專利名稱：用于在由多孔的或纖維質的材料制成的對象表面上固定物體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在由多孔的或纖維質的材料制成的對象表面上固定物體的方法和裝置，其中，物體基本上是扁平的并且尤其是被裝備為識別載體(例如RFID標簽或具有可讀光學識別標記的銘牌)及其中至少那些待固定物體的對象表面由多孔的或纖維質的材料制成，尤其是由木材或由具有類似木質特性及必要時由木料制成的材料制成(例如刨花板、膠合板、紙板)。
背景技術：
例如木質的貨板或樹干設置有例如由金屬或塑料制成的識別小片是已知的，其中，識別小片具有帶有天線的集成RFID芯片或印上的條碼。這些識別小片例如借助于釘子、螺栓或夾子被固定在木質表面上，其中為了固定必要時它們具有一些孔，或者這些小片本身裝備有多個釘子狀的細腿，這些細腿被釘入木材中。這些識別小片及用于其固定的方法例如在出版文獻FR-2610749或FR-2832841中被說明。另一種用于在木材制成的對象上固定識別裝置的方法被在出版文獻FR-2928350中說明。在該方法中，在對象中設有空穴，識別載體被定位在該空穴中及隨后該空穴被用液化的熱塑性塑料澆注。由出版文獻WO 2006/119279也公開了，為了識別目的，在由紙板制成的包裝或包裝材料上安裝芯片，其中，芯片被施加在膠粘帶上，該膠粘帶例如也被用于強化包裝并且設有可通過壓力及必要時通過熱來活性化的膠粘劑。為了施加膠粘帶，將膠粘帶借助于必要時加熱的卷筒擠壓到包裝或包裝材料上。為此前提條件是，這些芯片是柔性及耐熱的(第6頁)。
發明內容
現在本發明的任務是，提供另一種方法和另一種裝置，它們用于在由多孔或纖維質的材料、尤其是由木材或由類似木質的材料制成的對象上固定基本上扁平的物體(尤其是一個識別載體)，其中，根據本發明的方法應可被執行，而物體及尤其是識別裝置沒有損壞危險，及其中具有按照本發明方法固定的物體的對象尤其應適合用于無需非常謹慎及在惡劣的氣候條件下的操作。此外，根據本發明的方法應可被簡單地、尤其是無需對對象表面特殊準備地并且借助簡單的輔助裝置地執行并且它應例如也可被用于市場上常見的識別載體，例如以已知的識別銘牌的形式。該任務通過如在獨立權利要求中定義的方法及裝置來解決。根據本發明的方法基于熱塑性材料在多孔的、纖維質的或其它適合地結構化對象表面中通過擠壓熱塑性材料在該表面上的錨定及熱塑性材料的局部熔化，尤其是在那里在將該材料擠壓到對象表面上的地方這樣地使液化材料通過壓緊力被壓入到多孔的或纖維質的對象表面結構中，在那里當該材料重新凝固時，在該表面中形成了形狀配合及必要時附加地形成了材料配合的錨定。為了液化熱塑性材料優選對該材料施加機械振動(例如超聲波)。這樣的方法原理例如被在出版文獻W096/01377和W098/42988中說明。但是也可能的是，為了液化熱塑性材料，有目的地(電或通過電磁波、尤其是激光的吸收地)加熱用于擠壓的固定工具或者通過產生渦流，用于液化，對此熱塑性材料配備有適當的填料。在根據本發明的方法中使用固定薄膜，所述薄膜至少在邊緣區域中具有熱塑性塑料，該熱塑性塑料尤其是可通過機械振動(例如超聲波)來液化，其中，固定薄膜在簡單的輔助裝置的意義上有利地具有恒定的厚度，使得它例如可從卷筒地開始處理。所述固定薄膜在此本身可以是待固定的物體(集成在固定薄膜中的物體)，也就是說例如它本身是識別載體并且作為識別裝置具有印上的或以其它方式施加上的條碼或其它適當的標記或者配備有印上的天線和RFID芯片的組合(例如施加到薄膜表面或者被包括在兩個層壓薄膜部分之間)。另一方面，該固定薄膜也可以是中性的并且被用于固定一個單獨的物體、例如一個單獨的識別載體。上述固定薄膜被定位在多孔的或者纖維質的對象表面上。在此，設置(例如印上或粘上)在薄膜一側上的標記(例如識別裝置)指向對象表面或者單獨的物體(例如識別載體)定位在固定薄膜與對象表面之間或者在兩個固定薄膜之間。固定薄膜借助于裝備用于擠壓固定薄膜及輸入液化能量的固定工具被局部地壓緊到對象表面上并且至少部分地液化，其中，固定工具例如是一個振動工具(例如超聲波裝置的超聲波發生器)。擠壓和液化在此被局部地限制在一個線狀區域中，該線狀區域至少部分地圍繞著待固定的物體延伸。為此，固定工具在其遠側端部上具有一個線狀的、至少部分地圍繞中心區域延伸的、例如自身封閉的型廓，其中，該型廓和該中心區域被這樣地構造，使得在施加壓力和振動到固定薄膜上時，僅僅型廓與固定薄膜形成接觸。例如自身封閉的型廓或由該型廓圍成的中心區域的形狀與待固定的物體的形狀或施加到固定薄膜上的標記相匹配，使得工具輪廓可圍繞著物體或標記定位，其中，固定薄膜至少部分地延伸，有利地伸展到各處，直到型廓的外棱邊為止。通過輸入例如振動形式的液化能量，固定薄膜被在工具型廓的區域中、即至少部分地圍繞一個單獨物體或一個施加到固定薄膜上的標記地擠壓到對象表面上，由此熱塑性材料在該(邊緣)區域中至少部分地液化并被壓到對象表面中，而固定薄膜在定位固定薄膜的物體或標記的中心區域中既不受到擠壓壓力的影響也不受到液化能量的影響并且由此保持不變、尤其是保持不被損壞。優選地，固定工具的型廓作為最外部的(距離中心區域最遠處的)元件具有一個切割棱邊或者設置成一排的切割齒和一個在切割棱邊或切割齒排內環繞的、具有擠壓面的擠壓區域，其中，切割棱邊或切割齒在遠側突出于擠壓面并且尤其是用于分離或至少沖孔固定薄膜，而擠壓面尤其是用于在對象表面中錨定固定薄膜。根據對象表面的材料及根據將固定薄膜固定到表面上的要求，僅僅具有切割棱邊或切割齒的工具型廓也可以是夠用的，其中，尤其是切割棱邊或切割齒的內齒面被用作擠壓面。具有切割棱邊或具有足夠密地并排設置的切割齒的工具型廓允許加工任意形狀和大小的固定薄膜，而不會在固定之后使在錨定線之外或在工具型廓之外的薄膜部分在一側粘附在對象表面上地伸出超過所述對象表面，在那里這些部分可能是所不希望的破壞固定的作用點。此外，具有切割棱邊或相應設置的切割齒的工具型廓可以實現從卷筒加工近似無限的薄膜帶，而不需為此設置一些另外的用于從卷筒分離離散的薄膜段的裝置部件。必要時有利的可以是，用于簡化分離的這樣的薄膜帶以預沖孔的形式被輸入給固定進程。為了用其型廓或多或少地精確匹配薄膜段的工具加工預成形的薄膜段，也可使用無切割齒的工具型廓。根據本發明的方法固定在對象上的識別裝置，當它本身設置在固定薄膜上或中或者設置在單獨的載體上或中時，至少在一側通過固定薄膜及通過其在對象表面的材料中的錨定不僅被良好地固定，而且當固定環繞地圍繞著識別裝置延伸時也可良好地防護外界影響，因為該錨定在對象表面與固定薄膜之間以及必要時也在兩個上下重疊設置的固定薄膜之間不僅是機械固定而且也是密封的封閉。根據本發明的方法顯然不僅允許將識別載體固定到由多孔的或纖維質的材料制成的對象表面上，而且允許相同地固定其它的基本上扁平的物體，所述物體本身是固定薄膜或者是一些單獨的借助固定薄膜固定在對象表面上的物體。這些其它的物體例如是具有與識別功能不同的銘牌(例如標價牌、具有光學或電子數據的型號牌、包裝附加說明書或其它包裝附加物件、例如⑶)，其中，這些物體也可被固定在例如由木屑或未涂層的紙板制成的包裝外側面上。同樣適合用于根據本發明方法的對象表面例如由磚、沸石、金屬泡沫或由陶瓷泡沫(例如玻璃、絕緣材料、熔體過濾器)制成。根據本發明的裝置尤其是具有固定工具，該固定工具在其遠側端面上具有在上面已經進一步說明的型廓并且該工具被以本身公知的方式方法配備用于輸入液化能量到該型廓中并且用于耦合到能量源。對于待固定的物體的不同形狀及具有不同特性的對象表面，固定工具被設置相應匹配的型廓。近側的工具端部例如以本身公知的方式被配備用于耦聯到一個振動源(例如必要時具有放大器的超聲波發生器)，其中，工具和耦聯裝置被配備用于盡可能無損失地將振動傳遞到遠側的工具端部上、即傳遞到工具型廓中。根據本發明的裝置可包括能量源(例如振動源)，尤其是當工具或工具的一部分固定地連接所述源時。此外，該裝置可具有用于輸送近似無限的薄膜材料及必要時具有運走分離開的薄膜材料的裝置。用于執行根據本發明方法的套裝工具尤其是具有固定工具和固定薄膜，其中固定薄膜的尺寸匹配工具型廓的尺寸。此外，該套裝工具可具有能量源(例如振動源)和多個具有不同工具型廓的固定工具，其中這樣的套裝工具的所有固定工具具有相同配備的近側端部。基本上所有的熱塑性材料薄膜都適用于根據本發明的方法，尤其是例如由ABS、PVC或XyrocolI制成的薄膜，其中，固定薄膜有利地不薄于約0.8mm及尤其是當它也應通過該方法分開時不厚于3至4_，其中固定工具被這樣裝備，使得該型廓伸出超過中心區域至少待加工薄膜的厚度。對于固定與固定薄膜分開的物體特別適用一種柔性的及必要時稍微有彈性的固定薄膜或橫向于其面膨脹地熱變形的薄膜。根據本發明的方法相對已知的用于將識別載體固定在由多孔的或纖維質材料、例如由木材或類似木質的材料制成的對象上的固定方法相比的優點在于，所引起的固定尤其是在它環繞地圍繞著固定物體延伸時也是一種防潮濕及其它環境影響的環繞密封，并且借助具有兩個固定薄膜及設置在它們之間的識別裝置的實施形式也可得到一個相對對象不透氣地密封的容器。另一個優點在于，尤其是借助固定薄膜不僅在對象表面中錨定而且也被分開的實施形式，該固定涉及固定的薄膜段的最外側邊緣，使得不形成可在其上在固定薄膜及對象表面之間嵌接的作用點，這使得破壞固定更容易。此外，根據本發明的方法的優點在于，用一個單獨的固定薄膜固定的物體僅在邊緣區域中或者根本不與固定薄膜連接，也就是說，兩個元件并不通過層壓彼此連接。
借助附圖更詳細描述了根據本發明的方法和裝置。在此示出:
圖1:用于執行根據本發明方法的示例性工具；
圖2:借助于根據圖1的工具和兩個固定薄膜固定一個單獨的識別載體；
圖3:借助于根據圖1的工具和一個固定薄膜固定一個單獨的識別載體；
圖4:借助于根據圖1的工具固定也用作為固定薄膜的識別載體；
圖5至7:工具型廓的示例性實施形式；
圖8:用于根據圖2連續地執行所述方法的裝置的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了固定工具I的遠側部件，該部件適合用于執行根據本發明的方法。工具I作為最遠側區域(在圖1中向上地指向)具有自身封閉環繞的型廓2，該型廓環繞地包圍一個中心區域3。該型廓2例如被設置在工具基座5的遠側面4上，其中遠側面4可不僅具有在型廓2內的中心區域而且具有在該型廓2之外的周圍區域，并且其中該型廓2必須至少伸出超過該遠側的基座面待加工的固定薄膜的厚度。如點劃線所示出地，工具也可以管狀地、也就是基本上無工具基座5地構造。工具型廓可如圖1中示出地不間斷地環繞地圍繞著中心區域延伸，但是它也可規律地或不規律地中斷或者可以其它方式僅僅部分地圍繞該中心區域延伸。通常由工具型廓定義的中心面以及遠側的基座面4也是平的。但是，這并不是根據本發明方法的條件，因為為了將物體固定到不平的對象表面上，至少應使由工具型廓定義的內部的面與對象表面的曲率相匹配。工具I例如由一種金屬、例如由不銹鋼制成。圖2示出了一個根據本發明方法的示例性實施形式，根據該方法，一個單獨的物體、例如一個裝備有天線和RFID芯片的識別載體10被以平的薄片形式固定在對象11上。該圖在左側示出了識別載體10和兩個用于固定載體的固定薄膜12和12’，其中，識別載體10為了固定被設置在兩個固定薄膜12和12’之間，及兩個固定薄膜優選地、如示出地那樣、是薄膜帶的部分并且從卷筒被輸入，但是也可以是離散的薄膜段。在圖2的右側示出了具有固定在其上的識別載體10的對象11，并且薄膜剩余部12.1和12.1’被從那些用于固定識別載體10的薄膜區域12.2和12.2’中沖裁出。兩個薄膜段12.2和12.2’被環繞地圍繞著識別載體10地錨定(錨定線13)在對象表面中并且彼此連接，使得它們共同形成一個用于識別載體10的密封容器。兩個在根據圖2的方法中使用的固定薄膜12和12’可具有同一或不同的熱塑性塑料或者由其制成，其中可這樣地選擇不同的熱塑性塑料，使得它們可彼此焊接。也可采用僅在一個區域中具有熱塑性塑料的薄膜，在該區域中薄膜可被錨定在對象表面中，也就是說在一個工具型廓作用于其的區域中。也可能的是，在圖2中示出的方法被如下地變化，使得識別載體10并不作為離散的物體而同樣作為多個識別載體的帶狀復合結構來使用，其中于是通過工具型廓并不僅僅從固定薄膜中而且也從帶狀復合結構中沖裁出一些區域(參見圖8和相應的說明)。圖3和4以與圖2相同的示出方式示出了根據本發明方法的另一些實施形式，其中，根據圖3僅僅采用一個固定薄膜12及(單獨的)識別載體10被定位在對象表面與固定薄膜12之間，及其中根據圖4識別載體本身是固定薄膜(10/12)，即不采用單獨的固定薄膜。在根據圖3的方法中，識別載體的表面標記有利地背離對象表面地指向，在根據圖4的方法中則有利地朝向對象表面。所有與圖2說明的方法變型及有利構型相關的也可以適當的方式匹配地應用于根據圖3和4的方法中。根據圖2和3的方法尤其是適合用于加工具有印上的標記或者天線結合裝上的集成電路的薄膜帶，如其以公知方式被制造用于完全不同的應用情況，其中，所述薄膜是非常薄的(例如0.1至0.2_)并且對于識別裝置既不能提供足夠的保護也不具有足夠的熱塑性材料用于令人滿意地錨定在對象表面中。這些功能隨后被單獨的固定薄膜承擔，這些固定薄膜有利地為0.8至4mm厚。圖5至7以橫截面示出了不同的適合用于根據本發明方法的工具型廓2，其中，遠側端部向下地指向及其中型廓2分別示出了設置在右側的中心區域和設置在左側的周圍區域。根據圖5的工具型廓突出于工具基座5并且在其外側面上具有一個切割棱邊20及在該切割棱邊內及緊接著該切割棱邊處具有一個擠壓面21，其中，該擠壓面具有一個緊接著切割棱邊的凸出區域21.1和一個緊接著該凸出區域的凹陷區域21.2。切割棱邊20具有有利地小于60°、有利地在20至40°之間的切割角a，并且該擠壓面伸出超過至少
0.5mm。在遠側的基座面4與切割棱邊20之間的距離比待加工薄膜的厚度或者待加工薄膜的厚度的和至少大0.5mm。擠壓面21的總寬度例如為2mm。借助于根據圖5的工具型廓完成的固定薄膜的錨定被在擠壓面21的區域中壓制成(尤其是在擠壓面的凸出區域的范圍內)并且在切割棱邊20的內側面區域中較弱地壓制成，其中切割棱邊20可在對象表面中留下一個肉眼可見的溝槽及其中固定薄膜在該區域中被整齊地截斷。根據圖6的工具型廓2如根據圖5的工具型廓2那樣具有切割棱邊20和設置在該切割棱邊20內的擠壓面21，其中擠壓面基本上是平的。圖7示出了工具型廓2，該工具型廓代替切割棱邊具有一排切割齒22及不具有單獨的擠壓面，其中切割齒22的齒面作為擠壓面起作用。根據在切割齒22之間的間距，這些切割齒與切割棱邊相同地作為分離裝置用于分離固定薄膜。在切割齒22之間的間距較大時，這些切割齒僅可沖孔該固定薄膜，但是這樣必要時通過事后的力作用仍然可導致固定薄膜的完全分離。在任意情況下在切割齒22的齒面區域中的薄膜被錨定在物體表面中，前提條件是，工具型廓、對象表面及擠壓力這樣地彼此協調一致，使得切割齒借助于擠壓力被壓入到對象表面材料中。在此，在較陡的齒面區域中可期待比在不太陡的齒面區域中更弱的錨定，這當然也適用于切割棱邊的齒面。必要時也可使用較鈍的切割棱邊或切割齒，以便僅僅錨定相應的無分離或沖孔的固定薄膜。圖8非常示意性地示出了用于執行根據本發明方法的裝置，其中在該方法中與在圖2中類似地示出，兩個固定薄膜12和12’的帶和一個具有設置在其上的離散的識別裝置31的薄膜帶30例如從卷筒被間歇性地輸入給加工部位32。對象11例如橫向于薄膜帶的輸入方向地同樣被輸入給加工部位32，其中，薄膜帶12，12’和30及對象11的輸入與工具I的交替運動這樣地同步，使得在每一節拍中識別裝置31在固定薄膜12和12’的兩個區域之間被定位在對象11上并且用工具I固定。從加工部位32輸出裝備有識別裝置31的對象11和沖裁出的薄膜帶12.1, 12.1’和30.1。示例:
由ABS、PVC或Xyrocoll制成的、具有1mm、1.2mm或2x1.2mm厚度的固定薄膜用如圖5中示出的工具型廓固定到實心的松木(端側)或膠合木上及沖裁出，如其用于貨架木塊(Palettenkl5tze)那樣。型廓的周長約為300mm及總的型廓寬度約為3mm。為了固定,使用Telsonic公司的超聲波裝置(型號:UPS3000，頻率:20kHz，功率:4kW，放大器:1:2，在遠側的工具端部上的軸向振幅約60 ym)，其中固定進程被跟蹤控制。為了將薄膜可靠地定位在對象與固定工具之間，采用200至300N (約每mm型廓長度IN)的預加力。隨后提高到1300至1800N的擠壓力(約每mm型廓長度6N)并且同時開始振動。振動在進給工具時停止，該工具僅僅略大于固定薄膜的厚度，但是肯定小于工具型廓超過工具基座的遠側面的凸起。擠壓力在振動中斷之后在工具從對象移除之前還保持短暫的時間。整個固定過程在I至5秒內完成。已證明，預加力和擠壓力不僅在型廓長度及型廓寬度方面協調一致而且在對象表面的硬度及在固定薄膜的厚度和熔化特性方面也協調一致。
權利要求
1.關于借助于可液化的熱塑性塑料和固定工具(I)在由多孔的或纖維質的材料、尤其是由木材或由類似木質的材料制成的對象表面上固定基本上扁平的物體的方法，其中，固定薄膜(12，12’)具有熱塑性塑料，其中，所述待固定的物體與固定薄膜(12，12’)分離開或者集成在固定薄膜中，其中，該固定工具(I)具有一個遠側的型廓(2)，該型廓線狀地匹配物體或匹配固定薄膜地延伸，及被裝備用于向該型廓輸入適用于局部液化該熱塑性塑料的能量，其中，固定薄膜及必要時分開的物體被定位在對象表面上，其中，該工具(I)的型廓(2)被定位在固定薄膜上并且被壓到對象表面上及被同時施加所述能量，直到足夠量的熱塑性塑料通過型廓(2)液化并且滲透到對象表面的材料中，以便將固定薄膜錨定在所述對象表面中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述型廓(2)具有自身封閉的形狀。
3.根據權利要求1或2中任一項所述的方法，其中，所述型廓(2)在遠側伸出超過工具基座(5)的遠側面(4)或者該工具是管狀的并且所述型廓(2)形成該管狀工具的遠側端面。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述能量是機械的振動能量。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，該固定薄膜(12，12’)及必要時物體也通過所述工具(I)的型廓(2)附加地被沿著該型廓(2)分開。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述待固定的物體是與固定薄膜(12，12’)分開的，以及其中固定薄膜(12)定位在物體上方，或一個固定薄膜(12)定位在物體上方及另一個固定薄膜(12’)定位在物體下方。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述待固定的物體是識別載體(10)或者是集成在固定薄膜中的識別裝置(31)。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，所述固定薄膜和/或必要時多個分開的物體以薄膜帶的形式以多個固定步驟的順序在多個對象(11)上固定并且沖裁出。
9.關于執行根據權利要求1至8中任一項所述的方法的固定工具，所述固定工具具有形成最遠側工具區域的、線狀地定義中心區域的型廓(2)。
10.根據權利要求9所述的固定工具，其中，所述型廓(2)自身封閉環繞地圍繞著該中心區域地延伸。
11.根據權利要求9或10所述的固定工具，其中，所述型廓(2)在遠側伸出超過工具基座(5)的遠側面(4)或者所述工具是管狀的并且所述型廓(2)形成該管狀工具的遠側端面。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的固定工具，其中，所述型廓(2)在外部具有切割棱邊(20)或者一排切割齒(22)。
13.根據權利要求12所述的固定工具，其中，在內部緊接著該切割棱邊(20)或者緊接著切割齒(22 )地設有擠壓面(21 )，及其中所述切割棱邊(20 )或切割齒(22 )在遠側突出于該擠壓面(21)。
14.有根據權利要求9至13中任一項所述的固定工具的套裝工具，所述套裝工具還具有固定薄膜或一些固定薄膜，所述固定薄膜具有至少部分地匹配該固定工具(I)的型廓(2)的尺寸。
15.根據權利要求14所述的套裝工具，該套裝工具還具有能量源，以及多個固定工具(1)，所述固定工具為了耦聯到該能量源具有相同配備的近側端部和在遠側端部上的不同型廓(2)。
全文摘要
物體被借助于熱塑性固定薄膜固定在由多孔的或纖維質材料制成的、尤其是由木材或由類似木質的材料制成的對象表面上。為此，與固定薄膜分開的或者組合在其中的物體在對象表面定位并且借助于具有在遠側設置的、例如自身封閉、環形的型廓(2)的振動的固定工具(1)，沿著對象表面的外周錨定及必要時也沖壓出，所述型廓定位在固定薄膜上。所述固定尤其適合用于在木制的物體如貨板或樹干上固定識別載體，其中識別載體例如裝備有天線及RFID芯片或裝備有條碼。
文檔編號G06K19/077GK103098082SQ201180033244
公開日2013年5月8日 申請日期2011年7月4日 優先權日2010年7月5日
發明者M.埃施利曼, M.萊曼, L.托里亞尼 申請人:伍德韋爾丁公司