JP2004013582A

JP2004013582A - 静電気充電式管理タグ

Info

Publication number: JP2004013582A
Application number: JP2002167101A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Endo; 遠藤　忍
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】ＩＤタグのバッテリの消耗を低減し、バッテリの交換回数を低減することができるＩＤタグの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のＩＤタグ２は、生産ラインの初工程（Ｓ地点）においてワーク１に取り付けられ、該ワーク１とともに生産ラインを進行し、最終工程（Ｅ地点）においてワーク１から取り外されて回収されるＩＤタグ２であって、動作に必要な電力を供給するコンデンサと、回収時にＩＤタグ２に発生する静電気をコンデンサに充電するためのコイルとを有する。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産ラインにおいて管理用にワーク等に取り付けられる生産管理タグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場の生産ラインでは、初工程においてＩＤタグ（生産管理タグ）が部品やワークに取り付けられている。このＩＤタグは、取り付けられるワークの生産を管理するための情報や、生産ラインの進行途中に設置されたアンテナ（上位コントローラ）と交信するためのプログラム等が予め記憶されている。ＩＤタグの動作には、搭載されたバッテリの電力を利用している。
【０００３】
このようなＩＤタグが、ワークとともに生産ラインを進行することにより、ワークについての生産指示、はね出し制御、トラッキング、さらには、品質情報などが管理されている。
【０００４】
生産ライン上での各工程を経た最終工程において、ＩＤタグは部品やワークから取り外され、部品の搬送や保管等に一般的に使用されているポリエチレン製の箱等（以下、ポリＢＯＸという）に回収される。ある程度の数のＩＤタグが回収された時点で、それらのＩＤタグはポリＢＯＸに入れられたまま搬送車や台車等で、初工程の位置まで搬送される。
【０００５】
ここで、各ＩＤタグには、それぞれ、部品やワークに取り付けるために金属のブラケットが取り付けられているので、ポリＢＯＸの帯電により、ポリＢＯＸと電位差のあるブラケットに静電誘導が起こる。そして、ＩＤタグ回収時やＩＤタグ搬送時に、複数のＩＤタグのブラケット同士が接触することにより、静電気が発生し、ＩＤタグに静電気が流れる。
【０００６】
このため、ＩＤタグ内に電圧変動が生じ、ソフトウェアが誤動作し、バッテリが消耗して寿命が短くなってしまう。これでは、頻繁にＩＤタグ内のバッテリを交換する必要が生じ、コストと手間がかかってしまうという問題がある。
【０００７】
また、生産ライン上を流れる際やＩＤタグの回収および搬送の際の振動や衝撃により、ＩＤタグ内の発振子が発振し、ソフトウェアが誤動作し、バッテリが消耗して寿命が短くなってしまう。これも、コストと手間という問題の原因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＩＤタグのバッテリの消耗を低減し、バッテリの交換回数を低減することができるＩＤタグの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電気充電式管理タグは、被加工物に取り付けられ、該被加工物とともに生産ラインを進行し、最終工程において前記被加工物から取り外されて回収される静電気充電式生産管理タグであって、動作に必要な電力を供給する蓄電器と、前記回収時に発生する静電気を前記蓄電器に充電する静電気充電手段とを有する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の静電気充電式管理タグによれば、回収時に発生する静電気を充電するので、静電気充電式管理タグの寿命を延長することができ、静電気充電式管理タグの再利用回数を増加することができる。結果として、消耗による蓄電器の交換回数を低減でき、生産コストおよび生産時間を低減することができる。
【００１１】
さらに、発生した静電気を充電に使用するので、静電気による誤動作を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明のＩＤタグが適用される生産ラインを示す概略図、図２はＩＤタグに固定されるブラケットを示す図である。
【００１４】
図１に示す生産ラインでは、被加工物であるワーク１が矢印の方向に従って流れ、途中で加工や塗装等の各工程が実行される。
【００１５】
最初に、図１に示すＳ地点において初工程が実行される。初工程では、ワーク１にＩＤタグ２（静電気充電式管理タグ）が取り付けられる。この際、ＩＤタグ２には、取り付けられるワーク１についての生産管理情報が書き込まれる。ＩＤタグ２には、ねじ止め等により図２に示すような鉄製ブラケット２０が固定されており、この鉄製ブラケット２０を用いてＩＤタグ２をワーク１に取り付けることができる。
【００１６】
生産管理情報とは、たとえば、ワーク１にどのような工程が必要かを示す生産指示情報や、生産ラインにおいてはね出し制御が必要か、あるいはトラッキングが必要かなどを示すはね出し制御情報あるいはトラッキング情報や、どの程度の品質がワーク１に求められているかを示す品質情報などを含む。
【００１７】
ＩＤタグ２は、ワーク１とともに生産ラインを流れ、途中に設置されるアンテナ３（生産管理制御手段）と順次交信する。この交信により、初工程で書き込まれた生産管理情報に基づいて、ワーク１の生産指示、はね出し制御、トラッキング、品質情報などが管理されている。
【００１８】
生産ライン上に複数設置されるアンテナ３は、それぞれ、図示しない上位コントローラと接続されている。この上位コントローラにより、生産ライン全体におけるワーク１の流れや、各工程の開始終了タイミング、はね出し制御等が統括的に制御されている。
【００１９】
生産ラインを流れてきたワーク１は、Ｅ地点において、最終工程が実行される。Ｅ地点では、ワーク１に取り付けられていたＩＤタグ２が、それぞれ、取り外され、収納手段としてのポリエチレン製の箱４（以下、ポリＢＯＸ４という）に回収される。なお、ＩＤタグ２の回収には、ポリＢＯＸの代わりに、絶縁性の箱が用いられてもよい。
【００２０】
ポリＢＯＸ４は、複数のＩＤタグ２を収納できる容量を有しており、複数のＩＤタグ２が収納された後、そのまま、台車等に載せられ、初工程の位置、すなわちＳ地点まで搬送される。
【００２１】
図３は、ＩＤタグ２の概略構成を示す図である。
【００２２】
ＩＤタグ２は、アンテナ３と交信するための送受信処理部５（通信手段）と、送受信処理部２５の動作に必要な電力を供給する電力供給部６とからなる。
【００２３】
送受信処理部５は、外部と交信するための送受信アンテナ５１と、ＩＤタグ２の動作を制御するＣＰＵ５２と、ワーク１に関する生産管理情報や、アンテナ３と交信するためのプログラムを記憶するためのＲＡＭ５３とを含む。ＣＰＵ５２は、動作に必要な電力を電力供給部６から得ている。
【００２４】
電力供給部６は、バッテリ６１と、コンデンサ６２（蓄電器）と、コイル６３（静電気充電手段）と、スイッチ６４とを含む。
【００２５】
バッテリ６１は、定常的にＣＰＵ５２に接続されており、ＣＰＵ５２の動作に必要な電力を随時供給する。コンデンサ６２は、スイッチ６４を介してＣＰＵ５２に接続されており、スイッチ６４が閉じているときにＣＰＵ５２の動作に必要な電力を供給する。また、コンデンサ６２は、コイル６３と接続されており、コイル６３に発生した電圧により流れる電流を充電する。
【００２６】
コイル６３に電圧が発生するのは、ＩＤタグ２に固定されている鉄製のブラケット２０が他のブラケット２０と接触する際、静電気電流がＩＤタグ２内を流れることにより磁場が発生し、コイル６３を通るこの磁場が変化するからである。
【００２７】
スイッチ６４は、ＣＰＵ５２により制御される。ＣＰＵ５２は、コンデンサ６２が充電されている場合には、スイッチ６４を閉じて、アンテナ３との交信動作等にコンデンサ６２の電力を利用する。
【００２８】
次に、上記構成を有するＩＤタグ２について、コンデンサ６２が充電される流れを説明する。コンデンサ６２は、生産ラインの最終工程でＩＤタグ２がポリＢＯＸに回収される際、および、回収されたＩＤタグ２が初工程の位置まで搬送される際に充電される。
【００２９】
まず、回収時のＩＤタグ２の充電の流れについて説明する。
【００３０】
図４は、ＩＤタグ２の回収時にコンデンサ６２が充電される流れを示すフローチャートである。
【００３１】
まず、最終工程において、生産ラインの作業者によりＩＤタグ２がワーク１から取り外され、取り外されたＩＤタグ２がポリＢＯＸ４に回収される（ステップＳ１）。回収されたＩＤタグ２のブラケット２０は、ポリＢＯＸ４と電位差があるために静電誘導が起こり帯電する（ステップＳ２）。このときのポリＢＯＸ４とブラケット２０との電位差は、２０ｋＶを超える。
【００３２】
続いて、他のＩＤタグ２もポリＢＯＸ４に回収されていくと、異なるＩＤタグ２のブラケット２０同士が接触し（ステップＳ３）、静電気放電によりＩＤタグ２内に静電気電流が流れる（ステップＳ４）。そして、流れる静電気電流がコイル６３を介してコンデンサ６２に充電される（ステップＳ５）。
【００３３】
なお、ポリＢＯＸ４が満杯になるまで、たとえば５０個回収されるまで、ＩＤタグ２の回収は繰り返される。
【００３４】
次に、搬送時にさらにＩＤタグ２が充電される流れについて説明する。
【００３５】
図５は、ＩＤタグ２の搬送時にコンデンサ６２が充電される流れを示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ポリＢＯＸ４が満杯になった後、たとえば５０個のＩＤタグ２がポリＢＯＸ４に収納された後に、初工程のＳ地点までポリＢＯＸ４の搬送が開始される（ステップＳ１１）。搬送中、ブラケット２０は、ポリＢＯＸ４と電位差があるために静電誘導が起こって帯電し、また、ＩＤタグ２同士の摩擦や、ポリＢＯＸ４を搬送する搬送車の車輪と搬送台の摩擦によっても帯電する（ステップＳ１２）。このときのポリＢＯＸ４とブラケット２０との電位差は、２０ｋＶを超える。
【００３７】
帯電したブラケット２０は、搬送中の振動や衝撃により他のブラケット２０と接触し、静電気放電によりＩＤタグ２内に静電気電流が流れる（ステップＳ１４）。そして、流れる静電気電流がコイル６３を介してコンデンサ６２に充電される（ステップＳ１５）。
【００３８】
上記流れにより、ＩＤタグ２の回収時および搬送時にＩＤタグ２に発生する静電気がコンデンサ６２に充電されるので、バッテリ６１の寿命を延長することができ、ＩＤタグ２を初工程に搬送して再利用できる回数を増加することができる。結果として、ＩＤタグ２のバッテリ６１の交換回数を低減でき、生産コストおよび生産時間を低減することができる。さらに発生した静電気を充電に使用するので、該静電気によるＣＰＵ５２の誤作動を防止することができる。
【００３９】
また、ＩＤタグ２は送受信処理部５を有するので、アンテナ３と通信することにより、生産管理に従った被加工物の加工が適当に実行される。
【００４０】
次に、実際にＩＤタグ２のコンデンサ６２を静電気により充電した実施例を説明する。
【００４１】
（実施例）
この実施例では、ＩＤタグ２がアンテナ３と１回交信するために必要な電気容量（９×１０^−３Ｆ）のコンデンサ６２を用いている。
【００４２】
また、この実施例は、
ＩＤタグ電圧　　　　　　　　　　　　　２Ｖ以上２．５Ｖ以下、
１秒間の交信で使用する消費電流　　　　１５×１０^−３（Ａ）、
１回の交信に必要な時間　　　　　　　　０．３（ｓ）、
ブラケットの面積　　　　　　　　　　　０．０２２５（ｍ^２）、
絶縁破壊距離　　　　　　　　　　　　　０．００２（ｍ）、
静電気量（電位差）　　　　　　　　　　２０×１０^３（Ｖ）、
ＩＤタグ回収時のブラケット接触回数　　約５０回、
ＩＤタグ搬送時のブラケット接触回数　　約１２０００回、
という条件の下で実行された。
【００４３】
真空中の誘電率が８．８５×１０^−１２（Ｆ・ｍ^−１）なので、真空の誘電率にブラケットの面積と絶縁破壊距離を乗じて、
８．８５×１０^−１２×０．０２２５×０．０２＝９９．５６×１０^−１２（Ｆ）
と、ブラケットに蓄えることができる静電気の電気容量が求められる。
【００４４】
電位差が２０×１０^３（Ｖ）なので、該電位差にブラケットの電気容量を乗じて、
（９９．５６×１０^−１２）×（２０×１０^３）＝１．９９×１０^−６（Ｃ）
と、ブラケットに蓄えられる電気量が求められる。
【００４５】
そして、ブラケットに蓄えられる電気量をコンデンサ６２の容量で除すると、
１．９９×１０^−６÷９×１０^−３＝０．２２１×１０^−３（Ｖ）…式１
と、静電気放電１回当りの充電電圧が求められる。
【００４６】
一方、１回の交信でＩＤタグ２が使用する電気量は、１秒間の交信で使用する消費電流に１回の交信に必要な時間を乗じて、
（１５×１０^−３）×０．３＝４．５×１０^−３（Ｃ）
と、求められる。
【００４７】
コンデンサ６２の容量が９×１０^−３（Ｆ）なので、１回の交信でＩＤタグ２が使用する電気量をコンデンサ６２の容量で除すると、
４．５×１０^−３÷９×１０^−３＝０．５（Ｖ）…式２
と、１回の交信で必要な電圧が求められる。
【００４８】
上記、式１および式２より、式２で求めた１回の交信で必要な電圧を式１で求めた１回の静電気放電での充電電圧で除すると、
０．５÷０．２２１×１０^−３＝２２６２．４４（回）…式３
と、静電気放電が２２６２回あれば、９×１０^−３（Ｆ）のコンデンサ６２を充電できることがわかる。
【００４９】
本実施例では、ＩＤタグ２の回収時に５０回、搬送時に１２０００回静電気放電が発生したので、合計１２０５０回の静電気放電があったことになる。
【００５０】
上記式３で、１回の交信に必要な電力を蓄えることができるコンデンサ６２を充電するには、約２２６２回の静電気放電が必要であることがわかっているので、１２０５０回の静電気放電があれば十分にコンデンサ６２を充電できることがわかる。
【００５１】
以上のように、コンデンサ６２の容量を１回の交信に必要な容量に設定しておけば、ＩＤタグ２の回収時および搬送時に発生する静電気の充電で、交信１回分の電力を充電することができる。
【００５２】
なお、上記コンデンサ６２の容量に限らず、用途や静電気電流取得量に合わせて、適宜、コンデンサ６２の容量を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＤタグが適用される生産ラインを示す概略図である。
【図２】ＩＤタグに固定されるブラケットを示す図である。
【図３】ＩＤタグの概略構成を示す図である。
【図４】ＩＤタグの回収時にコンデンサが充電される流れを示すフローチャートである。
【図５】ＩＤタグの搬送時にコンデンサが充電される流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ワーク、
２…ＩＤタグ、
３…アンテナ、
４…ポリＢＯＸ、
５…送受信処理部、
６…電力供給部、
２０…ブラケット、
５１…送受信アンテナ、
６１…バッテリ、
６２…コンデンサ、
６３…コイル、
６４…スイッチ。

Claims

被加工物に取り付けられ、該被加工物とともに生産ラインを進行し、最終工程において前記被加工物から取り外されて回収される静電気充電式生産管理タグであって、
動作に必要な電力を供給する蓄電器と、
前記回収時に発生する静電気を前記蓄電器に充電する静電気充電手段と、
を有する静電気充電式管理タグ。
前記生産ラインにおける被加工物の生産管理のために、外部の生産管理制御手段と通信する通信手段をさらに有し、
前記蓄電器の電力は前記通信手段に供給される請求項１に記載の静電気充電式管理タグ。
前記最終工程において絶縁性の収納手段に回収され、該収納手段に収納された状態で前記初工程の位置に運搬され、
前記静電気充電手段は、前記運搬時に発生する静電気をさらに前記蓄電器に充電することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電気充電式管理タグ。