JP2013175141A - 無線ｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】投入装置で書き込むことができ、混練物質の強度に影響を与えない大きさに形成した無線ＩＣタグにおいて、データの書込みや読み取りに必要な通信距離を確保することができ、かつ、アンテナの指向性のよい無線ＩＣタグを提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグモジュールを円柱状フェライトコア２に実装するとともに、該ＲＦＩＤタグモジュール２に接続されてなるアンテナ４１〜４３を前記円柱状フェライトコア２表面に巻回してなることを特徴とする無線ＩＣタグ１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種の製品データの書込み、読出しを行う無線ＩＣタグに関する。特に、指向性と、通信距離を向上させたＲＦＩＤタグを用いた無線ＩＣタグに関するものである。

例えば生コンクリートや熱可塑性樹脂等のように、製造工程で液体状、粘性体状あるいは半固体状の性状をもつ製品について、予め各種のデータを書き込んだＩＣタグを硬化前の製品に投入して製品内部に封入し、硬化した製品内のＩＣタグと無線通信手段によりデータの読出し、あるいは新たなデータの書込みを行うことにより、製品ごとの品質管理を行うことは既に知られている。

このような無線ＩＣタグは通常、コンデンサやＲＦＩＤタグモジュール、アンテナコイル等を組み込んだタグ基板を樹脂成形で球体状、角柱状、円柱状等の小塊形状に囲包し、投入装置によって硬化前の混練物質に投入している。無線による信号の書込み、読み出しを有効に行えるように、前記タグ基板は小塊状の成形樹脂の中心に、かつ一定の向きに揃えて封入される。また、無線ＩＣタグを前記混練物質に投入し、攪拌、混合したとき、前記ＩＣタグが混練物質と隙間なく、かつ適切な付着力をもって密着するように前記ＩＣタグの樹脂外殻体の表面に小形状の複数の窪みや溝を形成したものも知られている。

特開２００６−１４５３８５号公報 特開２００９−２８２６８８号公報 特開平８−１６７０１５号公報 特開２００５−６４４６８号公報

この種の無線ＩＣタグは、投入装置によって混練時の混練物質、特に、セメントやモルタルなどに砂利、水等とともに投入される。このセメント製品やモルタル製品は、空気圧送により、ビルディング、橋梁、トンネルなどのコンクリート構造物として打設される。したがって、無線ＩＣタグは、構造物内の壁からある程度の距離をもち、様々な方向を向いた状態でランダムに埋設される。

セメント製品やモルタル製品の荷卸し時、打設時あるいは硬化後には、無線によるデータ信号の書込みがなされるが、無線ＩＣタグが壁面から遠い位置に埋設されている場合に通信する場合や、リーダーライターに対してアンテナの向きが傾いている状態で通信する場合に、通信が有効になされにくいという問題があった。

さらに、混練物質に投入される無線ＩＣタグの外形は、その分散性などの見地から円柱状あるいは俵型、楕円球型が適している。しかしながら従来のチップ形状、あるいは平板形状のＩＣタグ（本体）を上記形状の保護体でモールドすると、内蔵されるＩＣタグが保護体内で偏ったり、傾いたりするおそれがある。このことは、内蔵される無線ＩＣタグが保護体から剥きだし状態になったり、アンテナが通信に適した角度に位置しないといった問題を引き起こす可能性がある。

本発明は、投入装置で確実にデータを書き込み・読み取ることができ、混練物質の強度に影響を与えない大きさに形成した無線ＩＣタグにおいて、データの書込みや読み取りに必要な通信距離を確保することができ、かつ、アンテナの指向性のよい無線ＩＣタグを提供することを目的とする。

また、本発明はセメント製品や、モルタル製品などの混練物質に投入しても、無線ＩＣタグ本体に影響がない強度と化学的安定性を有する無線ＩＣタグを提供することを目的とする。さらには、混練物質と噛み合いのよい無線ＩＣタグを提供することを目的とする。

そこで、本発明による無線ＩＣタグは、ＲＦＩＤタグモジュールを円柱状フェライトコアに実装し、ＲＦＩＤタグモジュールに接続されてなるアンテナを前記円柱状フェライトコア表面に巻回してなることを特徴とする。

フェライトコアに巻回するアンテナは、円柱状フェライトコア周面の略中央位置に一次アンテナ、該一次アンテナの両側に一対の二次アンテナを巻回してなることを特徴とする。

フェライトコアに配設されるアンテナは印刷により形成されることを特徴とする。

ＲＦＩＤタグモジュールが実装された円柱状のフェライトコアおよびアンテナからなる無線ＩＣタグを、保護体でモールドしてなることを特徴とする。

保護体は、円柱状の外殻体であることを特徴とする。

円柱状の外殻体の両端部外周に円周形突部を形成したことを特徴とする。

円柱状の外殻体の胴部に軸方向に延びる複数個の凹溝を形成したことを特徴とする。

本発明に係る無線ＩＣタグによれば、アンテナの通信距離、アンテナの指向性が向上する。また、無線ＩＣタグを保護体でモールドしたときにも保護体の中心位置に無線ＩＣタグを位置させることができる。さらには、保護体でモールドされた無線ＩＣタグがセメント製品、モルタル製品、樹脂成形品などの混練物質の表面から距離をおいて埋設された場合、傾いた状態で埋設された場合などのように、ランダムな位置や角度で混練された場合にも確実なデータ通信を行うことができる。

本発明の実施例に係る無線ＩＣタグの斜視図である。 図１に示す無線ＩＣタグの模式的な回路図である。 図１に示す無線ＩＣタグを保護体でモールドした状態を示す斜視図である。 他の保護体の例を示す正面図である。 無線ＩＣタグの竪型投入機の全体外観斜視図である。す斜視図である。

次に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では混練時の生コンクリートに投入される無線ＩＣタグに関して例示するが、本発明に係る無線ＩＣタグはこのような生コンクリートの場合に限るものではなく、液体状、粘性体状あるいは半固体状のもの、例えばモルタルや溶融状態の熱可塑性樹脂材、硬化前の石膏材などにも同様に適用可能である。

（実施例１）
第１の実施例に係る無線ＩＣタグ１について図１，２を参照して説明する。無線ＩＣタグ１は、円柱状のフェライトコア２、該フェライトコア２に実装されるＲＦＩＤタグモジュール３、フェライトコア２に巻回されるアンテナ４１〜４３で形成される。

フェライトコア２は、円柱状のフェライトコアであって、本実施例においては、後述する直径（φ）１７mm、高さ２０mm程度の円柱状の保護体内に収まる程度の大きさに形成されている。

フェライトコア２の表面にはＲＦＩＤタグモジュール３が実装される。フェライトコア２に実装されるＲＦＩＤタグモジュール３は、図２に示すように、強誘電体を利用した不揮発メモリであるＦｅＲＡＭ（８ＫＢｙｔｅ）を用いたＲＦＩＤタグであって、ＦｅＲＡＭ、アナログ復調器、マイコン、周辺回路などのＲＦＩＤタグモジュール３２をパッケージ化して基板上に実装したチップである、ＲＦＩＤタグモジュール３にはコンデンサ３１が接続されるとともに、１次アンテナ３１が接続されている。このＲＦＩＤタグモジュール３においては、電源間容量（本実施例においては約３０μＦ）を付加し通信律速の要因に対して対策を施している。

本実施例では、アンテナの指向性を向上させるため、２段ブースターフェライトコアアンテナを用いる。円柱状のフェライトコア２の胴部２１の中央位置にＲＦＩＤタグモジュール３に接続されてなる１次アンテナ４１、その両側に２次アンテナ４２，４３が巻回される。本実施例の場合、１次アンテナ４１は２回巻き、２次アンテナ４２，４３は４回巻きのアンテナとしている。これらのアンテナ４１〜４３は、フェライトコア２にプリント配線により形成されている。そして、アンテナ４１〜４３の軸線方向の端面２２側からデータ通信がなされる。本実施例では、ＩＣタグ投入装置９０やリーダーライター(不図示)との間で１３．５６ＭＨｚの周波数帯で通信を行うように設定されている。

このような構成にすることで無線ＩＣタグ１は、低磁界で動作させることができ、アンテナの指向性に優れ、リーダーライターとの間で通信距離、通信速度に優れた無線ＩＣタグ１を提供することができる。尚、本実施例ではフェライトコア２は円柱形状であるが、フェライトコアは保護体や利用する投入装置の形状に合わせて扁平させてもよい。

(実施例２)
図３に示す無線ＩＣタグ５は、図１に示す無線ＩＣタグ(本体)１を保護体で覆ったものである。保護体は、全体として円柱状の外形を成した外殻体５０であり、直径（φ）１７mm、高さ２０mm程度の円柱状に形成される。また、円柱状外殻体５０の胴部には軸方向に延びる複数個の底の浅い凹溝５１が形成されている。この円柱状外殻体５１の内部には、図１に示すような円柱状のフェライトコア２を有する無線ＩＣタグ(本体)１の軸線方向の端面２２が外殻体５０の軸方向の端面５２側に位置するように封入されている。なお、この外殻体５０は無線ＩＣタグ（本体）１を囲包するように射出成形によってモールドして形成される。このようにすることで、円柱状の無線ＩＣタグ(本体）１は、同じく円柱状の外殻体５０の中央部に収まり、また、外殻体５０内での傾きもほとんどない。したがって、無線ＩＣタグ５がリーダライターの書込み位置に正しい向きと角度でセットされれば、アンテナの軸線方向に対して正しい書込み方向でデータ通信を行うことができる。

無線ＩＣタグ５は、混練物質内で混練され、その後混練物質が硬化した後まで、内蔵されているの無線ＩＣタグ(本体)１を保護するべく、外殻体５０を形成する材料には、強度に優れ、化学的安定性を有する合成樹脂が選択される。特に混練物質が強アルカリ性のセメントである場合には、耐アルカリ性で強度にもポリプロピレン樹脂、または、ポリアミド樹脂が用いられる。また、これらの樹脂をガラスファイバーや無機質フィラーなどの強化材で強化することもある。さらに、無線ＩＣタグ５を混練物質中で分散させるべく好適な比重に調節するべく、比重調整用のガラス質材が外殻体５０を成す樹脂に添加、混練されることもある。例えば、セメント製品に混練される無線ＩＣタグ５に好適な比重は１．３〜２．３程度である。

（実施例３）
また、図４に示す無線ＩＣタグ６は、無線ＩＣタグ（本体）１を内蔵する円柱形状の外殻体６０の両端部外周の前記円周形の突部６１，６２をフランジ状に形成したものである。この突部６１，６２は稜部をＲ面取り形状で外殻体両端面に連接するボビン形状に形成してなり、さらに、外殻体６０の胴部には底の浅い凹溝６４を複数個設けてもよい。このように突部６１，６２を設けることにより金型成型時に射出成型注入口に対応したバリ状の突起６３,６５が生じたとしても、後述するＩＣタグ投入機９０の放出口９１からホースを介して混練槽上に搬送する際に、突起６３が引っかかったり、ホースと無線ＩＣタグの隙間から圧縮空気の空気漏れが生じることなく、無線ＩＣタグ６を遠くまで飛ばすことができる。その他、外殻体の形状としては、球状、楕円球状、俵型状、樽型状、直方体状など様々な形状が挙げられる。

図５は本発明に係る無線ＩＣタグ５または無線ＩＣタグ６を利用するのに有用なＩＣタグ投入機９０の前面側の外観を示した斜視図である。この例は複数のタグ放出口９１ａ〜ｄが上下に並んで配置された竪型の投入機であり、上部にＩＣタグの供給ホッパ９２を有し、複数のタグ放出口９１には図示しないホースが接続されて生コンクリートの混練槽（図示省略）に各放出口から順次無線ＩＣタグが放出される。円柱状無線ＩＣタグは上部の供給ホッパ９２からＩＣタグの向きを揃える振動整列装置９３を経て無線ＩＣタグの端面が落下方向に向いた形態で傾斜落下シュート９４を所定間隔で落下し、下方の垂直落下通路９５のストッパー位置でリーダライター(不図示)によりデータが書き込まれた後、垂直落下通路９５から側方の放出口９１へと順次送られ、この放出口９１からホースを介して空気圧で混練槽上へ飛ばされる。

さらに混練槽で生コンクリートとともに混練された無線ＩＣタグ５，６は、コンクリートミキサー車などにより打設現場へ搬送され、生コンクリートとともに圧送されてコンクリート構造物に打設される。打設後は、コンクリート構造物内に留まり外部からのリーダーライターとの間で無線通信するようになっている。

１ 無線ＩＣタグ
２ フェライトコア
２２ フェライトコア端面
３ ＲＦＩＤタグモジュール
３１ コンデンサ
３２ ＲＦＩＤタグモジュール部品
４１ １次アンテナ
４２，４３ ２次アンテナ
５ 無線ＩＣタグ
５０ 外殻体
５１ 凹溝
５２ 外殻体端面
６ 無線ＩＣタグ
６０ 外殻体
６１ 突部
６２ 突部
６３,６５ バリ状突起
６４ 凹溝
９０ ＩＣタグ投入機
９１ タグ放出口
９２ 供給ホッパ
９３ 振動整列装置
９４ 傾斜落下シュート
９５ 垂直落下通路

Claims (7)

1. ＲＦＩＤタグモジュールを円柱状フェライトコアに実装するとともに、該ＲＦＩＤタグモジュールに接続されてなるアンテナを前記円柱状フェライトコア表面に巻回してなることを特徴とする無線ＩＣタグ。
2. フェライトコアに巻回するアンテナは、円柱状フェライトコア胴部の略中央位置に一次アンテナ、該一次アンテナの両側に一対の二次アンテナを巻回してなることを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ。
3. フェライトコアに配設されるアンテナは印刷により形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の無線ＩＣタグ。
4. ＲＦＩＤタグモジュールが実装された円柱状のフェライトコアと前記円柱状フェライトコアに巻回されたアンテナからなる無線ＩＣタグを、保護体でモールドしてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線ＩＣタグ。
5. 保護体は、円柱状の外殻体であることを特徴とする請求項４に記載の無線ＩＣタグ。
6. 円柱状の外殻体の両端部外周に円周形突部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の無線ＩＣタグ。
7. 円柱状の外殻体の胴部に軸方向に延びる複数個の凹溝を形成したことを特徴とする請求項５または６に記載の無線ＩＣタグ。

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