JP5643244B2

JP5643244B2 - 無線ｉｃタグ

Info

Publication number: JP5643244B2
Application number: JP2012038642A
Authority: JP
Inventors: 規矩男加賀
Original assignee: Mitomo Corp
Current assignee: Mitomo Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013175021A; US20130221109A1

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。本発明は特にＩＣタグ投入機の筒形放出口から良好に送出することができる円柱状の無線ＩＣタグに関する。

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ＩＣチップ、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

ＩＣタグ基板の外周を成形樹脂で囲包した無線ＩＣタグは、樹脂成形の際、外側部に不規則なバリが出ることがあり、この状態でＩＣタグ投入機に供給した場合、バリによる突起が原因で投入機内部の搬送通路や放出口で詰まりを起すことがある。このようなバリは主として成形用金型の樹脂注入口に対応した部分のタグ外面に生じやすい。特に、投入機先端の放出口にタグ放出ホースを取り付けて加圧空気でＩＣタグを吹き飛ばす形式の竪型無線ＩＣタグ投入機に適用した場合、バリ等の突起のために放出口や放出ホースの内壁とＩＣタグとの間に隙間が生じ、空気漏れによって十分な放出力が得られず、場合によっては放出口からの放出が不能になったりする。

また、樹脂成形による無線ＩＣタグの場合、樹脂外殻体の外周に対し内部のタグ基板が正確な位置に、通常は前記外殻体の中心位置に正確に定まるように成形する必要があり、この位置がくずれたり、樹脂外殻体の中心軸線に対して矩形状タグ基板の角度が傾いたりすると、無線によるデータ信号の書込み、読出しが有効になされなくなるという問題があった。

本発明は、ＩＣタグ投入機内のタグ搬送通路あるいは加圧空気によるタグ放出口で無線ＩＣタグの詰まりや隙間による空気漏れを起すことがなく、しかもタグ基板がタグ外殻体に対して正確な位置および向きで囲包された無線ＩＣタグを提供することを目的とする。

本発明による無線ＩＣタグはＩＣタグ投入機に供給され、ＩＣタグ端面が落下方向に向いた体勢で該ＩＣタグ投入機の放出口から空気圧で放出される無線ＩＣタグにおいて、矩形状フェライト板にＲＦＩＤタグモジュールおよびアンテナコイルを施したタグ基板が円柱状外殻体の形状に樹脂モールドされて該円柱状外殻体で囲包され、前記タグ基板は、前記アンテナコイルの中心軸線方向と前記円柱状外殻体の軸線方向が一致するように該円柱状外殻体の略中心に埋め込まれ、前記円柱状外殻体の両端部外周には円柱形突部が同心状に形成され、前記円周形突部の外径は、前記円柱状外殻体の胴部に生じ得るバリ状小突起の部位よりも外径が大きく、かつ前記ＩＣタグ投入機のタグ放出口の内壁に摺接、滑走する外径に形成されることを特徴とする。

本発明による１つの形態によれば、請求項１に記載の無線ＩＣタグにおいて、前記円周形突部の稜部をＲ面取り形状に形成した無線ＩＣタグが得られる。

また本発明による他の形態によれば、請求項１または２に記載の無線ＩＣタグにおいて、前記円柱状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無線ＩＣタグが提供される。

また本発明による他の形態によれば、請求項１〜３に記載の無線ＩＣタグにおいて、前記円柱状外殻体に製造関連情報マークを刻印した無線ＩＣタグが提供される。

本発明による無線ＩＣタグは、タグ基板の周囲に射出成形で外殻体を形成するに際し、前記タグ基板を金型内の中央に保持するように該タグ基板の上下面を支承部材で支承するとともに該タグ基板の両側部を位置決め部材で位置決めしつつ射出開始し、射出途中で前記支承部材および前記位置決め部材を前記金型から後退させた後、追加素材注入で射出続行することによって製造される。

また本発明による無線ＩＣタグは、前記タグ基板のアンテナ軸線方向の基板端部が円筒状金型キャビティの軸方向端部に対峙するように該タグ基板を支承、位置決めしつつ射出開始することで製造される。

また本発明による無線ＩＣタグは、タグ基板の周囲に射出成形で円柱状外殻体を形成し、かつ、該円柱状外殻体の両端部外周に円周形突部を形成する無線ＩＣタグの成形用金型であって、前記タグ基板を金型キャビティの中央に保持するように該タグ基板の上下面を支承する出入可能な支承部材および該タグ基板の両側部を位置決めする出入可能な位置決め部材を有し、前記金型キャビティの両端部に、前記無線ＩＣタグの両端部外周の円周形突部を形成する円形凹部が形成された成形用金型を用いて製造される。

本発明に係る無線ＩＣタグは、円柱状の胴部の両端円周部分に円周形の突部が形成されているので、この円周状の突部の部分がＩＣタグ投入機内の搬送通路内壁あるいは放出口の内壁と軽く接触し、ＩＣタグ投入機内のタグ搬送通路やタグ放出口で詰まりや空気漏れを起すことがなく、また、ＩＣタグの外殻体内部にタグ基板が正確に位置決めされるので、無線データ信号の書込みエラーや読出しエラーが生じない。

また本発明による無線ＩＣタグの製造方法においては、射出成形の開始から成形途中までの間に支承部材および位置決め部材によってタグ基板を金型キャビティ内の中心位置に保持するので、タグ基板が外殻体の中心位置に配置されることになり、無線信号によるデータの書込み、読出しのエラーが生じない。

本発明による無線ＩＣタグの成形用金型は、樹脂注入時にタグ基板を支える出入可能な支承部材および金型キャビティ内でタグ基板を位置決めする出入可能な位置決め部材を有するので、タグ基板が外殻体の中心位置に配置されることになり、無線信号によるデータの書込み、読出しのエラーが生じない。

また本発明による無線ＩＣタグの成形用金型は、金型キャビティがＩＣタグの両端部外周の円周形突部を形成する形状となっているため、ＩＣタグ投入機に供給されたＩＣタグが該投入機のタグ搬送通路や放出口でタグの詰まりや空気漏れによる放出不良を起すことがなくなる。

本発明の実施例に係る無線ＩＣタグの正面図である。無線ＩＣタグの内部に埋め込まれるタグ基板の斜視図である。本発明の実施例に係る無線ＩＣタグの斜視図である。本発明の実施例に係る射出成形用金型の下型部分を示す斜視図である。本発明の実施例に係る射出成形用金型のタグ基板の支承および位置決め状態を示す横断面図である。本発明の実施例に係る射出成形用金型の基板支承部材の動作順序を示す概略図である。タグ基板が正常位置に埋め込まれた状態の本発明の実施例に係る無線ＩＣタグの正面図である。タグ基板が傾いて埋め込まれた状態における本発明の実施例に係る無線ＩＣタグの正面図である。無線ＩＣタグの外面に表示される製造関連情報マークの一例を示す図である。無線ＩＣタグの竪型投入機の全体外観斜視図である。従来の円柱状無線ＩＣタグの正面図、および円柱状無線ＩＣタグとＩＣタグ投入機の放出口内径との関係を示す円柱状無線ＩＣタグの端面図である。

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。

本発明に係る無線ＩＣタグ１０は、図１にも明示されるように、無線ＩＣタグ本体の保護体としての全体として円柱状の外形を成した外殻体２を有し、その軸方向両端部に隣接して外周に円周形の突部３，４がフランジ状に形成されている。また、円柱状外殻体２の胴部には軸方向に延びる複数個の底の浅い凹溝５が形成されている。この凹溝５は、無線ＩＣタグ１０を強化するとともに、投入対象物が凹溝５に入り込んで硬化することで無線ＩＣタグ１０と投入対象物とをしっかり結合させる機能をもつ。図３に示すようにこの円柱状外殻体２の内部には、図２に示すような偏平で矩形状のタグ基板１１が封入されている。なお、この外殻体２はＲＦＩＤモジュール１７を実装しアンテナ用コイル１５〜１６が巻回されたタグ基板１１を囲包するように射出成形によって形成されるが、これについてはさらに後述する。図１に示す符号６，７の部分は射出成形の際に金型の樹脂注入口に対応して生じたバリ状の小突起であり、図示の例では両端面中心と胴部の両側部にそれぞれ生じている。外殻体２は軸線を含む平面に対して対称形、つまり図１の正面形状に対し後面（背面）は同一の形状となっている。両端部外周の前記円周形の突部３，４はその稜部をＲ面取り形状で外殻体両端面２ａ，２ｂに連接している。前記円周形の突部３，４の外周は胴部のバリ状小突起６の位置よりも若干大径となるように形成されている。尚、円周形の突部は、稜部をＲ面取り形状とせず円盤状のフランジとしてもよい。

外殻体内部に封入されるタグ基板１１は、図２に示すように、偏平な矩形状フェライト板１２にコンデンサ１３やＩＣチップ１４などからなるＲＦＩＤタグモジュール１７が搭載されて１次コイル１５に接続され、また、外部無線信号と送受信を行うためのアンテナとなる２次コイル１６がプリント配線により形成されている。このようなタグ基板１１は１次、２次コイル１５，１６の軸線方向の基板端部１１ａが円柱状外殻体２の軸線方向端部に対峙するような向きで外殻体２の中心に配置され、したがってデータの書込み、読出しを行う無線信号は外殻体２の両端面に向う方向（外殻体の軸線方向）からなされる。

図４〜図６を参照して、本発明に係る無線ＩＣタグの製造方法およびこの製造方法に用いる成形用金型について説明する。なお、図５ではタグ外殻体の両端の円周形突部は便宜上図示省略してある。円柱状外殻体２（図１）となる成形素材は一般にはポリプロピレン等の樹脂が用いられ、これに例えばガラスファイバーや無機質フィラーが混合されることもある。また、無線ＩＣタグ１０が混練物質中で適度に分散される比重を得るべく比重調整用のガラス質材が樹脂に添加、混練されることもある。尚、セメント製品に混練される無線ＩＣタグにおける好適な比重は、１．３〜２．３程度である。図４は成形用金型２０の下型２１を示した斜視図であり、外殻体２の外周半体に対応した下型キャビティ２２を有し、この下型２１の上面周囲に４箇所の素材（樹脂）注入口２３が形成されている。下型２１には金型キャビティ２２に向って出入するように基板１１の下面を支える４本の支承部材２４が設けられ、また、この支承部材２４に支えられたタグ基板１１の信号送受信側の両端部と直角方向の基板横側部１１ｂに接当して該基板１１をキャビティ２２の中心に位置決めする出入可能な４本の位置決め部材２５が設けられている。

金型キャビティ２２の両端部には、タグ外殻体２の両端部の円周形突部半体に対応した円周形の凹部２６が形成され、また、タグ外殻体２の胴部に対応する金型キャビティ２２の底部には図１で示したようなタグ外殻体の胴部の凹溝に対応した凸条２７が形成されている。以上は成形用金型２０の下型部分についての構成であるが、上型２８の構成も位置決め部材を除いて下型２１で説明したような４本の出入可能な支承部材２９（図５）が設けられ、さらに上型キャビティ３０の底部にも外殻体胴部の凹溝に対応した凸条（図示省略）が形成されている。

図５、図６を参照して、上述の金型２０によって無線ＩＣタグを形成する動作を説明する。まず、下型２１の支承部材２４を金型キャビティ２２内へ所定位置まで前進させ、その上にタグ基板１１を載置する。同時に位置決め部材２５（図６では位置決め部材は図示省略）もキャビティ２２内へ前進させて図５に示すようにタグ基板１１の両側部１１ｂ（信号送受信側端部と直角方向の横側部）に接当させてタグ基板を位置決めする。また、上型２８の支承部材２９もキャビティ３０内へ前進させ、タグ基板１１に上方から接当させるようにして上下金型２８，２１を型締め状態に閉じる（図６（ａ））。このとき、タグ基板１１が上下金型２８，２１のキャビティ３０，２２の中央に、かつ基板１１の長手方向に沿った中心線が金型キャビティ２２，３０の中心にできるだけ一致するように支承部材２４，２９および位置決め部材２５を動作させる。この後、金型キャビティ２２，３０内に外殻体となる溶融成形素材３１を注入するが（図６（ｂ））、注入開始後も若干の間、例えば４秒間程支承部材２４，２９および位置決め部材２５の位置調整を行い、注入時の素材圧力や素材のバランスのくずれでタグ基板１１が位置ずれや傾きが生じるのを防止する。

注入開始から若干の時間を経た後、例えば前述の４秒間が過ぎた時点で支承部材２４，２９および位置決め部材２５を金型キャビティ２２，３０から後退させる。なお、この両部材２４，２９および２５の後退は金型キャビティ２２，３０の中途位置まで後退させるものであり、金型２０から完全に抜き取ることはしない。図６（ｃ）はこのときの支承部材２４，２９の後退状態を示している。

金型キャビティ２２，３０から支承部材２４，２９および位置決め部材２５を後退させた後、引き続き溶融成形素材３１を金型注入口からキャビティ内に注入、充填させる。この時間は例えば１０．５秒程度であり、全体としては注入開始から終了までは１４．５秒程度である。両部材２４，２９および２５の後退によって生じる空隙部３２はこのときの素材追加注入によって充填される。成形素材の注入終了後は上下金型２８，２１を開いてキャビティ内の無線ＩＣタグを取り出す。なお、支承部材２４，２９および位置決め部材２５の動作は例えば金型装置のエアシリンダによって制御される。

金型キャビティ内での支承部材および位置決め部材によるタグ基板の位置および姿勢は、この矩形状のタグ基板の軸線が金型キャビティの軸線と整合した図７のＩＣタグ１０の状態となるのが最良であるが、勿論多少の傾きおよび位置ずれは許容範囲内であれば問題ない。図８は基板１１の中心はタグ外殻体２の中心と一致しているものの、基板１１の長手方向軸線が円柱状外殻体の中心軸線に対して角度αだけ傾いた状態を示している。具体例を示せば、例えば円柱状外殻体２の長さａが２０ｍｍ、タグ基板１１の長手方向長さｂが１７ｍｍの場合、基板端部と外殻体端面との間の肉厚１．５ｍｍ（片側）の場合、許容される傾きα＝１６°程度、許容される端部薄肉部分の肉厚ｃ＝０．５ｍｍ程度である。尚、この許容される角度α、許容される肉厚ｃは、無線ＩＣタグ１０の大きさ、外殻体の材質などにより異なる。

上下の金型のキャビティ壁面にはＩＣタグの胴部の細長の凹溝（図１）に対応した凸条（図４）が形成される以外に、種々の製造関連情報を示す凹凸状刻印が形成されてもよい。図９は金型のキャビティの壁面に形成した刻印によってＩＣタグの外殻体端面に製造年度、製造月を示す製造関連情報マーク３３が表示された例である。この例は平成１２年１月の製造に係るＩＣタグであることを示している。そのほか任意の表示が付されてもよいことは勿論である。

図１０は本発明に係る無線ＩＣタグを適用するのに有用なＩＣタグ投入機４０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４１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４２を有し、複数のタグ放出口４１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４２からＩＣタグの向きを揃える振動整列装置４３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４４を所定間隔で落下し、下方の垂直落下通路４５のストッパー位置でデータ書込み部（不図示）により無線によりタグにデータが書き込まれ、側方の放出口４１ａ〜ｄへと順次送られ、この放出口４１ａ〜ｄからホースを介して空気圧で混練槽上へ飛ばされる。

ＩＣタグの外殻体を射出成形で形成した場合、既に述べたように金型の成形素材注入口に対応した箇所の外殻体にバリ等の不規則な小突起が生じる。図１１の例では、無線ＩＣタグ５０の両端面中心と胴部の２箇所に金型注入口に対応した小突起５１が発生している。この状態で無線ＩＣタグ５０をＩＣタグ投入機によってその放出口から空気圧で放出させようとすると、タグ５０の前記小突起５１およびその付近に発生したバリ状の突起が放出口の内壁に引っ掛かって詰まりを起したり、前記小突起５１のために円柱状ＩＣタグ５０の外周の胴部と放出口４１の内壁との間に隙間ｄが生じ、この隙間ｄから圧縮空気の空気漏れが生じ、ＩＣタグ５０の吹き飛ばし力が弱くなり、遠くまで飛ばすことができなくなる。

この点、本発明の無線ＩＣタグ１０は、図１に示すように、円柱状の外殻体の両端部に隣接した周部に前記小突起６よりも僅かに外径の大きい円周形突部３，４が形成されており、この円周形突部３，４の部分で投入機４０のタグ放出口４１の内壁あるいはホース内壁に軽く接しつつＩＣタグ１０が滑走し、金型の注入口に該当するタグ胴部の前記小突起６やバリ状突起が放出口４１の内壁に引っ掛かることがなく、従来のようなＩＣタグの詰まりや空気漏れによる放出不良が生じない。

なお、上述の実施例では成形用金型に出入する支承部材は、タグ基板の上下面に接当する４本の部材としたが、本発明は必ずしもこの形態に限定されるものではなく、例えば下型には４本の支承部材を設け、上型側は１本または２本の支承部材でタグ基板を支承することもでき、場合によっては支承部材は下型のみに設け、上型には支承部材は設けない構成とすることも可能である。位置決め部材もその設置箇所はタグ基板の横側部だけでなく長手方向端部と接して位置決めするようにしてもよい。

２円柱状外殻体
３，４円周形突部
５凹溝
６，７小突起
１０無線ＩＣタグ
１１タグ基板
２０成形用金型
２１下型
２２下型キャビティ
２３樹脂注入口
２４，２９支承部材
２５位置決め部材
２６円周形の凹部
２８上型
３０上型キャビティ
３１溶融成形素材
３２空隙部
３３製造関連情報マーク
４０ＩＣタグ投入装置
４２供給ホッパ
４３振動整列装置
４４傾斜落下シュート
４５垂直落下通路

Claims

ＩＣタグ投入機に供給され、ＩＣタグ端面が落下方向に向いた体勢で該ＩＣタグ投入機の放出口から空気圧で放出される無線ＩＣタグにおいて、矩形状フェライト板にＲＦＩＤタグモジュールおよびアンテナコイルを施したタグ基板が円柱状外殻体の形状に樹脂モールドされて該円柱状外殻体で囲包され、前記タグ基板は、前記アンテナコイルの中心軸線方向と前記円柱状外殻体の軸線方向が一致するように該円柱状外殻体の略中心に埋め込まれ、前記円柱状外殻体の両端部外周には円柱形突部が同心状に形成され、前記円周形突部の外径は、前記円柱状外殻体の胴部に生じ得るバリ状小突起の部位よりも外径が大きく、かつ前記ＩＣタグ投入機のタグ放出口の内壁に摺接、滑走する外径に形成されることを特徴とする無線ＩＣタグ。
前記円周形突部の稜部をＲ面取り形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣタグ。
前記円柱状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１または２に記載の無線ＩＣタグ。
前記円柱状外殻体に製造関連情報マークを刻印した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。