WO2013005574A1 - Ｉｃタグ付き軸受装置 - Google Patents

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WO2013005574A1
WO2013005574A1 PCT/JP2012/065860 JP2012065860W WO2013005574A1 WO 2013005574 A1 WO2013005574 A1 WO 2013005574A1 JP 2012065860 W JP2012065860 W JP 2012065860W WO 2013005574 A1 WO2013005574 A1 WO 2013005574A1
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reader
side antenna
hole
writer
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PCT/JP2012/065860
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伊藤　崇
直太 山本
司 山川
弘英 小松
勉 澤
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Ntn株式会社
ケイ・アール・ディコーポレーション株式会社
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    • F16C43/00—Assembling bearings
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Definitions

  • the present invention relates to a bearing device with an IC tag to which an IC tag capable of communicating information by non-contact communication is attached.
  • IC tags using RFID Radio Frequency Identification
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a technique in which an IC tag is attached to a component of a rolling bearing used in a wheel bearing device or the like.
  • the IC tag can store various types of identification information such as the type of the part, the manufacturing time, the manufacturing lot, and the manufacturing history.
  • the identification information of the part is immediately obtained. I can grasp it. Therefore, for example, at the time of maintenance or failure, the time stamped on the parts can be confirmed and the trouble of checking the identification information of the parts with a computer or book provided by the manufacturer can be avoided.
  • materials with high electrical conductivity for example, metal materials
  • materials with high magnetic permeability for example, materials made of iron, nickel, cobalt, various compounds, sendust, carbonyl iron, ferrite (magnetic material), etc.
  • the IC tag when attaching an IC tag to a mechanical part made of a metal body, for example, the IC tag may be attached and fixed so that the entire antenna protrudes from the surface of the metal body, or a seal member, a sensor case, etc. Embedded in the attached resin member (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • countersink holes 121 are provided as shown in FIG. 9 in order to embed and fix the IC tag in the metal body.
  • the inside diameter of the counterbore hole 121 gradually increases from the bottom 121a side of the hole toward the opening 121b side to the surface of the metal body M. For this reason, the magnetic flux transmitted from the antenna of the IC tag 101 easily passes through the metal body M at a relatively short distance as shown by the arrow in the figure and reaches the antenna (not shown) of the external reader / writer device.
  • Patent Document 3 for example, refer to Patent Document 3).
  • the magnetic flux transmitted from the antenna of the IC tag 101 cannot completely avoid the metal body M.
  • the magnetic flux extending from the antenna is transmitted from the antenna in a direction parallel to the surface of the metal body M (left and right direction in the figure), and then draws a curve to form an external reader / writer device. It is because it goes to the side (upper part in a figure). In this way, since a part of the magnetic flux hits the metal body M, a decrease in sensitivity between the IC tag 101 and the reader / writer device is inevitable.
  • a means for further increasing the inner diameter of the counterbore 121 can be considered.
  • increasing the inner diameter of the counterbore hole 121 destabilizes the fixed state of the IC tag 20. Further, it is not preferable to increase the space around the IC tag 101 because the IC tag 101 is easily damaged.
  • a conventional general RFID system has a configuration as shown in FIG. 10, for example.
  • an antenna connected to the reader / writer of the reader / writer device 110 ( Hereinafter, the “reader / writer side antenna” 114) is made large to some extent.
  • a 13.56 MHz magnetic field necessary for reading is emitted from a reader / writer side antenna 114 having this structure over a wide range in free space.
  • the antenna of the IC tag 101 (hereinafter referred to as “tag antenna”) 104 receives the magnetic field from the reader / writer side antenna 114 to obtain driving power for the IC chip 103, Perform the necessary processing and return the resulting data by modulating the received magnetic field.
  • tag antenna the antenna of the IC tag 101
  • a circuit 113 that properly tunes the antenna circuit of the reader / writer device 110 and the antenna circuit of the IC tag 101 to the operating frequency of 13.56 MHz and matches them at the same time is incorporated.
  • a nearby metal body forms a short circuit with respect to the reader / writer side antenna 114 and the tag side antenna 104, and acts to reduce the magnetic field of the reader / writer side antenna 114, thereby transmitting energy to the IC tag 101.
  • Decreases and sensitivity decreases. That is, an eddy current is generated when the magnetic flux loop emitted from the reader / writer side antenna 114 crosses the metal body, and this is consumed as heat in the short circuit of the metal body. As a result, the energy transmitted to the RFID tag is reduced.
  • the response from the RFID tag to the reader / writer side antenna 114 similarly reduces energy, so that the communication distance is shortened or communication cannot be performed at all.
  • the inductance of the coil constituting the LC resonance circuit is substantially reduced and the resonance frequency is increased.
  • the magnetic flux passing through the coil increases in proportion to the magnetic permeability, so that the substantial inductance increases and the resonance frequency decreases.
  • the Q (quality factor) at the resonance frequency is set to be reasonably large, so that when the frequencies match, the transmission efficiency is high. If the frequency is shifted, the efficiency becomes extremely low, and the sensitivity of the IC tag 101 is lowered.
  • a bearing device with an IC tag in which a non-contact communication type IC tag is attached to a metal body included in a rolling bearing information can be reliably communicated between the IC tag and an external reader / writer.
  • the challenge is to make it.
  • the present invention provides a bearing device with an IC tag in which a non-contact communication type IC tag is attached to a metal body provided in a rolling bearing having a rolling element interposed between an outer ring and an inner ring.
  • the IC tag can exchange information from the outside by forming a magnetic closed circuit between the tag-side antenna included in the IC tag and the reader-writer side antenna included in the external reader / writer device.
  • the tag is accommodated in a hole opened on the surface of the metal body, and the tag side antenna has at least a plurality of projecting portions, each projecting portion facing the opening side of the hole, and from each projecting portion.
  • a configuration in which the magnetic closed circuit that enables communication of information between the IC tag and the reader / writer device can be formed when the extending magnetic flux passes through the inside of the opening edge of the hole and reaches the outside of the hole.
  • This reader / writer device includes a reader / writer side antenna capable of transmitting / receiving information to / from the tag side antenna of the IC tag. That is, a magnetic closed circuit can be formed between the magnetic flux extending from the protruding portion of the tag side antenna and the reader / writer side antenna through the inner side of the opening edge of the hole provided in the metal body.
  • the reader / writer device and the reader / writer side antenna can adopt various configurations as long as information can be communicated through the magnetic closed circuit. For example, as a configuration of the reader / writer side antenna, similar to the tag side antenna, at least a plurality of projecting portions may be provided, and each projecting portion may be opposed to each projecting portion of the tag side antenna.
  • said structure employ
  • the at least a plurality of protrusions are provided on a core made of a material having a high magnetic permeability, the plurality of protrusions are connected by a base, and the IC tag is a conductor connected to the base or the protrusion.
  • the tag-side antenna is configured by winding a wire composed of the above, and a configuration in which an IC chip is connected to both ends of the wire can be employed.
  • segmented the toroidal core into plurality along the circumferential direction as the core can be employ
  • the at least a plurality of protrusions are provided on a core made of a material having a high magnetic permeability, the plurality of protrusions are connected by a base, and one protrusion is surrounded by another protrusion.
  • the IC tag adopts a configuration in which a wire rod made of a conductor is wound around the one projecting portion to form the tag-side antenna, and an IC chip is connected to both ends of the wire rod. Can do.
  • transformers and coils are widely known as highly efficient transmission means for electric power and signals.
  • the magnetic flux In order to efficiently guide the magnetic flux generated by the primary side coil to the secondary side coil, the magnetic flux easily passes, that is, the magnetic flux is confined by using a silicon steel plate or a ferrite core that has a larger permeability than air. It is a mechanism to communicate.
  • the present invention applies these mechanisms and uses two coils for the reader / writer side antenna and the tag side antenna. That is, the two coils (wires made of conductors) are respectively connected to a magnetic closed circuit.
  • a tag system having a structure wound around a core made of a material having a high magnetic permeability is configured.
  • the magnetic flux generated from the reader / writer side antenna has a higher magnetic flux density and a larger coupling coefficient than the antenna used in normal air by using a material with high permeability as the core material, that is, a ferromagnetic material. Become. Further, most of the magnetic flux is confined inside the core of the magnetic body having a larger magnetic permeability than air, so that the leakage magnetic flux to the outside is reduced. This has the effect of almost completely eliminating the adverse effect of the leakage magnetic flux, which has already been explained, and is the reason why the performance of the IC tag is lowered when there is a metal body (such as the conductive material or the magnetic body) in the vicinity.
  • a metal body such as the conductive material or the magnetic body
  • the tag side antenna Even if the reader / writer side antenna (core wound with a wire made of a conductor) and the tag side antenna (core wound with a wire made of a conductor) are made to face each other, of course, they may be in contact with each other. Even if there is a slight gap, the coupling coefficient is lowered and the resonance frequency is also shifted, but sufficient operation is possible. Note that when a coil is wound around a pair of cores made of a magnetic material having a high magnetic permeability, the inductance of the coil increases. The increase rate is the highest when the core of the RFID tag and the core of the antenna are in close contact with each other. Larger and smaller as the gap between them increases. This coefficient is called an inductance coefficient (AL).
  • AL inductance coefficient
  • the inductance of the coil changes depending on the size of the gap between the two cores, it is desirable to adjust the number of turns of the coil so that the optimum inductance can be obtained at the position where the communication distance is maximized. Even in this state, the magnetic flux emitted from one end of the core is sucked into the end face of the material (the end face of the protruding portion) having a higher magnetic permeability than air, and the leakage magnetic flux is sufficiently small, affecting the influence of surrounding metal bodies. The RFID system will not receive.
  • induction power generated in the coil of the RFID tag by electromagnetic induction from a magnetic field radiated from a reader antenna is used as a power source. It is said.
  • the generated voltage is determined by the number of turns n of the coil and the sectional area S of the coil. Since the minimum terminal voltage required for operation is determined from the characteristics of the IC chip to be used, if the tag is made smaller, the sectional area S of the coil becomes smaller and the voltage becomes insufficient.
  • the voltage V generated at both ends of the coil is expressed by the following equation.
  • the tag-side antenna and the reader-side antenna employ a magnetic closed circuit using a material having a high magnetic permeability. Can obtain an operable voltage. Similarly, a response signal from the tag side can be efficiently transmitted even with a small antenna size. Based on the above principle, it was possible to realize a small RFID tag that was impossible until now.
  • the core for example, a powder obtained by sintering or molding a magnetic powder can be used.
  • the magnetic powder is sintered or molded into a ring shape. It is good also as a C-shaped core by the side view which has two protrusion parts connected with the base by dividing
  • the toroidal core having an annular shape for example, a square core is used, and the core is divided into a plurality of parts so as to have a U-shaped core having two protrusions connected at the base. Good.
  • the core manufacturing method is not limited to the above-described dividing method, and the magnetic powder may be sintered or molded so as to have a shape having at least a plurality of protrusions connected at the base.
  • the magnetic powder may be sintered or molded so as to have a shape having at least a plurality of protrusions connected at the base.
  • it may be a U-shaped core or a C-shaped core having two protrusions connected at the base, or an E-shaped core having three protrusions connected at the base. It is good.
  • it has a plurality of projecting portions connected in the base and projecting in the same direction, and one projecting portion is formed so as to be surrounded by another projecting portion having an arc shape or an annular shape, and other shapes.
  • a core can also be adopted.
  • the magnetic powder for example, a magnetic material such as ferrite, carbonyl iron, iron, nickel, cobalt, or a compound thereof is used, and these are sintered or molded.
  • the core can be made of a material with high magnetic permeability, such as silicon steel plate, permalloy material, super permalloy material, etc. It is also possible to use materials.
  • the magnetic permeability of the core is preferably 1 to 2000, but in practice, there is no problem if it is 2 to 100.
  • the configuration of the core and wire of the reader / writer side antenna can be the same as the configuration of the tag side antenna, but can be optimized by changing the shape and material of both.
  • an RFID system that operates reliably by setting the distance between the antenna of the IC tag and the antenna of the reader / writer to 0 to 5 mm, the outer shape of the core to 2 to 6 mm, and the wall thickness to 1 to 4 mm. could be realized.
  • a configuration in which the tag-side antenna and the IC chip of the IC tag are accommodated in a casing can be employed.
  • the tag-side antenna and the IC chip are configured to be accommodated in a cylindrical casing, and the end surface of each protruding portion faces one opening side in the cylindrical axis direction of the casing. can do.
  • the structure which the said tag side antenna and the said IC chip are accommodated in the recessed part provided in the casing, and the end surface of each said protrusion part faces the opening side of the said recessed part is employable.
  • the casing may be made of metal or resin. However, when a casing with a closed side facing the protruding portion of the tag-side antenna is used, at least the material on the closed side is sensitive. It is desirable that it is made of a material that does not lower the temperature, for example, resin.
  • positioned the filler in the space between the said tag side antenna and the said IC chip, and the inner surface of the said casing can be employ
  • the IC tag can employ a configuration in which the IC tag is fixed in the hole with an adhesive.
  • the structure with which the casing is being fixed with the adhesive agent in the said hole is employable.
  • the casing may be directly fixed to the inner surface of the hole by an adhesive, or the filler solidified integrally with the casing is fixed to the inner surface of the hole by the adhesive, so that the casing is indirectly attached to the inner surface of the hole. It may be fixed.
  • the adhesive strength to the inner surface of the hole of the IC tag or casing can be further increased.
  • a male screw portion is provided on the outer periphery of the casing, and the casing is screwed and fixed into the hole by the male screw portion. If the casing is fixed by screwing into the hole of the metal body, the IC tag can be easily attached to the metal body. Further, by increasing or decreasing the screwing amount of the casing (screwing amount in the depth direction of the hole), the position (depth) of the tag side antenna of the IC tag can be adjusted with respect to the surface of the metal body. For this reason, the sensitivity adjustment of a tag becomes easy.
  • the casing is configured to completely enter the hole provided in the metal body. If the casing completely enters the hole, it is possible to more reliably prevent damage caused by foreign matter hitting the casing.
  • the casing has, for example, a head that is thicker than a portion where the male screw portion is formed (hereinafter referred to as “screw forming portion”), and the screw forming portion is located on the bottom side of the hole. It can be set as the structure screwed so that a part may be located in the opening side of a hole.
  • the hole formed in the metal body is preferably a countersink hole.
  • a storage space for the IC tag for example, a recess is formed in the head, and the tag-side antenna and the IC chip of the IC tag can be stored in the recess in the head. Or the hole which penetrates the screw formation part and head in the screwing direction is formed, and the tag side antenna and IC chip of the IC tag can be accommodated in the hole.
  • a so-called imo screw type casing having a columnar shape or a cylindrical shape without the head may be used.
  • a recess is formed on the end surface of the casing (the end surface facing the surface of the metal body), and the tag-side antenna or IC chip of the IC tag is formed in the recess. Can be stored. Or the hole which penetrates the said screwing direction full length can be formed in the casing, and the tag side antenna and IC chip of an IC tag can be accommodated in the hole.
  • an adhesive can be disposed between the male screw portion and the inner surface of the hole, and the anti-loosening effect can be exhibited by the adhesive.
  • the present invention employs a method in which the magnetic flux for transmitting and receiving information is not passed through the metal body, the magnetic flux connecting the reader / writer side antenna provided in the reader / writer device and the tag side antenna provided in the IC tag is It is possible to take a shape that is confined in both antennas and does not leak around. For this reason, the magnetic closed circuit can be prevented from being influenced by the surrounding metal body, and the communication of information between the IC tag provided in the metal body of the rolling bearing and the external reader / writer device can be ensured. .
  • the magnetic flux emitted from one protruding portion of the tag side antenna of the IC tag is almost absorbed by one protruding portion of the reader / writer side antenna of the opposing reader / writer device, and from the other protruding portion of the reader / writer side antenna.
  • the emitted magnetic flux is almost absorbed by the other protrusions of the tag-side antenna facing each other. For this reason, even if the IC tag is embedded in the metal body, it is difficult to be influenced by the surrounding metal body, and it is possible to reliably communicate with the reader / writer device.
  • the reader / writer device's antenna module and the IC tag module consisting of the tag-side antenna, IC chip, etc., select a highly heat-resistant, chemical-resistant, and highly water-resistant material, thereby providing a highly durable RFID system. realizable.
  • FIG. 2A and 2B are partial cross-sectional views showing a state in which the IC tag and the reader / writer device are brought close to each other, and FIG. 2B is a bottom view of the metal body side in which the IC tag is embedded. 2 shows a further modification of FIG.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which (a) is a partial sectional view showing a state in which an IC tag and a reader / writer device are brought close to each other, and (b) shows a state in which the IC tag and the reader / writer device are brought closer to each other.
  • a perspective view, (c) is a bottom view of an IC tag
  • (A) (b) (c) is sectional drawing which respectively shows the installation structure to the metal body of an IC tag The details of the casing are shown, (a) is a plan view, (b) is a front view, (c) is a sectional view, and (d) is a perspective view.
  • the schematic diagram which shows the state which made the IC tag and the reader / writer apparatus approach
  • Cross section of conventional example Explanatory drawing which shows the state which made the IC tag and reader / writer apparatus of a prior art example approach
  • an IC tag in which a non-contact communication type IC tag 20 is attached to a metal body M provided in a rolling bearing 10 having a rolling element 3 interposed between an outer ring 1 and an inner ring 2. It is a bearing device with.
  • double-row tapered roller bearings are employed, but other types of rolling bearings such as cylindrical roller bearings and ball bearings may be employed.
  • a reader / writer device 40 (external) different from the bearing device with the IC tag is used (see FIGS. 2 to 4). ).
  • the IC tag 20 is accommodated in a hole 11 that opens to the axial end surfaces of the outer ring 1 and the inner ring 2 that are metal bodies M.
  • the part to which the IC tag 20 is attached may be a metal body M of a part other than the outer ring 1 and the inner ring 2.
  • the inner ring 2 is pressed toward the right side in the drawing by the pressing member 5 located on the left side in the drawing, so that a preload is applied to the bearing. Therefore, when reading the information stored in the IC tag 20 attached to the inner ring 2, for example, after the IC tag 20 is exposed by removing the pressing member 5, the reader / writer device 40 is attached to the IC tag 20. Will be approached. Further, when reading information stored in the IC tag 20 attached to the outer ring 1, similarly, after disassembling the rolling bearing 10 and its peripheral members to such an extent that the reader / writer device 40 can be approached to the IC 20. Will do. Of course, when the reader / writer device 40 can be approached to the IC tag 20 without disassembling the parts, the disassembling is unnecessary.
  • a tag-side antenna 24 is configured by winding a wire 21 made of a conductor around a core 22 made of a material having a high magnetic permeability.
  • the material having high magnetic permeability is a ferromagnetic material, and examples thereof include materials made of iron, nickel, cobalt, various compounds, sendust, carbonyl iron, ferrite, and the like.
  • the core 22 has a pair of arc-shaped projecting portions 22a and 22c projecting in the same direction, and the projecting portions 22a and 22c are connected to each other by an arc-shaped base portion 22b.
  • the core 22 employs an annular toroidal core divided into two along the circumferential direction.
  • the toroidal core is obtained by sintering a magnetic powder in a ring shape.
  • the magnetic powder various magnetic materials such as carbonyl iron and ferrite can be used.
  • the magnetic body may be sintered in a C shape in a side view without such division.
  • the end surfaces 22d of the pair of projecting portions 22a and 22c are each formed as a flat surface.
  • the end surfaces 22d of the protrusions 22a and 22c be flat surfaces in this way.
  • the flat surfaces are preferably in the same plane, but are not necessarily limited to the configuration in the same plane. As long as the sensitivity of the tag is allowed, the positional relationship between the flat surfaces (the protruding direction) And the positional relationship in the direction of connecting the protrusions 22a and 22c) and the direction can be freely set.
  • the IC chip 23 is connected to both ends of the wire 21 wound around the core 22.
  • the IC chip 23 receives the magnetic field from the reader / writer side antenna 44, which will be described later, by the tag side antenna 24, thereby obtaining the driving power and performing necessary processing, and modulating the received magnetic field with the resultant data. It has the function to return by.
  • the pair of projecting portions 22 a and 22 c of the tag side antenna 24 faces the opening side of the hole 11 in the hole 11 of the metal body M. That is, the end surfaces of the pair of projecting portions 22 a and 22 c face the opening side of the hole 11.
  • the reader / writer device 40 forms a reader / writer side antenna 44 by winding a wire 41 made of a conductor around a core 42 made of a material having a high magnetic permeability.
  • the material is the same as that of the core 22 of the tag side antenna 24.
  • the shape of the core 42 of the reader / writer side antenna 44 is the same as that of the core 22 of the tag side antenna 24. As shown in FIG. 2, the reader / writer side antenna 44 has arcuate pairs of projecting portions 42a and 42c projecting in the same direction.
  • the protrusions 42a and 42c are connected by an arcuate base 42b to form a C-shape as viewed from the side. That is, the protrusions 42a and 42c of the reader / writer side antenna 44 are both end portions of the core 42 having a C shape in a side view.
  • the core 42 employs a toroidal core having a ring shape divided into two along the circumferential direction.
  • both ends of the wire 41 wound around the core 42 are connected to a matching circuit 45 of a reader / writer 43 provided in the reader / writer device 40.
  • the antenna terminal of the reader / writer is designed with an impedance of 50 ⁇ .
  • the tag side antenna 24 When transmitting / receiving information between the IC tag 20 and the reader / writer device 40, the tag side antenna 24 is turned on as shown in FIG.
  • the projecting portions 22a and 22c of the reader / writer side antenna 44 are made to face each other so that the positions of the projecting portions 42a and 42c coincide with each other.
  • the toroidal core before the division in which the cores 22 and 42 are formed is an annular material and has a high magnetic permeability.
  • a wire made of a conductor is wound around the core to form a coil, most of the magnetic flux generated from the conductive coil stays in the core, and almost no magnetic flux leaks out of the core. Due to this action, even if the IC tag 20 is embedded in the metal body M, the magnetic flux is hardly affected by the surrounding metal body M.
  • the tag-side antenna 24 and the reader / writer-side antenna 44 having the same structure face each other, the two antennas 24 and 44 form an annular shape having the same shape as that of the toroidal core, thereby enabling reliable communication.
  • the magnetic flux emitted from the protruding portion 22a of the tag side antenna 24 of the IC tag 20 is almost absorbed by the protruding portion 42a of the reader / writer side antenna 44 of the opposing reader / writer device 40, and the reader / writer.
  • the magnetic flux emitted from the other projecting portion 42c of the side antenna 44 is almost absorbed by the other projecting portion 22c of the opposing tag side antenna 24.
  • the tag side antenna 24 and the IC chip 23 of the IC tag 20 are accommodated in the casing 30. Further, the end surfaces 22d of the projecting portions 22a and 22c are configured to face one opening side of the casing 30 in the cylinder axis direction.
  • the tag side antenna 24 and the IC chip 23 of the IC tag 20 are accommodated in the casing 30, even if an external force acts on the metal body M, the external force is applied to the tag side antenna 24 and the IC chip 23. It can suppress joining. Further, the casing 30 can prevent the tag-side antenna 24 and the IC chip 23 from being damaged by being hit by foreign matter.
  • the filler a is disposed in the space between the tag side antenna 24 and the IC chip 23 and the inner surface 35 of the casing 30. If the filler a is used, the tag-side antenna 24 and the IC chip 23 are firmly fixed to the casing 30, so that the durability of the IC tag 20 is further increased. Further, the filler a can more reliably prevent foreign matter from entering the casing 30.
  • a raw material of this filler a resin, rubber
  • the casing 30 containing the IC tag 20 can be directly fitted into the hole 11 of the metal body M and fixed. However, in order to fix the casing 30 more firmly, it is desirable to arrange the filler b between the casing 30 and the inner surface of the hole 11 of the metal body M as shown in FIG.
  • the material of the filler b for example, resin or rubber can be adopted, and an adhesive is particularly desirable.
  • the filler b also exhibits the effect of protecting the IC tag 20 from vibration and deformation of the casing 30 due to its elasticity.
  • the IC tag 20 can be directly fitted into the hole 11 of the metal body M and fixed. However, in order to more securely fix the IC tag 20, it is desirable to use the filler b.
  • FIG. 3 shows a modification of the IC tag 20 of the present invention.
  • the IC tag 20 of this modification employs cores 22 and 42 that are U-shaped in side view, instead of the cores 22 and 42 that are C-shaped in side view.
  • each of the cores 22 and 42 has a pair of projecting portions 22a and 22c; 42a and 42c projecting linearly in the same direction, and the projecting portions 22a and 22c; Are connected by linear base portions 22b and 42b. That is, the tag-side antenna 24 and the reader / writer side protrusions 22a and 22c; 42a and 42c are both end portions of the cores 22 and 42 each having a U-shape when viewed from the side.
  • the cores 22 and 42 can be obtained by dividing a square-shaped core into two.
  • the material is the same as in the case of the toroidal core.
  • the magnetic body may be sintered in a U shape in a side view without such division.
  • FIG. 20 A further modification of the IC tag 20 of the present invention is shown in FIG.
  • the IC tag 20 of this modification employs E-shaped cores 22 and 42 in side view instead of the C-shaped cores 22 and 42 in side view described above.
  • the wire rods 21 and 41 wound around the cores 22 and 42 are respectively formed on the central protrusions 22a and 42a among the three protrusions 22a and 22c; 42a and 42c that protrude linearly in the same direction. It is wound.
  • the magnetic flux is mostly absorbed from the central protrusion 22 a of the tag-side antenna 24 of the IC tag 20 into the central protrusion 42 a of the opposing reader / writer-side antenna 44, and at both ends of the reader / writer-side antenna 44.
  • the magnetic flux emitted from the protruding portions 42c and 42c is almost absorbed by the protruding portions 22c and 22c at both ends of the opposing tag side antenna 24.
  • a pot-shaped core 22 is employed.
  • the shape of the core 22 is such that a columnar protrusion (one protrusion) 22a located at the center is surrounded by an arc-shaped protrusion (other protrusion) 22c located around the core.
  • the arc-shaped projecting portions 22a are provided on both sides of the central projecting portion 22a to form an annular peripheral wall portion.
  • one columnar protrusion 22a located at the center and the arc-shaped protrusions 22c on both sides are connected by a base 22b having a disk shape.
  • a wire 21 made of a conductor is wound around the outer peripheral surface of one central projecting portion 22 a to form a tag-side antenna 24, and an IC chip 23 is connected to both ends of the wire 21.
  • the wire 21 wound around one projecting portion 22a of the core 22 is drawn out of the core 22 from the notch 22e between the other projecting portions 22c, 22c forming an arc shape, and reaches the IC chip 23.
  • the reader / writer side antenna 44 has the same configuration as the tag side antenna 24 and employs a pot-shaped core 42.
  • the shape of the core 42 is such that a cylindrical protrusion (one protrusion) 42a located at the center is surrounded by an arc-shaped protrusion (other protrusions) 42c located around the core 42. .
  • the arcuate projecting portion 42a is provided on both sides of the central projecting portion 42a to form an annular peripheral wall portion.
  • one columnar protrusion 42a located at the center and the arc-shaped protrusions 42c on both sides are connected by a base 42b having a disk shape.
  • both ends of the wire 41 wound around the outer peripheral surface of one protruding portion 42a of the core 42 are connected to a matching circuit 45 of a reader / writer 43 provided in the reader / writer device 40.
  • the wire 41 wound around one projecting portion 42a of the core 42 is drawn out of the core 42 from a notch 42e between the other projecting portions 42c, 42c forming an arc shape, and is supplied to the matching circuit 45 of the reader / writer 43.
  • the antenna terminal of the reader / writer is designed with an impedance of 50 ⁇ .
  • the end surfaces 22d and 42d of the central projecting portions 22a and 42a and the other projecting portions 22c and 42c forming the peripheral wall portion are formed as flat surfaces.
  • the end surfaces 22d and 42d of both the protrusions 22a and 22c; 42a and 42c be flat surfaces in this way.
  • the flat surfaces are preferably in the same plane, but are not necessarily limited to the configuration in the same plane, and as long as the sensitivity of the tag is allowed, the positional relationship and orientation of the flat surfaces are free. Can be set.
  • the reader / writer device 40 when information is transmitted / received between the IC tag 20 and the reader / writer device 40, the reader / writer device 40 is turned on to enable transmission / reception as shown in FIG. As shown, the position of one protrusion 42 a of the reader / writer side antenna 44 is positioned at the position of one protrusion 22 a of the tag side antenna 24, and the position of the other protrusion 22 c of the tag side antenna 24 is The two antennas 24 and 44 are opposed to each other so that the positions of the other protrusions 42 c of the writer-side antenna 44 are matched.
  • the magnetic flux from one protrusion 22a located at the center of the tag side antenna 24 of the IC tag 20 to one protrusion located at the center of the opposing reader / writer side antenna 44 is another protruding portion 22 c that is located at the outer edge of the opposing tag side antenna 24. 22c is almost absorbed.
  • the tag-side antenna 24 and the reader / writer-side antenna 44 have the same shape and the same size, and each of the other protrusions circular in plan view so as to surround one protrusion 22a, 42a, respectively. 22c and 42c are arranged. For this reason, if the positions of the one protrusions 22a and 42a (the positions of the central axes of the one protrusions 22a and 42a) are matched, the IC tag 20 and the reader / writer device 40 can have any Even in the relative orientation, the positions of the other protrusions 22c and 42c coincide with a state in which transmission / reception is possible.
  • the IC tag 20 and the reader / writer device 40 adopting the pot-type cores 22 and 42 can function as an omnidirectional tag, and the IC tag 20 tag side antenna 24 and the reader / writer side antenna 44 are connected to each other. It is sufficient if the antenna centers are aligned. Since both the central axes are omnidirectional and angle alignment is not required, the reading operation is easy and reliable.
  • the tag-side antenna 24 and the reader / writer-side antenna 44 each have a cylindrical protrusion (one protrusion) 22a, 42a located in the center and an arc-shaped protrusion located around the periphery.
  • the one surrounded by 22c and 42c is adopted, but one protrusion 22a is not limited to a cylindrical shape, and is, for example, a prismatic shape, a truncated cone shape, or a truncated pyramid shape. Various shapes can be adopted.
  • the other protrusion 22c only needs to form a continuous or intermittent peripheral wall on the outer periphery of the one protrusion 22a, 42a.
  • the tag side antenna 24 and the reader / writer side antenna 44 are generally the same shape and the same size.
  • the reader / writer side antenna 44 is made larger than the tag side antenna 24 or vice versa. Even a combination of these can function well.
  • FIG. 1 Another embodiment is shown in FIG.
  • the tag side antenna 24 and the IC chip 23 of the IC tag 20 are accommodated in a recess 31 provided in the casing 30.
  • the casing 30 is fixed to the metal body M so that the recess 31 faces the opening side of the hole 11 of the metal body M.
  • the end surfaces of the projecting portions 22 a and 22 a of the tag side antenna 24 face the opening side of the recess 31, that is, the opening side of the hole 11 of the metal body M.
  • the configurations of the IC tag 20 and the reader / writer device 40 corresponding to the IC tag 20 can be employed in any of the above-described embodiments.
  • a male screw portion 32 is provided on the outer periphery of the casing 30.
  • the casing 30 is screwed and fixed to the hole 11 of the metal body M by the male screw portion 32.
  • a female screw portion corresponding to the male screw portion 32 is formed in advance on the inner surface of the hole 11, but a female screw portion is formed on the inner surface of the hole 11 by screwing the male screw portion 32.
  • the so-called tapping screw may be used.
  • the IC tag 20 can be easily attached to and removed from the metal body M. Further, the IC tag 20 can be easily reused.
  • the position (depth) of the tag-side antenna 24 of the IC tag 20 is changed to the surface of the metal body M by increasing or decreasing the screwing amount of the casing 30 into the hole 11 (screwing amount in the depth direction of the hole 11). Can be adjusted against. This facilitates tag sensitivity adjustment. Even when a casing 30 having another shape such as the above-described cylindrical casing 30 is adopted, such a male screw portion 32 can be provided.
  • the casing 30 be configured to completely enter a hole provided in the metal body.
  • a cylindrical or cylindrical so-called imo screw type casing 30 having no screw head is preferable.
  • damage or the like due to foreign matter hitting the IC tag 20 or the casing 30 can be more reliably prevented.
  • the surface layer of the metal body M after the IC tag 20 is attached can be processed.
  • the shape of the bottom of the hole 11 of the metal body M is a tapered shape (conical shape) that gradually decreases in diameter as the depth increases. Further, the shape of the bottom of the casing 30 is tapered so as to come into surface contact with the bottom of the hole 11 exactly. For this reason, if the casing 30 is screwed and the bottom of the casing 30 is brought into close surface contact with the bottom of the hole 11, the friction force between the contact surfaces can contribute to prevention of loosening of the casing 30.
  • a concave adhesive reservoir 34 can be provided at the bottom of the hole 11.
  • a filler c can be disposed in the adhesive reservoir 34. If an adhesive is used as the filler c, the adhesive strength to the inner surface of the hole 11 of the IC tag 20 or the casing 30 can be further increased.
  • an adhesive can be disposed between the male screw portion 32 of the casing 30 and the inner surface of the hole 11, and the effect of preventing loosening can be exhibited by the adhesive.
  • the casing 30 can be screwed and rotated in the opposite direction by inserting an operation jig or the like into an operation portion 33 provided on a surface facing the opening side of the hole 11.
  • the operation unit 33 may be configured as a hexagonal operation hole in a plan view and a general hexagon wrench inserted into the operation hole. Since the shape and position of the operation hole can be freely determined, the operation portion 33 may be, for example, a concave portion having a shape corresponding to a minus driver, a plus driver, a Torx driver, or the like.
  • the operation portion 36 formed of a slit groove is provided at one end in the cylinder axial direction. Can be provided.
  • the magnetic flux emitted from one protrusion 42 a of the core 42 of the reader / writer side antenna 44 is released into the air and enters the other protrusion 42 a of the core 42.
  • the magnetic flux at the position A in the figure passes almost horizontally.
  • the magnetic field is vertical (up and down direction in the figure). ) To maximize sensitivity.
  • the distance between the tag side antenna 24 of the IC tag 20 and the reader / writer side antenna 44 of the reader / writer device 40 is almost 0, but communication can be sufficiently performed up to about 5 mm. If the distance is about 0 to 5 mm, even an ultra-small tag having a toroidal core outer diameter of 5 mm and a wall thickness of about 3 mm will function sufficiently.

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Abstract

　ＩＣタグ付き軸受装置において、ＩＣタグと外部のリーダライタとの間の情報の交信が確実にできるようにする。外輪（１）と内輪（２）の間に転動体（３）を介在させた転がり軸受（１０）が備える金属体（Ｍ）に非接触交信型のＩＣタグ（２０）を取付けたＩＣタグ付き軸受装置において、ＩＣタグ（２０）は、そのＩＣタグ（２０）が備えるタグ側アンテナ（２４）と、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、ＩＣタグ（２０）は、金属体（Ｍ）の表面に開口する孔（１１）内に収容されて、タグ側アンテナ（２４）は少なくとも二つの突出部（２２ａ，２２ｃ）を有してその各突出部（２２ａ，２２ｃ）が孔（１１）の開口側へ臨み、各突出部（２２ａ，２２ｃ）から伸びる磁束が、孔（１１）の開口の縁よりも内側を通って孔（１１）の外部へ至ることで、ＩＣタグ（２０）とリーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できる構成とした。

Description

ＩＣタグ付き軸受装置
　この発明は、非接触通信により情報の交信が可能なＩＣタグを取付けたＩＣタグ付き軸受装置に関するものである。
　非接触通信により情報の交信が可能なＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いたＩＣタグは、近年、小型化、低廉化が進み、既に、物流関係の分野を中心に広く使用されている。
　このＩＣタグは、特に、機械関係の分野においても用いられつつある。例えば、特許文献１，２には、車輪用軸受装置等に用いられる転がり軸受において、その構成部品にＩＣタグを取付けた技術が開示されている。ＩＣタグには、その部品の種類や製造時期、製造ロット、製造履歴などの各種識別情報を記憶させることができる。
　これらの技術によれば、部品の保管時、流通時、使用前、使用中、使用後等の適宜の時期に、そのＩＣタグに記憶された情報を読み取れば、即座にその部品の識別情報を把握することができる。したがって、例えば、メンテナンス時や故障時等において、従来のように、部品に打たれた刻印を確認し、メーカー等が備えるコンピュータや帳簿で、部品の識別情報を調べる手間を回避できる。
　しかし、機械関係の分野で扱われる部品は一般に金属製のものが多い。このため、ＩＣタグを金属体に取付けると、そのＩＣタグが備えるアンテナから発信される磁束が金属体の影響を受けることで、タグの感度を大幅に低下させてしまう。タグの感度が大幅に低下すると、外部のリーダライタ装置との間で適正な交信を行うことができない、あるいは、通信距離が大幅に短くなるという問題を生じる。
　なお、一般に、導電率の高い素材（例えば、金属材料）や、透磁率の大きい素材（例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト（磁性材料）等からなる素材）に、ＩＣタグのアンテナから発信される磁束を通過させると、タグの感度を低下させてしまうことが知られている。以下、これらのタグの感度を低下させる素材を「金属体」と総称する。
　このため、金属体からなる機械部品にＩＣタグを取付ける場合は、ＩＣタグを、例えば、アンテナ全体が金属体の表面から突出するように貼り付けて固定したり、あるいは、シール部材やセンサーケース等の付属の樹脂部材に埋め込んで固定したりしている（例えば、特許文献１，２参照）。
　また、金属体にＩＣタグを埋め込んで固定するために、例えば、図９に示すように、座繰り穴１２１を設けた技術もある。座繰り穴１２１は、その穴の底１２１ａ側から、金属体Ｍの表面への開口１２１ｂ側に向かうにつれて徐々にその内径が拡がっている。
　このため、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束は、図中の矢印のように、金属体Ｍを比較的短い距離で通過し、外部のリーダライタ装置のアンテナ（図示せず）へ至りやすいようになっている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００６－３８１８９号公報 特開２００６－４６５５８号公報 特開２００６－５３６０３号公報
　上記図９に記載のＩＣタグ１０１の固定構造によれば、金属体Ｍに座繰り穴１２１を設けているので、ＩＣタグ１０１の周囲に空間が存在する。このため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度を維持する上で、ある程度の効果は期待できる。
　しかし、この技術においても、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束が、完全に金属体Ｍを避けて通ることはできない。アンテナから伸びる磁束は、図中に示すように、そのアンテナから金属体Ｍの表面に対して並行な向き（図中の左右の向き）に発信され、その後、カーブを描いて外部のリーダライタ装置側（図中の上方）に向かうからである。このように、磁束の一部は金属体Ｍに当たるため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度の低下は避けられない。
　また、磁束の金属体Ｍへの干渉を少なくするために、座繰り穴１２１の内径をさらに大きくする手段も考えられる。しかし、座繰り穴１２１の内径を大きくすることは、ＩＣタグ２０の固定状態を不安定にする。また、ＩＣタグ１０１の周囲の空間を大きくすると、ＩＣタグ１０１が損傷しやすくなるので好ましくない。
　この磁束の金属体Ｍへの干渉について、さらに詳しく説明すると、従来からの一般的なＲＦＩＤシステムは、例えば、図１０に示すような構成を有している。
　図中に示すように、離れた位置から、そして広い範囲にある、多くのＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）１０１を同時に読むという要求を満たすために、リーダライタ装置１１０のリーダライタに接続されたアンテナ（以下、「リーダライタ側アンテナ」と称する）１１４は、ある程度大きく作られている。そして、この構造のリーダライタ側アンテナ１１４から、読み取りに必要な１３．５６ＭＨｚの磁界が自由空間に広い範囲に亘って放出される。
　読取り可能範囲にＩＣタグ１０１が存在すると、リーダライタ側アンテナ１１４からの磁界をＩＣタグ１０１のアンテナ（以下、「タグ側アンテナ」と称する）１０４が受け取り、ＩＣチップ１０３の駆動電力を得るとともに、必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する。
　このシステムが有効に機能するよう、リーダライタ装置１１０のアンテナ回路とＩＣタグ１０１のアンテナ回路とを動作周波数である１３．５６ＭＨｚに正しく同調し、同時に整合させる回路１１３が組み込まれている。
　このシステムの近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合に、ＩＣタグ１０１の性能が低下する原因は幾つか存在する。
　第一に、近傍の金属体がリーダライタ側アンテナ１１４とタグ側アンテナ１０４に対してショートサーキットを形成してしまい、リーダライタ側アンテナ１１４の磁界を減ずるように働き、ＩＣタグ１０１への伝送エネルギが減ってしまい、感度が低下することである。
　すなわち、リーダライタ側アンテナ１１４から発射された磁束ループが金属体を横切ることによって渦電流を発生し、それが金属体のショートサーキット内で熱として消費される。この結果、ＲＦＩＤタグに伝達されるエネルギーが減少する。また、ＲＦＩＤタグからリーダライタ側アンテナ１１４への返答も、同様にエネルギーが減少するので、通信距離が短くなったり、全く通信できない状態になる。
　この現象を防止するには、このショートサーキットを通る磁束の数を減らすことが効果的である。磁気シールドシートをＩＣタグ１０１と金属体との間に挟む等の対策は、このような理由による。
　第二に、共振回路の近傍に金属体（導電体）が存在すると、共振周波数がずれてしまうという問題が挙げられる。
　電磁気学の法則から、導電物質に磁束が通ると、ＬＣ共振回路を構成するコイルのインダクタンスが実質的に小さくなり、共振周波数が高くなってしまう。反対にコイルの近傍に磁性体があると、透磁率に比例してコイルを通過する磁束は増えるため、実質的なインダクタンスが大きくなり、共振周波数は低くなってしまう。
　一般的に、ＩＣタグ１０１の通信距離を延ばすために、共振周波数でのＱ（品質係数）は適度に大きく設定されているので、周波数が一致している時には、伝送効率が高くなっているが、周波数がずれてしまうと、極端に効率が低くなり、ＩＣタグ１０１の感度が低下する。
　この対策としては、共振周波数の変化を前もって補正するよう、共振回路の共振周波数を調整することが有効である。また、金属体との間に磁性体シートを挟み金属体の影響を小さくする方法がある。上記第一の問題に対する対策で有効であった磁性体シートを挟む手法により、インダクタンスを増加方向に調整することが可能であるので、すべての影響を考慮した上で共振周波数を調整する必要がある。
　しかし、上記の各対策をとっても、従来の技術では、金属体の影響を完全に無くすことは難しく、ＩＣタグ１０１を金属体に取付ける限り、一般的に感度は低下する。また、対策を取っても、アンテナのサイズが極端に小さかったり、金属体や磁性体との距離を十分に取れない場合は、確実に動作するＲＦＩＤシステムを作ることは不可能であった。
　そこで、この発明は、転がり軸受が備える金属体に非接触交信型のＩＣタグを取付けたＩＣタグ付き軸受装置において、そのＩＣタグと外部のリーダライタとの間の情報の交信が確実にできるようにすることを課題とする。
　上記の課題を解決するために、この発明は、外輪と内輪の間に転動体を介在させた転がり軸受が備える金属体に非接触交信型のＩＣタグを取付けたＩＣタグ付き軸受装置において、前記ＩＣタグは、そのＩＣタグが備えるタグ側アンテナと、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、前記ＩＣタグは、前記金属体の表面に開口する孔内に収容されて、前記タグ側アンテナは少なくとも複数の突出部を有してその各突出部が前記孔の開口側へ臨み、前記各突出部から伸びる磁束が、前記孔の開口の縁よりも内側を通って前記孔の外部へ至ることで、前記ＩＣタグと前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できる構成を採用した。
　なお、この構成において、ＩＣタグ付き軸受装置が備えるＩＣタグと情報の交信を行うためには、そのＩＣタグ付き軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置を用いる必要がある。
　このリーダライタ装置は、前記ＩＣタグのタグ側アンテナと情報の送受信が可能なリーダライタ側アンテナを備えたものである。すなわち、前記タグ側アンテナの突出部から伸びる磁束が、金属体に設けた孔の開口の縁よりも内側を通って、そのリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を構成できるものである。リーダライタ装置及びリーダライタ側アンテナは、その磁気閉回路を通じて情報の交信ができる限りにおいて、種々の構成を採用できる。
　例えば、リーダライタ側アンテナの構成として、タグ側アンテナと同様に、少なくとも複数の突出部を有して、その各突出部が、タグ側アンテナの各突出部に対向する構成とすることができる。
　すなわち、上記の構成は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したものである。
　リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形が取れれば、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにできる。
　この構成において、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されており、前記ＩＣタグは、前記基部又は前記突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。また、そのコアとして、例えば、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状である構成を採用することができる。
　また、他の構成として、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されて一の突出部が他の突出部に囲まれており、前記ＩＣタグは、前記一の突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。
　これらの構成について説明すると、一般に、電力や信号の高効率な伝達手段として、トランスやコイルが広く知られている。これらは一次側のコイルにより発生した磁束を効率よく二次側コイルに導くために、磁束が通りやすい、つまり透磁率が空気に比べて大きい珪素鋼板やフェライトコアを使って磁束を閉じ込め、効率良く伝達する仕組みである。
　この発明は、これらの仕組みを応用し、リーダライタ側アンテナとタグ側アンテナとで２つのコイルを用いたものであり、すなわち、その２つのコイル（導体から成る線材）を、それぞれ、磁気閉回路を構成する透磁率の大きい素材から成るコアに巻いた構造のタグシステムを構成するようにしたものである。
　リーダライタ側アンテナから発生した磁束は、コアの素材として透磁率の大きい素材、すなわち、強磁性体等を使うことによって、通常の空気中で使うアンテナに比べて大きな磁束密度となり、結合係数も大きくなる。また、この磁束は、透磁率が空気に比べて大きい磁性体のコア内部に大部分が閉じこめられるため、外部への漏れ磁束が小さくなる。
　このことは、既に説明した、近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合のＩＣタグの性能が低下する理由である、漏れ磁束の悪影響をほぼ完全に取り除く効果がある。
　同様のことがタグ側アンテナにも言える。リーダライタ側アンテナ（導体から成る線材を巻回したコア）とタグ側アンテナ（導体からなる線材を巻回したコア）とを対向させた構造にしたとしても、相互に接触している場合はもちろん、若干のギャップがあった場合でも、結合係数が下がり、共振周波数もずれるが、十分に動作可能となる。
　なお、透磁率の大きい磁性材料で出来た一組のコアにコイルを巻くと、コイルのインダクタンスが増加するが、その増加する割合は、ＲＦＩＤタグのコアとアンテナのコアが密着した状態で一番大きく、両者のギャップが大きくなるに従い小さくなる。この係数はインダクタンス係数（AL）と呼ばれている。
　このように、両コアのギャップの大きさによりコイルのインダクタンスが変化するので、通信距離が最大となる位置で、最適なインダクタンスが得られるように、コイルの巻き数を調整することが望ましい。
　この状態でも、コアの一端から出た磁束が空気に比べて透磁率が大きい素材の端面（前記突出部の端面）に吸い込まれるイメージとなり、漏れ磁束は十分に小さく、周囲の金属体の影響を受けないＲＦＩＤシステムとなる。
　次に、タグの小型化について説明する。
電池等の電源を内蔵しないパッシブタイプのＲＦＩＤタグでは、タグのＩＣチップを駆動するエネルギとして、リーダのアンテナから放射される磁界からの電磁誘導によってＲＦＩＤタグのコイルに発生する誘導電気をその動力源としている。
　磁束密度が決まると、コイルの巻き数ｎとコイルの断面積Ｓによって、発生する電圧が決まる。
　使用するＩＣチップの特性から、動作に必要な最低端子電圧が決っているので、タグを小型にしていくとコイルの断面積Ｓが小さくなり電圧が足りなくなってしまう。
コイル両端に発生する電圧Ｖは、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 Ｖ：発生電圧
ｎ：コイル巻数
Ｓ：コイルの断面積
Ｂ：磁束密度
　よって、コイルが置かれた場の磁束密度が分かると動作可能な最小のコイル径が決まり、さらにコイルを小型にしようとすると、磁束密度を上げる必要がある。
本発明では、タグ側アンテナとリーダ側アンテナに、透磁率の高い材料を使った磁気閉回路を採用したことで、小型のアンテナでリーダ側アンテナに加える電力が小さくとも、タグ側アンテナにＩＣチップが動作可能な電圧を得ることができる。
　同様に、小型のアンテナサイズでもタグ側からの応答信号も効率よく伝送することが可能である。
　以上の原理により、今まで実現不可能であった小型のＲＦＩＤタグを実現することができた。
　なお、前記コアとしては、例えば、磁性体の粉末を焼結又は成型したものを用いることができる。このとき、トロイダルコアを用いる場合は、磁性体の粉末を環状（リング状）に焼結又は成型する。それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視Ｃ字状のコアとしてもよい。また、環状を成すトロイダルコアに代えて、例えば、ロ字状のコアを用い、それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状のコアとしてもよい。
　また、コアの製法は上記分割の手法には限定されず、基部で連結された少なくとも複数の突出部を有する形状となるように、磁性体の粉末を焼結又は成型してもよい。例えば、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状又はＣ字状等のコアとしてもよいし、また、基部で連結された３つの突出部を有する側面視Ｅ字状のコアとしてもよい。さらに、基部で連結されて同方向に突出する複数の突出部を有し、一の突出部が弧状又は環状、その他形状を成す他の突出部に囲まれてるように形成された、ポット状のコアを採用することもできる。
　磁性体の粉末としては、例えば、フェライト、カーボニル鉄、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらの化合物等の磁性材料を使用し、これらを、焼結又は成型させたものが好ましい。また、コアは、焼結材以外にも透磁率の高い材料、例えば、珪素鋼板、パーマロイ材、スーパーパーマロイ材等が利用でき、また渦電流による損失が問題にならないなら、積層材ではなくムクの材料を使っても実現可能である。
　なお、コアの透磁率としては、１～２０００であるのが好ましいが、実際的には２～１００であれば問題はない。
　また、リーダライタ側アンテナのコア及び線材の構成を、タグ側アンテナの構成と同様とし得るが、両者の形状や材質を変えることにより最適化することも可能である。
　ここで、ＩＣタグのアンテナとリーダライタのアンテナとの間隔を０～５ｍｍに設定し、コアの外形を幅２～６ｍｍ、肉厚を１～４ｍｍに設定して、確実に動作するＲＦＩＤシステムを実現することができた。
　これらの各構成において、前記ＩＣタグの前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシング内に収容されている構成を採用することができる。
　このとき、例えば、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、筒状を成すケーシング内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記ケーシングの筒軸方向一方の開口側へ臨む構成を採用することができる。
　あるいは、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシングに設けた凹部内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記凹部の開口側へ臨む構成を採用することができる。
　ＩＣタグのタグ側アンテナ及びＩＣチップが、ケーシング内に収容されることにより、仮に、金属体に外力を作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナやＩＣチップに加わることを抑制し得る。また、そのケーシングによって、タグ側アンテナ及びＩＣチップに異物が当たって損傷することも防止し得る。
　なお、このケーシングは、金属製であっても樹脂製であってもよいが、前記タグ側アンテナの突出部が臨む側を閉じたケーシングを用いる場合には、少なくともその閉じる側の素材は、感度を低下させない素材、例えば、樹脂製であることが望ましい。
　また、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップと、前記ケーシングの内面との間の空間に、充填材を配置した構成を採用することができる。
　充填材を用いれば、タグ側アンテナ及びＩＣチップがケーシングに対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグの耐久性がより高まる。また、その充填材によって、ケーシング内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材の素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。
　また、前記ＩＣタグは、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。また、前記ケーシングを用いる場合は、そのケーシングが、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。このとき、ケーシングは、接着剤によって直接孔内面に固定されていてもよいし、ケーシングと一体に固化した充填材が接着剤によって孔内面に固定されることで、ケーシングが間接的に孔内面に固定されていてもよい。
　また、前記孔の底に凹状の接着剤溜まりを設け、その接着剤溜まり内に接着剤を配置した構成を採用すれば、ＩＣタグやケーシングの孔内面への接着強度をより高めることができる。
　さらに、前記ケーシングの外周に雄ネジ部を設け、その雄ネジ部によって、前記ケーシングを前記孔にねじ込み固定する構成を採用することができる。
　ケーシングが金属体の孔に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグの金属体への取付けが容易である。また、そのケーシングのねじ込み量（孔の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグのタグ側アンテナの位置（深さ）を、金属体の表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整も容易になる。
　なお、このケーシングは、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。ケーシングが完全に孔内に入り込めば、ケーシングに異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。
　また、そのケーシングとして、例えば、前記雄ネジ部が形成された部分（以下、「ねじ形成部」と称する）よりも太い頭部を有して、そのねじ形成部が孔の底側に、頭部が孔の開口側に位置するようにねじ込む構成とすることができる。このとき、金属体に形成される孔は、座繰り穴とすることが望ましい。
　ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、その頭部に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その頭部の凹部に収納することができる。あるいは、そのねじ形成部と頭部とを前記ねじ込み方向に貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
　ケーシングの他の構成としては、前記頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシングとしてもよい。このとき、ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、そのケーシングの端面（金属体の表面に向く側の端面）に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その凹部に収納することができる。あるいは、そのケーシングに、前記ねじ込み方向全長を貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
　さらに、これらのケーシングに雄ネジ部を設けた構成において、前記雄ネジ部と前記孔の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
　この発明は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したので、リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形を取ることができる。このため、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにでき、転がり軸受の金属体が備えるＩＣタグと外部のリーダライタ装置との間の情報の交信が確実にできるようになる。
　すなわち、ＩＣタグのタグ側アンテナの一の突出部から出た磁束は、対向するリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナの一の突出部に殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナの他の突出部から出た磁束は、対向するタグ側アンテナの他の突出部に殆ど吸収される。このため、ＩＣタグが金属体に埋め込まれても、周囲の金属体の影響を受け難く、リーダライタ装置と確実に交信を行うことができる。
　また、このリーダライタ装置のアンテナモジュールと、タグ側アンテナやＩＣチップ等からなるＩＣタグモジュールは、耐熱性、耐薬品性、及び耐水性の高い素材を選ぶことによって、耐久性の高いＲＦＩＤシステムを実現できる。
この発明の一実施形態を示すＩＣタグ付き軸受装置の要部拡大断面図 ＩＣタグとリーダライタ装置との作用を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図 図２の変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図 図２のさらなる変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図 この発明の他の実施形態を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す斜視図、（ｃ）はＩＣタグの底面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、ＩＣタグの金属体への設置構造を示す断面図 ケーシングの詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は斜視図 ＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す模式図 従来例の断面図 従来例のＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す説明図
　この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、図１に示すように、外輪１と内輪２の間に転動体３を介在させた転がり軸受１０が備える金属体Ｍに、非接触交信型のＩＣタグ２０を取付けたＩＣタグ付き軸受装置である。
　この実施形態では、複列の円すいころ軸受を採用しているが、円筒ころ軸受、玉軸受等の他の種別の転がり軸受を採用してもよい。
　また、このＩＣタグ付き軸受装置が備えるＩＣタグと情報の交信を行うためには、そのＩＣタグ付き軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置４０が用いられる（図２～図４参照）。
　ＩＣタグ２０は、図１に示すように、金属体Ｍである外輪１及び内輪２の軸方向端面に開口する孔１１内に収容されている。なお、ＩＣタグ２０を取付ける部品は、外輪１や内輪２以外の他の部品の金属体Ｍであってもよい。
　この実施形態の転がり軸受１０では、内輪２は、図中左側に位置する押圧部材５によって、図中右側に向かって押圧されることで、軸受に予圧が付与されている。このため、内輪２に取付けられたＩＣタグ２０に記憶された情報を読み取る場合には、例えば、押圧部材５を取り外すことによりＩＣタグ２０を露出させた後、そのＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近させることとなる。
　また、外輪１に取付けられたＩＣタグ２０に記憶された情報を読み取る場合には、同じく、そのＩＣ２０にリーダライタ装置４０を接近できる程度にまで、転がり軸受１０やその周辺の部材を分解した後、行うこととなる。
　もちろん、部品の分解を伴わずに、ＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近できる場合には、その分解は不要である。
　ＩＣタグ２０の構成について説明する。ＩＣタグ２０は、透磁率の大きい素材から成るコア２２に、導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成している。ここで、透磁率の大きい素材とは、すなわち強磁性体等であり、例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト等からなる素材が挙げられる。
　コア２２は、図２に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部２２ａ，２２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ同士が円弧状の基部２２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア２２の両端部である。
　この実施形態では、コア２２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。トロイダルコアとは、磁性体の粉体を環状に焼結したものである。磁性体の粉体としては、カーボニル鉄、フェライト等の各種磁性材料を使用することができる。なお、このような分割を伴わずに、前記磁性体を側面視Ｃ字状に焼結したものであってもよい。
　また、この実施形態では、その対の突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
　また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係（前記突出方向や、突出部２２ａ，２２ｃ同士を結ぶ方向等への位置関係）や向きは自由に設定できる。
　ＩＣチップ２３は、そのコア２２に巻回された線材２１の両端部に接続されている。ＩＣチップ２３は、後述のリーダライタ側アンテナ４４からの磁界を、タグ側アンテナ２４が受け取ることで、その駆動電力を得るとともに必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する機能を有する。
　図２に示すように、タグ側アンテナ２４の対の突出部２２ａ，２２ｃは、金属体Ｍの孔１１内において、その孔１１の開口側へ臨んでいる。つまり、対の突出部２２ａ，２２ｃの端面は、孔１１の開口側へ向いている。
　リーダライタ装置４０の構成を説明する。リーダライタ装置４０は、ＩＣタグ２０と同様に、透磁率の大きい素材から成るコア４２に、導体から成る線材４１を巻回してリーダライタ側アンテナ４４を構成している。その素材については、タグ側アンテナ２４のコア２２の場合と同様である。
　リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の形状は、タグ側アンテナ２４のコア２２と同様であり、図２に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部４２ａ，４２ｃを有し、その突出部４２ａ，４２ｃ同士が円弧状の基部４２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア４２の両端部である。コア４２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。
　また、このコア４２に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。
　通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる。
　ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図２に示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃに、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃの位置が合致するように対向させる。
　この状態で、図２に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
　このとき、コア２２，４２を形成した分割前のトロイダルコアは環状であり、しかも透磁率が大きい素材である。このコアに、導体からなる線材を巻き回してコイル状とすると、導線コイルから発生した磁束の大部分がコア内に留まり、磁束が殆どコア外に洩れることがない。この作用によって、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれていても、磁束は周囲の金属体Ｍの影響を受けにくくなる。また、同一構造のタグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが向き合うことで、両アンテナ２４，４４は、トロイダルコアと同形状の環状を成すことによって、確実に交信を行うことができる。
　すなわち、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａから出た磁束は、対向するリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａに殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃに殆ど吸収される。このため、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれても、周囲の金属体Ｍの影響を受け難く、リーダライタ装置４０と確実に交信を行うことができる。
　また、本ＲＦＩＤタグシステムで採用した閉磁気回路技術（Ｃｌｏｓｅｄ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｌｏｏｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のさらなる利点として、アンテナから放射する磁束をコア内部に閉じ込める効果が大きく、その結果、アンテナ端から自由空間に放射される電磁気エネルギが小さいことが挙げられる。このことは、本システムが他の電子機器に与える影響が非常に小さいことを意味する。
　この実施形態では、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されている。また、各突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄがケーシング３０の筒軸方向一方の開口側へ臨む構成となっている。
　ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されることにより、仮に、金属体Ｍに外力が作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナ２４やＩＣチップ２３に加わることを抑制し得る。また、そのケーシング３０によって、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３に異物が当たって損傷することも防止し得る。
　さらに、この実施形態では、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３と、ケーシング３０の内面３５との間の空間に充填材ａを配置している。
　充填材ａを用いれば、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３がケーシング３０に対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグ２０の耐久性がより高まる。また、その充填材ａによって、ケーシング３０内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材ａの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。また、このケーシング３０内への充填材ａの素材を、接着剤とすることもできる。
　このＩＣタグ２０を収容したケーシング３０は、金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ケーシング３０をよりしっかりと固定するためには、図２に示すように、ケーシング３０と金属体Ｍの孔１１の内面との間に充填材ｂを配置することが望ましい。この充填材ｂの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができるが、特に、接着剤とすることが望ましい。充填材ｂは、その弾性によって、ＩＣタグ２０を振動やケーシング３０の変形から保護する効果も発揮する。
　なお、ケーシング３０を用いない場合、ＩＣタグ２０を金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ＩＣタグ２０をよりしっかりと固定するためには、前記充填材ｂを用いることが望ましい。
　この発明のＩＣタグ２０の変形例を、図３に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視コ字状のコア２２，４２を採用したものである。
　各コア２２，４２は、図３に示すように、同方向に向かって直線状に突出する対の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃ同士が，直線状の基部２２ｂ，４２ｂで連結されている。すなわち、タグ側アンテナ２４、リーダライタ側の各突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃは、それぞれ側面視コ字状を成すコア２２，４２の両端部である。
　この変形例において、コア２２，４２は、例えば、ロ字状を成すコアを２つに分割したものを採用することができる。その素材については、トロイダルコアの場合と同様である。また、このような分割を伴わずに、磁性体を側面視コ字状に焼結したものであってもよい。
　この発明のＩＣタグ２０のさらなる変形例を、図４に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、図中に示すように、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視Ｅ字状のコア２２，４２を採用したものである。
　各コア２２，４２に巻回される線材２１，４１は、同方向に向かって直線状に突出する３本の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃのうち、それぞれ中央の突出部２２ａ，４２ａに巻回される。
　磁束は、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の両端の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の両端の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
　他の実施形態を、図５に示す。この実施形態は、ポット形状のコア２２を採用したものである。コア２２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部２２ａは、中央の突出部２２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
　また、中央に位置する円柱状の一の突出部２２ａと、両側の弧状の突出部２２ｃとは、円盤状を成す基部２２ｂで連結されている。
　このＩＣタグ２０では、中央の一の突出部２２ａの外周面に導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成し、ＩＣチップ２３をその線材２１の両端部に接続したものである。コア２２の一の突出部２２ａに巻回される線材２１は、弧状を成す他の突出部２２ｃ，２２ｃの間の切欠部２２ｅからコア２２外へ引き出されてＩＣチップ２３に至っている。
　また、リーダライタ側アンテナ４４についても、タグ側アンテナ２４と同様の構成であり、ポット形状のコア４２を採用したものである。コア４２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）４２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部４２ａは、中央の突出部４２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
　また、中央に位置する円柱状の一の突出部４２ａと、両側の弧状の突出部４２ｃとは、円盤状を成す基部４２ｂで連結されている。
　また、このコア４２の一の突出部４２ａの外周面に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。コア４２の一の突出部４２ａに巻回される線材４１は、弧状を成す他の突出部４２ｃ，４２ｃの間の切欠部４２ｅからコア４２外へ引き出されてリーダライタ４３のマッチング回路４５へと至っている。
　通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる点は同様である。
　なお、各コア２２，４２において、中央の一の突出部２２ａ，４２ａと周壁部を成す他の突出部２２ｃ，４２ｃの各端面２２ｄ，４２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、両突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃの端面２２ｄ，４２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
　また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係や向きは自由に設定できる。
　この実施形態において、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図５（ａ）に示すように、タグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａの位置が、また、タグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃの位置が合致するように、両アンテナ２４，４４同士を対向させる。
　この状態で、図５（ａ）に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
　すなわち、磁束は、図５（ａ）に示すように、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央に位置する一の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央に位置する一の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の外縁に位置する他の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の外縁に位置する他の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
　このとき、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさであり、且つ、それぞれ、一の突出部２２ａ，４２ａを囲むように、平面視円形の他の突出部２２ｃ，４２ｃが配置されたものとなっている。このため、一の突出部２２ａ，４２ａの位置（一の突出部２２ａ，４２ａの中心軸同士の位置）を合致させておけば、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０とが、その中心軸周りいかなる相対方位にあっても、他の突出部２２ｃ，４２ｃ同士の位置は受送信可能な状態に合致する。
　すなわち、このポット型のコア２２，４２を採用したＩＣタグ２０、及びリーダライタ装置４０は、全方位タグとして機能し得るものであり、ＩＣタグ２０タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とのアンテナ中心を合わせれば十分であり、双方の中心軸周りに関しては無指向性で角度合わせが不要となるので、読み取り作業が容易で、かつ確実になる。
　なお、この実施形態では、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４は、それぞれ中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａ，４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃ，４２ｃに囲まれたものを採用したが、一の突出部２２ａは円柱状のものに限定されず、例えば、角柱状のものや円錐台状、角錐台状のものなど各種形状を採用し得る。また、他の突出部２２ｃは、一の突出部２２ａ，４２ａの外周に連続的又は断続的な周壁部を形成するものであればよく、導線２１，４１の引き出し箇所を確保できる限り、例えば、全周に亘る環状の突出部２２ｃ等としてもよい。
　なお、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさが一般的であるが、例えばリーダライタ側アンテナ４４をタグ側アンテナ２４に比べて大きくしたり、又はその逆の組み合わせでも十分機能することが可能である。
　さらに、他の実施形態を図６（ａ）に示す。この実施形態は、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０に設けた凹部３１内に収容されたものである。この凹部３１が、金属体Ｍの孔１１の開口側に向くように、ケーシング３０は金属体Ｍに固定される。
　ケーシング３０の凹部３１内において、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ａの端面は、その凹部３１の開口側へ、すなわち、金属体Ｍの孔１１の開口側へ臨んでいる。なお、ＩＣタグ２０やそれに対応するリーダライタ装置４０の構成は、前述のいずれの実施形態のものでも採用可能である。
　また、ケーシング３０の外周には雄ネジ部３２が設けられている。ケーシング３０は、その雄ネジ部３２によって、金属体Ｍの孔１１にねじ込み固定される。このとき、孔１１の内面には、予めその雄ネジ部３２に対応する雌ネジ部が形成されていることが望ましいが、雄ネジ部３２のねじ込みによって、孔１１の内面に雌ネジ部が形成されるいわゆるタッピングビスの形態としてもよい。
　ケーシング３０が金属体Ｍの孔１１に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグ２０の金属体Ｍへの取付け、及びその取り外しが容易である。また、ＩＣタグ２０の再利用も容易に可能となる。
　また、そのケーシング３０の孔１１へのねじ込み量（孔１１の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の位置（深さ）を、金属体Ｍの表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整が容易になる。なお、前述の筒状のケーシング３０等、他の形状からなるケーシング３０を採用した場合にも、このような雄ネジ部３２を設けた構成とすることができる。
　なお、このケーシング３０は、図６に示すように、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。特に、ねじの頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシング３０とするとよい。このように、ケーシング３０が完全に孔１１内に入り込めば、ＩＣタグ２０やケーシング３０に異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。また、ＩＣタグ２０を取付けた後の金属体Ｍの表層の加工も可能となる。
　この図６（ａ）に示す実施形態では、金属体Ｍの孔１１の底の形態を、その深さを増すにつれて徐々に縮径するテーパー状（すり鉢状）としている。また、ケーシング３０の底の形態を、その孔１１の底にぴったりと面接触するテーパー形状している。
　このため、ケーシング３０をねじ込んで、そのケーシング３０の底を孔１１の底にぴったりと面接触させれば、その接触面間の摩擦力によって、ケーシング３０の緩み止めに寄与し得る。
　また、他の形態として、例えば、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、前記孔１１の底に凹状の接着剤溜まり３４を設けることもできる。この接着剤溜まり３４には、充填材ｃを配置することができる。この充填材ｃとして接着剤を採用すれば、ＩＣタグ２０やケーシング３０の孔１１内面への接着強度をより高めることができる。
　さらに、ケーシング３０の雄ネジ部３２と孔１１の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
　ケーシング３０は、孔１１の開口側に向く面に設けた操作部３３に、操作用の治具等を差し入れることによって、ねじ込み及びその逆方向の回転操作が可能である。この操作部３３は、例えば、平面視六角形の操作用孔として、その操作用孔内に一般的な六角レンチを差し入れる構成とできる。この操作用孔の形状、位置は自由に決定できるので、操作部３３は、例えば、マイナスドライバ、プラスドライバーやトルクスドライバー等に対応した形状の凹部等としてもよい。
　また、図７に示すように、筒状を成すイモネジ式のケーシング３０を採用する場合は、図中に示すように、その筒軸方向一方の端部において、すりわり溝からなる操作部３６を設けることができる。
　ここで、リーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４単体の動作を考える。図８に示すように、リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の一方の突出部４２ａから出た磁束は、空気中に放出されコア４２の他方の突出部４２ａに入ることになる。この場合、図中の横方向を水平と考えると、図中のＡの位置における磁束は、ほぼ水平に通ることとなり、一般的なＩＣタグ１０１をこの位置に置くと、垂直（図中上下方向）に置いたときに感度が最大となる。
　この点、従来は、一般的なＩＣタグ１０１を、図のように上下方向を向いたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナと対向して水平に置いたときに、その通信距離は最大となり、垂直に置くと感度はほぼ０となって、通信することができないものであった。
　この発明のリーダライタ側アンテナ４４を利用することによって、垂直に置かれたＩＣタグ１０１を最大感度をもって読み書きすることができるＲＦＩＤシステムを実現すことが可能となった。
　なお、これらの各実施形態において、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４とリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４との間隔は殆ど０であるが、５ｍｍ程度までは十分に交信することができる。そして、間隔が０～５ｍｍ程度であれば、トロイダルコアの外径５ｍｍ、肉厚３ｍｍ程度の超小型タグであつても、十分に機能する。
１　　　　　　外輪
２　　　　　　内輪
３　　　　　　転動体
４　　　　　　保持器
１０　　　　　転がり軸受
１１　　　　　孔
２０，１０１　ＩＣタグ
２１　　　　　線材
２２　　　　　コア
２２ａ　突出部（一の突出部）
２２ｂ　基部
２２ｃ　突出部（他の突出部）
２２ｄ　端面
２２ｅ　切欠部
２３，１０３　ＩＣチップ
２４，１０４　タグ側アンテナ
３０　　　　　ケーシング
３１　　　　　凹部
３２　　　　　雄ネジ部
３３，３６　　操作部
３４　　　　　接着剤溜まり
３５　　　　　内面
４０，１１０　リーダライタ装置
４１　　　　　線材
４２　　　　　コア
４２ａ　突出部（一の突出部）
４２ｂ　基部
４２ｃ　突出部（他の突出部）
４２ｄ　端面
４２ｅ　切欠部
４３，１１３　リーダライタ
４４，１１４　リーダライタ側アンテナ
４５，１１５　マッチング回路
１２１　　　　座繰り穴
１２１ａ　　　底
１２１ｂ　　　開口
Ａ　　　　　　軸
Ｈ　　　　　　ハウジング
Ｍ　　　　　　金属体
ａ，ｂ　　　　充填材（接着剤）
ｃ　　　　　　接着剤

Claims (13)

  1. 　外輪（１）と内輪（２）の間に転動体（３）を介在させた転がり軸受（１０）が備える金属体（Ｍ）に非接触交信型のＩＣタグ（２０）を取付けたＩＣタグ付き軸受装置において、
    　前記ＩＣタグ（２０）は、そのＩＣタグ（２０）が備えるタグ側アンテナ（２４）と、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、
    　前記ＩＣタグ（２０）は、前記金属体（Ｍ）の表面に開口する孔（１１）内に収容されて、前記タグ側アンテナ（２４）は少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）を有してその各突出部（２２ａ，２２ｃ）が前記孔（１１）の開口側へ臨み、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）から伸びる磁束が、前記孔（１１）の開口の縁よりも内側を通って前記孔（１１）の外部へ至ることで、前記ＩＣタグ（２０）と前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できることを特徴とするＩＣタグ付き軸受装置。
  2. 　前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記基部（２２ｂ）又は前記突出部（２２ａ，２２ｃ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  3. 　前記コア（２２）は、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状であることを特徴とする請求項２に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  4. 　前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されて一の突出部（２２ａ）が他の突出部（２２ｃ）に囲まれており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記一の突出部（２２ａ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  5. 　前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）が筒状を成すケーシング（３０）内に収容されて構成され、前記突出部（２２ａ）の端面（２２ｄ）が前記ケーシング（３０）の筒軸方向一方の開口側へ臨むことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  6. 　前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２１）及び前記ＩＣチップ（２３）が、ケーシング（３０）に設けた凹部（３１）内に収容されて構成され、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）の端面（２２ｄ）が前記凹部（３１）の開口側へ臨むことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  7. 　前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）と、前記ケーシング（３０）の内面との間の空間に充填材（ａ）を配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  8. 　前記充填材（ａ）は、樹脂又はゴムであることを特徴とする請求項７に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  9. 　前記ＩＣタグ（２０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  10. 　前記ケーシング（３０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一つに記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  11. 　前記孔（１１）の底に凹状の接着剤溜まり（３４）を設け、前記接着剤（ｃ）は、その接着剤溜まり（３４）内に配置されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  12. 　前記ケーシング（３０）の外周に雄ネジ部（３２）を設け、前記ケーシング（３０）は、その雄ネジ部（３２）によって前記孔（１１）にねじ込み固定されることを特徴とする請求項５乃至８、１０又は１１のいずれか一つに記載のＩＣタグ付き軸受装置。
  13. 　前記雄ネジ部（３２）と前記孔（１１）の内面との間に接着剤（ｃ）を配置したことを特徴とする請求項１２に記載のＩＣタグ付き軸受装置。
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