JP2006052767A - Ｒｆｉｄ用タグを内蔵したセンサ付軸受およびｒｆｉｄ用タグの取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 品質に管理する情報をＲＦＩＤ用タグに記録しておき、組み込まれている機器から取外すことなく外部から品質管理などに関する情報を入手できるＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受およびＲＦＩＤ用タグの取付け方法を提供する。
【解決手段】 外輪３と内輪４と転動体５とで転がり軸受が構成されており、この転がり軸受の一方側に回転センサ１０を取付けてセンサ付軸受１を構成し、センサハウジング８には駆動回路や処理回路を搭載した電気回路基板１５が設けられており、電気回路基板１５には転がり軸受や回転センサに関する情報が記録されるＲＦＩＤ用タグ２０が取付けられている。ＲＦＩＤ用タグ２０から記録されている情報を読み出すことでトレーサビリティを確保できる。ＲＦＩＤ用タグはモータや角度センサなどの機械要素の外側から見える露出部分に取付けることもできる。
【選択図】 図１

Description

この発明はＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受およびＲＦＩＤ用タグの取付け方法に関し、特に、非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグを取付けたセンサ付軸受およびＲＦＩＤ用タグの取付け方法に関する。

特開２００２ー１７４２５８号公報（特許文献１）には、モータの軸受に回転センサを取付けた構造について記載されている。すなわち、転がり軸受を構成している内輪に磁気エンコーダであるパルサーリングを取付け、外輪に磁気センサを取付けて内輪が回転することで磁気センサから回転パルスが出力される。このようなセンサ付転がり軸受において、品質を管理するために、従来は材料情報，製作情報，検査情報，出荷情報，客先組み込み情報，点検情報などが分るように紙に記録して保存するのが一般的であった。
特開２００２ー１７４２５８号公報

しかし、特許文献１に記載されている従来のセンサ付軸受が組み込まれた機器などでは、保守点検の際にそのセンサ付軸受の履歴の確認や、センサ付軸受が異常を発生して同じロットで製造されたセンサ付軸受を追跡調査しなければならない場合がある。そのような場合には、軸受が組み込まれた機器からそのセンサ付軸受を取外して、製品のロット番号を確認し、製造メーカに問い合わせる必要がある。このため、情報の入手に時間がかかってしまうという問題がある。

また、特許文献１に記載されているセンサ付軸受には、磁気センサで検出した信号を外部に取り出すために、ケーブルが接続されており、センサ付軸受の取外しに手間がかかるばかりでなく、不必要に時間を消費してしまい、その間センサ付軸受が組み込まれている機器を長時間停止させなければならず、ユーザに負担をかけてしまうという問題があった。

一方、近年では、品質管理に関してトレーサビリティの要求が高くなってきており、センサ付軸受などの機械要素商品の品質管理では、材料情報，製作情報，検査情報，出荷情報，客先組み込み情報，点検情報などが直ちに分るようにすることが望まれている。

そこで、この発明は、品質管理する情報をＲＦＩＤ用タグに記録しておき、組み込まれている機器から取外すことなく外部から品質管理などに関する情報を入手できるＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受およびＲＦＩＤ用タグの取付け方法を提供することである。

この発明は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される転動体とを含む転がり軸受と、外輪と内輪のいずれか一方の回転を検出するセンサ部と、転がり軸受の製造に関する情報およびセンサ部の性能に関する情報の少なくともいずれかを記録したＲＦＩＤ用タグとを備える。

この発明では、市場において、ＲＦＩＤ用タグから情報を読取ることで、センサ付軸受の製造に関する情報や性能に関する情報を容易にかつ確実に確認することができるので、作業性が向上し、市場調査に要する時間を短縮することができる。また、組み込まれた機器からセンサ付軸受を取外すことなく情報を読取ることができ、調査の対象とならない余分な機器を取外す必要がないので、市場調査時間の短縮を図ることができる。

また、機器の取外しによる製品の機能へのリスクを回避できる。さらに、調査時間を短縮できるので、機器の停止時間が短時間で済むので、ユーザへの負担を軽減できる。

好ましい実施形態では、ＲＦＩＤ用タグは、外部から認識できる位置に取付けられる。これにより、外部からリーダなどにより、ＲＦＩＤ用タグに記録されている情報を非接触で読取ることが可能になる。

好ましくは、ＲＦＩＤ用タグは、樹脂によってモールドされる。樹脂によりモールドすることで異物の混入などを防止できる。

好ましくは、ＲＦＩＤ用タグは、各情報の書換えが可能なメモリを含む。したがって、機器に組み込んだ後であっても、点検に関する情報などを新たに書き加えることも可能になる。

好ましくは、ＲＦＩＤ用タグには、機器に組み込んだときあるいは点検を行ったときの年月日情報が書込まれる。このような情報を書込むことで、後の保守点検の際に参考にすることができる。

この発明の他の局面は、少なくとも回転部分を収納するケース部材を有する機械要素に情報の書き込みおよび読み出しが可能なＲＦＩＤ用タグを取付けるＲＦＩＤ用タグの取付け方法であって、ケース部材の外部から見える露出部分にＲＦＩＤ用タグを取付け、ＲＦＩＤ用タグ上から樹脂部材をモールドし、ＲＦＩＤ用タグに少なくとも機械要素の製造に関する情報および機器に組み込んだときあるいは点検を行ったときの年月日情報のいずれかを書込む。

この発明においても、ＲＦＩＤ用タグに必要な情報を書込むことができるので、市場において、機械要素の製造に関する情報や保守点検の年月日に関する情報などを容易にかつ確実に確認することができる。その結果、作業性が向上し、市場調査に要する時間を短縮することができる。また、組み込まれた機器からセンサ付軸受を取外すことなく情報を読取ることができるので、調査の対象とならない余分な機器を取外す必要がなく、市場調査時間の短縮を図ることができる。

図１はこの発明の一実施形態におけるＲＦＩＤ用タグを取付けたセンサ付軸受を示す図であり、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は右側面図である。

この実施形態は、図１（ａ）に示すように外輪３と、内輪４と、外輪３および内輪４との間に配置した転動体５とで転がり軸受が構成されており、この転がり軸受の一方側に回転センサ１０を取付けてセンサ付軸受１を構成したものである。回転センサ１０は、磁気エンコーダ１１と、磁気センサ１２とを含み、磁気エンコーダ１１は芯金１３の外周面に配置されており、芯金１３は内輪４の外径面に嵌め込まれている。

磁気エンコーダ１１には、Ｎ極とＳ極とが周方向に複数交互に着磁されている。外輪３の内径部には外環７が嵌め込まれており、外環７はセンサハウジング８を保持しており、このセンサハウジング８には、磁気センサ１２が磁気エンコーダ１１に対向するように設けられている。センサ付軸受１は、内輪４が回転すると、それに伴って磁気エンコーダ１１が回転し、磁気センサ１２は磁気エンコーダ１１のＳ極とＮ極とを検出するごとにオン，オフするパルス信号を出力する。

また、センサハウジング８には駆動回路や処理回路を搭載した電気回路基板１５が設けられている。電気回路基板１５には図１（ｂ）に示すように電線１６が接続されているとともに、ＲＦＩＤ用タグ２０が取付けられている。ＲＦＩＤ用タグ２０と電気回路基板１５は熱硬化性のモールド樹脂１７により封止されており、これにより電気回路基板１５とＲＦＩＤ用タグ２０とが同時に固定される。

図２はＲＦＩＤ用タグの構成を示す図である。ＲＦＩＤ用タグ２０は、図２に示すように平面アンテナ２１と、基板上２２に配置された送受信回路２３，ＣＰＵ２４，電源回路２５およびメモリ２６とを有している。メモリ２６は電源が遮断されても記憶している情報を保持し続ける不揮発性メモリで構成されている。

リーダ２８をＲＦＩＤ用タグ２０の平面アンテナ２１に接近させることで高周波信号がリーダ２８から供給され、それをＲＦＩＤ用タグ２０の電源回路２５がその高周波信号を電力に変換して送受信回路２３と、ＣＰＵ２４と、メモリ２６とに与えてこれらを能動化させ、メモリ２６に必要な情報を書込んだり、書込んだ情報を読み出すことができる。

この実施形態では、メモリ２６には転がり軸受の精度，外輪３と内輪４との間の隙間，外輪３と内輪４との間に注入されるグリースに関する情報（例えば、封入されるグリース名，封入量，次回グリースアップの時期）と、磁気エンコーダ１１の着磁精度，磁気エンコーダ１１の材質，強度などの情報と、電気回路基板１５の仕様，磁気センサ１２を構成するホール素子の形式番号の情報と、磁気センサ１２の初期精度などが書込まれている。

磁気センサ１２の初期精度としては、図３（ａ）に示すように磁気センサ１２から出力されるパルス信号における隣接パルスのピッチ誤差（Ｔ_ｎ−Ｔ_ｎ＋１）／Ｔ_ｎ×１００％と、図３（ｂ）に示すようにデューティ比Ｂ／Ａ×１００％と、図３（ｃ）に示すようにパルス信号Ａ，Ｂの位相差Ｃ／Ｄ×３６０度と、外部磁界に対する耐漏洩磁束度などが書込まれる。耐漏洩磁束が大きいほど外部磁界に対して誤動作し難い特性がある。さらに、ＲＦＩＤ用タグ２０には組立および検査終了後に、出荷後の情報として点検年付日，点検結果などの情報も書込まれる。なお、磁気センサ１２の感度ゲインや温度補償係数や出力電圧範囲設定値などをＲＤＩＤ用タグ２０に書込んでおいてもよい。

したがって、図１に示したセンサ付軸受１が市場に出荷されて各種機器に装着された後、異常が発生した場合、センサ付軸受１を機器から取外したり、ケーブル１６を取外す必要もなく、リーダ２８をＲＦＩＤ用タグ２０に接近するだけで、非接触によりＲＦＩＤタグ２０のメモリ２６に記憶されている情報を読み出すことができる。そして、読み出した情報により異常が発生したセンサ付軸受１の出力精度や性能を調査し、これと同じレベル（範囲）の出力精度の製品を調査することで、回収の対象となる製品か否かを的確に把握することが可能になる。

その結果、センサ付軸受１の製造に関する情報を容易にかつ確実に確認することができるので、作業性が向上し、市場調査に要する時間を短縮することができる。また、組み込まれた機器からセンサ付軸受１を取外すことなく情報を読取ることができるので、調査の対象とならない余分な機器を取外す必要がなく、市場調査時間の短縮を図ることができる。また、機器の取外しによる製品の機能へのリスクを回避できる。さらに、調査時間を短縮できるので、機器の停止時間が短時間で済むので、ユーザへの負担を軽減できる。

次に、上述のＲＦＩＤ用タグ２０の各種機器への取付け方法の実施形態について説明する。

図４はこの発明の他の実施形態におけるセンサ付軸受を示す図であり、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は右側面図である。図１に示したセンサ付軸受１は、ＲＦＩＤ用タグ２０を電気回路基板１５に取付けたのに対して、この実施形態のセンサ付軸受１Ａはセンサハウジング８に凹部を形成して、そこにＲＦＩＤ用タグ２０を取付け、その上をモールド樹脂で封止するものである。それ以外の構成は図１と同じである。

図５はこの発明のさらに他の実施形態におけるセンサ付軸受を示す概略断面図である。この実施形態のセンサ付軸受１Ｂは、転がり軸受の外輪３と内輪４との間の回転空間を封止する軸受シールを構成する芯金６が外輪３の嵌合溝１８に嵌め込まれており、芯金６にはゴムなどの弾性部材９が加硫接着される。このとき、ＲＦＩＤ用タグ２０も同時に接着される。この例では、軸受シールの弾性部材９を芯金６に接着するときに同時にＲＦＩＤ用タグ２０を取付けることができるので、製造工程を簡略化できる。それ以外の構成は図１と同じである。

図６はセンサ付軸受を組み込んだ機器の一例のモータにＲＦＩＤ用タグを取付けた例を示す図である。図６において機械要素の一例としてのモータ３０はハウジング３１と、蓋３２とを含み、ハウジング３１内に転がり軸受３３が取付けられており、蓋３２にはセンサ付軸受１Ｃが取付けられている。転がり軸受３３とセンサ付軸受１Ｃとによって回転軸３４が支持されており、回転軸３４にはモータロータ３５が取付けられており、モータロータ３５に対向してモータステ−タ３６がハウジング３１内に取付けられている。センサ付軸受１Ｃには、回転センサ１０が取付けられており、回転センサ１０からケーブル１６が引き出されている。ケース部材としての蓋３２の外側にはＲＦＩＤ用タグ２０が埋め込まれている。

ＲＦＩＤ用タグ２０には、センサ付軸受１Ｃの情報のみならずモータ３０に関する情報なども書込むことができる。また、この実施形態では、センサ付軸受１Ｃが異常を生じたときには蓋３２を交換することにより、対応できるので保守が容易になるという利点がある。

この実施形態では、センサ付軸受１Ｃに関する情報やモータ３０に関する情報などを、モータ３０の蓋３２を開けることなく、図２に示したリーダ２８をＲＦＩＤ用タグ２０に接近するだけで読取ることができ、保守点検作業が容易になる。

図７はセンサ付軸受を組み込んだモータにＲＦＩＤ用タグを取付けた他の例を示す図である。この実施形態は、モータ３０Ａの回転軸３４の一方を支持するために、図５に示したセンサ付軸受１Ｂを用いたものであり、蓋３２を取外すことなく外部からリーダを軸受シールに取付けられているＲＦＩＤ用タグ２０に接近させて、情報を書込んだり読み出したりするために、蓋３２にはＲＦＩＤ用タグ２０に対向して貫通孔３７が形成されている。

したがって、この実施形態では、外部からリーダを貫通孔３７部分に接近させるだけで、センサ付軸受１Ｂに取付けられているＲＦＩＤ用タグ２０から必要な情報を読取ることができる。

図８はセンサ付軸受を組み込んだモータにＲＦＩＤ用タグを取付けたさらに他の例を示す図である。この実施形態は、図１に示したセンサ付軸受１を蓋３２に取付けたものである。この例においても、蓋３２には貫通孔３７が形成されていて、外部からリーダによりＲＦＩＤ用タグ２０への情報の書き込みおよび読み出しが可能にされている。したがって、この実施形態においても、蓋３２を取外すことなく、ＲＦＩＤ用タグ２０から情報の読取りが可能になるので、保守点検が容易になる。

図９はＲＦＩＤ用タグを角度センサユニットに取付けた例を示す図であり、（ａ）正面図を示し、（ｂ）は（ａ）に沿う線Ａ−Ａに沿う断面図である。機械要素の一例としての角度センサユニット４０は、鋳物製ハウジング４１に回転軸４２が転がり軸受４３によって支持されて回転可能に保持されている。転がり軸受４３の外輪は鋳物製ハウジング４１に固定されており、内輪には回転軸４２が固定されており、回転軸４２の一端面には、ブラシ４５を固定する円板４４が取付けられている。一方、鋳物製蓋４６にはブラシ４５に対向し接触するようにリング状の抵抗体５１が取付けられている。抵抗体５１にはケーブル４７が接続されて外部に引き出されている。回転軸４２が回転すると、円板４４が回転し、抵抗体５１とブラシ４５の接触位置が変化するので、ケーブル４７に流れる電圧が変化し、その電圧値により回転角度を示す信号を出力できる。

ケース部材としての鋳物製蓋４６には凹部が形成されており、そこにＲＦＩＤ用タグ４８が埋め込まれ、その上から樹脂４９がモールドされる。ＲＦＩＤ用タグ４８には、前述の説明とほぼ同様の情報が書込まれているが、角度センサの特性である直線性に関する情報も書込まれている。この直線性は、回転軸４２を回転させたときにブラシ４５に接触している抵抗体５１の変化が直線に変化するかを示すものである。

したがって、この実施形態では、ＲＦＩＤ用タグ４８から、例えば直線性に関する情報を読み出して実際の直線性とを比較し、実際の直線性が悪くなっていれば、抵抗の磨耗が生じていることなど、鋳物製蓋４６を外すことなく判別できる。これにより、保守点検を容易にできる。

図１０はＲＦＩＤ用タグを角度センサユニットに取付けた他の例を示す図である。

図９に示した例は、鋳物製蓋４６にＲＦＩＤ用タグ４８を取付けたのに対して、図１０（ａ）に示した角度センサユニット４０Ａは、鋳物製ハウジング４１における回転軸４２の周辺にＲＦＩＤ用タグ４８取付けて樹脂４９でモールドしたものである。

図１０（ｂ）に示した角度センサユニット４０Ｂは、鋳物製ハウジング４１のフランジ部５０にＲＦＩＤ用タグ４８を取付けて樹脂４９でモールドしたものである。

図１０（ｃ）に示した角度センサユニット４０Ｃは、鋳物製ハウジング４１の肩部分にＲＦＩＤ用タグ４８を取付けて樹脂４９でモールドしたものである。

これらの図１０に示した角度センサ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、いずれも鋳物製ハウジング４１の外側表面にＲＦＩＤ用タグ４８を取付けることで、鋳物製蓋４６を取外すことなく、円板に形成されている抵抗体５１やブラシの磨耗による直線性の劣化などを管理できる。

この発明のＲＦＩＤ用タグの取付け方法は上述のごとく、センサ付軸受やモータや角度センサに限ることなく、その他の機械要素に取付ける場合にも適用できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、センサ付軸受やモータや角度センサやその他の機械要素にＲＦＩＤ用タグを取付けるときに利用できる。

この発明の一実施形態におけるＲＦＩＤ用タグを取付けたセンサ付軸受を示す図である。 ＲＦＩＤ用タグの構成を示す図である。 磁気センサから出力されるパルス信号の特性を示す波形図である。 この発明の他の実施形態におけるセンサ付軸受を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態におけるセンサ付軸受を示す概略断面図である。 センサ付軸受を組み込んだ機器の一例のモータにＲＦＩＤ用タグを取付けた例を示す断面図である。 センサ付軸受を組み込んだモータにＲＦＩＤ用タグを取付けた他の例を示す断面図である。 センサ付軸受を組み込んだモータにＲＦＩＤ用タグを取付けたさらに他の例を示す断面図である。 ＲＦＩＤ用タグを角度センサユニットに取付けた例を示す図である。 ＲＦＩＤ用タグを角度センサユニットに取付けた他の例を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ センサ付軸受、３ 外輪、４ 内輪、５ 転動体、６，１３ 芯金、７ 外環、８ センサハウジング、１０ 回転センサ、１１ 磁気エンコーダ、１２ 磁気センサ、９ 弾性部材、１５ 電気回路基板、１６，４７ ケーブル、１７ 樹脂、２０，４８ ＲＦＩＤ用タグ、２１ 平面アンテナ、２２ 基板、２３ 送受信回路、２４ ＣＰＵ，２５ 電源回路、２６ メモリ、２８ リーダ、３０，３０Ａ，３０Ｂ モータ、３１ ハウジング、３２ 蓋、３３，４３ 転がり軸受、３４，４２ 回転軸、３５ モータロータ、３６ モータステ−タ、３７ 貫通孔、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 角度センサ、４１ 鋳物製ハウジング、４４ 円板、４５ ブラシ、４６ 鋳物製蓋、４９ 樹脂、５０ フランジ部、５１ 抵抗体。

Claims (6)

1. 外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される転動体とを含む転がり軸受と、
   前記外輪と前記内輪のいずれか一方の回転を検出するセンサ部と、
   前記転がり軸受の製造に関する情報および前記センサ部の性能に関する情報の少なくともいずれかを記録したＲＦＩＤ用タグを備える、ＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受。
2. 前記ＲＦＩＤ用タグは、外部から認識できる位置に取付けられる、請求項１に記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受。
3. 前記ＲＦＩＤ用タグは、樹脂によってモールドされる、請求項１または２に記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受。
4. 前記ＲＦＩＤ用タグは、前記各情報の書換えが可能なメモリを含む、請求項１から３のいずれかに記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受。
5. 前記ＲＦＩＤ用タグには、機器に組み込んだときあるいは点検を行ったときの年月日情報が書込まれる、請求項１から４のいずれかに記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したセンサ付軸受。
6. 少なくとも回転部分を収納するケース部材を有する機械要素に、情報の書き込みおよび読み出しが可能なＲＦＩＤ用タグを取付けるＲＦＩＤ用タグの取付け方法であって、
   前記ケース部材の外部から見える露出部分に前記ＲＦＩＤ用タグを取付け、前記ＲＦＩＤ用タグ上から樹脂部材をモールドし、
   前記ＲＦＩＤ用タグに少なくとも前記機械要素の製造に関する情報および機器に組み込んだときあるいは点検を行ったときの年月日情報のいずれかを書込む、ＲＦＩＤ用タグの取付け方法。

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