DE602004008334T2 - Verbessertes resonanz-sicherheitsetikett und verfahren zur herstellung eines solchen etiketts - Google Patents

Verbessertes resonanz-sicherheitsetikett und verfahren zur herstellung eines solchen etiketts Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Resonanz-Sicherheitsetikett des Typs, der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Etiketts.
  • STAND DER TECHNIK
  • Es ist bekannt, dass Resonanz-Sicherheitsetiketten dieses Typs beispielsweise in elektronischen Artikelüberwachungssystemen (EAS-Systemen, electronic article surveillance systems) verwendet werden, um eine unberechtigte Mitnahme von Artikeln aus Läden, Geschäften und Warenhäusern zu erfassen, wobei solche Resonanz-Sicherheitsetiketten in großer Anzahl auf einer Folie aus dielektrischem Material produziert werden, die auf beiden Seiten mit Schichtmustern aus einem leitenden Material versehen ist, um einen Induktor und einen Kondensator zu bilden, die eine Resonanzschaltung mit einer geeigneten Resonanzfrequenz ergeben, die mittels einer geeigneten Ausrüstung, die am Ausgang der Räumlichkeit positioniert ist, erfasst werden kann. Ein Resonanz-Sicherheitsetikett dieses Typs ist beispielsweise aus EP 0 285 559 bekannt.
  • Aus JP 02-310696 ist bekannt, das Folienmaterial längs eines Teils des Umfangs der Kondensatorelemente auszuschneiden und den freigeschnittenen Kondensator von dem Innenraum des Induktors wegzufalten, um diesen Teil für das Eindringen eines magnetischen Flusses durch den Induktor freizulassen. Experimente mit diesem EAS-Etikett-Typ haben jedoch eine erhebliche Schwankung der Resonanzfrequenz gezeigt, was zu verringerten Erfassungsraten für solche Etiketten führt, wobei der Erfinder keinerlei EAS-Etiketten auf dem Markt entdeckt hat, die in Übereinstimmung mit dem in JP 02-310696 beschriebenen Verfahren produziert werden.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Resonanz-Sicherheitsetikett des oben erwähnten Typs zu schaffen, mit dem es möglich ist, den Erfassungsgrad zu verbessern, eine präzise Resonanzfrequenz aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die geringe Größe des Resonanz-Sicherheitsetiketts möglicherweise zu verringern oder zumindest beizubehalten, wobei diese Aufgabe durch ein Resonanz-Sicherheitsetikett des Typs gelöst wird, der erfindungsgemäß außerdem die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angebenden Merkmale aufweist. In dieser Anordnung ist der Mittelteil des Induktors freigemacht, um ein Eindringen des magnetischen Flusses durch den Induktor zuzulassen, wodurch eine höhere Erfassungsrate erzielt wird, außerdem wird die Resonanzfrequenz trotz des Faltens in engen Grenzen gehalten, weil das Falten zu der Seite gegenüber dem Induktormuster geschieht und weil eine Abschirmungsplatte mit einer Form und mit einer Größe vorgesehen ist, die der Form bzw. der Größe der zurückgefalteten Kondensatorplatten entsprechen, was die Frequenzgenauigkeit verbessert. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren für die Herstellung eines solchen Etiketts nach Anspruch 3.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des Resonanz-Sicherheitsetiketts gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Vorteile aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In dem folgenden detaillierten Teil der vorliegenden Beschreibung wird die Erfindung genauer mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen des Resonanz-Sicherheitsetiketts gemäß der Erfindung wie in den Zeichnungen gezeigt erläutert, in denen
  • 1 ein Etikett, das zwischen einem Sender und einem Empfänger am Ausgang des Geschäfts oder dergleichen positioniert ist, um das Vorhandensein des Etiketts am Ausgang zu erfassen, schematisch zeigt;
  • 2 einen Ersatzschaltplan der in 1 gezeigten Situation schematisch zeigt, um die Parameter für die Verbesserung des Erfassungsgrades zu erläutern;
  • 3 das Schichtmuster aus leitendem Material auf einer ersten Seite der Folie aus dielektrischem Material eines Resonanz-Sicherheitsetiketts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 das Schichtmuster aus leitendem Material auf beiden Seiten der Folie aus dielektrischem Material eines Resonanz-Sicherheitsetiketts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 schematisch und perspektivisch einen teilweise gefalteten, freigeschnittenen Kondensator eines Resonanz-Sicherheitsetiketts gemäß den 3 und 4 zeigt;
  • 6 das Resonanz-Sicherheitsetikett von 5 zeigt, wenn der Kondensator in der vollständig gefalteten Position ist;
  • 7 empfohlenen Instrumente zum Ausführen des Faltens des Kondensators schematisch zeigt; und
  • 8 eine alternative Ausführungsform des Resonanz-Sicherheitsetiketts zeigt, das insbesondere so geformt ist, dass es auf oder in einer CD oder DVD positioniert werden kann und mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf die 1 und 2 ein Resonanz-Sicherheitsetikett qualitativ diskutiert. In den 1 und 2 ist das Etikett 1 zwischen einem Sender Tx eines elektronischen Artikelüberwachungssystems (EAS-System) und einem Empfänger Rx des Systems positioniert. Der Sender sendet ein Funkfrequenzsignal in einem bestimmten Frequenzbereich aus, wobei der Empfänger immer dann, wenn sich ein Etikett mit der innerhalb dieses Bereichs liegenden Resonanzfrequenz innerhalb der Reichweite des Senders und des Empfängers befindet, die Resonanzfrequenz des Etiketts erfassen kann.
  • Die Erfassungsrate oder -qualität hängt von dem Gütefaktor der Resonanzschaltung und von ihrer physikalischen Größe ab. Aus der Formel
    Figure 00040001
    ist ersichtlich, dass es für die Erhaltung eines hohen Gütefaktors erwünscht ist, einen kleinen Wert für r, einen großen Wert für L und einen kleinen Wert für C zu haben. Ein kleiner Wert für r kann durch Wählen einer Schicht aus leitendem Material im Etikett, beispielsweise Silber, erhalten werden, während ein großer Wert für L durch Vorsehen mehrerer Windungen in dem Induktor erhalten werden kann, wobei der Kondensator gleichzeitig mit einer kleinen Kapazität C gewählt werden kann.
  • In der Praxis kann dies jedoch nicht ohne weiteres ausgeführt werden, da der Preis von Silber zu hoch ist und viele Windungen der Induktorspule mehr Material und eine größere Fläche für das Etikett erfordern, was den Preis des Etiketts erhöhen würde. Wenn ferner viele kleine Windungen gewählt würden, um Materialkosten für die Schicht aus leitendem Material einzusparen, nimmt der Wert für r zu. Wenn ein sehr kleiner Wert für C, beispielsweise 10 pF, gewählt wird, ist die Resonanzschaltung für äußere Einflüsse wie etwa Streukapazitäten empfindlich, wodurch die Resonanzfrequenz geändert würde.
  • Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, stellt der Entwurf der Resonanzschaltung für ein EAS-System einen Kompromiss unter anderem zwischen Preis und Größe dar. Auf dem Markt besteht der Wunsch nach einem kostengünstigen Etikett sowie nach einem kleinen Etikett mit hoher Erfassungsrate und hohem Gütefaktor. Daher umfasst die Resonanzschaltung gewöhnlich eine Folie 2 aus dielektrischem Material aus Polypropylen oder Polyethylen, die mit einem Schichtmuster aus elektrisch leitendem Material auf beiden Seiten versehen ist, wobei das leitende Material gewöhnlich Aluminium ist.
  • Der in 2 gezeigte Ersatzschaltplan entspricht im Prinzip einem EAS-System, wobei die relativen Induktionskoeffizienten zwischen den Induktoren L1, L2 und L3 durch M12 bzw. M23 gegeben sind. Der Verlustwiderstand in der Resonanzschaltung im Etikett ist durch r gegeben. Der Eingangswiderstand in der Messschaltung ist durch R gegeben. Die gemessene Spannung Vm stellt die Signalstärke von dem Resonanz-Sicherheitsetikett dar. Die Resonanzschaltung L2, r, C ist zwischen der Senderspule L1 und der Empfängerspule L3 positioniert. Die Formel für die empfangene Signalstärke Vm lautet
    Figure 00050001
    wobei ω0 gleich 2πf0 ist (f0 ist die Resonanzfrequenz).
  • V1 ist die Spannung des Signalgenerators. Wenn die Spulen L1, L2 und L3 (mit Querschnitten S1, S3 > S2) wie gezeigt angeordnet sind, sind die relativen Induktivitäten durch M12 = K12√S2·L2 und M23 = K23√S2·L2 (3)gegeben, wobei K12 und K23 Konstanten sind. Unter Verwendung von (2) und (3) wird erhalten:
    Figure 00050002
  • K ist eine Konstante und Q ist ein Maß für die Qualität der Resonanzschaltung:
    Figure 00050003
  • S ist die von dem magnetischen Fluss umgebene Fläche. Aus der obigen Erläuterung ist ersichtlich, dass Vm zu Q·S proportional ist.
  • Um das Etikett zu verbessern, ist es möglich, Q oder S oder beide zu erhöhen.
  • Der magnetische Fluss, der sich durch die Mitte der Spule bewegen muss, wird durch den Kondensator teilweise blockiert, wenn sich dieser in der Position eines normalen Etiketts befindet, wie in den 3 und 4 gezeigt ist. Um den magnetischen Fluss durch die Spulenmitte zu erhöhen, ist es wünschenswert, die Fläche des Kondensators so klein wie möglich zu machen. Wie früher erwähnt wurde, ist eine bestimmte minimale Größe des Kondensators gegeben, was zu einer Beschränkung jener Fläche in der Mitte der Spule führt, die frei ist, um den Durchgang des magnetischen Flusses durch die Spule zuzulassen. Die vorliegende Erfindung entfernt den Kondensator aus der Mitte der Spule, wodurch der magnetische Fluss durch die Spulenmitte erhöht wird und somit die Erfassungsrate für das EAS-System erheblich erhöht wird.
  • In 3 ist das Schichtmuster aus leitendem Material auf der ersten Seite der Folie 2 aus dielektrischem Material gezeigt, das so geformt ist, dass ein Induktor 3, eine erste Kondensatorplatte 4, die mit dem ersten Ende des Induktors 3 verbunden und in dem Induktor 3 angeordnet ist, und ein erstes Verbindungselement 5, das mit einem gegenüberliegenden Ende des Induktors 3 verbunden ist, ausgebildet werden. In 4 ist das Schichtmuster aus leitendem Material auf der zweiten gegenüberliegenden Seite der Folie 2 aus dielektrischem Material gezeigt, das dem Muster von 3 überlagert ist. Das Schichtmuster aus leitendem Material auf der zweiten Seite der Folie 2 aus dielektrischem Material ist so geformt, dass eine zweite Kondensatorplatte 6, die der ersten Kondensatorplatte 4 zugewandt ist, und eine Abschirmungsplatte 7, die mit der Kondensatorplatte 6 verbunden ist und dem ersten Verbindungselement 5 gegenüberliegt, ausgebildet werden. Die Abschirmungsplatte 7 schafft einen Fleck aus einer Schicht aus leitendem Material mit einer Form und einer Größe, die der Form bzw. der Größe der ersten und der zweiten Kondensatorplatte 4, 6 entsprechen.
  • Wie in 5 schematisch gezeigt ist, sind die Kondensatorplatten 4, 6 längs eines Teils des Umfangs der ersten und der zweiten Kondensatorplatte 4, 6 bei 9 ausgeschnitten, um den Kondensator 4, 6 von der Mittelposition im Induktor 3 wegfalten zu können. Wie in 6 gezeigt ist, ist der freigeschnittene Kondensator 4, 6 längs der Faltlinie 10 vollständig umgefaltet, damit er über der Abschirmungsplatte 7 liegt.
  • Auf Grund der Tatsache, dass die kapazitive Kopplung zwischen der Abschirmungsplatte 7 und den Windungen des Induktors 3 konstant ist, hat das Falten des Kondensators 4, 6, so dass er über der Abschirmungsplatte 7 liegt, eine wohl definierte, kontrollierte Änderung der Resonanzfrequenz zur Folge. Der Abstand zwischen dem zurückgefalteten Kondensator 4, 6 und der Abschirmungsplatte 7 ist präzise festgelegt.
  • Um mögliche mechanische Toleranzen beim Falten des Kondensators auszugleichen, ist die Abschirmungsplatte 7 vorzugsweise mit Abmessungen versehen, die größer als jene der Kondensatorplatten 4, 6 sind, so dass die zurückgefalteten Kondensatorplatten 4, 6 stets innerhalb des Umfangs der Abschirmungsplatte 7 positioniert sind.
  • Der elektrische Kontakt 8 zwischen dem ersten Verbindungselement 5 und der Abschirmungsplatte 7 wird vor oder nach dem Falten der Kondensatorplatten 4, 6 vorzugsweise durch unregelmäßige Löcher durch die Folie 2 aus dielektrischem Material im Bereich jener Elemente 5, 7 geschaffen.
  • Der Ausschnitt 9 längs eines Teils des Umfangs der ersten und der zweiten Kondensatorplatte 4, 6 kann durch mechanische Mittel, durch Laserschneiden, durch Erhitzen der Kondensatorplatten 4, 6 und dergleichen geschaffen werden. Der erste Teil des Faltens des Kondensators 4, 6 kann durch mechanische Mittel oder durch einen Luftstrahl oder dergleichen geschaffen werden. Ein Beispiel für ein mechanisches Mittel für die Ausführung des Faltens des Kondensators 4, 6 ist in 7 gezeigt, wo ein Faltwerkzeug 12 unbeweglich über dem Folienmaterial 2 positioniert ist und das Folienmaterial sich zu dem Faltwerkzeug hin bewegt, wodurch der nach oben gedrehte Kondensator 4, 6 gefaltet wird. Um den gefalteten Kondensator 4, 6 in einen engen Kontakt mit der Abschirmungsplatte 7 auf der oberen Seite des Etiketts zu bewegen, wird ein weiteres rollenförmiges Werkzeug 13 direkt hinter dem Faltwerkzeug 12 bei Betrachtung in Richtung der Bewegung der Folie 2 positioniert.
  • Das Etikett gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders für die Verwendung als ein EAS-Etikett für eine CD oder eine DVD geeignet, weil das Loch in der Mitte über dem Loch in der CD oder der DVD positioniert werden kann und die Spule so positioniert werden kann, dass sie dieses Loch in einer Position, in der die CD oder die DVD keine metallische Schicht hat, umgibt, so dass das Funkfrequenzfeld durch den Bereich verlaufen kann, in dem das Etikett positioniert ist. Dies wäre mit einem herkömmlichen Etikett nicht möglich gewesen, weil ein Etikett mit einer solch kleinen Größe in einem EAS-System nicht erfasst werden könnte, wenn das Etikett in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Technik produziert worden ist.
  • Das Etikett gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie in 8 gezeigt ist, in einer CD oder DVD mittig positioniert werden und in die DVD zwischen den Schichten der DVD integriert werden. In dieser Situation kann das EAS-Etikett nicht entfernt werden, ohne die DVD zu zerstören.
  • Der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Spezifikationen der Resonanzschaltung in einem Ausmaß verbessert, das eine Verringerung der Größe der Resonanzschaltung um 10-20 % zulässt. Auf Grund der Tatsache, dass die Materialkosten die Hauptkosten bei der Produktion solcher Etiketten sind, führt diese Größenverringerung zu einer entsprechenden Verringerung des Preises für die Etiketten.
  • Oben ist die Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden, ein Fachmann auf dem Gebiet kann jedoch viele Abwandlungen in Betracht ziehen, ohne vom Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (4)

  1. Resonanz-Sicherheitsetikett (1) mit einer Folie (2) aus dielektrischem Material, welche auf beiden Seiten mit mustergemäß angeordneten Abschnitten (3-7) aus leitendem Material versehen ist, wobei diese Abschnitte aus leitendem Material auf einer ersten Seite der dielektrischen Folie (2) einen Induktor (3), eine erste Kondensatorplatte (4), welche mit einem ersten Ende des Induktors (3) in Verbindung steht und innerhalb des Induktors (3) positioniert ist, sowie ein erstes Verbindungselement (5) bilden, welch letzteres mit einem entgegengesetzten Ende des Induktors (3) in Verbindung steht und wobei die Abschnitte aus leitendem Material auf der zweiten Seite der dielektrischen Folie (2) eine zweite Kondensatorplatte (6), welche der ersten Kondensatorplatte (4) direkt gegenüberliegt, sowie so ein zweites Verbindungselement (7) bilden, welch letzteres mit der zweiten Kondensatorplatte (6) in Verbindung steht und direkt gegenüber dem ersten Verbindungselement (5) liegt, wobei das erste und das zweite Verbindungselement (5, 7) elektrisch miteinander verbunden (8) sind und die Folie (2) aus dielektrischem Material entlang einem Teil des Umfanges der ersten und zweiten Kondensatorplatte (4, 6) aufgeschnitten ist und die freigeschnittene Kondensatorplatte (4, 6) aus der Lage innerhalb des Induktors (3) weggefaltet ist, sodass dieser Teil für das Durchdringen von magnetischem Fluss durch den Induktor (3) hindurch frei belassen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der freigeschnittene Kondensator (4, 6) auf die genannte zweite Seite der Folie (2) aus dielektrischem Material zurückgefaltet ist und dass das zweite Verbindungselement (7) dazu vorgesehen ist, eine unter dem zurückgefalteten Kondensator (4, 6) positionierte Abschirmplatte (7) zu bilden, wobei die Abschirmplatte (7) so dimensioniert ist, dass die zurückgefalteten erste und zweite Kondensatorplatten (4, 6) immer innerhalb oder auf der Außengrenze der Abschirmplatte (7) positioniert sind.
  2. Resonanz-Sicherheitsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (3-7) aus leitendem Material derart geformt sind, dass das Etikett auf oder innerhalb einer CD oder DVD positioniert werden kann, mit dem Loch des umgefalteten Kondensators (4, 6) um das zentrale Loch der CD oder DVD herum angeordnet.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Resonanz-Sicherheitsetiketts nach Anspruch 1 oder 2, unter Einsatz einer Folie aus dielektrischem Material, welche auf beiden Seiten mit mustergemäß angeordneten Abschnitten (3-7) aus leitendem Materialversehen Ist, wobei diese Abschnitte aus leitendem Material dazu vorgesehen sind, einen Induktor und einen Kondensator (4, 6) zu bilden, welche mit dem Innerhalb des Induktors (3) angeordneten Kondensator (4, 6) einen Resonanzkreis bilden und bei welchem die Folie (2) aus dielektrischern Material entlang einem Teil des Umfanges des Kondensators (4, 6) aufgeschnitten ist und der freigeschnittene Kondensator (4, 6) aus der Lage innerhalb des Induktors (3) weggefaltet ist, sodass dieser Teil für das Durchdringen von magnetischem Fluss durch den Induktor (3) hindurch frei belassen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückfalten des freigeschnittenen Kondensators (4, 6) zu derjenigen Seite des Etiketts erfolgt, welche der Seite gegenüberliegt, auf welcher Abschnitte des leitenden Materials zur Bildung des Induktors (3) vorgesehen sind und dadurch, dass auf der dem Induktor (3) gegenüberliegenden Seite des Etiketts seine Abschirmplatte (7) gebildet wird, welche so dimensioniert ist, dass die zurückgefalteten Kondensatorplatten (4, 6) immer innerhalb oder auf der Außengrenze der Abschirmplatte (7) positioniert sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückfalten dadurch erfolgt, dass unter Einsatz eines Luftstroms oder mechanischer Mittel ein vorbereitendes Falten erfolgt um den Kondensator (4, 6) aufzustellen, gefolgt vom Durchlaufen des Sicherheitsetiketts (1) durch ein Faltwerkzeug (12) und eine Walze (13), wobei der aufgestellte Kondensator (4, 6) vollständig umgefaltet und in innigen Kontakt mil der Oberfläche des Resonanz-Sicherheitsetiketts gepresst wird.
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