CN104040202A - 带有rfid功能的轴承和轴承密封件 - Google Patents

Abstract

一种带有RFID功能的轴承，该轴承不仅可以实现紧凑化，还可以实现工时、成本的降低，另外可进行良好的通信，该轴承具有RFID(无线射频识别)功能，可在非接触状态下进行信息通信。在带有RFID功能的轴承中，以重合状态将插入物(14)与磁性片(15)以埋入的方式设置于对轴承空间进行密封的轴承密封件(5)内，该插入物(14)包括：IC芯片(16)和与该IC芯片(16)连接的天线(17)。

Description

带有RFID功能的轴承和轴承密封件

相关申请

本申请要求申请日为2012年1月25日、申请号为JP特愿2012—012963号申请的优先权，通过参照将其整体作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及带有RFID(无线射频识别)功能的轴承和轴承密封件，并且涉及将RFID用插入物紧凑地内置于轴承内外圈或轴承密封件中的技术。

上述RFID指无线射频识别，即Radio Frequency Identification的含义。

背景技术

像图11所示的那样，人们提出有下述的技术，其中，在轴承橡胶密封件的芯铁50中开设IC标签固定用的孔50a，在该孔50a中嵌入IC标签51，对其进行硫化成型(专利文献1)。

另外，像图12所示的那样，人们提出有下述的技术，其中，将轴承密封件的芯铁52作为天线的IC标签53安装于上述轴承密封件中(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005—172153号公报

专利文献2：JP特开2005—155735号公报

发明内容

发明要解决的课题

在图11的技术中，标签形状(IC标签)内置于轴承橡胶密封件中，该标签形状内置有主要由IC芯片和天线构成的RFID用插入物。由此，带有IC标签的轴承的宽度增大，相对于轴承橡胶密封件的表面而以较大程度伸出。另外，由于为标签形状，故需要将插入物等内置于标签外壳中所花费的工时、成本。

在图12的技术中，由于IC标签用天线兼用于轴承密封件的芯铁，故在电磁耦合、电磁感应方式的场合无法进行通信。一般来说，读写器进行对IC标签的信息的写入和读取，如果从读写器发送的磁场透过芯铁的金属表面，则会在内部产生涡电流。由于该涡电流产生与从读写器发送的磁场相反方向的磁场，故构成正常通信的障碍。另外，即使在电磁波方式的情况下，因芯铁的尺寸、形状，有时仍无法获得良好的通信。

本发明的目的在于提供一种带有RFID功能的轴承和轴承密封件，该带有RFID功能的轴承和轴承密封件不仅可实现紧凑化，并且可实现工时、成本的降低，另外可进行良好的通信。

用于解决课题的技术方案

本发明的带有RFID功能的轴承可在非接触状态下进行信息通信，其中，以重合的状态将插入物与磁性片以埋入的方式设置于对轴承空间进行密封的轴承密封件内或轨道圈，所述插入物包括IC芯片和与该IC芯片连接的天线。

上述磁性片为防止对金属表面进行电磁感应的部件。

按照该方案，由于插入物和磁性片在重合的状态以埋入的方式设置于轴承密封件内部或轨道圈中，故比如通过将IC标签内置于轴承密封件的部件等，可实现带有RFID功能的轴承整体的紧凑化。由于不将插入物等内置于标签箱中，而将插入物和磁性片直接埋入轴承密封件内部或轨道圈中，故可实现比如将插入物等内置于标签箱中所花费的工时的减少、成本的降低。另外，由于夹设磁性片，故在进行对于IC芯片的信息的写入和读取时，可预先防止在轴承密封件、轨道圈的金属表面上产生电磁感应的情况。由此，可在插入物和上述读写器之间进行良好的通信。

上述天线也可为呈平面状卷绕的线圈，或卷绕于铁氧体磁芯上的电线。在天线采用呈平面状卷绕的线圈的场合，可实现天线的薄型化，与采用卷绕于铁氧体磁芯上的电线的类型、过去的标签形状相比较，可进一步实现轴承整体的紧凑化。比如，在将上述插入物和磁性片以埋入的方式设置于轨道圈中的结构中，在天线采用卷绕于铁氧体磁芯上的电线的场合，与过去的标签形状等相比较，可减小设置于轨道圈中的凹部。由此，可减小对于轴承强度的影响。

也可将上述插入物和磁性片以埋入的方式设置于轴承密封件内，上述轴承密封件为在芯铁中与橡胶硫化粘接的部件，IC芯片、天线、磁性片与橡胶同时硫化粘接。上述“同时”与“一起”同义。

上述磁性片中的轴承空间侧的内侧面也可按照与轴承密封件内的芯铁接触或接近的方式设置，在上述磁性片的外侧面上设置插入物。

在这些场合，由于可同时地进行将插入物固定于轴承密封件中的步骤、在芯铁中硫化粘接橡胶的步骤，故实现工时的降低，由此，实现制造成本的降低。

还可将上述插入物和磁性片以埋入的方式设置于轨道圈中，在上述轨道圈的端面或周面上设置凹部，在该凹部中设置插入物和磁性片。

也可将上述磁性片的一个侧面设置于上述轨道圈中的凹部的底部，在上述磁性片的另一侧面上设置插入物。

还可在上述轨道圈的凹部中以插入的方式设置插入物和磁性片，上述凹部的开口部通过弹性材料或热固性树脂而密封。

在这些场合，由于将插入物和磁性片直接埋入轨道圈中，故比如与将插入物等内置于标签箱的部件埋入轨道圈中的场合相比较，可减小凹部尺寸。由此，可减小对于轴承强度的影响。

也可将上述IC芯片和天线安装于同一薄板状部件上，在该薄板状部件中的与安装面相反的一侧的面上粘贴有磁性片。在IC芯片、天线较小的场合，由于将它们安装于薄板状部件上，故使组装时的处理操作性提高，使操作性良好。

在上述IC芯片中设置有存储器，该存储器记录与轴承的制造或检查有关的信息、在轴承组装于装置中之后所实施的装置的检修信息或运转信息。在该场合，在将轴承组装于装置中的状态，可容易地从存储器中读取各种信息。

本发明的轴承密封件安装于轴承上，将轴承的轨道圈之间的轴承空间密封，其特征在于，该轴承密封件包括芯铁和覆盖该芯铁的弹性体，以重合状态将插入物与磁性片埋入上述弹性体的内部，该插入物包括IC芯片和与该IC芯片连接的天线。按照该方案，通过比如将IC标签内置于轴承密封件中的部件等，可实现密封件的紧凑化。由于不将插入物等内置于标签箱中，而将插入物和磁性片直接埋入轴承密封件的弹性体内部，故比如可实现将插入物等内置于标签箱内部所花费的工时、成本的降低。另外，由于夹设磁性片，故在进行对于IC芯片的信息的写入和读取时，可预先防止在金属芯的金属表面上产生电磁感应的情况。由此，可在插入物和读写器之间进行良好的通信。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构的任意组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图单纯用于图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由随附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。

图1A为本发明的带有RFID功能的轴承的剖视图；

图1B为图1A中的A部的放大图；

图2为该带有RFID功能的轴承的一个侧视图；

图3为图2中的B部的放大图；

图4为表示该带有RFID功能的轴承中的插入物等的电路结构例子的方框图；

图5为该带有RFID功能的轴承中的轴承密封件的密封件成型模的剖视图；

图6为本发明的另一实施方式的带有RFID功能的轴承的剖视图；

图7为图6的C部的放大图；

图8为本发明的另一实施方式的主要部分的放大剖视图；

图9为本发明的又一实施方式的带有RFID功能的轴承的剖视图；

图10为图9中的D部的放大图；

图11为现有例子的密封件的放大剖视图；

图12为另一已有例子的密封件的放大剖视图。

具体实施方式

根据图1A～图5，对本发明的带有RFID功能的轴承进行说明。下面的说明还包括轴承密封件及其制造方法的说明。

对于本实施方式的带有RFID功能的轴承，像图1A所示的那样，给出下述例子，在安装于滚动轴承中的轴承密封件5内，对后述的插入物和磁性片进行嵌入成型。该带有RFID功能的轴承包括：作为轨道圈的内圈1和外圈2；多个滚动体3，该多个滚动体3夹设于内外圈1、2的轨道面1a、2a之间；保持器4，该保持器4在圆周方向以一定间隔保持这些滚动体3；轴承密封件5、5，该轴承密封件5、5分别将内外圈1、2之间的环状的轴承空间的两端密封。滚动体3由滚珠构成，该轴承为深槽滚珠轴承。但是，并不限于深槽滚珠轴承，也可采用角接触滚珠轴承等。

轴承密封件5、5在本例子中，由同一结构的密封件构成，其对称地设置于轴承的两侧，故仅仅对一个轴承密封件5具体地说明，省略关于另一轴承密封件5的具体的说明。该轴承密封件5采用接触型的密封件，像将图1A中的A部放大的图1B所示的那样，包括：芯铁6、覆盖该芯铁6的由橡胶或合成树脂构成的弹性体7。该例子的轴承密封件5采用在芯铁6中与比如丁腈橡胶(简称为NBR)等橡胶硫化粘接的橡胶密封件。

在外圈2的内周面的两端部形成有将轴承密封件5固定的外圈密封槽2b。在该外圈密封槽2b中，嵌合而安装有轴承密封件5的外周缘部。在内圈1的外周面的两端部，在与轴承密封件5的内周部相对应的位置形成有内圈密封槽8。内圈密封槽8从轴承内部朝向轴向外侧，依次地具有内倾斜面8a、槽底面(图中未示出)以及外倾斜面8b，通过该内倾斜面8a、上述槽底面、以及外倾斜面8b，截面形成为基本呈V字状。内倾斜面8a与内圈外径面1c和上述槽底面连接，该内倾斜面8a随着从外径侧朝向内径侧，形成了向轴向外侧倾斜的截面形状。后述的密封唇部在轴向接触于上述内倾斜面8a。外倾斜面8b与上述槽底面连接，随着从内径侧朝向外径侧，外倾斜面8b形成了向轴向外侧倾斜的截面形状。

轴承密封件5的芯铁6从外径侧开始依次具有圆筒部6a、立板部6b、倾斜部6c。立板部6b在内外圈1、2的端面的轴向内侧，与该端面基本平行地设置。在该立板部6b的基端上连接有圆筒部6a，通过该立板部6b和圆筒部6a，截面呈L状。由圆筒部6a和设置于该圆筒部6a的外周面上的弹性体7的一部分构成的轴承密封件5的外周缘部以嵌合方式固定于外圈密封槽2b中。在立板部6b的前端连接有倾斜部6c，该倾斜部6c随着朝向内径侧而向轴向内侧倾斜。

芯铁6中的立板部6b的外表面通过薄壁状的覆盖部9而覆盖，倾斜部6c的内外表面由覆盖部10而覆盖。在覆盖部10的内径侧前端，经由连接部11分成密封唇部12、13两个分支。覆盖部10、连接部11、与密封唇部12、13分别构成弹性体7的一部分。

密封唇部12、13中的一个密封唇部12伴随朝向内径侧而向轴向内侧倾斜，该密封唇部12在轴向与内倾斜面8a接触。另一密封唇部13伴随朝向内径侧而向轴向外侧倾斜，其前端部分隔着间隙而与内圈肩径1d面对。

对插入物和磁性片进行说明。

图2为该带有RFID功能的轴承的一个侧视图，在该图2中的B部，以剖开方式表示插入物等。在轴承密封件5中的圆周方向的一个部位设置有插入物14和磁性片15。该插入物14和磁性片15像图1B所示的那样，在重合状态埋入覆盖部9的内部。将磁性片15中的轴承空间侧的内侧面设置于轴承密封件5中的接近芯铁6的位置，具体来说，与立板部6b的外表面接触或以接近该外表面的方式设置，在磁性片15的外侧面设置有插入物14。作为磁性片15，一般来说采用铁氧体，呈薄的片状。该磁性片15防止对金属表面的电磁感应，采用在通信频率实现高导磁率和低磁性损耗、具有高的通信特性(Q值)的类型。其原因在于：如果在本例子采用金属表面的场合，在芯铁表面上吸收磁场，则无法进行正常的通信。

图3为图2中的B部的放大图。像图3所示的那样，插入物14包括：IC芯片16和与该IC芯片16相连接的天线17。IC芯片16可采用比如I-CODE-SLI、Mifare、Tag-it、FRAM(注册商标)、My-d等，但是并不限于它们。上述天线17为比如呈平面状并且呈螺旋状地将漆包线等卷绕的线圈。该天线17称为线圈天线。另外，也可采用在基板上蚀刻导电材料的线圈天线。在线圈天线的中间空间设置有IC芯片16。线圈天线的一端17a和另一端17b分别与IC芯片16电连接。

图4为表示该轴承中的插入物等的电路结构例子的方框图。插入物14中的IC芯片16包括：中央处理器(CPU)18、存储器19、无线频率电路20、调制电路21、解调电路22以及电源电路23。电源电路23与天线17电连接。从该天线17获得电源。电源电路23用于中央处理器18的驱动。存储器19采用信息的记录不需要电源的类型。在该存储器19中记录：比如与轴承的制造或检查有关的信息；在轴承组装于图示以外的装置中之后所实施的装置的检修信息或运转信息。

从天线17接收的无线频率经由无线频率电路20供给到解调电路22，通过该解调电路22而解调。中央处理器18将已解调的各种信息存储于存储器19中。中央处理器18从存储器19读取信息，调制电路21按照可对该已读取的信息进行调制，将其从天线17送给后述的读写器24的方式构成。

读写器24可对于插入物14中的IC芯片16，以非接触的方式进行信息(信号)的传递和电力的供给。读写器24包括：CPU25、存储器26、发送接收电路27以及电源电路28，经由天线29和发送接收电路27，可进行CPU25和IC芯片16的信号的发送接收。进行该发送接收的通信频率采用比如13.56MHz(电磁感应和电磁耦合)，但是不一定限定于该频率。也可采用其它的通信频率，比如2.45GHz(微波通信)，860～960MHz(UHF通信)等。然而，在这些场合，天线17的形状不同于本实施方式的上述线圈天线。即，在电磁感应和电磁耦合的场合，采用线圈天线，在其它的微波通信、UHF通信的场合，采用偶极子天线(直线状的天线)。

读写器24还具有通信机构32，该通信机构32经由通信通路31，与构成管理主机30的计算机连接。通信通路31既可为有线或无线通信线路，也可为局域网络、互联网或其它的广域网络。在装置中组装有比如多个轴承的场合，可向管理主机30中输出并管理与装置的各轴承的制造或检查有关的信息、装置的检修信息、运转信息等。

将读写器24接近要检修或检查的所希望的轴承，在对插入物14的IC芯片16的电源电路23进行供电的同时，对应于读写器24的输入输出操作，进行来自存储器19的信息的读取或向存储器19的信息的写入。在该场合，可在将轴承组装于装置中的状态下，容易地从存储器19中读取各种信息，另外可容易地将各种信息写入存储器19中。

图5为上述轴承密封件5的密封件成型模33的剖视图。密封件成型模33包括组合的两个模具33a和模具33b。这些模具中的模具33a包括对密封部件5的内面侧部分进行成形的环状的腔部分。模具33b包括对密封部件5的外面侧部分进行成形的环状的腔部分。在将这两个模具33a和模具33b相互组合的状态下，形成了对密封部件5进行成形的腔34。按照与腔34的比如外周面部分相邻接的方式，设置将弹性体7的材料注入到上述腔34中的门35。

在密封件成型模33的腔34中，以重合的状态设置芯铁6、磁性片15以及插入物14。接着，使弹性体7的材料从门35流入腔34中，将弹性体7与入口14和磁性片15同时地进行硫化粘接。由此，将包括IC芯片16和天线17的插入物14与磁性片15在重合的状态下埋入轴承密封件5内。然后，将模具33a和模具33b打开，从密封件成型模33中取出轴承密封件5。

对作用效果进行说明。

按照该方案，由于在重合的状态下将插入物14和磁性片15埋入轴承密封件5内，故比如通过将电子标签内置于轴承密封件中的部件等，可实现轴承整体的紧凑化。由于不是将插入物等内置于标签箱中，而是将插入物14和磁性片15直接埋入轴承密封件5内，故可实现例如将插入物等内置于标签箱中所花费的工时的减少、成本的降低。另外，由于夹设有磁性片15，故在进行对IC芯片16的信息的写入和读取时，可预先防止在轴承密封件5、内外圈1、2的金属表面上产生电磁感应的情况。由此，可在插入物14和读写器24之间进行良好的通信。

由于天线17采用呈平面状卷绕的线圈，故实现了天线17的薄型化，与采用卷绕于铁氧体磁芯上的电线的类型、过去的标签形状相比较，可进一步实现轴承整体的紧凑化。

由于将磁性片15中的轴承空间侧的内侧面设置于轴承密封件5内的接近芯铁6的位置，于磁性片15的外侧面上设置有插入物14，故可同时地进行将插入物14固定于轴承密封件5的步骤、在芯铁6中硫化粘接橡胶的步骤。由此，实现工时的减少与制造成本的降低。

对另一实施方式进行说明。

在下面的说明中，与前述实施方式中所说明的事项相对应的部分采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅说明结构的一部分的场合，结构的其它部分与前述说明的方式相同。不仅可以对实施的各方式中所具体说明的部分进行组合，而且只要不对组合产生特别的妨碍，可将实施方式的一部分进行组合。

也可像图6所示的那样，按照埋入外圈2中的方式设置插入物14和磁性片15。另外，图6的轴承密封件5呈现组装于外圈2之前的自然状态(图9也相同)。在将轴承密封件5组装于外圈2中之后，轴承密封件5的密封唇部12与内倾斜面8a接触(参照图1B)。在本例子中，在外圈2的端面和外周面上分别设置带底圆筒孔状的凹部36，在各凹部中以插入的方式设置插入物和磁性片。

图7为图6的C部的放大图。像图7所示的那样，在外圈2的端面中的凹部36的底部36a上，设置有磁性片15的一个侧面，在上述磁性片15的另一侧面上设置有插入物14，另外通过橡胶等的弹性材料或树脂将上述凹部36的开口部密封，由此，将插入物等固定。弹性材料或树脂形成的层也称为模制层37。对于上述橡胶，填充比如单液型的硅酮、氟等，使其硫化。对于上述树脂，填充比如热固性、室温固化性的聚氨酯、环氧树脂等，使其固化。但是，并不限定于这些材料。另外，也可代替在外圈2中埋入插入物等的结构，不仅在外圈2中埋入插入物等而且于内圈1的端面上设置凹部36，在该凹部36中设置插入物14和磁性片15。

按照图6、图7的结构，由于不将插入物14和磁性片15接纳于外壳等中，而将它们直接埋入轨道圈中，故可实现将插入物等内置于外壳等中所花费的工时的减少、成本的降低。另外，由于夹设磁性片15，故在进行对于IC芯片16的信息的写入和读取时，可在预先防止在轨道圈的金属表面上产生电磁感应的情况。由此，可在插入物14和读写器之间进行良好的通信。

另外，由于将插入物14和磁性片15直接埋入轨道圈中，故比如与将插入物等内置于标签外壳中的部件埋入轨道圈中的场合相比较，可减小凹部尺寸。由此，可减小对轴承强度的影响。

也可像图8所示的那样，IC芯片16和天线17安装于同一薄板状部件38上，在该薄板状部件38中的与IC芯片16等的安装面相反的一侧的面上粘贴磁性片15。另外，在凹部36的底部36a中设置磁性片15，凹部36的开口部通过模制层37而密封。在IC芯片16、天线17较小的场合，通过将它们安装于同一薄板状部件38上，使组装时的处理操作性提高，使得操作性良好。

也可像图9和图10所示的那样形成下述的结构，其中，在外圈2的凹部36中，插入IC芯片16和天线41，该天线41与IC芯片16连接而以电线40卷绕于铁氧体磁芯39上得到。凹部36中的卷绕的电线40的外周侧的环状空间由模制层37填充。图10为图9中的D部的放大图。铁氧体磁芯39呈圆筒状，按照与凹部36的轴心同心的方式设置。另外，在铁氧体磁芯39的一端部设置有IC芯片16，该IC芯片16设置于凹部36的底部36a。

按照该方案，由于由读写器产生的磁场集中于铁氧体磁芯39中，故由金属产生的反向的磁场的影响较小。另外，由于IC芯片16和电线40卷绕于铁氧体磁芯39上的天线41直接埋入轨道圈中，故比如与将插入物等内置于标签外壳的部件埋入轨道圈中的场合相比较，可减小凹部尺寸。由此，可减小对轴承强度的影响。

另外，也可针对图9和图10的结构，在凹部36的底部36a上设置磁性片15。在该场合，可通过磁性片15，更加确实地防止构成妨碍的磁场。

此外，也可在轴承的树脂保持器的端面上设置凹部，在该凹部中插入IC芯片和天线，然后设置模制层，该模制层通过填充热固性、室温固化性的聚氨酯、环氧树脂等，对其固化。还可代替这样的模制层，不但设置模制层，还通过超声波焊接、热熔等方式，将上述凹部的开口部密封。

如上所述，参照附图对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本申请说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为根据权利要求书而确定的本发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示内圈；

标号2表示外圈；

标号5表示轴承密封件；

标号6表示芯铁；

标号14表示插入物；

标号15表示磁性片；

标号16表示IC芯片；

标号17表示天线；

标号19表示存储器；

标号36表示凹部；

标号38表示薄板状部件。

Claims (8)

1.一种带有RFID功能的轴承，其能在非接触状态下进行信息通信，其中，以重合的状态将插入物与磁性片以埋入的方式设置于对轴承空间进行密封的轴承密封件内或轨道圈，该插入物包括IC芯片和与该IC芯片连接的天线。

2.根据权利要求1所述的带有RFID功能的轴承，其中，上述天线为呈平面状卷绕的线圈或卷绕于铁氧体磁芯上的电线。

3.根据权利要求1所述的带有RFID功能的轴承，其中，上述插入物和上述磁性片以埋入的方式设置于上述轴承密封件内，上述轴承密封件为在芯铁中与橡胶硫化粘接的部件，IC芯片、天线以及磁性片与橡胶同时硫化粘接，上述磁性片中的轴承空间侧的内侧面按照与上述轴承密封件内的芯铁接触或接近的方式设置，在上述磁性片的外侧面上设置有上述插入物。

4.根据权利要求1所述的带有RFID功能的轴承，其中，上述插入物和上述磁性片以埋入的方式设置于上述轨道圈中，在上述轨道圈的端面或周面上设置有凹部，在该凹部中设置上述插入物和上述磁性片，上述磁性片的一个侧面设置于上述轨道圈中的凹部的底部，在上述磁性片的另一侧面上设置上述插入物。

5.根据权利要求4所述的带有RFID功能的轴承，其中，在上述轨道圈的凹部中以插入的方式设置上述插入物和上述磁性片，上述凹部的开口部通过弹性材料或热固性树脂而密封。

6.根据权利要求1所述的带有RFID功能的轴承，其中，上述IC芯片和上述天线安装于同一薄板状部件上，在该薄板状部件中的与安装面相反一侧的面上粘贴有上述磁性片。

7.根据权利要求1所述的带有RFID功能的轴承，其中，在上述IC芯片中设置有存储器，该存储器记录与轴承的制造或检查有关的信息、在轴承组装于装置中之后所实施的装置的检修信息或运转信息。

8.一种轴承密封件，其安装于轴承上，将轴承的轨道圈之间的轴承空间密封，

该轴承密封件包括芯铁和覆盖该芯铁的弹性体，

以重合状态将插入物与磁性片埋入上述弹性体的内部，该插入物包括IC芯片和与该IC芯片连接的天线。