DE69629497T2

DE69629497T2 - Krümmungsreduktionsglühen von amorphen metallegierungenband

Info

Publication number: DE69629497T2
Application number: DE69629497T
Authority: DE
Inventors: Nen-Chin Liu; Larry Speciale
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: AR003772A1; CN1198827A; CN1086242C; AU703515B2; WO1997013233A1; AU7252196A; CA2231000A1; JPH11513513A; EP0885432A4; BR9610831A; US5684459A; JP4030580B2; EP0885432A1; DE69629497D1; EP0885432B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen magnetomechanischer Markierungen, die in elektronischen Artikelüberwachungssystemen (EAS-Systemen) verwendet werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bekannterweise werden elektronische Artikelüberwachungssysteme bereitgestellt, um in Einzelhandelsgeschäften den Diebstahl von Ware zu verhindern oder vor einem Diebstahl abzuschrecken. Bei einem typischen System werden Markierungen, die ausgelegt sind, um mit einem elektromagnetischen oder magnetischen Feld in Wechselwirkung zu treten, das am Ausgang des Geschäfts angeordnet ist, an Warenartikeln befestigt. Wenn eine Markierung in das Feld oder in die „Abfragezone" gebracht wird, wird das Vorliegen der Markierung erfaßt und ein Alarm erzeugt. Einige Markierungen dieser Art sind dafür gedacht, an der Kasse entfernt zu werden, wenn die Ware bezahlt wird. Andere Arten von Markierungen werden an der Kasse durch eine Deaktivierungseinrichtung deaktiviert, die eine elektromagnetische oder magnetische Eigenschaft der Markierung ändert, so daß die Markierung in der Abfragezone nicht länger erfaßt werden kann.
Eine Art magnetisches EAS-System wird als ein harmonisches System bezeichnet, da es auf dem Prinzip basiert, daß ein magnetisches Material, das durch ein elektromagnetisches Feld mit einer ausgewählten Frequenz hindurchläuft, das Feld stört und harmonische Störungen der ausgewählten Frequenz erzeugt. Das Erfassungssystem ist so abgestimmt, daß es bestimmte harmonische Frequenzen erkennt und, falls sie vorliegen, einen Alarm verursacht. Die erzeugten harmonischen Frequenzen sind eine Funktion des Grades der Nichtlinearität der Hystereseschleife des magnetischen Materials.
Eine weitere Art von EAS-System verwendet magnetomechanische Markierungen, die ein magnetostriktives Element enthalten. Beispielsweise ist aus dem US-Patent Nr. 4,510,489 an Anderson et al. eine Markierung bekannt, die eine bandförmige Länge eines magnetostriktiven amorphen Materials enthält, das in einem länglichen Gehäuse in der Nähe eines vormagnetisierenden magnetischen Elements enthalten ist. Das magnetostriktive Element wird manchmal als ein „aktives Element" bezeichnet, und das vormagnetisierende Element kann als ein „Kontrollelement" betrachtet werden. Das magnetostriktive Element wird so hergestellt, daß es bei einer vorbestimmten Frequenz schwingt, wenn das vormagnetisierende Element bis auf ein bestimmtes Niveau magnetisiert worden ist. In der Abfragezone liefert ein geeigneter Oszillator ein magnetisches Wechselfeld mit der vorbestimmten Frequenz, und das magnetostriktive Element schwingt mechanisch, wenn es dem Feld ausgesetzt wird, mit dieser Frequenz, wenn das vormagnetisierende Element bis zu einem bestimmten Niveau magnetisiert worden ist.
Gemäß einer Technik, die in dem Patent von Anderson et al. offenbart wird, weist die Markierung zusätzlich zu der erwähnten Resonanzfrequenz eine „Antiresonanzfrequenz" auf, bei der die sich aus der magnetomechanischen Kopplung ergebende gespeicherte mechanische Energie fast Null beträgt. Eine Abfrageschaltung, die das Magnetfeld in der Abfragezone liefert, durchläuft einen Frequenzbereich, der die Resonanzfrequenz und die Antiresonanzfrequenz der Markierung enthält, und in der Abfragezone ist eine Empfangsschaltung vorgesehen, die die charakteristische Signatur der Markierung erfaßt, indem sie einen übertragenen Spitzenenergiepegel, der bei der Resonanzfrequenz auftritt, und einen Talpegel bei der Antiresonanzfrequenz erfaßt.
Bei einem weiteren, von Anderson et al. vorgeschlagenen Überwachungssystem wird eine magnetomechanische Markierung mit einer Abfragefrequenz verwendet, die keinen Bereich durchläuft, sondern vielmehr bei der Resonanzfrequenz der Markierung bleibt. Das Abfragefeld bei dieser Frequenz wird in Impulsen oder Bursts bereitgestellt. Wenn im Abfragefeld eine Markierung vorliegt, wird ihr aktives Element durch jeden Burst angeregt (vorausgesetzt, das Kontrollelement wurde geeignet magnetisiert), und nach dem Ende jedes Bursts erfährt das aktive Element eine als „Abklingen" bekannte gedämpfte mechanische Schwingung. Das von der Markierung abgestrahlte resultierende Signal wird von der Erfassungsschaltung erfaßt, die mit der Abfrageschaltung synchronisiert ist und so ausgelegt ist, daß sie während der Pausenzeiten nach Bursts aktiv ist. Magnetomechanische EAS-Systeme dieser Art mit gepulstem Feld werden vom Eigentümer der vorliegenden Anmeldung unter dem Warenzeichen „Ultra*Max" vertrieben und finden breite Anwendung.
Bei einer gewöhnlich verwendeten magnetomechanischen Markierung ist das aktive Element aus einer amorphen Eisen-Nickel-Legierung ausgebildet, die als Metglas^® 2826MB (erhältlich von Allied Signal Inc., Morris Township, New Jersey, USA) bekannt ist und (in Atomprozent) die Zusammensetzung Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈ aufweist. Das Material wird durch Gießen auf ein gekühltes Rad ausgebildet, und es entsteht ein dünnes kontinuierliches Band, das etwa 1,27 cm breit ist. Das kontinuierliche Band wird in etwa 3,81 cm lange Segmente geschnitten, wodurch aktive Elemente für magnetomechanische Markierungen gebildet werden.
Aus A. I. Taub: „Effects of the heating rate used during stress relief annealing on the magnetic properties of amorphous alloys", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, BAND 55, 1984, S. 1775–1777 ist eine Vorrichtung bekannt, die die Schritte zum Anlegen einer Krümmung an ein amorphes Band ausführt. Die Orientierung der angelegten Krümmung ist gleich einer Längskrümmung, die das Band vor dem Einlegen einer Krümmung aufweist.
1 stellt eine etwas schematische Seitenansicht eines aus dem Material Metglas 2826MB ausgebildeten aktiven Elements dar, das auf einer durch eine gestrichelte Linie 22 dargestellten flachen Oberfläche ruht. Das Element 20 weist eine Länge L von etwa 3,81 cm auf und besitzt eine Krümmung entlang seiner Länge L, so daß ein Mittelteil des Elements 20 eine „Krone" bildet, die von der Oberfläche 22 um eine Entfernung D nach oben versetzt ist. Ein typischer Meßwert der Krümmungsentfernung D beträgt etwa 0,0838 cm (wobei zu verstehen ist, daß aus Gründen der Klarheit der Darstellung die Krümmung im Element 20 in der Zeichnung übertrieben worden ist), doch ist der Gießprozeß inhärent variabel und kann zu 3,81 cm langen geschnittenen Streifen führen, die eine Krümmungsentfernung D von über 0,102 cm oder von 0,0127 cm aufweisen. Die vertikale Entfernung D kann durch die Länge L des Elements 20 dividiert werden, und man erhält ein Verhältnis Längskrümmung zu Länge, das in der Regel über 2% liegt (0,0838/3,81 = 0,022).
2 ist eine etwas schematische Seitenansicht einer gemäß dem Stand der Technik hergestellten Markierung 24, die ein aktives Element 20 enthält, im Querschnitt. Die Markierung 24 enthält ein Gehäuse 26, das das aktive Element 20 umschließt. Das Gehäuse 26 ist so dimensioniert, daß das aktive Element 20 als Reaktion auf ein Abfragefeldsignal mechanisch frei schwingen kann.
Obwohl dies in der Zeichnung nicht eigens gezeigt ist, wird üblicherweise ein Vormagnetisierungselement an eine Außenfläche entweder der oberen oder der unteren Wand des Gehäuses 26 geheftet. Das Vormagnetisierungselement kann zwischen zwei Schichten Gehäusematerial geschichtet sein, die eine obere Wand oder eine untere Wand darstellen.
Wegen der Krümmung, die das aktive Element 20 aufweist, und weil das aktive Element Platz haben muß, um als Reaktion auf EAS-Abfragesignale mechanisch schwingen zu können, ist das Gehäuse 26 mit einer signifikanten Dicken- oder Höhendimension H ausgebildet. Insbesondere weisen magnetomechanische Markierungen eine Gesamtdicke oder Gesamthöhe von mindestens etwa 0,165 cm auf, und eine Gesamthöhe von 0,203 cm ist üblich. Durch die Dickeneigenschaft herkömmlicher magnetomechanischer Markierungen ist es manchmal schwierig oder unzweckmäßig, Markierungen auf Warenartikel aufzutragen, die durch EAS-Systeme geschützt werden sollen.
Bei der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr. 08/269,651 ( US 5,469,140 ) (die einen gemeinsamen Erfinder und gemeinsamen Eigentümer mit der vorliegenden Anmeldung aufweist) wurde eine Technik offenbart, bei der im Voraus geschnittene Streifen einer amorphen Eisen-Kobalt-Legierung in Anwesenheit eines sättigenden magnetischen Querfelds geglüht werden und aktive Elemente für magnetomechanische Markierungen hergestellt werden. Ein Vorteil der geglühten aktiven Eisen-Kobalt-Elemente besteht darin, daß sie eine relativ glatte und lineare Hysteresenschleifencharakteristik aufweisen und es deshalb unwahrscheinlich ist, daß sie Fehlalarme erzeugen, wenn sie harmonischen EAS-Systemen ausgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der aktiven Eisen-Kobalt-Elemente, wie in der '651er Patentanmeldung beschrieben, besteht darin, daß das Glühen auf einer flachen Oberfläche ausgeführt werden kann, um eine etwaige Längskrümmung zu minimieren oder zu eliminieren und eine magnetomechanische Markierung mit einem niedrigem Profil zu ermöglichen.
Die in der '651er Anmeldung beschriebenen aktiven Eisen-Kobalt-Elemente können auch unter Einsatz eines kontinuierlichen Glühprozesses ausgebildet werden, bei dem ein Band von einer Spule zu einer anderen durch einen Glühofen transportiert und dann in diskrete Streifen geschnitten wird. Dieser kontinuierliche Prozeß wird in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der laufenden Nr. 08/420,757 ( US 5,676,767 ) beschrieben, die die gleichen Erfinder und einen gleichen Inhaber wie die vorliegende Anmeldung aufweist.
Obwohl die oben erwähnten, gleichzeitig anhängigen Anmeldungen Techniken offenbaren, um magnetomechanische Markierungen mit einem niedrigen Profil zu verwirklichen, die Eisen-Kobalt-Legierungen enthalten, wäre es außerdem wünschenswert, unter Verwendung eines aktiven Elements, das aus dem herkömmlichen Eisen-Nickel-Material gebildet wird, eine Markierung mit einem niedrigen Profil herzustellen.
Es wurde versucht, das Eisen-Nickel-Material auf ein Rad mit einem größeren Durchmesser zu gießen, um die eingegossene Krümmung des resultierenden Bands zu reduzieren. Diese Versuche haben jedoch allgemein Material ergeben, das eine erheblich niedrigere Ausgangssignalamplitude als durch die herkömmliche Technik hergestelltes Material liefert.
Es wurde auch eine Wärmebehandlung des gegossenen Bands versucht, während das Band zwischen zwei flachen Platten gedrückt wird, um die Krümmung im Band zu reduzieren. Obwohl die Krümmung durch diesen Prozeß reduziert wird, werden auch die erwünschten magnetischen Eigenschaften des Materials reduziert, so daß die resultierenden aktiven Elemente wieder kein Ausgangssignal mit adäquater Amplitude liefern.
AUFGABEN UND KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht dementsprechend in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Reduzieren der Längskrümmung eines Bands aus einer Eisen-Nickel-Metallegierung, das sich zum Ausbilden aktiver Elemente zum Einsatz bei magnetomechanischen Markierungen eignet, ohne daß wünschenswerte magnetische Eigenschaften des Materials wesentlich beeinflußt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung von Bändern für eine magnetomechanische Markierung mit niedrigem Profil unter Verwendung eines aktiven Elements mit herkömmlicher Zusammensetzung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements zur Verwendung bei einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarkierung bereitgestellt, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines kontinuierlichen Streifens aus einer amorphen Metallegierung, Wärmebehandeln des kontinuierlichen Streifens aus amorpher Legierung an einer Heizstelle, während der Streifen an der Heizstelle vorbeitransportiert wird, und Schneiden des wärmebehandelten Streifens in diskrete Streifen mit jeweils einer vorbestimmten Länge.
Als Teil der Erfindung wird während des Wärmebehandlungsschritts an den kontinuierlichen Legierungsstreifen eine Krümmung in einer Längsrichtung des Streifens und mit einer Orientierung angelegt, die der einer Orientierung der Längskrümmung entgegengesetzt ist, die der Streifen vor dem Wärmebehandlungsschritt aufwies. Die Wärmebehandlung und das Anlegen der Krümmung können gleichzeitig durch Wickeln des Streifens auf geeignete Weise um eine erhitzte Walze ausgeführt werden. Die Wärmebehandlung wird bevorzugt bei einer Temperatur von mindestens 300°C ausgeführt, und der kontinuierliche Streifen wird von einer Vorratsspule zu einer Aufwickelspule transportiert, wobei eine Anordnung aus Kapstanwelle und Quetschwalze verwendet wird.
1 ist eine schematische Seitenansicht eines gemäß dem Stand der Technik bereitgestellten aktiven Elements zur Verwendung in einer magnetomechanischen Markierung.
2 ist eine schematische Seitenansicht einer gemäß dem Stand der Technik bereitgestellten magnetomechanischen Markierung im Querschnitt, die das aktive Element von 1 enthält.
3A ist eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer gemäß der Erfindung bereitgestellten Bearbeitungsvorrichtung, und 3B ist eine schematische Seitenansicht einer erhitzten Walze im Querschnitt, die Teil der Vorrichtung von 3A ist.
4 ist eine graphische Darstellung von Krümmungsreduzierungen in einem aktiven Element für eine magnetomechanische Markierung, die dadurch erhalten werden, daß die Bearbeitungsvorrichtung von 3A bei verschiedenen Temperaturen und mit verschiedenen Temperierungszeiträumen betrieben wird.
5 ist eine graphische Darstellung von Variationen der Resonanzfrequenz und der Ausgangssignalamplitude, die das aktive Element des Stands der Technik von 1 als Reaktion auf Änderungen des vormagnetisierenden Magnetfelds aufweist.
6 ist eine graphische Darstellung verschiedener Werte einer Vormagnetisierungsfeldamplitude, die erforderlich ist, um die Resonanzfrequenz für Materialien zu minimieren, die gemäß verschiedener Kombinationen von Zeit- und Temperaturparametern beim Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung von 3A erzielt werden.
7 ist eine graphische Darstellung einer Frequenzmuldencharakteristik von Materialien, die gemäß verschiedenen Kombinationen von Zeit- und Temperaturparametern erhalten werden, die beim Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung von 3A verwendet werden.
8 ist eine graphische Darstellung jeweiliger Ausgangsamplitudencharakteristiken von Materialien, die unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Zeit- und Temperaturparametern beim Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung von 3A erzielt werden.
9 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen Artikelüberwachungssystems, das eine magnetomechanische Markierung verwendet, die ein gemäß der Erfindung ausgebildetes aktives Element enthält.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B werden nun ein Verfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung, die gemäß der Erfindung bereitgestellt werden, zum Ausbilden der aktiven Elemente von magnetomechanischen EAS-Markierungen aus einem kontinuierlichen Band aus einer amorphen Metallegierung beschrieben.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist allgemein mit der Bezugszahl 30 bezeichnet. Die Vorrichtung 30 bearbeitet ein kontinuierliches Band 32 aus dem oben erwähnten Material Metglas 2826MB, damit die in Verbindung mit 1 beschriebene Längskrümmung reduziert oder eliminiert wird. Die Bearbeitungsvorrichtung enthält eine erhitzte Walze 34, eine Vorratsspule 36, von der das Legierungsband 32 abgewickelt und zu der erhitzten Walze 34 transportiert wird, und eine Aufwickelspule 38, auf die das Band 32 aufgewickelt wird, nachdem es von der Walze 34 transportiert worden ist. Eine Führungswalze 37 definiert einen Teil des Wegs des Bands von der Vorratsspule 36 und der erhitzten Walze 34. Um die erhitzte Walze 34 herum ist eine Umhüllung 39 vorgesehen, um die von der Walze 34 abgestrahlte Hitze in der Nähe der Walze 34 zu halten. In der Umhüllung 39 sind Schlitze 41 ausgebildet, damit das Band 32 eintreten und austreten kann. Das Band 32 wird zwischen einer Kapstanwelle 40 und einer Quetschwalze 42, die zwischen der erhitzten Walze 34 und der Aufwickelspule 38 positioniert sind, in Eingriff genommen. Die Kapstanwelle 40 zieht zusammen mit der Quetschwalze 42 das Band entlang seinem Weg von der Vorratsspule 36 zu der erhitzten Walze 34 und dann zu der Aufwickelspule 38. Es ist zu verstehen, daß nicht gezeigte Motoren vorgesehen sind, um jeweils die Kapstanwelle 40 und die Spulen 36 und 38 anzutreiben.
Die Motoren können durch eine Bedienperson oder durch einen geeigneten Steuermechanismus gesteuert werden.
Das Band 32 wird von der Vorratsspule 36 mit einer derartigen Geschwindigkeit vorgeschoben, daß vor der Führungswalze 37 und der erhitzten Walze 34 im Band eine Schleife 43 entsteht. Das Gewicht des Bands in der Schleife 43 übt eine Zugkraft auf den Teil des Bands an der Walze 34 aus, damit das Band mit der Oberfläche der Walze 34 in Kontakt gehalten wird.
Weitere Einzelheiten der erhitzten Walze 34 sind in 3B gezeigt. Die Walze 34 ist bevorzugt als ein beispielsweise aus unmagnetischem rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehender Hohlzylinder ausgebildet. In der Walze 34 ist ein Heizelement 45 vorgesehen, damit die Walze 34 auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird. Obwohl die Walze 34 so montiert sein kann, daß sie sich drehen kann, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Walze 34 (durch nicht gezeigte Montagemittel) feststehend montiert, und das Band kann auf der Oberfläche der Walze 34 gleiten.
Wieder unter Bezugnahme auf 3A wird das Legierungsband 32 von der Vorratsspule 36 abgewickelt und an die erhitzte Walze 34 angelegt, wobei die eingegossene Längskrümmung des Bands 32 so orientiert ist, wie dies bei 44 in 3A dargestellt ist. Das Band 32 wird dann um die Peripherie der Walze 34 gewickelt, so daß das Band 32 entgegen der eingegossenen Längskrümmung „nach hinten gebogen" wird. Mit anderen Worten wird auf das Band 32 an der Walze 34 eine Längskrümmung mit einer Orientierung angelegt, die der Orientierung der eingegossenen Längskrümmung des Bands entgegengesetzt ist. Durch dieses „Rückwärtsbiegen" des Bands 32 zusammen mit der direkten Erhitzung des Bands 32 durch die Walze 34 wird mindestens ein Teil der eingegossenen Beanspruchung reduziert, die die Längskrümmung verursacht hatte, was zu einem reduziertem Krümmungsgrad führt, wie in 3A bei 46 dargestellt.
Das Band 32 ist etwa 12,7 mm breit und wird nach der die Krümmung reduzierenden Bearbeitung durch die in 3A gezeigte Vorrichtung in einzelne Streifen mit einer Länge von etwa 37,44 mm geschnitten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die erhitzte Walze 34 einen Durchmesser von etwa 35,18 mm (1,385 Zoll) auf und wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300°C bis etwa 375°C gehalten. Die Glühzeit kann als die Zeitdauer definiert werden, während der ein Punkt entlang des Bands 32 mit der Oberfläche der Walze 34 in Kontakt bleibt. Die Glühzeit ist dementsprechend eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der das Band 32 transportiert wird, des Durchmessers der Walze 34 und des Anteils des Umfangs der Walze (Wickelwinkel), der mit dem Band 32 in Kontakt gerät. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird ein Wickelwinkel von etwa 180° aufrechterhalten, obwohl ein kleinerer oder größerer Wickelwinkel in Betracht gezogen wird. Gemäß bevorzugten Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung liegt die Glühzeit in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 4,5 Sekunden.
Außerdem wird in Betracht gezogen, eine erhitzte Walze 34 bereitzustellen, deren Durchmesser kleiner oder größer ist als der bevorzugte Durchmesser von 35,18 mm. Mit einer Walze mit einem kleineren Durchmesser erhält man einen größeren Biegungsgrad, aber eine weniger effektive Erhitzung des Bands 32. Dementsprechend erhält man mit einer Walze 34 mit einem größeren Durchmesser eine effektivere Erhitzung des Bands 32, aber einen geringeren Biegungsgrad.
Wie in 4 angedeutet, erhält man größere Reduzierungen bei der eingegossenen Krümmung des amorphen Legierungsmaterials entweder durch Verlängern der Glühzeit oder durch Erhöhen der Glühtemperatur. In 4 zeigen die schwarzen Rauten Ergebnisse, die mit einer Glühtemperatur von 300°C erhalten worden sind, die schwarzen Rechtecke zeigen Ergebnisse, die bei einer Temperatur von 325°C erhalten worden sind, die schattierten Kreise zeigen bei 350°C erhaltene Ergebnisse, und die offenen Rechtecke zeigen bei 375°C erhaltene Ergebnisse. Hinsichtlich jeder einzelnen dieser Glühtemperaturen wird angemerkt, daß durch Verlängern der Glühzeit die Effektivität der Krümmungsreduzierung selbst bis zu dem Punkt anstieg, daß eine Krümmung mit einer Orientierung induziert wurde, die der eingegossenen Krümmung entgegengesetzt ist, wenn das Glühen bei höheren Temperaturen und relativ langen Zeiten ausgeführt wurde. Beispielsweise kann man beobachten, daß man ein im wesentlichen flaches Band (Krümmung von fast Null) erhalten kann, wenn etwa 2,2 Sekunden lang bei 350°C geglüht wird. Wenn der oben beschriebene Krümmungsreduzierungsprozeß angewendet wird, besteht jedoch ein Faktor, der. dabei berücksichtigt werden muß, darin, daß sich das Glühen auf die magnetischen Charakteristiken des Materials abträglich auswirken kann.
5 veranschaulicht graphisch magnetische Charakteristiken des herkömmlichen Materials Metglas 2826MB bei Guß. In 5 zeigt die durchgezogene Kurve, wie sich die Resonanzfrequenz des aktiven Eisen-Nickel-Elements als Funktion des angelegten Vormagnetisierungsfelds verändert. Die gestrichelte Kurve zeigt die Variation der Ausgangssignalamplitude als Funktion von Variationen des Vormagnetisierungsfelds. Die in 5 gezeigten Amplitudenpegel sind „A1"-Pegel, d. h. der Signalpegel, der 1 Millisekunde nach dem Ende des Abfragesignalimpulses im oben beschriebenen magnetomechanischen System mit gepulstem Feld erhalten wird.
Eine wichtige Charakteristik des aktiven Elements ist die „Frequenzmuldentiefe", die als die Verschiebung der Resonanzfrequenz von der kleinsten Resonanzfrequenz (etwa 57,3 kHz bei einem Vormagnetisierungsfeld von 7,5 Oe) zu der Resonanzfrequenz bei einem Vormagnetisierungsfeld von 1 Oe gemessen wird. Da die Resonanzfrequenz bei 1 Oe für das Material nach Guß etwa 59,9 kHz beträgt, liegt die Frequenzmuldentiefe für das Material nach Guß bei etwa 2,6 kHz. Eine ausreichende Frequenzmuldentiefe ist erforderlich, weil man zum Deaktivieren der Markierung genügend Resonanzfrequenzverschiebung durch Entmagnetisieren des Kontrollelements haben muß.
Es ist außerdem wünschenswert, ein „Abklingsignal" mit einer hohen Amplitude zu haben. Das effektive Vormagnetisierungsfeld weist in der Regel in einer magnetomechanischen Markierung eine Stärke von etwa 5,5 Oe auf, und das resultierende A1-Abklingssignal liegt bei etwa 250 mV, wie in 5 gezeigt.
6 zeigt, wie durch den die Krümmung reduzierenden Glühprozeß der vorliegenden Erfindung das Vormagnetisierungsfeld reduziert wird, bei dem die niedrigste Resonanzfrequenz erhalten wird, wobei beim Vormagnetisierungsfeld bei der kleinsten Frequenz größere Reduktionen auftreten, wenn die Glühzeit verlängert wird. In 6 zeigen die schwarzen Rechtecke Ergebnisse, die bei einer Glühtemperatur von 325°C erhalten werden, und die schattierten Kreise zeigen bei 350°C erhaltene Ergebnisse. Es ist wünschenswert, der Markierung ein Vormag netisierungsfeld zu geben, das der niedrigsten Resonanzfrequenz entspricht, oder ein Vormagnetisierungsfeld, dessen Wert in der Nähe des Vormagnetisierungsfelds mit der niedrigsten Frequenz liegt, um Variationen der Resonanzfrequenz zu minimieren, die durch die variierenden Effekte des Magnetfelds der Erde auf die vom aktiven Element erfahrene effektive Vormagnetisierung ausgeübt werden.
Wie in 7 gezeigt, wird die Tiefe der Frequenzmulde durch den die Krümmung reduzierenden Glühprozeß reduziert. Wieder zeigen schwarze Rechtecke Ergebnisse, die mit einer Glühtemperatur von 325°C erhalten wurden, und die schattierten Kreise zeigen mit 350°C erhaltene Ergebnisse.
8 wiederum veranschaulicht den abträglichen Effekt des Glühens auf die Amplitude des Abklingsignals, wobei die schwarzen Quadrate und die schattierten Kreise jeweils wieder Ergebnisse anzeigen, die bezüglich der A1-Abklingamplitude bei 325°C bzw. 350°C erhalten wurden.
Angesichts des sich aus dem Krümmungsreduzierungsprozeß ergebenden unerwünschten Effekts auf die magnetischen Charakteristiken ist es ratsam, zwischen einer vollständigen Krümmungsreduzierung und minimalen Effekten auf die magnetischen Charakteristiken einen Kompromiß zu akzeptieren. Mit der 35,18 mm großen erhitzten Walze stellte sich folgender Satz von Glühparametern als geeignet heraus: 1,5 Sekunden bei 350°C, wodurch man eine Krümmungsentfernung (D) von etwa 0,0254 cm bei einem 3,81 cm großen geschnittenen Streifen ohne übermäßige Änderung der Frequenzmuldentiefe oder der Amplitude des Abklingsignals erhielt. Mit diesen Parametern wurde dann ein Verhältnis Längskrümmung zu Länge von weniger als 0,7% erhalten. Wenn die Eisen-Nickel-Legierung verwendet wird, die einer Krümmungsreduzierung gemäß der Erfindung unterzogen wurde, kann eine Markierung mit niedrigerem Profil mit einer Gesamtdicke von etwa 0,14–0,094 cm konstruiert werden. Diese Markierungen weisen bei einem Vormagnetisierungsfeld bei niedrigster Resonanzfrequenz von etwa 5,9 Oe und einer Frequenzmuldentiefe von etwa 1,95 kHz eine A1-Abklingamplitude von etwa 200 mV auf.
9 veranschaulicht ein EAS-System mit gepulster Abfragung, das eine gemäß der Erfindung hergestellte magnetomechanische Markierung 24' verwendet, wobei ein aktives Eisen-Nickel-Element verwendet wird, das dem oben beschriebenen Krümmungsreduzierungsprozeß unterzogen worden ist.
Das in 9 gezeigte System enthält eine Synchronisierungsschaltung 200, die den Betrieb einer Bestromungsschaltung 201 und einer Empfangsschaltung 202 steuert. Die Synchronisierungsschaltung 200 sendet einen synchronisierenden Gatterimpuls an die Bestromungsschaltung 200, und der synchronisierende Gatterimpuls aktiviert die Bestromungsschaltung 201. Nach der Aktivierung erzeugt die Bestromungsschaltung 201 während der Dauer des Synchronisierungsimpulses ein Abfragesignal und sendet es an eine Abfragespule 206. Als Reaktion auf das Abfragesignal erzeugt die Abfragespule 206 ein abfragendes Magnetfeld, das wiederum das aktive Element der Markierung 24' dazu anregt, mechanisch zu schwingen.
Bei Ende des Abfragesignalimpulses sendet die Synchronisierungsschaltung 200 einen Gatterimpuls an die Empfängerschaltung 202, und dieser Gatterimpuls aktiviert die Schaltung 202. Während des Zeitraums, in dem die Schaltung 202 aktiviert ist, erzeugt eine Markierung, falls sie im abfragenden Magnetfeld vorliegt, in der Empfängerspule 207 ein Signal mit der Frequenz der mechanischen Resonanz der Markierung. Dieses Signal wird vom Empfänger 202 erfaßt, der auf das erfaßte Signal mit der Erzeugung eines Signals an einen Indikator 203 reagiert, damit ein Alarm oder dergleichen erzeugt wird. Kurz gesagt wird die Empfängerschaltung 202 mit der Bestromungsschaltung 201 synchronisiert, so daß die Empfängerschaltung 202 nur während Pausenzeiten zwischen den Impulsen des gepulsten Abfragefelds aktiv ist.
Die in 3A dargestellte Krümmungsreduzierungsvorrichtung enthält nach Beschreibung eine als Hohlzylinder bereitgestellte erhitzte Walze 34, die das Legierungsband durch direkten Kontakt damit erhitzt. Es wird jedoch in Betracht gezogen, eine gekrümmte erhitzende Oberfläche zum Erhitzen und Biegen des Legierungsbands „nach hinten" in Form einer halbrunden Einrichtung oder einer Einrichtung mit einer anderen gekrümmten Form bereitzustellen. Es könnte auch in Betracht gezogen werden, auf einzelne Streifen, die aus dem Legierungsband nach Guß geschnitten wurden, eine Krümmungsreduzierungsbehandlung anzuwenden, indem die einzelnen Streifen nach hinten gebogen werden, während sie in einem Ofen oder dergleichen erhitzt werden. Es wird jedoch angenommen, daß ein derartiger Prozeß nicht für eine ausreichende Krümmungsreduzierung sorgen würde, ohne auch eine übermäßige Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften der geschnittenen Streifen zu verursachen.
Verschiedene andere Änderungen an den obigen Markierungen und Modifikationen der beschriebenen Praktiken können eingeführt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sollen deshalb veranschaulichen und nicht einschränken. Der Schutzbereich der Erfindung wird in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Verfahren zum Ausbilden magnetostriktiver Elemente zur Verwendung bei einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarkierung (24), mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines kontinuierlichen Bands (32) aus einer amorphen Metallegierung, – Wärmebehandeln des kontinuierlichen Bands (32) aus amorpher Legierung an einer Heizstelle, während der Streifen kontinuierlich an der Heizstelle vorbeitransportiert wird, gekennzeichnet durch – Anlegen einer Krümmung an das kontinuierliche Band (32) aus amorpher Legierung entlang der Längsachse des Bands (32) und mit einer Orientierung, die einer Längskrümmung entgegengesetzt ist, die das Band (32) vor dem Anlegen einer Krümmung aufweist, wobei die Krümmung durch Wickeln des Bands (32) um ein gekrümmtes Element (34) an der Heizstelle angelegt wird; und – Schneiden des wärmebehandelten Bands (32) in einzelne Streifen mit jeweils einer vorbestimmten Länge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Wärmebehandelns des kontinuierlichen Bands (32) aus amorpher Legierung und des Anlegens der Krümmung daran durch Wickeln des Bands (32) um eine erhitzte Walze (34) ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der kontinuierliche Streifen aus einer Legierung aus Eisen, Nickel, Molybdän und Bor besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kontinuierliche Band (32) im wesentlichen die Zusammensetzung Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Wärmebehandlungsschritt bei einer Temperatur von mindestens 300°C ausgeführt wird.
Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines kontinuierlichen Bands aus einer amorphen Metallegierung, umfassend: – ein gekrümmtes Element, um das das kontinuierliche Band aus amorpher Legierung gewickelt wird; – ein Heizmittel zum Anlegen von Wärme an das kontinuierliche Band aus amorpher Legierung am gekrümmten Element und – ein Transportmittel (40, 42) zum kontinuierlichen Transportieren des Bands entlang eines Wegs an dem Heizmittel vorbei, dadurch gekennzeichnet, daß das gekrümmte Element relativ zu dem Weg positioniert ist, damit eine Krümmung an das kontinuierliche Band aus amorpher Legierung in einer Längsrichtung des Streifens und mit einer Orientierung angelegt wird, die einer Längskrümmung entgegengesetzt ist, die das Band vor dem Anlegen einer Krümmung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das gekrümmte Element eine erhitzte Walze (34) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: – eine Vorratsspule (36), von der das kontinuierliche Band zu dem Heizmittel (34) transportiert wird, und – eine Aufwickelspule (38), zu der das kontinuierliche Band vom Heizmittel (34) transportiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Transportmittel eine Kapstanwelle (40) und eine Quetschwalze (42) enthält, die beide zwischen dem Heizmittel (34) und der Aufwickelspule (38) angeordnet sind, wobei der kontinuierliche Streifen zwischen der Kapstanwelle (40) und der Quetschwalze in Eingriff genommen wird, um von der Kapstanwelle zu der Aufwickelspule (38) transportiert zu werden.