JP5131821B2

JP5131821B2 - 金属対応ｒｆｉｄタグ、ｒｆｉｄタグ付き金属製パレット、データ通信システム及び方法

Info

Publication number: JP5131821B2
Application number: JP2007167572A
Authority: JP
Inventors: 直司安井; 昌代住井
Original assignee: 小林クリエイト株式会社
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: JP2009009205A

Description

本発明は、金属面に取り付けられる金属対応ＲＦＩＤタグと、このタグが取り付けられたＲＦＩＤタグ付き金属製パレットと、このＲＦＩＤタグ付き金属製パレットを用いたデータ通信システム及び方法に関する。

例えば物流の現場では、トラックによる荷物の輸送時、工場や倉庫での荷物の積荷時または保管時にパレットと呼ばれる作業用の荷台が利用されている。一般的なパレットの形状としては平型やボックス型等の種類が知られており、その素材も木製、樹脂製、あるいは金属製等さまざまなものがある。そして、パレットにはリーダライタとの間で通信可能なＲＦＩＤタグが取り付けられており、パレットの上に載せられた荷物のデータ管理が行われている。

このようなパレットのうち金属製パレットの場合、ＲＦＩＤタグを金属面に直接取り付けると、ＲＦＩＤタグのアンテナが金属面に近接することになる。するとリーダライタからの電磁界によってアンテナ近傍の金属面に渦電流が発生し、この渦電流による反磁界が通信に必要な電磁界を阻止するので、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間の通信効率が悪くなってしまう。そこで、従来はＲＦＩＤタグの裏面に合成樹脂やゴム等からなるスペーサを接着し、ＲＦＩＤタグのアンテナと金属面との間隔を離して渦電流の発生を抑え、通信効率を改善するようにしている。

図５は従来のＲＦＩＤタグを金属製パレットに取り付けた一例を示す図である。同図に示すように、従来はリーダライタからＲＦＩＤタグ５０までの距離を少しでも近づけて通信を行うために、ＲＦＩＤタグ５０は金属製パレット５１の最も外側にある支柱フレーム５２にスペーサ５３を介して取り付けられていた。また、リーダライタとＲＦＩＤタグ５０との通信効率を高めるにはスペーサ５３の厚みを大きくし、ＲＦＩＤタグ５０のアンテナと支柱フレーム５２の金属面との間隔を充分に確保する必要があった。さらに、ＲＦＩＤタグ５０のアンテナの受信感度を上げるために、スペーサ５３の裏面にフェライト等の磁性材料を含む磁性シート５４を貼り付けることも行われている。

このように、従来は金属製パレット５１にＲＦＩＤタグ５０を取り付ける際に、厚みの大きなスペーサ５３を介して取り付けていたので、スペーサ５３を含むＲＦＩＤタグ５０全体が大型化してしまい、積荷等の作業時に邪魔になるという問題があった。また、金属製パレット５１の外側にＲＦＩＤタグ５０が大きく張り出しているので、作業者や周辺の荷物等に接触して支柱フレーム５２からＲＦＩＤタグ５０が脱落したり、接触時の衝撃でＲＦＩＤタグ５０が壊れたりするという問題があった。さらに、磁性シート５４は高価なため、これをＲＦＩＤタグ５０の一つ一つに貼り付けるとシステム構築に要するコストが大幅に増大してしまうという問題もあった。

なお、下記の特許文献１には、ＲＦＩＤタグに直方体型や半円筒型のスペーサを取り付け、そのスペーサの周囲を金属板で覆ったタグ取付用器具が開示されているが、この器具を用いてＲＦＩＤタグを金属製パレットに取り付けるためには、パレット側に専用の取付孔を別途設ける必要があり、取付箇所も限定されてしまう。

特開２００６−３３８３６１号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＲＦＩＤタグの耐久性を高めるとともに、通信効率の向上を図り、さらには廉価に製造できる金属対応ＲＦＩＤタグと、このタグが取り付けられたＲＦＩＤタグ付き金属製パレットと、このＲＦＩＤタグ付き金属製パレットを用いたデータ通信システム及び方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、金属材料からなるＬ字型フレームの内壁面に直角を挟む第１の辺からなる面と第２の辺からなる面がそれぞれ対面させて取り付けられ、断面が直角三角形の非導電性材料からなる三角柱形状のスペーサと、前記スペーサの前記直角三角形の第３の辺からなる斜面に設けられた導電性のアンテナと、前記アンテナに接続されたＩＣチップとを備えてなることを特徴とする金属対応ＲＦＩＤタグを提供するものである。スペーサの素材としては合成樹脂やゴム等が好適である。

ここで、本発明における「ＲＦＩＤタグ」とは、一般的にこれと同義で用いられているもの、例えば非接触ＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤデータキャリア等を含み、その通信方式については電磁誘導方式または電波方式のいずれであってもよい。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る金属対応ＲＦＩＤタグにおいて、前記アンテナと前記ＩＣチップを実装したインレットシートが前記スペーサの前記斜面に貼り付けられていることを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る金属対応ＲＦＩＤタグにおいて、前記スペーサの前記斜面に対向する頂点から前記アンテナまでの長さが０．１〜０．７λの範囲内に設定されていることを特徴とする。

また、本願の請求項４に係る発明は、前記Ｌ字型フレームが、荷物を載置する台座を支持するフレームからなる請求項１から３のいずれか１項に記載の金属対応ＲＦＩＤタグを備えてなることを特徴とするＲＦＩＤタグ付き金属製パレットを提供するものである。

また、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に記載のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットと、前記ＲＦＩＤタグ付き金属製パレットの前記金属対応ＲＦＩＤタグとの間で誘導電磁界または電波によりデータ通信を行う通信装置とを備えてなることを特徴とするデータ通信システムを提供するものである。

ここで、本発明における「通信装置」とは、ＲＦＩＤタグに対して無線でデータの読み取りや書き込みを行うことができる装置を意味し、リーダ、ライタ、及びリーダライタを含む。

また、本願の請求項６に係る発明は、請求項４に記載のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットに対し、前記通信装置から放射した誘導電磁界または電波を受けて前記金属対応ＲＦＩＤタグより返信される誘導電磁界または電波を前記Ｌ字型フレームに反射させてデータ通信を行うことを特徴とするデータ通信方法を提供するものである。

本発明によれば、金属製パレットのＬ字型フレームがいわゆるコーナリフレクタアンテナの反射板として機能し、通信装置からＲＦＩＤタグ付き金属製パレットに向けて放射された誘導電磁界または電波を金属対応ＲＦＩＤタグが返信するときに、その誘導電磁界または電波がＬ字型フレームに反射して単一指向性となることで利得が向上するため、通信距離の低下を抑え、リーダライタと金属ＲＦＩＤタグとの間で安定したデータ通信を行うことができる。

また、金属対応ＲＦＩＤタグとスペーサをＬ字型フレームの内側に収まるように取り付けることが可能であるので、積荷等の作業時に邪魔にならず、しかも金属製パレットの外側に金属対応ＲＦＩＤタグやスペーサがはみ出さないので、金属対応ＲＦＩＤタグの脱落や接触時の衝撃による故障を防ぎ、金属対応ＲＦＩＤタグの耐久性を向上させることができる。

さらに、積荷や荷物の積み方、あるいはリーダライタとの配置関係によって、任意に金属対応ＲＦＩＤタグの取付位置を決定でき、金属製パレットに対して金属対応ＲＦＩＤタグを簡単に取り付けることが可能になるとともに、金属対応ＲＦＩＤタグの裏面に高価な磁性シート等を貼り付ける必要がないので、ＲＦＩＤタグ付き金属製パレットを廉価に製造でき、システム構築に要するコストを大幅に低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明のデータ通信システムを示す全体図、図２は本発明のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットの要部を示す部分拡大図、図３は本発明の金属対応ＲＦＩＤタグを示す側面図、図４は本発明の金属対応ＲＦＩＤタグの作用を示す説明図である。

図１に示すように、データ通信システム１は、物流現場における荷物３０の輸送時、積荷時あるいは保管時に荷物３０に関するデータ管理を効率良く行うためのシステムであり、ＲＦＩＤタグ付き金属製パレット２と、ハンディターミナル型のリーダライタ３からなる通信装置を備えて構築されている。

ＲＦＩＤタグ付き金属製パレット２は、金属製パレット１０に金属対応ＲＦＩＤタグ２０を着脱可能に取り付けてなるものである。

本実施形態の金属製パレット１０は平型パレットであり、荷物３０を載置する台座１１と、台座１１の端部を支持する支柱フレーム１２と、台座１１の両側部を支持するＬ字型フレーム１３とを有しており、これらすべての部品が鉄やアルミニウム等の金属により構成されている。また、積荷時に金属製パレット１０をハンドリフトやフォークリフトで持ち上げられるように、支柱フレーム１２，１２間にはリフトの爪を差し込むための２列の差込口１４が設けられている。

図２及び図３に拡大して示すように、金属対応ＲＦＩＤタグ２０は、スペーサ２１にインレットシート２２を貼り付けてなるものである。

スペーサ２１は、金属製パレット１０のＬ字型フレーム１３の内側に収まる大きさとされ、底面の頂角αが９０°の直角二等辺三角形からなる三角柱形状を有しており、その素材は合成樹脂やゴム等の非導電性材料により構成されている。

インレットシート２２は本実施形態では電波方式を採用したＲＦＩＤタグとして機能するものであり、ＰＥＴ等の合成樹脂フィルムからなる基材上にアンテナ２３とＩＣチップ２４が実装されている。

アンテナ２３は、基材表面に導電性ペーストをスクリーン、インクジェット、凹版等の印刷でパターン印刷するか、銅箔やアルミ箔をエッチングまたはメッキすることにより形成される。導電性ペーストは主に金、白金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、錫、鉛、インジウム等の導電性粒子をビニル系樹脂やフェノール系樹脂の樹脂バインダに混合分散して印刷可能なペースト状にしたものである。アンテナ２３はリーダライタ３からの電波を受信してＩＣチップ２４の起電力を発生させるため、電波方式に適合した左右対称な平面ダイポールアンテナ型に形成され、一対の給電部がＩＣチップ２４の端子に接続されている。平面ダイポールアンテナの全長は半波長（λ／２）、つまり使用する電波の周波数がＵＨＦ（９５０ＭＨｚ）帯であれば約１５７ｍｍ前後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）帯であれば約６２ｍｍ前後に設定される。

ＩＣチップ２４は、リーダライタ３との間で電波により非接触でデータ通信を行う電子部品であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭを内蔵している。ＣＰＵはリーダライタ３のアンテナユニットから受信した信号を解析して処理を実行し、その実行結果をリーダライタ３へ送信する。ＲＯＭはＣＰＵの実行プログラムを記憶した読み出し専用メモリ、ＲＡＭはデータを一時的に記憶する作業用メモリ、ＥＥＰＲＯＭはリーダライタ３との間で通信したデータを書き換え可能に記憶する不揮発性メモリである。

図３に示すように、インレットシート２２はスペーサ２１の三角柱斜面２１ａに接着剤２５によって貼り付けられている。接着剤２５としてはエポキシ系やウレタン系等の接着剤を使用することができる。また、インレットシート上のアンテナ２３はスペーサ２１の稜線に対して平行に配置され、Ｌ字型フレーム１３を構成する２枚の金属板の各々からアンテナ２３までの距離が互いに等しくなっている。さらに、スペーサ２１の頂点２１ｂからアンテナ２３までの長さＬは最短距離にして０．１〜０．７λ、つまり使用する電波の周波数がＵＨＦ（９５０ＭＨｚ）帯であれば３２〜２２４ｍｍ程度、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）帯であれば１２〜８４ｍｍ程度に設定されている。

上記の長さに設定する理由は、本発明のように頂角αが９０°のコーナリフレクタアンテナの場合、反射板となるフレームとの距離Ｌが０．１〜０．７λのときに最も利得を高く保てることが理論的に実証されているためである。

以上のように、本発明のデータ通信システム１では、ＲＦＩＤタグ付き金属製パレット２の構成として、金属対応ＲＦＩＤタグ２０を金属製パレット１０に取り付ける際に、Ｌ字型フレーム１３の内壁面に対して三角柱形状のスペーサ２１の側面２１ｃを向き合わせて取り付けるようにした。これにより、リーダライタ３からＲＦＩＤタグ付き金属製パレット２に向けて電波を放射すると、Ｌ字型フレーム１３を構成する２枚の金属板がコーナリフレクタアンテナの反射板として機能する。

すなわち、図４（ａ）に示すように、通常ダイポールアンテナを備えたＲＦＩＤタグはアンテナの正面と背面に同程度の指向性を有している。このため、同図（ｂ）に示すように、金属対応ＲＦＩＤタグ２０からの正面方向への返信電波Ａはそのままリーダライタ３に向かって放射される。また、金属対応ＲＦＩＤタグ２０からの背面方向への返信電波Ｂは、スペーサ２１を通過してＬ字型フレーム１３に入射し、Ｌ字型フレーム１３の２枚の金属板によって入射角と等しい反射角で反射され、正面方向に向かって放射される。したがって、返信電波ＡとＢが合わさることにより、正面方向への単一の指向性が強くなって利得が向上するため、リーダライタ３で返信電波Ａ，Ｂが確実に捕捉される。よって、金属面に通常のＲＦＩＤタグを直接取り付けたときに起こる通信距離の低下等の不具合が解消され、リーダライタ３と金属対応ＲＦＩＤタグ２０との間で荷物３０に関するデータ通信を確実に行うことができる。

また、スペーサ２１をＬ字型フレーム１３の内側に収まるように取り付けることが可能なので、スペーサ２１を含む金属対応ＲＦＩＤタグ２０全体のサイズを小型化でき、積荷等の作業時にもこれらの部品が邪魔にならない。しかも、金属製パレット１０の外側に金属対応ＲＦＩＤタグ２０がはみ出していないので、作業者や周辺の荷物等に接触して金属製パレット１０から金属対応ＲＦＩＤタグ２０が脱落したり、接触時の衝撃で金属対応ＲＦＩＤタグ２０が故障したりする不具合を防止でき、金属対応ＲＦＩＤタグ２０の耐久性が向上する。

さらに、積荷や荷物の積み方、あるいはリーダライタ３との配置関係によって、金属製パレット１０に対して金属対応ＲＦＩＤタグ２０の取付位置を任意に決定することができ、その取付作業も簡単に行うことが可能になる。また、金属対応ＲＦＩＤタグ２０の裏面に高価な磁性シート等を貼り付ける必要がないので、ＲＦＩＤタグ付き金属製パレット２を廉価に製造でき、システム構築に要するコストが大幅に低減される。

なお、本実施形態ではリーダライタ３と金属対応ＲＦＩＤタグ２０との間の通信方式として電波方式を採用したが、これに替えて誘導電磁方式を採用することもできる。また、金属対応ＲＦＩＤタグ２０はスペーサ２１にインレットシート２２を貼付したものであるが、スペーサ２１の上に直接アンテナ２３とＩＣチップ２４を実装したものであってもよい。さらに、金属製パレット１０は平型パレットに限らず、Ｌ字型フレーム１３を有するものであればこれ以外の形状、例えばボックス型のものを使用することも可能である。

本発明のデータ通信システムを示す全体図。本発明のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットの要部を示す部分拡大図。本発明の金属対応ＲＦＩＤタグを示す側面図。本発明の金属対応ＲＦＩＤタグの作用を示す説明図。従来のＲＦＩＤタグを金属製パレットに取り付けた一例を示す図。

符号の説明

１データ通信システム
２ＲＦＩＤタグ付き金属製パレット
３リーダライタ（通信装置）
１０金属製パレット
１１台座
１２支柱フレーム
１３Ｌ字型フレーム
１４差込口
２０金属対応ＲＦＩＤタグ
２１スペーサ
２２インレットシート
２３アンテナ
２４ＩＣチップ
２５接着剤
３０荷物

Claims

金属材料からなるＬ字型フレームの内壁面に直角を挟む第１の辺からなる面と第２の辺からなる面がそれぞれ対面させて取り付けられ、断面が直角三角形の非導電性材料からなる三角柱形状のスペーサと、
前記スペーサの前記直角三角形の第３の辺からなる斜面に設けられた導電性のアンテナと、
前記アンテナに接続されたＩＣチップと
を備えてなることを特徴とする金属対応ＲＦＩＤタグ。
前記アンテナと前記ＩＣチップを実装したインレットシートが前記スペーサの前記斜面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属対応ＲＦＩＤタグ。
前記スペーサの前記斜面に対向する頂点から前記アンテナまでの長さが０．１〜０．７λの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属対応ＲＦＩＤタグ。
前記Ｌ字型フレームが、荷物を載置する台座を支持するフレームからなる請求項１から３のいずれか１項に記載の金属対応ＲＦＩＤタグを備えてなることを特徴とするＲＦＩＤタグ付き金属製パレット。
請求項４に記載のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットと、
前記ＲＦＩＤタグ付き金属製パレットの前記金属対応ＲＦＩＤタグとの間で誘導電磁界または電波によりデータ通信を行う通信装置と
を備えてなることを特徴とするデータ通信システム。
請求項４に記載のＲＦＩＤタグ付き金属製パレットに対し、前記通信装置から放射した誘導電磁界または電波を受けて前記金属対応ＲＦＩＤタグより返信される誘導電磁界または電波を前記Ｌ字型フレームに反射させてデータ通信を行うことを特徴とするデータ通信方法。