JP2005172153A - Ｉｃタグ付軸受およびそのシール - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受にＩＣタグを簡易にかつ確実に取付けることが可能で、また高温等の外部環境からＩＣタグの保護が簡易に行えて、これらにより長期間安定した送受信特性が得られるＩＣタグ付軸受およびそのシールを提供する。
【解決手段】 内外輪１，２間の軸受空間をシール５で密封した軸受において、前記シール５に、ＩＣタグ９を取付ける。シール５は、芯金６にゴムまたは樹脂製の弾性体７を設けたものである。この弾性体７にＩＣタグ９を埋め込み状態に設ける。ＩＣタグ９は、弾性体７に加硫接着により固定しても、弾性体７に設けた溝に嵌め込んで固定しても良い。ＩＣタグ９には、ＲＦＩＤ用ＩＣタグを用いる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを備えたＩＣタグ付軸受およびそのシールに関する。

従来、軸受の型番や、精度記号、特殊要求記号、製造ロット番号などは、製品自体に刻印されるか、梱包箱に記載されている。しかし、軸受や梱包箱に記載できる内容は最小限のものに限られる。
各種物品に取付けられて、小型で多量の情報記録を可能としたものとしては、ＲＦＩＤ（無線周波数認識）技術を応用したＲＦＩＤ用ＩＣタグが種々開発されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２９８１１６号公報

従来の軸受梱包箱のナンバリングによる軸受識別情報では、軸受組立後はわからなくなる可能性がある。軸受の刻印では、刻印の情報量が少なく、１個ずつの個別の識別をすることができない。
このため、情報量の多いＲＦＩＤ用ＩＣタグを軸受に取付けることを試みた。軸受にＩＣタグを取付ける場合、軌道輪では電波吸収や反射の問題が生じるため、軌道輪に取付けるよりもシールに取付けることが好適と考えられる。すなわち、ＲＦＩＤ用ＩＣタグは読み取りにマイクロ波を利用しているため、軸受に直接にＲＦＩＤ用ＩＣタグを取付けると、読み取り時にマイクロ波を軸受の軌道輪等が吸収し、ＲＦＩＤ用ＩＣタグの読み取りが不能になる。ＩＣタグ自体に、金属部品に直接に取付けられるように工夫を施したものもあるが、ＩＣタグが高価でかつ大きくなってしまう。

しかし、シールにＩＣタグを取付ける場合においても、軸受の使用環境に耐え得る耐熱性を有するＲＦＩＤ用ＩＣタグは、タグ外部にシース等の部材を持つ必要がある。一方では、タグのアンテナがコイルアンテナである場合、通信距離を大きく確保するために、コイル巻線を螺旋状に何回も巻く構造を採っており、幅および厚さ方向のサイズが大きくなる。一般用途のＲＦＩＤ用ＩＣタグでは、記憶容量を制限することで、例えば米粒大程度の大きさまで小型化したものも開発されているが、上記のような耐熱性確保や通信距離確保のために、軸受に適用可能なＲＦＩＤ用ＩＣタグは、ある程度は大きなものとせざるを得ない。このようにＩＣタグが大きくなると、シールにＩＣタグを取付けるには、強固に固定することが必要となる。

この発明の目的は、軸受にＩＣタグを簡易にかつ確実に取付けることが可能で、また高温等の外部環境からＩＣタグの保護が簡易に行えて、これらにより長期間安定した送受信特性が得られるＩＣタグ付軸受およびそのシールを提供することである。

この発明のＩＣタグ付軸受は、芯金にゴムまたは樹脂製の弾性体を設けたシールによって軌道輪間の軸受空間を密封した軸受において、前記弾性体内に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを埋め込み状態に設けたことを特徴とする。非接触通信により交信が可能なＩＣタグとしては、ＲＦＩＤ用ＩＣタグが使用できる。ＩＣタグの弾性体への埋め込み状態は、ＩＣタグの全体が埋め込まれるようにしても、一部が埋め込まれるようにしても良い。

この構成によると、シールに取付けたＩＣタグを利用し、軸受に関する種々の情報を記憶させ、軸受の機器への組み込み後にもその記憶情報を読み出して知ることができる。ＩＣタグは、シールに取付けるため、軌道輪に取付ける場合と異なり、金属による電波吸収や反射の問題が容易に回避でき、また軸受部品の加工面からも、ＩＣタグの軸受への取付けが容易に行える。ＩＣタグの取付箇所をシールとしたことにより、ＩＣタグが破損しても、シールを交換するだけで、軸受に再度ＩＣタグに要求される所定の性能を付与することができる。シールにＩＣタグを取付けるについて、シールの弾性体内にＩＣタグを埋め込み状態に設けるため、ＩＣタグの固定を強固に行うことができ、また周囲にゴムまたは合成樹脂の弾性体が介在するため、高温等の外部環境からＩＣタグを保持できる。このように、ＩＣタグの取付が確実で、またＩＣタグを外部環境から保護できるため、その結果、長期間安定した送受信特性が得られる。

前記弾性体がゴムである場合、そのゴムの加硫を行うときの加硫接着により、ＩＣタグを弾性体に対して固定しても良い。
加硫接着とすることで、接着剤を用いなくても、強固に固定することができる。また、かしめ等の物理的な固定構造と異なり、ＩＣタグの変形を誘発しない。

この発明において、前記芯金にＩＣタグの位置決め用孔を設け、この位置決め用孔にＩＣタグの一部を嵌め込んでも良い。
芯金にＩＣタグの位置決め用孔を設けることで、ＩＣタグの位置決めが容易に行え、また芯金の表裏に突出するようにＩＣタグを取付けることができて、ＩＣタグが芯金の表面側または裏面側へ偏って突出することが軽減され、シールにＩＣタグをバランス良く取付けることができる。

この発明において、前記弾性体にＩＣタグ取付用溝を設け、このＩＣタグ取付用溝に嵌合状態にＩＣタグを取付けても良い。ＩＣタグは、取付用溝内に接着剤を用いて固定しても、嵌合だけで保持させるようにしても良い。
ＩＣタグ取付用溝を設けてＩＣタグを嵌合させると、容易に、かつ確実にＩＣタグをシールに取付けることができる。接着剤と併用した場合は、より強固にＩＣタグを固定することができる。また、加硫接着により取付ける場合と異なり、加硫接着時の熱的ストレスを回避することができる。このようにＩＣタグ取付用溝内に取付ける場合も、かしめ等の物理的な固定構造と異なり、ＩＣタグの変形を誘発しない。

この発明のＩＣタグ付きシールは、芯金にゴムまたは樹脂製の弾性体を設けてなり、軸受の軌道輪間を密封するシールにおいて、前記弾性体内に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを埋め込み状態に設けたことを特徴とする。
この構成のＩＣタグ付きシールを用いることで、この発明の軸受における上記の軸受へのＩＣタグの取付が簡易，かつ確実で、また高温等の外部環境からＩＣタグの保護が簡易に行え、長期間安定した送受信特性が得られる。

この発明のＩＣタグ付きシールにおいて、前記弾性体がゴムであり、加硫接着により前記ＩＣタグを前記弾性体に対して固定しても良い。また、前記弾性体にＩＣタグ取付用溝を設け、このＩＣタグ取付用溝に嵌合状態にＩＣタグを取付けても良い。

この発明のＩＣタグ付軸受は、芯金に弾性体を設けたシールにより、軌道輪間の軸受空間を密封した軸受において、前記弾性体内に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを埋め込み状態に設けたものであるため、軸受にＩＣタグを簡易にかつ確実に取付けることが可能で、また高温等の外部環境からＩＣタグの保護が簡易に行えて、これらにより長期間安定した送受信特性が得られる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。このＩＣタグ付軸受は、軌道輪である内輪１と外輪２の軌道面１ａ，２ａ間に複数の転動体３を介在させ、これら転動体３を保持する保持器４を設け、両側にシール５を設けたものである。転動体３はボールからなり、この軸受は深溝玉軸受とされている。

シール５は、芯金６にゴムまたは合成樹脂からなるゴム状の弾性体７を設けた接触シールであり、リング状に形成されていて、内外輪１，２のうちのいずれか片方に取付けられる。図示の例では、シール５は、外輪２の内径面に設けられたシール取付溝８に外径縁が嵌合して取付けられ、内径部のシールリップ７ａ，７ｂが内輪１の外径面に摺接する。芯金６は、鋼板等の金属板のリング状のプレス成形品からなる。芯金６は、全体が弾性体７で覆われたものであっても、また、一部が弾性体７が露出したものであっても良いが、外輪２等の軌道輪にシール５が接する部分は芯金６が露出せず、芯金６が軌道輪に接触しないものとされている。また、この実施形態では、芯金６の軸受外向きの面は、全体が弾性体７で覆われている。

上記シール５に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグ９が設けられている。ＩＣタグ９は、弾性体７内に埋め込み状態に設けられている。弾性体７がゴムである場合、ＩＣタグ９は加硫接着により弾性体７に固定してもよい。弾性体７は、円周方向の一部に厚肉部７ｃを有し、この厚肉部７ｃにＩＣタグが埋め込まれている。
芯金６にはＩＣタグ９の位置決め用孔１０を設け、この位置決め用孔１０にＩＣタグ９の一部を嵌め込んでいる。ＩＣタグ９は、位置決め用孔１０から芯金６の表裏に突出するように、位置決め用孔１０に嵌め込むまれている。

この例では、ＩＣタグ９は円柱状のものが用いられて、環状のシール５の円周に対する接線方向と平行に配置され、芯金６の位置決め用孔１０に対して芯金６の表面側から嵌め込んでいる。位置決め用孔１０のシール半径方向の幅はＩＣタグ９の直径よりも小さく、ＩＣタグ９は大部分が芯金６よりも表側に突出し、裏側には残り部分が突出している。したがって、弾性体７のＩＣタグ９を埋め込んだ厚肉部７ｃは、軸受外向きに突出した表側突出部分７ｃａの方が、裏側突出部分７ｃｂよりも大きく突出している。

図２（Ａ），（Ｂ）は、それぞれシール５の上記厚肉部７ｃの設けられた円周部分をシール表面側から見た図、および裏面側から見た図である。位置決め用孔１０は、同図に破線で示すように、矩形状の孔とされている。厚肉部７ｃの表側突出部分７ｃａはシール５の円周方向に延びる円弧状に設けられ、裏側突出部分７ｃｂは位置決め用孔１０に沿う矩形状で、そのシール外径側の片がシール外周に沿う円弧状とされている。厚肉部７ｃの表側突出部分７ｃａの側面形状は、同図（Ｃ）に示すように、矩形状とされている。

図３（Ａ）はシール５のＩＣタグ９がある部分の断面（図２のＩ−Ｉ線断面）を示し、図３（Ｂ）はシール５のＩＣタグ９がない部分の断面（図２のII-II 線断面）を示す。

シール５の製造工程は、例えば次の１）〜６）に示す工程とされる。
１）凹部を設けた下部金型（図示せず）の金型面に芯金６を配置する。
２）各芯金６に設けた位置決め用孔１０にＩＣタグ９を配置する。
３）加硫接着剤を芯金６とＩＣタグ９のゴム貼付け面の全面に塗布する。
４）未加硫のゴムシートを、下部金型面上に配置する。
５）上部金型（図示せず）と下部金型を加圧して密着させ、所定の時間保持し、ゴムの加硫反応を行う。
６）金型を開き、シール５の製品を取り出す。

ＩＣタグ９としては、例えばＲＦＩＤ（無線周波数認識：Radio Frequency Identification）技術を応用したＲＦＩＤ用ＩＣタグが用いられる。ＲＦＩＤ形式のＩＣタグは、伝送方式として静電結合、電磁結合、電磁誘導、マイクロ波等の電波、光等を用いるものがあり、いずれの方式を採用しても良いが、この実施形態では、マイクロ波等の電波を用いるものとされる。

図４は、ＩＣタグ９の回路構成例を示す。このＩＣタグ９は、例えば単独のＩＣチップ９ａからなり、中央処理装置（ＣＰＵ）１１、メモリ１２、送受信回路１３、および電源回路１４を有しており、電源回路１４はアンテナ１５から電源を取るものとされている。メモリ１２は、情報の記憶に電源が不要なものが用いられる。このＩＣタグ９に対する情報の書き込みおよび読み取りは、ＩＣタグ９のアンテナ１５に対向させるアンテナを有するＩＣタグリーダ／ライタ（図示せず）が用いられる。

この構成のＩＣタグ付軸受によると、シール６に取付けたＩＣタグ９を利用し、軸受に関する種々の情報を記憶させ、軸受の機器への組み込み後にもその記憶情報を読み出して知ることができる。ＩＣタグ９に記憶させる内容としては、例えば、このＩＣタグ９を取付けた軸受のグリースの種類、軸受内部隙間等の精度、軸受構成部品の材質，硬さ，熱処理条件、転動体径および等級、シールの種類、製造ロット番号、製造履歴、検査結果、販売ルート履歴、保守情報など、あらゆる情報を記録することができ、これらの情報が、軸受組み込み後に読み出すことができる。

ＩＣタグ９は、シール５に取付けるため、内外輪１，２に取付ける場合と異なり、金属による電波吸収や反射の問題が容易に回避でき、また軸受部品の加工面からも、ＩＣタグ９の軸受への取付けが容易に行える。ＩＣタグ９の取付箇所をシール５としたため、ＩＣタグ９が破損しても、シール５を交換するだけで、軸受に再度ＩＣタグに要求される所定の性能を付与することができる。

シール５にＩＣタグ９を取付けるについて、シール５の弾性体７内にＩＣタグ９を埋め込み状態に設けるため、ＩＣタグ９の固定を強固に行うことができ、弾性体７が破損しない限り、ＩＣタグ９を強固に固定し続けることができる。かしめ等の物理的な固定構造と異なり、ＩＣタグ９の変形を誘発しない。加硫接着とすることで、接着剤を用いなくても、強固に固定することができる。また、ＩＣタグ９の周囲にシール５を構成するゴムまたは合成樹脂の弾性体７が介在するため、高温等の外部環境からＩＣタグを保持することができる。

このように、ＩＣタグ９の取付が確実であるため、長期間安定した送受信特性が得られる。また、ＩＣタグ９の周囲の弾性板７により外部環境から保護でることによっても、長期間安定した送受信特性が得られる。
さらに、芯金６にＩＣタグ９の位置決め用孔１０を設けたため、ＩＣタグ９の位置決めが容易に行え、また芯金６の表裏に突出するようにＩＣタグ９を取付けることができて、ＩＣタグ９が芯金６の表面側または裏面側に偏ることが軽減でき、シール５にＩＣタグ９をバランス良く取付けることができる。

図５ないし図７は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、シール５にＩＣタグ９を取付ける構造として、弾性体７にＩＣタグ取付用溝２１を設け、このＩＣタグ取付用溝２１に嵌合状態にＩＣタグ９を取付けている。すなわち、ＩＣタグ取付用溝２１を設けた形状にシール５を成形した後、そのＩＣタグ取付用溝２１にＩＣタグ９を嵌め込んで取付けるようにしている。この場合に、ＩＣタグ９は、ＩＣタグ取付用溝２１の内面に接着剤で固定することが好ましい。

ＩＣタグ取付用溝２１は、シール５の芯金６に対する表面側において、弾性体７に囲壁２２を突出状態に成形することにより設けている。すなわち、囲壁２２の内部がＩＣタグ取付用溝２１とされる。囲壁２２は矩形枠状とされ、シール５の円周方向に対する接線方向と平行に設けられている。そのため、図７（Ａ），（Ｂ）に図６のIII-II線断面およびIV-IV 線断面をそれぞれ示すように、囲壁２２はシール５の円周方向位置によって、芯金６の半径方向の位置が異なっている。同図（Ｃ）はシール５のＩＣタグ９がない箇所の断面を示す。ＩＣタグ９がない箇所の断面形状は、第１の実施形態と同じである。ＩＣタグ９には、第１の実施形態と同様に、外形が円柱状をものを用いている。

この実施形態の場合のシール５の製造工程は、例えば次の１）〜６）に示す工程とされる。
１）凹部を設けた下金型面（図示せず）上に芯金６を配置する。
２）加硫接着剤を芯金６のゴム貼付面全面に塗布する。
３）未加硫ゴムシートを下部金型上に配置する。
４）上部金型と下部金型を加圧して密着させ、所定の時間加熱保持し、ゴムの加硫反応を行う。
５）金型を開きシール５の製品を取り出す。
６）シール５上に形成されたＩＣタグ取付用溝２１内に接着剤を注入した後、ＩＣタグ９を嵌め込んで固定する。

この実施形態の場合は、ＩＣタグ取付用溝２１を設けてＩＣタグ９を嵌合させるようにしたため、より容易にＩＣタグ９をシール５に取付けることができる。また、ＩＣタグ９が収容されているＩＣタグ取付用溝２１内に、容易にかつ精度良く接着剤を注入することができ、強固な接着力を安定して発揮させることができる。また、加硫接着により取付ける場合と異なり、ＩＣタグ９の固定に際して、加硫接着時の熱的ストレスを回避することができる。
このようにＩＣタグ９を溝２１内に取付ける場合も、かしめ等の物理的な固定構造と異なり、ＩＣタグ９の変形を誘発しない。また、ＩＣタグ９の周囲にシール５を構成するゴム等の弾性体７を介在させることができ、この場合も外部環境からＩＣタグ９を保護することができる。
この実施形態におけるその他の構成，効果は、第１の実施形態と同様である。

なお、上記各実施形態は、深溝玉軸受に適用した場合につき説明したが、この発明はシール付きの各種の軸受に適用することができる。例えば、円筒ころ軸受や、円すいころ軸受、自動調心軸受、アンギュラ玉軸受、旋回座軸受等のラジアル形式の軸受の他に、スラスト形式の軸受にも適用でき、また自動車の車輪用軸受等の特殊用途の軸受にも適用することができる。また、この発明のＩＣタグ付軸受は、独立した軸受として一対の軌道輪を有するものに限らず、内外いずれか片方の軌道輪が無くて、軸受組み込み機器の軸やハウジングがもう片方の軌道輪となるものであっても良い。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかるＩＣタグ付軸受の断面図、（Ｂ）はそのシールの拡大断面図である。 （Ａ）は同ＩＣタグ付軸受におけるシールの部分正面図、（Ｂ）は部分側面図、（Ｃ）はそのシールの表側突出部分の側面図である。 （Ａ）は図２（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のII-II 線断面図である。 同ＩＣタグ付軸受におけるＩＣタグの回路構成例を示すブロック図である。 （Ａ）はこの発明の他の実施形態におけるＩＣタグ付軸受の断面図、（Ｂ）はそのシールの部分拡大破断側面図である。 （Ａ）は同ＩＣタグ付軸受におけるシールの部分正面図、（Ｂ）は同シール同図（Ａ）のVI−VI線断面図である。 （Ａ）は図６（Ａ）のIII-III 線断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のIV-IV 線断面図、（Ｃ）は図６（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。

符号の説明

１…内輪
２…外輪
３…転動体
５…シール
６…芯金
７…弾性体
７ｃ…厚肉部
９…ＩＣタグ
１０…位置決め用孔
２１…ＩＣタグ取付用溝

Claims (7)

1. 芯金にゴムまたは樹脂製の弾性体を設けたシールにより、軌道輪間の軸受空間を密封した軸受において、前記弾性体内に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを埋め込み状態に設けたことを特徴とするＩＣタグ付軸受。
2. 請求項１において、前記弾性体がゴムであり、加硫接着により前記ＩＣタグを前記弾性体に対して固定したＩＣタグ付軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記芯金にＩＣタグの位置決め用孔を設け、この位置決め用孔にＩＣタグの一部を嵌め込んだＩＣタグ付軸受。
4. 請求項１において、前記弾性体にＩＣタグ取付用溝を設け、このＩＣタグ取付用溝に嵌合状態にＩＣタグを取付けたＩＣタグ付軸受。
5. 芯金にゴムまたは樹脂製の弾性体を設けてなり、軸受の軌道輪間を密封するシールにおいて、前記弾性体内に、非接触通信により交信が可能なＩＣタグを埋め込み状態に設けたことを特徴とするＩＣタグ付きシール。
6. 請求項５において、前記弾性体がゴムであり、加硫接着により前記ＩＣタグを前記弾性体に対して固定したＩＣタグ付きシール。
7. 請求項５において、前記弾性体にＩＣタグ取付用溝を設け、このＩＣタグ取付用溝に嵌合状態にＩＣタグを取付けたＩＣタグ付きシール。
   

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