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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Verpackungselementen.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Verpackungen mit einer RFID-Funktionalität zu versehen.
RFID steht dabei für
Radio Frequency Identification und bezeichnet ein Verfahren zur
berührungslosen
Identifizierung von Gegenständen
mittels Hochfrequenz-Datenübertragung.
RFID bildet dabei eine einfache Kommunikationsschnittstelle zwischen einer
Sende-/Leseeinheit
und der Verpackung. Diese Schnittstelle kann dazu genutzt werden,
an verschiedenen Stellen der Handelskette Informationen zwischen
der Verpackung und einer Datenbank auszutauschen. Vorteilhaft ist
dabei, daß ein
RFID-Etikett (anders
als ein Barcode-Etikett) auch mehrfach beschrieben werden kann und
elektronische Information mit- und
weiterführen
kann. Auf diese Weise können
Datensätze
auf der Verpackung erzeugt werden, welche eine sichere Rückverfolgung
der Ware zulassen.
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Unter
den Schlagwörtern „Intelligente
Verpackungen", „Fälschungssicherheit" und „Rückverfolgbarkeit" wird RFID sehr häufig als
eine Methode beschrieben, mit der Verpackungen und insbesondere Faltschachteln
mit einer Zusatzfunktionalität
versehen werden können.
Beispielsweise ist es bekannt, RFID-Etiketten auf Pharmaverpackungen
anzubringen, um Fälschungen
von Medikamenten zu erkennen.
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Bislang
wird RFID auf Verpackungen allerdings nur derart angewendet, daß Etiketten
auf die Verpackung aufgeklebt oder in diese hineingeklebt werden.
Der Zeitpunkt und die Art und Weise des Anbringens von RFID-Etiketten
auf den Verpackungen ist dabei zumeist nicht geeignet, Fälschungen
sicher auszuschließen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Technologie
bereitzustellen, welche die Fälschungssicherheit
gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessert.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Bearbeiten von Verpackungselementen umfaßt eine Transporteinrichtung
zum Transportieren der Verpackungselemente von einer Ausgangsposition
in eine Endposition und eine Bearbeitungseinrichtung zum Herstellen
und/oder Anbringen einer RFID-Funktionalität auf jedem Verpackungselement.
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Das
Bearbeiten der Verpackungselemente erfolgt dabei vorzugsweise während deren
Herstellung. Mit anderen Worten sind die Verpackungselemente noch
nicht fertiggestellt, wenn die Bearbeitung, also das Herstellen
und/oder Anbringen der RFID-Funktionalität, erfolgt.
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Anstelle
der RFID-Funktionalität
zum berührungslosen
Identifizieren kann die Erfindung jedoch auch im Zusammenhang mit
anderen Funktionalitäten
zum berührungslosen
Identifizieren bzw. mit Funktionalitäten für andere Zwecke, beispielsweise Datenspeicherung,
Kennzeichnung und/oder Kommunikation, angewendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt es, eine RFID-Funktionalität auf Verpackungen, insbesondere
auf Pharmafaltschachtelen, unter Einbeziehung der Verpackungsoberflächen zu
erzeugen und wahlweise auf diese Verpackungen auch RFID-Etiketten auf-
bzw. einzukleben. Eine hohe Fälschungssicherheit
ergibt sich insbesondere dadurch, daß die RFID-Funktionalität unter
Einbeziehung der Verpackungsoberfläche erzeugt wird.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
ausgebildet zum Erzeugen einer RFID-Funktionalität auf Verpackungselementen,
die aus einem Papier- oder Pappmaterial bestehen, insbesondere auf
Faltschachteln. Die Erfindung kann jedoch auch im Zusammenhang mit
Verpackungen aus anderen Materialien angewendet werden, solange diese
eine geeignete Montageoberfläche
zur Verfügung
stellen.
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Mit
Hilfe der Erfindung wird eine RFID-Funktionalität bereits während der Herstellung der Verpackung
erzeugt. Dadurch wird eine sehr hohe Rückverfolgbarkeit der Verpackungen
erreicht. Dies kann – insbesondere
innerhalb gesicherter Prozeßketten im
Pharmahandel – zum
Schutz vor Fälschungen
genutzt werden.
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Mit
Hilfe der Erfindung wird es erstmals möglich, auf einer einzigen Produktionsplattform
sämtliche
bekannten Varianten von RFID-Funktionalität auf Verpackungselementen,
insbesondere Faltschachteln, zu erzeugen. Besonders geeignet ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
für die
Herstellung von Pharmaverpackungen mit RFID-Funktionalität sowie für die Herstellung
von Verpackungen für
andere Waren, beispielsweise Lebensmitteln oder Parfüm. Wird die
Erfindung bei der Herstellung von Faltschachteln eingesetzt, kann
sie ohne weiteres in den bestehenden Produktionsprozeß integriert
werden, insbesondere als Zwischenschritt zwischen dem Schritt des Stanzens
der einzelnen Faltschachtelnutzen und dem Schritt des Faltens und
Klebens der Faltschachtelnutzen. Dieses vergleichsweise spätes Applizieren der
RFID-Funktionalität in der
Prozeßkette
gewährleistet
eine geringstmögliche
Gefährdung
der Funktionstüchtigkeit
der RFID-Funktionalität,
beispielsweise durch mechanische oder sonstige Beanspruchung durch
die übrigen
Herstellungsschritte.
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Die
Transporteinrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgeführt, daß einzelne
Verpackungselemente getrennt voneinander transportiert werden. Die
RFID-Funktionalität
wird also nicht auf ein kontinuierlich durch die Vorrichtung bewegtes
Trägersubstrat
(Trägersubstratband)
oder dergleichen aufgebracht.
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Die
Bearbeitungseinrichtung und die Transporteinrichtung sind vorzugsweise
derart ausgebildet, daß die
Verpackungselemente während
der Bearbeitung transportiert werden. Die Herstellung und/oder Anbringen
der RFID-Funktionalität
auf den einzelnen Verpackungselemente erfolgt in einem kontinuierlichen
Prozeß während des
Durchlaufens der Vorrichtung. Mit anderen Worten erfolgt das Bearbeiten,
also das Herstellen und/oder Anbringen der RFID-Funktionalität vorzugsweise
während
des Transportvorganges. Das Bearbeiten kann dabei an dem sich bewegenden
Verpackungselement erfolgen. Alternativ dazu erfolgt das Bearbeiten
an einzelnen Bearbeitungsstationen, an denen die Verpackungselemente
für einen
bestimmten Zeitraum verweilen (diskontinuierlicher Prozess).
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Die
Bearbeitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise
ausgebildet zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen
einem vorzugsweise jedem Verpackungselement einzeln zugeführten ersten
Elektronikelement einerseits und dem Verpackungselement andererseits
sowie zum Herstellen einer galvanischen oder kontaktlosen Verbindung
zwischen dem ersten Elektronikelement und einem auf dem Verpackungselement
angeordneten zweiten Elektronikelement. Dabei handelt es sich bei
dem ersten Elektronikelement vorzugsweise um ein Halbleiterbauelement,
insbesondere ein RFID-Halbleiterbauelement, und bei dem zweiten
Elektronikelement um eine Antenne, vorzugsweise eine auf dem Verpackungselement aufgedruckte
Antenne. Beispielsweise wird bei dieser Prozeßvariante ein RFID-Chip, der
in einem vorgelagerten Prozeß auf
ein sogenanntes Strap (oder Interposer) montiert wurde, mit einer
bereits auf dem Verpackungselement vorhandenen Antenne zu einem
RFID-Transponder
verbunden. Es wird mit anderen Worten eine RFID-Funktionalität erzeugt.
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Die
Bearbeitungseinrichtung ist vorzugsweise modular aufgebaut. Je nach
Einsatzzweck können so
Module zweckmäßig miteinander
kombiniert werden. Die Bearbeitungseinrichtung umfaßt vorzugsweise
ein Montagemodul, ausgebildet zum Positionieren des ersten Elektronikelements
auf der Oberfläche
des Verpackungselements. Das Montagemodul weist hierzu vorzugsweise
eine Interposer-Montageeinheit auf.
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Die
Bearbeitungseinrichtung umfaßt
vorzugsweise ein Spendermodul, ausgebildet zum Aufbringen einer
Schutzfolie oder dergleichen auf das erste Elektronikelement und/oder
das Verpackungselement und/oder zum Aufbringen eines Chipmoduls oder
dergleichen oder einer vorgefertigten RFID- Funktionalität auf die Oberfläche des
Verpackungselements. Das Spendermodul weist hierzu vorzugsweise
einen Etikettenspender, insbesondere einen Klebeetikettenspender
auf.
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Die
Bearbeitungseinrichtung umfaßt
vorzugsweise ein Laminiermodul, ausgebildet zum Fixieren des ersten
Elektronikelements bzw. des Chipmoduls oder dergleichen auf dem
Verpackungselement durch einen Laminiervorgang.
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Als
ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen,
bei der die Bearbeitungseinrichtung darüber hinaus ausgebildet ist
zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einer vorgefertigten
RFID-Funktionalität und dem
Verpackungselement. Beispielsweise wird ein bereits vorgefertigter
RFID-Transponder auf ein Verpackungselement aufgeklebt. Mit anderen
Worten wird eine RFID-Funktionalität auf der Verpackung angebracht.
Hierzu dient vorzugsweise das Spendermodul.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann in den heutigen Herstellungsprozeß von Verpackungselementen,
insbesondere von Faltschachteln, derart integriert werden, daß alle bekannten
Prozesse und Maschinen zur Herstellung dieser Verpackungselemente
unverändert
weiterverwendet werden können. Die
RFID-Funktionalität
kann erzeugt werden, ohne daß bestehende
Vorrichtungen verändert
werden müssen.
Es ist lediglich eine Erweiterung des Herstellungsprozesses durch
den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erforderlich.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend näher
erläutert.
Hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer
Vorrichtung 1 für
die Bearbeitung von Faltschachteln 2 für die Pharmaindustrie. Die
Figur zeigt die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen
Bestandteilen.
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Die
Vorrichtung 1 ist dabei Teil der Prozeßkette bei der Herstellung
der Faltschachteln 2 und dient dazu, die Faltschachteln 2 mit
einer RFID-Funktionalität
zu versehen. Dabei kann es sich um Hochfrequenz(HF)-RFID-Funktionalität (mit einer
Arbeitsfrequenz von beispielsweise 13,56 MHz) oder um eine Ultrahochfrequenz(UHF)-RFID-Funktionalität (mit einer
Arbeitsfrequenz im Bereich von beispielsweise 860 bis 950 MHz) handeln.
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Bei
der Herstellung der Faltschachteln 2 werden zunächst elektrisch
leitfähige
Antennenstrukturen 3 mit Hilfe geeigneter Druckmaschinen
auf einen Faltschachtelbogen aufgedruckt, beispielsweise unter Verwendung
von Silberleitpaste. Der Faltschachtelbogen wird dann mit Hilfe
eines Stanzprozesses in eine Anzahl von einzelnen Faltschachtelnutzen 4 zerteilt.
Die vereinzelten Faltschachtelnutzen 4 werden dann der
Vorrichtung 1 über
einen eingangsseitigen Anleger 5 als Stapel 6 zugeführt.
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Von
diesem Stapel 6 werden nacheinander einzelne Faltschachtelnutzen 4 aufgenommen
und mit Hilfe einer Transporteinrichtung 7 von einer Ausgangsposition 8 in
eine Endposition 9 durch die Vorrichtung 1 hindurch
bewegt. In der Endposition 9 ist ein ausgangsseitiger Anleger 10 vorgesehen,
in dem die bearbeiteten Faltschachtelnutzen 4 in Form eines Stapels 11 abgelegt
werden. Bei der Transporteinrichtung 7 handelt es sich
beispielsweise um ein Trägerband
mit seitlichen Greifern, welche die einzelnen Faltschachtelnutzen 4 halten.
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Neben
der Transporteinrichtung 7 mit den beiden Anlegern 5, 10 umfaßt die Vorrichtung 1 eine Bearbeitungseinrichtung 12 zum
Herstellen und/oder Anbringen einer RFID-Funktionalität auf den
Faltschachteln 2 während
des Transportvorgangs. Die Bearbeitungseinrichtung 12 umfaßt eine
Anzahl von Bearbeitungsmodulen, nämlich ein Montagemodul 13,
ein Spendermodul 14 und ein Laminiermodul 15. Die
Bearbeitungsmodule sind in der Vorrichtung 1 derart positioniert,
daß beginnend
von der Ausgangsposition 8 in Prozeßrichtung 16 zunächst das
Montagemodul 13, dann das Spendermodul 14 und
abschließend
das Laminiermodul 15 angeordnet sind. Die Transporteinrichtung 7 ist
derart ausgeführt,
daß die
einzelnen Faltschachtelnutzen 4 in der Vorrichtung 1 in
Prozeßrichtung 16 unter
den Bearbeitungsmodulen 13, 14, 15 entlanggeführt werden.
Je nach Einsatz der Bearbeitungsmodule können mit der Vorrichtung 1 verschiedene
Arten von RFID-Funktionalitäten
verwirklicht werden. Nachfolgend sind drei Arten näher beschrieben.
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Beispiel 1:
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Das
Montagemodul 13 umfaßt
eine Interposer-Montageeinheit und ist ausgebildet zum Positionieren
eines RFID-Interposers (Strap) 17 auf der Oberfläche des
Faltschachtelnutzens 4. Hierzu wird der bereitgestellte
Interposer 17 in geeigneter Weise auf die Oberfläche des
Faltschachtelnutzens 4, genauer gesagt auf die bereits
auf dem Faltschachtelnutzen 4 aufgedruckte Antenne 3 montiert.
Zu diesem Zweck wird die Interposer-Montageeinheit mit vorgefertigten
Interposer-Rollen
beladen. Die Interposer werden von dem Rollenband vereinzelt und
auf den Faltschachtelnutzen montiert. Qualitativ minderwertige Interposer
werden dabei aussortiert.
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Der
Interposer 17 liegt dann in seiner Kontaktierungsposition
auf der Antenne 3 auf. Zur Bildung eines fertigen RFID-Transponders müssen lediglich
noch die Kontaktanschlüsse
von Antenne 3 und Interposer 17 elektrisch verbunden
werden. Alternativ kann der Interposer 17 in der Nähe der Antenne 3 montiert
werden und über
eine kontaktlose Verbindung mit der Antenne 3 einen RFID-Transponder
ausbilden.
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Nach
dieser Kontaktierung kann der RFID-Transponder 3, 17 mit
einer Schutzfolie überdeckt
werden. Hierzu dient das entsprechend ausgebildete Spendermodul 14.
Die Schutzfolie schützt den
montierten Interposer einschließlich
Halbleiterbauelement vor Feuchtigkeit, Verschmutzung, Berührung usw.
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In
einem nächsten
Schritt wird dann mit Hilfe des Laminiermoduls 15 eine
sichere elektrische Verbindung zwischen den Kontaktanschlüssen der
Antenne 3 und den Kontaktanschlüssen des Interposers 17 hergestellt.
Zugleich wird durch das Laminieren, beispielweise in Form einer
Kaltlamination, eine dauerhafte mechanische Verbindung zwischen
dem Interposer 17 und dem Faltschachtelnutzen 4 erreicht. Das
Laminieren dient zugleich dem Schutz des erzeugten RFID-Transponders 3, 17 bei
der Weiterverarbeitung des Faltschachtelnutzens 4 in dessen
Herstellungsprozeß.
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Anstelle
eines Interposers 17 kann unter Verwendung einer entsprechend
angepaßten
Montageeinheit 13 auch ein RFID-Chip (als sogenannter Direktchip)
unmittelbar vom Wafer direkt auf die Antenne 3 appliziert
werden (sogenannte Direktchipmontage).
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Im
Ergebnis liegt ein Faltschachtelnutzen 4 mit einem funktionstüchtigen
RFID-Transponder 3, 17 vor, der in einer nachfolgenden
Falt- und Klebemaschine weiterverarbeitet werden kann. Die RFID-Funktionalität ist untrennbar
mit der Faltschachtel 4 verbunden ist und kann daher auch
nur mit hohem Aufwand gefälscht
werden.
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Beispiel 2:
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In
dieser Nutzungsvariante der Vorrichtung 1 werden der Bearbeitungseinrichtung 12 Faltschachtelnutzen 4 zugeführt, die
zuvor mit einer sogenannten Boosterantenne 18 bedruckt
wurden. Dabei handelt es sich um eine Antenne mit erhöhter Reichweite.
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Mit
Hilfe des Spendermoduls 14 werden dann bereitgestellte
Chipmodule 19 auf die Oberfläche des Faltschachtelnutzens 4 aufgebracht,
wobei jedes Chipmodul 19 einen RFID-Chip aufweist. Das Spendermodul 14 weist
hierfür
einen Klebeetikettenspender auf. Es kommt hierbei im Gegensatz zu
dem ersten Beispiel nicht auf eine exakte Positionierung der Chipmodule 19 an,
da diese nicht über
galvanische Kontakte mit den Antennen 18 verbunden werden
müssen.
Die elektrische Kontaktierung der Antenne 18 erfolgt statt
dessen kontaktlos durch elektromagnetische Ankopplung. Es ist daher
lediglich eine mechanische Fixierung erforderlich, die mit Hilfe des
Laminiermoduls 15 erfolgt. Im Ergebnis liegt ein Faltschachtelnutzen 4 mit
einem elektromagnetisch koppelndem Chipmodul 19 vor, der
wiederum in einer nachfolgenden Falt- und Klebemaschine weiterverarbeitet
werden kann. Die Antenne 18 ist dabei untrennbar mit der
Faltschachtel 2 verbunden, während das Chipmodul 19 als
Klebeetikett nur mechanisch fixiert ist.
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Beispiel 3:
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In
diesem Fall wird die RFID-Funktionalität auf dem Faltschachtelnutzen 4 dadurch
erzeugt, daß mit
Hilfe des Spendermoduls 14 auf die Oberfläche jedes
Faltschachtelnutzens 4 ein bereitgestelltes fertiges RFID-Klebeetikett (nicht
abgebildet) aufgespendet wird. Das fertige RFID-Klebeetikett umfaßt dabei bereits
einen vollständigen
Transponder mit Antenne und RFID-Chip. Das Spendermodul 14 weist
zu diesem Zweck wiederum einen Klebeetikettenspender auf.
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Diese
Variante ist besonders geeignet für Hochfrequenz-RFID-Funktionalität, da HF-Spulenantennen
drucktechnisch schwieriger herstellbar sind als UHF-Antennen. Gleichzeitig
kann diese Variante aber auch für
die Erzeugung von UHF-RFID-Funktionalität dienen,
wenn entsprechend ein UHF-Klebeetikett aufgespendet wird.
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Das
geschilderte Ausführungsbeispiel
ist nicht auf die Bearbeitung von Faltschachtelnutzen 4 beschränkt. Es
kann mit beliebigen Verpackungsnutzen eingesetzt werden.
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Alle
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Faltschachtel
- 3
- Antenne
- 4
- Faltschachtelnutzen
- 5
- eingangsseitiger
Anleger
- 6
- eingangsseitiger
Stapel
- 7
- Transporteinrichtung
- 8
- Ausgangsposition
- 9
- Endposition
- 10
- ausgangsseitiger
Anleger
- 11
- ausgangsseitiger
Stapel
- 12
- Bearbeitungseinrichtung
- 13
- Montagemodul
- 14
- Spendermodul
- 15
- Laminiermodul
- 16
- Prozeßrichtung
- 17
- Interposer
- 18
- Antenne
- 19
- Chipmodul