CN103765444A - 附带ic标签的轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种附带IC标签的轴承装置，在该附带IC标签的轴承装置中能够可靠地进行IC标签与外部的读写器之间的信息通信。在附带IC标签的轴承装置中，在外圈（1）与内圈（2）之间夹设有滚动体（3）的滚动轴承（10）具备的金属体（M）安装有非接触通信型的IC标签（20），IC标签（20）在该IC标签（20）具备的标签侧天线（24）与外部的读写装置具备的读写器侧天线之间形成磁封闭回路，从而能够进行来自外部的信息的通信，IC标签（20）构成为收纳于在金属体（M）的表面开口的孔（11）内，标签侧天线（24）至少具有两个突出部（22a、22c），该各突出部（22a、22c）面向孔（11）的开口侧，从各突出部（22a、22c）延伸的磁通量通过比孔（11）的开口的边缘更靠内侧直至到达孔（11）的外部，从而能够形成能进行IC标签（20）与读写装置之间的信息的通信的上述磁封闭回路。

Description

附带IC标签的轴承装置

技术领域

本发明涉及安装有能够通过非接触通信进行信息的通信的IC标签的附带IC标签的轴承装置。

背景技术

近年来，使用了能够通过非接触通信进行信息的通信的RFID（Radio Frequency Identification；射频识别）技术的IC标签的小型化、低廉化进展，已经以物流领域为中心被广泛使用。

该IC标签特别是在机械领域中也正在使用。例如，在专利文献1、2中公开有在车轮用轴承装置等所使用的滚动轴承中，在其构成部件安装有IC标签的技术。在IC标签中能够存储该部件的种类、制造时期、制造批号、制造履历等各种识别信息。

根据上述的技术，在部件的保管时、流通时、使用前、使用中、使用后等的适当的时期，若读取存储于该IC标签的信息，则能够立即掌握该部件的识别信息。因此，例如，在维护时、故障时等，能够避免如以往那样，确认打在部件上的刻痕，利用制造商等具备的计算机、账本，调查部件的识别信息的麻烦。

但是，在机械领域所经销的部件通常多为金属制造的部件。因此，若将IC标签安装于金属体，则从该IC标签具备的天线发送的磁通量受金属体的影响，从而使标签的灵敏度大幅度地降低。若标签的灵敏度大幅度地降低，则产生无法在与外部的读写装置之间进行适当的通信，或者通信距离大幅度缩短的问题。

此外，通常公知有若使从IC标签的天线发送的磁通量通过导电率较高的材料（例如，金属材料）、透磁率较大的材料（例如由铁、镍、钴、各种化合物、铝硅铁粉、羰基铁、铁氧体（磁性材料）等构成的材料），则使标签的灵敏度降低。以下，将使上述的标签的灵敏度降低的材料总称为“金属体”。

因此，在将IC标签安装于由金属体构成的机械部件的情况下，将IC标签例如以天线整体从金属体的表面突出的方式粘贴固定于金属体，或者将IC标签以埋入的方式固定于密封部件、传感器壳体等附属的树脂部件（例如，参照专利文献1、2）。

另外，为了将IC标签以埋入的方式固定于金属体，例如如图9所示，也存在设置锪孔121的技术。锪孔121的内径伴随着从该孔的底部121a侧朝向向金属体M的表面的开口121b侧逐渐扩展。

因此，从IC标签101的天线发送的磁通量如图中的箭头那样，以比较短的距离通过金属体M，从而容易到达外部的读写装置的天线（未图示）（例如，参照专利文献3）。

专利文献1：日本特开2006-38189号公报

专利文献2：日本特开2006-46558号公报

专利文献3：日本特开2006-53603号公报

根据在上述图9中记载的IC标签101的固定构造，在金属体M设置锪孔121，因此在IC标签101的周围存在空间。因此，在维持IC标签101与读写装置之间的灵敏度的方面上，能够期待某种程度的效果。

但是，即使在该技术中，从IC标签101的天线发送的磁通量也无法完全避开金属体M而通过。如图中所示，原因是从天线延伸的磁通量从该天线相对于金属体M的表面朝并行的方向（图中的左右的方向）发送，然后，描绘曲线朝向外部的读写装置侧（图中的上方）。这样，磁通量的一部分与金属体M抵接，因此无法避免IC标签101与读写装置之间的灵敏度的降低。

另外，为了减少磁通量与金属体M的干扰，也考虑有使锪孔121的内径进一步增大的方法。但是，增大锪孔121的内径使IC标签20的固定状态变得不稳定。另外，若增大IC标签101的周围的空间，则IC标签101容易损伤，因此不优选。

若对该磁通量与金属体M的干扰进一步详细地说明，则现有的通常的RFID系统例如具有图10所示的结构。

如图中所示，为了满足从分离的位置同时读取处于较广的范围的多个IC标签（RFID标签）101的要求，与读写装置110的读写器连接的天线（以下，称为“读写器侧天线”）114在某种程度上被制作较大。而且，从该构造的读写器侧天线114遍布自由空间较广的范围释放读取所必要的13.56MHz的磁场。

若在读取可能范围内存在IC标签101，则IC标签101的天线（以下，称为“标签侧天线”）104收取来自读写器侧天线114的磁场，而获得IC芯片103的驱动电力，并且进行必要的处理，通过对已收取的磁场进行调制而回送作为结果的数据。

以该系统有效地发挥功能的方式对读写装置110的天线电路与IC标签101的天线电路正确地调谐为作为动作频率的13.56MHz，同时编入有整合的电路113。

在该系统的附近存在金属体（上述导电物质、上述磁性体等）的情况下，IC标签101的性能降低的原因存在几个。

第一，附近的金属体相对于读写器侧天线114与标签侧天线104形成短路，从而以减少读写器侧天线114的磁场的方式发挥作用，向IC标签101传递的传递能量减少，从而灵敏度降低。

即，从读写器侧天线114发射的磁通量回路横穿金属体从而产生涡流，该涡流在金属体的短路内作为热被消耗。其结果，传递至RFID标签的能量减少。另外，从RFID标签向读写器侧天线114的回答也同样地由于能量减少，而成为通信距离缩短、完全无法通信的状态。

为了防止该现象，减少通过该短路的磁通量的数量有效。基于上述的理由，采取将磁屏蔽片夹持于IC标签101与金属体之间等的对策。

第二，若在谐振电路的附近存在金属体（导电体），则能够列举谐振频率错开的问题。

根据电磁学的法则，若磁通量通过导电物质，则构成LC谐振电路的线圈的电感实际上减小，从而谐振频率增高。相反，若在线圈的附近存在磁性体，则通过线圈的磁通量以与透磁率成比例的方式增加，因此实际的电感增大，从而谐振频率降低。

通常，为了延长IC标签101的通信距离，谐振频率中的Q（品质因数）被适当地设定为较大，因此在频率一致时，传送效率提高，但若频率错开，则效率极端地降低，从而IC标签101的灵敏度降低。

作为该对策，以预先对谐振频率的变化进行修正的方式对谐振电路的谐振频率进行调整有效。另外，存在在金属体之间夹持磁性体片来使金属体的影响减小的方法。通过在相对于上述第一问题的对策中有效的夹持磁性体片的方法，能够沿增加方向对电感进行调整，因此需要在考虑所有的影响后对谐振频率进行调整。

但是，即使采取上述的各对策，在现有的技术中，使金属体的影响完全消失也很难，只要将IC标签101安装于金属体，灵敏度通常都降低。另外，即使采取对策，在天线的尺寸极端地小、无法将与金属体、磁性体之间的距离设为充分的情况下，无法制作可靠地进行动作的RFID系统。

发明内容

因此，本发明的课题在于，在滚动轴承具备的金属体安装有非接触通信型的IC标签的附带IC标签的轴承装置中，能够可靠地进行该IC标签与外部的读写器之间的信息的通信。

为了解决上述的课题，本发明采用如下结构，即一种附带IC标签的轴承装置，其在外圈与内圈之间夹设有滚动体的滚动轴承所具备的金属体安装有非接触通信型的IC标签，上述IC标签在该IC标签所具备的标签侧天线与外部的读写装置所具备的读写器侧天线之间形成磁封闭回路，从而能够与外部进行信息的通信，上述IC标签收纳于在上述金属体的表面开口的孔内，上述标签侧天线至少具有多个突出部，该各突出部面向上述孔的开口侧，从上述各突出部延伸的磁通量比上述孔的开口的边缘更通向内侧直至到达上述孔的外部，从而能够形成能进行上述IC标签与上述读写装置之间的信息的通信的上述磁封闭回路。

此外，在该结构中，为了进行附带IC标签的轴承装置所具备的IC标签与信息的通信，而需要使用与该附带IC标签的轴承装置不同的（外部的）读写装置。

该读写装置具备能够进行上述IC标签的标签侧天线与信息的收发的读写器侧天线。即，从上述标签侧天线的突出部延伸的磁通量通过比设置于金属体的孔的开口的边缘更靠内侧，能够在与该读写器侧天线之间构成磁封闭回路。读写装置以及读写器侧天线只要能够通过该磁封闭回路进行信息的通信，则能够采用各种结构。

例如，作为读写器侧天线的结构，与标签侧天线同样地，至少具有多个突出部，该各突出部能够构成为与标签侧天线的各突出部对置。

即，上述的结构采用不使用于进行信息的收发的磁通量通过金属体的方法。

将读写装置具备的读写器侧天线与IC标签具备的标签侧天线连接的磁通量截留在该两天线内，若采用不向周围泄漏的形式，则该磁封闭回路不受周围的金属体的影响。

在该结构中，上述至少多个突出部设置于由透磁率较大的材料构成的芯材，该多个突出部被基部连结，上述IC标签能够采用在上述基部或者上述突出部卷绕由导体构成的线材而构成上述标签侧天线，并且将IC芯片与上述线材的两端部连接的结构。另外，作为该芯材，例如，能够采用将环形芯材沿着周向分割成多个的形状的结构。

另外，作为其他的结构，上述至少多个突出部设置于由透磁率较大的材料构成的芯材，该多个突出部被基部连结，一个突出部被其他的突出部包围，上述IC标签能够采用在上述一个突出部卷绕由导体构成的线材而构成上述标签侧天线，并且将IC芯片与上述线材的两端部连接的结构。

若对上述的结构进行说明，则通常作为电力、信号的高效率的传递机构，公知有变压器、线圈。上述部件是为了将由上述第一侧的线圈产生的磁通量高效地导入第二侧线圈，而使磁通量容易通过，换句话说使用透磁率与空气相比较大的硅钢板、铁氧体芯材而截留磁通量，高效地传递的构造。

本发明应用上述的构造，在读写器侧天线与标签侧天线中使用两个线圈，即，构成将该两个线圈（由导体构成的线材）分别卷绕于由构成磁封闭回路的透磁率较大的材料构成的芯材的构造的标签系统。

从读写器侧天线产生的磁通量与使用透磁率较大的材料，即强磁性体等作为芯材的材料，从而在通常的空气中使用的天线相比成为较大的磁通量密度，结合系数也增大。另外，该磁通量的大部分被透磁率与空气相比较大的磁性体的芯材内部截留，因此磁通量向外部的泄漏变小。

该情况是已经说明的在附近存在金属体（上述导电物质、上述磁性体等）的情况下的IC标签的性能降低的理由，存在几乎完全除去泄漏磁通量的负面影响的效果。

相同的情况在标签侧天线也存在。即使形成使读写器侧天线（卷绕了由导体构成的线材的芯材）与标签侧天线（卷绕了由导体构成的线材的芯材）对置的构造，在相互接触的情况下当然，在存在若干的间隙的情况下，结合系数也下降，谐振频率也错开，但能够充分地进行动作。

此外，若在由透磁率较大的磁性材料制作的一组芯材卷绕线圈，则线圈的电感增加，但该增加的比例在RFID标签的芯材与天线的芯材紧贴的状态下最大，伴随着两者的间隙增大而变小。该系数被称为电感系数（AL）。

如上，线圈的电感因两芯材的间隙的大小而变化，因此在通信距离成为最大的位置，以能够获得最佳的电感的方式优选对线圈的匝数进行调整。

即便在该状态下，也成为从芯材的一端出去的磁通量被与空气相比透磁率较大的材料的端面（上述突出部的端面）吸入的印象，泄漏磁通量充分小，成为不受周围的金属体的影响的RFID系统。

接下来，对标签的小型化进行说明。

在未内置电池等电源的无源类型的RFID标签中，作为驱动标签的IC芯片的能量，通过来自从阅读机的天线放射的磁场的电磁感应而将在RFID标签的线圈产生的感应电作为其动力源。

若磁通量密度决定，则通过线圈的匝数n与线圈的截面积S决定产生的电压。

根据使用的IC芯片的特性，决定动作所需要的最低端子电压，因此若将标签设为小型，则线圈的截面积S缩小，从而导致电压不足。

在线圈两端产生的电压V能够利用下式表示。

公式1

$V=-\mathrm{nS}\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}}$

V：产生电压

n：线圈匝数

S：线圈的截面积

B：磁通量密度

因此，若明确放置线圈的场所的磁通量密度，则能够动作的最小的线圈直径决定，若进一步将线圈设为小型，则需要提高磁通量密度。

在本发明中，在标签侧天线与阅读机侧天线采用使用了透磁率较高的材料的磁封闭回路，从而即使利用小型的天线施加于阅读机侧天线的电力较小，也能够在标签侧天线获得IC芯片能够动作的电压。

同样地，即便是小型的天线尺寸也能够高效地传送来自标签侧的响应信号。

根据以上的原理，能够实现作为目前无法实现的小型的RFID标签。

此外，作为上述芯材，例如能够使用对磁性体的粉末进行烧结或者成型的部件。此时，在使用环形芯材的情况下，将磁性体的粉末烧结或者成型为环状（Ring）。将上述部件分割成多个，从而也可以设为具有被基部连结的两个突出部的侧面观察为C字状的芯材。另外，代替形成环状的环形芯材，例如使用口字状的芯材，并将该芯材分割成多个，从而也可以设为具有被基部连结的两个突出部的侧面观察为コ字状的芯材。

另外，芯材的制法不限定于上述分割的方法，也可以以成为具有被基部连结的至少多个突出部的形状的方式对磁性体的粉末进行烧结或者成型。例如，也可以设为具有被基部连结的两个突出部的侧面观察为“コ”字状或者C字状等的芯材，另外，也可以设为具有被基部连结的三个突出部的侧面观察为E字状的芯材。并且，也能够采用形成为具有被基部连结并朝相同方向突出的多个突出部，一个突出部被弧状或者环状、形成其他形状的其他的突出部包围的壶状的芯材。

作为磁性体的粉末例如使用铁氧体、羰基铁、铁、镍、钴、或者上述的化合物等的磁性材料，优选使上述材料烧结或者成型的材料。另外，芯材除了烧结材料以外也能够利用透磁率较高的材料，例如，硅钢板、强磁性铁镍合金材料，超强磁性铁镍合金材料等，另外若涡流的损失不成为问题，则不使用层叠材料而使用纯粹的材料也能够实现。

此外，作为芯材的透磁率优选为1～2000，但实际上若为2～100也不存在问题。

另外，虽获得将读写器侧天线的芯材以及线材的结构设为与标签侧天线的结构相同，但也能够通过改变两者的形状、材质来最佳化。

此处，将IC标签的天线与读写器的天线的间隔设定为0～5mm，将芯材的外形设定为宽度2～6mm，壁厚为1～4mm，能够实现可靠地进行动作的RFID系统。

在上述的各结构中，能够采用将上述IC标签的上述标签侧天线以及上述IC芯片收纳于外壳内的结构。

此时，例如能够采用构成为将上述标签侧天线以及上述IC芯片收纳于形成筒状的外壳内，从而上述各突出部的端面面向上述外壳的筒轴方向一方的开口侧的结构。

或者，能够采用构成为将上述标签侧天线以及上述IC芯片收纳于在外壳设置的凹部内，从而上述各突出部的端面面向上述凹部的开口侧的结构。

通过将IC标签的标签侧天线以及IC芯片收纳于外壳内，假设即使在对金属体作用外力的情况下，也能够抑制该外力施加于标签侧天线、IC芯片。另外，通过该外壳，也能够防止异物碰撞到标签侧天线以及IC芯片而使其损伤。

此外，该外壳可以为金属制造也可以为树脂制造，但在使用关闭上述标签侧天线的突出部面对的一侧的外壳的情况下，至少该关闭的一侧的材料优选为不降低灵敏度的材料，例如为树脂制造。

另外，能够采用在上述标签侧天线以及上述IC芯片与上述外壳的内表面之间的空间配置填充材料的结构。

若使用填充材料，则能够将标签侧天线以及IC芯片坚固地固定于外壳，因此能够进一步提高IC标签的耐久性。另外，通过该填充材料能够进一步可靠地防止异物侵入外壳内。此外，作为该填充材料的材料例如能够采用树脂或者橡胶等。

另外，上述IC标签能够采用通过粘合剂固定于上述孔内的结构。另外，在使用上述外壳的情况下，能够采用通过粘合剂将该外壳固定于上述孔内的结构。此时，外壳也可以通过粘合剂直接固定于孔内表面，通过粘合剂将与外壳一体固化的填充材料固定于孔内表面，从而也可以将外壳间接地固定于孔内表面。

另外，若采用在上述孔的底部设置凹状的粘合剂收存处，在该粘合剂收存处内配置粘合剂的结构，则能够进一步提高IC标签、外壳与孔内表面粘合的粘合强度。

并且，能够采用在上述外壳的外周设置外螺纹部，通过该外螺纹部将上述外壳旋入固定于上述孔的结构。

若将外壳旋入固定于金属体的孔，则IC标签安装于金属体变得容易。另外，对该外壳的旋入量（相对于孔的深度方向的旋入量）进行增减，从而能够将IC标签的标签侧天线的位置（深度）相对于金属体的表面进行调整。因此，标签的灵敏度调整也变得容易。

此外，该外壳优选形成完全进入设置于金属体的孔内的结构。若外壳完全进入孔内，则能够进一步可靠地防止由异物碰撞到外壳而引起的损伤等。

另外，作为该外壳，例如能够形成具有比形成有上述外螺纹部的部分（以下，称为“螺纹形成部”）粗的头部，并以头部位于孔的开口侧的方式将该螺纹形成部旋入孔的底侧的结构。此时，形成于金属体的孔优选形成锪孔。

作为IC标签的收纳空间例如预先在该头部形成凹部，从而能够将IC标签的标签侧天线、IC芯片收纳于该头部的凹部。或者预先形成沿上述旋入方向贯通该螺纹形成部与头部的孔，从而能够将IC标签的标签侧天线、IC芯片收纳于该孔内。

作为外壳的其他的结构，也可以形成不具有上述头部的圆柱状、圆筒状的所谓固定螺钉式的外壳。此时，作为IC标签的收纳空间例如预先在该外壳的端面（朝向金属体的表面的一侧的端面）形成凹部，能够将IC标签的标签侧天线、IC芯片收纳于该凹部。或者，预先在该外壳形成贯通上述旋入方向全长的孔，从而能够将IC标签的标签侧天线、IC芯片收纳收纳于该孔内。

并且，在上述的外壳设置外螺纹部的结构中，在上述外螺纹部与上述孔的内表面之间配置粘合剂，通过该粘合剂，也能够发挥防松的效果。

本发明采用不使用于进行信息的收发的磁通量通过金属体的方法，因此能够采用将读写装置具备的读写器侧天线与IC标签具备的标签侧天线连接的磁通量截留在该两天线内，从而不向周围泄漏的形式。因此，该磁封闭回路能够不受周围的金属体的影响，从而能够可靠地进行滚动轴承的金属体具备的IC标签与外部的读写装置之间的信息的通信。

即，从IC标签的标签侧天线的一个突出部出去的磁通量几乎被对置的读写装置的读写器侧天线的一个突出部吸收，从该读写器侧天线的其他的突出部出去的磁通量几乎被对置的标签侧天线的其他的突出部吸收。因此，即使将IC标签埋入金属体，也很难受周围的金属体的影响，从而能够与读写装置可靠地进行通信。

另外，由该读写装置的天线模块、标签侧天线、IC芯片等构成的IC标签模块选择耐热性、耐药品性、以及耐水性较高的材料，从而能够实现耐久性较高的RFID系统。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的附带IC标签的轴承装置的主要部分放大剖视图。

图2表示IC标签与读写装置之间的作用，图2（a）是表示使IC标签与读写装置接近的状态的局部剖视图，图2（b）是埋入IC标签的金属体侧的仰视图。

图3表示图2的变形例，图3（a）是使IC标签与读写装置接近的状态的局部剖视图，图3（b）是埋入IC标签的金属体侧的仰视图。

图4表示图2的进一步的变形例，图4（a）表示使IC标签与读写装置接近的状态的局部剖视图，图4（b）是埋入IC标签的金属体侧的仰视图。

图5表示本发明的其他的实施方式，图5（a）是表示使IC标签与读写装置接近的状态的局部剖视图，图5（b）是表示使IC标签与读写装置接近的状态的立体图，图5（c）是IC标签的仰视图。

图6（a）、图6（b）、图6（c）分别是表示IC标签设置于金属体的设置构造的剖视图。

图7表示外壳的详细，图7（a）是俯视图，图7（b）是主视图，图7（c）是剖视图，图7（d）是立体图。

图8是表示使IC标签与读写装置接近的状态的示意图。

图9是现有例的剖视图。

图10是表示使现有例的IC标签与读写装置接近的状态的说明图。具体实施方式

基于附图对本发明的一实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式是在外圈1与内圈2之间夹设有滚动体3的滚动轴承10所具备的金属体M安装有非接触通信型的IC标签20的附带IC标签的轴承装置。

在本实施方式中，采用双列的圆锥滚子轴承，但也可以采用圆筒滚子轴承、球轴承等其他种类的滚动轴承。

另外，为了与该附带IC标签的轴承装置具备的IC标签进行信息的通信，而使用与该附带IC标签的轴承装置不同的（外部的）读写装置40（参照图2～图4）。

如图1所示，IC标签20收纳于在作为金属体M的外圈1以及内圈2的轴向端面开口的孔11内。此外，安装有IC标签20的部件也可以是除外圈1、内圈2以外的其他的部件的金属体M。

在本实施方式的滚动轴承10中，内圈2被位于图中左侧的按压部件5朝向图中右侧按压，从而对轴承施加预压。因此，在读取存储于在内圈2安装的IC标签20的信息的情况下，例如，在卸下按压部件5从而使IC标签20露出后，使读写装置40接近该IC标签20。

另外，在读取存储于在外圈1安装的IC标签20的信息的情况下，同样地，在对滚动轴承10及其周边的部件进行分解后，进行动作直至能够使读写装置40接近该IC标签20的程度。

当然，在不伴随着部件的分解而能够使读写装置40接近IC标签20的情况下，不需要滚动轴承10的分解。

对IC标签20的结构进行说明。IC标签20在由透磁率较大的材料构成的芯材22卷绕由导体构成的线材21而构成标签侧天线24。此处，所谓透磁率较大的材料即为强磁性体等，例如能够列举有由铁、镍、钴、各种化合物、铝硅铁粉、羰基铁、铁氧体等构成的材料。

如图2所示，芯材22具有朝相同方向突出的圆弧状的一对突出部22a、22c，该突出部22a、22c彼此被圆弧状的基部22b连结，作为整体形成侧面观察为C字状。即，标签侧天线24的突出部22a、22c是形成侧面观察为C字状的芯材22的两端部。

在本实施方式中，芯材22采用将形成环状的环形芯材沿着周向分割成两个的部件。所谓环形芯材是将磁性体的粉状体烧结为环状的部件。作为磁性体的粉状体能够使用羰基铁、铁氧体等各种磁性材料。此外，也可以是不伴随着上述的分割，而将上述磁性体烧结为侧面观察为C字状的部件。

另外，在本实施方式中，该对突出部22a、22c的端面22d分别形成为平面。为了使磁通量稳定，突出部22a、22c的端面22d优选如上形成平面。

另外，虽优选该平面彼此位于同一面内，但未必限定于位于同一面内的结构，只要能够允许标签的灵敏度，平面彼此的位置关系（上述突出方向、朝将突出部22a、22c彼此连接的方向等的位置关系）、朝向能够自由地设定。

IC芯片23与卷绕于其芯材22上的线材21的两端部连接。IC芯片23具有通过标签侧天线24收取来自后述的读写器侧天线44的磁场，而获得IC芯片23的驱动电力，并且进行必要的处理，通过对已收取的磁场进行调制而回送作为结果的数据的功能。

如图2所示，标签侧天线24的一对突出部22a、22c在金属体M的孔11内表面向该孔11的开口侧。换句话说，一对突出部22a、22c的端面朝向孔11的开口侧。

对读写装置40的结构进行说明。读写装置40与IC标签20同样地，在由透磁率较大的材料构成的芯材42卷绕由导体构成的线材41而构成读写器侧天线44。对于该材料而言与标签侧天线24的芯材22的情况相同。

读写器侧天线44的芯材42的形状与标签侧天线24的芯材22相同，如图2所示，具有朝相同方向突出的圆弧状的一对突出部42a、42c，该突出部42a、42c彼此被圆弧状的基部42b连结，作为整体形成侧面观察为C字状。即，读写器侧天线44的突出部42a、42c是形成侧面观察为C字状的芯材42的两端部。芯材42采用将形成环状的环形芯材沿着周向分割成两个的部件。

另外，卷绕于该芯材42的线材41的两端与读写装置40具备的读写器43的匹配电路45连接。

通常，读写器的天线端子设计为阻抗50Ω，因此通过匹配电路的动作将天线线圈的电感整合为50Ω，从而能够将读写器的输出高效地传送至天线，并且能够将来自标签的信号输入读写器而不对其进行衰减。

在IC标签20与读写装置40之间进行信息的收发时，在打开该读写装置40的电源能够进行收发的状态下，如图2所示，以读写器侧天线44的突出部42a、42c的位置与标签侧天线24的突出部22a、22c一致的方式使读写器侧天线44的突出部42a、42c与标签侧天线24的突出部22a、22c对置。

在该状态下，如在图2中利用箭头表示地那样，从标签侧天线24的各突出部22a、22c延伸的磁通量（包括从各突出部出去的磁通量与进入各突出部的磁通量双方）的大体通过比金属体M的孔11的开口的边缘更靠内侧直至该孔11的外部。由此，能够以能够进行IC标签20与读写装置40之间的信息的通信的灵敏度形成磁封闭回路。

此时，形成芯材22、42的分割前的环形芯材呈环状，并且是透磁率较大的材料。若在该芯材上卷绕由导体构成的线材而形成螺旋状，则从导线线圈产生的磁通量的大部分滞留于芯材内，磁通量几乎不泄漏到芯材外。通过该作用，即使将IC标签20埋入金属体M，磁通量也很难受周围的金属体M的影响。另外，相同构造的标签侧天线24与读写器侧天线44相向，从而两天线24、44形成与环形芯材相同的形状的环状，从而能够可靠地进行通信。

即，例如，从IC标签20的标签侧天线24的一个突出部22a出去的磁通量几乎被对置的读写装置40的读写器侧天线44的一个突出部42a吸收，从该读写器侧天线44的其他的突出部42c出去的磁通量几乎被对置的标签侧天线24的其他的突出部22c吸收。因此，即使将IC标签20埋入金属体M，也很难受周围的金属体M的影响，从而能够与读写装置40可靠地进行通信。

另外，作为在本RFID标签系统中采用的闭合磁回路技术（ClosedMagnetic Loop Technology）的进一步的优点，能够列举将从天线放射的磁通量截留在芯材内部的效果较大，其结果，从天线端向自由空间放射的电磁能量较小。该情况意味着本系统给予其他的电子设备的影响非常小。

在本实施方式中，将IC标签20的标签侧天线24以及IC芯片23收纳于外壳30内。另外，各突出部22a、22c的端面22d成为面向外壳30的筒轴方向一方的开口侧的结构。

将IC标签20的标签侧天线24以及IC芯片23收纳于外壳30内，从而假设即使在对金属体M作用外力的情况下，也能够抑制该外力施加于标签侧天线24、IC芯片23。另外，通过该外壳30也能够防止异物碰撞到标签侧天线24以及IC芯片23而使其损伤。

并且，在本实施方式中，在标签侧天线24以及IC芯片23与外壳30的内表面35之间的空间配置填充材料a。

若使用填充材料a，则能够将标签侧天线24以及IC芯片23坚固地固定于外壳30，因此能够进一步提高IC标签20的耐久性。另外，通过该填充材料a，能够进一步可靠地防止异物侵入外壳30内。此外，作为该填充材料a的材料例如能够采用树脂或者橡胶等。另外，也能够将充填于该外壳30内的填充材料a的材料设为粘合剂。

收纳该IC标签20的外壳30能够设为直接嵌入固定于金属体M的孔11内等。但是，为了对外壳30更加坚固地固定，如图2所示，优选在外壳30与金属体M的孔11的内表面之间配置填充材料b。作为该填充材料b的材料，例如能够采用树脂或者橡胶等，但特别地优选设为粘合剂。填充材料b也发挥通过其弹性从振动、外壳30的变形中保护IC标签20的效果。

此外，在不使用外壳30的情况下，能够将IC标签20直接嵌入固定于金属体M的孔11内等。但是，为了对IC标签20更加坚固地固定，而优选使用上述填充材料b。

图3表示本发明的IC标签20的变形例。该变形例的IC标签20代替上述的侧面观察为C字状的芯材22、42，而采用侧面观察为コ字状的芯材22、42。

如图3所示，各芯材22、42具有朝向相同方向呈直线状突出的一对突出部22a、22c；42a、42c，该突出部22a、22c；42a、42c彼此被直线状的基部22b、42b连结。即，标签侧天线24、读写器侧的各突出部22a、22c；42a、42c分别是形成侧面观察为コ字状的芯材22、42的两端部。

在该变形例中，芯材22、42例如能够采用将形成口字状的芯材分割成两个的部件。对于该材料而言，与环形芯材的情况相同。另外，也可以是不伴随着上述的分割，而将磁性体烧结为侧面观察为コ字状的部件。

图4表示本发明的IC标签20的进一步的变形例。该变形例的IC标签20如图中所示代替上述的侧面观察为C字状的芯材22、42，而采用侧面观察为E字状的芯材22、42。

卷绕于各芯材22、42的线材21、41卷绕于朝向相同方向呈直线状突出的三条突出部22a、22c；42a、42c中的各自中央的突出部22a、42a。

磁通量成为例如从IC标签20的标签侧天线24的中央的突出部22a出去的磁通量几乎被对置的读写器侧天线44的中央的突出部42a吸收，另外，从该读写器侧天线44的两端的突出部42c、42c出去的磁通量几乎被对置的标签侧天线24的两端的突出部22c、22c吸收的形态。

图5表示其他的实施方式。本实施方式采用壶形状的芯材22。芯材22的形状成为位于中心部的圆柱状的突出部（一个突出部）22a被位于周围的形成弧状的突出部（其他的突出部）22c包围。形成弧状的突出部22a隔着中央的突出部22a分别设置于两侧而形成环状的周壁部。

另外，位于中央的圆柱状的一个突出部22a与两侧的弧状的突出部22c被形成圆盘状的基部22b连结。

在该IC标签20中，在中央的一个突出部22a的外周面卷绕由导体构成的线材21而构成标签侧天线24，将IC芯片23与该线材21的两端部连接。卷绕于芯材22的一个突出部22a的线材21被从形成弧状的其他的突出部22c、22c之间的切口部22e拉向芯材22外直至IC芯片23。

另外，对于读写器侧天线44而言，也为与标签侧天线24同样的结构，采用壶形状的芯材42。芯材42的形状成为位于中心部的圆柱状的突出部（一个突出部）42a被位于周围的形成弧状的突出部（其他的突出部）42c包围。形成弧状的突出部42a隔着中央的突出部42a分别设置于两侧而形成环状的周壁部。

另外，位于中央的圆柱状的一个突出部42a与两侧的弧状的突出部42c被形成圆盘状的基部42b连结。

另外，卷绕于该芯材42的一个突出部42a的外周面的线材41的两端与读写装置40具备的读写器43的匹配电路45连接。卷绕于芯材42的一个突出部42a的线材41被从形成弧状的其他的突出部42c、42c之间的切口部42e拉向芯材42外直至读写器43的匹配电路45。

通常，读写器的天线端子设计为阻抗50Ω，因此通过匹配电路的动作将天线线圈的电感整合为50Ω，从而能够将读写器的输出高效地传送至天线，并且能够将来自标签的信号输入读写器而不对其进行衰减这点相同。

此外，在各芯材22、42中，中央的一个突出部22a、42a与形成周壁部的其他的突出部22c、42c的各端面22d、42d分别形成为平面。为了使磁通量稳定，两突出部22a、22c；42a、42c的端面22d，42d优选如上形成平面。

另外，该平面彼此优选处于同一面内，但未必限定于处于同一面内的结构，只要能够允许标签的灵敏度，平面彼此的位置关系、朝向能够自由地设定。

在本实施方式中，在IC标签20与读写装置40之间进行信息的收发时，在打开该读写装置40的电源能够进行收发的状态下，如图5（a）所示，以读写器侧天线44的一个突出部42a的位置与标签侧天线24的一个突出部22a的位置一致的方式，并且以读写器侧天线44的其他的突出部42c的位置与标签侧天线24的其他的突出部22c的位置一致的方式使两天线24、44彼此对置。

在该状态下，如在图5（a）中利用箭头表示的那样，从标签侧天线24的突出部22a、22c延伸的磁通量（包括从各突出部出去的磁通量与进入各突出部的磁通量双方）的大体通过比金属体M的孔11的开口的边缘更靠内侧直至该孔11的外部。由此，能够以能够进行IC标签20与读写装置40之间的信息的通信的灵敏度形成磁封闭回路。

即，如图5（a）所示，成为从IC标签20的位于标签侧天线24的中央的一个突出部22a出去的磁通量几乎被对置的位于读写器侧天线44的中央的一个突出部42a吸收，另外，从位于该读写器侧天线44的外缘的其他的突出部42c、42c出去的磁通量几乎被位于对置的标签侧天线24的外缘的其他的突出部22c、22c吸收的形态。

此时，标签侧天线24与读写器侧天线44为相同的形状、相同的大小，并且，成为以包围一个突出部22a、42a的方式配置有俯视为圆形的其他的突出部22c、42c。因此，若使一个突出部22a、42a的位置（一个突出部22a、42a的中心轴彼此的位置）一致，则IC标签20与读写装置40处于其中心轴周围的任一相对方位，其他的突出部22c、42c彼此的位置也与能够收发的状态一致。

即，采用了该壶型的芯材22、42的IC标签20以及读写装置40能够作为全方位标签发挥功能，若使IC标签20标签侧天线24与读写器侧天线44的天线中心一致，则能够充分发挥功能，对于双方的中心轴周围而言，不需要以无指向性使角度一致，因此读取作业变得容易并且可靠。

此外，在本实施方式中，标签侧天线24与读写器侧天线44采用了分别位于中心部的圆柱状的突出部（一个突出部）22a、42a被位于周围的形成弧状的突出部（其他的突出部）22c、42c包围的结构，但一个突出部22a不限定于圆柱状的部件，例如能够采用棱柱状的形状、圆锥台状、角锥台状的形状等各种形状。另外，其他的突出部22c只要是形成与一个突出部22a、42a的外周连续或者断续的周壁部即可，只能能够确保导线21、41的引出位置，例如，也可以设为遍布整周上的环状的突出部22c等。

此外，标签侧天线24与读写器侧天线44通常为相同的形状、相同的大小，但例如与标签侧天线24相比增大读写器侧天线44，或者通过与上述相反的组合也能够充分发挥功能。

并且，图6（a）表示其他的实施方式。本实施方式将IC标签20的标签侧天线24以及IC芯片23收纳于在外壳30设置的凹部31内。外壳30以该凹部31朝向金属体M的孔11的开口侧的方式固定于金属体M。

在外壳30的凹部31内，标签侧天线24的各突出部22a、22a的端面面向外壳30的凹部31的开口侧，即，金属体M的孔11的开口侧。此外，IC标签20、与IC标签20对应的读写装置40的结构在上述的任意的实施方式中均能够采用。

另外，在外壳30的外周设置有外螺纹部32。外壳30通过其外螺纹部32旋入固定于金属体M的孔11。此时，优选在孔11的内表面预先形成有与外壳30的外螺纹部32对应的内螺纹部，但也可以成为通过外螺纹部32的旋入，在孔11的内表面形成有内螺纹部的所谓的自攻螺钉的形态。

若外壳30旋入固定于金属体M的孔11，则将IC标签20安装于金属体M，以及将其取下变得容易。另外，IC标签20的再利用也能够变得容易。

另外，通过对该外壳30旋入孔11的旋入量（相对于孔11的深度方向的旋入量）进行增减，能够对IC标签20的标签侧天线24的位置（深度）相对于金属体M的表面进行调整。因此，标签的灵敏度调整变得容易。此外，在采用由上述的筒状的外壳30等、其他的形状构成的外壳30的情况下，也能够形成设置上述的外螺纹部32的结构。

此外，如图6所示，该外壳30优选形成完全进入设置于金属体的孔内的结构。特别地也可以形成不具有螺钉的头部的圆柱状、圆筒状的所谓固定螺钉式的外壳30。如上，若外壳30完全进入孔11内，则能够进一步可靠地防止由异物碰撞到IC标签20、外壳30引起的损伤等。另外，安装了IC标签20后的金属体M的表层的加工也成为可能。

在该图6（a）所示的实施方式中，将金属体M的孔11的底部的形态设为伴随着增加其深度而逐渐缩径的锥形状（研钵状）。另外，将外壳30的底部的形态设为与其孔11的底部紧密地面接触的锥形形状。

因此，若将外壳30旋入，而使该外壳30的底部与孔11的底部严密地面接触，则通过其接触面之间的摩擦力，能够有助于外壳30的防松。

另外，作为其他的形态，例如，如图6（b）、图6（c）所示，也能够在上述孔11的底部设置凹状的粘合剂收存处34。在该粘合剂收存处34能够配置填充材料c。若采用粘合剂作为该填充材料c，则能够进一步提高IC标签20、外壳30与孔11内表面粘合的粘合强度。

并且，在外壳30的外螺纹部32与孔11的内表面之间配置粘合剂，通过该粘合剂，也能够发挥防松的效果。

对于外壳30而言，通过将操作用的夹具等插入设置于朝向孔11的开口侧的面的操作部33，能够进行旋入及其相反方向的旋转操作。该操作部33例如能够构成为将通常的六角扳手插入作为俯视为六角形的操作用孔的操作用孔内。该操作用孔的形状、位置能够自由地决定，因此操作部33例如也可以形成与一字改锥、十字改锥、扭矩改锥等对应的形状的凹部等。

另外，如图7所示，在采用形成筒状的固定螺钉式的外壳30的情况下，如图中所示，能够在该筒轴方向一方的端部设置由螺旋开槽构成的操作部36。

此处，考虑读写装置40的读写器侧天线44单体的动作。如图8所示，从读写器侧天线44的芯材42的一方的突出部42a出去的磁通量被释放到空气中而进入芯材42的另一方的突出部42a。在该情况下，若将图中的横方向考虑为水平，则图中的A位置的磁通量几乎水平地通过，从而若将通常的IC标签101置于该位置，则在垂直（图中上下方向）地放置时灵敏度成为最大。

该点，以往，在将通常的IC标签101以如图那样与朝向上下方向的读写装置的读写器侧天线对置的方式水平地放置时，其通信距离成为最大，若垂直地放置，则灵敏度几乎成为0，无法进行通信。

利用本发明的读写器侧天线44，从而能够实现能够以最大灵敏度读写垂直地放置的IC标签101的RFID系统。

此外，在上述的各实施方式中，IC标签20的标签侧天线24与读写装置40的读写器侧天线44之间的间隔几乎为0，但能够充分地进行通信直至5mm左右。而且，若间隔为0～5mm左右，则即使是环形芯材的外径为5mm，壁厚为3mm左右的超小型标签，也充分地发挥功能。符号说明

1…外圈；2…内圈；3…滚动体；4…保持器10…滚动轴承；11…孔；20、101…IC…标签；21…线材；22…芯材；22a…突出部（一个突出部）；22b…基部；22c…突出部（其他的突出部）；22d…端面；22e…切口部；23、103…IC芯片；24、104…标签侧天线30…外壳；31…凹部；32…外螺纹部；33、36…操作部；34…粘合剂收存处；35…内表面；40、110…读写装置；41…线材；42…芯材；42a…突出部（一个突出部）；42b…基部；42c…突出部（其他的突出部）；42d…端面；42e…切口部；43、113…读写器；44、114…读写器侧天线；45、115…匹配电路；121…锪孔；121a…底；121b…开口；A…轴；H…壳体；M…金属体；a、b…填充材料（粘合剂）；c…粘合剂。

Claims (13)

1.一种附带IC标签的轴承装置，在外圈（1）与内圈（2）之间夹设有滚动体（3）的滚动轴承（10）所具备的金属体（M）安装有非接触通信型的IC标签（20），

所述附带IC标签的轴承装置的特征在于，

所述IC标签（20）在该IC标签（20）所具备的标签侧天线（24）与外部的读写装置所具备的读写器侧天线之间形成磁封闭回路，从而能够与外部进行信息的通信，

所述IC标签（20）收纳于在所述金属体（M）的表面开口的孔（11）内，所述标签侧天线（24）至少具有多个突出部（22a、22c），所述各突出部（22a、22c）面向所述孔（11）的开口侧，从所述各突出部（22a、22c）延伸的磁通量比所述孔（11）的开口的边缘更通向内侧直至到达所述孔（11）的外部，从而能够形成能进行所述IC标签（20）与所述读写装置之间的信息的通信的所述磁封闭回路。

2.根据权利要求1所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述至少多个突出部（22a、22c）设置于由透磁率大的材料构成的芯材（22），该多个突出部（22a、22c）通过基部（22b）连结，所述IC标签（20）形成为：在所述基部（22b）或者所述突出部（22a、22c）卷绕由导体构成的线材（21）而构成所述标签侧天线（24），并且将IC芯片（23）与所述线材（21）的两端部连接。

3.根据权利要求2所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述芯材（22）呈将环形芯材沿着周向分割成多个的形状。

4.根据权利要求1所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述至少多个突出部（22a、22c）设置于由透磁率大的材料构成的芯材（22），该多个突出部（22a、22c）被基部（22b）连结，一个突出部（22a）被其他突出部（22c）包围，所述IC标签（20）形成为：在所述一个突出部（22a）卷绕由导体构成的线材（21）而构成所述标签侧天线（24），并且将IC芯片（23）与所述线材（21）的两端部连接。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述IC标签（20）构成为将所述标签侧天线（24）以及所述IC芯片（23）收纳于呈筒状的外壳（30）内，所述突出部（22a）的端面（22d）面向所述外壳（30）的筒轴方向一方的开口侧。

6.根据权利要求2～4中任一项所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述IC标签（20）构成为将所述标签侧天线（21）以及所述IC芯片（23）收纳于设置于外壳（30）的凹部（31）内，所述各突出部（22a、22c）的端面（22d）面向所述凹部（31）的开口侧。

7.根据权利要求5或6所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

在所述标签侧天线（24）以及所述IC芯片（23）与所述外壳（30）的内表面之间的空间配置填充材料（a）。

8.根据权利要求7所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述填充材料（a）为树脂或者橡胶。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述IC标签（20）通过粘合剂（b、c）固定于所述孔（11）内。

10.根据权利要求5～8中任一项所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

所述外壳（30）通过粘合剂（b、c）固定于所述孔（11）内。

11.根据权利要求9或10所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

在所述孔（11）的底设置凹状的粘合剂收存处（34），所述粘合剂（c）配置于该粘合剂收存处（34）内。

12.根据权利要求5～8、10或11中任一项所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

在所述外壳（30）的外周设置外螺纹部（32），所述外壳（30）通过该外螺纹部（32）旋入固定于所述孔（11）。

13.根据权利要求12所述的附带IC标签的轴承装置，其特征在于，

在所述外螺纹部（32）与所述孔（11）的内表面之间配置粘合剂（c）。

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