EP0944885A1 - Etiketten in akustomagnetischen diebstahlsicherungssystemen - Google Patents

Etiketten in akustomagnetischen diebstahlsicherungssystemen

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EP0944885A1
EP0944885A1 EP97952717A EP97952717A EP0944885A1 EP 0944885 A1 EP0944885 A1 EP 0944885A1 EP 97952717 A EP97952717 A EP 97952717A EP 97952717 A EP97952717 A EP 97952717A EP 0944885 A1 EP0944885 A1 EP 0944885A1
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EP
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strip
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label
hard
semi
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Kurt Emmerich
Giselher Herzer
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2405—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used
    • G08B13/2408—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used using ferromagnetic tags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
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    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15316—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Co
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension

Definitions

  • amorphous strip as a resonator and a magnetically semi-hard strip arranged in parallel to adjust the resonance frequency.
  • These magnetoelastic strips usually contain surveillance strips, which are made of a preferably amorphous alloy with high
  • Magnetostriction exist and are mechanically freely movable in a label.
  • These amorphous alloys are based e.g. on alloy systems which also contain Ni in addition to Fe (WO 90/03652), or which also contain Ni and Co in addition to Fe (utility model G94 12 456.6) and which are excited by longitudinal excitation with an alternating field pulse to produce longitudinal, mechanical resonance vibrations. Due to the magnetostrictive coupling, the mechanical stresses linked to the vibration cause a change in magnetization, which induces a corresponding alternating voltage in the receiver coil, with which the label can be verified.
  • the characteristic of the label is the resonance frequency of the amorphous strip, which, in addition to the length of the label, also depends on the DC field magnetization of the parallel magnetically hard strip.
  • the tuning of the length of the amorphous strip to the flux of the magnetized, semi-hard strip determines the resonance frequency of the label in the activated state. This resonance frequency must clearly differ from the resonance frequency of the amorphous strip with or without
  • amorphous strips and magnetically semi-hard strips are produced separately and the properties are matched separately for both strips. Accordingly, the criteria for the strips used are very critical in terms of their properties and in particular the deviations in the properties within large run lengths and lead to unsatisfactory output values in the entire process.
  • the labels are shown with freely oscillating amorphous strips, so that the label length corresponds exactly to half the wavelength of the resonance frequency.
  • the width of the strips can only be reduced to a limited extent at the resonance frequency specified by the system.
  • the invention relates to the manufacture and design of labels for use in goods security and identification systems in which the magnetoelastic surveillance strip is fixed on one side and is excited in the system to oscillate with a 1/4 wavelength of the resonance frequency. Furthermore, the invention relates to the comparison of the properties of the label during manufacture, so that, compared to the prior art, a significant reduction in the requirements for the strips used (preferably amorphous and magnetically semi-hard) can be achieved.
  • An amorphous strip made of VITROVAC 7250 (Fe-Co-Ni-Si-BC) with a width of 6 mm and a thickness of 25 ⁇ m is attached to this magnetically semi-hard SEMIVAC 90 by spot welding, whereby in the amorphous strip by heat treatment in the field a linear magnetization curve, a defined magnetostriction (this results in the magnetoelastic resonance behavior) and a transverse curvature.
  • the spot weld fixings consist of one or more weld spots next to each other, each of which fix the amorphous strip on the SEMIVAC 90 at a distance of exactly 23 mm.
  • the magnetically semi-hard strip is magnetized and the resonance frequency of the amorphous strip is measured.
  • the exact positioning of the punch holes to the following spot welds is calculated from the measured resonance frequency, so that a close tolerance of the resonance frequency (e.g. 58 kHz ⁇ 100 Hz) can also be achieved with larger standard deviations of both strips, provided that the variation of the properties exceeds Lengths occurs, which is long compared to the label length (approx. 20 mm).
  • flux changes of the magnetic semi-hard strip of ⁇ 20% could be compensated for, while with conventional labels ⁇ 5% already lead to problems in production.
  • the label production is completed by placing a plastic pro filmaschine, which protects the free-swinging end of the amorphous strip against mechanical manipulation in use.
  • a further embodiment of the labels according to the invention replaces the spot welding process by applying transversely glued double-sided adhesive strips which, in accordance with the spot welds, ensure the amorphous strip is fixed at uniform intervals.
  • the further manufacturing process proceeds analogously.

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Abstract

Verwendung eines magnetoelastisch anregbaren Etiketts in Überwachungs- und Identifizierungssystemen, wobei das Etikett aus einem magnetisch halbharten Streifen zur Deaktivierung und vorzugsweise aus einem amorphen Streifen als Resonator besteht, wobei der Resonator einseitig fixiert ist und die resonanzschwingung mit einer 1/4- Wellenlänge angeregt wird.

Description

Beschreibung
Etiketten in akustomagnetischen Diebstahlsicherungssystemen
Akustomagnetische Diebstahlsicherungsetiketten werden auf
Basis eines amorphen Streifens als Resonator und eines magnetisch halbharten parallel angeordneten Streifens zur Einstellung der Resonanzfrequenz eingesetzt. Diese magnetoelastischen Streifen enthalten üblicherweise Überwachungsstreifen, die aus einer vorzugsweise amorphen Legierung mit hoher
Magnetostriktion bestehen und die mechanisch frei in einem Etikett beweglich sind. Diese amorphen Legierungen basieren z.B. auf Legierungssystemen, die neben Fe auch Ni enthalten (WO 90 / 03652), oder die neben Fe auch Ni und Co enthalten (Gebrauchsmuster G94 12 456.6) und die durch eine äußere Erregung mit einem Wechselfeldi puls zu longitudinalen, mechanischen Resonanzschwingungen angeregt werden. Aufgrund der magnetostriktiven Kopplung bewirken die mit der Schwingung verknüpften mechanischen Spannungen eine Magnetisierungsän- derung, welche in der Empfängerεpule eine entsprechende Wechselspannung induziert, womit das Etikett nachgewiesen werden kann. Das Charakteristikum des Etiketts ist die Resonanzfrequenz des amorphen Streifens, die neben der Länge des Etiketts auch von der Gleichfeldvormagnetisierung des parallel angeordneten magnetisch halbharten Streifens abhängt. Die Abstimmung des amorphen Streifens in seiner Länge auf den Fluß des aufmagnetisierten magnetisch halbharten Streifens bestimmt die Resonanzfrequenz des Etiketts im aktivierten Zustand. Diese Resonanzfrequenz muß sich deutlich von der Reso- nanzfrequenz des amorphen Streifens ohne oder mit geringer
Gleichfeldvormagnetisierung unterscheiden, da diese Verschiebung der Resonanzfrequenz zur Deaktivierung der Etiketten benötigt wird. Die Einstellung einer ausreichend großen Verschiebung der Resonanzfrequenz zur Deaktivierung bewirkt aber eine nicht unerhebliche Empfindlichkeit der nachzuweisenden Resonanzfrequenz auf Variationen der Eigenschaften sowohl des amorphen Streifens als auch des magnetisch halbharten Streifens zur Vormagnetisierung (z.B. G. Herzer Patentanmeldung 95 E 9564 DE-1156) .
Nach dem Stand der Technik werden amorphe Streifen und magnetisch halbharte Streifen getrennt hergestellt und eine Abstimmung der Eigenschaften wird für beide Streifen getrennt vorgenommen. Dementsprechend sind die Kriterien an die einge- setzten Streifen in ihren Eigenschaften und insbesondere der Abweichungen der Eigenschaften innerhalb von großen Lauflängen sehr kritisch und führen zu unbefriedigenden Ausbringungswerten im gesamten Prozeß.
Nach dem Stand der Technik werden die Etiketten mit frei schwingenden amorphen Streifen dargestellt, so daß die Etikettenlänge genau der halben Wellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht. Um zu wirtschaftlicheren Etiketten zu kommen, kann bei der vom System vorgegebenen Resonanzfrequenz nur in begrenztem Rahmen die Breite der Streifen reduziert werden.
Die Erfindung betrifft die Herstellung und das Design von Etiketten zur Verwendung in Warensicherungs- und Identifizierungssystemen, bei denen der magnetoelastische Uberwachungs- streifen einseitig fixiert ist und im System zu einer Schwingung mit einer 1/4-Wellenlänge der Resonanzfrequenz angeregt wird. Im weiteren betrifft die Erfindung den Abgleich der Eigenschaften des Etiketts während der Herstellung, so daß im Vergleich zum Stand der Technik eine deutliche Reduzierung der Anforderungen an die eingesetzten Streifen (vorzugsweise amorph und magnetisch halbhart) erreicht werden kann.
Folgende Ausführungsbeispiele beschreiben die erfindungsgemäßen Etiketten und deren Herstellung: Auf einen doppelseitig klebenden Streifen der Breite 12 mm wird ein magnetisch halbhartes Material der Breite 6 mm und der Dicke 62 μm aus SEMIVAC 90 aufgebracht, welches im auf- magnetisierten Zustand über seine Remanenz Br = 1,2 T einen Fluß von ca. 730 nWb in einen geschlossenen Magnetkreis einbringt. Auf dieses magnetisch halbharte SEMIVAC 90 wird ein amorpher Streifen aus VITROVAC 7250 (Fe-Co-Ni-Si-B-C) der Breite 6 mm und der Dicke 25 μm durch Punktschweißen befestigt, wobei in dem amorphen Streifen durch eine Wär ebe- handlung im Feld eine lineare Magnetisierungskurve, eine definierte Magnetostriktion (hieraus folgen die magnetoelastischen Resonanzverhalten) und eine Querkrümmung eingestellt wurden. Die Punktschweißfixierungen bestehen aus einem oder mehreren Schweißpunkten nebeneinander, die jeweils in einem Abstand von exakt 23 mm den Amorphstreifen auf dem SEMIVAC 90 fixieren. An diesem Verbundstreifen wird anschließend neben der Punktschweißstelle ein beide Streifen erfassendes Loch ausgestanzt, so daß der Amorphstreifen nur noch einseitig durch eine oder mehrere Punktschweißstellen fixiert ist und eine frei schwingende Länge von 19 mm hat. In den folgenden Fertigungsschritten wird der magnetisch halbharte Streifen aufmagnetisiert und die Resonanzfrequenz des amorphen Streifens gemessen. In einem geschlossenen Regelkreis wird aus der gemessenen Resonanzfrequenz die genaue Positionierung der Stanzlöcher zu den folgenden Punktschweißstellen errechnet, so daß eine enge Tolerierung der Resonanzfrequenz (z.B. 58 kHz ± 100 Hz) auch mit größeren Standardabweichungen beider Streifen erzielbar ist, sofern die Variation der Eigenschaften über Längen eintritt, die im Vergleich zur Etikettenlänge (ca. 20 mm) lang ist. In einem Beispiel konnten Flußänderungen des magnetisch halbharten Streifens von ± 20 % ausgeregelt werden, während bei konventionellen Etiketten bereits ± 5 % zu Problemen in der Fertigung führen. Die Etikettenfertigung wird abgeschlossen durch das Aufsetzen eines Plastikpro- filteils, welches das frei schwingende Ende des Amorphstreifens gegen mechanische Manipulationen in der Anwendung schützt .
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Etiketten substituiert den Punktεchweißvorgang durch das Aufbringen von quer aufgeklebten doppelseitig klebenden Streifen, die entsprechend den Punktschweißstellen die Fixierung des amorphen Streifens in gleichmäßigen Abständen sicherstellt. Der wei- tere Fertigungsprozeß verläuft analog.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung eines magnetoelastisch anregbaren Etiketts in Uberwachungs- und IdentifizierungsSystemen, wobei das Etikett aus einem magnetisch halbharten Streifen zur Deaktivierung und vorzugsweise aus einem amorphen Streifen als Resonator besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Resonator einseitig fixiert ist und die Re- sonanzschwingung mit einer 1/4-Wellenlänge angeregt wird.
2. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Legierung des amorphen Streifens entsprechend der folgenden Formel zusammengesetzt ist:
Fea Cob Nic Six By Mz, wobei M ein oder mehrere der Elemente der Gruppe IV bis VII des Periodensystems einschließlich C, Ge und P bedeutet und die Anteile in at% folgenden Bedingungen genügen:
a liegt zwischen 20 und 74
b liegt zwischen 0 und 50
c liegt zwischen 0 und 50
mit der Maßgabe b + c > 5 ist
x liegt zwischen 0 und 10
y liegt zwischen 10 und 20
z liegt zwischen 0 und 5 mit der Maßgabe, daß die Summe x + y + z zwischen 12 und 24 liegt .
3. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Legierung des amorphen Streifens entsprechend der folgenden Formel zusammengesetzt ist: Fea Cob ie Six By Mz, wobei M ein oder mehrere der Elemente der Gruppe IV bis VII des Periodensystems einschließlich C, Ge und P bedeutet und die Anteile in at% folgenden Bedingungen genügen:
a liegt zwischen 20 und 74
b liegt zwischen 0 und 25
c liegt zwischen 0 und 50
mit der Maßgabe b + c > 5 ist
x liegt zwischen 0 und 10
y liegt zwischen 10 und 20
z liegt zwischen 0 und 5
mit der Maßgabe, daß die Summe x + y + z zwischen 12 und 24 liegt.
4. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Legierung des amorphen Streifens entsprechend der folgenden Formel zusammengesetzt ist: Fea Cob Nic Six By Mz, wobei M ein oder mehrere der Elemente der Gruppe IV bis VII des Periodensystems einschließlich C, Ge und P bedeutet und die Anteile in at% folgenden Bedingungen genügen:
a liegt zwischen 20 und 74
b liegt zwischen 0 und 15
c liegt zwischen 0 und 50
mit der Maßgabe b + c > 5 ist
x liegt zwischen 0 und 10
y liegt zwischen 10 und 20
z liegt zwischen 0 und 5
mit der Maßgabe, daß die Summe x + y + z zwischen 12 und 24 liegt.
5. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei dem amorphen Streifen durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld eine Magnetisierungsschleife eingestellt wurde, die so flach ist, daß bei einer Änderung der Lage des Etiketts die durch das Erdfeld bedingte Änderung der Resonanzfrequenz kleiner als 1 kHz ist und daß die Magne isierungs- schleife andererseits so steil eingestellt ist, daß der Un- terschied der Resonanzfrequenz ohne bzw. mit Vormagnetisierung größer als 1 kHz ist .
6. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei dem amorphen Streifen eine Querkrümmung eingestellt wird, so daß der Kontakt zwischen amorphem Streifen und magnetisch halbhartem Streifen neben der Fixierung nur Liniencharakter hat.
7. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die frei schwingende Länge des amorphen Streifens zwischen 15 und 25 mm liegt, die Breite des Streifens zwischen 0,5 und 25 mm ist und die Dicke zwischen 15 und 40 μm liegt.
8. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der amorphe Streifen ausreichende Duktilität besitzt, um durch Stanzvorgänge auf Länge ohne Splittern abgelängt zu werden.
9. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen im aufmagnetisierten Zustand durch Störfelder < 20 A/cm weniger als 5 % seiner Induktion verliert.
10. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen im aufmagnetisierten Zustand durch Störfelder < 10 A/cm weniger als 5 % seiner Induktion verliert.
11. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen durch Felder von 400 A/cm auf 5 % an die Sättigungsinduktion gebracht werden kann,
12. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen durch Felder von 200 A/cm auf 5 % an die Sätti-gungsinduktion gebracht werden kann .
13. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen durch Felder von 50 A/cm auf 5 % an die Sättigungsinduktion gebracht werden kann,
14. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen Koerzitivfeidstärken zwischen 10 A/cm und 60 A/cm aufweist.
15. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen Koerzitivfeldstärken zwischen 10 A/cm und 30 A/cm aufweist.
16. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen eine Remanenz Br > 1,0 T aufweist .
17. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen eine Remanenz Br > 1,2 T aufweist.
18. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen Dicken zwischen 25 μ und 100 μm aufweist.
19. Verwendung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Breiten des amorphen und des magnetisch halbharten Streifens nicht mehr als 20 % voneinander abweichen.
20. Verfahren zur Herstellung eines Etiketts nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte und der vorzugsweise amorphe Streifen in gleichmäßigen Abständen aneinander fixiert werden und im Folgeschritt der -Wellenresonator durch Durchstanzen beider Streifen erzeugt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der magnetisch halbharte Streifen über eine Klebeschicht in dem Etikett befestigt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fixierung des Vi-Wellenresonators (amorpher Streifen) durch eine oder mehrere Punkt-schweißung (en) vorgenommen wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fixierung des ^-Wellenresonators (amorpher Streifen) durch eine Klebeschicht vorgenommen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Länge der 54-Wellenresonatoren beim Stanzen durch die
Messung der Resonanzfrequenzen der vorhergehenden Etiketten gesteuert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß über dem Resonator (vorzugsweise amorpher Streifen) ein
Plastikprofil fixiert wird, welches ein freies longitudinales
Schwingen des Resonators sicherstellt.
24. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Länge 1/4-Wellenresonatoren beim Stanzen durch die Messung der Resonanzfrequenzen der vorhergehenden Etiketten gesteuert wird.
25. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß über dem Resonator (vorzugsweise amorpher Streifen) ein Plastikprofil fixiert wird, welches ein freies longitudinales Schwingen des Resonators sicherstellt.
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