-
VERWANDTE ANMELDUNG
-
Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen des Anmeldungstages der gleichzeitig
anhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
60/818,185, eingereicht am 30. Juni 2006, mit dem Titel "Method and
Apparatus for Combining an RFID Active Kernel Inlay with a Label
Stock".
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
RFID-Gegenstände
wie zum Beispiel Etiketten, Anhänger usw. sind in der Regel
mit einem Mikrochip ausgestattet, der elektrisch, d. h. leitend,
kapazitiv und/oder induktiv mit einer Antenne verbunden ist, damit
der Chip mittels Hochfrequenzträgerenergie, die durch eine
Abfragevorrichtung oder ein Lesegerät ausgesendet und detektiert
wird, gelesen und/oder beschrieben werden kann. RFID-Gegenstände
enthalten oft eine RFID-Einlage, die den Mikrochip und die Antenne
auf einer zweckmäßigen Poly- oder Papier-Basisschicht
in einem "nassen" Format, d. h. auf einer Seite mit einem Haftklebstoff
beschichtet, trägt, um die Einlage an den Gegenstand zu
bonden, oder in einem "trockenen" Format ohne Klebstoff trägt.
Einlagen werden von Unternehmen wie zum Beispiel Alien Technologies
aus Morgan Hill, Kalifornien, Avery Dennison aus Clinton, South
Carolina, und TAGSYS aus Cambridge, Massachusetts, angeboten. Um
wirtschaftliche Größenvorteile bei der Herstellung
zu erreichen, werden Einlagen in der Regel in einer begrenzten Anzahl
von Antennenformaten für den allgemeinen Gebrauch angeboten.
In einigen Fällen ist eine an einen speziellen Zweck angepasste
Antenne wünschenswert, um eine höhere Reichweite
zu erreichen oder um die Leistung zu optimieren, wo die Größe,
die Form oder der Inhalt eines mit einem RFID-Gegenstand versehenen
Kartons die HF-Leistung der Einlage beeinträchtigt.
-
TAGSYS
aus Cambridge, Massachusetts, bietet mit seiner AK- oder Active
Kernel
TM-Technologie eine Alternative zu
der herkömmlichen Chip/Antenneneinlagen-Kombination an.
"Kern" ("Kernel") bezieht sich auf eine relativ kleine (ungefähr ¾"
im Quadrat messende) UHF (Ultrahochfrequenz)-Einlage, die aus einem
Polyfilm besteht, der einen Mikrochip und eine metallische Schleifenantenne
trägt, wobei der Chip leitend mit der Schleifenantenne
verbunden ist. Da die Schleifenantenne relativ klein und einfach
geformt ist, ist die Lese- und Schreibreichweite der Kerneinlage
relativ kurz, vielleicht weniger als ein Fuß, im Vergleich
zu einer typischen UHF-Einlage mit einer Reichweite von 3–10
Fuß. Dieser "Kern" bietet eine Einlage mit einem "gemeinsamen
Nenner" oder universellen Formfaktor, die mit einer zweiten Antenne
verwendet werden kann, um die Lese- und Schreibreichweite zu erhöhen
oder andere Leistungsmerkmale zu verbessern. Die Kerneinlage wird relativ
nahe der zweiten Antenne angeordnet, aber die Kerneinlage berührt
in der Regel weder die zweite Antenne, noch hat sie eine sonstige
leitende Verbindung zu ihr. Die Kerneinlage ist induktiv mit der
zweiten Antenne gekoppelt oder schwingt mit ihr in Resonanz, und
diese Resonanz erhöht die Lese- und Schreibreichweite der
Kombination aus Kerneinlage und zweiter Antenne. Die zweite Antenne
kann mittels einer Reihe bekannter Techniken hergestellt werden,
wie zum Beispiel Drucken mit einer leitfähigen Tinte, Ätzen
oder Schleifen aus einer Metallschicht, Prägen einer Metallfolie
usw., und die zweite Antenne kann auf einer Vielzahl verschiedener
Substrate wie zum Beispiel Papier oder Polyfilm getragen werden. Struktur
und Wechselwirkung der Kerneinlage und der zweiten Antenne sind
im
US-Patent Nr. 6,172,608 von
Cole offenbart, dessen Offenbarung ausdrücklich in vollem
Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Bis
heute ist noch kein Prozess offenbart worden, um trockene (klebstofffreie)
AK-Einlagen mit Sekundärantennen zu kombinieren, um RFID-Gegenstände
wie zum Beispiel Etiketten, Anhänger oder Tickets herzustellen.
-
In
einer Ausführungsform werden ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines mit RFID ausgestatteten Etiketts bereitgestellt,
umfassend: Zuführen einer Bahn aus gleichmäßig
beabstandeten Kerneinlagen, Schneiden der Kerneinlagen in Übereinstimmung
mit ihren zugehörigen Antennen, d. h. zwischen voneinander
beabstandeten Antennen, um eine einzelne Kerneinlage zu definieren,
und Auflegen der Kerneinlage an einer vorgegebenen Position auf
eine zweite (oder "Sekundär-)Bahn eines Etiketten-Ausgangsmaterials,
worauf zweite Antennen in einer voneinander beabstandeten Weise
dergestalt angeordnet sind, dergestalt, dass sich die Kerneinlage
in elektromagnetischer Wirkverbindung mit – aber in einem
Abstand zu – der zugehörigen zweiten Antenne befindet.
-
In
alternativen Ausführungsformen können die Sekundärantennen
auf verschiedenen Wegen hergestellt werden, wie zum Beispiel Drucken
mit leitfähiger Tinte, chemisches Ätzen von Abschnitten
einer metallisierten Schicht, Schleifen von Abschnitten einer metallisierten
Schicht, Prägen einer Metallfolie oder Plattieren. Die
zweite Antenne kann auch als eine weitere Bahn bereitgestellt werden
und geschnitten und an einer vorgegebenen Position auf den Gegenstand
aufgebracht werden. Des Weiteren kann die zweite Antenne auf der
Vorderseite oder alternativ auf der Rückseite des Etiketten-Vorderseitenmaterials
angeordnet werden. Das Etiketten-Vorderseitenmaterial kann mit einer
Vielzahl verschiedener bekannter Etikettenklebstoffe und bekannter
Abziehschichten versehen sein, oder das Etikett kann abziehschichtfrei
sein, d. h. ohne Abziehschicht auf sich selbst aufgewickelt sein.
-
Gleichermaßen
können alternative Ausführungsformen die Kerneinlage
und die zweite Antenne auf derselben Seite des Etiketten-Vorderseitenmaterials
enthalten, oder die Kerneinlage und die zweite Antenne können
sich auf jeweils verschiedenen Seiten, d. h. die eine auf der Vorderseite
und die andere auf der Rückseite, des Etiketten-Vorderseitenmaterials
befinden.
-
Es
können auch andere RFID-Gegenstände mit dem Verfahren
hergestellt werden, wie zum Beispiel Eintrittskarten oder Fahrscheine
(Tickets), die in der Regel keinen Klebstoff enthalten, um den Gegenstand
an einem anderen Gegenstand anzuhaften. Im Fall von Tickets kann
eine vorderseitige Schicht und eine rückseitige Schicht
vorhanden sein, wobei die Kerneinlage und die zweite Antenne dazwischen
angeordnet sind oder wobei die Kerneinlage auf einer anderen Fläche
als die zweite Antenne angebracht wird.
-
Eine
Aufbringungsvorrichtung, die für das Zuführen,
Schneiden und Aufbringen von Kerneinlagen herrichtbar ist, ist im
US-Patent Nr. 6,207,001 von
Steidinger und Mitarbeiter und in der PCT-Anmeldung Nr.
PCT/US2006/015986 von
Steidinger und Mitarbeiter offenbart, deren Offenbarungen in vollem
Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen werden.
-
Ein
weiterer mittels des Verfahrens hergestellter RFID-Gegenstand können
Faltkartons sein, wobei die Kartons in einem Bahnformat oder als
ein Strom aus einzelnen Kartons vorliegen können. Die Kerneinlagen
und Sekundärantennen können auf der Innenseite
oder auf der Außenseite des Kartons angebracht werden,
oder die Kerneinlage kann auf einer Seite des Kartons angebracht
werden, und die zweite Antenne kann auf der anderen Seite angebracht
werden.
-
Eine
Aufbringungsvorrichtung, die für das Aufbringen von Kerneinlagen
des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer vorgegebenen
Stelle in einem Strom einzelner Kartons herrichtbar ist, ist im
US-Patent Nr. 6,772,663 von
Machamer, dessen Offenbarung in vollem Umfang in den vorliegenden
Text aufgenommen wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer RFID-Etikettbahn
mit mindestens einer Kerneinlage und einer zweiten Antenne.
-
2A ist
eine Querschnittsansicht eines einzelnen RFID-Etiketts entlang der
Sichtlinie A-A von 1.
-
2B ist
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
eines RFID-Etiketts entlang der Sichtlinie A-A von 1,
die das Ergebnis eines alternativen Montageprozesses ist.
-
3 ist
eine Draufsicht auf eine RFID-Anhängerbahn mit mindestens
einer Kerneinlage und einer zugehörigen zweiten Antenne.
-
4 ist
eine Querschnittsansicht eines einzelnen RFID-Anhängers
entlang der Sichtlinie 4-4 von 3.
-
5 ist
eine Draufsicht auf einen RFID-Karton mit einer Kerneinlage und
einer zweiten Antenne.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht des RFID-Kartons entlang der Sichtlinie
6-6 von 5.
-
7 ist
eine schematische Vorderansicht einer Vakuumzylinderaufbringungsvorrichtung
zum Zuführen, Schneiden und Aufbringen von Kerneinlagen
oder zweiten Antennen auf eine Bahn.
-
8 ist
eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung, welche die Aufbringungsvorrichtung
von 7 enthält, zum Herstellen einer Bahn aus
RFID-Etiketten.
-
9 ist
eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung, welche die Aufbringungsvorrichtung
von 7 enthält, zum Herstellen einer Bahn aus
RFID-Etiketten, -Anhängern, -Tickets oder -Kartons.
-
10 ist
eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung mit einem Vakuumbandteilsystem zum
Zuführen, Schneiden und Aufbringen von Kerneinlagen oder
Sekundärantennen zum Herstellen von RFID-Kartons.
-
11 ist
eine Nandarstellung der in 10 gezeigten
Schneidvorrichtung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Bahn 10 aus RFID-Etiketten 11.
Mindestens eines der Etiketten 11 ist mit einer Kerneinlage 12 versehen,
die ein in der Regel dielektrisches Substrat 12a (siehe 2A)
und einen Mikrochip 13 enthält, der elektrisch
mit einer Antenne 14 verbunden ist. Das Etikett 11 ist
in der Regel mit einem Klebstoff 18a (2A),
wie zum Beispiel einem Haftklebstoff, versehen. Eine zweite Antenne 16 ist
ebenfalls an dem Etikett 11 angebracht. Die zweite Antenne 16 kann
sich auf derselben Seite des Etiketts 11 wie die Kerneinlage 12 befinden.
Die zweite Antenne 16 kann aber gewünschtenfalls
auch auf der Seite angeordnet sein, die der Seite des Etiketts 11,
auf der sich die Kerneinlage 12 befindet, gegenüberliegt.
Gleichermaßen kann sich die Kerneinlage 12 auf
der einen oder der anderen Seite des Etiketten-Vorderseitenmaterials 11 befinden.
Die Kerneinlage 12 kann auch über der zweiten
Antenne 16 liegen, solange die Kerneinlageantenne 14 von
der zweiten Antenne 16 durch das Kern einlagesubstrat 12 und/oder
das Etiketten-Vorderseitenmaterial 11 getrennt oder isoliert
ist.
-
Der
Etikettenaufbau oder die Etikettenbahn 10 kann auch eine
Abziehschicht 17 und einen Klebstoff 18a enthalten,
der unter bekannten Haftklebstoffen, wiederbefeuchtbaren, wärmeaktivierten
oder sonstigen bekannten Klebstoffen ausgewählt wird. Das
Kerneinlagesubstrat 12a kann an dem Etikett 11 mittels
des benachbarten Abschnitts des Klebstoffs 18a angehaftet
werden. Der Abschnitt des Klebstoffs 18a, der durch das
Kerneinlagesubstrat 12a bedeckt wird, steht nicht zur Verfügung,
um das Etikett 11 an einen darauffolgenden Gegenstand,
wie zum Beispiel ein Paket, einen Umschlag oder ein anderes Produkt,
anzuhaften. Der bedeckte Abschnitt des Klebstoffs 18a kann
um ein Klebstoffmuster 18b ergänzt werden. Das
Klebstoffmuster 18b kann nach Wunsch von der gleichen Größe
sein wie das Einlagesubstrat 12, oder kann größer
oder kleiner sein als dieses, und befestigt die Einlage.
-
In
einigen Fällen kann auf die Abziehschicht 17 verzichtet
werden, wenn die Oberseite 11a des Etiketten-Vorderseitenmaterials 11,
der Klebstoff 18a und, sofern verwendet, der Klebstoff 18b so
gewählt werden, dass die Etikettenbahn 10 in einer
Struktur, die als abziehschichtfreies Etikett bekannt ist, auf sich
selbst gewickelt, gerollt oder gewunden werden kann. Im Fall des
abziehschichtfreien Etiketts kann die Etikettenrolle abgerollt werden,
weil die Oberfläche 11a des Etiketts 11 weniger
Affinität für den Klebstoff 18 als für
die Oberfläche 11b hat.
-
Die
Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu, insbesondere dahingehend,
dass die Dicke der Komponenten der besseren Deutlichkeit halber übertrieben
dargestellt sein kann und sie in Wirklichkeit viel dünner
sind, so dass der "Höcker", der durch das Stapeln der Kerneinlage 12,
der Komponenten 12a, 13 und 14 und des
Klebstoffs 18b, sofern verwendet, gebildet wird, ebenfalls
viel dünner und weniger wahrnehmbar ist, als hier veranschaulicht.
-
Wenden
wir uns 1 zu. Die Kerneinlage 12 hat
eine Längsabmessung (d. h. in der Richtung der Bahnverlängerung
oder -bewegung) oder einen Abstand P (1), und
die Etiketten 11 haben eine Wiederholung R auf dem Etiketten-Ausgangsmaterial 10.
Die Kerneinlage 12 ist in der Regel auf einer vorgegebenen
Position auf dem Etikett 11 angeordnet. Die Position der
Einlage 12 in der Längsabmessung relativ zu einer
vorgegebenen Position auf dem Etikett wird mit D bezeichnet (1).
Die Abmessungen D, P und R werden im vorliegenden Text noch weiter
beschrieben und angesprochen.
-
Obgleich
nicht gezeigt, kann die Kerneinlage 12 alternativ an der
Oberseite 11a des Etiketten-Vorderseitenmaterials angehaftet
werden (1). In diesem Fall kann die
Einlage mit einem zuvor aufgetragenen oder in-situ aufgetragenen
Klebstoff, wie zum Beispiel einem Haftklebstoff, versehen sein,
um sie an dem Vorderseitenmaterial zu befestigen.
-
3 veranschaulicht
eine Bahn 20 mit Anhängern oder Tickets 21.
Jedes Ticket 21 wird durch eine Perforation 29p,
eine Kerbung oder dergleichen abgegrenzt, damit die Tickets an einem
Punkt für die Verwendung abgetrennt werden können.
Mindestens ein Ticket 21 ist mit einer Kerneinlage 22 versehen, die
ein Kernsubstrat 22a und einen Mikrochip 23 aufweist,
der elektrisch mit einer Antenne 24 verbunden ist (siehe 4).
Die Kerneinlage kann an dem Ticket 21 zum Beispiel mittels
eines Klebstoffs 25 angebracht sein, der zuvor auf die
Einlage aufgebracht worden sein kann oder der in-situ entweder auf
das Kerneinlagesubstrat 22a oder das obere Laminat 29 des
Ticketsubstrats aufgebracht wird. Das Ticket 21 enthält
eine zweite Antenne 26, die auf eine Vielzahl verschiedener
bekannter Arten hergestellt werden kann, von denen einige oben genannt
wurden.
-
Ähnlich
wie bei der Struktur des Etiketts hat die Kerneinlage 22 der
Ticket-Ausführungsform einen Abstand P (entlang der in
Längsrichtung verlaufenden Länge des Gegenstandes)
und ist in der Regel an einer vorgegebenen Position auf einem Ticket mit
einer Längsabmessung zwischen Vorder- oder entsprechenden
Kanten an benachbarten Artikeln oder einer "Wiederholung", die mit
R bezeichnet ist, angeordnet. In der Längsabmessung ist
die vorgegebene Position in 5 für
Kartons mit D bezeichnet.
-
4 zeigt
eine Querschnittsansicht des Anhängers oder Tickets 21 von 3.
Das Ticket kann ein oberes und ein unteres Laminat 29, 27 mit
der dazwischen angeordneten Kerneinlage 22 aufweisen. Alternativ
kann die Kerneinlage 22 auf Außenseiten 27a oder 29a des
Tickets 21 angeordnet sein.
-
Die
zweite Antenne 26 ist auf der Außenseite 29a gezeigt,
kann aber alternativ auch auf den Flächen 27a, 27b oder 29b angeordnet
sein. Ein Klebstoff 28, wie zum Beispiel ein Haftklebstoff,
ein wiederbefeuchtbarer Klebstoff, ein Heißschmelzklebstoff,
ein wärmeaktivierter oder ein sonstiger bekannter Klebstoff
oder eine sonstige Bondungstechnik kann verwendet werden, um das
obere und das untere Laminat 29, 27 miteinander
zu verbonden. Als eine alternative Ausführungsform braucht
eines der Laminate 27, 29 nur einen Abschnitt
des anderen zu bedecken. Als eine weitere Alternative kann eine
der Schichten 27 oder 29 weggelassen werden, wobei die
Kerneinlage 22 und die zweite Antenne 26 auf der verbleibenden
Schicht angeordnet sind.
-
5 veranschaulicht
einen weiteren Gegenstand, einen RFID-fähigen Karton 30,
der einen Kartonrohling 31 enthält, der oft aus
ungefähr 0,008" dickem Pappkarton, steifen Polymaterialien,
Wellpappe (E-Flute) oder anderen bekannten Materialien oder Verbundmaterialien
hergestellt ist. Eine Kerneinlage 32 ist auf der einen
oder auf der anderen Seite des Kartonrohlings 31 angebracht.
Eine zweite Antenne 36 kann auf herkömmliche Weise,
die im vorliegenden Text beschrieben ist, auf der einen oder auf der
anderen Seite des Kartonrohlings 31 ausgebildet werden.
Der Kartonrohling kann auf bekannte Weise mit Hilfe einer Kartonfalt-
und -leimvorrichtung gefaltet und geleimt werden, wie sie zum Beispiel
jener, die von Bobst SA aus Lausanne, Schweiz, hergestellt wird,
um einen brauchbaren Karton herzustellen, der Produkte wie zum Beispiel
Spielkarten, Lebensmittel, Sportartikel, Pharmazeutika und vieles
andere aufnimmt. Auch hier befindet sich die Kerneinlage 32 in der
Regel an einer vorgegebenen Position auf dem Kartonrohling. Diese
ist in 5 in der typischen Kartonverarbeitungslängsrichtung
mit D bezeichnet.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht des mit RFID ausgestatteten Kartons 30.
Die Kerneinlage 32 und die zweite Antenne 36 sind
auf der Oberseite des Kartonrohlings 31 gezeigt, aber sie
können alternativ auch auf der Unterseite, oder eines auf
der Oberseite und das andere auf der Unterseite, des Kartonrohlings 31 angeordnet
sein. Die Kerneinlage 32 kann mit einem (nicht gezeigten)
Schutzlaminat bedeckt sein, so dass sie während der Schritte
des Faltens und Leimens, des Befüllens mit einem Produkt
oder während des allgemeinen Gebrauchs geschützt
ist, um den Mikrochip 33 und seine Verbindung mit der Antenne 34 zu
schützen.
-
In
7 ist
eine schematische Vorderansicht einer grundlegenden Zufuhr-/Schneid-/Vakuumaufbringungsvorrichtung
750 gezeigt.
Eine Offenbarung einer grundlegenden Zufuhr-/Schneid-/Vakuumaufbringungsvorrichtung
oder "Vakuumaufbringungsvorrichtung" findet sich im
US-Patent Nr. 2,990,081 von DeNeui
und Mitarbeiter. Auf dem freien Markt erhältliche Vakuumaufbringungsvorrichtungen
sind verwendet worden, um verschiedene Materialien, wie zum Beispiel Bänder,
Laminate, Etiketten, Abziehschichten, Fenster-Dünnfilme,
Folien, Kohlepapier und viele andere, zuzuführen, zu schneiden
und aufzubringen. In der jüngeren Vergangenheit sind Vakuumaufbringungsvorrichtungen
verwendet worden, um RFID-Einlagen und RFID-Streifen anzubringen. Ein
RFID-Streifen ist ein relativ kleines Bauelement (etwa 3 mm × 5
mm), das aus einem Mikrochip und Anschlussinseln auf einem Papier-
oder Filmsubstrat (d. h. ohne Antenne) besteht.
-
In 7 hat
das zu schneidende und aufzubringende Material die Form einer Bahn 751 aus
Kerneinlagen 751a–751g (in den 1 und 2 bei 12; in den 3 und 4 bei 22;
in den 5 und 6 bei 30), die zu einer
Vorratsrolle 752 aufgewickelt ist. Jede Einlage 751a usw.
hat eine Länge oder einen Abstand P in Bahnrichtung. Die
Bahn 751 wird durch Reibung zugeführt, indem sie
zwischen Zufuhrwalzen 753a und 753b ergriffen
wird, oder sie wird alternativ über (nicht gezeigte) Ritzellöcher
in der Bahn 751 und entsprechende Zapfen oder Zähne
auf einer der Zufuhrwalzen 753a, 753b zugeführt.
Mindestens eine der Walzen 753a und 753b wird
durch einen Servomotor und ein Getriebe angetrieben, wie sie zum
Beispiel von Bosch Indramat aus Lohr am Main, Deutschland, und anderen
angeboten werden. Die Schnittstelle und die Steuerung des Servomotors werden
im vorliegenden Text kurz beschrieben und sind in jedem Fall ausführlicher
in der US-Anmeldung mit der Seriennummer 60/674,439 offenbart, die
ausdrücklich in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
-
Die
Bahn 751 verläuft zu dem Vakuumzylinder 754 über
eine Mitläuferwalze 757, welche die Bahn 751 in
einer vorteilhaften Umhüllung um den Vakuumzylinder 754 herum
auslenkt, dergestalt, dass ein Vakuum, das an die Oberfläche
des Vakuumzylinders 754 auf eine Vielzahl verschiedener
Arten angelegt wird, auf die Bahn 751 wirken kann, wodurch
die Bahn 751 auf der Außenfläche des
Vakuumzylinders 754 ge halten wird. Die Mitläuferwalze 757 kann
weggelassen werden, wenn die Positionen der Zufuhrwalzen 753a,
b und des Vakuumzylinders 754 so justiert oder umverlagert
werden, dass sie in ähnlicher Weise die Bahn 751 auf
den Vakuumzylinder 754 führen. Der Schneidzylinder 755 ist
mit mindestens einem Messer 756 ausgestattet und wirkt
mit dem Vakuumzylinder 754 zusammen, um eine einzelne Kerneinlage,
wie zum Beispiel 751c, von der Bahn 751 abzutrennen.
Die abgetrennten Kerneinlagen werden an der Oberfläche
des Vakuumzylinders 754 durch ein angelegtes Vakuum gehalten
und bewegen sich mit der Oberflächengeschwindigkeit des Vakuumzylinders,
bis sie freigegeben und auf die Trägerbahn 710,
wie bei 751d, e usw., aufgebracht werden. Der Vakuumzylinder 754 kann
gehärtet sein, um eine geeignete, verschleißfeste
Ambossfläche zu bilden, gegen die das Messer 756 zum Schneiden gedrückt
werden kann. Der Vakuumzylinder 754 kann mechanisch mittels
Zahnrädern, Riemenscheiben, Antriebswellen usw. von einer
Basismaschine aus angetrieben werden, wie zum Beispiel einer flexografischen
Druckpresse, die von Mark Andy aus Chesterfield, St. Louis, angeboten
wird. Die Basismaschine transportiert die Trägerbahn 710 in
einer Weise, welche die Bahnspannung, die Bahngeschwindigkeit und
die Bahnposition steuert.
-
Der
Schneidzylinder 755 kann mechanisch durch den Vakuumzylinder 754 zum
Beispiel mittels Zahnrädern oder von der Basismaschine
aus mittels bekannter Verfahren so angetrieben werden, dass eine
einzelne Kerneinlage 751c usw. mit einem Abstand P abgeschnitten
und dann für jede Etikett- oder Ticket-Wiederholung R der
Trägerbahn 710 aufgebracht wird. Zum Beispiel
kann die Kerneinlage 751e an einer vorgegebenen Stelle
auf der Bahn 710 aufgebracht werden, damit zum Beispiel
die Einlage in einer Distanz D von einem Strukturelement auf dem Etikett,
dem Ticket, dem Anhänger oder dem Karton angeordnet werden
kann, wie in den 1, 3 und 5 gezeigt.
-
Alternativ
können der Vakuumzylinder 754 und/oder der Schneidzylinder 755 über
ein Servosteuersystem servogetrieben werden, wobei die Zufuhrwalzen 753a oder 753b,
der Vakuumzylinder und der Schneidzylinder über Faseroptik
und das SERCOS-Protokoll durch eine Indramat PPC-Servosteuerung 766 gesteuert
werden und mit dieser kommunizieren und gemäß Visual
Motion-Programmen arbeiten. Der Systembediener kann mit dem Servosteuersystem über
einen UniOP Exor-Berührungsbildschirm interagieren, der
von der SITEK S.p.A. aus San Giovanni Lupatoto VR, Italien, angeboten
wird. Das Servosteuersystem enthält auch einen Eingang von
einem optischen Scanner 758, wie er zum Beispiel von der
Keyence Corporation of USA aus Woodcliff Lake, New Jersey, angeboten
wird. Dies ermöglicht eine Koordination der Zufuhrwalzen 753a,
b und des Schneidzylinders 755 dergestalt, dass das Messer 756 die
Einlagenbahn 751 zwischen benachbarten Antennen 24 durchtrennt,
wodurch eine abgeschnittene Kerneinlage 751c usw. entsteht
(12, 22, 32, wie in den 1, 3 und 5 veranschaulicht).
-
In
der Regel bleiben die Abmessungen D, P und R über einen
bestimmten Produktionslauf hinweg konstant. Jede der Abmessungen
D, P und R kann aber auch bewusst im Verlauf eines Arbeitsauftrags
schwanken. Werden zum Beispiel Einlagen an abwechselnden Positionen
auf einem Etikett angeordnet, wobei das Etikett an einer ansonsten
konstanten Stelle auf einem Stapel dicht beieinander liegender Gegenstände,
wie zum Beispiel Umschläge, angeordnet ist, so ermöglicht
dies ein zuverlässigeres Lesen der Einlagen. Das
US-Patent Nr. 5,766,406 von
Brod offenbart das dynamische oder zyklische Verändern
der Geschwindigkeiten der Servoantriebe zu Zufuhr-, Schneid- und
Vakuumachsen, um absichtlich die Abmessungen D, P und/oder R von
einem Gegenstand zum anderen zu variieren, und die Offenbarung dieses
Patents wird in vollem Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen.
-
Es
kann Klebstoff erforderlich sein, um Kerneinlagen an einem Substrat
anzuhaften, insbesondere die Anhänger- oder Ticket-Laminierungen 27 oder 29 von 4.
Der Klebstoff 25, bei dem es sich um verschiedene bekannte
Klebstoffe handeln kann, einschließlich Haftklebstoff,
kann zuvor aufgetragen worden sein oder kann in-situ mit Auftragsvorrichtungen,
wie zum Beispiel Extrusions- oder Rollenauftragsvorrichtungen, aufgetragen
werden, die schematisch an alternativen Positionen 759 oder 750 in 7 gezeigt
sind. Die Auftragsvorrichtung bei 759 kann eine kontinuierliche
Klebstoffbeschichtung auftragen, während die Auftragsvorrichtung
bei 760 eine kontinuierliche odereine gemusterte Beschichtung auftragen
kann. Der Zeitpunkt des Einsetzens und die Dauer einer gemusterten
Beschichtung können effektiv über die Indramat
PPC-Servosteuerung 766 gesteuert werden, die im vorliegenden
Text und in der Anmeldung 60/674,439 offenbart ist.
-
Die
Vakuumzylinderaufbringungsvorrichtung 750 kann in einem
Bahntransportsystem 840 (8) installiert
und mit diesem koordiniert sein, um RFID-Gegenstände herzustellen,
wie zum Beispiel Bahnen aus Etiketten von 1 oder Anhänger
oder Tickets 20 von 3.
-
Im
Fall der Etikettenbahn 10 (1 und 2) kann eine Rolle Etiketten-Ausgangsmaterial 810,
das ein Etiketten-Vorderseitenmaterial 11, eine Abziehschicht 17 und
Klebstoff 18a enthalten kann, in einem bekannten Abrollständer 812 mit
Spleißtisch 813, Bahnführung 814 und
Zugspannungssteuerung 815 abgerollt werden. Die Bahn kann
in der Druckstation 816 in der Regel auf der Oberseite 11a mit
Grafik und/oder zweiten Antennen 16 bedruckt werden. Das Etiketten-Vorderseitenmaterial 11 mit
dem Klebstoff 18a kann in einer Delaminierungsstation 821 von
der Abziehschicht 17 getrennt werden. Das Vorderseitenmaterial 11 und
der Klebstoff 18a folgen dem Bahnpfad 819. Die
Kerneinlage 851a wird von der Einlagenbahn 851 abgeschnitten
und auf den Klebstoff 18a auf dem Etiketten-Vorderseitenmaterial 11 an
einer Wiederholung R mittels der Aufbringungsvorrichtung 750 aufgebracht.
Es ist zu beachten, dass die Kerneinlage 851a einen Abschnitt
des Etikett-Klebstoffs 18a auf dem Vorderseitenmaterial 11 bedeckt.
Wenn das Etikett 10a (1 und 2) von der Abziehschicht 17 abgezogen
wird, so führt das zu einer "trockenen Stelle" oder einem
Bereich, dem der Klebstoff fehlt, um das Etikett 10a vollständig
an einem zu etikettierenden Gegenstand anzuhaften. Gewünschtenfalls
kann der Abschnitt des Klebstoffs 18a, der durch die Kerneinlage 851a bedeckt
wird, "wiederhergestellt" werden, indem ein entsprechender Bereich
mit Klebstoff 18a (2A) mit
Hilfe einer Klebstoffauftragsvorrichtung 823, wie zum Beispiel der
ApexTM-Musterklebstoffauftragsvorrichtung
von der Firma ITW Dynatec aus Hendersonville, Tennessee, zu der
Abziehschicht 17 hinzugefügt wird. Diese Auftragsvorrichtung
kann durch den Prozessor 766 (7) so gesteuert
werden, dass der Klebstoffbereich in Übereinstimmung mit
der schlussendlichen Position der Kerneinlagen 851a, b
usw. abgegeben wird.
-
Das
Etiketten-Vorderseitenmaterial 11 wird – zusammen
mit dem Klebstoff 18a und den Kerneinlagen 851a,
b – in der Wiederlaminierungsstation 822 in der
Endpressungssektion 817 mit der Abziehschicht 17 wiederlaminiert,
wo die Etikettenbahn 10 von 1 in bekannter
Weise abgestanzt, mit einer Matrix entfernt, gelesen, geschnitten,
perforiert, gefaltet, zu Folien verarbeitet oder wiederaufgewickelt werden
kann. In dieser Ausführungsform befindet sich die Antenne 16 auf
der Seite des Etiketten-Vorderseitenmaterials 11, die der
Kerneinlage 12 gegenüberliegt, wie in 1 gezeigt.
-
In
alternativen Ausführungsformen kann sich die zweite Antenne 16 auf
derselben Seite des Etiketten-Vorderseitenmaterials 11 wie
die Kerneinlage 12 befinden, wobei die Verarbeitungsvorrichtung 940 wie
in 9 gezeigt umkonfi guriert ist. In diesen Ausführungsformen
wird lediglich eine Bahn aus Etiketten-Vorderseitenmaterial 11,
d. h. ohne Klebstoff 18a und Abziehschicht 17,
von der Rolle 910 abgerollt. Die Vorderseitenmaterialbahn 11 wird
gewünschtenfalls mit Grafik und zweiten Antennen 16,
in der Regel in einer Wiederholung R oder einem Vielfachen davon,
falls nicht alle Etiketten 11 eine Antenne erhalten, bedruckt.
Die Vorderseitenmaterialbahn 11 wird mit dem Wendestangemodul 921 gewendet,
so dass sich die Sekundärantennen 16 auf der Unterseite
des Bahnpfades 919 befinden und die Kerneinlagen 951a,
b, c auf derselben Seite der Vorderseitenmaterialbahn 11 wie
die Sekundärantennen 16 und auch in einer Wiederholung
R, die den Sekundärantennen 16 entspricht, und
an einer vorgegebenen Position D (1) aufgebracht
werden. Die Kerneinlagen 951a, b, c können an
dem Vorderseitenmaterial 11 mittels eines Klebstoffs 15 (2B)
angehaftet werden, der entweder zuvor aufgetragen worden sein kann
(eine Kombination, die oft als "nasse" Einlage bezeichnet wird)
oder der in-situ mittels einer Klebstoffauftragsvorrichtung 923 aufgetragen
wird. Des Weiteren können im Fall einer "nassen" Einlage
die Kerneinlagen 12 von einem (nicht gezeigten) Abziehschichtträger mittels
einer (nicht gezeigten) Ablösestangenvorrichtung abgelöst
werden, die an die Stelle des Schneidzylinders 755 und
des Schneidmessers 756 tritt und mit dem Vakuumzylinder 754 in
der Auftragsvorrichtung 750 von 7 zusammenwirkt.
-
Die
Abziehschicht 17 wird von der Rolle 920 (9)
zugeführt, und Klebstoff 18a (2AB)
wird von der Auftragsvorrichtung 924 abgegeben. Alternativ
kann die Rolle 920 ein Transferband sein, das sowohl die
Abziehschicht 18 als auch den Klebstoff 17 enthält,
wobei in diesem Fall die Auftragsvorrichtung 923 nicht
erforderlich wäre.
-
Das
Vorderseitenmaterial 11, das die Sekundärantennen 16 und
die Kerneinlagen 951a, b, c enthält, wird mit
der Abzieh schicht 17 und dem Klebstoff 18a' in
der Laminierstation 922 laminiert und weiterverarbeitet,
wie zuvor offenbart wurde.
-
Im
Fall einer Anhänger- oder Ticketstruktur der 3 und 4 kann
auch die Vorrichtung von 9 verwendet werden. Im Fall
von Anhängern oder Tickets wird das obere Laminat 29 (4)
von der Rolle 910 zugeführt, und das untere Laminat 27 (4)
wird von der Rolle 920 zugeführt, was ein Papier-
oder Polyticketlaminat anstelle einer Abziehschicht ist. In alternativen
Ausführungsformen kann sich die Kerneinlage 951a auf
derselben oder auf der gegenüberliegenden Seite der oberen
Bahn 29 befinden.
-
In
einer (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsform kann
die Sekundärantenne 16, anstatt direkt auf eine
Oberfläche des Vorderseitenmaterials 11 gedruckt
zu werden, auf einer separaten Bahn, ähnlich der Kerneinlagenbahn 951,
zugeführt werden. Die Sekundärantennen könnten
dann zugeführt, geschnitten und durch eine (nicht gezeigte)
zusätzliche Auftragsvorrichtung aufgebracht werden und könnten
auf eine Vorderseitenmaterialbahn 11 an einer vorgegebenen
Position aufgebracht werden, um eine Funktion und Interaktion mit
Kerneinlagen zu gestatten. Das kann von Vorteil sein, wo Sekundärantennen
mittels Verfahren hergestellt werden, die mit der in den 8 und 9 gezeigten,
auf einer Druckpresse basierenden Bahnhandhabungsvorrichtung weniger
kompatibel sind, wie zum Beispiel, wenn die Sekundärantennen
durch chemisches Ätzen oder einen Plattierungsprozess ausgebildet
werden. In solchen Fällen kann es von Vorteil sein, die Sekundärantennen
im Voraus in einem separaten Prozess herzustellen und sie dann mit
Kerneinlagen zu kombinieren. Die Kombination kann in zwei Durchgängen
durch ein System 940 mit einer einzelnen Aufbringungsvorrichtung 950 (wie
gezeigt) oder in einem einzigen Durchgang in einem System mit zwei Aufbringungsvorrichtungen
(nicht gezeigt) ausgeführt werden.
-
Eine
weitere Art einer Vakuumaufbringungsvorrichtung ist im
US-Patent Nr. 6,772,663 von Machamer
beschrieben. Diese Vakuumaufbringungsvorrichtung wurde ursprünglich
entwickelt, um Dünnfilmfenster auf Faltkartons aufzubringen,
wo die Faltkartons diskrete Stücke sind, die an verschiedenen
Wiederholungen R auf Transportbändern, wie zum Beispiel
in einer Falt-Klebe-Maschine, getragen werden. Diese Vakuumaufbringungsvorrichtung
hat eine oder mehrere Zufuhrwalzen und einen Schneidzylinder, im Wesentlichen
wie die Vakuumzylinderaufbringungsvorrichtung, aber der Vakuumzylinder
wurde durch eine oder mehrere Vakuumbandbaugruppen ersetzt. Die
vorliegende Erfindung kann sich solcher Verfahren und Vorrichtungen
bedienen.
-
Eine
grundlegende Vakuumbandaufbringungsvorrichtung 1050 ist
an einer Basismaschine, wie zum Beispiel einer Kartonfalt- und -leimmaschine,
installiert, die Kartonrohlinge 1031 auf Transportbänder 1062 legt.
Die Transportbänder 1062 sind angetrieben und
wirken mit oberen Bändern 1063 zusammen, die Kartonrohlinge 1031 gegen
angetriebene Transportbänder 1062 drücken,
wodurch die Kartonrohlinge 1031 in der Richtung des Pfeils
mit einer Geschwindigkeit bewegt werden, die im Wesentlichen mit
der Geschwindigkeit der angetriebenen Bänder 1062 übereinstimmt.
Der Zufuhrkasten 1064 legt Kartonrohlinge 1031 mit
einer geringeren Geschwindigkeit als die Transportbänder 1062 auf
die Transportbänder 1062, was zu einer Lücke
zwischen Kartonrohlingen 1031 auf Transportbändern 8102 führt.
Somit werden die Kartonrohlinge 1031 mit einem nominellen
Abstand oder einer nominellen Wiederholung R zugeführt,
der bzw. die aufgrund von Ungleichmäßigkeiten
bei der Zufuhr am Zufuhrkasten 1064 ein wenig variieren
kann. Die Vakuumbandaufbringungsvorrichtung 1050 kann auf
Schwankungen bei der Wiederholung R durch Abtasten der Position einer
Vorder- oder Hinterkante eines Kartonrohlings 1031 mit
Hilfe eines optischen Scanners 1065 reagieren. Der Scanner 1065 sendet ein
Eingangssignal an die Servosteuereinheit 1066, welche die
Geschwindigkeit und die Betriebszeitpunkte verschiedener Servomotoren
steuert, die mindestens eine der Zufuhrwalzen 1053a, b
und den Schneidzylinder 1055 antreiben. In diesem Fall
drehen die Servoantriebe für mindestens eine der Zufuhrzylinder 1053a, 1053b und
den Schneidzylinder 1055 die Walzen intermittierend in
Reaktion auf die von dem Scanner 1065 detektierte Kartonkante.
Die Vakuumbänder werden ebenfalls servogetrieben und so
gesteuert, dass die Geschwindigkeit des einen oder der mehreren
Vakuumbänder 1067 im Wesentlichen mit der kontinuierlichen
Geschwindigkeit der Trägerbänder 1062 übereinstimmt.
-
Gemäß der
Erfindung wird, wenn sie unter Verwendung der im vorliegenden Text
beschriebenen Maschinerie praktiziert wird, eine Bahn aus Kerneinlagen 1051 durch
die Zufuhraktion der Zufuhrwalzen 1053a, b von einer Rolle
von Kerneinlagen 1052 abgerollt. Die Bahn 1051 verläuft
weiter auf die Vakuumbänder 1061 und wird durch
das Messer 1056 des rotierenden Schneidzylinders 1055 geschnitten,
das die Ambossfläche 1068 berührt, die
auf dem einen oder den mehreren Vakuumbändern 1067 sitzt.
-
Wie
in 11 dargestellt, wird die Bahn 1051 auf
eine Länge P geschnitten, die dem Abstand der Kerneinlagen
entspricht, und der Schnitt wird anhand eines Eingangssignals von
dem optischen Scanner 1069 zu einer herkömmlichen
Servosteuereinheit 1066 und anhand einer Koordination einer
der servogetriebenen Zufuhrwalzen 1053a oder 1053b und
des Schneidzylinders 1055 zwischen Antennenmustern positioniert.
-
Nachdem
die Bahn aus Kerneinlagen 1051 geschnitten wurde, beschleunigt
die geschnittene Einlage 1051a auf die Oberflächengeschwindigkeit des
einen oder der mehreren Vakuumbänder 1067 und
wird in Richtung der vorgegebenen Position auf einem bestimmten
Faltkartonrohling 1031a transportiert, der durch den Scanner 1065 detektiert
und dadurch mittels der Servosteuerung 1066 lokalisiert wird.
In einer ähnlichen Weise befindet sich die Einlage 1051b bereits
auf ihrem Weg zur Anordnung an der gewünschten Position
auf dem Kartonrohling 1031b, der durch den Scanner 1065 an
einer Wiederholung Rb abgetastet wurde. Die gewünschte
Position der Einlage 1051a, 1051b auf den Kartons 1031a, 1031b kann
in Beziehung zu einem physischen Strukturmerkmal auf dem Kartonrohling
stehen, wie zum Beispiel einer Kante eines Kartonrohlings oder einer
Antenne auf dem Kartonrohling. Die Antenne kann im Voraus auf den
Kartonrohling 1031 gedruckt worden sein und kann sich auf
der Oberseite 1031 "oben" oder auf der Unterseite 1031 "unten"
befinden. Wie zuvor angesprochen, kann der RFID-Gegenstand mit der
Kerneinlage 1051a auf derselben Seite wie die zweite Antenne
oder auf einer Seite, die der zweiten Antenne gegenüberliegt,
aufgebaut sein. Die Oberseite 1031 wird allgemein zur Innenfläche eines
fertigen Kartons, und die Position der Kerneinlage 1051a an
einer Innenfläche des Kartons kann so gewählt
werden, dass ein Schutz vor schädigenden äußeren
Kräften, Schlag und Stoß, Ablösen, Manipulieren
usw. geboten wird oder um die Kerneinlage vor Sicht zu verbergen.
Gleichermaßen kann die Sekundärantenne auf der
Innenseite des Kartons geschützt werden. Oder die Antenne
kann auf der Außenseite als ein offenkundiges Merkmal gezeigt
werden, oder um die Sekundärantenne von dem letztendlichen
Inhalt des Kartons zu trennen, wobei möglicherweise die
Antennenleistung verbessert wird, indem sie zum Beispiel ein wenig
von metallischem Inhalt absondert.
-
Die
Kerneinlage 1051a, 1051b kann an ihrem jeweiligen
Kartonrohling 1031a, 1031b angehaftet werden,
indem man einen Klebstoff auf die Oberseite, 1031 "oben",
mittels einer Klebstoffauftragsvorrichtung 1068 hinzufügt,
die schematisch als ein Rollenauftragstyp veranschaulicht ist, wobei
die Rollen ebenfalls servogetrieben und durch die Steuereinheit 1066 gesteuert
sein können, um ihre Kleb stoffabgabe in Übereinstimmung
mit der intermittierenden Bewegung der Bahn 1051 zu koordinieren.
Die Klebstoffauftragsvorrichtung kann auch vom Extrusionstyp sein,
wie er zum Beispiel von der Firma ITW Dynatec aus Hendersonville,
Tennessee, angeboten wird, der ebenfalls durch die Steuereinheit 1066 so gesteuert
werden kann, dass er Klebstoff intermittierend oder kontinuierlich
auf die Bahn 1051 aufträgt.
-
Im
Fall "nasser" Kerneinlagen können die Einlagen 1051a, 1051b zum
Beispiel als Haftetiketten auf einer Abziehschicht angeboten werden.
Ein herkömmlicher Ablösemechanismus löst
die einzelnen Kerneinlagen 1051a, 1051b von der
Abziehschicht ab und legt sie auf dem Vakuumband ab, was eine funktionale
Alternative zu dem Schneidvorgang des Schneidzylinders 1055 und
des Messers 1056 ist. In dieser Ausführungsform
würde der Klebstoff der "nassen" Einlage auf der Oberseite 1051 der
Kerneinlage frei liegen. Wenn die Kerneinlage 1051a auf einen
Kartonrohling 1031a an der vorgegebenen Position aufgebracht
wird, so haftet der frei liegende Klebstoff die Kerneinlage an dem
Kartonrohling 1031a an.
-
Nachdem
nun eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich
offenbart wurde, ist der Fachmann in der Lage, die veranschaulichte
Struktur zu modifizieren und gleichwertige Elemente an die Stelle
der offenbarten zu setzen. Es ist daher beabsichtigt, dass alle
derartigen Ersetzungen und Äquivalente ebenfalls erfasst
sind, weil sie unter den Geltungsbereich der angehängten
Ansprüche fallen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6172608 [0003]
- - US 6207001 [0009]
- - US 2006/015986 [0009]
- - US 6772663 [0011, 0051]
- - US 2990081 [0036]
- - US 5766406 [0041]