DE69908392T2

DE69908392T2 - Fernfeldmagnetresensibilisierungsapparat für warenüberwachungssysteme

Info

Publication number: DE69908392T2
Application number: DE69908392T
Authority: DE
Inventors: K. Persson; J. Zarembo
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: EP1119833B1; WO2000022587A1; CA2344709A1; JP2002527837A; AU2688299A; DE69908392D1; CA2344709C; EP1119833A1; HK1039199A1; KR20010083887A; BR9914407A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft elektronische Warenüberwachungssysteme (EAS-Systeme) des Typs, bei dem eine Markierung mit zwei Zuständen, die an zu schützenden Artikeln befestigt wird, als Reaktion auf ein in einer Abfragezone erzeugtes magnetisches Wechselfeld ein nachweisbares Signal auslöst. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gerät zur Zustandsänderung derartiger Markierungen.

Technischer Hintergrund der Erfindung

EAS-Systeme des oben beschriebenen Typs werden in US-A- 4 689 590, US-A-4 752 758 und der US-Patentanmeldung Serien- Nr. 09/026 251, eingereicht am 18. Februar 1998, mit dem Titel "Small Magnet Resensitizer Apparatus For Use With Article Surveillance Systems" (Kleines Magnetresensibilisierungsgerät für Warenüberwachungssysteme) beschrieben. Bei derartigen Systemen kann eine Markierung mit zwei Zuständen ein Stück Magnetwerkstoff mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke und mindestens ein permanent magnetisierbares Kontrollelement aufweisen. Wenn das Kontrollelement entmagnetisiert ist, kann ein Signal erzeugt werden, wenn sich die Markierung in der Zone befindet, und wenn es magnetisiert ist, kann ein anderes Signal erzeugt werden, das einem anderen Zustand der Markierung entspricht. Diese Zweizustandsmarkierungen können durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes mit abnehmender Amplitude sensibilisiert werden (durch Entmagnetisieren ihrer Kontrollelemente mit hoher Koerzitivfeldstärke). Wie in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/026 251 offenbart, kann ein solcher Entmagnetisierungsvorgang durch die richtige Auswahl und Anordnung einer Reihe von Dauermagneten bewerkstelligt werden, in der benachbarte Magneten entgegengesetzt polarisiert sind. Durch Auswahl der Magnete mit unterschiedlichen (Feld-)Stärken und durch ihre Anordnung in einer Reihenfolge von der höchsten zur niedrigsten Stärke (bezüglich der Bewegungsrichtung) nimmt die Amplitude des Magnetfelds scheinbar ab, wenn ein Artikel mit einem Kontrollelement über die Magnete fährt.
Die obenerwähnten Dokumente beschreiben ein Gerät, das ein Magnetfeld an oder in der Nähe der Arbeitsfläche erzeugt, auf die ein Artikel mit einer Markierung gelegt wird. Einer der Hauptgründe für die Entwicklung des in der US- Patentanmeldung Serien-Nr. 09/026 251 und in US-A-4 689 590 und US-A-4 752 758 beschriebenen Nahfeld-Resensibilisierungsgeräts war, eine sichere Möglichkeit zur Resensibilisierung von Magnetmarkierungen zu schaffen, die an der Hülle von magnetisch empfindlichen Medien befestigt sind, wie z. B. von Audiokassetten oder Videokassetten, ohne die Signale auf den magnetisch empfindlichen Medien störend zu beeinflussen. Diese Festkörpermagnetanordnungen mit abnehmender Feldstärke nutzen die Tatsache, daß bei ähnlichen Magneten, die nahe beieinander mit abwechselnd ausgerichteten Polen angeordnet werden, eine Tendenz zur gegenseitigen Auslöschung ihrer äußeren Felder auftritt, wenn diese weit außerhalb einer Distanz gemessen werden, die annähernd gleich der Breite einer Magnetpolfläche ist. Innerhalb etwa der Hälfte dieser Distanz rührt das beobachtete Magnetfeld fast ausschließlich von dem nahen Pol her, und die Magnetfelder von den anderen Magneten können nahezu ignoriert werden. In größeren Abständen von der Anordnung beginnt jedoch der Einfluß der anderen Magneten in der Anordnung auf das gemessene Feld des nahen Magneten wirksam zu werden. In einem Abstand von etwa der zwei- oder dreifachen Polflächenbreite über der Magnetanordnung beginnen sich alle äußeren Magnetfeldvektoren gegenseitig auszulöschen, und das resultierende äußere Feld ist sehr schwach. Als Ergebnis ist über der Magnetanordnung ein schwaches äußeres Restmagnetfeld vorhanden, um magnetische Datenträger schädlich zu beeinflussen.
Während eine Nahfeldanordnung von Dauermagneten beim Entmagnetisieren von Kontrollelementen in Diebstahlsicherungsmarkierungen an bespielten Magnetbändern verwendbar ist, ohne die vorher auf solchen Bänder aufgezeichneten Signale zu beeinflussen, ist die Nahfeldanordnung nicht so gut brauchbar bei Artikeln, in denen die Markierungen nicht nahe genug an der Oberfläche der Magnetanordnung angeordnet werden können. Wie erwähnt, ist in beträchtlichen Abständen von der Nahfeldanordnung das äußere Feld sehr schwach. Daher kann die Nahfeldanordnung beim Resensibilisieren von Markierungen in größeren Abständen von der Anordnung unwirksam sein. Dies kann zum Beispiel bei Artikeln auftreten, bei denen die Markierung innerhalb des Artikels von der Oberfläche entfernt eingebettet ist, wie z. B. in einem Buchrücken. Außerdem kann der Abstand einer an Artikeln wie z. B. Büchern angebrachten Markierung von der Anordnung in Abhängigkeit von der Größe oder Form des Artikels variieren. Da eine optimale Abfrage erfolgt, wenn das Wechselfeld in einer exponentiellen Hüllkurve abnimmt, ist es notwendig, daß die Magnetmarkierung einem exponentiell abfallenden Magnetfeld ausgesetzt wird, während sie an der Anordnung vorbei bewegt wird, ungeachtet ihres Abstands von der Anordnung. In Abständen über einem gegebenen Magneten in der Anordnung tritt jedoch ein merklicher Beitrag von den anderen Magneten in der Anordnung auf, und dieser Beitrag variiert in Abhängigkeit vom Abstand von dem gegebenen Magneten zu den anderen Magneten in der Anordnung sowie von dem Abstand, in dem die Markierung über dem gegebenen Magneten angeordnet ist. Es ist erkennbar, daß ein Bedarf für eine Vorrichtung besteht, die für die Sensibilisierung von EAS-Markierungen auf Artikeln sorgt, wenn der Ort der Markierung auf dem Artikel und damit der Abstand der Markierung von einem Sensibilisierungsgerät unbekannt ist.
Die vorliegende Erfindung bietet Lösungen für diese und weitere Probleme und bietet weitere Vorteile gegenüber Konstruktionen nach dem Stand der Technik.

Zusammenfassung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Gerät stellt eine Magnetanordnung bereit, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das so optimiert ist, daß seine Feldstärke mit jeder Feldumkehr innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve abnimmt, und das Kontrollelemente mit hoher Koerzitivfeldstärke einer Markierung auf Wegen in verschiedenen Abständen von der Magnetanordnung entmagnetisieren kann. Außerdem benötigt das erfindungsgemäße Entmagnetisierungsgerät keine Stromquelle, sendet keine möglicherweise schädlichen Wechselstromfelder aus und arbeitet unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher die Markierung bezüglich des Geräts bewegt wird.
Das erfindungsgemäße Gerät ist an die Verwendung bei einem elektronischen Warenüberwachungssystem (EAS-System) angepaßt, um eine sensibilisierte Diebstahlsicherungsmarkierung mit zwei Zuständen zu erfassen, die an einem Artikel befestigt ist. Das Gerät kann an die Verwendung bei Büchern oder anderen Artikeln angepaßt sein, an denen eine Markierung befestigt ist, aber der Abstand der Markierung von der Oberfläche des Artikels nicht vorausgesagt werden kann. Die Markierung in einem derartigen System enthält ein Stück ferromagnetisches Material mit niedriger Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität und mindestens ein Kontrollelement aus einem permanent magnetisierbaren Material mit hoher Koerzitivfeldstärke, das in der Nähe des ersten Materials angeordnet ist. Wenn dieses Element entmagnetisiert ist, bringt es die Markierung in einen ersten Zustand, wie z. B. einen sensibilisierten Zustand, in dem die Markierung erfaßt werden kann, wenn sie sich in der Abfragezone befindet. Wenn umgekehrt das Kontrollelement magnetisiert ist, befindet sich die Markierung in einem zweiten Zustand, wie z. B. einem desensibilisierten Zustand, in dem die Markierung nicht erfaßt wird, wenn sie sich in der Zone befindet.
Das erfindungsgemäße Gerät weist ein Gehäuse mit einer Arbeitsfläche, in Bezug auf die der Artikel bewegt werden kann, und eine mit dem Gehäuse verbundene Magnetanordnung auf. Die Magneten innerhalb der Anordnung sind bezüglich anderer Magneten in der Anordnung so bemessen und positioniert, daß sie entlang mehrerer Wege in verschiedenen Abständen über der Arbeitsfläche des Gehäuses eine Folge von Feldern mit wechselnder Polarität aufweisen, deren Intensitäten bei jeder Feldumkehr innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve abnehmen. Jeder Magnet erstreckt sich im wesentlichen über die Breite des Gehäuses, und die Folge von Magneten erstreckt sich über die Länge des Gehäuses. Durch die Bewegung des Artikels bezüglich der Arbeitsfläche aus einer an das stärkste Feld angrenzenden Position an jedem schrittweise schwächeren Feld von entgegengesetzter Polarität vorbei wird daher die an dem Artikel befestigte Markierung Feldern von wechselnden Polaritäten und exponentiell abnehmenden Feldstärken ausgesetzt, um das Kontrollelement der Markierung weitgehend zu entmagnetisieren. Dies erfolgt innerhalb eines Bereichs von Abständen über der Arbeitsfläche, um die Markierung unabhängig von der Lage der Markierung auf dem Artikel zu sensibilisieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die verschiedenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Deaktivierungsvorrichtung werden beim Durchlesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verständlich. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entmagnetisierungsgeräts;
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht von Fig. 1 mit teilweise entfernter Abdeckung;
Fig. 3 eine Schnittansicht von Fig. 2 entlang der Linie 3-3;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Feldstärke und die Polarität entlang einem Weg in einem Abstand von 0,32 cm (0,125 Zoll) über der Oberfläche einer Magnetanordnung wie derjenigen in den Fig. 1-2 darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm, das die Feldstärke und die Polarität entlang einem Weg in einem Abstand von 0,57 cm (0,225 Zoll) über der Oberfläche einer Magnetanordnung wie derjenigen in den Fig. 1-2 darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm, das die Feldstärke und die Polarität entlang einem Weg in einem Abstand von 0,83 cm (0,325 Zoll) über der Oberfläche einer Magnetanordnung wie derjenigen in den Fig. 1-2 darstellt;
Fig. 7 ein Diagramm, das die Feldstärke und die Polarität entlang einem Weg in einem Abstand von 1,08 cm (0,425 Zoll) über der Oberfläche einer Magnetanordnung wie derjenigen in den Fig. 1-2 darstellt;
Fig. 8 ein Diagramm, das die Feldstärke und die Polarität entlang einem Weg in einem Abstand von 1,59 cm (0,625 Zoll) über der Oberfläche einer Magnetanordnung wie derjenigen in den Fig. 1-2 darstellt;
Fig. 9 ein halblogarithmisches Diagramm, das die Feldstärke entlang Abschnitten der Wege in den Fig. 4-8 für das erfindungsgemäße Entmagnetisierungsgerät darstellt; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Abschnitts der Ausführungsform der Magnetanordnung von Fig. 3 sowie das durch jeden der Magnete in der Anordnung erzeugte magnetische Wechselfeld.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann das erfindungsgemäße Entmagnetisierungsgerät in Form eines Ladentisch- bzw. Kassengeräts 10 ausgeführt sein. Das Gerät könnte auch andere Formen annehmen, wie der Fachmann erkennen wird. Das Ladentischgerät 10 weist ein Gehäuse 12 und eine Anordnung von Magneten (siehe Fig. 2 und 3) auf, die innerhalb des Gehäuses 12 montiert sind. Das Gehäuse 12 weist eine nichtmagnetische Abdeckplatte 18 auf, welche die Magnetanordnung sowohl abdeckt als auch schützt. Außerdem weist die Abdeckplatte 18 eine Arbeitsfläche 19 auf, bezüglich derer ein Artikel 20 mit einer daran befestigten Markierung 22 während des Gebrauchs der Vorrichtung bewegt werden kann. Eine solche Abdeckplatte 18 kann einen Streifen aus nichtmagnetischem Edelstahl mit einer Dicke im Bereich von 0,50 mm (20 Mil) aufweisen. Ferner ist die Verwendung einer Metallabdeckplatte 18 erwünscht, da eine solche Oberfläche dem Verschleiß durch Zerkratzen oder Abplatzen widersteht, der sonst bei Abdeckplatten mit Polymeroberfläche oder gestrichener Oberfläche auftreten kann, und dadurch auch nach vielen Benutzungsdurchgängen ästhetisch ansprechend bleibt. Das Gerät 10 kann zwar mit der durch die Abdeckplatte 18 gebildeten Arbeitsfläche 19 in horizontaler Lage eingesetzt werden, so daß ein Artikel 20 über die horizontale Oberfläche 20 bewegt werden kann, aber das Gerät kann auch mit vertikaler. Arbeitsfläche 19 angeordnet werden.
Das Gehäuse 12 weist ferner Seitenwände 21 und Stirnwände 34 auf, die an den Seitenwänden 21 beispielsweise mit einem Bolzen oder einer Schraube 35 befestigt sind, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In einer Ausführungsform sind die Seitenwände 21 Aluminiumschienen mit Abmessungen von 0,95 cm · 3,81 cm · 63,98 cm Länge (0,375 · 1,5 Zoll · 25,1875 Zoll Länge). Die Teile des Gehäuses 12 sind außerdem Vorzugsweise aus nichtmagnetischen Materialien aufgebaut. Außerdem können an dem Gehäuse 12 abgeschrägte Flächen (nicht dargestellt) vorgesehen werden, um geeignete Beschriftungen, Firmenkennzeichen, Anweisungen und dergleichen zu tragen.
Bei der Anwendung des Geräts von Fig. 1 wird man erkennen, daß der Artikel 20 in der durch den Pfeil 24 angezeigten Richtung zu bewegen ist, wodurch die an einer Oberfläche des Artikels befestigte Markierung 22 so fortbewegt wird, daß die Markierung über die Magnetanordnung geführt wird, die direkt unterhalb der Abdeckplatte 18 angeordnet ist. Wenn der Artikel 20 beispielsweise ein Buch ist, wie etwa in Fig. 1 dargestellt, dann könnte die Markierung 22 innerhalb des Buchrükkens befestigt werden, und das Buch könnte so gehalten werden, daß sich die Markierung 22 auf der Abdeckplatte 18 befindet und entlang der Arbeitsfläche 19 in Richtung des Pfeils 24 geführt wird. Die Entmagnetisierung des Kontrollelements 32 erfolgt bei Einwirkung der Felder, die durch die Magnetanordnung erzeugt werden, wenn das Kontrollelement 32 über der Arbeitsfläche 19 in unmittelbare Nähe der Magnetfelder gebracht wird, die mit der Magnetanordnung verbunden sind.
Die Markierung 22 ist typischerweise aus einem Streifen eines Magnetwerkstoffs mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivkraft bzw. Koerzitivfeldstärke aufgebaut, wie z. B. aus Permalloy, bestimmten amorphen Legierungen oder dergleichen, wie z. B. in US-A-3 790 945 (Fearon) offenbart. Die Markierung 22 ist ferner mit mindestens einem Kontrollelement 32 aus magnetisierbarem Material mit hoher Koerzitivkraft bzw. Koerzitivfeldstärke aufgebaut, wie z. B. in US-A-3 747 086 (Peterson) offenbart. Das Kontrollelement 32 besteht typischerweise aus einem Material wie z. B. Vicalloy, magnetischem Edelstahl oder dergleichen mit einem vorgegebenen Wert der Koerzitivfeldstärke im Bereich von 50 bis 240 Oersted. Wenn ein derartiges Element 32 magnetisiert wird, verhindert es den Nachweis der Markierung 22 durch das System, wenn sich die Markierung 22 in der Abfragezone befindet. Weitere Beispiele von Zweizustandsmarkierungen zur Verwendung bei elektromagnetischen Warenüberwachungssystemen werden in US-A-5 432 499 (Montean), US-A-5 331 313 (Koning), US-A-5 083 112 (Piotrowski), US-A-4 967 185 (Montean), US-A-4 884 063 (Church), US-A-4 825 197 (Church), US-A-4 745 401 (Montean) und US-A-4 710 754 (Montean) offenbart.
Die Details der Magnetanordnung des Geräts nach Fig. 1 sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In der offenbarten Ausführungsform weist die Anordnung dreißig getrennte Magnete 100 auf. Entsprechend der Darstellung sind innerhalb der Seitenwände 21 Nuten ausgebildet. Zu einer in der ersten Seitenwand ausgebildeten Nut gibt es eine entsprechende Nut direkt gegenüber an der anderen Seitenwand 21. Jeder der Magnete 100 in der Magnetanordnung wird innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet, indem der Magnet 100 in ein Paar der einander entsprechenden Nuten in den Seitenwänden 21 geschoben wird. Die Magnete 100 werden dann in den Nuten mit einem geeigneten Epoxidharz oder alternativ mit mechanischen Befestigungsmitteln fixiert. Wie in Fig. 3 erkennbar, reicht jeder der Magnete innerhalb der Nuten in das Gehäuse 12 hinein, bis die Oberseite des Magneten 100 auf annähernd gleicher Höhe mit dem oberen Ende der Seitenwände 21 liegt. Wenn die Abdeckplatte 18 auf dem Gehäuse 12 angebracht ist und auf den Seitenwänden 21 aufliegt, dann berührt die Fläche des Magneten 100 die Abdeckplatte 18 oder ist direkt darunter angeordnet. So gesehen, ist der Abstand der Stirnflächen der Magnete 100 in der Anordnung bezüglich der Markierung 22 an einem auf die Deckplatte 18 aufgelegten Artikel 20 annähernd gleich dem Abstand der Markierung 22 von der Arbeitsfläche, die durch die Oberseite der Deckplatte 18 definiert ist.
Die der Abdeckplatte 18 zugewandten Stirnflächen der Magnete 100 sind Pole, die ein Magnetfeld erzeugen, das sich von der Deckplatte 18 nach oben ausbreitet. Jeder der Magnete ist bezüglich benachbarter Magnete so bemessen und angeordnet, daß entlang mehreren Wegen innerhalb eines Bereichs über der Abdeckplatte 18 ein Magnetfeld von wechselnder Polarität und geeigneter Feldstärke erzeugt wird, die von einem Ende der langgestreckten Magnetanordnung zum anderen innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve abnimmt. Der Fachmann wird erkennen, daß derartige Felder entlang mehreren Wegen in unterschiedlichen Abständen über der Abdeckplatte 18 durch Verfahren erzeugt werden können, zu denen die Bereitstellung einer geeigneten Abschirmung zur Veränderung der effektiven Feldstärke jedes Magneten 100 sowie die Einstellung von Positionen der Magnete 100 relativ zur Abdeckplatte 18 und zu den anderen Magneten 100 innerhalb der Magnetanordnung gehören. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich jeder der Magnete (und damit der Pole, die durch die Stirnfläche des Magneten definiert sind, welche die Abdeckplatte berührt) quer über die Breite des Gehäuses, und die Folge von dreißig Magneten in der Magnetanordnung erstreckt sich über die Länge des Gehäuses 12. Die Magnete 100 sind zwar mit im allgemeinen abnehmender Größe dargestellt, aber damit soll nur die abnehmende Feldstärke und nicht unbedingt die tatsächliche körperliche Größe dargestellt werden. Der wichtige Faktor bezüglich der Feldstärke der Magnete ist, daß die Feldstärke jedes Magneten vorzugsweise so festgelegt wird, daß die Felder, die entlang mehreren Wegen oberhalb und parallel zur Arbeitsfläche erzeugt werden, in Längsrichtung der Magnetanordnung innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve abnehmen. Für das Ladentischgerät 10 von Fig. 1 nimmt das Feld, das entlang den Wegen oberhalb der Abdeckplatte 18 erzeugt wird, in Richtung des Pfeils 24 innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve ab.
Die Magnete 100 innerhalb der Magnetanordnung können aus irgendwelchen geeigneten Magnetwerkstoffen bestehen, zu denen eine beliebige Kombination der folgenden Werkstoffe gehört, die aber nicht darauf beschränkt sind: (1) ein spritzgegossener Dauermagnet-Werkstoff, wie z. B. die Marke "Plastiform", Typ B-1060, vertrieben von Arnold Company, Norfolk, Nebraska, der nach dem Formen magnetisiert und anschließend geeignet angeordnet wird; (2) ein mit wechselnden Polen magnetisiertes Tafelmaterial, wie z. B. die Marke "Plastiform", Typ B-1013, die Marke "Plastiform", Typ 2002-B oder die Marke "Plastiform", Typ 1030-B, alle vertrieben von Arnold Company, Norfolk, Nebraska; oder (3) ein bearbeitbarer Metallwerkstoff, wie z. B. Nd 35 oder Nd 40 oder eine andere NdFeB-Legierung, wie sie beispielsweise unter dem Markennamen Magnaquench von MagStar Technologies, St. Anthony, Minnesota, vertrieben werden. Dem Fachmann werden auch weitere geeignete Materialien bekannt sein.
Die Fig. 4-8 zeigen magnetische Wechselfelder mit exponentiell abnehmender Feldstärke auf Wegen innerhalb des Bereichs von 0,32 bis 1,59 cm (0,125 Zoll bis 0,625 Zoll) über der Arbeitsfläche, die durch eine Ausführungsform einer Magnetanordnung erzeugt werden, die weiter unten in Tabelle 1 dargestellt wird. Fig. 4 zeigt das magnetische Wechselfeld entlang eines Wegs in einem Abstand von 0,32 cm (0,125 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung. Fig. 5 zeigt das magnetische Wechselfeld entlang eines Wegs in einem Abstand von 0,57 cm (0,225 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung. Fig. 6 zeigt das magnetische Wechselfeld entlang eines Wegs in einem Abstand von 0,83 cm (0,325 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung. Fig. 7 zeigt das magnetische Wechselfeld entlang eines Wegs in einem Abstand von 1,08 cm (0,425 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung. Fig. 8 zeigt das magnetische Wechselfeld entlang eines Wegs in einem Abstand von 1,59 cm (0,625 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung. Der Abstandsbereich in den Fig. 4-8 stellt den Bereich von Abständen dar, in denen eine Markierung, die z. B. an einem Buch angebracht ist, wahrscheinlich von der Abdeckung des Geräts von Fig. 1 angeordnet ist. Die entsprechenden Gipfel und Täler in den Fig. 4-8 stellen die Feldstärke an dieser Stelle entlang dem Weg dar.
Um eine Markierung zu entmagnetisieren, sollte sich die Markierung entlang einem Weg fortbewegen, der eine Feldstärke aufweist, die von etwa 300 Gauß auf 70 Gauß abnimmt. Durch jede höhere Feldstärke als 300 Gauß werden typischerweise die magnetischen Kontrollelemente der betreffenden Markierung vollständig magnetisiert, und jede niedrigere Feldstärke als 70 Gauß hat typischerweise keine Auswirkung auf die magnetischen Kontrollelemente. Wenn wir wieder Bezug auf die Fig. 4-8 nehmen, so ist erkennbar, daß eine Magnetmarkierung, die sich an der gesamten Magnetanordnung vorbeibewegt, unabhängig vom Abstand von der Anordnung diesem vorschriftsmäßigen, exponentiell abfallenden Feld ausgesetzt wird. Man kann jedoch erkennen, daß der Ort innerhalb der Anordnung, an dem die Markierung den Abfallbereich von 300 Gauß bis zu 70 Gauß passiert, in Abhängigkeit von der Entfernung der Markierung von der Oberfläche der Magnetanordnung unterschiedlich ist. Wie in dem halblogarithmischen Diagramm von Fig. 9 dargestellt, passiert zum Beispiel eine Markierung auf einem Weg im Abstand von 0,32 cm (0,125 Zoll) über der Magnetanordnung diesen Bereich in der Magnetanordnung gemäß der offenbarten Ausführungsform zwischen dem neunzehnten und dem dreißigsten Magneten in der Magnetanordnung, während auf einem Weg im Abstand von 1,59 cm (0,625 Zoll) über der Magnetanordnung eine Markierung diesen Bereich zwischen dem zweiten und dem zwölften Magneten der Magnetanordnung passieren würde. Da der Ort einer Markierung auf einem Artikel unbekannt ist, ist es daher wichtig, daß ein Anwender, der eine Markierung auf einem Artikel entmagnetisiert, den Artikel über die gesamte Länge der Abdeckplatte 18 des Geräts führt.
Die Bereitstellung eines exponentiell abfallenden Feldes auf Wegen in verschiedenen Abständen über der Magnetanordnung ist notwendig, da keine Möglichkeit besteht, den Abstand oder die Ausrichtung der Magnetmarkierung beispielsweise in einem Buch oder einer ähnlichen Vorrichtung, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorauszusagen. Wie dargestellt, wird durch die vorliegende Erfindung eine Magnetmarkierung in einem beliebigen Abstand von 0,32 bis 1,59 cm (0,125 bis 0,625 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung sensibilisiert. Der Fachmann kann erkennen, daß die Größe, Feldstärke und Anordnung der Magnete innerhalb der Anordnung verändert werden kann, um diesen Bereich zu vergrößern oder zu verkleinern. Solche Änderungen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Die magnetische Feldstärke und die Polarität in einer gegebenen Position P entlang einem Weg über der Oberfläche der Magnetanordnung wird durch die algebraische Summe der Feldstärke und der Polarität jedes Magneten bestimmt, die auf geeignete Weise entsprechend ihrem Abstand von der Position P vermindert wird. Folglich wird der Feldstärkebeitrag eines gegebenen Magneten durch den Feldstärkebeitrag seiner benachbarten Magnete, seiner nächstbenachbarten Magnete usw. bestimmt. Die an jedem Ende der Magnetanordnung positionierten Magnete sind nur einem anderen Magneten benachbart und können daher entlang dem Weg in dem Bereich über diesen Endmagneten einen unerwünscht großen Beitrag zu dem Magnetfeld liefern. Aus diesem Grunde müssen die Endmagneten sorgfältig ausgewählt und so eingestellt werden, daß ihr Beitrag zur Feldstärke entlang dem Weg nicht so groß ist, daß er von der exponentiellen Hüllkurve der gesamten Magnetanordnung abweicht. Der Fachmann wird erkennen, daß die Auswahl und Einstellung der Endmagnete auf geeignete Weise durch teilweise Abschirmung der Endmagnete, Einstellung des Abstands der Endmagnete von der Arbeitsfläche und von den anderen Magneten, Regulierung der Magnetfeldstärke durch Material oder Größe des Magneten, durch geeignetes Justieren der Endmagnete oder durch Versetzen der Endmagnete bezüglich der Arbeitsfläche beeinflußt werden kann.
Vorzugsweise ist der stärkste Gipfel (Maximum) oder das stärkste Tal (Minimum), dem das Kontrollelement ausgesetzt wird, stark genug, um den Entmagnetisierungsprozeß auszulösen, indem sichergestellt wird, daß alle magnetischen Domänen in dem Kontrollelement in einer zum Anfangsfeld parallelen Richtung ausgerichtet werden. Es hat sich gezeigt, daß zur Auslösung des Entmagnetisierungsprozesses der stärkste Pol vorzugsweise mindestens etwa das Anderthalbfache des Wertes der vorgegebenen Koerzitivkraft der Kontrollelemente aufweisen muß. Anschließend an den stärksten Pol endet jede Feldumkehr vorzugsweise in einem Gipfel oder Tal, dessen Feldstärke gegenüber dem vorhergehenden Gipfel oder Tal annähernd um den gleichen Prozentsatz abnimmt. Es ist festgestellt worden, daß eine Entmagnetisierung auftritt, wenn die mit jedem aufeinanderfolgenden Pol verbundene Feldstärke sich zwischen zwei beliebigen benachbarten Polen im Mittel um 5 bis 20% ändert. Vorzugsweise ändert sich die mit jedem aufeinanderfolgenden Pol verbundene Feldstärke zwischen zwei beliebigen benachbarten Polen um annähernd 15%. Außerdem ist der letzte Gipfel oder das letzte Tal, dem das Kontrollelement ausgesetzt ist, vorzugsweise schwächer als alle vorhergehenden Pole, so daß in dem Kontrollelement keine unerwünschte Nettomagnetisierung zurückbleibt. Wie durch den in jeder der Fig. 4-8 dargestellten letzten Gipfel veranschaulicht, wird daher der letzte Pol vorzugsweise so gewählt, daß das Feld in Übereinstimmung mit der exponentiellen Hüllkurve auf null abfällt.
Wenn ein magnetisches Wechselfeld innerhalb einer exponentiellen Hüllkurve abnimmt, dann bleibt die prozentuale Abnahme zwischen zwei beliebigen benachbarten Magneten konstant. Die Schnelligkeit, mit der das Feld in einem solchen Magnetkreis, abnimmt, läßt sich als dessen Q-Wert beschreiben, der wie folgt definiert ist:
Q = -nπ/ln (H&sub0;/Hn)
mit
H&sub0; = Feld im Arbeitsabstand, das mit irgendeinem gegebenen Pol verbunden ist; und
Hn = Feld im Arbeitsabstand, das mit einem Pol verbunden ist, der um n Pole von dem gegebenen Pol entfernt ist.
Ein magnetischer Abschnitt mit einem entlang dem Arbeitsabstand exponentiell abnehmenden Feld ist daher durch einen konstanten Q-Wert definiert. Ein Wechselfeld, das zwischen benachbarten Polen um etwa 15% abnimmt, hätte daher einen Q- Wert von etwa 9,5.
Durch eine Reihe von Polen, die ein Magnetfeld mit konstantem Q-Wert erzeugen, wird sichergestellt, daß ein Kontrollelement, das relativ zu dem Magnetfeld in Richtung abnehmender Feldstärke bewegt wird, schrittweise entmagnetisiert wird und bei jeder Feldumkehr eine Netto-Entmagnetisierung um den gleichen Prozentsatz erfährt. Ein Magnetfeld, das nicht exponentiell abnimmt, weist notwendigerweise Bereiche auf, wo die schrittweise Entmagnetisierung zu schnell oder zu langsam erfolgt oder beides, was dazu führt, daß das Kontrollelement nicht vollständig entmagnetisiert wird oder daß eine Vorrichtung größer als notwendig ist, um eine vollständige Entmagnetisierung zu erreichen.
Fig. 9 zeigt schematisch die Abnahme der Feldstärke von Spitze zu Spitze mit dem Abstand auf Wegabschnitten in den Fig. 4-8 für das erfindungsgemäße Entmagnetisierungsgerät. Fig. 9 stellt ein halblogarithmisches Diagramm der Hüllkurve dar, in der die Wechselfelder in dem erfindungsgemäßen Gerät entlang verschiedener Wege in Abständen zwischen 0,32 und 1,59 cm (0,125 und 0,625 Zoll) über der Oberfläche der Magnetanordnung abnehmen. Jede der Linien 90, 88, 86, 84 bzw. 82 in Fig. 9 entspricht einem der Wege in den Fig. 4-8. Wie erkennbar, ergibt ein exponentiell abnehmendes magnetisches Wechselfeld, wie es beispielsweise in der vorliegenden Erfindung verkörpert wird, gerade Linien für jeden der Wege in dem halblogarithmischen Diagramm und bedeutet daher einen konstanten Q-Wert und eine konstante prozentuale Abnahme auf jedem der Wege. Wenn eine Entmagnetisierungsvorrichtung ein Magnetfeld aufweist, das von der konstanten prozentualen Abnahme abweicht, dann gibt es Bereiche, in denen das Magnetfeld zu schnell abnimmt und daher das Risiko einer Restmagnetisierung des Kontrollelements besteht, und es gibt Bereiche, in denen das Magnetfeld zu langsam abnimmt und daher ein längerer Magnetabschnitt als für ein Wechselfeld erforderlich ist, das bei jeder Feldumkehr um einen konstanten Prozentsatz abnimmt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine geeichte Anordnung von getrennten Magneten, die jeweils ein Stück dauermagnetisiertes Material aufweisen, das als Schicht zwischen zwei Magnetflußkollektoren eingefügt ist. In dieser Ausführungsform wechselt die magnetische Polarität jedes einzelnen Magneten von einem Magneten zum anderen, so daß die vom Nordpol zum Südpol jedes einzelnen Magneten gezeichnete Linie in Längsrichtung der Magnetanordnung liegt. Die Anordnung wird vorzugsweise geeicht, indem der Magnetwerkstoff für jeden einzelnen Magneten so ausgewählt und die Größe des Magneten so eingestellt wird, daß die Magnetanordnung, wenn der Magnet an der richtigen Stelle in der Anordnung positioniert wird, ein Wechselfeld mit exponentiell abnehmenden Feldstärken aufweist. Fig. 10 zeigt schematisch eine Schnittansicht der bevorzugten Konstruktion jedes einzelnen Magneten 108 in der erfindungsgemäßen Magnetanordnung. Jeder Magnet 108 ist aus einem Stück permanent magnetisierten Materials 106 aufgebaut und so positioniert, daß sein Magnetpol in Längsrichtung der Anordnung ausgerichtet ist, wie durch den Pfeil 104 angedeutet. Die Größe jedes Dauermagneten 106 und das Material, aus dem er besteht, werden so gewählt, daß das Magnetfeld, das auf mehreren Wegen über der Oberfläche der Anordnung erzeugt wird, für die gesamte Anordnung alterniert und mit jeder Feldumkehr um einen konstanten Prozentsatz abnimmt. Die Magnetflußkollektoren 102, zwischen denen jeder Dauermagnet 106 eingefügt ist, sammeln die durch den Dauermagneten erzeugten Flußlinien, so daß das Feld auf dem Weg über der Oberfläche der Anordnung oberhalb jedes Magneten parallel zu dem entsprechenden Weg ist. Diese Magnetflußkollektoren 102 bestehen vorzugsweise aus einem Flußstahl. Die detaillierten magnetischen Eigenschaften der Magnetflußkollektoren 102 sind zwar nicht kritisch, aber die Magnetflußkollektoren 102 sollten vorzugsweise so konstruiert sein, daß sie einen mindestens ebenso hohen Magnetfluß absorbieren, wie durch den dazugehörigen Dauermagneten erzeugt wird.
Die getrennten Magnete 108 der erfindungsgemäßen Magnetanordnung werden vorzugsweise auf eine von zwei Arten angeordnet, um eine Reihe von wechselnden Polen zu erzeugen, wie in Fig. 10 dargestellt. Die obere Reihe von Magneten 117 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung, in der jeder Magnet 106 eine Polarität 104 aufweist, die gegenläufig parallel (parallel und entgegengesetzt gerichtet) zu den Polaritäten seiner benachbarten Magnete ist. Eine solche Anordnung erzeugt ein magnetisches Wechselfeld 116, das der Reihe nach eine maximale positive Feldstärke und eine maximale negative Feldstärke direkt über dem Mittelpunkt jedes Magneten 106 erreicht und über dem Mittelpunkt zwischen zwei benachbarten Magneten die Feldstärke null erreicht, wie durch die Wellenform 116 dargestellt. In einer solchen Anordnung ist die Anzahl getrennter Magneten 108 in der Anordnung gleich der Gesamtzahl der Feldmaxima und -minima. Die Anordnung der Polaritäten der oberen Magnetreihe 117 ist die Anordnung, die in der exemplarischen Ausführungsform der Magnetanordnung in Tabelle 1 verwendet wird. Die untere Magnetreihe 115 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung, in der jeder Magnet 106 eine Polarität 104 aufweist, die zur Polarität seines benachbarten Magneten parallel und gleichgerichtet ist. Eine solche Anordnung erzeugt Flußlinien, die für jeden einzelnen Magneten 106 vom Nordpol zum Südpol laufen, erzeugt aber auch induzierte Pole 105, die Flußlinien erzeugen, die zwischen Magneten in entgegengesetzter Richtung vom Nordpol eines Magneten zum Südpol des benachbarten Magneten laufen. Auf diese Weise wird ein magnetisches Wechselfeld 114 erzeugt, das der Reihe nach eine maximale positive Feldstärke direkt oberhalb jedes Magneten und eine maximale negative Feldstärke über dem Mittelpunkt zwischen benachbarten Magneten erreicht. In dieser Anordnung gibt es insgesamt doppelt so viele Maxima und Minima wie getrennte Magneten 108 in der Anordnung.
Die beiden Anordnungen 117 und 115 erzeugen beide magnetische Wechselfelder, aber mit verschiedenen Periodizitäten. Fig. 10 zeigt, daß zwischen den Punkten 110 und 112 das durch die Anordnung 117 erzeugte Feld zwei Feldumkehrungen aufweist, während das durch die Anordnung 115 erzeugte Feld vier Feldumkehrungen aufweist und jede Anordnung die gleiche Anzahl von Magneten 106 verwendet. Folglich werden bei Anwendung des Prinzips, das der Anordnung 115 zugrunde liegt, für die Konstruktion einer Magnetanordnung halb so viele Magneten benötigt, um die gleiche Anzahl von Feldumkehrungen wie mit der Anordnung 117 zu erreichen. Dies kann wichtig sein, wenn die Größe der Anordnung ein kritischer Faktor ist. Durch Fertigung eines langgestreckten Magnetabschnitts unter Verwendung einer Magnetanordnung wie der Anordnung 115 wird ein viel kürzerer Magnetabschnitt erreicht, so daß ein Gehäuse mit viel kleineren Abmessungen verwendet werden kann.
Zusätzlich zu den Vorteilen einer zuverlässigeren Entmagnetisierungsleistung und einer kleineren Größe der Magnetanordnung ist die Leistung der erfindungsgemäßen Entmagnetisierungsvorrichtung nicht geschwindigkeitsabhängig. Die Entmagnetisierung des Kontrollelements 32 hängt nicht von der Geschwindigkeit ab, mit der das Kontrollelement 32 relativ zu der Magnetanordnung bewegt wird, da das Kontrollelement 32 einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird, das unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit mit jeder Feldumkehr um einen konstanten Prozentsatz abnimmt. Daher wird die einzige Begrenzung der Geschwindigkeit, mit der das Kontrollelement 32 bezüglich der Magnetanordnung bewegt werden kann, durch die Reaktionsgeschwindigkeit der magnetischen Domänen des Kontrollelementmaterials bestimmt. Typische Bewegungsgeschwindigkeiten beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Entmagnetisierungsvorrichtung durch den Menschen liegen jedoch im Bereich von 400 bis 700 Hz, was weit unterhalb der Geschwindigkeitsbegrenzung liegt, die auf die Reaktionszeiten der magnetischen Domänen auf Magnetfelder zurückzuführen ist.
Wie erwähnt, ist eine beispielhafte Konfiguration der Magnetanordnung nach einer bevorzugten Ausführungsform in Bezug auf Material, Länge, Breite, Dicke und Orientierung jedes. Dauermagneten 106, die Breite der Magnetflußkollektoren 102, den Abstand zwischen benachbarten Magneten und die Gesamtzahl der Magneten innerhalb der Anordnung in Tabelle 1 dargestellt. Die Magnetorientierungsdaten in Tabelle 1 werden durch Pfeile dargestellt, welche die Nord-Süd-Orientierung jedes Magneten anzeigen. Es ist erkennbar, daß andere Ausführungsformen, welche die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lösen, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Tabelle 1

Claims

1. Anordnung, die bei Bewegung relativ zu einem Artikel, an dem eine Zweizustandsmarkierung zur elektronischen Warenüberwachung mit mindestens einem Kontrollelement befestigt ist, das Kontrollelement entmagnetisiert, um den Zustand der Markierung zu ändern, wobei die Anordnung aufweist:

ein Gehäuse mit einer Arbeitsfläche; und

eine mit dem Gehäuse gekoppelte Anordnung von Magneten mit abnehmender Feldstärke, wobei die Anordnung entlang der Oberfläche der Magneten eine Ebene definiert, und wobei die Anordnung entlang jedem von mehreren, im wesentlichen parallelen Wegen in beliebigem Abstand von 0,32 cm bis 1,59 cm über der Oberfläche der Magnetanordnung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das nach einem stärksten Maximum mit jeder Feldumkehr im wesentlichen um einen konstanten Prozentsatz abnimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner eine über der Anordnung angebrachte Abdeckplatte aufweist, wobei die Abdeckplatte eine im wesentlichen zu der Ebene parallele Arbeitsfläche aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die im wesentlichen konstante prozentuale Abnahme entlang jedem der mehreren Wege etwa 15 Prozent beträgt.

4. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Magnete getrennte Stücke aus dauermagnetischem Material sind, und wobei jedes der einzelnen Stücke bezüglich benachbarter Magnete so bemessen und angeordnet ist, daß das magnetische Wechselfeld mit der im wesentlichen konstanten prozentualen Abnahme erzeugt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die getrennten Stücke aus dauermagnetischem Material so ausgerichtet sind, daß eine vom Nordpol zum Südpol jedes Stücks gezogene Linie parallel zur Arbeitsfläche liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei mindestens eins der getrennten Stücke aus dauermagnetischem Material einen spritzgegossenen Magnetwerkstoff aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, wobei mindestens eins der getrennten Stücke aus dauermagnetischem Material eine NdFeB- Legierung aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 5, die ferner mindestens einen Magnetflußkollektor (102) aufweist, der bezüglich eines dazugehörigen getrennten Stücks aus dauermagnetischem Material so angeordnet ist, daß durch das dazugehörige Stück aus dauermagnetischem Material erzeugte Flußlinien an der Arbeitsfläche (19) parallel zur Arbeitsfläche (19) sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine Magnetflußkollektor (102) an dem dazugehörigen Stück aus dauermagnetischem Material befestigt ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung. (115, 117) von Magneten (100), die jeweils eine Oberseite aufweisen, in einheitlichem Abstand von der Arbeitsfläche (19) vorgesehen ist, wobei die Anordnung (115, 117) das magnetische Wechselfeld (114, 116) entlang der Arbeitsfläche (19) aufweist.