Fadenlänge und Anbringen von elektronischen Teilen auf bestickbares Material und Material hergestellt nach dem Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen mindestens einer elektrisch leitenden Fadenlänge und Anbringen von elektronischen Teilen auf bestickbares Material, z.Bsp. Textilien, Vliessen, Folien oder dergleichen.

In den 1960er Jahren wurden erstmals elektronische Teile zur Warensicherung (electronic article surveyance, EAS) auf den Markt gebracht, um Diebstähle zu unterbinden. Einige Jahre später kamen elektronische Teile auf den Markt, welche als

Transponder, RFID (radio frequency identification) oder Funketikett bekannt wurden.

Diese können auch Daten speichern. Das Einlesen bzw. Auslesen der Daten erfolgt per

Radiowellen. Um dies zu ermöglichen, brauchen diese Geräte eine Antenne, die entweder ein Teil des Geräts darstellt oder nachträglich mit dem Gerät verbunden wird, hi der DE 10047972 heisst es, dass Transponderspulen als Antennen dienen können.

Elektronische Geräte der beschriebenen Art finden in stark miniaturisierter Form einen grossen Anwendungsbereich. So zeigen die DE 10047972 und die EP 1 328899 deren Anwendung bei Chipkarten, wie sie beispielsweise also sogenannte intelligente Kreditkarten Anwendung finden. Die DE 19831 854 zeigt die Verwendung bei Gurten, Riemen und Fördergurten, die DE 10030 656 bei Strick- und Wirkwaren und die DE 101 35468 und die FR 2823 898 bei Textilien.

Das Herstellen von Leiterschleifen durch Aufnähen von elektrisch leitfähigen Fäden auf ein Trägergewebe ist bereits aus der DE 19831 854 bekannt.

Chipkarten bestehen aus mehreren Schichten von welchen eine, die sogenannte Inlet-Folie, den Chip enthält. In der DE 10047972 und der EP 1 328 899 wird ein elektrisch leitfähiger Faden auf die Inlet-Folie mittels einer Nähmaschine aufgenäht, um eine Transponderspule zu bilden. An den Enden der Transponderspule ist der Faden jeweils mit einem Kontakt-Pad auf der Inlet-Folie vernäht. Nach dem Anordnen des Chips auf der Inlet-Folie wird dann dieser über Drahtbrücken, z.Bsp. die üblichen Bonding-Drähte verbunden, so dass ein entsprechender Kontakt zwischen der Transponderspule und dem Chip besteht. Die so erzeugte Inlet-Folie mit dem Chip und der Transponderspule kann dann mit den herkömmlichen Klebe- und Laminiertechniken als innere Schicht in eine Chipkarte implementiert werden.

Als nachteilig erweist sich, dass zur Herstellung der Inlet-Folie mit dem Chip und der Transponderspule mehrere aufwendige Arbeitsgänge notwendig sind, nämlich entweder das manuelle Nähen im Einfadensystem oder das Nähen mit der Nähmaschine, ähnlich wie z.Bsp. in US 3,130,257 gezeigt, im Zweif adensystem, das Anbringen des Chips und das Bonding der Kontakt-Pads mit den Chips.

In der DE 10030 626 wird vorgeschlagen in Strick- oder Wirkwaren, also z.Bsp. in Pullover oder Strümpfen Transponder einzustricken bzw. einzuwirken. Diesem Vorschlag liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Identifikation solcher Kleidungsstücke bereits während deren Herstellung zu ermöglichen. Diesem Zweck dient ein Garn aus einem Metallfaden, in welchem in vorbestimmten Abständen Transponder eingearbeitet sind. Bei der Herstellung einer Strick- oder Wirkware wird wie bei einem Farbwechsel oder Strukturwechsel dieses Garn ausgewählt und für kurze Zeit in die Ware eingearbeitet, nämlich bis ein Transponder mit als Antennen wirkenden

Garnlängen eingearbeitet ist. Nachteilig ist dabei, dass das mit den Transpondern versehene Garn den Durchlauf das Garns durch die Textilmaschine behindert, wenn es nicht gelingt, den Transponder zylinderförmig und mit kleinem Durchmesser auszubilden. Besonders nachteilig ist jedoch, dass sich das Verfahren nur für Strick- oder Wirkwaren eignet, und zwar nur für deren Herstellung. Fertige Strick- oder

Wirkwaren und andere Waren, z.Bsp. Gewebe, können also nicht mehr auf diese Art mit Transpondern versehen werden.

Die FR 2823898 schlägt zum Kennzeichnen von Textilien ein durch Weben hergestelltes Etikett (Griffe tissee) vor, bei dem ein Motiv sichtbar und auf der Hinterseite ein Transponder aufgeklebt ist. Dieses Etikett kann wie die üblichen Etiketten auf Pullover, Hemden usw. aufgenäht werden. Zur Herstellung der Etiketten wird die Verwendung eines gewebten Bandes vorgeschlagen, auf welchem sich die Motive wiederholen, wobei dann gesteuert durch Fotozellen auf der Hinterseite jeder Etikette ein Transponder aufgeleimt wird. Vom Band können dann die Etiketten vor . dem Aufnähen auf Textilien abgeschnitten werden. Als nachteilig erweist sich, dass diese Etiketten nur mit einem Transponder gefertigt werden können, der eine integrierte Sende- und/ oder Empfangsantenne aufweist (Seite 2, Zeilen 15 bis 18).

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen mindestens einer elektrisch leitenden Fadenlänge und Anbringen von elektronischen Teilenbei Textilien und ähnlichen Materialien zu schaffen, das die beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren vermeidet. Insbesondere soll es möglich sein, elektronische Teile und elektronisch leitende Fadenlängen programmgesteuert in bestimmten Anordnungen, z.Bsp. als Figuren, Buchstaben und Zahlen anzubringen.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Herstellung der Fadenlänge auf einer programmgesteuerten Stickmaschine erfolgt und dass im gleichen Arbeitsgang ein oder mehrere elektronische Teile, welche mindestens eine Öffnung oder einen durchstechbaren Teil aufweisen, auf das bestickbare Material aufgestickt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mit der gleichen Operation, welche der Herstellung der Antenne dient auch das elektronische Teil aufgestickt wird. Bei RF- oder RFID- Geräten wird zweckmässigerweise eine erste und eine zweite Fadenlänge als erste und als zweite Antenne für den elektronischen Teil aufgestickt. Dies kann so

erfolgen, dass nach dem. Sticken der ersten Antenne der elektronische Teil zugeführt und zuerst bei einer ersten Öffnung und dann bei einer zweiten Öffnung aufgestickt wird und dann die zweite Antenne gestickt wird. Diese Öffnungen dienen auch als Anschlüsse für die Antennen. Die Stickmaschine kann so programmiert sein, dass sie nach dem Ansticken des elektronischen Teils bei der ersten Öffnung den Faden schneidet und vor dem Aufsticken des elektronischen Teils bei der zweiten Öffnung der Faden neu auf dem bestickbaren Material angestickt wird. Es ist aber auch möglich zuerst die Antenne oder die Antennen herzustellen und dann den elektronischen Teil aufzusticken.

Moderne Stickmaschinen weisen eine Vielzahl von Stickstellen auf, so dass gleichzeitig eine Vielzahl von Antennen erzeugt und elektronische Teile aufgestickt werden können.

Zweckmässigerweise erfolgt das Aufsticken des elektronischen Teils und die

Herstellung der Antenne oder Antennen im Z weif adensystem mit Vorderfaden und Hinterfaden auf einer Schiffchenstickmaschine.

Mindestens der zum Herstellen der Fadenlänge verwendete Faden ist elektrisch leitend. Zu diesem Zweck kann ein Garn mit einem Metallfaden verwendet werden.

Dieser Metallfaden kann relativ dünn sein, wobei die anderen Fäden des Garns diesem die notwendige Festigkeit geben. Möglich ist auch die Verwendung von metallisch beschichtetem Faden, beispielsweise Polyester Monofil oder Multifil.

Die Erfindung betrifft auch besticktes Material, hergestellt nach dem Verfahren gemä'ss einem der Ansprüche 1 bis 11.

Eine Vorrichtung zum Aufbringen von elektronischen Teilen auf bestickbare Materialien ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Stickmaschine und einer Vorrichtung, mit welcher programmgesteuert elektronische Teile den Nadeln zum Aufsticken zugeführt werden, besteht. Die Einrichtung zur Zuführung der elektronischen Teile kann derart ausgebildet sein, dass sie diese in zwei Stufen zuführt, sodass das Ansticken zuerst bei der ersten Öffnung und dann bei der zweiten Öffnung des elektronischen Teils erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 das elektronische Teil nach dem Aufsticken auf eine Stoffbahn und die durch Sticken hergestellten Antennen,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Zuführen von elektronischen Teilen zur Nadel einer Stickmaschine,

Fig. 3 eine Teilansicht mehrerer Stickstellen einer Schiffchenstickmaschine mit

Vorrichtungen gemäss Fig. 2,

Fig. 4 eine Geschwindigkeitsanzeigetafel mit aufgestickten Leuchtioden und

Leiterbahnen.

Das in Figur 1 auf eine Stoffbahn 11 aufgestickte elektronische Teil 13, z.Bsp. ein RFID-Transponder, besitzt zwei Antennenanschlüsse 15 in Form von Löchern. Jedes dieser Löcher 15 ist mit einer elektrisch leitenden Fadenlänge 17 verbunden, die als Antennen dient. Je nach der Art des elektronischen Teils können mehr oder weniger Anschlüsse 15 vorgesehen sein und statt Antennen können elektrisch leitende

Faderüängen auch als Verbindungsleitungen zu anderen elektronischen Teilen oder zu Stromquellen dienen, wie dies beispielsweise in Figur 4 dargestellt ist.

In den Figuren 2 und 3 ist die Vorrichtung 18 dargestellt, die der Zuführung von elektronischen Teilen 13 zur Sticknadel 19 einer Stickmaschine dient. Es kann sich dabei um eine ähnliche Vorrichtung handeln, wie sie beispielsweise zum Ansticken von Pailletten und dergleichen verwendet wird. So ist beispielsweise eine Vorrichtung gemäss der EP 1 561 849 nach entsprechender Anpassung an die Form und Dimensionen der elektrischen Teile 13 anwendbar. Die elektronischen Teile 13 werden von einer nicht gezeigten Spule in Form eines Bandes 15 der Nadel 19 zum Aufsticken zugeführt. Eine Vielzahl von solchen Zuführvorrichtungen 18 werden von einer gemeinsamen Antriebswelle 21 angetrieben. Auf der Antriebswelle 21 sitzt das Warzenrad 23, das dem Vorschub des Bandes 16 dient. Die Warzen 25 können in die Löcher 15 der elektronischen Teile 13 eingreifen. Das Band 16 wird auch durch einen Schwenkhebel 27 geführt, der durch einen Magneten 29 in der eingezeichneten Lage gehalten wird. Der Antrieb der Antriebswelle 17 erfolgt durch einen Servomotor 22 (Fig. 3), der vom Programm in der Steuerung 20 der Stickmaschine gesteuert wird.

Im Betrieb der Stickmaschine wird das Band 15 intermittierend vom Servomotor 21 vorgeschoben, sodass jeweils ein elektronisches Teil 13 über die Abschlagkante 31 hinaus in die Stellung verschoben wird, in welcher die Nadel mit dem Vorderfaden, auch Nadelfaden genannt, (nicht eingezeichnet) in eine Öffnung 15 eindringen kann. Das elektronische Teil 13 wird dann bei der weiteren Bewegung des Nadelstössels 32 abgetrennt. Durch Stiche der Nadel 31 in die Öffnung 15 und ausserhalb des elektronischen Teils 13 wird das elektronische Teil auf dem Stoff 11 befestigt. Dies erfolgt in bekannter Weise durch Verschlingen (nicht eingezeichnet) des Vorderfadens mit dem Hinerfaden, auch Bobinen- oder Schiffchenfaden genannt. Beim Sticken kann so vorgegangen werden, dass zuerst eine Antenne 17 gestickt wird und erst dann das elektronische Teil 13 zugeführt und zuerst bei der ersten Öffnung 15 und dann bei der zweiten Öffnung 15 aufgestickt wird, worauf dann die zweite Antenne gestickt wird.

Zwischen den beiden Öffnungen 15 sollte keine elektrische Verbindung bestehen. Es wird daher nach dem Aufsticken des elektronischen Teils 13 bei der ersten Öffnung 15 der Faden automatisch geschnitten und vor dem Aufsticken des elektronischen Teils bei der zweiten Öffnung 15 der Faden neu auf dem Stoff 11 angestickt. Es ist aber auch möglich auf ein automatisches Schneiden des Fadens zu verzichten und die elektrische Verbindung zu einem späteren Zeitpunkt manuell zwischen den beiden Löchern 15 zu durchtrennen.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass nach der Fertigstellung der Antenne 17 oder der Antennen das elektronische Teil 13 aufgestickt wird.

Der verwendete elektrisch leitende Faden ist vorteilhaft ein Garn, das aus Fäden aus einem organischen oder synthetischen Material und einem dünnen Metallfaden oder mindestens einem mit Metall beschichteten Faden besteht.

Fig. 4 zeigt eine mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Anzeigetafel 35, z.Bsp. Geschwindigkeitsanzeigetafel. Diese besteht im wesentlichen aus einer Stoffbahn, einer Folie, einem Vliess oder einer anderen bestickbaren Unterlage, auf welcher elektronische Teile 13 in Form von Leuchtioden unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung 18 aufgestickt und mit aufgestickten elektrisch leitenden Fadenlängen 17 zur Stromversorgung versehen wurden. Nach dem Besticken wird die Stoffbahn zweckmässigerweise auf einer isolierenden Platte (nicht dargestellt) aufgebracht. Das Ausführungsbeispiel der Anzeigetafel dient der Geschwrndigkeitsanzeige von Automobilen. Zu diesem Zweck ist sie mittels der Anschlüsse 37 an ein Radargerät anschliessbar. Mit den drei Diodenanordnungen 38, 39, 40 sind die Zahlen 1 bis 199 als Leuchtschrift darstellbar.

Zusammenfassend kann folgendes festgehalten werden:

Die elektronischen Teile 13 weisen Öffnungen auf, welche das Aufsticken mittels einer Stickmaschine ermöglichen. Das Verfahren sieht vor, die elektrischen Leiter 17 durch Sticken von elektrisch leitendem Faden auf der Stickmaschine herzustellen. Im gleichen Arbeitsgang werden programmgesteuert die elektronischen Teilel3, z.Bsp. Leuchtdioden,auf gestickt. Die Stickmaschine weist zu diesem Zweck eine Vorrichtung 18 auf, mit welcher die elektronischen Teile 13 programmgesteuert der Nadel zum Aufsticken zugeführt werden. Die elektronischen Teile 13 sind auf einem Band 16 angeordnet. Zum Vorschub des Bandes dient ein Warzenrad 23, das von einem Servomotor 22 antreibbar ist. Dieser ist vom Programm in der Steuerung 20 der Stickmaschine steuerbar.