JP2007156640A - Ｉｃタグのアンテナ、ｉｃタグアクセス装置のアンテナ、ｉｃタグシステムにおけるアンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】線材コイルのような筒状の金属製品に取り付けられたＩＣタグに対して無線アクセスを行う場合に、通信可能距離を極力犠牲にすることなく良好な通信品質を確保できるＩＣタグシステムのアンテナを提供すること。
【解決手段】略円筒状の金属製品４０の内面に沿って形成されたループアンテナ部５０を有するＩＣタグ用アンテナＺ１と、金属製品４０の環状部に挿入されてこれを吊り上げ搬送するアーム部の周囲にコイル状に形成されたＩＣタグリーダライタ用アンテナとを具備する。ＩＣタグ用アンテナは、ループアンテナ部５０に連結され、対向配置されたＩＣタグ１との間で無線リンク（磁気結合）により信号伝送を行うＩＣタグ無線リンク部が設けられた構成であればなお好適である。
【選択図】図２

Description

本発明は、略円筒状に形成された金属製品に取り付けられるＩＣタグのアンテナ、及びそのＩＣタグと無線通信を行ってデータの読み出しや書き込みをするＩＣタグアクセス装置のアンテナ、並びにそのようなＩＣタグへのアクセスを行うＩＣタグアクセスシステムにおけるアンテナシステムに関するものである。

生産や流通の現場では、完成品や生産途中の中間製品等の各種製品が、搬送装置（フォークリフトや移動クレーン等）によりその保持部で保持されて随時次の工程や流通先へ搬送される。また、各製品にＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグともいう）が取り付けられ、製品が搬送される際に、そのＩＣタグとの無線通信により製品データの読み出しや書き込み（以下、データアクセス処理という）がなされることもある。ＩＣタグに対するデータアクセス処理を行う装置（ＩＣタグアクセス装置）は一般にリーダライタと呼ばれ、このリーダライタによる読み取り或いは書き込みの対象となるデータは、リーダライタが備える通信インタフェースを通じてデータ管理計算機により管理される。これにより、多種多様かつ大量の製品情報を効率的に管理できる。なお、一般に、リーダライタは、ＩＣタグに対するデータ読み出し及びデータ書き込みの両用を行う機能を有するものであるが、本明細書にいうＩＣタグアクセス装置とは、ＩＣタグのリーダ（読み出しのみ）、ライタ（書き込みのみ）及びリーダライタ（読み出し及び書き込み）のいずれをも含むものとする。
例えば、鉄鋼製品は多品種少量生産化が進み、製品ごとに機械的仕様や含有元素成分等のデータ（製品データ）が異なるため、適切な品質検査や物流処理を行うためには各製品データを迅速かつ的確に管理する必要がある。そのため、鉄鋼製品各々にＩＣタグが取り付けられ、そのＩＣタグに対してリーダライタにより製品データの読み書き（データアクセス処理）が行われる。このようにして製品データが管理される鉄鋼製品の典型例としては、線状の金属部材がほぼ円筒型のコイル状に形成された線材コイルがある。

ところで、ＩＣタグが金属製品に取り付けられた場合、その金属の影響によってＩＣタグにアクセスする際の無線通信に不具合が生じることが知られている。
これに対し、例えば特許文献１には、金属面に取り付けられたアンテナの下にアモルファス金属を敷くことにより、ＩＣタグにアクセスする際の無線通信の状態を改善する技術が示されている。
特開平８−７９１２７号公報

しかしながら、ＩＣタグが金属製品に取り付けられる場合、その金属が通信に与える影響は大きく、特許文献１に示される技術を適用しても十分な通信改善が得られない場合があり、また、正常な通信を確保できる場合であっても通信可能距離（ＩＣタグのアンテナとリーダライタのアンテナとの距離）が非常に短くなってしまうという問題点があった。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、線材コイルのような金属製の筒状の製品（金属製品）に取り付けられたＩＣタグに対して無線通信によるデータアクセス処理を行う場合に、通信可能距離を極力犠牲にすることなく良好な通信品質を確保できるＩＣタグのアンテナ、及びＩＣタグアクセス装置（リーダライタ）のアンテナ、並びにＩＣタグシステムにおけるアンテナシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、略円筒状（円筒状若しくはそれに近い形状）に形成された金属製品に取り付けられるＩＣタグのアンテナとして構成されるものであり、その金属製品の略円筒状の内面に沿って形成されたループアンテナ部（環状のアンテナ部）が設けられていることを特徴とする。ここで、前記金属製品の典型例としては、線状の金属部材が略円筒のコイル状に形成された線材コイルが考えられる。
このようなループアンテナ部を有することにより、略円筒状の金属製品が通信に与える影響を抑えることができるとともに、ループアンテナ部の大きさ（面積）をほぼ最大にしてアンテナ性能を高めることができるため、通信可能距離を極力犠牲にすることなく良好な通信品質を確保することが可能となる。
ここで、前記ループアンテナ部に連結（電気的に連結）され、対向配置された前記ＩＣタグとの間で無線リンクにより信号伝送を行うＩＣタグ無線リンク部が設けられた構成とすれば、当該アンテナをＩＣタグと物理的に分離した構成とすることができ、金属製品の製造工程に当該アンテナの取り付け工程を組み込む自由度やその取り付けの作業性が向上する。
例えば、前記ＩＣタグ無線リンク部としては、前記ループアンテナ部に連結され（ループアンテナの一部として構成されている場合を含む）、そのループアンテナ部よりも小さい環状に形成された導電性部材からなり、対向配置された前記ＩＣタグとの磁気結合により無線信号伝送を行うものが考えられる。

また、前記ループアンテナ部が、略円筒に形成されたコイル状のアンテナ部であれば、よりアンテナ性能が高まり好適である。この場合、前記ループアンテナ部が、複数の線状の導電性部材と、これらをその両端部各々において保持するとともに、相互に接続されることにより１又は複数の前記線状の導電性部材の一方の端部各々を他の前記線状の導電性部材の他方の端部に連結させてコイル（略円筒状のコイル）を形成させる一対のコネクタ部材と、を備えて構成されたものであればなお好適である。
これにより、当該ＩＣタグのアンテナを金属製品に取り付ける段階で、簡易な作業（前記一対のコネクタ部材の接続作業）により前記ループアンテナ部を形成させることができ、金属製品に対する当該アンテナの取り付け工程を簡易化できる。

また、本発明は、前記ループアンテナ部を介して前記ＩＣタグに対して無線アクセスを行うＩＣタグアクセス装置のアンテナとして捉えたものも考えられる。
即ち、略円筒状に形成された金属製品がその環状部内側に挿入された金属製のアーム部により吊り上げ搬送される際に、前記金属製品に取り付けられたＩＣタグとの間でその金属製品の内面に沿って形成されたループアンテナ部を介して無線通信を行うことにより、前記ＩＣタグに対してデータの読み出しや書き込みを行うＩＣタグアクセス装置のアンテナであって、前記アーム部の周囲にコイル状に形成されたものである。
これにより、前記アーム部がコイル状の当該アンテナのいわゆる鉄芯となり、比較的小さくその巻き数が少ない場合であっても、アンテナ性能を高めることができる。
また、本発明は、ＩＣタグシステムにおけるアンテナシステムとして捉えることもできる。
即ち、略円筒状に形成された金属製品がその環状部内側に挿入された金属製のアーム部により吊り上げ搬送される際に、ＩＣタグアクセス装置により前記金属製品に取り付けられたＩＣタグとの間で無線通信を行って前記ＩＣタグに対してデータの読み出しや書き込みを行うＩＣタグシステムにおけるアンテナシステムであって、前記金属製品の略円筒状の内面に沿って形成されたループアンテナ部を備えた前記ＩＣタグのアンテナと、前記アーム部の周囲にコイル状に形成された前記ＩＣタグアクセス装置のアンテナと、を具備するアンテナシステムとして捉えることもできる。

本発明によれば、ＩＣタグが設けられる略円筒状の金属製品に、その内面に沿う前記ループアンテナ部が設けられるので、その金属製品が通信に与える影響を抑えることができるとともに、ループアンテナ部の大きさをほぼ最大にしてアンテナ性能を高めることができるため、通信可能距離を極力犠牲にすることなく良好な通信品質を確保することが可能となる。
さらに、前記ループアンテナ部が、複数の線状の導電性部材をその両端部各々において保持する一対のコネクタ部材が接続されることにより略円筒状のコイルが形成される構成を備えたものであれば、前記ループアンテナ部を、金属製品に取り付ける段階で、前記一対のコネクタ部材を接続するという簡易な作業により環状（コイル状）にすることができ、金属製品に対する前記ループアンテナ部の取り付け工程を簡易化できる。
また、前記金属製品の環状部内側に挿入されて吊り上げ搬送するアーム部の周囲に、ＩＣタグアクセス装置側のアンテナをコイル状に形成すれば、前記アーム部がコイル状のアンテナのいわゆる鉄芯となり、そのコイル状のアンテナが比較的小さくその巻き数が少ない場合であっても、アンテナ性能を高めることができ好適である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに、図１は本発明の実施形態に係る線材コイル搬送システムＸの概略構成を表す図、図２は線材コイルに取り付けられた第１実施例に係るタグ用アンテナＺ１の概略構成を表す図、図３は線材コイルに取り付けられた第２実施例に係るタグ用アンテナＺ２の概略構成を表す図、図４は線材コイルに取り付けられる第３実施例に係るタグ用アンテナＺ３の概略構成を表す図である。

まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る線材コイル搬送システムＸの全体構成について説明する。
線材コイル搬送システムＸは、図１に示すように、線状の金属部材（鉄材等）がコイル状に束ねられた（形成された）ほぼ円筒状の金属製品である線材コイル４０を搬送するものであり、線材コイル４０の環状部内側に挿入された金属製のアーム部３１で線材コイル４０を吊り上げて搬送する際に、線材コイル４０の環状部内側に取り付けられたＩＣタグ１と、後述するループアンテナ部５０を介して無線通信を行うことにより、そのＩＣタグ１に対してデータの読み出しや書き込みの処理（以下、データアクセス処理という）を行うＩＣタグリーダライタＡ（ＩＣタグアクセス装置の一例、以下、リーダライタＡという）を備えている。ここで、ＩＣタグ１及びこれに接続されるアンテナ（後述）とリーダライタＡとにより、ＩＣタグ１に対してデータアクセス処理を行うＩＣタグシステムが構成されている。
線材コイル４０は、例えば直径約１０ｍｍ程度の鉄製線材が、直径約１０００ｍｍ程度及び長さが１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度の筒状（コイル状）に巻かれて結束バンド４１により束ねられたものである。
また、線材コイル搬送システムＸは、線材コイル４０をその環状部内側（筒の開口部）に挿入された状態で吊り上げて保持するアーム部３１（保持部の一例）と、不図示のクレーン等の搬送部と接続される接続部３２とが形成されたハンガー部３０を有している。このハンガー部３０は、アーム部３１がほぼ水平状態に維持された状態で、接続部３２に接続された前記搬送部（不図示）によって吊り上げ及び移動（搬送）がなされ、これによりアーム部３１に保持された線材コイル４０が搬送される。

＜第１実施形態＞
次に、図２を参照しつつ、線材コイル４０の環状部内側に設けられるＩＣタグ１側のアンテナ（以下、タグ用アンテナという）の一実施例であるタグ用アンテナＺ１の構成について説明する。
図２に示されるように、タグ用アンテナＺ１は、線材コイル４０の円筒状の内面に沿って、線状の導電部材（例えば、鉄等の金属部材）が多重巻きにされてコイル状に形成された環状のアンテナ部５０（以下、ループアンテナ部５０という）を有し、そのループアンテナ部５０を構成する線状の導電部材の両端部（不図示）が、ＩＣタグ１に接続されている。
このような構成により、金属製の線材コイル４０が、ループアンテナ部５０による電波の送受信の障害になりにくく、線材コイル４０が存在することによる通信品質の劣化を防止できる。
また、ループアンテナ部５０は、電波に対する共振感度がその大きさ（環状部分の面積）に依存するが、線材コイル４０の内面に沿うよう形成されているため、ループアンテナ部５０の大きさ（面積）が最大となる。その結果、製品である線材コイル４０のサイズを最大限に利用してアンテナ性能を最大に高めることができ、通信可能距離をほとんど犠牲にすることなく良好な通信品質を確保することが可能となる。

一方、図１に示すように、リーダライタＡは、ＩＣタグ１に対するデータアクセス処理を行う際に無線信号（電波）を送信（放射）及び受信するリーダライタ用アンテナ１０と、これにより送受信される信号を処理する信号処理部２０とを備えている。
信号処理部２０は、パーソナルコンピュータ等の不図示のホスト装置（計算機）から伝送されてくるデータアクセス指令に応じてデータアクセス処理を実行するものであり、ホスト装置側から伝送されてくる比較的低周波数の有線信号に対して周波数変換（アップコンバート）を施すことにより、リーダライタ用アンテナ１０を通じて高周波の電波（無線信号）をタグ用アンテナＺ１に送信（放射）するとともに、タグ用アンテナＺ２からリーダライタ用アンテナ１０を通じて受信された高周波の受信信号に周波数変換（ダウンコンバート）を施すことにより、ホスト装置側が処理可能な信号に変換して伝送する。
ここで、リーダライタＡは、アーム部３１がほぼ円筒状の線材コイル４０を吊り上げ保持した状態（環状部内側に挿入された状態）で、線材コイル４０の内側に取り付けられたＩＣタグ１に対してそのアンテナＺ１を介して効率的に電波の送受信が行えるように、リーダライタ用アンテナ１０が、アーム部３１の周囲にコイル状に形成されている。即ち、導電性の線材がアーム部３１の周囲に多重巻きにされてコイル状に形成され、その導電性の線材の端部が信号処理部２０に接続されている。
これにより、金属製のアーム部３１が、コイル状のリーダライタ用アンテナ１０のいわゆる鉄芯となり、比較的小さくその巻き数が少ない場合であっても、アンテナ性能を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図３を参照しつつ、線材コイル４０に取り付けられた第２実施例に係るタグ用アンテナＺ２の構成について説明する。このタグ用アンテナＺ２も、線材コイル搬送システムＸに用いられるものである。
このタグ用アンテナＺ２は、前述したタグ用アンテナＺ１（図２参照）と同様にループアンテナ部５０を有するとともに、線材コイル４０の内側において対向配置されたＩＣタグ１との間で無線リンクにより信号伝送を行う部分であって、ループアンテナ部５０に電気的に導通して連結されたＩＣタグ無線リンク部５１を有している。
具体的には、ＩＣタグ無線リンク部５１は、図３に示すように、ループアンテナ部５０を構成する線状の導電性部材が、大小の２つのループができるように８の字状に形成される等により、その線状の導電性部材の一部（即ち、ループアンテナ部５０と連結されている）が、ループアンテナ部５０よりも小さい環状（ループ状）に形成されたものである。このＩＣタグ無線リンク部５１（環状の導電性部材からなる小型のループアンテナ）が、線材コイル４０の内側で対向配置されたＩＣタグ１との磁気結合（無線リンクの一例）により無線信号伝送を行う。

図３に示すようなタグ用アンテナＺ２は、ＩＣタグ１と物理的に分離した構成とすることができ、線材コイル４０の製造工程において、当該タグ用アンテナＺ２の取り付け工程を組み込む自由度やその取り付けの作業性が向上する。
例えば、線材コイル４０は、一般に、「線材を熱処理によりコイル状（円筒状）に加工する加工工程」→「そのコイル状の線材を結束バンド４１（図１参照）により結束して線材コイル４０とする結束工程」→「冷却工程」→「検査工程」等を経て製造される。ここで、「結束工程」では、未だ線材コイル４０は高温状態であるため、これに電子部品であるＩＣタグ１を取り付けることはできない。
一方、タグ用アンテナＺ２自体は単なる金属部材であるため、線材コイル４０が多少高温であっても問題なく取り付けることができる。従って、タグ用アンテナＺ２のように、ＩＣタグ１と物理的に分離したものであれば、前記結束工程において高温のコイル状の線材とともにタグ用アンテナＺ２を結束バンド４１により結束し、前記冷却工程を経た後に、ＩＣタグ１を電気配線の接続作業を伴うことなく簡易な作業によって取り付けるといったことが可能となる。

＜第３実施形態＞
次に、図４を参照しつつ、線材コイル４０に取り付けられる第３実施例に係るタグ用アンテナＺ３の構成について説明する。このタグ用アンテナＺ３も、線材コイル搬送システムＸに用いられるものである。
このタグ用アンテナＺ３も、前述したタグ用アンテナＺ１（図２参照）と同様にループアンテナ部５０を有する。
このループアンテナ部５０は、図４に示すように、複数の線状の導電性部材５０ａと、その複数の線状の導電性部材５０ａをそれらが並べられた状態で両端部各々において保持する一対のコネクタ部材５２、５３とからなる。この一対のコネクタ部材５２、５３は、それらが相互に接続されることにより、複数の線状の導電性部材５０ａの一方の端部（コネクタ部材５２により保持された端部）各々を、１本ずつその隣りにずれて配列された（他の）線状の導電性部材５０ａの他方の端部（コネクタ部材５３により保持された端部）に連結させてほぼ円筒状のコイルとなるループアンテナ部５０を形成させるものである。
これにより、当該タグ用アンテナＺ３を線材コイル４０に取り付ける段階で、一対のコネクタ部材５２、５３を接続するという簡易な作業によりループアンテナ部５０を形成させることができ、線材コイル４０に対する当該タグ用アンテナＺ３の取り付け工程を簡易化できる。また、当初からループ状に形成されていないので、例えば線材コイル４０を結束後に、その結束バンド４１に導電性部材５０ａを通してループアンテナ部５０を形成させるといった取り付け手順を採用することも可能となり、取り付けの自由度が高まる。

以上に示したＩＣタグのアンテナ（タグ用アンテナＺ１〜Ｚ３）は、金属製品の一例である線材コイル４０を取り付け対象とする例について示したが、これに限るものでなく、略円筒状の他の金属製品を取り付け対象とした場合であっても、同様の作用効果が得られる。
また、以上に示したタグ用アンテナＺ１〜Ｚ３やリーダライタ側アンテナ１０は、無線信号（電波）の送受信を兼用するものとして示したが、送信用アンテナと受信用アンテナとを個別に設けた構成も考えられる。

本発明は、略筒状の金属製品に取り付けられるＩＣタグのアンテナに利用可能である。

本発明の実施形態に係る線材コイル搬送システムＸの概略構成を表す図。 線材コイルに取り付けられた第１実施例に係るタグ用アンテナＺ１の概略構成を表す図。 線材コイルに取り付けられた第２実施例に係るタグ用アンテナＺ２の概略構成を表す図。 線材コイルに取り付けられる第３実施例に係るタグ用アンテナＺ３の概略構成を表す図。

符号の説明

Ｘ…線材コイル搬送システム
Ｚ１〜Ｚ３…タグ用アンテナ（ＩＣタグのアンテナ）
Ａ…ＩＣタグリーダライタ
１…ＩＣタグ
１０…リーダライタ用アンテナ（ＩＣタグアクセス装置のアンテナ）
２０…信号処理部
３０…ハンガー部
３１…アーム部
４０…線材コイル（金属製品）
５０…ループアンテナ部
５１…ＩＣタグ無線リンク部
５２、５３…コネクタ部材

Claims (8)

1. 略円筒状に形成された金属製品に取り付けられるＩＣタグのアンテナであって、
   前記金属製品の略円筒状の内面に沿って形成されたループアンテナ部を具備してなることを特徴とするＩＣタグのアンテナ。
2. 前記ループアンテナ部に連結され、対向配置された前記ＩＣタグとの間で無線リンクにより信号伝送を行うＩＣタグ無線リンク部を有してなる請求項１に記載のＩＣタグのアンテナ。
3. 前記ＩＣタグ無線リンク部が、前記ループアンテナ部に連結され該ループアンテナ部よりも小さい環状に形成された導電性部材からなり、対向配置された前記ＩＣタグとの磁気結合により無線信号伝送を行うものである請求項２に記載のＩＣタグのアンテナ。
4. 前記ループアンテナ部が、略円筒に形成されたコイル状のアンテナ部である請求項１〜３のいずれかに記載のＩＣタグのアンテナ。
5. 前記ループアンテナ部が、
   複数の線状の導電性部材と、これらをその両端部各々において保持するとともに相互に接続されることにより１又は複数の前記線状の導電性部材の一方の端部各々を他の前記線状の導電性部材の他方の端部に連結させてコイルを形成させる一対のコネクタ部材と、を具備してなる請求項４に記載のＩＣタグのアンテナ。
6. 前記金属製品が線状の金属部材が略円筒のコイル状に形成された線材コイルである請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣタグのアンテナ。
7. 略円筒状に形成された金属製品がその環状部内側に挿入された金属製のアーム部により吊り上げ搬送される際に、前記金属製品に取り付けられたＩＣタグとの間で該金属製品の内面に沿って形成されたループアンテナ部を介して無線通信を行うことにより前記ＩＣタグに対してデータの読み出し及び／若しくは書き込みを行うＩＣタグアクセス装置のアンテナであって、
   前記アーム部の周囲にコイル状に形成されてなることを特徴とするＩＣタグアクセス装置のアンテナ。
8. 略円筒状に形成された金属製品がその環状部内側に挿入された金属製のアーム部により吊り上げ搬送される際に、ＩＣタグアクセス装置により前記金属製品に取り付けられたＩＣタグとの間で無線通信を行って前記ＩＣタグに対してデータの読み出し及び／若しくは書き込みを行うＩＣタグシステムにおけるアンテナシステムであって、
   前記金属製品の略円筒状の内面に沿って形成されたループアンテナ部を備えた前記ＩＣタグのアンテナと、
   前記アーム部の周囲にコイル状に形成された前記ＩＣタグアクセス装置のアンテナと、
   を具備してなることを特徴とするＩＣタグシステムにおけるアンテナシステム。

Images