ITMO20100025A1 - Apparato per realizzare antenne per dispositivi di identificazione a radiofrequenza - Google Patents

Description

Apparato per realizzare antenne per dispositivi di identificazione a radiofrequenza.

La presente invenzione riguarda un apparato per realizzare antenne per transponder RFID, cioà ̈ transponder per dispositivi di identificazione a radiofrequenza, ad esempio transponder RFID funzionanti a frequenze superiori agli 800 MHz (UHF).

I transponder RFID sono composti da due parti essenziali, la cosiddetta antenna, realizzata in materiale conduttivo e un circuito integrato connesso alle due estremità dell’antenna. Fra i materiali conduttivi con cui si può costruire l’antenna può essere utilizzato il filo di rame.

Sono noti degli apparati per realizzare antenne in filo di rame che depongono e fissano il filo su un substrato utilizzato poi nelle lavorazioni successive. Tuttavia questi apparati presentano un elevato rapporto costo/produttività. Infatti essi sono costituiti da un certo numero di testate, normalmente sei, ognuna delle quali, alimentata da un rocchetto di filo di rame smaltato, depone il filo su un substrato, normalmente in PVC. Queste testate si muovono, tracciando col filo il disegno dell’antenna e attaccando il filo al substrato tramite un martelletto vibrante a frequenza ultrasonica che segue la testata nel suo movimento. Il substrato deve essere o di un materiale che col calore generato dal martelletto vibrante si ammorbidisce, trattenendo il filo, come il PVC, oppure deve essere preventivamente spalmato con un prodotto che faccia la stessa funzione.

Le testate di deposizione del filo devono essere in grado di ruotare di 360° perché nello sviluppo del tracciato dell’antenna il martelletto deve sempre seguire la deposizione del filo.

Le testate così costruite sono dei meccanismi relativamente complessi e pesanti, il che comporta che, sia per questioni economiche, sia per questioni di inerzia al moto, il numero di teste applicabili su un apparato sia relativamente piccolo. Ciò determina un rapporto costo/produttività molto alto.

Da WO2006/079913 à ̈ noto un apparato per realizzare un’antenna per transponder in filo di materiale elettricamente conduttore, che comprende una pluralità di testate di deposizione per deporre detto filo su un substrato e un piano di supporto per detto substrato che à ̈ mobile in direzioni parallele agli assi di un sistema di riferimento cartesiano. Grazie all’adozione di un piano di supporto per il substrato mobile secondo gli assi di un sistema di riferimento cartesiano, à ̈ possibile mantenere fisse le testate rispetto a detti tre assi. Ciò consente di mantenere sostanzialmente costante il valore delle masse in movimento, indipendentemente dal numero e dalla massa dei mezzi di deposizione utilizzati, il che consente un aumento di produttività rispetto agli apparati che adottano testate di deposizione mobili.

Tuttavia, anche in quest’ultimo apparato si hanno masse in movimento rilevanti, in quanto l’intero piano di supporto viene movimentato lungo tre assi di un sistema di riferimento cartesiano, il che limita la velocità massima alla quale può essere movimentato il piano di supporto e, di conseguenza, la produttività dell’apparato.

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un apparato per realizzare antenne per dispositivi di identificazione a radiofrequenza nella quale siano minimizzate le masse in movimento in modo da poter massimizzare la velocità di produzione di dette antenne.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ raggiunto con un apparato secondo la rivendicazione 1.

Grazie all’invenzione, il piano di supporto del substrato sul quale vengono realizzate le antenne può essere mantenuto fisso durante la realizzazione delle antenne, il che consente di incrementare notevolmente la velocità di deposizione del filo costituente le antenne e, quindi la produttività dell’apparato secondo l’invenzione, rispetto agli apparati noti dallo stato della tecnica. Inoltre la movimentazione delle parti mobili dell’apparato, che sono limitate e di peso ridotto, à ̈ ottenuta in modo estremamente semplice ed economico.

Un esempio di attuazione dell’invenzione à ̈ illustrato, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nella descrizione che segue, con riferimento agli allegati disegni in cui:

Fig. 1 à ̈ una vista schematica in pianta di un apparato secondo l’invenzione;

Fig. 2 à ̈ una vista schematica in elevazione dell’apparato di Fig. 1;

Fig. 3 à ̈ una vista schematica di un particolare dell’apparato di Fig. 1;

Fig. 4 illustra schematicamente il procedimento di realizzazione di un’antenna con l’apparato secondo l’invenzione;

Fig. 5 à ̈ una vista schematica in pianta di una variante dell’apparato secondo l’invenzione.

Con riferimento alle Figure 1 e 2, un apparato 1 secondo l’invenzione comprende un basamento B al quale à ̈ associato un piano di supporto 2, mobile verticalmente in una prima direzione F, sul quale viene fatto scorrere in versi opposti lungo una seconda direzione F1, tramite primi rulli di trascinamento 32 e secondi rulli di trascinamento 33, un substrato 3, ad esempio costituito da un nastro di carta o plastica, sul quale viene realizzata una pluralità di antenne per dispositivi di identificazione a radio frequenza, in particolare dispositivi di identificazione a frequenza UHF. La seconda direzione F1 à ̈ perpendicolare a detta prima direzione F.

Il nastro 3 viene svolto da una prima bobina 6 e avvolto su una seconda bobina 7, dopo che su di esso sono state realizzate dette antenne.

Le antenne vengono realizzate deponendo e fissando sul substrato 3 un filo 4 in materiale elettricamente conduttore, ad esempio un filo di rame, che viene disposto sul substrato 3 in modo da formare il profilo dell’antenna.

Il filo 4 viene deposto sul substrato 3 tramite una pluralità di dispositivi di deposizione 5.

I dispositivi di deposizione 5 sono fissati ad un primo telaio 8 costituito da una pluralità di primi bracci 9 tra loro paralleli, disposti perpendicolarmente a detta seconda direzione F1 e connessi, alle rispettive estremità ad una rispettiva prima testata 10 e ad una rispettiva seconda testata 11.

A ciascun primo braccio 9 à ̈ fissato almeno un dispositivo di deposizione 5, preferibilmente una pluralità di dispositivi di deposizione 5. Ciascun dispositivo di deposizione 5 à ̈ fissato al rispettivo primo braccio 9 in modo da poter ruotare liberamente intorno ad un rispettivo asse di rotazione A (Fig. 3) perpendicolare al piano di supporto 2, cioà ̈ parallelo a detta prima direzione F.

Il dispositivo di deposizione 5 (Fig. 3) comprende un elemento di guida 13 per guidare il filo 4, proveniente da una bobina 14, attraverso un corpo 12, e deporlo sul substrato 3 attraverso un’estremità di erogazione 25 dell’elemento di guida 13, in stretta prossimità di un elemento pressore 15 che preme sul substrato 3 il filo 4 al fine di garantirne l’adesione sul substrato 3 per realizzare un’antenna per un dispositivo RFID. Sul substrato 3 à ̈ predisposto uno strato di sostanza adesiva, per ottenere l’adesione del filo 4 sul substrato 3.

A ciascun corpo 12 à ̈ fissata una rispettiva ruota dentata 16 destinata ad ingranare con una rispettiva cremagliera 17 fissata ad un rispettivo secondo braccio 19 di un secondo telaio 18. L’insieme costituito da ciascun corpo 12 con la rispettiva ruota dentata 16 à ̈ supportato ad un rispettivo primo braccio 9 del primo telaio 8 in modo da poter ruotare intorno al rispettivo asse di rotazione A.

Il secondo telaio 18 comprende una pluralità di secondi bracci 19 tra loro paralleli e paralleli ai primi bracci 9 del primo telaio 8. I secondi bracci 19 del secondo telaio 18 sono connessi, ad una loro estremità, ad una rispettiva terza testata 20.

Il primo telaio 8 Ã ̈ azionato a scorrere su prime guide 34 fissate al basamento B, tramite un primo motore 21, ad esempio un primo motore lineare od attuatore lineare, in una terza direzione F2 parallela al piano di supporto 2 e perpendicolare a detta seconda direzione F1.

Il secondo telaio 18 à ̈ azionato a scorrere, in detta terza direzione F2 parallela al piano di supporto 2, su seconde guide 35 ricavate sui primi bracci 9 del primo telaio 8, sulle quali scorrono i corrispondenti secondi bracci 19 del secondo telaio 18. L’azionamento del secondo telaio 18 à ̈ ottenuto tramite un secondo motore 22, ad esempio un secondo motore lineare o attuatore lineare. .

Il primo motore 21 e il secondo motore 22 possono essere fissati, rispettivamente, al primo telaio 8 e al secondo telaio 18 e possono scorrere, rispettivamente, su una terza guida 51 e una quarta guida 52 supportate al basamento B dell’apparato 1, per azionare il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 a muoversi lungo detta direzione F2.

Nella Fig. 4 à ̈ illustrata schematicamente la realizzazione di un’antenna 23 per un dispositivo di identificazione a frequenza UHF tramite l’apparato 1 secondo l’invenzione.

Un tratto di substrato 3 viene posizionato sul piano di supporto 2 che viene poi sollevato fino a portare il substrato 3 a contatto con le estremità di erogazione 25 degli elementi di guida 13.

Il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 vengono posizionati tramite il primo motore 21 e il secondo motore 22 in modo che ciascun dispositivo di deposizione 5 si trovi in una posizione iniziale 37 per la deposizione del filo 4 destinato a costituire un primo lato 36 dell’antenna 23, detta posizione iniziale 37 corrispondendo ad una prima estremità del primo lato 36.

Contemporaneamente, sempre tramite il primo motore 21 e il secondo motore 22, il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 vengono spostati l’uno rispetto all’altro, determinando, per effetto dell’ingranamento tra le cremagliere 17 e le ruote dentate 16, una rotazione dei dispositivi di deposizione 5 fino ad ottenere un orientamento delle estremità 25 degli elementi di guida 13 idoneo per erogare il filo 4 lungo la direzione del primo lato 37 dell’antenna 23.

Dopo che à ̈ stato effettuato il posizionamento del primo telaio 8 e del secondo telaio 18, il substrato 3 viene fatto scorrere lungo detta seconda direzione F1, nel verso della freccia F5, mentre il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 vengono mantenuti fermi, in modo che il filo 4 deposto dai dispositivi di deposizione 5 realizzi sul substrato 3 un primo lato 36 di ciascuna antenna 23.

Quando ciascun dispositivo di deposizione 5 giunge in una posizione finale 38, corrispondente ad una seconda estremità del primo lato 36 dell’antenna 23, il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 vengono azionati a muoversi nel verso della freccia F3, con velocità diverse, in modo da causare una rotazione dei dispositivi di deposizione 5 che consenta alle estremità 25 degli elementi di guida 13 di seguire una traiettoria corrispondente ad un primo tratto di raccordo curvo 39 tra il primo lato 36 e un secondo lato 24 dell’antenna 23.

Quando il primo tratto di raccordo curvo 39 à ̈ completato, cioà ̈ quando i dispositivi di deposizione 5 si trovano nella posizione indicata con il numero 26 in Figura 4, corrispondente ad una prima estremità del secondo lato 24 dell’antenna 23, il moto del substrato 3 viene arrestato mentre il primo motore 21 e il secondo motore 22, vengono azionati in modo da muovere il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 alla stessa velocità nel verso della freccia F3 (Fig. 4), mentre il substrato 3 rimane fermo, per deporre sul substrato 3 un tratto di filo 4 destinato a costituire il secondo lato 24 dell’antenna 23.

Durante questa fase di deposizione del filo 4, i dispositivi di erogazione 5 non ruotano intorno ai rispettivi assi di rotazione A, in quanto le posizioni relative delle cremagliere 17 e delle ruote dentate 16 rimangono fisse perchà ̈ non c’à ̈ moto relativo tra il primo telaio 8 e il secondo telaio 18.

Quando ciascun dispositivo di deposizione 5 à ̈ giunto nella posizione indicata con il numero di riferimento 27 in figura 4, corrispondente ad una seconda estremità del secondo lato 24 dell’antenna 23, il substrato 3 viene azionato a muoversi nel verso della freccia F4, mentre il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 continuano ad essere spostati nel verso della freccia F3, ma con velocità diverse, in modo da causare una rotazione dei dispositivi di deposizione 5 che consenta alle estremità 25 degli elementi di guida 13 di seguire una traiettoria corrispondente ad un secondo tratto di raccordo curvo 28 tra il secondo lato 24 e un terzo lato 29 dell’antenna 23.

Quando il secondo tratto di raccordo curvo 28 à ̈ completato, il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 vengono arrestati, mentre il substrato 3 continua a scorrere lungo detta seconda direzione F1, nel verso della freccia F4, in modo che il filo deposto dai dispositivi di deposizione 5 realizzi sul substrato 3 il terzo lato 29 di ciascuna antenna 23. Al termine della realizzazione delle antenne 23, il filo 4 viene tagliato da un rispettivo dispositivo di taglio e l’apparato 1 à ̈ pronto per la realizzazione di una successiva serie di antenne 23 sul substrato 3.

Il primo lato 36 e il terzo lato 29 di ciascuna antenna 23 vengono deposti sul substrato 3 in modo da sovrapporsi, in prossimità, rispettivamente, della prima estremità 37 e della seconda estremità 40 dell’antenna 23, ad un rispettivo elemento modulare 31 di connessione che à ̈ stato preventivamente fissato in posizione prestabilita sul substrato 3 e al quale à ̈ collegato un microchip 30. Terminata la deposizione delle antenne 23, i loro rispettivi tratti di estremità vengono saldati ai rispettivi elementi modulari 31 per completare i dispositivi di identificazione a radiofrequenza.

Dopo il completamento di un gruppo di dispositivi di identificazione a radio frequenza, il supporto 2 viene abbassato allontanando il substrato 3 dai dispositivi di deposizione 5 e il substrato 3 viene fatto avanzare per una distanza prestabilita nella direzione F1 nel verso della freccia F4 oppure F5, per posizionare un nuovo gruppo di elementi modulari 31 in posizioni prestabilite rispetto ai dispositivi di deposizione 5 per la deposizione di un nuovo gruppo di antenne 23 sul substrato 3 e il loro collegamento al nuovo gruppo di elementi modulari 31. Infine, l’elemento di supporto 2 viene fatto risalire, fino a portare il substrato 3 a contatto con i dispositivi di deposizione 5 per iniziare la deposizione di un nuovo gruppo di antenne sul substrato 3.

Durante la deposizione del filo 4 per la realizzazione delle antenne 23, le uniche masse in movimento sono costituite dal primo telaio 8, dai dispositivi 5 di deposizione del filo 4 e dal secondo telaio 18. Le masse in movimento sono supportate al basamento B e sono di valore molto inferiore alle masse in movimento negli apparati noti dallo stato della tecnica. Inoltre, durante la realizzazione dei lati dall’antenna 23 paralleli alla seconda direzione F1, il primo telaio 8 e il secondo telaio 18 rimangono in posizione fissa, cioà ̈ non si muovono, mentre tutto ciò che si muove à ̈ solamente il substrato 3 sul quale viene deposto il filo 4, che si sposta lungo detta seconda direzione F1, nel verso della freccia F4, o nel verso della freccia F5. Tutto ciò consente un notevole incremento della velocità di deposizione del filo e, quindi, della produttività, rispetto agli apparati noti dallo stato della tecnica. Inoltre il consumo energetico dell’apparato 1 risulta molto inferiore, a parità di produttività, al consumo energetico degli apparati noti dallo stato della tecnica.

Nella Figura 5 à ̈ illustrata una variante 1’ dell’apparato 1 secondo l’invenzione.

In questa variante 1’, dispositivi di deposizione 5’ del filo 4, analoghi ai dispositivi di deposizione 5 illustrati in Figura 3, sono fissati ad un telaio 41 costituito da una pluralità di bracci 42 tra loro paralleli, disposti perpendicolarmente a detta seconda direzione F1 e connessi, alle rispettive estremità, ad una rispettiva prima testata 43 e ad una rispettiva seconda testata 44. Il telaio 41 à ̈ scorrevole su guide 50 fissate al basamento B ed à ̈ azionato a muoversi su dette guide 50, in detta direzione F1 tramite un motore 49, ad esempio un motore lineare o attuatore lineare. A ciascun braccio 42 à ̈ fissato almeno un dispositivo di deposizione 5’, preferibilmente una pluralità di dispositivi di deposizione 5’. Ciascun dispositivo di deposizione 5’ à ̈ fissato al rispettivo braccio 42 in modo da poter ruotare liberamente intorno ad un rispettivo asse di rotazione A perpendicolare al piano di supporto 2, cioà ̈ parallelo a detta prima direzione F.

I dispositivi di deposizione 5’ differiscono dai dispositivi di deposizione 5 per il fatto che a ciascun corpo 12 à ̈ fissata, anzichà ̈ una rispettiva ruota dentata 16, una rispettiva puleggia dentata 45 destinata ad ingranare con una rispettiva cinghia dentata 46 che si avvolge su una rispettiva puleggia motrice 47 e su una rispettiva puleggia condotta 48 supportate, rispettivamente, alla prima testata 43 e alla seconda testata 44 del telaio 41. Ciascuna puleggia motrice 47 può essere azionata da un rispettivo motore. In alternativa tutte le pulegge motrici 47 possono essere azionate da un singolo motore tramite un ulteriore trasmissione a cinghia (non raffigurata). L’insieme costituito da ciascun corpo 12 con la rispettiva puleggia dentata 45 à ̈ supportato ad un rispettivo braccio 42 del telaio 41 in modo da poter ruotare intorno al rispettivo asse di rotazione A.

Nella versione dell’apparato 1 illustrata nella Figura 5, la rotazione dei dispositivi di deposizione 5’ necessaria per realizzare i raccordi curvi tra i lati dell’antenna 23 à ̈ ottenuta tramite le cinghie dentate 46, mentre lo spostamento dei dispositivi di deposizione nella direzione F1 à ̈ ottenuto spostando in detta direzione il telaio 41. Per il resto il funzionamento della variante 1’ à ̈ del tutto analogo al funzionamento dell’apparato 1 descritto con riferimento alle Figure da 1 a 4.

Il movimento di rotazione dei dispositivi di deposizione 5’ tramite le cinghie dentate 46 consente di realizzare antenne di forma complessa che sono realizzabili con difficoltà con la versione dell’apparato descritta nelle Figure da 1 a 4, ad esempio antenne con forma a spirale.

Nell’attuazione pratica, i materiali, le dimensioni e i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1; 1’) per realizzare antenne (23) per dispositivi di identificazione a radiofrequenza, comprendente un piano di supporto (2) mobile verticalmente in una prima direzione (F), destinato a supportare un substrato (3) sul quale vengono realizzate dette antenne (23), almeno un dispositivo (5; 5’) di deposizione di un filo (4) in materiale elettricamente conduttore destinato a costituire dette antenne (23), caratterizzato dal fatto che comprende un primo telaio (8; 41) che supporta detto almeno un dispositivo (5; 5’) di deposizione in modo che detto dispositivo di deposizione (5; 5’) sia libero di ruotare intorno ad un rispettivo asse di rotazione (A) perpendicolare a detto piano di supporto (2), detto primo telaio (8; 41) essendo mobile lungo una terza direzione (F2) parallela a detto piano di supporto (2), mezzi di azionamento a rotazione (16, 17; 45, 46, 47, 48) atti a far ruotare detto almeno un dispositivo (5; 5’) di deposizione intorno a detto asse (A), mezzi di trascinamento (32, 33) atti a far scorrere detto substrato (3) in versi opposti lungo una seconda direzione (F1) parallela a detto piano di supporto (2) e perpendicolare a detta terza direzione (F2) e detta prima direzione (F).
2. 2. Apparato (1; 1’) secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un primo telaio (8; 41) comprende una pluralità di primi bracci (9; 42) a ciascuno dei quali à ̈ supportato almeno un detto dispositivo (5; 5’) di deposizione.
3. 3. Apparato (1; 1’) secondo la rivendicazione 2, in cui detti primi bracci (9; 42) sono fissati, alle rispettive estremità, ad una rispettiva prima testata (10; 43) e ad una rispettiva seconda testata (11; 44).
4. 4. Apparato (1; 1’) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un primo telaio (8; 41) à ̈ azionabile a muoversi lungo detta terza direzione (F2) da primi mezzi attuatori (21; 49).
5. 5. Apparato (1; 1’) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un primo telaio à ̈ scorrevole su prime guide (34, 35; 50) fissate ad un basamento (B) dell’apparato (1; 1’).
6. 6. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un secondo telaio (18) associato a detto primo telaio (8) e mobile anch’esso lungo detta terza direzione (F2).
7. 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6, in cui detto secondo telaio (18) comprende una pluralità di secondi bracci (19) paralleli a detti primi bracci (9).
8. 8. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6, oppure 7, in cui detto secondo telaio (18) Ã ̈ azionabile a muoversi lungo detta terza direzione (F2) da secondi mezzi attuatori (22).
9. 9. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui detto secondo telaio (18) Ã ̈ scorrevole su seconde guide (35) ricavate sui primi bracci (9) del primo telaio (8).
10. 10. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detti mezzi di azionamento (16, 17) a rotazione comprendono mezzi a cremagliera (17) associati a ciascuno di detti secondi bracci (19) e mezzi a ruota dentata (16) atti ad ingranare con detti mezzi a cremagliera (17), ciascun dispositivo di deposizione (5) essendo associato ad uno di detti mezzi a ruota dentata (16).
11. 11. Apparato (1’) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detti mezzi di azionamento a rotazione (45, 46, 47, 48) comprendono mezzi a cinghia dentata (46) associati a ciascuno di detti primi bracci (42) e mezzi a puleggia dentata (45) atti ad ingranare con detti mezzi a cinghia dentata (46), ciascun dispositivo di deposizione (5’) essendo associato ad uno di detti mezzi a puleggia dentata (45).
12. 12. Apparato (1’) secondo la rivendicazione 11, quando dipendente da una delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui detti mezzi a cinghia dentata (46) sono avvolti su una rispettiva puleggia motrice (47) e una rispettiva puleggia condotta (48) supportate, rispettivamente, alla prima testata (43) e alla seconda testata (44) del primo telaio (41).
13. 13. Apparato (1; 1’) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno di detti dispositivi di deposizione (5; 5’) comprende un corpo (12), un elemento di guida (13) atto a guidare detto filo (4) attraverso detto corpo (12) e ad erogarlo da un’estremità di erogazione (25) e mezzi pressori (15) atti a premere su detto substrato (3) il filo (4) erogato da detta estremità di erogazione (25).
14. 14. Apparato (1) secondo la rivendicazione 13, quando dipendente dalla rivendicazione 10, in cui detti mezzi a ruota dentata (13) sono fissati a detto corpo (12).
15. 15. Apparato (1’) secondo la rivendicazione 13, quando dipendente dalla rivendicazione 11, oppure 12, in cui detti mezzi a puleggia dentata (45) sono fissati a detto corpo (12).
16. 16. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui detto corpo (12) Ã ̈ supportato ad un rispettivo primo braccio (9; 42) in modo da poter ruotare intorno ad un rispettivo asse di rotazione (A).