JP4092680B2 - Ｒｆｉｄ用タグの設置構造及び該タグを備えたｒｆｉｄシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タグに実装されたＩＣに対して、非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに関し、特に、金属等の導電性部材にタグを設置する構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ（又はリーダ／ライタ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムは、カード状、フィルム状、コイン状、スティック状等の任意の形状に加工された小型のタグと、タグに電力を供給し、タグから受信した信号を処理するリーダとから構成され、例えば、ＲＦＩＤシステムを工場の生産管理、物流の管理に用いる場合には、タグを管理対象となる任意の部材の表面に取り付け、タグから送信された信号に基づいて部材の処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＲＦＩＤシステムは、タグに設けたアンテナとリーダに設けたアンテナとの間で電磁結合、電磁誘導等を利用してデータの交信を行うものであり、電磁波を透過する人体、ガラス、プラスチック、木材、コンクリート等の非導電体がタグとリーダの間に入っても交信することができるという特徴を有するが、タグを金属等の導電部材の近傍に設置すると、金属表面に生じるうず電流により磁界が弱められてしまい、安定したデータの交信ができなくなるという問題がある。
【０００５】
一方、ＲＦＩＤシステムを工場の生産管理や物流管理に用いる場合には、タグは金属を含む部材に貼り付けて使用される場合が多い。そこで、このような場合には、タグと金属部材表面との間に透磁率の高い物質を挟み、うず電流の発生を抑制したり、アンテナを特殊な鉄系複合材料を用いて形成したタグ（例えば、本願出願人が開発したオンメタル（登録商標）等）を用いる等の処置が施される。
【０００６】
上記方法によって、金属部材表面にタグを設置することは可能であるが、この方法ではタグは金属表面に露出した状態であり、タグを設置した金属部材を用いて作業を行う場合などは、作業の途中にタグがはずれてしまったり、金属部材との接触によりタグが破壊されてしまうという問題が生じる。また、金属部材の構造によってはタグを設置する領域が確保できなかったり、タグを設置すると部材の表面形状が変化してしまい、その後の処理に支障が生じる場合もある。このような不具合を防止するには、金属部材の内部にタグを埋め込む構造とすればよいが、タグの周囲が金属で覆われると電磁波が遮断されて通信が不可能になってしまう。
【０００７】
このように、ＲＦＩＤシステムはタグとリーダを離した状態で使用することができるという特徴があるが、タグを設置する部材の材質や設置場所に制限が生じるため、金属部材にタグを設置する場合には、コンテナ等のように表面にタグを貼り付けても問題のない金属物の管理にしか適用することができず、また、金型等の管理に使用する場合、金型だけでなく、金型を使用する機器の設計変更も必要になる場合が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、金属等の導電部材にタグを埋め込んでもデータの交信が可能なタグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されており、前記タグが、前記アンテナ平面に略平行な表裏面を有する形状をなし、該表裏面の少なくとも一方が、前記導電性部材表面又は該導電性部材に設けた孔の表面に露出するように、前記タグが設置されているものである。
【００１０】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の一つの側面に達する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１１】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の側面に達しない面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１２】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する開曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１３】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する閉曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１５】
また、本発明のＲＦＩＤシステムは、上記記載のＲＦＩＤ用タグの設置構造を、金属からなるネジ、又は、金属からなる鍵に適用することを特徴とするものである。
【００１６】
このように、本発明は、タグを金属等の導電部材内部に設置する場合であっても、タグ内部に備えるアンテナにより形成される面に対して略直交する面であってタグの少なくとも一部に交差又は接する面に沿って、該導電部材を貫通するスリットを設けることにより、アンテナから発生する磁束の一部が該スリットを通過し、リーダとのデータの交信が可能となる。従って、金属部材にタグを埋設することが可能になるため、従来設置が困難であった金型やネジ、鍵等の任意の部材に対してもＲＦＩＤシステムを適用することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造は、その好ましい一実施の形態において、内蔵されたアンテナにより、リーダとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材内に設置する構造であって、導電性部材に、タグに内蔵されたアンテナが形成する平面と略直交する面であってタグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、アンテナ平面の法線方向に貫通する１μｍ以上の幅のスリットを少なくとも一つ備えるものであり、アンテナから発生する磁束がスリットを通過することにより、タグとリーダとの交信が可能となる。
【００１８】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１９】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムについて、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を示す図であり、図２は、タグの形状、図３は、タグの設置構造を示す図である。また、図４は、本実施例の構造で設置したタグの通信性能を評価する方法を示す図であり、図５は、評価に用いるサンプルの構造、図６は評価結果を示す図である。また、図７乃至図１２は、本実施例のタグの設置構造のバリエーションを示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステムは、金属部材４等の導電部材に埋設され、内部にアンテナを備えるタグ１と、タグ１からの信号を処理するリーダ２と、リーダ２を制御する上位システム３とからなり、リーダ２は、更に、タグ１への電力供給と信号を受信するためのアンテナ部２ａと、受信信号を変換するための受信回路部２ｂと、受信信号をデコードするためのＣＰＵ部２ｃとから構成される。また、タグ１を設置する金属部材４には、本実施例の特徴であるスリット５が所定の位置に設けられている。
【００２１】
一般に、タグ１を金属等の導電部材内部に完全に埋設すると、タグ１内のアンテナにより生じる磁束が遮断されてリーダ２との間でデータの交信を行うことができない。しかしながら、金属部材４に所定の間隔、所定の形状のスリットを設けると、磁束の一部はスリットの隙間を通過することができ、データの交信が可能となる。そこで、本実施例のＲＦＩＤシステムでは、金属部材４の表面と磁束発生面（すなわち、タグ１内部のアンテナ１ｃの形成する平面）とが平行になるようにタグ１を金属部材４に埋め込み、かつ、磁束発生面に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部に交差又は接する面に沿って、金属部材４にスリット５を設けている。なお、微小な間隔のスリット５を設けることによりデータの交信が可能になるという知見は、本願発明者の実験により得られたものである。
【００２２】
以下、具体的なスリット５の形状及びタグ１の設置方法について説明する。なお、以下の説明にあたって、図２（ａ）に示すようにタグ１の径Ｄが高さＬよりも大きい形状のタグをコインタグ１ａと呼び、図２（ｂ）に示すようにタグ１の径Ｄが高さＬよりも小さい形状のタグをスティックタグ１ｂと呼ぶことにする。また、コインタグ１ａ又はスティックタグ１ｂの内部には、円柱状の筐体の円周方向に巻回されたアンテナ１ｃが設けられているものとし、アンテナ１ｃ内部には必要に応じてロッド１ｄが設けられているものとする。
【００２３】
上記コインタグ１ａ又はスティックタグ１ｂが、スリット５を設けた金属部材４に埋め込まれた状態を図３に示す。図３は、円筒状のタグ１の上面及び下面が金属部材４の表面に露出するように埋設されている状態を示しており、金属部材４にはタグ１の長手方向に縦断するスリット５が形成されている。図３（ｂ）は（ａ）の上面から見た拡大図であり、タグ１は金属部材４に設けた孔に埋め込まれ、タグ１の外周の一部がスリット５に接している。なお、本願発明者の実験によれば、スリット５の隙間の間隔は１μｍ程度以上であればよく、１μｍ程度以上の隙間で十分な通信性能を確保することができることを確認している。
【００２４】
上記構造を実現する方法としては、レーザ加工機、放電加工機、ワイヤー放電加工機、マシニングセンタ（多機能切削加工ＮＣ工作機械）等の加工機を用い、金属部材４にタグ型の孔とスリット５を形成し、タグ型の孔にタグ１をはめ込めばよい。なお、金属部材４とタグ１との間に接着剤等の樹脂を充填してタグ１を固定することが好ましいが、タグ１を取り外す必要がある場合等は必ずしも固定する必要はない。
【００２５】
また、図３のように金属部材４をスリット５によって完全に分断する場合には、上記加工機を用い、一旦金属部材４を切断した後、再び張り合わせるだけでよく、一旦切断することによって両断片を嵌合させても両者の間には通常１μｍ以上の隙間が生じる。また、スリット５によって金属部材４を完全に分断しない場合は、上記加工機を用いて加工すれば、通常、必然的に１μｍ以上の隙間が形成される。従って、特殊な加工を必要とすることなく、一般的な加工方法によって所望の間隔のスリット５を形成することができる。なお、図３の構造の場合、スリット５の隙間に樹脂等の非導電部材を充填して金属部材４の断片を固定してもよいし、スリット５は空洞とし、例えば、ネジや金具を用いて断片を固定してもよい。
【００２６】
次に、上記方法により形成したスリット５の効果を確認するために、図４に示すように、金属部材４にタグ１を設置し、タグ１の長手方向に沿ってスリット５を形成した試料の磁束発生面上方に評価用のアンテナ６を設置し、該アンテナ６とタグ１との間におけるデータの交信の可否を測定した。
【００２７】
具体的には、測定用試料として図５に示すような３種類の試料、すなわち、スティックタグ１ｂをむき出し状態で設置した形態１（図５（ａ）参照）と、Ｆｅ板８上にスティックタグ１ｂを設置し、周囲もＦｅ板８で囲んだ形態２（図５（ｂ）参照）と、更にスティックタグ１ｂ上部にもＦｅ板８を設け、スティックタグ１ｂをＦｅ板８で包囲した形態３（図５（ｃ）参照）とを形成し、形態２及び形態３では各々のＦｅ板８の間がスリット５として機能するようにした。また、スティックタグ１ｂは直径１ｍｍΦ、長さ８ｍｍのものを用い、Ｆｅ板８は長さ４９ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ２．１ｍｍの平板を用い、各々のＦｅ板８は接着剤で固定せずに重ねて設置した。この状態ではＦｅ板８間の隙間（スリット５）の間隔は数十μｍ程度と考えられる。
【００２８】
なお、本形態では、スティックタグ１ｂの磁束発生面の前方及び後方にもＦｅ板８を設け、スティックタグ１ｂがＦｅ板８内部に埋設された状態としており、図２又は図３の形態よりも磁束が遮断されやすい状態としている。そして、各々の形態のサンプルについて、１００回アンテナ６との交信を行い、ＩＤの認証、読み込み、書き込みの成功率が９９％以上確保できる距離（図５中のＲ／Ｗ距離）を想定した。その時のスティックタグ１ｂの共振周波数（ｋＨｚ）とＲ／Ｗ距離との関係を図６に示す。
【００２９】
図６より、スティックタグ１ｂがむき出しの形態１（丸マーカー）に比べて、下面及び周囲にＦｅ板８を設けた形態２（三角マーカー）、スティックタグ１ｂの周囲全面にＦｅ板８を設けた形態３（四角マーカー）では、磁束発生面の前面に設置したＦｅ板８により磁束が遮断され、通信可能距離（Ｒ／Ｗ距離）はやや減少した。しかしながら、スティックタグ１ｂの磁束発生面前方のＦｅ板８の厚み（２．１ｍｍ）に比べて、Ｆｅ板８間に形成される隙間（〜数十μｍ）が微小であるにも関わらず、通信距離の減少割合は約１／２程度と小さく、通信距離はスリットの断面積に単純に比例するものではなく、隙間が微小であっても所定の方向、位置にスリット５を設ければ十分実用可能な通信状態を確保できることが確認できた。また、形態２と形態３とでは通信可能距離に大きな差はなく、磁束発生面前方にスリット５が形成されていれば、金属内にスティックタグ１ｂを埋設しても通信可能であることが分かる。
【００３０】
このように、コインタグ１ａやスティックタグ１ｂを電磁波を遮断する金属部材に埋設する場合であっても、タグ１内のアンテナ平面（磁束発生面）に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材４を貫通するスリット５を設けることによって、スリット５を通過する磁束により、リーダ２との間でデータの交信を行うことが可能となる。従って、金型等の部材であってもタグ１を埋設して使用することができ、ＲＦＩＤシステムの使用上の制限を大幅に緩和することができ、幅広い分野でＲＦＩＤシステムを利用することが可能となる。
【００３１】
なお、上記説明では、スリット５を金属部材４を分断するように形成した例について示したが、タグ１とリーダ２との通信を可能とする構造としては他にも種々の形態が考えられる。以下、図７乃至図１２を参照してそのバリエーションについて説明する。
【００３２】
まず、タグ１としてコインタグ１ａを用いる場合には、磁束発生面の面積が大きいため、図７（ａ）に示すように、コインタグ１ａの一方の表面が露出していれば他方は金属部材４中に埋設していても通信可能である。また、図７（ｂ）に示すように、コインタグ１ａが金属部材４に設けた空洞９の中に配置される場合には、コインタグ１ａの高さをＬ、その上の空洞９の深さをｔとすると、２Ｌ＞ｔの条件を満たすように空洞の深さｔを調節することによって通信が可能である。なお、上記タグの高さＬと空洞の深さｔとの関係は本願発明者の実験によって得られた関係式である。
【００３３】
また、図８（ａ）に示すようにコインタグ１ａの片面上に金属部材４が配設されていても該金属部材４にコインタグ１ａに接するスリット５が形成されていれば通信可能であり、また、図８（ｂ）に示すように、コインタグ１ａが金属部材４中に埋め込まれ、かつ、その表面に別の金属部材４が配置される場合でも、上部の金属部材４にコインタグ１ａと接するスリット５を設ければ通信可能となる。
【００３４】
一方、タグ１として、スティックタグ１ｂを用いる場合には、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部からスリット５を１本又は複数本直線的に延ばす構造（図示していないが、複数本のスリット５が異なる方向に延在する構造でもよい）や、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、円弧状のスリット５の一部がスティックタグ１ｂと交差又は接する構造としてもよい。すなわち、スリット５は平面である必要はなく、タグ１内のアンテナ面に略直交する面であれば曲面であっても構わない。また、コインタグ１ａと同様に、スティックタグ１ｂの一表面に金属部材４を配置する場合には、金属部材４にスティックタグ１ｂと交差又は接するスリット５を設けることにより通信が可能となる。
【００３５】
また、その他の構造として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部と交差又は接し、金属部材４のスティックタグ１ｂの露出面の内部で閉じた形状のスリット５を設けることによっても通信は可能となる。このような形態の場合は、スリット５を金属部材４の外周まで形成しないため、金属部材４の機械的強度の劣化を抑制することができる。また、図１０（ｃ）乃至（ｆ）に示すように、スティックタグ１ｂが金属部材４中に埋め込まれる場合でも、スリット５がタグ１のアンテナ面に略直交する方向に貫通する形状であれば通信が可能となる。
【００３６】
なお、上記した各構造は金属部材４の加工の容易性を考慮して例示したが、複雑な加工が可能であれば、図１１（ａ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部から外周に向かってジグザグ状に蛇行するスリット５を設けることもでき、スリット５を複雑な形状とすることにより、加工が不可能又は好ましくない領域を避けてスリット５を形成することができる。
【００３７】
また、図１１（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部から所定の距離だけスリット５を形成したり、図１１（ｃ）に示すようにスリット５に代えてスティックタグ１ｂに接する貫通孔５ａを設けてもよい。このように金属部材４の外周まで達しない形状のスリットとすることにより、金属部材４の機械的強度を確保することができると共に、金属部材４外周の表面形状の変化等を防止することができる。なお、スリット５の長さや貫通孔５ａの径は、タグ１の通信性能を考慮して適宜設定することができる。
【００３８】
更に、図１１（ｄ）に示すようにタグ１のアンテナ面に対して斜めに傾斜したスリット５を設けることもできる。この場合、スリット５を通過可能な磁束は減少し、通信距離は短くなることが予想されるが、金属部材４の構造上、垂直方向にスリット５を形成することができない場合には有効である。
【００３９】
また、タグ１の断面形状が円形の場合には、タグ１が回転して金属部材４との固定が困難な場合もある。その場合には、タグ１の一部に所定の突起１０ａ（図１２（ａ）参照）や窪み１０ｂ（図１２（ｂ）参照）を設け、一方、金属部材４側にもタグ１の突起１０ａや窪み１０ｂに対応する凹部や凸部を設けることにより、タグ１の固定をより確実にすることができる。
【００４０】
なお、図７乃至図１２に示した構造は一例であり、タグ１内のアンテナにより形成される平面に略直交する面内であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接し、かつ、磁束の方向（アンテナ平面の法線方向）に貫通する所定の間隔（１μｍ以上）のスリット５を有する任意の構造とすることができる。また、スリット５や貫通孔５ａは空洞であっても非導電性の接着樹脂等を充填してもよく、接着樹脂等を充填することによってスリット５や貫通孔５ａからの水分等の侵入を防止することができ、また、接着樹脂を選択することにより金属部材４の強度も維持することができる。
【００４１】
また、金属部材４の使用温度や使用条件等により、樹脂を用いることができない場合には、分断した金属部材４をネジ等によって接合することも可能である。両部材をネジ止めすることによりスリット５の隙間が１μｍ以下となってしまう恐れがある場合には、隙間に１μｍ以上の大きさの球状又は円柱状のスペーサを挟んで結合すれば通信に必要な隙間を確保することができる。
【００４２】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該構造を用いたＲＦＩＤシステムについて、図１３乃至図１５を参照して説明する。図１３乃至図１５は、本実施例のタグの設置構造例を示す図であり、図１３はタグをネジに埋め込んだ場合、図１４及び図１５はタグをキーに埋め込んだ場合を例示している。なお、本実施例は、前記した第１の実施例で記載したタグの設置構造の応用例について記載するものであり、スリットの形状、製造方法等については前記した第１の実施例と同様である。
【００４３】
前記した第１の実施例に示すように、タグ１内のアンテナ面に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材４を貫通するスリット５又は貫通孔５ａを設けることによって、タグ１を金属部材４に埋設してもリーダ２との間で通信することが可能となる。そこで、本実施例では、上記性質を利用したＲＦＩＤシステムの具体例について記載する。
【００４４】
まず、図１３は、上記タグの設置構造をネジに応用したものである。第１の実施例では金型等の金属部材４にタグ１を設置する孔やスリット５を設けたが、この構造では金属部材４にタグ１を固定するために、金属部材４が消耗品である場合には、設置したタグ１が無駄になってしまうという問題がある。また、金属部材４の形状によっては加工が困難な場合や、スリット５等の切れ込みを入れることが好ましくない場合もある。そこで、金属部材４に直接タグ１を設置するのではなく、金属部材４に取り付けるネジやボルト、ナット等の金具に小型のタグ１を埋め込み、これらの金具を金属部材４に取り付けることによって取り外しを可能とするものである。
【００４５】
具体的には、図１３に示すように、ネジ１１の所定の位置、例えば先端部にタグ１を埋め込み、ネジ１１の側面に第１の実施例で示した各種のスリット５を設けることにより、ネジ１１そのものをＲＦＩＤタグとして用いることができる。そして、このネジ型タグ１を任意の材質の部材に取り付けると、スリット５及びネジ１１のかみ合わせ部分を通して磁束が通過してリーダ２との交信が可能となる。このような構造とすることにより、消耗品に対してもタグ１を用いることができ、又、金型等の大きな部材を加工するよりも簡単にタグ１を設置することができる。また、カード型やフィルム型のタグを設置する場所がない部材やタグの取り付けが困難な部材に対しても有効である。
【００４６】
更に、タグ１を貼り付けたり、表面に設置する方法では、タグ１の所在が外部から見て明らかなために、タグ１を取り外したり、複製する等の不正行為が行われる危険があるが、上記構造であればタグ１を取り付けていること自体を秘匿することができるため、セキュリティ面においても効果を発揮する。なお、図１３に示すオスネジに限らず、メスネジやロック／ナット等、任意の金具に適用することができる。
【００４７】
また、図１４及び図１５に示す構造は、タグ１をキーに埋め込んで使用する場合の例について記載するものである。近年、キーのセキュリティを確保するために種々の形状のキー１２やシリンダが開発されているが、キー１２そのものが複製されてしまうと施錠の効果がなくなってしまうため、キー１２の形状以外でキー１２を識別することが重要である。そこで、前記した第１の実施例に記載した設置構造のタグ１を金属のキー１２に埋め込み、一方、キー１２を差し込むシリンダ側にリーダ２を設置すれば、特定のキー１２のみを識別することが可能となる。
【００４８】
具体的には、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、キー１２の先端部分にタグ１を埋め込み、かつ、第１の実施例で例示した形状のスリット５を設けることにより、スリット５と、キー１２とシリンダとの隙間を通して磁束が通過し、シリンダ側に設けたリーダ２との間でデータの交信することができ、特定のキー１２を識別することが可能となる。
【００４９】
また、キー１２の先端側に溝や凹凸が形成されており、タグ１を設置することが困難な場合には、図１５（ａ）に示すように、取っ手側にタグ１及びスリット５を設置することもできる。この場合、タグ１とリーダ２との距離は多少離れるが、第１の実施例で示した実験から、通信可能な距離は６乃至８ｃｍ程度見込めるため、取っ手側にタグ１を設けても問題はない。また、図１５（ｂ）に示すような内溝式のキー１２の場合には、キー１２そのものの厚みが確保しやすいため、タグ１やスリット５の形成が容易である。
【００５０】
このようなタグ１が埋め込まれたキー１２を用いることにより、キー１２の外観形状が複製された場合であっても個々のキー１２を識別することができるため、安全性の高いセキュリティシステムを構築することができる。また、ＲＦＩＤシステムを適用することにより、施錠／解錠したキー１２を記憶したり、キー１２毎に施錠／解錠可能な錠を限定したり、施錠／解錠可能な時間を特定する等の高度なセキュリティ管理も可能となる。
【００５１】
なお、上記説明では、タグ１をネジ１１等の金具又はキー１２に設置する場合について示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、金属部材４にタグ１を設置可能な任意のシステムに応用することが可能である。また、上記実施例では、コインタグ１ａやスティックタグ１ｂ等の円筒形のタグ１について示したが、タグ１の形状は円筒形に限られず、直方体、楕円体等任意の形状のタグに適用することができる。また、タグを埋設する部材としては、炭素工具鋼や合金工具鋼等からなる金型に限らず、導電性を有する任意の材料に適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムによれば、下記記載の効果を奏する。
【００５３】
本発明の第１の効果は、タグを金属等の導電性部材に埋め込んで使用する場合であっても、リーダとの間でデータの交信を行うことができるということである。
【００５４】
その理由は、タグ内のアンテナ面に略直交する面であってタグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材を貫通するスリットを設け、スリットを通して磁束を通過させることができるからである。
【００５５】
また、本発明の第２の効果は、タグを取り外し可能に設置することができるということである。
【００５６】
その理由は、タグをネジやロック、ナット等の金具に埋め込むことにより、直接タグを部材に固定しなくてもタグを設置することができるからである。
【００５７】
また、本発明の第３の効果は、ＲＦＩＤシステムを利用することにより安全性の高いセキュリティシステムを構築することができるということである。
【００５８】
その理由は、キーの内部にタグを設置することにより、キーが複製された場合であっても個々のキーを識別することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤシステムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの構造を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの設置構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験の方法を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験に用いるサンプルの構造を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験の結果を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係るコインタグの設置バリエーションを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係るコインタグの設置バリエーションを示す図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【符号の説明】
１ タグ
１ａ コインタグ
１ｂ スティックタグ
１ｃ アンテナ
１ｄ ロッド
２ リーダ
２ａ アンテナ部
２ｂ 受信回路部
２ｃ ＣＰＵ部
３ 上位システム
４ 金属部材
５ スリット
５ａ 貫通孔
６ アンテナ
７ 磁束
８ Ｆｅ板
９ 空洞
１０ａ 突起
１０ｂ 窪み
１１ ネジ
１２ キー
【発明の属する技術分野】
本発明は、タグに実装されたＩＣに対して、非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに関し、特に、金属等の導電性部材にタグを設置する構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ（又はリーダ／ライタ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムは、カード状、フィルム状、コイン状、スティック状等の任意の形状に加工された小型のタグと、タグに電力を供給し、タグから受信した信号を処理するリーダとから構成され、例えば、ＲＦＩＤシステムを工場の生産管理、物流の管理に用いる場合には、タグを管理対象となる任意の部材の表面に取り付け、タグから送信された信号に基づいて部材の処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＲＦＩＤシステムは、タグに設けたアンテナとリーダに設けたアンテナとの間で電磁結合、電磁誘導等を利用してデータの交信を行うものであり、電磁波を透過する人体、ガラス、プラスチック、木材、コンクリート等の非導電体がタグとリーダの間に入っても交信することができるという特徴を有するが、タグを金属等の導電部材の近傍に設置すると、金属表面に生じるうず電流により磁界が弱められてしまい、安定したデータの交信ができなくなるという問題がある。
【０００５】
一方、ＲＦＩＤシステムを工場の生産管理や物流管理に用いる場合には、タグは金属を含む部材に貼り付けて使用される場合が多い。そこで、このような場合には、タグと金属部材表面との間に透磁率の高い物質を挟み、うず電流の発生を抑制したり、アンテナを特殊な鉄系複合材料を用いて形成したタグ（例えば、本願出願人が開発したオンメタル（登録商標）等）を用いる等の処置が施される。
【０００６】
上記方法によって、金属部材表面にタグを設置することは可能であるが、この方法ではタグは金属表面に露出した状態であり、タグを設置した金属部材を用いて作業を行う場合などは、作業の途中にタグがはずれてしまったり、金属部材との接触によりタグが破壊されてしまうという問題が生じる。また、金属部材の構造によってはタグを設置する領域が確保できなかったり、タグを設置すると部材の表面形状が変化してしまい、その後の処理に支障が生じる場合もある。このような不具合を防止するには、金属部材の内部にタグを埋め込む構造とすればよいが、タグの周囲が金属で覆われると電磁波が遮断されて通信が不可能になってしまう。
【０００７】
このように、ＲＦＩＤシステムはタグとリーダを離した状態で使用することができるという特徴があるが、タグを設置する部材の材質や設置場所に制限が生じるため、金属部材にタグを設置する場合には、コンテナ等のように表面にタグを貼り付けても問題のない金属物の管理にしか適用することができず、また、金型等の管理に使用する場合、金型だけでなく、金型を使用する機器の設計変更も必要になる場合が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、金属等の導電部材にタグを埋め込んでもデータの交信が可能なタグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されており、前記タグが、前記アンテナ平面に略平行な表裏面を有する形状をなし、該表裏面の少なくとも一方が、前記導電性部材表面又は該導電性部材に設けた孔の表面に露出するように、前記タグが設置されているものである。
【００１０】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の一つの側面に達する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１１】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の側面に達しない面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１２】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する開曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１３】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造は、内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、前記タグは前記導電性部材内に設置され、前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する閉曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されているものである。
【００１５】
また、本発明のＲＦＩＤシステムは、上記記載のＲＦＩＤ用タグの設置構造を、金属からなるネジ、又は、金属からなる鍵に適用することを特徴とするものである。
【００１６】
このように、本発明は、タグを金属等の導電部材内部に設置する場合であっても、タグ内部に備えるアンテナにより形成される面に対して略直交する面であってタグの少なくとも一部に交差又は接する面に沿って、該導電部材を貫通するスリットを設けることにより、アンテナから発生する磁束の一部が該スリットを通過し、リーダとのデータの交信が可能となる。従って、金属部材にタグを埋設することが可能になるため、従来設置が困難であった金型やネジ、鍵等の任意の部材に対してもＲＦＩＤシステムを適用することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造は、その好ましい一実施の形態において、内蔵されたアンテナにより、リーダとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材内に設置する構造であって、導電性部材に、タグに内蔵されたアンテナが形成する平面と略直交する面であってタグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、アンテナ平面の法線方向に貫通する１μｍ以上の幅のスリットを少なくとも一つ備えるものであり、アンテナから発生する磁束がスリットを通過することにより、タグとリーダとの交信が可能となる。
【００１８】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１９】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムについて、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を示す図であり、図２は、タグの形状、図３は、タグの設置構造を示す図である。また、図４は、本実施例の構造で設置したタグの通信性能を評価する方法を示す図であり、図５は、評価に用いるサンプルの構造、図６は評価結果を示す図である。また、図７乃至図１２は、本実施例のタグの設置構造のバリエーションを示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステムは、金属部材４等の導電部材に埋設され、内部にアンテナを備えるタグ１と、タグ１からの信号を処理するリーダ２と、リーダ２を制御する上位システム３とからなり、リーダ２は、更に、タグ１への電力供給と信号を受信するためのアンテナ部２ａと、受信信号を変換するための受信回路部２ｂと、受信信号をデコードするためのＣＰＵ部２ｃとから構成される。また、タグ１を設置する金属部材４には、本実施例の特徴であるスリット５が所定の位置に設けられている。
【００２１】
一般に、タグ１を金属等の導電部材内部に完全に埋設すると、タグ１内のアンテナにより生じる磁束が遮断されてリーダ２との間でデータの交信を行うことができない。しかしながら、金属部材４に所定の間隔、所定の形状のスリットを設けると、磁束の一部はスリットの隙間を通過することができ、データの交信が可能となる。そこで、本実施例のＲＦＩＤシステムでは、金属部材４の表面と磁束発生面（すなわち、タグ１内部のアンテナ１ｃの形成する平面）とが平行になるようにタグ１を金属部材４に埋め込み、かつ、磁束発生面に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部に交差又は接する面に沿って、金属部材４にスリット５を設けている。なお、微小な間隔のスリット５を設けることによりデータの交信が可能になるという知見は、本願発明者の実験により得られたものである。
【００２２】
以下、具体的なスリット５の形状及びタグ１の設置方法について説明する。なお、以下の説明にあたって、図２（ａ）に示すようにタグ１の径Ｄが高さＬよりも大きい形状のタグをコインタグ１ａと呼び、図２（ｂ）に示すようにタグ１の径Ｄが高さＬよりも小さい形状のタグをスティックタグ１ｂと呼ぶことにする。また、コインタグ１ａ又はスティックタグ１ｂの内部には、円柱状の筐体の円周方向に巻回されたアンテナ１ｃが設けられているものとし、アンテナ１ｃ内部には必要に応じてロッド１ｄが設けられているものとする。
【００２３】
上記コインタグ１ａ又はスティックタグ１ｂが、スリット５を設けた金属部材４に埋め込まれた状態を図３に示す。図３は、円筒状のタグ１の上面及び下面が金属部材４の表面に露出するように埋設されている状態を示しており、金属部材４にはタグ１の長手方向に縦断するスリット５が形成されている。図３（ｂ）は（ａ）の上面から見た拡大図であり、タグ１は金属部材４に設けた孔に埋め込まれ、タグ１の外周の一部がスリット５に接している。なお、本願発明者の実験によれば、スリット５の隙間の間隔は１μｍ程度以上であればよく、１μｍ程度以上の隙間で十分な通信性能を確保することができることを確認している。
【００２４】
上記構造を実現する方法としては、レーザ加工機、放電加工機、ワイヤー放電加工機、マシニングセンタ（多機能切削加工ＮＣ工作機械）等の加工機を用い、金属部材４にタグ型の孔とスリット５を形成し、タグ型の孔にタグ１をはめ込めばよい。なお、金属部材４とタグ１との間に接着剤等の樹脂を充填してタグ１を固定することが好ましいが、タグ１を取り外す必要がある場合等は必ずしも固定する必要はない。
【００２５】
また、図３のように金属部材４をスリット５によって完全に分断する場合には、上記加工機を用い、一旦金属部材４を切断した後、再び張り合わせるだけでよく、一旦切断することによって両断片を嵌合させても両者の間には通常１μｍ以上の隙間が生じる。また、スリット５によって金属部材４を完全に分断しない場合は、上記加工機を用いて加工すれば、通常、必然的に１μｍ以上の隙間が形成される。従って、特殊な加工を必要とすることなく、一般的な加工方法によって所望の間隔のスリット５を形成することができる。なお、図３の構造の場合、スリット５の隙間に樹脂等の非導電部材を充填して金属部材４の断片を固定してもよいし、スリット５は空洞とし、例えば、ネジや金具を用いて断片を固定してもよい。
【００２６】
次に、上記方法により形成したスリット５の効果を確認するために、図４に示すように、金属部材４にタグ１を設置し、タグ１の長手方向に沿ってスリット５を形成した試料の磁束発生面上方に評価用のアンテナ６を設置し、該アンテナ６とタグ１との間におけるデータの交信の可否を測定した。
【００２７】
具体的には、測定用試料として図５に示すような３種類の試料、すなわち、スティックタグ１ｂをむき出し状態で設置した形態１（図５（ａ）参照）と、Ｆｅ板８上にスティックタグ１ｂを設置し、周囲もＦｅ板８で囲んだ形態２（図５（ｂ）参照）と、更にスティックタグ１ｂ上部にもＦｅ板８を設け、スティックタグ１ｂをＦｅ板８で包囲した形態３（図５（ｃ）参照）とを形成し、形態２及び形態３では各々のＦｅ板８の間がスリット５として機能するようにした。また、スティックタグ１ｂは直径１ｍｍΦ、長さ８ｍｍのものを用い、Ｆｅ板８は長さ４９ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ２．１ｍｍの平板を用い、各々のＦｅ板８は接着剤で固定せずに重ねて設置した。この状態ではＦｅ板８間の隙間（スリット５）の間隔は数十μｍ程度と考えられる。
【００２８】
なお、本形態では、スティックタグ１ｂの磁束発生面の前方及び後方にもＦｅ板８を設け、スティックタグ１ｂがＦｅ板８内部に埋設された状態としており、図２又は図３の形態よりも磁束が遮断されやすい状態としている。そして、各々の形態のサンプルについて、１００回アンテナ６との交信を行い、ＩＤの認証、読み込み、書き込みの成功率が９９％以上確保できる距離（図５中のＲ／Ｗ距離）を想定した。その時のスティックタグ１ｂの共振周波数（ｋＨｚ）とＲ／Ｗ距離との関係を図６に示す。
【００２９】
図６より、スティックタグ１ｂがむき出しの形態１（丸マーカー）に比べて、下面及び周囲にＦｅ板８を設けた形態２（三角マーカー）、スティックタグ１ｂの周囲全面にＦｅ板８を設けた形態３（四角マーカー）では、磁束発生面の前面に設置したＦｅ板８により磁束が遮断され、通信可能距離（Ｒ／Ｗ距離）はやや減少した。しかしながら、スティックタグ１ｂの磁束発生面前方のＦｅ板８の厚み（２．１ｍｍ）に比べて、Ｆｅ板８間に形成される隙間（〜数十μｍ）が微小であるにも関わらず、通信距離の減少割合は約１／２程度と小さく、通信距離はスリットの断面積に単純に比例するものではなく、隙間が微小であっても所定の方向、位置にスリット５を設ければ十分実用可能な通信状態を確保できることが確認できた。また、形態２と形態３とでは通信可能距離に大きな差はなく、磁束発生面前方にスリット５が形成されていれば、金属内にスティックタグ１ｂを埋設しても通信可能であることが分かる。
【００３０】
このように、コインタグ１ａやスティックタグ１ｂを電磁波を遮断する金属部材に埋設する場合であっても、タグ１内のアンテナ平面（磁束発生面）に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材４を貫通するスリット５を設けることによって、スリット５を通過する磁束により、リーダ２との間でデータの交信を行うことが可能となる。従って、金型等の部材であってもタグ１を埋設して使用することができ、ＲＦＩＤシステムの使用上の制限を大幅に緩和することができ、幅広い分野でＲＦＩＤシステムを利用することが可能となる。
【００３１】
なお、上記説明では、スリット５を金属部材４を分断するように形成した例について示したが、タグ１とリーダ２との通信を可能とする構造としては他にも種々の形態が考えられる。以下、図７乃至図１２を参照してそのバリエーションについて説明する。
【００３２】
まず、タグ１としてコインタグ１ａを用いる場合には、磁束発生面の面積が大きいため、図７（ａ）に示すように、コインタグ１ａの一方の表面が露出していれば他方は金属部材４中に埋設していても通信可能である。また、図７（ｂ）に示すように、コインタグ１ａが金属部材４に設けた空洞９の中に配置される場合には、コインタグ１ａの高さをＬ、その上の空洞９の深さをｔとすると、２Ｌ＞ｔの条件を満たすように空洞の深さｔを調節することによって通信が可能である。なお、上記タグの高さＬと空洞の深さｔとの関係は本願発明者の実験によって得られた関係式である。
【００３３】
また、図８（ａ）に示すようにコインタグ１ａの片面上に金属部材４が配設されていても該金属部材４にコインタグ１ａに接するスリット５が形成されていれば通信可能であり、また、図８（ｂ）に示すように、コインタグ１ａが金属部材４中に埋め込まれ、かつ、その表面に別の金属部材４が配置される場合でも、上部の金属部材４にコインタグ１ａと接するスリット５を設ければ通信可能となる。
【００３４】
一方、タグ１として、スティックタグ１ｂを用いる場合には、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部からスリット５を１本又は複数本直線的に延ばす構造（図示していないが、複数本のスリット５が異なる方向に延在する構造でもよい）や、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、円弧状のスリット５の一部がスティックタグ１ｂと交差又は接する構造としてもよい。すなわち、スリット５は平面である必要はなく、タグ１内のアンテナ面に略直交する面であれば曲面であっても構わない。また、コインタグ１ａと同様に、スティックタグ１ｂの一表面に金属部材４を配置する場合には、金属部材４にスティックタグ１ｂと交差又は接するスリット５を設けることにより通信が可能となる。
【００３５】
また、その他の構造として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部と交差又は接し、金属部材４のスティックタグ１ｂの露出面の内部で閉じた形状のスリット５を設けることによっても通信は可能となる。このような形態の場合は、スリット５を金属部材４の外周まで形成しないため、金属部材４の機械的強度の劣化を抑制することができる。また、図１０（ｃ）乃至（ｆ）に示すように、スティックタグ１ｂが金属部材４中に埋め込まれる場合でも、スリット５がタグ１のアンテナ面に略直交する方向に貫通する形状であれば通信が可能となる。
【００３６】
なお、上記した各構造は金属部材４の加工の容易性を考慮して例示したが、複雑な加工が可能であれば、図１１（ａ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部から外周に向かってジグザグ状に蛇行するスリット５を設けることもでき、スリット５を複雑な形状とすることにより、加工が不可能又は好ましくない領域を避けてスリット５を形成することができる。
【００３７】
また、図１１（ｂ）に示すように、スティックタグ１ｂの一部から所定の距離だけスリット５を形成したり、図１１（ｃ）に示すようにスリット５に代えてスティックタグ１ｂに接する貫通孔５ａを設けてもよい。このように金属部材４の外周まで達しない形状のスリットとすることにより、金属部材４の機械的強度を確保することができると共に、金属部材４外周の表面形状の変化等を防止することができる。なお、スリット５の長さや貫通孔５ａの径は、タグ１の通信性能を考慮して適宜設定することができる。
【００３８】
更に、図１１（ｄ）に示すようにタグ１のアンテナ面に対して斜めに傾斜したスリット５を設けることもできる。この場合、スリット５を通過可能な磁束は減少し、通信距離は短くなることが予想されるが、金属部材４の構造上、垂直方向にスリット５を形成することができない場合には有効である。
【００３９】
また、タグ１の断面形状が円形の場合には、タグ１が回転して金属部材４との固定が困難な場合もある。その場合には、タグ１の一部に所定の突起１０ａ（図１２（ａ）参照）や窪み１０ｂ（図１２（ｂ）参照）を設け、一方、金属部材４側にもタグ１の突起１０ａや窪み１０ｂに対応する凹部や凸部を設けることにより、タグ１の固定をより確実にすることができる。
【００４０】
なお、図７乃至図１２に示した構造は一例であり、タグ１内のアンテナにより形成される平面に略直交する面内であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接し、かつ、磁束の方向（アンテナ平面の法線方向）に貫通する所定の間隔（１μｍ以上）のスリット５を有する任意の構造とすることができる。また、スリット５や貫通孔５ａは空洞であっても非導電性の接着樹脂等を充填してもよく、接着樹脂等を充填することによってスリット５や貫通孔５ａからの水分等の侵入を防止することができ、また、接着樹脂を選択することにより金属部材４の強度も維持することができる。
【００４１】
また、金属部材４の使用温度や使用条件等により、樹脂を用いることができない場合には、分断した金属部材４をネジ等によって接合することも可能である。両部材をネジ止めすることによりスリット５の隙間が１μｍ以下となってしまう恐れがある場合には、隙間に１μｍ以上の大きさの球状又は円柱状のスペーサを挟んで結合すれば通信に必要な隙間を確保することができる。
【００４２】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該構造を用いたＲＦＩＤシステムについて、図１３乃至図１５を参照して説明する。図１３乃至図１５は、本実施例のタグの設置構造例を示す図であり、図１３はタグをネジに埋め込んだ場合、図１４及び図１５はタグをキーに埋め込んだ場合を例示している。なお、本実施例は、前記した第１の実施例で記載したタグの設置構造の応用例について記載するものであり、スリットの形状、製造方法等については前記した第１の実施例と同様である。
【００４３】
前記した第１の実施例に示すように、タグ１内のアンテナ面に略直交する面であってタグ１の少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材４を貫通するスリット５又は貫通孔５ａを設けることによって、タグ１を金属部材４に埋設してもリーダ２との間で通信することが可能となる。そこで、本実施例では、上記性質を利用したＲＦＩＤシステムの具体例について記載する。
【００４４】
まず、図１３は、上記タグの設置構造をネジに応用したものである。第１の実施例では金型等の金属部材４にタグ１を設置する孔やスリット５を設けたが、この構造では金属部材４にタグ１を固定するために、金属部材４が消耗品である場合には、設置したタグ１が無駄になってしまうという問題がある。また、金属部材４の形状によっては加工が困難な場合や、スリット５等の切れ込みを入れることが好ましくない場合もある。そこで、金属部材４に直接タグ１を設置するのではなく、金属部材４に取り付けるネジやボルト、ナット等の金具に小型のタグ１を埋め込み、これらの金具を金属部材４に取り付けることによって取り外しを可能とするものである。
【００４５】
具体的には、図１３に示すように、ネジ１１の所定の位置、例えば先端部にタグ１を埋め込み、ネジ１１の側面に第１の実施例で示した各種のスリット５を設けることにより、ネジ１１そのものをＲＦＩＤタグとして用いることができる。そして、このネジ型タグ１を任意の材質の部材に取り付けると、スリット５及びネジ１１のかみ合わせ部分を通して磁束が通過してリーダ２との交信が可能となる。このような構造とすることにより、消耗品に対してもタグ１を用いることができ、又、金型等の大きな部材を加工するよりも簡単にタグ１を設置することができる。また、カード型やフィルム型のタグを設置する場所がない部材やタグの取り付けが困難な部材に対しても有効である。
【００４６】
更に、タグ１を貼り付けたり、表面に設置する方法では、タグ１の所在が外部から見て明らかなために、タグ１を取り外したり、複製する等の不正行為が行われる危険があるが、上記構造であればタグ１を取り付けていること自体を秘匿することができるため、セキュリティ面においても効果を発揮する。なお、図１３に示すオスネジに限らず、メスネジやロック／ナット等、任意の金具に適用することができる。
【００４７】
また、図１４及び図１５に示す構造は、タグ１をキーに埋め込んで使用する場合の例について記載するものである。近年、キーのセキュリティを確保するために種々の形状のキー１２やシリンダが開発されているが、キー１２そのものが複製されてしまうと施錠の効果がなくなってしまうため、キー１２の形状以外でキー１２を識別することが重要である。そこで、前記した第１の実施例に記載した設置構造のタグ１を金属のキー１２に埋め込み、一方、キー１２を差し込むシリンダ側にリーダ２を設置すれば、特定のキー１２のみを識別することが可能となる。
【００４８】
具体的には、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、キー１２の先端部分にタグ１を埋め込み、かつ、第１の実施例で例示した形状のスリット５を設けることにより、スリット５と、キー１２とシリンダとの隙間を通して磁束が通過し、シリンダ側に設けたリーダ２との間でデータの交信することができ、特定のキー１２を識別することが可能となる。
【００４９】
また、キー１２の先端側に溝や凹凸が形成されており、タグ１を設置することが困難な場合には、図１５（ａ）に示すように、取っ手側にタグ１及びスリット５を設置することもできる。この場合、タグ１とリーダ２との距離は多少離れるが、第１の実施例で示した実験から、通信可能な距離は６乃至８ｃｍ程度見込めるため、取っ手側にタグ１を設けても問題はない。また、図１５（ｂ）に示すような内溝式のキー１２の場合には、キー１２そのものの厚みが確保しやすいため、タグ１やスリット５の形成が容易である。
【００５０】
このようなタグ１が埋め込まれたキー１２を用いることにより、キー１２の外観形状が複製された場合であっても個々のキー１２を識別することができるため、安全性の高いセキュリティシステムを構築することができる。また、ＲＦＩＤシステムを適用することにより、施錠／解錠したキー１２を記憶したり、キー１２毎に施錠／解錠可能な錠を限定したり、施錠／解錠可能な時間を特定する等の高度なセキュリティ管理も可能となる。
【００５１】
なお、上記説明では、タグ１をネジ１１等の金具又はキー１２に設置する場合について示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、金属部材４にタグ１を設置可能な任意のシステムに応用することが可能である。また、上記実施例では、コインタグ１ａやスティックタグ１ｂ等の円筒形のタグ１について示したが、タグ１の形状は円筒形に限られず、直方体、楕円体等任意の形状のタグに適用することができる。また、タグを埋設する部材としては、炭素工具鋼や合金工具鋼等からなる金型に限らず、導電性を有する任意の材料に適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用タグの設置構造及び該タグを備えたＲＦＩＤシステムによれば、下記記載の効果を奏する。
【００５３】
本発明の第１の効果は、タグを金属等の導電性部材に埋め込んで使用する場合であっても、リーダとの間でデータの交信を行うことができるということである。
【００５４】
その理由は、タグ内のアンテナ面に略直交する面であってタグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、金属部材を貫通するスリットを設け、スリットを通して磁束を通過させることができるからである。
【００５５】
また、本発明の第２の効果は、タグを取り外し可能に設置することができるということである。
【００５６】
その理由は、タグをネジやロック、ナット等の金具に埋め込むことにより、直接タグを部材に固定しなくてもタグを設置することができるからである。
【００５７】
また、本発明の第３の効果は、ＲＦＩＤシステムを利用することにより安全性の高いセキュリティシステムを構築することができるということである。
【００５８】
その理由は、キーの内部にタグを設置することにより、キーが複製された場合であっても個々のキーを識別することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤシステムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの構造を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの設置構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験の方法を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験に用いるサンプルの構造を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの性能試験の結果を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係るコインタグの設置バリエーションを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係るコインタグの設置バリエーションを示す図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係るスティックタグの設置バリエーションを示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例に係るタグの設置構造を示す図である。
【符号の説明】
１ タグ
１ａ コインタグ
１ｂ スティックタグ
１ｃ アンテナ
１ｄ ロッド
２ リーダ
２ａ アンテナ部
２ｂ 受信回路部
２ｃ ＣＰＵ部
３ 上位システム
４ 金属部材
５ スリット
５ａ 貫通孔
６ アンテナ
７ 磁束
８ Ｆｅ板
９ 空洞
１０ａ 突起
１０ｂ 窪み
１１ ネジ
１２ キー
Claims (7)
- 内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、
前記タグは前記導電性部材内に設置され、
前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されており、
前記タグが、前記アンテナ平面に略平行な表裏面を有する形状をなし、該表裏面の少なくとも一方が、前記導電性部材表面又は該導電性部材に設けた孔の表面に露出するように、前記タグが設置されていることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの設置構造。 - 内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、
前記タグは前記導電性部材内に設置され、
前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の一つの側面に達する面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの設置構造。 - 内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、
前記タグは前記導電性部材内に設置され、
前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって、前記タグの少なくとも一部と交差又は接し、かつ、前記導電性部材の側面に達しない面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの設置構造。 - 内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、
前記タグは前記導電性部材内に設置され、
前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する開曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの設置構造。 - 内蔵されたアンテナにより、リーダ／ライタとの間でデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグを導電性部材に設置する構造であって、
前記タグは前記導電性部材内に設置され、
前記導電性部材には、前記タグに内蔵された前記アンテナが形成する平面と略直交する面であって前記タグの少なくとも一部と交差又は接する閉曲面に沿って、前記アンテナ平面の法線方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの設置構造。 - 請求項１乃至５のいずれか一に記載のＲＦＩＤ用タグの設置構造を、金属からなるネジに適用することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
- 請求項１乃至５のいずれか一に記載のＲＦＩＤ用タグの設置構造を、金属からなる鍵に適用することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
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