JP6831572B2 - Rfタグ用の固定治具 - Google Patents
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Description
金属上に取り付けた場合でも通信できるようにした無線周波数識別タグが以下の特許文献4および5に開示されている。
特許文献4(WO2007/000807号公報)には、薄くてフレキシブルで金属に貼り付けても通信でき、製造コストも低減する無線周波数識別タグについて開示されている。
本発明の他の目的は、複数の金属資材を束ね、あるいは積み重ねてRFタグが金属資材の陰になったような場合でも、複数の金属資材に固定されたRFタグを同時に読み取ることができるRFタグを固定するためのRFタグ用の固定治具を提供することである。
一局面に従うRFタグ用の固定治具は、管形状を有する金属資材内にRFタグを固定するためのRFタグ用の固定治具であって、金属資材の開口端部に配置される平板部と、平板部の裏面から金属資材の内部へ延在され、RFタグを支持するための板部材と、を含み、平板部から板部材に連通する導電層が設けられ、平板部および板部材の少なくとも一方に設けられ、金属資材の管形状の内周面に当接することにより、金属資材の内周面に固定可能な固定部材を含むものである。
一般的に金属資材の直径が、16cm以下の場合、RFタグを金属資材内に収容した場合、読取装置の電波をRFタグが受信できないという問題が生じる。
しかしながら、平板部から板部材に連通する導電層によりRFタグに的確に読取装置の電波を供給することができる。
よって、金属資材全体がアンテナとなり作動することができる。このようにして、RFタグからの電波を金属資材を介して読取装置へ送ることができ、かつ読取装置からの電波を金属資材を介してRFタグで受信することができる。
その結果、RFタグを確実に駆動させ、無指向性で通信距離が長いRFタグの読み取りを実施することができる。
したがって、複数のパイプなどの金属資材が束ねられ、あるいは積み重ねられて保管されている場合であっても、各金属資材の内部に固定されたRFタグの情報を確実に読み取ることができる。
第2の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面に従うRFタグ用の固定治具において、固定部材は、金属資材の管形状の内周面に付勢する付勢部材からなっていてもよい。
第3の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面または第2の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、固定部材は、金属資材の開口部に挿入容易となる挿入可能形状が形成されてもよい。
第4の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面から第3の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、導電層は平板部の表面の全面に亘って設けられていてもよい。
第5の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面から第4の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、導電層は、板部材上に設けられた第1導電層、平板部の裏面から表面に亘って設けられた第2導電層を含み、第1導電層および第2導電層が電気的に接続されていてもよい。
第6の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、第5の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、平板部の表面に設けられた第2導電層の外周距離は、RFタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれか1つを満たすよう設計されてもよい。
第7の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面から第6の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、金属資材が建築用資材であってもよい。
第8の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、第7の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、建築用資材がパイプを含む足場用資材であってもよい。
第9の発明にかかるRFタグ用の固定治具は、一局面から第6の発明にかかるRFタグ用の固定治具において、金属資材が高圧配管であってもよい。
図1は、本実施の形態にかかるRFタグ100を固定するためのRFタグ用の固定治具300をRFタグ100とともに管形状を有する金属資材としてのパイプ200の開口部210内に挿入し固定した状態の一例を示す模式的断面図であり、図2は、本実施の形態にかかるRFタグ用の固定治具300およびその固定治具300に取り付けたRFタグ100の一例を示す模式的斜視図である。
図1および図2に示すように、本発明のRFタグ用の固定治具300は、金属資材としてのパイプ200に固定されるものである。
また、本実施の形態において、平板部340には、固定部材360が設けられる。
なお、本実施の形態においては、平板部320および板部材340を一体に形成した場合について説明しているが、これに限定されず、別のパーツとして形成し、接着してもよい。
本実施の形態における平板部320の形状は、主に円板形状からなる。なお、平板部320の形状は限定されない。平板部320の形状は、図2に示すように、円板形状の周縁の一端を切欠した形状であってもよい。平板部320の形状は、例えば、パイプ200の開口部210の形状に合うように略円板状とすることができる。
本実施の形態において、板部材340は直方体の形状からなる。板部材340の幅寸法は、パイプ200の内径とほぼ同寸法か、内径よりやや小寸法に設定されている。
固定部材360は、平板部320および板部材340の少なくとも一方に設けることができる。この固定部材360は、固定治具300がパイプ200内へ挿入された場合に、パイプ200の管形状の内周面に当接することにより、パイプ200の内周面に固定されるものである。
本実施の形態において固定部材360は、板部材340の下面に板部材340と直交する形態で垂設されている。
なお、本実施の形態においては、固定部材360は、板部材340の下面に板部材340と直交することとしているが、これに限定されず、他の形状であっても、図1における矢印Fの力を発生させることができればよい。
固定治具300を一体で形成する場合、やや可撓性のある樹脂で形成することが好ましい。特に、固定部材360は変形性および/または弾性を有する樹脂にて形成することが好ましい。
さらに具体的には、板部材340の上面(RFタグ100を支持する側の面)と平板部320の背面、平板部320の上面および前面に亘って導電層380、382が連続して設けられている。
この実施形態では、第2導電層382cは平板部320の前面側の全面に亘って設けられている。
導電層382cを平板部320の全面に亘って設けることにより、該導電層382cは広い面積で露出するので、読取装置の電波を効率よく受信することが可能となる。
例えば、電気絶縁性の貼着部材を使用して固定治具300の板部材340上(つまり、第1導電層380上)にRFタグ100を貼着することができる。これにより、RFタグ100を板部材340に支持させることができる。
次に、上記の固定治具300に支持されるRFタグ100の構成を詳しく説明する。
図4乃至図6に示すように、RFタグ100は、アンテナ10と、給電部50に接続され読取装置(図示せず)が発信した電波に基づいて動作するICチップ80とを備えている。
アンテナ10は、第1導波素子20、第2導波素子30、第1絶縁基材40、給電部50及び短絡部60を備えている。
図4に示すように、給電部50及び短絡部60は、第1導波素子20と第2導波素子30とに架け渡されるようにシート70上に互いに間隔をおいて並行に設けられる部材である。
つまり、図6に示すように、片面に第1導波素子20、第2導波素子30、給電部50及び短絡部60が形成された可撓性のシート70を、給電部50及び短絡部60の部分でともに屈曲させて第1絶縁基材40の表裏面に貼り付けることにより容易にアンテナ10を製造することができる。
なお、各導波素子20,30の周囲の側辺の長さの合計A,Bが上記値のいずれかであれば、各導波素子20,30の平面形状は長方形状に限られない、例えば、各導波素子20,30の中心部を切り取ったロ字状にしてもよい。
ここで、インダクタパターンLは、第1導波素子20、短絡部60、第2導波素子30及び給電部50により構成され、コンデンサ93は、第1導波素子20、第2導波素子30及び第1絶縁基材40により構成される。この共振回路によって、読取装置から送信された電波(搬送波)を板状逆Fアンテナが高感度で受信できるようになるため、RFタグの読み取り性能を向上させることができる。さらに、後述のICチップ80が生成する電源電圧を高くすることができる。
次に、アンテナ10の製造方法について説明する。
まず、図6に示すように、給電部50及び短絡部60の長手方向に直交する方向Hに沿って、給電部50及び短絡部60をそれぞれ、第1導波素子20及び第2導波素子30との接合箇所近傍において折り曲げて、第1導波素子20と第2導波素子30とを対向させる。
次に、第1導波素子20を第1絶縁基材40の上面に接着剤等で貼り付け、第2導波素子30を第1絶縁基材40の下面に貼り付ける。これにより、アンテナ10としての板状逆Fアンテナを製造できる。
ICチップ80は、図4に示すように、第1導波素子20と給電部50との間に設けられている。ICチップ80は、第1絶縁基材40の上面側(第1導波素子20と同一平面上)に配置されている。
なお、板状逆Fアンテナとして機能する範囲内であれば、ICチップ80を第1絶縁基材40の側面に配置してもよい。また、ICチップ80に外部電源を接続して、当該外部電源から供給される電圧によりICチップ80が動作するようにしてもよい。
具体的には、ICチップ80は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流し、ICチップ自身が動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ICチップ80は、生成した電源電圧によって、ICチップ80内の制御用の論理回路、パイプ200(金属資材)の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。
また、ICチップ80は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。
上記構成の固定治具300をパイプ200へ固定するには、固定治具300の板部材340にRFタグ100を支持させたもの(以下、RFタグ装置110ともいう。)を作製した後、次のように行うことができる。
読み取り装置から送信される電波(キャリア)を固定治具300の第2導電層382が受信する。第2導電層382(放射エレメントとして機能する)から取り込まれた高周波電流は、パイプ200内の閉鎖空間に設置されたF型アンテナまたはL型アンテナを用いたRFタグ100の第1導波素子20(放射エレメントとして機能する)に供給される。
板部材340の先端部および/または固定部材360の下端部のみを変形性を有する部材で形成してもよい。
具体的には、スプリング、板バネなどの付勢部材を固定部材360に設けて、それら部材の付勢力によって平板部320をパイプ内面方向(図1中の矢印Fの方向)へ押圧付勢するようにしてもよい。
また、図8は、図1に示したRFタグ装置110が固定されたパイプ200の等価回路の一例を示す図である。
図8に示すように、RFタグ100の等価回路は、インダクタパターンLと、コンデンサ93と、ICチップ80とからなる。インダクタパターンL、コンデンサ93およびICチップ80は、読取装置から送信される電波の周波数帯域で共振する共振回路を構成する。
この共振回路の共振周波数f[Hz]は、式(1)により与えられる。共振周波数fの値は、読取装置から送信される電波の周波数帯域に含まれるように設定される。
すなわち、共振回路は、インダクタパターンLのインダクタンス、コンデンサ93の静電容量、およびICチップ80の内部の等価容量Cbを考慮して設定された共振周波数fを有することが好ましい。なお、Cbとしては、例えば、使用するICチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。
RFタグ100とパイプ200内面との間の距離は共振波長に応じて設定される。よって、コンデンサの容量は変動しない。この第2コンデンサの容量はICチップ80の内部の等価容量以上にすることができる。
20 第1導波素子
30 第2導波素子
50 給電部
60 短絡部
80 ICチップ
93 コンデンサ
100 RFタグ
110 RFタグ装置
200 パイプ
270 空気層
300 固定治具
320 平板部
340 板部材
360 固定部材
380 導電層
382 導電層
390 貼着部材
Claims (9)
- 管形状を有する金属資材内にRFタグを固定するためのRFタグ用の固定治具であって、
前記金属資材の開口端部に配置される平板部と、
前記平板部の裏面から前記金属資材の内部へ延在され、前記RFタグを支持するための板部材と、を含み、
前記平板部から前記板部材に連通する導電層が設けられ、
前記平板部および板部材の少なくとも一方に設けられ、前記金属資材の管形状の内周面に当接することにより、前記金属資材の内周面に固定可能な固定部材を含む、RFタグ用の固定治具。 - 前記固定部材は、前記金属資材の管形状の内周面に付勢する付勢部材からなる、請求項1記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記固定部材は、前記金属資材の開口部に挿入容易となる挿入可能形状が形成されている、請求項1または2記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記導電層は、前記平板部の表面の全面に亘って設けられている、請求項1に乃至3のいずれか1項に記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記導電層は、前記板部材上に設けられた第1導電層、前記平板部の裏面から表面に亘って設けられた第2導電層を含み、前記第1導電層および前記第2導電層が電気的に接続されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記平板部の表面に設けられた第2導電層の外周距離は、前記RFタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれか1つを満たすよう設計された、請求項5に記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記金属資材が建築用資材である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記建築用資材が、パイプを含む足場用資材である、請求項7に記載のRFタグ用の固定治具。
- 前記金属資材が高圧配管である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のRFタグ用の固定治具。
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