專利名稱：電感性耦合的射頻識(shí)別應(yīng)答器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其帶有用于安裝在具有金屬表面的工件上或者該工件中的殼體。
背景技術(shù)：
為了標(biāo)記貨物、機(jī)器和其他對(duì)象，經(jīng)常使用移動(dòng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其可以以無(wú)接觸方式來(lái)讀取。在此，可以以光學(xué)方式讀取的條形碼標(biāo)簽越來(lái)越多地通過(guò)電磁的或者可以以磁性方式讀寫的RFID標(biāo)簽(RFID =射頻識(shí)別)、也稱為RFID應(yīng)答器來(lái)取代。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，該RFID應(yīng)答器在沒(méi)有自己的能量供給裝置、例如電池的情況下也能夠應(yīng)付。根據(jù)使用情況，將不同的技術(shù)使用在RFID應(yīng)答器中。于是，例如為了給衣服加標(biāo)簽和針對(duì)其他遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)用，RFID應(yīng)答器通過(guò)無(wú)線電，即借助電磁波與讀取裝置耦合。然而，下面將考慮電感性耦合的RFID應(yīng)答器。該RFID應(yīng)答器可以借助交變磁場(chǎng)與讀寫裝置(簡(jiǎn)稱 讀取裝置)耦合并且通常使用在必須跨接短距離的工業(yè)應(yīng)用中(所謂的近場(chǎng)檢測(cè))。電感性耦合的RFID應(yīng)答器常常具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送和接收線圈，讀取裝置所產(chǎn)生的磁通借助這些線圈轉(zhuǎn)換為交變電壓，其中該交變電壓一方面為RFID應(yīng)答器的工作電子裝置供給能量，而另一方面包含如下信息，該信息從讀取設(shè)備傳輸至RFID應(yīng)答器，反之亦然。對(duì)于RFID應(yīng)答器的功能必要的是，由讀取裝置產(chǎn)生的磁通基本上通過(guò)線圈的面?zhèn)鲗?dǎo)，然而這在如下情況下是有問(wèn)題的，在這些情況中RFID應(yīng)答器在金屬表面上或者在金屬工件的凹穴中工作。在這些情況下，通常磁通的大部分通過(guò)金屬工件并且側(cè)向地經(jīng)過(guò)發(fā)送和接收線圈(簡(jiǎn)稱線圈)來(lái)傳導(dǎo)，其中交變磁場(chǎng)的能量大部分通過(guò)渦流損耗轉(zhuǎn)換為熱并且由此不再可用于供給RFID應(yīng)答器。相反，RFID應(yīng)答器的發(fā)射在布置在金屬工件上的情況下也大部分直接傳導(dǎo)到金屬工件中，使得同樣會(huì)觀察到所不希望的衰減。為了解決該問(wèn)題而已知的是，在RFID應(yīng)答器的發(fā)送和接收線圈與金屬表面或金屬工件之間設(shè)置鐵氧體芯(與此關(guān)聯(lián)的還有由鐵氧體材料構(gòu)成的板狀和盆狀的部件)，由此，基本上來(lái)自與金屬工件對(duì)置的接收側(cè)的磁通、即磁場(chǎng)線通過(guò)發(fā)射和接收線圈的面?zhèn)鲗?dǎo)并且然后從金屬工件離開(kāi)又朝著接收側(cè)傳導(dǎo)。然而，鐵氧體芯的引入與一些缺點(diǎn)相聯(lián)系。于是，該部件的安裝是附加的制造步驟，其中通常必須設(shè)置獨(dú)立的間隔保持裝置，用于使鐵氧體芯與金屬工件的金屬表面間隔。 此外，鐵氧體芯具有如下缺點(diǎn)其非常脆并且因此幾乎不能由應(yīng)用者事后加工。因此，鐵氧體芯通常必須以其最終需要的形式被制造商購(gòu)買，使得RFID應(yīng)答器的設(shè)計(jì)的事后改變，例如線圈或殼體的尺寸改變導(dǎo)致必須有新系列的鐵氧體芯被構(gòu)造、預(yù)定、制造和供應(yīng)。鐵氧體芯的安裝也與開(kāi)銷相聯(lián)系，因?yàn)橛捎诖嗟牟牧隙嬖诹芽p和斷裂的危險(xiǎn)。具有這種鐵氧體芯的已經(jīng)制成的應(yīng)答器也對(duì)機(jī)械影響是敏感的，機(jī)械影響會(huì)導(dǎo)致鐵氧體中的裂縫和斷裂并且由此導(dǎo)致最大讀取距離和接收距離(作用距離)的劣化。因此常見(jiàn)的是，將帶有鐵氧體芯的應(yīng)答器封裝在耐撞擊的塑料殼體中，該殼體吸收機(jī)械負(fù)載。然而，這提高了如此構(gòu)建的 RFID應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提出一種對(duì)于在RFID應(yīng)答器中使用的鐵氧體芯的替選物， 該替選物成本低廉并且可以簡(jiǎn)單而靈活地制造，在機(jī)械上牢固，并且引起RFID應(yīng)答器的減小的結(jié)構(gòu)尺寸。該任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的解決方案的中心思想是，設(shè)置有如下部件用于引導(dǎo)RFID 應(yīng)答器中的磁通，該部件由所謂的鐵氧體復(fù)合物、即聚酰胺和鐵氧體粉所構(gòu)成的塑料噴射混合物構(gòu)成。該任務(wù)的解決方案尤其提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID應(yīng)答器。在此，提出了一種RFID應(yīng)答器，其帶有用于安裝在帶有金屬表面的工件中或者該工件上的殼體，其中RFID應(yīng)答器設(shè)置用于與RFID讀取裝置電感性耦合，并且其中RFID應(yīng)答器的待朝向金屬表面的側(cè)設(shè)置有鐵氧體部件，該鐵氧體部件用于引導(dǎo)來(lái)自或者至RFID應(yīng)答器的待背離金屬表面的側(cè)的磁通。在此，鐵氧體部件由復(fù)合材料構(gòu)成，該復(fù)合材料由第一塑料和鐵氧體粉構(gòu)成，并且鐵氧體部件形成殼體的待朝向金屬表面的第一部分。這種RFID應(yīng)答器也可以以小的件數(shù)成本低廉地來(lái)制造，因?yàn)殍F氧體部件的造型可以通過(guò)塑料注塑模具的簡(jiǎn)單構(gòu)建來(lái)限定。這種RFID應(yīng)答器不僅在制造期間而且在其使用時(shí)比帶有傳統(tǒng)鐵氧體芯的實(shí)施形式明顯對(duì)機(jī)械影響更牢固。此外，在這種RFID應(yīng)答器中鐵氧體部件可以承擔(dān)朝向金屬工件的殼體部分的功能，使得不必在RFID應(yīng)答器的該側(cè)上設(shè)置另外的殼體。根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器的有利擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。在此，RFID應(yīng)答器可以構(gòu)建為使得殼體具有用于在發(fā)射和接收方向上遮蓋RFID 應(yīng)答器的至少一個(gè)第二部分，其中殼體的該第二部分由第二塑料形成，并且其中第一部分和該第二部分彼此連接。由此形成封閉的、防水并且防塵的殼體。有利地，可以對(duì)于兩個(gè)殼體半部，即不僅對(duì)于鐵氧體部件而且對(duì)于對(duì)置的蓋部使用聚酰胺，其中聚酰胺一方面可以簡(jiǎn)單加工，并且另一方面具有對(duì)機(jī)械環(huán)境影響和化學(xué)環(huán)境影響的良好耐受性。另一優(yōu)點(diǎn)在于，這兩個(gè)殼體半部可以通過(guò)常見(jiàn)的接合工藝，尤其通過(guò)超聲焊接來(lái)容易地彼此連接。鐵氧體部件由帶有所嵌入的鐵氧體粉，即帶有MnSi添加物的塑料、優(yōu)選為聚酰胺來(lái)制造，而第二殼體半部可以由帶有玻璃纖維增強(qiáng)(“PA-GF”)的聚酰胺來(lái)制造，這進(jìn)一步提高了 RFID應(yīng)答器的機(jī)械可負(fù)載性。此外，借助注射模塑方法制造鐵氧體部件能夠?qū)崿F(xiàn)將距離保持裝置一體式成形到朝向金屬工件的側(cè)上，由此RFID應(yīng)答器的朝向金屬工件或金屬表面的側(cè)的主要部分與金屬表面間隔。由此阻止磁通的相當(dāng)大的部分導(dǎo)入到金屬工件中。通過(guò)將距離保持裝置一體式成形到鐵氧體部件上而有利地省去了否則為此必需的獨(dú)立的安裝步驟。當(dāng)鐵氧體部件在其朝向RFID應(yīng)答器的側(cè)上具有用于容納發(fā)射和接收線圈的基本上環(huán)形的凹進(jìn)部時(shí)，實(shí)現(xiàn)了 RFID應(yīng)答器的較小的結(jié)構(gòu)高度以及磁通的更好引導(dǎo)。通過(guò)借助注射模塑方法的制造可以在沒(méi)有附加的制造步驟的情況下制造具有幾乎任意幾何結(jié)構(gòu)的這種凹進(jìn)部。


下面借助

根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器的實(shí)施例。
在此，唯一的附圖以示意性簡(jiǎn)化的視圖示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器的剖面。
具體實(shí)施例方式在該附圖中示出了帶有金屬表面MO的、由鐵磁材料構(gòu)成的金屬工件MW。金屬工件MW在此僅僅部分地示出，即在具有用于容納RFID應(yīng)答器的凹進(jìn)部的區(qū)域中示出。替代用于容納或者用于卡鎖RFID應(yīng)答器的凹進(jìn)部的擴(kuò)展方案，也可以考慮金屬工件MW的平滑表面，RFID應(yīng)答器可以粘合、旋擰或者以其他方式固定到該表面上。RFID應(yīng)答器具有(未詳細(xì)示出的)工作電子裝置，其與發(fā)射和接收線圈SP連接。在剖面圖中僅僅示例性地示出了線圈SP的數(shù)卷。雖然在此所示的RFID應(yīng)答器基本上圓形、即旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)建，但是線圈 SP例如也可以在俯視圖中以矩形的幾何結(jié)構(gòu)或者以其他幾何結(jié)構(gòu)來(lái)成形。下面假設(shè)關(guān)于在該附圖中的視圖，RFID讀取裝置基本上設(shè)置在所示的裝置上方，使得描述磁通的場(chǎng)線基本上垂直穿透由線圈SP所張成的面，通過(guò)鐵氧體部件FC(“鐵氧體復(fù)合物”)側(cè)向偏轉(zhuǎn)并且在鐵氧體部件FC的邊緣區(qū)域中基本上垂直地(即關(guān)于圖向上) 導(dǎo)出，反之亦然。鐵氧體部件FC是由聚酰胺材料構(gòu)成的塑料注射模塑部分，該聚酰胺材料已在制造中混入鐵氧體顆粒或鐵氧體粉，即鋅-錳化合物。由此，鐵氧體部件是軟磁性的并且因此具有狹窄的磁滯曲線。此外，鐵氧體部件不導(dǎo)電，然而為此如所描述那樣“導(dǎo)”磁。基本上由線圈SP、(未明確示出的)工作電子裝置和鐵氧體部件FC形成的RFID 應(yīng)答器此外具有由玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺構(gòu)成的第二殼體部分GO(殼體上部)，該聚酰胺不具有鐵氧體顆粒并且由此為在磁性上為“中性”；該殼體部分GO借助環(huán)形的焊接連接部 SV與鐵氧體部件FC焊接，使得線圈SP和工作電子裝置被防水并且防塵地包封。在該實(shí)施例中，焊接連接部SV通過(guò)超聲焊接來(lái)建立，由此避免在接合過(guò)程期間工作電子裝置的所不希望的加熱?？商孢x地，然而鐵氧體部件FC與殼體上部GO也可以通過(guò)粘合、激光焊接或者擠壓來(lái)接合。在(關(guān)于該附圖中的視圖)鐵氧體部件FC的下側(cè)上一體式成形有對(duì)于磁性表面 MO的距離保持裝置，這些距離保持裝置在該實(shí)施例中同時(shí)構(gòu)建為塑料卡扣連接部的鉤，這些鉤嚙合到金屬工件MW的凹進(jìn)部中。該距離保持裝置并不是鐵氧體部件FC上的完整環(huán)形的一體式成形部，而是若干(在此 單個(gè)的卡鎖突出部。通過(guò)鐵氧體部件FC與金屬表面 MO之間的比較小的接觸面在此保證通過(guò)線圈SP的面進(jìn)入或者出來(lái)的場(chǎng)線的大部分又沿發(fā)射和接收方向?qū)С?，并且?guī)缀醪贿M(jìn)入金屬工件MW中。在一個(gè)可替選的、未示出的實(shí)施形式中，可以類似于獨(dú)立的殼體上部GO地也設(shè)計(jì)附加的殼體下部(第二殼體外罩)，其將鐵氧體部件FC在其(關(guān)于該附圖)下側(cè)覆蓋或者側(cè)向地遮蓋并且以該方式用作距離保持裝置。
權(quán)利要求
1.一種射頻識(shí)別應(yīng)答器，其帶有用于安裝在具有金屬表面(MO)的工件(MW)上或者該工件中的殼體，其中射頻識(shí)別應(yīng)答器設(shè)置用于與射頻識(shí)別讀取裝置電感性耦合，其中射頻識(shí)別應(yīng)答器的待朝向金屬表面(MO)的側(cè)設(shè)置有鐵氧體部件(FC)，該鐵氧體部件用于引導(dǎo)來(lái)自或者至射頻識(shí)別應(yīng)答器的待背離金屬表面(MO)的側(cè)的磁通，其特征在于，鐵氧體部件(FC)由復(fù)合材料構(gòu)成，該復(fù)合材料由第一塑料和鐵氧體粉構(gòu)成，并且該鐵氧體部件形成殼體的待朝向金屬表面(MO)的第一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，殼體具有用于在發(fā)射和接收方向上覆蓋射頻識(shí)別應(yīng)答器的至少一個(gè)第二部分(GO)，其中殼體的所述第二部分(GO)由第二塑料形成并且其中第一部分和所述第二部分(GO)彼此連接。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，第一塑料和/或第二塑料是聚酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，第一部分和所述第二部分 (GO)借助超聲焊接來(lái)接合。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，第一殼體部分借助注射模塑方法來(lái)制造。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，在第一殼體部分上一體式成形有距離保持裝置，用于避免第一殼體部分與金屬表面(MO)整面地接觸。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，第一殼體部分在其朝向射頻識(shí)別應(yīng)答器的側(cè)上具有基本上環(huán)形的凹進(jìn)部，用于容納射頻識(shí)別應(yīng)答器的發(fā)射和接收線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有殼體的射頻識(shí)別應(yīng)答器，該殼體用于安裝在具有金屬表面(MO)的工件(MW)上或者該工件中，其中RFID應(yīng)答器設(shè)置用于與射頻識(shí)別讀取裝置電感性耦合，其中射頻識(shí)別應(yīng)答器的待朝向金屬表面(MO)的側(cè)設(shè)置有鐵氧體部件(FC)，該部件用于引導(dǎo)來(lái)自或者至射頻識(shí)別應(yīng)答器的待背離金屬表面(MO)的側(cè)的磁通，并且其中鐵氧體部件(FC)由第一塑料和鐵氧體粉所構(gòu)成的復(fù)合材料構(gòu)成并且形成殼體的待朝向金屬表面(MO)的第一部分。這種射頻識(shí)別應(yīng)答器小而牢固并且此外可以簡(jiǎn)單地制造。
文檔編號(hào)G06K7/00GK102375964SQ20111024977
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者羅蘭·庫(kù)貝, 貝恩德·施塔德?tīng)柭?申請(qǐng)人:西門子公司