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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren mindestens eines
elektronischen Moduls in oder auf dem Glas einer Uhr.
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Es
ist wohlbekannt Uhren, im allgemeinen Armbanduhren, mit solchen
elektronischen Modulen zur Speicherung von Informationen auszurüsten, welche
eine integrierte Schaltung (Chip) verbunden mit einer Antenne beinhalten
und welche durch gesendete Radiosignale mit einem externen Lese- und/oder
Schreibgerät
kommunizieren können.
Diese Module, im allgemeinen Transponder oder elektronisches Etikett
genannt, sind häufig
passiver Art, die notwendige Energie wird ihnen durch verbreitete Radiosignale
des externen Lesegerätes
geliefert. Gemäss
den verschiedenen bekannten Ausführungsarten,
ist das elektronische Modul entweder in der Lünette, in der Uhrenwand, unter
dem Zifferblatt, im Uhrengehäuse,
auf oder im Deckel des Bodens des Uhrengehäuses, im Kontrollorgan wie
der Krone oder im Armband der Uhr integriert.
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Die
Idee, welche hinter einer Integration solcher elektronischen Module
in einer Uhr steckt, ist die durch Radiosignale erhaltenen Fortschritte
im Bereich der Identifikationssysteme (RFID) zu gebrauchen, um den
Schutz der Uhr und deren Bestandteile gegen Nachahmungen oder Fälschungen
zu verbessern, oder um die Vertolgbarkeit der Uhr während ihres
gesamten Lebenszyklus sicherzustellen, um die Daten zu benutzen
zu Zwecken der Qualitätskontrolle,
des Kundendienstes und der Garantie, der Verwaltung der Lagerbestände, der
Werbung und des Marketings, oder die Entwicklungen und Anwendungen
anbietet, die nicht die Uhr betreffen, wie zum Beispiel die Zugangskontrolle
oder die Identität
des Trägers
der Uhr sicherzustellen. Durch die Veröffentlichung der Patente
CH692069A5 und
CH689360A5 ist
es ebenfalls bekannt, ein Uhrenglas mit einem elektronischen Chip
verbunden mit einer Antenne auszustatten, welche dazu dienen die
im elektronischen Chip abgespeicherten Informationen einem externen
Lesegerät
zu übermitteln.
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Jedoch
keine der bis heute bekannten Veröffentlichungen schlägt ein Verfahren
vor, welches perfekt und genau die Integration des benannten elektronischen
Moduls in oder auf dem Glas einer Uhr löst.
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Angesichts
der spezifischen Eigenschaften der allgemein benutzten Uhrengläser, im
Speziellen die mit Vorliebe benutzten Gläser in Luxusuhren, welche häufig statt
aus organischem Glas aus Mineralglas hergestellt werden, empfiehlt
es sich ein Integrationsverfahren des elektronischen Moduls zu finden, welches
sich den spezifischen Besonderheiten des Trägermaterials anpasst, wie zum
Beispiel das transparente kristallinische harte Material der Familie
des Korunds, wie Saphir oder Spinell, jedoch ohne physische, technische,
materielle oder optische Aspekte und dessen Transparenz zu beeinträchtigen.
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Ausserdem,
angesichts der konstanten Miniaturisierung der elektronischen Module,
wird deren Handhabung und Integration mit den aktuellen Techniken
der Verlegung und Befestigung immer komplizierter. Es empfiehlt
sich somit auch dieses Problem dort zu lösen. Wir wissen bereits, dass
es heute schon elektronische Module auf dem Markt gibt, welche eine
Grösse
gleich oder kleiner als 0.4 mm2 haben und welche nächstens
schon kleiner als ein Zehntel Millimeter und nur noch schwer oder
gar nicht mehr von Auge sichtbar sein werden. Ihre Handhabung zu
einer adäquaten
Integration in das Uhrenglas stellt daher ein technisches Problem
dar, welches nicht mehr mit den heute allgemein benutzten Integrationsmitteln
gelöst
werden kann, welches sehr schnell an ihre Grenzen reicht und keine
zufrieden stellenden Ergebnisse mehr ergibt. Diese Erfindung füllt diese
Lücken
auf die Art und Weise, welche in den Patentansprüchen definiert wird.
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Der
Gegenstand der Erfindung zielt dazu obgenannte Probleme zu lösen und
besteht darin, eine angepasste Lösung
vorzustellen um elektronische Module in eine Armbanduhr zu integrieren,
im Besonderen in oder auf dem Uhrenglas, ohne dass die Eigenschaften
sowohl dieser elektronischen Module oder zumindest auf eine wenig
wichtige Art, als auch die Besonderheiten der kristallinen, mineralischen oder
organischen Gläser
beeinträchtigt
werden.
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Das
Ziel dieser Erfindung besteht nicht nur in der Überwindung der eigenen Besonderheiten
der mineralischen oder organischen Gläser, sondern auch darin die
Integration, die Implementierung, das Einbetten, die Befestigung,
die Verglasung und die Versiegelung eines elektronischen Moduls
in oder auf dem Uhrenglas zu erleichtern und zu lösen.
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Aus
Klarheitsgründen
haben wir beschlossen, dass der Begriff «elektronisches Modul» ausreichend
ist zum Verständnis
unserer Lösung
und nicht systematisch zum Beispiel den Begriff „elektronisches Nano-Modul" gebrauchen, obwohl
seine derzeitige sehr kleine Grösse
und sein Potential künftiger
Miniaturisierung dieses Modul richtigerweise mit dem Präfix „Nano" zu bezeichnen wäre.
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Um
diese Zielsetzung zu erreichen besteht das Verfahren darin, das
elektronische Modul mit einer flüssigen,
halbfesten oder gashaltigen Lösung, welche
sich innerhalb oder ausserhalb des Glases befestigen lässt, anzuwenden.
Die besagte Lösung soll
sich verhärten
und sich zugleich mit dem elektronischen Modul innerhalb oder ausserhalb
des Glases befestigen. Diese Lösung
wird ebenfalls erlauben, die dafür
vorgesehene Aushöhlung
auszufüllen.
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Einer
der wesentlichen Vorteile eines solchen Verfahrens ist dieses winzige
elektronische Modul einerseits handhaben und andererseits genauer fixieren
zu können,
dank insbesondere der Tatsache, dass besagtes Modul zunächst in
eine nicht solide Zusammensetzung eingetaucht und danach zusammen
mit der Lösung
an den gewünschten
Ort gesetzt werden kann, ohne Risiko, es zu verlieren.
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Ein
weiterer gesuchter Vorteil der Erfindung dieses Verfahrens ist,
dass diese mittels einfacher konventioneller Maschinen und Werkzeuge
für die Produktion
in grossen Serien bearbeitet werden können.
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Zudem,
können
die durch die Mischung gewisser Komponenten in der Lösung erzeugten
Vorteile ebenfalls Vorteile für
das elektronische Modul bringen, wie zum Beispiel einer besseren
Resistenz gegenüber
Abnutzung, einer besseren Resistenz gegenüber chemischen und oder thermischen
Einflüssen,
der Aufrechterhaltung einer grossen optischen Transparenz im Uhrenglas
oder dem Fehlen von Porosität.
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Dank
diesem Verfahren, ist es zudem sozusagen unmöglich das elektronische Modul
für andere als
die ursprünglich
vorgesehenen Zwecke durch Abnützung,
Zerstörung,
Extraktion, oder sogar Diebstahl zu nutzen ohne dieses zu beschädigen, es
sei denn auf sehr unwirtschaftliche Weise.
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Andere
Besonderheiten, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden
deutlicher in folgender Beschreibung hervorgehen, welche als nicht
einschränkendes
Beispiel einer Realisierungsart der Erfindung und durch beigelegte
Zeichnungen dargelegt wird:
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1 zeigt
in schematischer Form die Innen- oder Aussenfläche eines Uhrenglases, welches ein
perfekt in oder auf diesem Uhrenglas integriertes elektronisches
Modul zeigt und in welchem sich die nicht solide Lösung mit
diesem Glas harmonisch vereinen, sowie eine Ansicht in Schnittperspektive (A-A'), in welchem das elektronische Modul
untergebracht werden kann;
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2 und 2.1. stellen schematisch in der Perspektive
von oben/unten und im Schnitt ein elektronisches Modul, zusammengesetzt
aus einer integrierten Schaltung (Chip) und einer Antenne, dar;
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3 zeigt
in schematischer Form von oben gesehen die Unter- respektive Oberfläche eines
Uhrenglases, mit einem elektronischen Modul in seiner zentralen
Achse, welches mit einer nicht soliden Lösung in der Aushöhlung eingebettet
ist gemäss
vergrösserter
Schnittperspektive des Uhrenglases in der Achse (A-A'); weitere Realisationsvarianten
mit einem elektronischen Modul nahe der äusseren Oberfläche des
Uhrenglases, eingebettet mit einer nicht soliden Lösung in
einer Aushöhlung
gemäss
Schnittperspektive des Uhrenglases in der Achse (B-B') oder in einer anderen
Variante gemäss Achse
(D-D'), sowie einer
vergrösserten
Schnittperspektive des Uhrenglases, in welchem das elektronische
Modul mit einer nicht festen Lösung
auf das Uhrenglas fixiert wird in einer Variante gemäss Achse (C-C');
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Die 4, 4.1. und 4.2 stellen
in schematischer Form das Integrationsverfahren des elektronischen
Moduls in das Uhrenglas dar: Injektion des elektronischen Moduls
mit der nicht festen Lösung
in die dafür
vorgesehene Aushöhlung,
die ausreichende Dosierung um den Hohlraum auszufüllen und
schliesslich das Uhrenglas mit dem elektronischen Modul, welches
dank der nicht festen Lösung perfekt
eingebettet und versiegelt (verglast) worden ist;
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Die 5, 5.1. und 5.2 stellen
in schematischer Form das Anwendungsverfahren des elektronischen
Moduls in oder unter dem Uhrenglas dar: Anwendung des elektronischen
Moduls mit einer nicht flüssigen
Lösung
auf das Uhrenglas, eine bedürfnisgerechte
Dosierung der nicht festen Lösung zum
Beispiel nur um das Modul herum oder auf der ganzen Oberfläche und
schlussendlich die perfekte Vereinigung des elektronischen Moduls
mit dem Uhrenglas nach Verglasung (Härtung) der nicht festen Lösung.
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Aus
Gründen
der Klarheit haben wir beschlossen, zuerst die Terminologie, welche
in dieser Beschreibung einer bevorzugten Verwirklichung gebraucht
werden wird mit folgender Nummerierung zu definieren:
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- 1
- elektronisches
Modul oder Transponder oder elektronisches Nano-Modul
- 1.1
- integrierte
Schaltung (Chip)
- 1.2
- Antenne
- 2
- Aushöhlung/Logierung
- 3
- Glas
- 4
- Lösung/flüssige Lösung/harzhaltige
Lösung
- 5
- Maschine/Werkzeug
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Obwohl
die Erfindung natürlich
nicht auf eine solche Form der Verwirklichung begrenzt ist, wird
folgende Beschreibung gemacht im Falle, in welchem das elektronische
Modul (1), mit welchem das Uhrenglas (3) ausgerüstet ist,
dazu dient Informationen zu speichern, die die Uhr selbst betreffen
oder die für
andere Anwendungen dienen, welche nicht die Uhr selbst betreffen
um in einer kurzen Distanz (von einigen Millimetern bis zu mehreren
Zentimetern) zur Sende- und Empfangsantenne eines Schreibe- und/oder
Lesegerätes
(in der Zeichnung nicht dargestellt) gebracht zu werden, um mit
diesem in Kommunikation zu treten. Die Datenübermittlungstechnologie, auf
welcher diese Erfindung beruht, benutzt im allgemeinen die Identifikation
durch Radiofrequenz (RFID), welche hier nicht näher umschrieben wird, da sie
zum Stand der Technik gehört,
sie schon seit langem bekannt ist und in der Industrie bereits weitgehend
benutzt wird.
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Dies
gesagt und aus Sorge zur Genauigkeit, besitzt das Uhrenglas (3),
welches in 1 schematisch dargestellt wird,
als Fertigprodukt ein elektronisches Modul (1), welches
aus einer integrierten Schaltung (Chip) (1.1) verbunden
mit einer Antenne (1.2) besteht, wie dies schematisch in
den 2 und 2.1 dargestellt
ist.
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Diese
Art der Realisierung besteht darin zuerst ein elektronisches Modul
(1) mit einer harzigen organischen, durchsichtigen und
flüssigen
Lösung (4),
auf Epoxybasis, mit einem Härter
oder Beschleuniger und photo-aktiven chemischen Stoffen, die auf Lichtstrahlung
empfindlich reagieren um danach die Polymerisierung durchzuführen, zu
mischen und anschliessend das Ganze, wie in 4 schematisch dargestellt,
mittels einer Vorrichtung oder Maschine (5) in die kleine
dafür vorgesehene
Aushöhlung
(2), welche vorzugsweise rund und in der zentralen Achse
des Uhrenglases (3) liegt, einzuspritzen. Diese zentrale
Lage wird generell als der am wenigsten ästhetische Punkt der Uhr betrachtet
und bietet daher den optischen Vorteil zugleich das elektronische
Modul (1), sei es auch noch so klein, durch die Achse der Uhrzeiger
zu verstecken. Natürlich
sind aber auch weitere Stellen und Logierungen für die Einbettung des elektronischen
Moduls (1) möglich,
wie zum Beispiel am äusseren
Rand des Uhrenglases (3), wie in der vergrösserten
Schnittansicht des Uhrenglases gemäss Achse (B-B') gezeigt wird, oder
die Aushöhlung
(2) wird in der Seitenwand des Uhrenglases gemäss Achse
(D-D') vorgenommen,
was zusätzlich den
wichtigen Vorteil mit sich bringt, dass der generelle Aspekt, die
strukturelle, physische und oberflächliche Originalintegrität der inneren
oder äusserliche
Oberfläche
des Uhrenglases (3) intakt und somit die ursprünglichen
Widerstände
des Uhrenglases (3) gegen Brüche, Risse, Druck oder anderen
externen Schocks beibehalten bleiben.
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Nach
Einspritzen der harzigen Lösung
(4) mit dem elektronischen Modul (1) in die Aushöhlung (2), siehe
schematische Darstellung in 4.1,
wird diese Aushöhlung
einer Lichtbestrahlung, insbesondere einer ultravioletten, ausgesetzt,
um die harzige Lösung
(4) zu härten,
was die so behandelte Oberfläche
schnell hart und glatt, vergleichbar mit dem Uhrenglas (4),
macht und eine Herstellung in Serie erleichtert, siehe dazu schematische
Darstellung in 4.2.
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Die
Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise Schleifen, Polieren, Gravieren,
Bearbeiten mit Ultraschall, Bohren oder Abrasion mit Lasern, usw.
der Aushöhlung
(2) sowie die Injektions- oder Dispersionsverfahren mit
harzigen Lösungen
(4), deren Zusammensetzungen, wie auch die dazu notwendigen Maschinen
und Werkzeuge, welche für
diese Verfahrensweisen gebraucht werden, werden nicht näher umschrieben,
da es sich bei diesen um Verfahren, Produktionsverfahren, Produkte
und Maschinen handelt, welche schon gut bekannt sind und auch seit langem
von der Industrie gebraucht werden, im Speziellen für die industrielle
Fabrikation von Stückzahlen
in grosser Serie.
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Die
Lösung
(4) kann sich, kompatibel zum Uhrenglas, auch aus anderen
Arten von flüssigen, halbflüssigen,
oder gasförmigen
Zustopfmischungen zusammensetzen. Das Wesentliche ist, dass einmal eingespritzt,
diese Lösung
(4) sich an die Form anpasst, sich härtet und sich perfekt im oder
an das Uhrenglas (3) integriert, indem sie in einer optimalen Weise
das elektronische Modul (1) gegen jegliche chemische, mechanische,
thermische, elektrostatische, magnetische usw. Aggression schützt und
dieselben Eigenschaften optischer Transparenz wie das Uhrenglas
(3) aufweist.
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Eine
weitere Realisationsvariante, gemäss 5, 5.1. und 5.2 unterscheidet
sich nur durch das Fehlen einer Aushöhlung (2) im Uhrenglas
(3). Die Lösung,
die ebenfalls das elektronische Modul (1) umfasst, wird
folglich auf das Uhrenglas (3) angewendet.
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Diese
weitere Herstellungsvariante besteht darin das elektronische Modul
(1) in eine harzige, organische, durchsichtige, flüssige oder
gashaltige Lösung
(4) auf Epoxybasis beizufügen, welche vermischt wird
mit einem Härter
oder Beschleuniger und photoaktiven chemischen Stoffen, die auf
Lichtstrahlung empfindlich reagieren, um die Polymerisierung durchzuführen und
danach das Ganze, wie in 5 schematisch dargestellt, mit
Hilfe einer angemessenen Vorrichtung oder Maschine (5)
auf die untere oder obere Fläche
des Uhrenglases (2) und auch vorzugsweise in dessen zentraler Achse,
anzuwenden, angesichts des vorher beschriebenen optischen Vorteils.
Natürlich
bleiben ebenfalls auch weitere Anwendungsstellen auf dem Uhrenglas
(3) möglich. Aufgrund
der Anwendung der harzigen Lösung
(4), welche das elektronische Modul (1) auf dem
Uhrenglas (3) gemäss 5.1 beinhaltet, wird der Teil des Uhrenglases
(3) welcher die harzige Lösung (4) und das elektronische
Modul (1) trägt,
einer Lichtstrahlung, insbesondere Ultraviolettstrahlen, ausgesetzt um
die harzige Lösung
(4) zu härten.
Die so behandelte Oberfläche
wird schnell hart und glatt, vergleichbar mit der des Uhrenglases
(3) und erleichtert eine Herstellung in Serie. Siehe schematische 5.2. Diese weitere Realisierungsvariante würde sich
sehr gut für
elektronische Module (1), welche wir als elektronische
Nano-Module (1) bezeichnen könnten, eignen, da diese extrem
klein und leicht sind und sie mit einer Sprüh- oder Gebläsevorrichtung
zusammen mit der Lösung
auf das Uhrenglas fixiert werden können.
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Eine
andere Realisationsvariante besteht darin, zuerst das elektronische
Nano-Modul (1) auf das Uhrenglas (3) oder in die
Aushöhlung
(2) zu legen und dann erst die Lösung (4) auf dieses
Modul anzuwenden, zu sprühen
oder einzuspritzen (5). Der Prozess kann auch umgekehrt
durchgeführt
werden. Also zuerst wird die Lösung
(4) angewendet, gesprüht
oder eingespritzt (5) und dann erst das elektronische Nano-Modul
(1) eingetaucht.
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Es
versteht sich, dass das Uhrenglas (3) welches gemäss der Art
der Realisation und dessen verschiedenen Varianten beschrieben worden
ist, auch noch weitere Änderungen
zur optimalen Integration des elektronischen Moduls (1)
in das Uhrenglas (3) erfahren kann und sich somit in anderen
Varianten präsentieren
kann, selbstverständlich
für den
Menschen des Handwerkes, ohne das es den Rahmen dieser Erfindung
sprengt.
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Im
Speziellen könnte
das Uhrenglas (3) eine andere Form als die runde haben
und die Hauptflächen
könnten
eine gewisse Krümmung
aufweisen. Jegliches harte, optisch transparente, farblose oder farbige
Material könnte
sich als Uhrenglas (3) eignen. Die Aushöhlungen (2) welche
für das
elektronische Modul (1) vorgesehen sind könnten von
den einfachen geometrischen Formen abweichen, wie der bevorzugten
Form, welche in der Realisierungsart beschrieben worden ist und
in verschiedensten geometrischen Formen realisiert werden, natürlich zugleich selbstverständlich in
den verschiedensten Dimensionen, Volumen und Tiefen. Schlussendlich
sind auch weitere Anwendungen und Entwicklungen denkbar was die
Technologie der elektronischen Module (1) anbelangt, welche
in dieser Erfindung gebraucht werden. Man kann ebenfalls hervorheben,
dass die Struktur und die klassischen Funktionalitäten der Uhr,
im Speziellen der Armbanduhr, des Uhrenglases (3), sowie
des elektronischen Moduls (3) in dieser Beschreibung nicht
behandelt worden sind, so weit diese Konzepte dem Menschen des Handwerks
genau bekannt sind und das Thema dieser Erfindung nicht direkt betreffen.