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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Referenzmarken auf einer bahnförmigen Materialbahn in einer Bearbeitungsmaschine unter Verwendung einer Markiereinrichtung und einer mit der Markiereinrichtung verbundenen Steuereinrichtung. Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren dar, um flächige Produkte positionsgenau auf eine bahnförmige Materialbahn einzuspenden.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Bahnmaterial typischerweise in einer Druckmaschine mit Marken bedruckt wird, bevor das Bahnmaterial für weitere Verarbeitungsprozesse in Bearbeitungsmaschinen verwendbar ist. Sollen zusätzlich Marken mit unterschiedlichen Abständen zueinander aufgebracht werden, so erfordert dies den Einsatz von geeigneten Druckzylindern. Dabei erfolgt zur Verarbeitung eines Endlosmaterials ohne Registermarken in bekannter Weise die gesamte Maschinensteuerung über Triggersignale, erzeugt durch Endcoderinkremente, um eine registerhaltige Positionszuordnung von Bearbeitungsstationen zu ermöglichen.
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Für ein einfacheres und positionsgenaues Ausrichten von Materialbahnen, das passergenaue Zusammenführen mehrerer Materialbahnen oder das Einspenden von flächigen Produkten auf Materialbahnen sind Referenzmarken auf den zum Einsatz kommenden Materialbahnen erforderlich.
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Es ist deshalb wünschenswert ein Verfahren bereitzustellen, mit dessen Hilfe sich bahnförmige Materialbahnen besser vorbereiten lassen, um flächige Produkte positionsgenau auf eine bahnförmige Materialbahn einzuspenden.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erzeugen von Referenzmarken auf einer bahnförmigen Materialbahn in einer Bearbeitungsmaschine unter Verwendung einer Markiereinrichtung und einer mit der Markiereinrichtung verbundenen Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Unter einer Bearbeitungsmaschine wird in der vorliegenden Erfindung eine Convertierungsmaschine verstanden, welche dazu geeignet ist Etiketten und/oder Smart Labels herzustellen oder diese nach Auswahlkriterien zu sortieren.
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Das hier beschriebene Verfahren betrifft das Erzeugen von Referenzmarken auf einer bahnförmigen Materialbahn in einer Bearbeitungsmaschine unter Verwendung einer Markiereinrichtung und einer mit der Markiereinrichtung verbundenen Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung in Förderrichtung der bahnförmigen Materialbahn stromabwärts, d. h. im Materialfluss nachfolgend, von der Markiereinrichtung angeordnet ist. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- a) Fördern der bahnförmigen Materialbahn von einer Rolle;
- b) Erfassen einer zuvor auf der bahnförmigen Materialbahn aufgebrachten Initial-Referenzmarke durch die Steuereinrichtung;
- c) Erzeugen einer Referenzmarke durch die Markiereinrichtung auf Grundlage der zuvor in Schritt b) erfassten Initial-Referenzmarke;
- d) Erzeugen jeder weiteren Referenzmarke durch die Markiereinrichtung, indem die unmittelbar zuvor erzeugte Referenzmarke durch die Steuereinrichtung erfasst wird.
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Ein solches Verfahren ermöglicht ein Erzeugen von Referenzmarken und ein positionsgenaues Einspenden von flächigen Produkten in der gleichen Bearbeitungsmaschine, indem das Erzeugen der Referenzmarken einer Spendeeinrichtung zum Einspenden von flächigen Produkten auf die bahnförmige Materialbahn in der Bearbeitungsmaschine in bevorzugter Weise unmittelbar vorgelagert ist.
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Die Steuereinrichtung kann einem Sensor entsprechen, welcher dazu ausgebildet ist eine zuvor auf der bahnförmigen Materialbahn erzeugte Referenzmarke optisch zu detektieren.
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Eine gleichwertige Lösung ist darin zu sehen, wenn die Steuereinrichtung als Sensor zur Wegmessung ausgebildet ist. In diesem Fall liefert der Sensor ein Signal an die Markiereinrichtung, sobald die gemessene Wegstrecke dem gewünschten Abstand der zu erzeugenden Referenzmarken entspricht.
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Bei flächigen Produkten kann es sich um flexible oder semi-flexible Dünnschichtsolarzellen, Inlays, Wet Inlays, Dry Inlays, Etiketten oder RFID-Etiketten handeln. Entsprechend ist die Bearbeitungsmaschine als Konvertierungsmaschine zum Herstellen von Etiketten ausgebildet, wenn Etiketten oder RFID-Etiketten auf die bahnförmige Materialbahn eingespendet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Bearbeitungsmaschine als Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschichtsolarzellenstrings ausgebildet sein. In diesem Fall kann die bahnförmige Materialbahn eine Ethylenvinylacetat-Folienbahn (EVA) sein, um darauf eingespendete Dünnschichtsolarzellen elektrisch und mechanisch zu verbinden.
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Das Aufbringen der Referenzmarken mittels der Markiereinrichtung kann durch Drucken, Stanzen oder per Laserstrahl erfolgen. Als Drucker kann beispielsweise ein Tintenstrahldrucker verwendet werden, bevorzugt entspricht dabei die Geschwindigkeit der bahnförmigen Materialbahn im Wesentlichen der Geschwindigkeit des Druckkopfes. Wird die Referenzmarke durch Stanzen erzeugt, so liegt die Referenzmarke in Form einer Öffnung vor, welche in das Bahnmaterial eingestanzt wurde.
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Mittels des vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahrens wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass in einer Bearbeitungsmaschine Referenzmarken auf einer bahnförmigen Materialbahn erzeugt werden und sich nachfolgende Bearbeitungsprozesse, insbesondere das Einspenden von flächigen Produkten, an den zuvor erzeugten Referenzmarken orientieren können, wodurch ein kontinuierlicher, positionsgenauer Ablauf ermöglicht wird.
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Als weiterhin vorteilhaft erweist es sich, dass das Handling der bahnförmigen Materialbahn weiter vereinfacht wird, da die Materialbahn, welche in der Regel als Endlosmaterial vorliegt, nur einmal von einer Rolle abgewickelt und anschließend bearbeitet wird. Insofern kann auf die Verwendung einer separaten Druckmaschine zum Erzeugen der Referenzmarken verzichtet werden.
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In der Bearbeitungsmaschine auftretende Störungen können dazu führen, dass der Betrieb der Bearbeitungsmaschine kurzzeitig stillgelegt werden muss. Ein Vorteil der bahnförmigen Materialbahn mit darauf angeordneten Referenzmarken gegenüber unbedruckten Materialbahnen besteht in diesem Fall darin, dass die Bearbeitungsposition auf der bahnförmigen Materialbahn in Bezug auf einzelnen Bearbeitungsstationen mit Hilfe der Referenzmarken sehr einfach wieder hergestellt werden kann.
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Unerwünschte Nebeneffekte wie beispielsweise die Banddehnung der Materialbahn oder Bandschlupf beim Abbremsen oder bei schneller Fördergeschwindigkeit kompensiert werden.
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Die bahnförmige Materialbahn kann aus Kunststoff, Papier, Silikonpapier oder als Kunststoff-Papier-Verbindung ausgebildet sein.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Eine solche Recheneinheit kann beispielsweise ein Computer sein. Eine Recheneinheit ist mit der Markiereinrichtung, dem Steuersensor und mit dem Ablagesensor drahtgebunden oder drahtlos verbunden, wobei je eine Datenverbindung zwischen der Recheneinheit und den verbundenen Einheiten besteht. Gleichzeitig können auch ein Ablagesensor und eine Spendeeinrichtung mit der Recheneinheit verbunden sein. Vor dem Erzeugen der Referenzmarken können der Recheneinheit beispielsweise Materialbahnparameter mitgeteilt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Figurenbeschreibung angegeben.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Bearbeitungsmaschine in einer ersten Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
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2 zeigt eine Bearbeitungsmaschine in einer zweiten Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
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3 zeigt einen Abschnitt eines Bahnmaterials in Draufsicht
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4 zeigt einen Abschnitt eines Bahnmaterials mit darauf angeordneten Inlays
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5 zeigt einen Abschnitt eines Bahnmaterials mit darauf angeordneten Inlays
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6a zeigt ein Inlay auf einem Abschnitt eines Bahnmaterials in Seitenansicht
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6b zeigt ein Inlay in Draufsicht
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7 zeigt ein Inlay mit Abdeckschicht in einer Seitenansicht
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8 zeigt einen Abschnitt eines Bahnmaterials in Draufsicht mit darauf angeordneten Etiketten
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In der 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 100 dargestellt, wobei sämtliche nachstehend genannten Bestandteile der Bearbeitungsmaschine an einem Rahmen 1 austauschbar befestigt sein können. An einer Eingangsseite wird eine unbedruckte, bahnförmige Materialbahn 3 von einer ersten Vorratsrolle 2 abgewickelt und einer Markiereinrichtung 6 in Transportrichtung A zugeführt. Die Materialbahn 3 wird dabei durch einen Hauptantrieb (nicht gezeigt) durch die Bearbeitungsmaschine 100 befördert. Stromabwärts der Markiereinrichtung 6 ist ein Steuersensor 7 angeordnet. Wiederum stromabwärts der Steuereinrichtung 7 ist ein Ablagesensor 9 angeordnet. Im Bereich der Markiereinrichtung 6 kann die Materialbahn 3 über einen Auflagetisch 5 geführt werden, welcher ein korrektes Aufbringen der Referenzmarken 4a begünstigt. Wahlweise kann auf den Auflagetisch 5 bei ausreichender Spannung der Materialbahn 3 auch verzichtet werden.
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Die Markiereinrichtung 6 und/oder die Steuereinrichtung 7 sind entlang einer zur bahnförmigen Materialbahn 3 parallelen Achse verstellbar. Beispielsweise sind die Markiereinrichtung 6 und/oder die Steuereinrichtung 7 an einer Laufschiene 8 verstellbar gelagert, indem sie zwischen einem minimalen und einem maximalen Abstand zueinander angeordnet werden können. Der minimalste Abstand ergibt sich dabei aus den mechanischen Größen der Markiereinrichtung 6 und der Steuereinrichtung 7. Durch einen fest eingestellten Abstand zwischen der Markiereinrichtung 6 und der Steuereinrichtung 7 kann eine Zwangssteuerung der Referenzmarken 4a bewirkt werden. Zudem wird dadurch eine hohe Wiederholgenauigkeit erreicht.
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Stromabwärts der Markiereinrichtung 6 liegt nach dem Erzeugen der Referenzmarken 4a eine bahnförmige Materialbahn 3 gemäß 3 vor, um weitere Bearbeitungsprozesse an den Referenzmarken auszurichten.
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Stromabwärts des Ablagesensors 9 ist eine Spendeeinrichtung 10 angeordnet, welche dazu ausgebildet ist flächige Produkte 17 auf einer Trägerbahn 14 einer Abspendekante 13 von einer zweiten Vorratsrolle 11 zuzuführen und auf die bahnförmige Materialbahn 3 einzuspenden. Der leere Abschnitt der Trägerbahn 14 wird über eine Umlenkrolle 15 geführt und auf einer Speicherrolle 16 aufgewickelt. Die Position des Ablagesensors 9 ist so gewählt, dass er zwischen der Steuereinrichtung 7 und einer sich stromabwärts an die Steuereinrichtung 7 anschließenden Bearbeitungsstation, beispielsweise der Spendeeinrichtung 10, angeordnet ist.
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Im darauffolgenden Schritt wird eine Deckbahn 19 von einer dritten Vorratsrolle 18 abgewickelt und an der Laminationsstelle 20 mittels mindestens einer Andrückwalze auf die bahnförmigen Materialbahn 3 mit den darauf anhaftenden flächigen Produkten 17 aufgebracht. Nach dem Ausstanzen in der Stanzeinrichtung 21 wird das Stanzgitter 23 abgezogen und auf eine Rolle 22 aufgewickelt. Die bahnförmige Materialbahn 3 mit den darauf angeordneten flächigen Produkten 17 wird auf eine Aufwickelrolle 24 aufgewickelt. Anstelle des Aufwickelns kann die bahnförmige Materialbahn 3 auch mit einer Schneideinrichtung in einzelne Tickets zerschnitten werden.
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Somit werden mit dem beschriebenen Verfahren in einer Bearbeitungsmaschine 100 Referenzmarken 4a auf die bahnförmigen Material 3 aufgebracht, bevor die bahnförmige Materialbahn 3 mit einer weiteren Bahn in der Bearbeitungsmaschine 100 zusammengefügt wird und/oder auf die bahnförmige Materialbahn 3 flächige Produkte 17 eingespendet werden. Als eine weitere Bahn kann beispielsweise die Deckbahn 19 in Betracht kommen. Die bahnförmige Materialbahn kann dabei als Endlosmaterial vorliegen.
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Gemäß 1 werden im speziellen sogenannte Wet Inlays verarbeitet, d. h. die Inlays haften mit der selbstklebenden Unterseite der Antennenträgerschicht 17a an der Oberfläche der Trägerbahn 14. Ein Beispiel für ein solches bereitgestelltes Inlay ist in den nachfolgenden 6a und 6b gezeigt. Entsprechend der 6a ist an der Oberseite einer Antennenträgerschicht 17a eine Antenne 17b (UHF oder HF) angeordnet, deren Anschlussflächen mit einem Halbleiterchip 17c verbunden sind. An der Unterseite der Antennenträgerschicht 17a, sprich an der der Trägerbahn 14 zugewandten Seite der Antennenträgerschicht 17a, befindet sich eine Klebstoffschicht mittels welcher das Inlay wieder lösbar auf der Trägerbahn 14 klebt. 6b zeigt das Inlay in Draufsicht, abzüglich der Trägerbahn 14, jedoch mit zusätzlichen auf die Antennenträgerschicht 17a aufgebrachten Informationen 17e.
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Die erste auf der bahnförmigen Materialbahn 3 zu erzeugende Referenzmarke 4a, Initial-Referenzmarke genannt, ist Teil der Summe der zu erzeugenden Referenzmarken 4a und kann durch eine manuelle Auslösung der Markiereinrichtung 6 erzeugt werden. Währenddessen wird die Materialbahn 3 mit einer kontinuierlichen oder nicht-kontinuierlichen Geschwindigkeit durch die Bearbeitungsmaschine 100 gefördert. Sobald die Initial-Referenzmarke durch die Steuereinrichtung 7 erfasst wird, erzeugt die Markiereinrichtung 6 eine weitere Referenzmarke 4a auf der Materialbahn 3. Jede weitere Referenzmarke 4a wird dann durch die Markiereinrichtung 6 erzeugt, indem die unmittelbar zuvor erzeugte Referenzmarke 4a durch die Steuereinrichtung 7 erfasst wird. Folglich können die Referenzmarken 4a mit einem konstanten Abstand zueinander erzeugt werden.
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Sollen die auf die bahnförmige Materialbahn 3 aufgebrachten Referenzmarken 4a einen größeren Abstand zueinander aufweisen als der eingestellte Maximalabstand zwischen der Markiereinrichtung 6 und der Steuereinrichtung 7, so wird zum Zeitpunkt des Erfassens der unmittelbar zuvor erzeugten Referenzmarke 4a eine zusätzliche, einstellbare Korrekturzeit addiert. Die Markiereinrichtung 6 erzeugt die Referenzmarke 4a erst dann, nachdem die Korrekturzeit verstrichen ist. Der gleiche Ablauf lässt sich selbstverständlich auch auf das Einspenden der Inlays mittels der Spendeeinrichtung 10 übertragen.
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An der Position des Ablagesensors 9 besitzt die Materialbahn 3 somit gleichmäßig beabstandete Referenzmarken 4a; wie in der Draufsicht auf die Materialbahn in 3 ersichtlich ist. Die Referenzmarken 4a werden dann durch den Ablagesensor 9 erfasst wodurch das positionsgenaue Einspenden eines jeden Inlays von der Trägerbahn 14 auf die Materialbahn 3 gesteuert wird, indem die Spendeeinrichtung 10 anhand einer erfassten Referenzmarke 4a ein flächiges Produkt 17 neben einer stromabwärts des Ablagesensors 9 angeordneten Referenzmarke 4a, siehe 4, oder zwischen zwei stromabwärts des Ablagesensors 9 angeordneten Referenzmarken 4a, siehe 5, einspendet. Hierfür kann der Ablagesensor 9 direkt oder über die Recheneinheit mit der Spendeeinrichtung 10 verbunden sein.
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Der Abstand einer Referenzmarken 4a zur benachbarten Referenzmarke 4a kann durch einen Soll-/Ist-Vergleich mit einem Erwartungswert kontrolliert werden, indem das Vorhandensein einer Referenzmarke an einer Position durch die Steuereinrichtung 7 mit Hilfe der Recheneinheit aufgrund einer verstrichenen Zeitdauer antizipiert wird und an der erwarteten Position für die Referenzmarke eine weitere Referenzmarke erzeugt wird. Beispielsweise erfolgt diese Kontrolle, wenn durch die Markiereinrichtung 6 fälschlicherweise keine Referenzmarke 4a erzeugt wurde.
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Des Weiteren ist es möglich die Position fehlender Referenzmarken 4a aus der Fördergeschwindigkeit der Materialbahn 3 und der Zeit zwischen zweier benachbarter Referenzmarken 4a berechnet wird.
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Wird die bahnförmige Materialbahn in der Bearbeitungsmaschine 100 mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten bewegt, kann dies infolge veränderter Signallaufzeiten zwischen der Recheneinheit, der Markiereinrichtung 6 und der Steuereinrichtung 7 eine Abweichung in der Genauigkeit der Abstände der Referenzmarken 4a zueinander haben. So kann auch bei variablen Fördergeschwindigkeiten ein präziser Abstand zwischen den Referenzmarken sichergestellt werden.
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Die Ausführungsform der 2 verarbeitet sogenannte Dry Inlays. Demnach befinden sich unmittelbar auf der bahnförmigen Trägerbahn 14 aufgebrachte und wahlweise mit einem Chip bestückte Antennen. Ferner weist die Ausführungsform der 2 gegenüber der vorherigen Ausführungsform folgende Unterschiede auf: Der Materialbahn 3 kann von einer vierten Vorratsrolle 4.1 zusätzlich ein Abziehbahn 4.2 zugeführt werden. Bevor das Abziehbahn durch eine Andrückwalze an der Unterseite der bahnförmigen Materialbahn 3 wieder lösbar befestigt wird, kann an einer Klebestation 4.3 Klebstoff auf die Abziehbahn 4.2 aufgebracht werden.
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Des Weiteren ist die Spendeeinrichtung 10 derart ausgebildet, dass die flächigen Produkte 17 mit einem Schneidmesser (nicht gezeigt) einzeln von der Trägerbahn 14 getrennt und durch eine Übertragungseinheit 12.1 auf die bahnförmigen Materialbahn 3 eingespendet werden. Als Übertragungseinheit kann beispielsweise eine Vakuumtrommel in Betracht kommen. Stromaufwärts der Spendeeinrichtung 10 kann in diesem Fall eine Klebestation angeordnet sein, um Klebstoff auf die bahnförmige Materialbahn 3 aufzubringen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die auf die Materialbahn 3 eingespendeten Inlays bereits eine opake oder transparente Abdeckschicht 17d aufweisen und als Etikett vorliegen, wie in 7 ersichtlich, um die Inlays mit zusätzlichen auf die Abdeckschicht gedruckten oder gelaserten Informationen 17e zu versehen, wie beispielsweise Barcodes oder sonstige Zeichen in Text- oder Symbolform. Vorteilhaft daran ist, dass die Informationen 17e durch die anschließend aufzubringende Deckbahn 19 geschützt werden.
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Damit die Informationen 17e auch nach dem Aufbringen der Deckbahn 19 am fertiggestellten Etikett ersichtlich sind, kann die Deckbahn 19 äquidistant beabstandete, transparente Fensterabschnitte 19a aufweisen, welche im Wesentlichen den Abmaßen des zuvor auf die Materialbahn 3 eingespendeten Etiketts entsprechen können. Mindestens aber entsprechen die Fensterabschnitte 19a den Abmaßen der Informationen 17e.
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Zum positionsgenauen Ausrichten der Fensterabschnitte 19a der Deckbahn 19 mit den eingespendeten Etiketten können wiederum die erzeugten Referenzmarken 4a verwendet werden.
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8 zeigt die bahnförmige Materialbahn 3 nachdem das Stanzgitter von einer opaken, mit Fensterabschnitten 19a versehenen Deckbahn 19 abgezogen wurde. Die Fensterabschnitte 19a sind entsprechend über den auf der Abdeckschicht angeordneten Informationen 17e positioniert und geben somit die Sicht auf diese frei.
