JP2006052989A - Ｒｆｉｄ用タグを内蔵したオイルチェックセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 品質に関する情報をＲＦＩＤ用タグに記録し、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の入手が可能なＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサを提供する。
【解決手段】 センサ本体２０は、筒状体２０ｂ内に挿入され、その一方側が筒状体２０ｂから突出する棒状体２０ａを含み、棒状体２０ａの一方側外周に永久磁石２３を設け、永久磁石２３の外周に所定の間隔を隔てて、その一方が抵抗体を含む１対の電極２５，２６を設け、オイル中に挿入されることで１対の電極２５，２６間に付着する導電体混合物の量に応じた情報を電極２５，２６から出力し、棒状体２０ａの端面に埋め込んだＲＦＩＤ用タグ４０に記録する。ＲＦＩＤ用タグ４０にはその他の品質管理に関する情報も記録し、これらの情報を外部から非接触で読み出す。
【選択図】 図１

Description

この発明はＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサに関し、特に、オイル容器内のオイルの劣化や、オイルで潤滑される機械部品の摩擦程度などをチエックするために、オイル容器に着脱自在に装着され、非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグを内蔵したオイルチェックセンサに関する。

オイルチェックセンサは、自動車のトランスミッションオイルなどの劣化をチエックしたり、オイルで潤滑される機械部品の摩擦程度をチエックするために、オイルパンなどのオイルが注入されるオイル容器に着脱自在に装着されている。

このようなオイルチェックセンサは、オイル汚れを測定するセンサの継続使用可否が分るだけでなく、今後どれだけ使用可能か、また、何時頃オイルを交換する必要があるかなどを定量的に測定する必要がある。

そのようなオイルチェックセンサとして、例えば特開２００２−２８６６９７号公報（特許文献１）において記載されたものがある。このオイルチェックセンサは、センサ本体の磁石の外周に１対となる電極を所定の間隔を隔てて固定し、電極の少なくとも一方を抵抗体で構成し、オイル中の金属粉が電極間を占める面積によって電極間の抵抗値が変化することを利用して、電極間の抵抗値を測定することでオイル中の金属粉の量を定量的に検出するものである。
特開２００２−２８６６９７号公報

特許文献１に記載されたオイルチェックセンサが組み込まれた自動車などでは、保守点検の際にそのオイルチェックセンサの履歴の確認や、オイルチェックセンサが異常を発生して同じロットで製造されたオイルチェックセンサ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、自動車からオイルチェックセンサを取外して、その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。このために、情報の入手に時間がかってしまうという問題がある。

また、特許文献１に記載されたオイルチェックセンサには、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、オイルチェックセンサの取外しに手間がかるばりでなく、不必要に時間を消費してしまい、その間オイルチェックセンサが組み込まれている自動車を長時間利用できなくなり、ユーザに迷惑をかけてしまうという問題がある。

さらに、オイルチェックセンサは風力発電機などにも使用されており、風力発電機は地上からかなり高い位置に設置されているため、オイルチェックセンサを取外すのは容易ではない。

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、オイルチェックセンサ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，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、この発明の目的は、品質に関する情報などをＲＦＩＤ用タグに記録して装着することにより、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の入手が可能なＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサを提供することである。

この発明は、オイル中に含まれる鉄粉などの導電体混合物の量を検出するオイルチェックセンサであって、筒状体と、筒状体内に挿入され、その一方側が筒状体から突出する棒状体とを含み、棒状体の筒状体から突出する一方側外周に設けられる磁石と、磁石の外周に所定の間隔を隔てて固定されかつその一方が抵抗体を含む１対の電極とを含み、オイル中に挿入されることで１対の電極間に付着する導電体混合物の量に応じた情報を１対の電極から出力するセンサ本体と、センサ本体に装着され、１対の電極から得られるオイル中に含まれる鉄紛などの導電体混合物に関する情報と、センサ本体の製造に関する情報のいずれかを記録し、外部から情報の読み出しが可能なＲＦＩＤ用タグとを備える。

この発明では、ＲＦＩＤ用タグをセンサ本体に装着するようにしたので、ＲＦＩＤ用タグにオイル中に含まれる鉄紛などの導電体混合物に関する情報と、センサ本体の製造に関する情報のいずれかを記録し、外部から情報の読み出しが可能になるので、オイルチェックセンサを機器から取外すことなく、オイルチェックセンサの品質管理に関する情報を読み出すことが可能になる。

しかも、オイルチェックセンサが異常を発生して同じロットで製造されたオイルチェックセンサを追跡調査しなければならない場合があっても、オイルチェックセンサを取外して、その製品のロット番号などを確認する必要がなく、例えばリーダをＲＦＩＤ用タグに接近させるだけでロット番号の入手が可能になる。その結果、不必要に時間を消費してしまい、その間オイルチェックセンサが組み込まれている自動車などを長時間利用できなくなり、ユーザに迷惑をかけてしまうという問題を解消できる。

好ましくは、ＲＦＩＤ用タグは、センサ本体の棒状体の他方側に装着される。具体的には、棒状体の他方端面にはＲＦＩＤ用タグを装着するための凹部が形成されていて、凹部にＲＦＩＤ用タグを装着した後、樹脂で封止する。これにより、外部からＲＦＩＤ用タグに記録されている情報の入手が可能になる。

好ましくは、ＲＦＩＤ用タグは、材料情報，ロット番号などの製作情報，検査情報，出荷情報，点検情報などの品質に関する情報などを記録する。ＲＦＩＤ用タグにこのような種々の情報を記録することで、種々のトレーサビリティの要求に答えることができる。

図１はこの発明の一実施形態におけるオイルチェックセンサのセンサ本体をハウジングに装着した状態を示す断面図であり、図２はハウジングからセンサ本体を抜き出した状態を示す図であり、図３はオイルチェックセンサの後端部の拡大断面図であり、（ａ）はセンサのロック状態を示し、（ｂ）はロックを解除した状態を示す。

図１に示すように、オイル容器１はたとえば自動車のトランスミッションのオイルパンである。オイルチェックセンサ２は、オイル容器１に固定された筒状のハウジング１０と、ハウジング１０に着脱自在に挿入されるセンサ本体２０と、センサ本体２０をハウジング１０に対してワンタッチで着脱するための着脱操作部材３０を主要な構成要素とされている。オイル容器１の底部側の側壁に形成された取付孔３には、ハウジング１０が螺合され、取付孔３とハウジング１０との間がパッキング４でシールされる。

ハウジング１０は、たとえば、オイル容器１の取付孔３に螺合される外側ハウジング１１と、外側ハウジング１１の内周に固定される内側ハウジング１２とを含む。内側ハウジング１２の一方側の先端部１０ａは、外側ハウジング１１から突出して、オイル容器１の内部のオイル中に挿入される。このハウジング先端部１０ａは、側方にオイル出入窓１３を有し、その先端開口が蓋１４によって閉塞される。

また、ハウジング先端部１０ａの内部に、センサ本体２０の先端部に設けられた磁気ギャップ式センサ部２１が同軸状に挿入され、このセンサ部２１の先端と蓋１４との間に、たとえばスプリング１５とシール部材１６とが介装される。スプリング１５は、シール部材１６を介してセンサ本体２０を常時他方側（図１において右側）に押圧する。

センサ本体２０をハウジング１０に挿入するときは、着脱操作部３０を図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態のように、第２スプリング３１に抗して一方側（図１において左側）に移動させて、係止ボール３４のテーパ部３０ｃ側への移動を自由にした状態で行なわれる。すなわち、センサ本体２０の先端部を係止ボール３４の内側に挿入し、係止ボール３４が筒体２０ｂの外周に乗り移った時点で着脱操作部材３０から手を離す。このとき、係止ボール３４がテーパ部３０ｃと係合するので、着脱操作部材３０から手を放しても、着脱操作部材３０は前方への移動位置に保持される。

この状態で、センサ本体２０をハウジング１０に挿通していくと、図２に示すセンサ本体２０の先端の止めリング２２がシール部材１６に当接し、スプリング１５が圧縮され、シール部材１６が一方側に移動して磁気ギャップセンサー部２１がオイル出入窓１３の近傍にくる。そして、センサ本体２０の後端部外周の係止溝３５が係止ボール３４のところに移動した時点で、係止ボール３４が係止溝３５に落ち込み、着脱操作部材３０が第２スプリング３１の弾性力で元の位置に復帰して、センサ本体２０の前後移動がロックされる。

センサ本体２０は、図２に示すように、たとえば導電金属製の棒状体２０ａと、棒状体２０ａの外周に絶縁ギャップＧを介して結合一体化された導電金属製の筒状体２０ｂとを含む。棒状体２０ａの先端部は筒状体２０ｂの先端から突出し、この突出した先端部外周に磁性体として、たとえば永久磁石２３を使用した磁気ギャップ式センサ部２１が形成される。センサ本体２０の棒状体２０ｂの後端面には凹部が形成されており、そこにＲＦＩＤ用タグ４０が埋め込まれ、その上に樹脂がモールドされる。

ＲＦＩＤ用タグ４０は、オイルチェックセンサ２の材料情報，ロット番号などの製作情報，検査情報，出荷情報，点検情報などの品質に関する情報などを記録し、オイルパン１からオイルチェックセンサ２を取外すことなく、外部から品質管理などに関する情報の入手を可能にするために、センサ本体２０に装着されている。ＲＦＩＤ用タグ２は後述の図６で説明するように、非接触で外部から情報の書き込みと読み出しが可能なチップ状部品である。なお、ＲＦＩＤ用タグ４０は棒状体２０ｂの後端面に限らず外部から見える位置であれば、その外周面に取付けることも可能である。

図４は図１に示した磁気ギャップ式センサの要部断面と周辺回路を示す図である。図４に示すように、棒状体２０ａの先端部外周には、円筒状の永久磁石２３が固定され、永久磁石２３の外周に筒状の絶縁カバー２４が固定される。そして、絶縁カバー２４の外周に一対の電極２５，２６が所定の間隔を隔てて固定され、この一対の電極２５，２６の間にギャップＧが形成される。この電極２５，２６の少なくとも一方は、数十Ω〜数百ｋΩの抵抗体で構成されている。

磁気ギャップＧがオイル容器１内のオイル中に挿入されると、オイル中に含まれる鉄粉などの磁性体混入物が磁気ギャップＧに磁気吸引されて溜まり、付着した磁性体混合物を介して電極２５，２６間が電気的に導通した状態になる。ここで、電極２５，２６はいずれか一方が抵抗体であるため、鉄粉などの導電体の付着の度合によって電極２５，２６間の抵抗値が変化する。すなわち、抵抗体の端面全面に導電体が付着したときに抵抗値は最小となり、そのときの抵抗値をＲすると、抵抗体端面のｎ％の表面積に導電体が付着したときの抵抗値は、（１００／ｎ）×ＲΩとなる。

したがって、電極２５，２６間の導電体の付着量により、この間の抵抗値は∞からＲまで導電体の付着量によって変化するので、この間の抵抗値を測定すればオイルの汚れ度合を検出できる。

また、電極２５，２６のいずれか一方を抵抗体とする代わりに、絶縁カバー２４の外周に抵抗体を塗布したり、導電性プラスチックまたは導電性セラミクスを用いても同様に構成できる。

このオイルチェックセンサ２を用いて、オイル容器１内のオイルの劣化や、このオイルによって潤滑される機械部品の摩擦程度を次のようにしてチェックする。たとえば、オイル容器１とセンサ本体２０の棒状体２０ａとの間に、抵抗値Ｒ_Ｂ＝１Ωを持つ固定抵抗を介して電源電圧Ｖ_１を印加する。磁気ギャップ式センサ部２１の磁気ギャップＧに鉄粉などの導電体が磁気吸引されて溜まると、棒状体２０ａ→電極２５→導電体→電極２６→筒体２０ｂという経路で電気回路が構成され、オイルの汚れ度合により導電体の付着量が増し、電極２５，２６間の抵抗値が∞からＲΩまで下がる。したがって、センサ部分の分圧電圧Ｖ_２を測定すれば、オイルの汚れ度合を検出できる。

図５は図３の回路を用いてオイルの汚れ度合を検出した例を示す図である。この出力例は、Ｒ_Ｂ=５００Ω、Ｒ＝１００ΩおよびＶ_１＝５Ｖに設定したときの時間の経過と分圧電圧Ｖ_２の変化を示している。図５において、オイルが汚れるにしたがって、分圧電圧Ｖ_２の電圧値が小さくなっていくので、分圧電圧Ｖ_２の変化によりオイルの汚れ状態を定量的に検出することができる。このオイルの汚れ状態がＲＦＩＤ用タグ４０に書込まれる。

図６はＲＦＩＤ用タグの構成を示す回路図である。図６においてＲＦＩＤ用タグ４０はアンテナ４１と、送受信回路４２と、ＣＰＵ４３と、Ａ／Ｄコンバータ４４と、蓄電部４５と、メモリ４６とを含む。アンテナ４１にリーダ５０を接近させることで、非接触でＲＦＩＤ用タグ４０に情報を書込んだり、読み出したりすることができる。

アンテナ４１は送受信回路４２に接続されており、送受信回路４２はリーダ５０から高周波信号を受信すると蓄電部４５に高周波信号を与える。蓄電部４５は高周波信号から電力を生成してＣＰＵ４３とメモリ４６に供給する。メモリ４６は電源遮断時においても記憶内容を保持する不揮発性メモリで構成されている。このメモリ４６には、オイルチェックセンサ２の製造時における材料情報，製作情報，検査情報，出荷情報が記憶されているとともに点検時の履歴情報やオイルの鉄粉量などの情報や、オイルチェックセンサ２における出荷日や組み込み日やオイル銘柄などの情報が記憶される。

また、オイルチェックセンサ２の利用用途が風力発電機であれば、風力発電機の軸受に関する情報が記憶される。さらに、建設機械に組み込まれる場合であれば、その建設機械に関する情報なども記憶されている。

Ａ／Ｄコンバータ４４はオイルチェックセンサ２の出力値である、図４で説明した分圧電圧Ｖ_２をデジタル値に変換してＣＰＵ４３に与える。ＣＰＵ４３はそのデジタル値をオイルに含まれる鉄紛値としてメモリ４６に書込む。

図６に示したＲＦＩＤ用タグ４０は、チップ状部品として構成されており、その周りが樹脂によって覆われており、金属部材に埋め込むことが可能にされている。

上述のごとく、この実施形態によれば、ＲＦＩＤ用タグ４０をオイルチェックセンサ２のセンサ本体２０ａの後端面に装着することで、センサ本体２０ａを引抜くことなく、リーダ５０をＲＦＩＤ用タグ４０に接近させるだけで、オイルチェックセンサ２の品質に関する情報などを入手することが可能になる。

オイルチェックセンサ２には、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、従来はオイルチェックセンサ２を取外すのに手間を要していた。これに対して、この実施形態では、オイルチェックセンサ２が異常を発生して同じロットで製造されたオイルチェックセンサを追跡調査しなければならない場合があっても、オイルチェックセンサ２を取外して、その製品のロット番号を確認する必要がなく、リーダ５０をＲＦＩＤ用タグ４０に接近させるだけでロット番号の入手が可能になる。その結果、不必要に時間を消費してしまい、その間オイルチェックセンサ２が組み込まれている自動車などを長時間利用できなくなり、ユーザに迷惑をかけてしまうという問題を解消できる。

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。

この発明のＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサは、自動車のオイルの劣化を検知したり、風力発電機の軸受のオイルの劣化を検知するのに利用できる。

この発明の一実施形態におけるオイルチェックセンサのセンサ本体をハウジングに装着した状態を示す断面図である。 ハウジングからセンサ本体を抜き出した状態を示す図である。 オイルチェックセンサの後端部の拡大断面図で 図１に示した磁気ギャップ式センサの要部断面と周辺回路を示す図である。 図４の回路を用いてオイルの汚れ度合を検出した例を示す図である。 ＲＦＩＤ用タグの構成を示す回路図である。

符号の説明

１ オイル容器、２ オイルチェックセンサ、３ 取付け孔、１０ ハウジング、１１ 外側ハウジング、１２ 内側ハウジング、１３ オイル出入窓、１４ 蓋、１５、３１ スプリング、１６ シール部材、２０ センサ本体、２０ａ 棒状体、２０ｂ 筒状体、４０ ＲＦＩＤ用タグ、４１ アンテナ、４２ 送受信回路、４３ ＣＰＵ、４４ Ａ／Ｄコンバータ、４５ 蓄電部、４６ メモリ、５０ リーダ。

Claims (4)

1. オイル中に含まれる鉄粉などの導電体混合物の量を検出するオイルチェックセンサであって、
   筒状体と、前記筒状体内に挿入され、その一方側が前記筒状体から突出する棒状体とを含み、前記棒状体の前記筒状体から突出する一方側外周に設けられる磁石と、前記磁石の外周に所定の間隔を隔てて固定されかつその一方が抵抗体を含む１対の電極とを含み、前記オイル中に挿入されることで前記１対の電極間に付着する導電体混合物の量に応じた情報を前記１対の電極から出力するセンサ本体と、
   前記センサ本体に装着され、前記１対の電極から得られるオイル中に含まれる鉄紛などの導電体混合物に関する情報と、前記センサ本体の製造に関する情報のいずれかを記録し、外部から前記情報の読み出しが可能なＲＦＩＤ用タグとを備える、ＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサ。
2. 前記ＲＦＩＤ用タグは、前記センサ本体の棒状体の他方側に装着される、請求項１に記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサ。
3. 前記棒状体の他方端面には前記ＲＦＩＤ用タグを装着するための凹部が形成されていて、前記凹部に前記ＲＦＩＤ用タグを装着した後、樹脂で封止する、請求項１または２に記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサ。
4. 前記ＲＦＩＤ用タグは、材料情報，ロット番号などの製作情報，検査情報，出荷情報，点検情報などの品質に関する情報などを記録する、請求項１から３のいずれかに記載のＲＦＩＤ用タグを内蔵したオイルチェックセンサ。
   

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