JP2010024718A - コンクリート枕木 - Google Patents

Abstract

【課題】情報の書き込みを正確で確実に行えることができる無線ＩＣタグを提供すること。
【解決手段】コンクリート枕木は、半導体集積回路を配置したプリント基板１１とアンテナ１２とを備え、半導体集積回路に記録した情報をリーダにて読み取り、プリント基板１１とアンテナ１２とを内部に配置し、外表面を樹脂部材１４にて覆い、樹脂部材１４の外表面に複数の凹部又は凸部を形成し、凹部又は凸部によってアンテナ１２の方向性を識別することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、非接触半導体集積回路タグを備えたコンクリート枕木に関する。

非接触半導体集積回路タグ（以下、ＩＣタグ）は、識別コードなどの情報が記録され、電波を使って情報を送受信する能力をもつ。
この種のＩＣタグは、各分野においてバーコードに代わる商品識別・管理技術として研究が進められている。
鉄道分野においても、特許文献１では鉄道用レールの締結装置の緩み検査装置として、特許文献２では門扉の開閉状況を監視する鉄道保安装置としてＩＣタグが利用されており、その他にも車両や軌道情報の収集などのシステムに利用されている（特許文献３から特許文献１０）。
またＩＣタグの枕木への取付方法を具体的に提案したものもある（特許文献１１）。
特開２０００−２３０２０８号公報 特開２０００−７１９８７号公報 特開平１１−２１５０２５号公報 特開平１１−２０８４７３号公報 特開平１０−２６６１０７号公報 特開平９−２１７１１号公報 特開平８−２５８７１４号公報 特開平６−２４１９２７号公報 特開平５−２３１８５８号公報 特開２００７−１４７４１２号公報 特開２００７−２７８０２３号公報

各特許文献でも提案されている通り、ＩＣタグを枕木に設けることで、各種の状況検出が可能となり、車両運行などにも有効に情報を利用することができる。
ところで、現実には、枕木にＩＣタグを設ける場合には、炎天下の直射日光にさらされる一方で積雪にも耐えなければならない。また湿度や振動などに対しても十分な耐久性が求められる。
特許文献１１では、複雑な構造を採用することなく耐候性を得るために、枕木を複数の合成樹脂材料を貼り合わせて構成し、この合成樹脂材料間にＩＣタグを埋没する鉄道用合成枕木を提案している。
しかし、一般的にはコンクリート製の枕木が多く利用されており、強度などの問題からこのような特殊な合成樹脂材料を利用することは少ない。
なお、コンクリート製の枕木の中でも近年では、その殆どがプレストレストコンクリート（ＰＣ）枕木が利用されるため、枕木本体には長手方向に沿ってＰＣ鋼棒が埋め込まれている。ＰＣ枕木では、ＰＣ鋼棒によってコンクリート成形後に緊張することで、枕木本体にプレストレスを導入して枕木の強度を確保している。また、ＰＣ枕木では、枕木の強度が不足しないようにＰＣ鋼棒以外にもスターラップなどの鉄筋を配置している。
また、プレストレスを導入しない鉄筋コンクリート枕木であっても、鉄筋が格子状に配筋されている。
従って、コンクリート枕木にＩＣタグを設置するには、耐候性だけでなくこれらの鉄筋の影響を考慮しなければならない。

そこで本発明は、耐候性に優れるとともに鉄筋の影響を受けずに情報の書き込みや読み取りを正確で確実に行えることができる非接触半導体集積回路タグを備えたコンクリート枕木を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のコンクリート枕木は、複数本の鉄筋が内部に配置され、一対のレール固定部を形成するコンクリート枕木であって、前記鉄筋の配設位置よりも上部の枕木本体のコンクリート内に非接触半導体集積回路タグを埋め込み、前記非接触半導体集積回路タグのアンテナをコイル状に形成し、前記アンテナの最大利得の方向が前記枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート枕木において、一対の前記レール固定部の間に、前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のコンクリート枕木において、一対の前記レール固定部の間が、一対の傾斜部と、一対の前記傾斜部の間に形成される水平部とより構成され、前記水平部に前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート枕木において、前記非接触半導体集積回路タグが、前記アンテナと半導体集積回路を配置したプリント基板とを備え、前記プリント基板と前記アンテナとを内部に配置し、外表面を樹脂部材にて覆い、前記樹脂部材の前記外表面に複数の凹部又は凸部を形成し、前記凹部又は前記凸部によって前記アンテナの方向性を識別することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のコンクリート枕木において、前記樹脂部材が、外径の等しい筒状の胴部と、前記胴部の両端に位置する端部とからなり、前記胴部に前記凹部又は前記凸部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、アンテナの方向を外形の構造から識別することができ、情報の書き込みを正確で確実に行えるとともに、凹部又は凸部によって、粉体や流体との癒着、接地性を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態によるコンクリート枕木は、鉄筋の配設位置よりも上部の枕木本体のコンクリート内に非接触半導体集積回路タグを埋め込み、非接触半導体集積回路タグのアンテナをコイル状に形成し、アンテナの最大利得の方向が枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に非接触半導体集積回路タグを埋め込んだものである。本実施の形態によれば、コンクリート内に埋め込むために、過度な温度変化を受けることがなく、防水機能については一定の性能を備えていればよい。また外部からの衝撃に対しては保護機能を備える。そして、非接触半導体集積回路タグのアンテナをコイル状に形成し、アンテナの最大利得の方向が枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に非接触半導体集積回路タグを埋め込んでいるので、リーダライターを車両に搭載した場合の情報の読み込みや書き込み精度も維持することができる。
本発明の第２の実施は、第１の実施の形態によるコンクリート枕木において、一対のレール固定部の間に、非接触半導体集積回路タグを埋め込んだものである。本実施の形態によれば、気温変化による枕木本体に加わる歪みの非接触半導体集積回路タグへの影響を少なくし、コンクリート内に埋め込んだ非接触半導体集積回路タグの長寿命化を図ることができる。
本発明の第３の実施は、第２の実施の形態によるコンクリート枕木において、一対のレール固定部の間が、一対の傾斜部と、一対の傾斜部の間に形成される水平部とより構成され、水平部に非接触半導体集積回路タグを埋め込んだものである。本実施の形態によれば、気温変化による枕木本体に加わる歪みの非接触半導体集積回路タグへの影響を更に少なくすることができるとともに、アンテナの最大利得の方向が枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に非接触半導体集積回路タグを埋め込みやすくなる。
本発明の第４の実施は、第１の実施の形態によるコンクリート枕木において、非接触半導体集積回路タグが、アンテナと半導体集積回路を配置したプリント基板とを備え、プリント基板とアンテナとを内部に配置し、外表面を樹脂部材にて覆い、樹脂部材の外表面に複数の凹部又は凸部を形成し、凹部又は凸部によってアンテナの方向性を識別するものである。本実施の形態によれば、アンテナの方向を外形の構造から識別することができ、情報の書き込みを正確で確実に行えるとともに、枕木本体への埋め込みを精度よく行うことができる。また、凹部又は凸部によって、コンクリート材との癒着、接地性を高めることができる。
本発明の第５の実施は、第４の実施の形態によるコンクリート枕木において、樹脂部材が、外径の等しい筒状の胴部と、胴部の両端に位置する端部とからなり、胴部に凹部又は凸部を形成したものである。本実施の形態によれば、筒状の胴部を形成しているので、書き込み装置に対する非接触半導体集積回路タグの供給に、配管を用いることで、非接触半導体集積回路タグの方向を正確に規制することができるとともに、枕木本体への埋め込みを精度よく行うことができる。

以下本発明の一実施例によるコンクリート枕木について説明する。
図１は本実施例によるコンクリート枕木の外観斜視図、図２は同コンクリート枕木の鉄筋構造を示す斜視図、図３はコンクリート枕木の同非接触半導体集積回路タグの埋め込み状態を示す要部断面図、図４はコンクリート枕木の同非接触半導体集積回路タグの他の埋め込み状態を示す要部断面図、図５は本実施例に用いる非接触半導体集積回路タグの分解斜視図、図６は同非接触半導体集積回路タグの要部分解斜視図、図７は同非接触半導体集積回路タグの正面図、図８は同非接触半導体集積回路タグの上面図、図９は同非接触半導体集積回路タグの側面図である。
図１に示すように、本実施例によるコンクリート枕木は、枕木本体１の上面に一対のレール固定部１Ａを形成している。そして、一対のレール固定部１Ａの間には、一対の傾斜部１Ｂと、一対の傾斜部１Ｂの間に形成される水平部１Ｃとを形成している。また一対のレール固定部１Ａの外方には、枕木端部１Ｄをそれぞれ形成している。
図１において、非接触半導体集積回路タグ１０Ａは水平部１Ｃに埋め込まれ、非接触半導体集積回路タグ１０Ｂは傾斜部１Ｂに埋め込まれ、非接触半導体集積回路タグ１０Ｃは枕木端部１Ｄに埋め込まれている。
図２に示すように、枕木本体１の内部には、枕木本体１の長手方向に沿ってＰＣ鋼棒３Ａが設けられ、ＰＣ鋼棒３Ａ以外にもスターラップなどのその他鉄筋３Ｂが配置されている。

図１に示す非接触半導体集積回路タグ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、いずれもＰＣ鋼棒３Ａや鉄筋３Ｂよりも上部に、アンテナの最大利得の方向が枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に埋め込まれている。なお、非接触半導体集積回路タグ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのアンテナの最大利得の方向については後述する。
非接触半導体集積回路タグ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃはいずれも枕木本体１内に埋め込まれているので、外部からの衝撃や耐候性に優れている。
特に水平部１Ｃに埋め込まれた非接触半導体集積回路タグ１０Ａは、気温変化による枕木本体に加わる歪みの非接触半導体集積回路タグへの影響を最も少なくすることができる。
傾斜部１Ｂに埋め込まれた非接触半導体集積回路タグ１０Ｂは、上部からの落下物などによる鉛直方向荷重を傾斜部１Ｂの傾斜面によって小さくすることができるので、鉛直方向荷重の非接触半導体集積回路タグへの影響を最も少なくすることができる。
図３に示すように、非接触半導体集積回路タグ１０Ａは枕木本体１の水平部１Ｃの下部であって、ＰＣ鋼棒３Ａや鉄筋３Ｂよりも上部に埋め込まれている。
また、図４に示すように、非接触半導体集積回路タグ１０Ｂは枕木本体１の傾斜部１Ｂの下部であって、ＰＣ鋼棒３Ａや鉄筋３Ｂよりも上部に埋め込まれている。

次にこれらの非接触半導体集積回路タグ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃについて説明する。
図５に示すように、本実施例による非接触半導体集積回路タグ１０は、半導体集積回路（図示せず）を配置したプリント基板１１とアンテナ１２とフェライトコア１３とを内部に備え、外表面を樹脂部材１４にて覆っている。
プリント基板１１の一方の面には図示しない半導体集積回路が配置され、プリント基板１１の他方の面にはアンテナ１２とフェライトコア１３とが配置される。
プリント基板１１をその両面から樹脂部材１４によって挟むようにして、プリント基板１１とアンテナ１２とフェライトコア１３を封止する。プリント基板１１の一方の面に半導体集積回路を、プリント基板１１の他方の面にアンテナ１２をそれぞれ配置することで、封止効率を高めることができる。
図６に示すように、アンテナ１２は、プリント基板１１の外周径以下の径でコイル状に形成し、コイル状のアンテナ１２の内部にフェライトコア１３が配置される。
図７に示すように、樹脂部材１４は、外径の等しい筒状の胴部１４ａと、この胴部１４ａの両端に位置する端部１４ｂとからなり、胴部１４ａには複数の凹部１５を形成している。端部１４ｂは、ドーム型に形成し凹凸を設けていない。
図８及び図９に示すように、複数の凹部１５は、樹脂部材１４の外表面の内、対向する面に設けられ、その他の外表面には設けていない。複数の凹部１５による凹部形成領域は、図５及び図６に示すアンテナ１２の最大利得の方向（図８及び図９における矢印）に形成し、アンテナの方向性を識別している。また、複数の凹部１５によって、砂やコンクリート材がまぶされ、コンクリート内での親和性が増し、生コンクリート内で混ざり合う。
なお、本実施例による非接触半導体集積回路タグ１０は、長径寸法１７ｍｍ、短径寸法１２ｍｍ、比重１．３〜１．７、凹部１５の直径２ｍｍで、コンクリート混入用に制作したものである。このような非接触半導体集積回路タグ１０は、１００ｍｍ程度の距離からリーダによって情報を読み取ることができる。

次に本発明の他の実施例による非接触半導体集積回路タグについて説明する。
図１０は本実施例による非接触半導体集積回路タグの正面図、図１１は同非接触半導体集積回路タグの上面図、図１２は同非接触半導体集積回路タグの側面図である。
本実施例による非接触半導体集積回路タグ２０における内部構造は、上記実施例と同一であるため説明を省略する。
図１０に示すように、樹脂部材２４は、外径の等しい筒状の胴部２４ａと、この胴部２４ａの両端に位置する端部２４ｂとからなり、胴部２４ａには一対の凹部２５を形成している。端部２４ｂは、ドーム型に形成し凹凸を設けていない。
図１１及び図１２に示すように、凹部２５は、樹脂部材２４の外表面の内、対向する面に設けられ、その他の外表面には設けていない。一対の凹部２５は、図５及び図６に示すアンテナ１２の最大利得の方向（図８及び図９における矢印）に形成し、アンテナの方向性を識別している。

次に本発明の更に他の実施例による非接触半導体集積回路タグについて説明する。
図１３は本実施例による非接触半導体集積回路タグの正面図、図１４は同非接触半導体集積回路タグの上面図、図１５は同非接触半導体集積回路タグの側面図である。
本実施例による非接触半導体集積回路タグ３０における内部構造は、上記実施例と同一であるため説明を省略する。
図１３に示すように、樹脂部材３４は、外径の等しい筒状の胴部３４ａと、この胴部３４ａの両端に位置する端部３４ｂとからなり、胴部３４ａには、複数の凹部１５と一対の凹部２５を形成している。凹部１５は、凹部２５の周囲に配置し、凹部１５は凹部２５よりも小径である。端部３４ｂは、ドーム型に形成し凹凸を設けていない。
図１４及び図１５に示すように、凹部１５、２５は、樹脂部材３４の外表面の内、対向する面に設けられ、その他の外表面には設けていない。凹部１５、２５は、図５及び図６に示すアンテナ１２の最大利得の方向（図８及び図９における矢印）に形成し、アンテナの方向性を識別している。

次に、本実施例による非接触半導体集積回路タグに対する情報の読み書き装置について説明する。
図１６は、本発明による非接触半導体集積回路タグに対する情報読み書き装置を示す概略構成図である。
本実施例による情報読み書き装置は、非接触半導体集積回路タグ１０を投入するスタッカー４１と、非接触半導体集積回路タグ１０への情報の読み書きを行うリードライター部４２と、スタッカー４１からリードライター部４２に非接触半導体集積回路タグ１０を供給する供給配管４３と、リードライター部４２に対して対象とする非接触半導体集積回路タグ１０だけを近接させる移送部４４と、読み書きを終了した非接触半導体集積回路タグ１０を排出する排出配管４５とを備えている。
非接触半導体集積回路タグ１０は、スタッカー４１に投入され、外部からの振動によって供給配管４３に整列状態で導かれる。供給配管４３は、非接触半導体集積回路タグ１０の短径寸法よりも若干大きな内径の筒で構成されている。非接触半導体集積回路タグ１０は、筒状の胴部１４ａを形成しているので、卵形の形状と比較しても供給配管４３内での傾きは非常に小さなものとなる。移送部４４は、供給配管４３から非接触半導体集積回路タグ１０を所定数（ここでは一つ）ずつ導き出す。移送部４４は、水平方向へのスライド移動や水平方向での回転移動により、供給配管４３から所定数の非接触半導体集積回路タグ１０を導出させる。所定数の非接触半導体集積回路タグ１０は、移送部４４によってリードライター部４２との送受信が可能な状態に保持される。なお、図示はしないが、供給配管４３又は移送部４４に、凹部１５、２５の形状を検出するセンサー及び非接触半導体集積回路タグ１０を所定の向きに回動させる手段を設けることが好ましい。
なお、上記実施例では凹部１５、２５を設けた場合で説明したが、凹部に代えて凸部を設けてもよく、また凹部と凸部とを形成してもよい。
また、上記実施例では、フェライトコア１３を設けて通信性能を高めているが、フェライトコア１３を配置しなくてもよい。

本実施例によれば、樹脂部材１４、２４の外表面に複数の凹部１５、２５を形成することで、アンテナ１２の方向を外形の構造から識別することができ、情報の書き込みを正確で確実に行えるとともに、この凹部１５、２５によって、粉体や流体との癒着、接地性を高めることができる。
また本実施例によれば、樹脂部材１４、２４、３４が、外径の等しい筒状の胴部１４ａ、２４ａ、３４ａを形成しているので、非接触半導体集積回路タグ１０、２０、３０の供給に、筒状の供給配管４３を用いることで、非接触半導体集積回路タグ１０、２０、３０の方向を正確に規制することができる。また、凹部１５、２５を胴部１４ａ、２４ａ、３４ａだけに形成して端部１４ｂ、２４ｂ、３４ｂには設けないことで、スタッカー４１や供給配管４３内における非接触半導体集積回路タグ１０、２０、３０同士の干渉を少なくすことができ、非接触半導体集積回路タグ１０、２０、３０の供給を安定して行うことができる。
また本実施例によれば、凹部として凹部（第１凹部）２５と、凹部（第１凹部）２５の周囲に配置される凹部（第２凹部）１５を設け、凹部（第２凹部）１５は凹部（第１凹部）２５よりも小径とすることで、小径の凹部（第２凹部）１５によって粉体や流体との落ち着きを良くするとともに、大径の凹部（第１凹部）２５によって粉体や流体との癒着を良くすることができる。
また本実施によれば、プリント基板１１の一方の面に半導体集積回路を、他方の面にアンテナ１２を配置することで、樹脂封止を行いやすく、封止効率を高めることができる。
また本実施例によれば、プリント基板１１の他方の面にフェライトコア１３を配置することで、コイル状に形成したアンテナ１２の内部空間にフェライトコア１３を配置できるので磁束・磁界を整流し通信性能を高めることができる。

本発明の非接触半導体集積回路タグは、コンクリート材以外にも、薬剤や飼料など粉体や流体の情報管理用に利用できる。

本発明の一実施例によるコンクリート枕木の外観斜視図 同コンクリート枕木の鉄筋構造を示す斜視図 コンクリート枕木の同非接触半導体集積回路タグの埋め込み状態を示す要部断面図 コンクリート枕木の同非接触半導体集積回路タグの他の埋め込み状態を示す要部断面図 本実施例に用いる非接触半導体集積回路タグの分解斜視図 同非接触半導体集積回路タグの要部分解斜視図 同非接触半導体集積回路タグの正面図 同非接触半導体集積回路タグの上面図 同非接触半導体集積回路タグの側面図 本発明の他の実施例による非接触半導体集積回路タグの正面図 同非接触半導体集積回路タグの上面図 同非接触半導体集積回路タグの側面図 本発明の更に他の実施例による非接触半導体集積回路タグの正面図 同非接触半導体集積回路タグの上面図 同非接触半導体集積回路タグの側面図 本発明による非接触半導体集積回路タグに対する情報読み書き装置を示す概略構成図

符号の説明

１０ 非接触半導体集積回路タグ
１１ プリント基板
１２ アンテナ
１３ フェライトコア
１４ 樹脂部材
１４ａ 胴部
１４ｂ 端部
１５ 凹部
２０ 非接触半導体集積回路タグ
２４ 樹脂部材
２４ａ 胴部
２４ｂ 端部
２５ 凹部
３０ 非接触半導体集積回路タグ
３４ 樹脂部材

Claims (5)

1. 複数本の鉄筋が内部に配置され、一対のレール固定部を形成するコンクリート枕木であって、前記鉄筋の配設位置よりも上部の枕木本体のコンクリート内に非接触半導体集積回路タグを埋め込み、前記非接触半導体集積回路タグのアンテナをコイル状に形成し、前記アンテナの最大利得の方向が前記枕木本体の長手方向に対して垂直となる方向に前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とするコンクリート枕木。
2. 一対の前記レール固定部の間に、前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート枕木。
3. 一対の前記レール固定部の間が、一対の傾斜部と、一対の前記傾斜部の間に形成される水平部とより構成され、前記水平部に前記非接触半導体集積回路タグを埋め込んだことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート枕木。
4. 前記非接触半導体集積回路タグが、前記アンテナと半導体集積回路を配置したプリント基板とを備え、前記プリント基板と前記アンテナとを内部に配置し、外表面を樹脂部材にて覆い、前記樹脂部材の前記外表面に複数の凹部又は凸部を形成し、前記凹部又は前記凸部によって前記アンテナの方向性を識別することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート枕木。
5. 前記樹脂部材が、外径の等しい筒状の胴部と、前記胴部の両端に位置する端部とからなり、前記胴部に前記凹部又は前記凸部を形成したことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート枕木。