden.

Die EDV-gemäße Vernetzung der gesamten industriellen Produktion verlangt immer stärker die Möglichkeit, ein Produkt über die einzelnen Fertigungsabschnitte mit 100%iger Sicherheit zu verfolgen.

Bestehende Bar-Code-Systeme arbeiten bisher fast ausschließlich optisch und sind deshalb gegen optische Störeinflüsse sehr empfindlich.

So können Fehler bei der Wiedererkennung durch Verschmutzung oder durch Fremdlichteinfall auftreten.

Mit aufwendigen und teuren optischen Bildanalyse- und Fehlererkennungssystemen, sowie durch den Einsatz von Licht im IR- Bereich, wird versucht diese Schwierigkeiten zu umgehen. Bei Überlagerung durch Schmutz und Rückstände, wie sie in Produktionsprozessen oder durch den Gebrauch entstehen, ist bei optischen Systemen die Lesesicherheit nicht mehr gewährleistet. Eine mögliche Lösung ist durch das induktive Bar-Code-System gegeben. Dieses System ist unempfindlich gegen Verschmutzungen und produktionsbedingte Überlagerungen, wie sie durch Farben und ähnliches gegeben sind. Des weiteren ist es möglich die Code- Struktur durch Abdeckungen zu kaschieren oder unter der Oberfläche des Objekts einzubringen.

Verfahren zur Herstellung der dafür notwendigen Bar-Code-Träger, ist Inhalt der beschriebenen Erfindung.

Allgemeine Funktionsbeschreibung

In der, der Erfindung zugrundeliegenden Idee einer induktiven Materialerkennung, wird durch eine Spule ein Wechselfeld erzeugt, das in einem leitenden Material einen Wirbelstrom hervorruft. Dieser Kreisstrom wiederum bildet ein Magnetfeld aus, das dem verursachenden Feld entgegengerichtet ist und es dadurch schwächt. Ebenso tritt bei ferromagnetischem Material durch die Kurzschließung des magnetischen Kreises eine Verstärkung des erzeugenden Feldes auf.

Wird über einer Bar-Code-Struktur aus leitendem Material ein elektromagnetisches Wechselfeld angelegt, so können mit dem oben beschriebenen Wirkungsprinzip die Balken von den Lücken unterschieden werden. Dabei sind verschiedene Auswerteverfahren möglich:

A. Verstimmung einer Brücke (AM)
B. Verstimmung eines Schwingkreises (FM)
C. Verstimmung der Phase (PM)

Der, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bar-Code, besitzt, wie auch die in DE 39 31 828 A1 dargestellten Verfahren, eine aus einem leitenden Material bestehende Bar-Code-Struktur. Die hier vorgestellten Verfahren beschreiben verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung eines induktiven Code-Trägers.

1. Codierung in der Form eines streifenförmig gestanzten Metallbandes, z. B. Cu.
2. Anordnung von Metallstreifen, z. B. Cu.
2a. Anordnung von Metallstreifen, z. B. Cu-Fe (leitend- ferromagnetisch).
3. Galvanisches Aufbringen einer leitenden Bar-Code-Struktur in der Form einer dünnen leitenden Schicht.
3a. Aufbringen einer Bar-Code-Struktur als ferromagnetische Schicht.
4. Galvanisches Aufbringen des Code-Trägers in Form einer leitenden Schicht und anschließende Codierung durch mechanisches, thermisches oder chemisches Herauslösen der Lücken aus der leitenden Schicht.
4a. Perforierung der elektrisch leitenden Schicht, entsprechend der Bar-Code-Struktur, durch hohe elektrische, thermische oder optische Energiedichte.
5. Aufdampfen einer metallischen Schicht in der Form der Bar-Code- Struktur.
6. Herstellen der Balken-Struktur durch thermisches Einbringen von hochleitenden Metallverbindungen (Loten) in streifenförmige Vertiefungen, die durch mechanische Bearbeitungsverfahren eingebracht wurden.

Beschreibung der Figuren

Fig. 1a zeigt den Code-Träger als gestanztes Metall-Band.

Fig. 1b zeigt eine pneumatische Vorschubeinheit mit Verstelleinheit.

Fig. 1c zeigt die Anordnung der Baugruppen zur manuellen und rechnergesteuerten Herstellung gestanzter Bar-Code-Träger.

Fig. 2a zeigt die Bar-Code-Struktur als Anordnung von Metall- Streifen auf einem Code-Träger.

Fig. 2b zeigt die Bar-Code-Struktur als Anordnung von Metall- Streifen mit Lücken aus ferromagnetischem Material.

Fig. 2c zeigt die Bar-Code-Struktur in einer Vergußmasse eingebettet.

Fig. 2d zeigt die Metallstreifen in einer mechanischen Haltevorrichtung.

Fig. 2e zeigt die Code-Struktur aus Hülsen oder Scheiben auf einem Haltestift.

Fig. 2f zeigt die Code-Struktur aus Hülsen oder Scheiben, wobei die Lücken aus geschichteten Blechen bestehen.

Fig. 3 zeigt einen galvanisch aufgebrachten Bar-Code.

Fig. 4a zeigt die aus einem galvanischen Oberflächenauftrag herausgelöste Bar-Code-Struktur.

Fig. 4b zeigt die in einen galvanischen Oberflächenauftrag perforierte Bar-Code-Struktur.

Fig. 5 zeigt einen metallisch aufgedampften Bar-Code.

Fig. 6 zeigt einen mit Nuten versehenen Code-Träger, der teilweise mit leitendem Material, z. B. Hart- oder Weichlot, gefüllt ist.

Detaillierte Funktionsbeschreibung Zu 1

Der Code-Streifen (1) entsteht durch Ausstanzen der Lücken (2a, 2b) aus einem dünnen Metallband (30). (z. B. Cu 0.1 mm dick, 45 mm breit und einer Stanzbreite von 40 mm), wobei die zwischen den Lücken (2a, 2b) verbleibenden Stege die Balken (3a, 3b) bilden, während die Stege (4) entlang der Bandkanten die Verbindung der Balken-Struktur darstellen Fig. 1a.

Die Stanzfläche des Stempels (5) entspricht der der kleinen Lücke. Beim Einsatz eines gesteuerten Werkzeuges, mit geteiltem Stempel (5a, 5b), wird die dünne Lücke (2a) durch einen Stempel und die dicke Lücke (2b) durch den anderen oder durch beide Stempel (5a, 5b) ausgestanzt. Zu Beginn jedes Codes wird eine Anfangsstanzung mit der Stempelbreite vorgenommen. Ein dünner Balken (3a) ergibt sich durch das Vorschieben des Metallbandes (30) um die Stempelbreite und die Balkenbreite. Die schmalste herstellbare dünne Lücke (2a) ergibt sich aus der Stempelbreite. Für einen dicken Balken (3b) wird das Metallband (30) um die Stempelbreite und die Breite des dicken Balkens (3b) vorgeschoben. Eine große Lücke (2b) wird durch mehrmaliges Stanzen einer dünnen Lücke (2a) und Teilen davon erzielt.

Das Werkzeug (6) mit Stempel (5) und Matrize und der elektrisch betätigten Stanzpresse (7) bilden die Stanzeinheit (8). Für die Stanzung von Bar-Code-Strukturen mit zwei verschiedenen Balkenbreiten und zwei Lückenbreiten werden vier verschiedene Vorschubweiten benötigt.

Bei serienmäßigen pneumatischen Vorschubeinheiten (9) wird die einstellbare Vorschubweite dadurch erzielt, daß die bewegliche Vorschubzange (10) mit geöffnetem Spannbacken gegen eine Anschlagschraube ausgefahren wird.

Erfindungsgemäß wurde, um mehrere reproduzierbare Vorschubweiten zu erhalten, die pneumatische Vorschubeinheit (9) zusätzlich mit einer Verstelleinheit (12) ausgestattet, die die Aufgabe hat, die Vorschubweite beim Ausfahren der beweglichen Vorschubzange (10) einzustellen. Die Anschlagschraube wird durch eine, durch einen Schrittmotor (13) verstellbare Einstellspindel (14) ersetzt und ist in der beweglichen Vorschubzange (10) axial verschiebbar gelagert. Die Spindelmutter (15) befindet sich analog zum Innengewinde der ersetzten Anschlagschraube im festen Anschlagblock (11). Als Spindelgewinde eignet sich ein Kugelrollengewinde oder Trapezgewinde. Die Vorschubweite ist die Distanz zwischen der Anschlagscheibe (16) auf der Einstellspindel (14) und der beweglichen Vorschubzange (10). Fig. 1b.

Mit der elektronischen Steuereinrichtung (17), die über ein Bedienfeld (18) aktiviert wird, wird der Vorschub (9), die Verstelleinheit (12) und die Stanzeinheit (8) angesteuert. Eine weitere Möglichkeit der Code-Herstellung ergibt sich durch die Ansteuerung mit einem Rechner (19), und der Verwendung eines ansteuerbaren Walzenvorschubes statt des pneumatischen Vorschubs. Fig. 1c.

Sowohl die einzelnen Codes, als auch Code-Reihen werden in auswählbare Bar-Code, z. B. Code 39, umgesetzt und in Steuersignale für den Vorschub (9), die Verstelleinheit (12) und die Stanzeinheit (8) umgesetzt.

Zu 2

Fig. 2a. Auf einem Code-Träger (20) aus nicht- oder schlechtleitendem Material, werden die Balken der Code-Struktur aus hochleitenden Metallstreifen (z. B. Cu 0.1 mm dick, 40 mm lang), zusammengesetzt. Als Lücken (2a, 2b) ergeben sich mehrere Ausbildungsformen. Zum einen können sie durch die Zwischenräume zwischen den Balken (3a, 3b) ausgebildet sein Fig. 2a, oder durch Streifen aus nichtleitendem Material Fig. 2b, oder durch Vergußmasse Fig. 2c.

Eine weitere Ausbildungsform ergibt sich durch die Anordnung von leitenden Scheiben oder Hülsen (23a, 23b) und nichtleitenden Scheiben oder Hülsen (22a, 22b) auf einem zylindrischen Träger als Haltevorrichtung (21).

Hierbei können auch die Lücken (22a, 22b) aus dünnen aneinandergereihten Blechen (24) (Trafo-Bleche) bestehen Fig. 2f.

Zu 2a

Eine andere Ausbildungsform der Code-Lücken (3a, 3b) ist durch die Verwendung von ferro-magnetischem Material gegeben Fig. 2b. Sowohl die leitenden als auch die nichtleitenden Streifen können z. B. durch Kleben, Eingießen oder durch eine mechanische Haltevorrichtung (21) mit dem Objekt (29) oder einem Trägerwerkstoff (20), kraft- oder formschlüssig, verbunden sein Fig. 2d.

Zu 3

Auf dem Code-Träger (20) wird durch galvanisches oder elektrochemisches Auftragen die Bar-Code-Struktur hergestellt. Die Schichtdicke muß ca. 5 µm betragen. Objekt (29) kann gleichzeitig Code-Träger (20) sein. Fig. 3.

Zu 3a

Die Bar-Code-Struktur wird mit einem ferromagnetischen Material erzeugt, wie es z. B. als Abschirmspray benutzt wird. Fig. 3.

Zu 4

Als Code-Träger dient eine leitende z. B. galvanische Oberflächenbeschichtung (25). Ebenso kann der Code-Träger statt aus einem galvanischen Oberflächenschutz, aus einem thermisch aufgebrachten Materialauftrag bestehen. (Hart- oder Weichlotspur). Zur besseren Identifikation werden vor und nach der Bar-Code- Struktur (1) Ruhezonen (26) eingearbeitet.

Zum Zwecke der Codierung werden die Lücken (2a, 2b) und Ruhezonen (26) mechanisch, chemisch, thermisch oder elektrisch herausgelöst.

Die Ablösung des Oberflächenmaterials zur Ausbildung der Code- Lücken kann mechanisch durch Fräsen, Schleifen, Feilen oder Schlagen chemisch durch Ätzen, durch Laser oder Funkenerosion vorgenommen werden Fig. 4a.

Zu 4a

Statt einer Ablösung der Oberfläche wird das Material lediglich feinporig perforiert, so daß sich keine bzw. nur kleine Wirbelströme auf der Oberfläche ausbilden können. Dazu eignen sich mechanische, thermische oder chemische Verfahren Fig. 4b.

Zu 5

Die Code-Struktur wird durch metallisches Bedampfen, in der Anordnung der Code-Balken (3a, 3b), auf das Objekt (29) oder auf einem Code-Träger (20) aufgebracht Fig. 5.

Zu 6

In das Objekt (29) werden durch mechanisches Bearbeiten Vertiefungen (Nuten) (27) eingebracht und danach mit einem leitenden Material (z. B. Weich- oder Hartlot) (28) gefüllt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von induktiv lesbaren Streifen-Codes, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Balken von den Lücken durch unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten unterscheiden.

2. Verfahren zur Herstellung von induktiv lesbaren Streifen-Codes, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken aus Streifen einer hochleitfähigen Metallschicht bestehen und die Lücken durch die schlecht leitenden Zwischenräume gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem hochleitfähigen Metall-Band die Lücken durch Stanzen herausgelöst werden und die Balken als Stanz-Stege erhalten bleiben.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Lücken mit der Stempelbreite übereinstimmen, während die großen Lücken durch Mehrfachstanzungen hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Lücken als auch die großen Lücken durch Mehrfachstanzungen hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem gesteuerten Werkzeug mit einem geteilten Stempel, sowohl die dünnen als auch die dicken Lücken hergestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial durch einen pneumatischen Vorschub, der mit einer steuerbaren Verstelleinheit ausgerüstet ist, dem Stanzwerkzeug kontinuierlich zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial durch einen ansteuerbaren Walzenvorschub dem Stanzwerkzeug kontinuierlich zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Strukturen über elektrische Wahlschalter eingegeben werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Codeziffern in einen Rechner eingelesen werden, der diese in Bar-Code-Strukturen umsetzt und das Stanzwerkzeug, den pneumatischen Vorschub und die Verstelleinheit ansteuert.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken aus Streifen von hochleitfähigen Metallstreifen hergestellt werden die mit Hilfe einer form- oder kraftschlüssigen Befestigungsvorrichtung mit dem Objekt verbunden werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken aus Streifen ferromagnetischen Materials bestehen.

13. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken des Bar-Codes in Form einer hochleitfähigen Metallschicht auf einem Code-Träger oder direkt auf dem Objekt aufgebracht werden, so daß die Balken aus der leitenden Metallschicht bestehen, während die nicht oder schlecht leitenden Lücken durch die Bereiche zwischen den Balken ausgebildet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken durch galvanisches oder elektrochemisches Auftragen gebildet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der zu kennzeichnenden Objekte eine hochleitfähige Schicht ist bzw. aufgebracht wird und durch mechanisches, chemisches oder thermisches Abtragen der Lückenbereiche die Bar-Code-Struktur entsteht.

16. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 15 dadurch gekennzeichnet, daß in den Lückenbereichen die leitende Oberfläche durch mechanische, chemische oder thermische Verfahren perforiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nicht- oder relativ schlecht leitenden Objekt durch mechanische Bearbeitung streifenförmige Vertiefungen eingebracht werden und in einem weiteren Arbeitsgang mit hochleitendem Material gefüllt werden.

18. Vorrichtung zur Herstellung von induktiv lesbaren Streifen- Codes (1), dadurch gekennzeichnet, daß sich die Balken (3a, 3b) von den Lücken (2a, 2b) durch unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten unterscheiden.

19. Vorrichtung zur Herstellung von induktiv lesbaren Streifen- Codes (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Balken (3a, 3b) aus Streifen einer hochleitfähigen Metallschicht bestehen und die Lücken (2a, 2b) durch die nichtleitenden Zwischenräume gebildet werden.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem hochleitfähigen Metall-Band (30) die Lücken (2a, 2b) durch Stanzen herausgelöst werden und die Balken (3a, 3b) als Stanz-Stege erhalten bleiben.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Lücken (2a) mit der Stempelbreite übereinstimmen, während die großen Lücken (2b) durch Mehrfachstanzungen hergestellt werden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Lücken (2a) als auch die großen Lücken (2b) durch Mehrfachstanzungen hergestellt werden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem gesteuerten Werkzeug (6) mit verschieden breiten Stempeln (5a, 5b), sowohl die dünnen Lücken (2a) als auch die dicken Lücken (2b) ausgestanzt werden.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial (30) durch einen pneumatischen Vorschub (9), der mit einer steuerbaren Verstelleinheit (12) ausgerüstet ist, dem Stanzwerkzeug (6) kontinuierlich zugeführt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial (30) durch einen ansteuerbaren Walzenvorschub dem Stanzwerkzeug (6) kontinuierlich zugeführt wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Strukturen (1) über elektrische Wahlschalter (18) eingegeben werden.

27. Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Codeziffern in einen Rechner (19) eingelesen werden, der diese in Bar-Code-Strukturen umsetzt und das Stanzwerkzeug (6), den pneumatischen Vorschub (9) und die Verstelleinheit (12) ansteuert.

28. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken (3a, 3b) aus Streifen von hochleitfähigem Metall hergestellt werden, die mit Hilfe einer form- oder kraftschlüssigen Befestigungsvorrichtung (21) mit dem Objekt verbunden werden.

29. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (2a, 2b/22a, 22b) aus Streifen ferromagnetischen Materials bestehen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken (3a, 3b) des Bar-Codes in Form einer hochleitfähigen Metallschicht auf einem Code-Träger (20) oder direkt auf dem Objekt (29) aufgebracht werden, so daß die Balken (3a, 3b) aus der leitenden Metallschicht bestehen, während die nicht oder schlecht leitenden Lücken (2a, 2b) durch die Bereiche zwischen den Balken ausgebildet werden.

31. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken (3a, 3b) durch galvanisches oder elektrochemisches Auftragen gebildet werden.

32. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der zu kennzeichnenden Objekte (29) eine hochleitfähige Schicht (25) ist bzw. aufgebracht wird und durch mechanisches, chemisches oder thermisches Abtragen der Lückenbereiche (2a, 2b) die Bar-Code-Struktur (1) entsteht.

33. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lückenbereichen (2a, 2b) die leitende Oberfläche (25) durch mechanische, chemische oder thermische Verfahren perforiert werden.

34. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nicht- oder relativ schlecht leitendem Objekt (29) durch mechanische Bearbeitung streifenförmige Vertiefungen (27) eingebracht werden und in einem weiteren Arbeitsgang mit hochleitendem Material (28) gefüllt werden.