WO2013111638A1 - Ｒｆｉｄ機能付軸受および軸受シール - Google Patents

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伊藤浩義
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    • G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil

Definitions

  • the present invention relates to a bearing with an RFID (Radio Frequency Identification) function and a bearing seal, and relates to a technique for incorporating an RFID inlet into a bearing inner / outer ring or a bearing seal in a compact manner.
  • the RFID means radio frequency identification.
  • a technique has been proposed in which a core metal 50 of a bearing rubber seal is provided with a hole 50a for fixing an IC tag, and an IC tag 51 is fitted into the hole 50a for vulcanization molding (Patent Document 1). . Further, as shown in FIG. 12, a technique has been proposed in which an IC tag 53 having a bearing seal core 52 as an antenna is attached to the bearing seal (Patent Document 2).
  • a tag shape including an RFID inlet mainly composed of an IC chip and an antenna is built in a bearing rubber seal. For this reason, the width dimension of a bearing with an IC tag becomes large and protrudes greatly from the surface of the bearing rubber seal. Moreover, since it is a tag shape, the effort and cost which incorporate an inlet etc. in a tag case are required.
  • An object of the present invention is to provide a bearing with an RFID function and a bearing seal that can be downsized, reduce labor and cost, and can perform good communication.
  • a bearing with an RFID function is a bearing having an RFID function capable of information communication in a non-contact state, wherein an IC chip and an inlet including an antenna connected to the IC chip are overlapped with a magnetic sheet.
  • the bearing space is embedded in a bearing seal or in a bearing ring.
  • the magnetic sheet prevents electromagnetic induction on the metal surface.
  • the inlet and the magnetic sheet are provided in the bearing seal or embedded in the bearing ring in an overlapping state, for example, the whole bearing with an RFID function can be made more compact than an IC tag built in the bearing seal. Can be planned.
  • the inlet and the magnetic sheet are directly embedded in the bearing seal or in the bearing ring.
  • by interposing a magnetic sheet it is possible to prevent electromagnetic induction from occurring on the metal surface of the bearing seal or the race when the information is written to or read from the IC chip. This makes it possible to perform good communication between the inlet and the reader / writer.
  • the antenna may be a coil wound in a flat shape or an electric wire wound around a ferrite core.
  • a flat coil When a flat coil is used as an antenna, the antenna can be thinned, and the whole bearing can be made more compact than the one using a wire wound around a ferrite core or the conventional tag shape. Can do.
  • the recessed portion provided in the raceway ring when an electric wire wound around a ferrite core is applied as an antenna, the recessed portion provided in the raceway ring can be made smaller than a conventional tag shape or the like. it can. Thereby, the influence on bearing strength can be made small.
  • the inlet and the magnetic sheet are embedded in a bearing seal, and the bearing seal is obtained by vulcanizing and bonding rubber to a core metal, and the IC chip, the antenna, and the magnetic sheet are vulcanized and bonded together with the rubber. It may be a thing.
  • the term “simultaneously” is synonymous with “both”.
  • the inner surface of the magnetic sheet on the bearing space side may be disposed in contact with or close to the cored bar in the bearing seal, and the inlet may be disposed on the outer surface of the magnetic sheet. In these cases, the step of fixing the inlet to the bearing seal and the step of vulcanizing and adhering the rubber to the metal core can be performed at the same time, so that the number of man-hours can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost.
  • the inlet and the magnetic sheet may be embedded in a race, and a recess may be provided on an end surface or a peripheral surface of the race, and the inlet and the magnetic sheet may be provided in the recess.
  • One side of the magnetic sheet may be disposed at the bottom of the recess in the race, and an inlet may be disposed on the other side of the magnetic sheet.
  • An inlet and a magnetic sheet may be inserted and provided in the recess of the raceway, and the opening of the recess may be sealed with an elastic material or a thermosetting resin.
  • the size of the recess can be made smaller than embedding an inlet or the like built in the tag case in the raceway ring. Thereby, the influence on bearing strength can be made small.
  • the IC chip and the antenna may be mounted on the same thin plate member, and a magnetic sheet may be attached to the surface of the thin plate member opposite to the mounting surface.
  • a magnetic sheet may be attached to the surface of the thin plate member opposite to the mounting surface.
  • the IC chip may be provided with a memory for recording information on manufacturing or inspection of the bearing, and inspection information or operation information of the apparatus that is performed after the bearing is incorporated into the apparatus. In this case, various information can be easily read from the memory while the bearing is incorporated in the apparatus.
  • a bearing seal according to the present invention is a bearing seal that is attached to a bearing and seals a bearing space between bearing rings of the bearing, and the bearing seal includes a cored bar and an elastic body that covers the cored bar, An inlet including an IC chip and an antenna connected to the IC chip, and a magnetic sheet are embedded in the elastic body in an overlapping state.
  • the seal can be made more compact than, for example, an IC tag incorporated in a bearing seal.
  • the inlet and the magnetic sheet are directly embedded in the elastic body of the bearing seal. For example, it is possible to reduce the labor and cost of incorporating the inlet or the like in the tag case. .
  • by interposing a magnetic sheet it is possible to prevent electromagnetic induction from occurring on the metal surface of the core metal when writing and reading information on the IC chip. This makes it possible to perform good communication between the inlet and the reader / writer.
  • the bearing with RFID function according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 5.
  • the following description also includes a description of the bearing seal and its manufacturing method.
  • the bearing with an RFID function according to this embodiment shows an example in which an inlet and a magnetic sheet, which will be described later, are insert-molded in a bearing seal 5 attached to a rolling bearing.
  • This bearing with an RFID function includes an inner ring 1 and an outer ring 2 that are race rings, a plurality of rolling elements 3 interposed between the raceway surfaces 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2, and the rolling elements 3 in the circumferential direction.
  • the rolling element 3 is made of a ball, and this bearing is a deep groove ball bearing. However, it is not limited to a deep groove ball bearing, and an angular ball bearing or the like can also be applied.
  • the bearing seals 5 and 5 are made of seals having the same configuration and are provided symmetrically on both sides of the bearing. Therefore, only one bearing seal 5 will be described in detail, and detailed description of the other bearing seal 5 will be omitted.
  • the bearing seal 5 is a contact type seal, and as shown in FIG. 1B, which enlarges the portion A in FIG. 1A, a cored bar 6 and an elastic body 7 made of rubber or synthetic resin covering the cored bar 6
  • a rubber seal obtained by vulcanizing and bonding rubber such as nitrile rubber (abbreviation: NBR) to the core metal 6 is applied.
  • Outer ring seal grooves 2b for fixing the bearing seal 5 are formed at both ends of the inner peripheral surface of the outer ring 2.
  • the outer peripheral edge of the bearing seal 5 is fitted and attached to the outer ring seal groove 2b.
  • Inner ring seal grooves 8 are formed at both ends of the outer peripheral surface of the inner ring 1 at positions corresponding to the inner peripheral part of the bearing seal 5.
  • the inner ring seal groove 8 has an inner inclined surface 8a, a groove bottom surface (not shown), and an outer inclined surface 8b sequentially from the inside of the bearing toward the axially outer side, and these inner inclined surface 8a, the groove bottom surface, and
  • the outer inclined surface 8b has a substantially V-shaped cross section.
  • the inner inclined surface 8a is connected to the inner ring outer diameter surface 1c and the groove bottom surface, and is formed in a cross-sectional shape that is inclined outward in the axial direction from the outer diameter side toward the inner diameter side.
  • a seal lip portion described later contacts the inner inclined surface 8a in the axial direction.
  • the outer inclined surface 8b is connected to the groove bottom surface and is formed in a cross-sectional shape that is inclined outward in the axial direction from the inner diameter side toward the outer diameter side.
  • the cored bar 6 of the bearing seal 5 has a cylindrical part 6a, a standing plate part 6b, and an inclined part 6c sequentially from the outer diameter side.
  • the upright plate portion 6b is arranged substantially parallel to the end surface on the axially inner side than the end surfaces of the inner and outer rings 1 and 2.
  • a cylindrical portion 6a is connected to the base end of the standing plate portion 6b, and the standing plate portion 6b and the cylindrical portion 6a form an L-shaped cross section.
  • An outer peripheral edge portion of the bearing seal 5 formed by the cylindrical portion 6a and a part of the elastic body 7 provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 6a is fitted and fixed in the outer ring seal groove 2b.
  • An inclined portion 6c that is inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side is connected to the tip of the upright plate portion 6b.
  • the outer surface of the upright plate portion 6 b in the core metal 6 is covered with a thin cover portion 9, and the inner and outer surfaces of the inclined portion 6 c are covered with a cover portion 10.
  • Seal lip portions 12, 13 are provided at the front end on the inner diameter side of the cover portion 10 via the connecting portion 11.
  • the cover portion 10, the connecting portion 11, and the seal lip portions 12 and 13 form part of the elastic body 7, respectively.
  • One seal lip portion 12 of the seal lip portions 12 and 13 is inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side, and the seal lip portion 12 is in axial contact with the inner inclined surface 8a.
  • the other seal lip portion 13 is inclined outward in the axial direction toward the inner diameter side, and the tip portion thereof faces the inner ring shoulder diameter 1d via a gap.
  • FIG. 2 is a side view of the bearing having the RFID function, and the inlet and the like are cut away at a portion B in FIG.
  • An inlet 14 and a magnetic sheet 15 are provided at one place in the circumferential direction in the bearing seal 5.
  • the inlet 14 and the magnetic sheet 15 are embedded in the cover portion 9 in an overlapping state.
  • the inner surface of the magnetic sheet 15 on the bearing space side is disposed at a position close to the core 6 in the bearing seal 5, specifically, in contact with or close to the outer surface of the upright plate portion 6 b,
  • An inlet 14 is disposed on the side surface.
  • the magnetic sheet 15 is generally formed into a thin sheet using ferrite.
  • This magnetic sheet 15 prevents electromagnetic induction on the metal surface, and uses a material that achieves high magnetic permeability and low magnetic loss at the communication frequency and has high communication characteristics (Q value). This is because, in this example, if a magnetic field is absorbed on the surface of the metal core, normal communication cannot be performed.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part B of FIG.
  • the inlet 14 includes an IC chip 16 and an antenna 17 connected to the IC chip 16.
  • the IC chip 16 for example, I-CODE-SLI, Mifare, Tag-it, FRAM (registered trademark), My-d, and the like can be applied, but the invention is not limited to these.
  • the antenna 17 is, for example, a coil obtained by winding an enamel wire or the like in a flat shape and a spiral shape. This antenna 17 is called a coil antenna.
  • a coil antenna in which a conductive material is etched on the substrate may be applied.
  • An IC chip 16 is disposed in the central space of the coil antenna. One end 17a and the other end 17b of the coil antenna are electrically connected to the IC chip 16, respectively.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration example such as an inlet in the bearing.
  • the IC chip 16 in the inlet 14 includes a central processing unit (CPU) 18, a memory 19, a radio frequency circuit 20, a modulation circuit 21, a demodulation circuit 22, and a power supply circuit 23.
  • the power supply circuit 23 is electrically connected to the antenna 17 and obtains power from the antenna 17.
  • the power supply circuit 23 is used for driving the central processing unit 18.
  • a memory 19 that does not require a power source is used for recording information. In this memory 19, for example, information relating to the manufacture or inspection of the bearing, and inspection or operation information of the apparatus that is performed after the bearing is incorporated into an apparatus not shown are recorded.
  • the radio frequency received from the antenna 17 is supplied to the demodulation circuit 22 via the radio frequency circuit 20 and demodulated by the demodulation circuit 22.
  • the central processing unit 18 records the demodulated various information in the memory 19.
  • the central processing unit 18 reads information from the memory 19, and the modulation circuit 21 is configured to modulate the read information and transmit it from the antenna 17 to a reader / writer 24 described later.
  • the reader / writer 24 can transmit information (signals) and supply power to the IC chip 16 in the inlet 14 in a non-contact manner.
  • the reader / writer 24 includes a CPU 25, a memory 26, a transmission / reception circuit 27, and a power supply circuit 28, and signals are transmitted / received between the CPU 25 and the IC chip 16 via the antenna 29 and the transmission / reception circuit 27.
  • 13.56 MHz electromagnetical induction and electromagnetic coupling
  • Other communication frequencies such as 2.45 GHz (microwave communication) and 860 to 960 MHz (UHF communication) can be employed.
  • the shape of the antenna 17 is different from that of the coil antenna of the present embodiment. That is, in the case of electromagnetic induction and electromagnetic coupling, a coil antenna is employed, and in the case of other microwave communication or UHF communication, a dipole antenna (linear antenna) is employed.
  • the reader / writer 24 further includes a communication unit 32 that connects to a computer serving as the management host machine 30 via a communication path 31.
  • the communication path 31 may be a cable or a wireless communication line, or may be a local area network, the Internet, or other wide area network.
  • the management host machine 30 is configured to be able to output and manage information on manufacturing or inspection of each bearing of the apparatus, apparatus inspection information, operation information, and the like. ing.
  • the reader / writer 24 is brought close to a desired bearing to be inspected or inspected, and power is supplied to the power supply circuit 23 of the IC chip 16 of the inlet 14, and from the memory 19 according to the input / output operation of the reader / writer 24. Reading information or writing information to the memory 19 is performed. In this case, various information can be easily read from the memory 19 and various information can be easily written to the memory 19 in a state where the bearing is incorporated in the apparatus.
  • FIG. 5 is a sectional view of the seal molding die 33 of the bearing seal 5.
  • the sealing mold 33 has two molds 33a and 33b that are combined. Of these, the mold 33 a has an annular cavity portion for molding the inner surface side portion of the seal member 5.
  • the mold 33 b has an annular cavity portion that molds the outer surface side portion of the seal member 5.
  • a cavity 34 for molding the seal member 5 is formed in a state where the two molds 33a and 33b are combined with each other.
  • a gate 35 for injecting the material of the elastic body 7 into the cavity 34 is provided, for example, adjacent to the outer peripheral surface portion of the cavity 34.
  • the cored bar 6, the magnetic sheet 15, and the inlet 14 are arranged in an overlapping state in the cavity 34 of the seal molding die 33.
  • the material of the elastic body 7 is poured from the gate 35 into the cavity 34, and the inlet 14 and the magnetic sheet 15 are vulcanized and bonded simultaneously with the elastic body 7.
  • the inlet 14 including the IC chip 16 and the antenna 17 and the magnetic sheet 15 are embedded in the bearing seal 5 in an overlapping state.
  • the mold 33 a and the mold 33 b are opened, and the bearing seal 5 is taken out from the seal molding mold 33.
  • the inlet 14 and the magnetic sheet 15 are embedded in the bearing seal 5 in an overlapping state, the entire bearing can be made more compact than, for example, an IC tag built in the bearing seal.
  • the inlet 14 and the magnetic sheet 15 are directly embedded in the bearing seal 5.
  • the antenna 17 Since the coil wound in a planar shape is applied as the antenna 17, the antenna 17 can be thinned, and the whole bearing can be made more compact than those using a wire wound around a ferrite core or a conventional tag shape. be able to.
  • the step of vulcanizing and bonding rubber to the core 6 can be performed simultaneously. For this reason, man-hours can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the inlet 14 and the magnetic sheet 15 may be embedded in the outer ring 2.
  • the bearing seal 5 in FIG. 6 shows a natural state before assembly into the outer ring 2 (the same applies to FIG. 9).
  • the seal lip portion 12 of the bearing seal 5 contacts the inner inclined surface 8a (see FIG. 1B).
  • a bottomed cylindrical hole-shaped recess 36 is provided on the end face and outer peripheral surface of the outer ring 2, and an inlet and a magnetic sheet are inserted into each recess.
  • FIG. 7 is an enlarged view of part C in FIG.
  • one side surface of the magnetic sheet 15 is disposed on the bottom portion 36 a of the recess 36 on the end surface of the outer ring 2
  • the inlet 14 is disposed on the other side surface of the magnetic sheet 15, and the opening portion of the recess 36.
  • Is sealed with an elastic material such as rubber or a resin to fix the inlet or the like.
  • the layer made of an elastic material or resin is also referred to as a mold layer 37.
  • the rubber is filled and cured with, for example, one-part silicone or fluorine.
  • the resin is filled and cured with, for example, thermosetting or room temperature curable urethane or epoxy. However, it is not limited to these materials.
  • a recess 36 may be provided on the end surface of the inner ring 1, and the inlet 14 and the magnetic sheet 15 may be provided in the recess 36.
  • the size of the recess can be made smaller than embedding an inlet or the like built in the tag case in the raceway ring. Thereby, the influence on bearing strength can be made small.
  • the IC chip 16 and the antenna 17 are mounted on the same thin plate member 38, and a magnetic sheet is formed on the surface of the thin plate member 38 opposite to the mounting surface of the IC chip 16 or the like. 15 may be pasted.
  • the magnetic sheet 15 is disposed on the bottom 36 a of the recess 36, and the opening of the recess 36 is sealed with a mold layer 37.
  • FIGS. 9 and 10 are inserted into the recess 36 of the outer ring 2.
  • the annular space on the outer peripheral side of the wound electric wire 40 may be filled with the mold layer 37.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion D in FIG.
  • the ferrite core 39 is formed in a cylindrical shape and is disposed concentrically with the axis of the recess 36.
  • the IC chip 16 is disposed at one end of the ferrite core 39, and the IC chip 16 is disposed at the bottom 36 a of the recess 36.
  • the magnetic sheet 15 may be provided on the bottom 36a of the recess 36. In this case, the magnetic sheet 15 can more reliably prevent an obstructing magnetic field.
  • a mold layer in which a concave portion is provided on the end surface of the resin cage of the bearing, an IC chip and an antenna are inserted into the concave portion, and then cured by filling with thermosetting or room temperature curable urethane, epoxy, or the like. May be provided.
  • the opening of the recess may be sealed by ultrasonic welding, hot melt, or the like.

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Abstract

　コンパクト化を図ることができるうえ手間やコストの低減を図れ、また、良好な通信を行うことができるＲＦＩＤ機能付軸受であって、非接触状態で情報通信が可能なＲＦＩＤ（無線周波数認識；Radio Frequency Identification）機能を有する軸受である。ＲＦＩＤ機能付軸受は、ＩＣチップ（１６）およびこのＩＣチップ（１６）に接続されたアンテナ（１７）を含むインレット（１４）と、磁性シート（１５）とを、重なり状態で、軸受空間を密封する軸受シール（５）内に埋め込んで設けた。

Description

ＲＦＩＤ機能付軸受および軸受シール 関連出願
　この出願は、２０１２年１月２５日出願の特願２０１２－０１２９６３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
  この発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）機能付軸受および軸受シールに関し、ＲＦＩＤ用インレットを、軸受内外輪または軸受シールに、コンパクトに内蔵する技術に関する。
　前記ＲＦＩＤとは、無線周波数認識；Radio Frequency Identification を意味する。
  図１１に示すように、軸受ゴムシールの芯金５０にＩＣタグ固定用の孔５０ａを設け、この孔５０ａにＩＣタグ５１を嵌め込んで加硫成型する技術が提案されている（特許文献１）。
  また、図１２に示すように、軸受シールの芯金５２をアンテナとするＩＣタグ５３を、前記軸受シールに取り付けた技術が提案されている（特許文献２）。
特開２００５－１７２１５３号公報 特開２００５－１５５７３５号公報
  図１１の技術では、主にＩＣチップおよびアンテナから成るＲＦＩＤ用インレットを内蔵したタグ形状（ＩＣタグ）を、軸受ゴムシールに内蔵する。このため、ＩＣタグ付軸受の幅寸法が大きくなり、軸受ゴムシールの表面から大きく出っ張る。またタグ形状であるため、インレット等をタグケースに内蔵する手間やコストを要する。
  図１２の技術では、ＩＣタグ用アンテナを、軸受シールの芯金に兼用させるため、電磁結合や電磁誘導方式の場合、通信ができない。一般的に、ＩＣタグに対する情報の書き込みおよび読み取りを行うリーダライタから送信された磁界が、芯金の金属表面を透過すると、内部で渦電流が発生する。この渦電流が、リーダライタから送信された磁界とは、逆向きの磁界を発生させるため、正常な通信の妨げとなる。また、電波方式の場合でも、芯金の寸法や形状により、良好な通信が得られない場合がある。
  この発明の目的は、コンパクト化を図ることができるうえ手間やコストの低減を図れ、また、良好な通信を行うことができるＲＦＩＤ機能付軸受および軸受シールを提供することである。
  この発明にかかるＲＦＩＤ機能付軸受は、非接触状態で情報通信が可能なＲＦＩＤ機能を有する軸受であって、ＩＣチップおよびこのＩＣチップに接続されたアンテナを含むインレットと、磁性シートとを、重なり状態で、軸受空間を密封する軸受シール内または軌道輪に埋め込んで設けている。
　前記磁性シートは、金属表面への電磁誘導を防止するものである。
  この構成によると、インレットと磁性シートとを、重なり状態で軸受シール内または軌道輪に埋め込んで設けたため、例えば、ＩＣタグを軸受シールに内蔵したもの等より、ＲＦＩＤ機能付軸受全体のコンパクト化を図ることができる。インレット等をタグケースに内蔵するのではなく、インレットと磁性シートとを、直接、軸受シール内または軌道輪に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵する手間やコストの低減を図ることができる。また磁性シートを介在させることで、ＩＣチップに対する情報の書き込みおよび読み取りを行う際、軸受シールや軌道輪の金属表面に電磁誘導が発生することを、未然に防止することができる。これにより、インレットと前記リーダライタとの間で良好な通信を行うことが可能となる。
  前記アンテナは、平面状に巻回したコイル、または、フェライトコアに巻回した電線であっても良い。アンテナとして平面状に巻回したコイルを適用した場合、アンテナの薄型化を図れ、フェライトコアに巻回した電線を適用したものや、従来のタグ形状よりも、軸受全体のコンパクト化をより図ることができる。例えば、前記インレットと磁性シートとを軌道輪に埋め込んで設ける構成において、アンテナとしてフェライトコアに巻回した電線を適用した場合、従来のタグ形状等よりも、軌道輪に設ける凹部を小さくすることができる。これにより、軸受強度への影響を小さくすることができる。
  前記インレットと磁性シートとを軸受シール内に埋め込んで設け、前記軸受シールは、芯金にゴムを加硫接着したものであり、ＩＣチップとアンテナと磁性シートとを、ゴムと同時に加硫接着したものであっても良い。前記「同時」とは「共に」と同義である。
  前記磁性シートにおける軸受空間側の内側面を、軸受シール内の芯金に接触または近接して配置し、前記磁性シートの外側面にインレットを配置したものであっても良い。
  これらの場合、インレットを軸受シールに固定する工程と、芯金にゴムを加硫接着する工程とを同時に行うことができるため、工数の低減を図れ、これにより製造コストの低減を図れる。
　前記インレットと磁性シートとを軌道輪に埋め込んで設け、前記軌道輪の端面または周面に凹部を設け、この凹部にインレットと磁性シートとを設けたものとしても良い。
  前記磁性シートの一側面を、前記軌道輪における凹部の底部に配置し、前記磁性シートの他側面にインレットを配置したものとしても良い。
  前記軌道輪の凹部にインレットと磁性シートとを挿入して設け、前記凹部の開口部を、弾性材料または熱硬化性樹脂により封止したものであっても良い。
  これらの場合、インレットおよび磁性シートを、直接、軌道輪に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵したものを軌道輪に埋め込むよりも、凹部寸法を小さくすることができる。これにより、軸受強度への影響を小さくすることができる。
  前記ＩＣチップとアンテナとが同一の薄板状部材に実装して成り、この薄板状部材における実装面とは反対側の面に、磁性シートを貼り付けたものとしても良い。ＩＣチップやアンテナが小さい場合、これらを薄板状部材に実装することで、組立時におけるハンドリング性を向上させ、取り扱いが良くなる。
  前記ＩＣチップには、軸受の製造または検査に関する情報、および、軸受が装置に組み込まれた後に実施する、装置の点検情報または運転情報を記録するメモリが設けられているものであっても良い。この場合、軸受を装置に組み込んだ状態で、各種情報をメモリから容易に読み出すことができる。
  この発明にかかる軸受シールは、軸受に取付けられ軸受の軌道輪間の軸受空間を密封する軸受シールであって、この軸受シールは、芯金と、この芯金を覆う弾性体とを有し、ＩＣチップおよびこのＩＣチップに接続されたアンテナを含むインレットと、磁性シートとを、重なり状態で前記弾性体内に埋め込んだことを特徴とする。この構成によると、例えば、ＩＣタグを軸受シールに内蔵したもの等より、シールのコンパクト化を図ることができる。インレット等をタグケースに内蔵するのではなく、インレットと磁性シートとを、直接、軸受シールの弾性体内に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵する手間やコストの低減を図ることができる。また磁性シートを介在させることで、ＩＣチップに対する情報の書き込みおよび読み取りを行う際、芯金の金属表面に電磁誘導が発生することを、未然に防止することができる。これにより、インレットとリーダライタとの間で良好な通信を行うことが可能となる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
この発明にかかるＲＦＩＤ機能付軸受の断面図である。 図１ＡのＡ部の拡大図である。 同ＲＦＩＤ機能付軸受の一側面図である。 図２のＢ部の拡大図である。 同ＲＦＩＤ機能付軸受におけるインレット等の回路構成例を示すブロック図である。 同ＲＦＩＤ機能付軸受における軸受シールのシール成形型の断面図である。 この発明の他の実施形態に係るＲＦＩＤ機能付軸受の断面図である。 図６のＣ部の拡大図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る要部の拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係るＲＦＩＤ機能付軸受の断面図である。 図９のＤ部の拡大図である。 従来例のシールの拡大断面図である。 他の従来例のシールの拡大断面図である。
　この発明のかかるＲＦＩＤ機能付軸受を図１Ａないし図５と共に説明する。以下の説明は、軸受シールおよびその製造方法の説明をも含む。
  この実施形態にかかるＲＦＩＤ機能付軸受は、図１Ａに示すように、転がり軸受に装着する軸受シール５内に、後述のインレットおよび磁性シートをインサート成型した例を示す。このＲＦＩＤ機能付軸受は、軌道輪である内輪１および外輪２と、これら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在させた複数の転動体３と、これら転動体３を円周方向一定間隔おきに保持する保持器４と、内外輪１，２間の環状の軸受空間の両端をそれぞれ密封する軸受シール５，５とを有する。転動体３は玉からなり、この軸受は深溝玉軸受とされている。但し、深溝玉軸受に限定されるものではなく、アンギュラ玉軸受等を適用することも可能である。
　軸受シール５，５は、この例では同一構成のシールからなり、軸受両側に対称に設けられるため、一方の軸受シール５のみ詳細に説明し、他方の軸受シール５については詳細な説明を省略する。この軸受シール５は、接触タイプのシールが適用され、図１ＡのＡ部を拡大する図１Ｂに示すように、芯金６と、この芯金６を覆うゴムまたは合成樹脂からなる弾性体７とを有する。この例の軸受シール５として、芯金６に、例えば、ニトリルゴム（略称；ＮＢＲ）などのゴムを加硫接着したゴムシールが適用される。
　外輪２の内周面における両端部には、軸受シール５を固定する外輪シール溝２ｂが形成されている。この外輪シール溝２ｂに、軸受シール５の外周縁部が嵌合して取付けられている。内輪１の外周面における両端部には、軸受シール５の内周部に対応する位置にて、内輪シール溝８が形成されている。内輪シール溝８は、軸受内から軸方向外側に向けて順次、内傾斜面８ａ、溝底面（図示せず）、および外傾斜面８ｂを有し、これら内傾斜面８ａ、前記溝底面、および外傾斜面８ｂにより断面略Ｖ字形状に形成されている。内傾斜面８ａは、内輪外径面１ｃおよび前記溝底面に繋がり、外径側から内径側に向かうに従って、軸方向外側に傾斜する断面形状に形成されている。前記内傾斜面８ａに、後述のシールリップ部がアキシアル方向に接触する。外傾斜面８ｂは、前記溝底面に繋がり、内径側から外径側に向かうに従って、軸方向外側に傾斜する断面形状に形成されている。
　軸受シール５の芯金６は、外径側から順次、円筒部６ａと、立板部６ｂと、傾斜部６ｃとを有する。立板部６ｂが内外輪１，２の端面よりも軸方向内側で同端面と略平行に配置される。この立板部６ｂの基端に円筒部６ａが繋がり、これら立板部６ｂと円筒部６ａとで断面Ｌ字形状を成す。円筒部６ａと、この円筒部６ａの外周面に設けられる弾性体７の一部とでなる軸受シール５の外周縁部が、外輪シール溝２ｂに嵌合固定される。立板部６ｂの先端には、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜する傾斜部６ｃが繋がっている。
　芯金６における、立板部６ｂの外表面は薄肉形状の覆い部９で覆われ、傾斜部６ｃの内外表面は覆い部１０で覆われる。この覆い部１０の内径側先端に、繋ぎ部１１を介してシールリップ部１２，１３が二股に設けられる。これら覆い部１０、繋ぎ部１１、およびシールリップ部１２，１３は、それぞれ弾性体７の一部を成す。
　シールリップ部１２，１３における一方のシールリップ部１２は、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜して、このシールリップ部１２が内傾斜面８ａに対しアキシアル接触する。他方のシールリップ部１３は、内径側に向かうに従って軸方向外側に傾斜し、この先端部分が内輪肩径１ｄに対し隙間を介して対向する。
  インレットおよび磁性シートについて説明する。
　図２はこのＲＦＩＤ機能付軸受の一側面図であり、同図Ｂ部にてインレット等を破断して示す。軸受シール５内における円周方向の一箇所に、インレット１４と磁性シート１５とが設けられている。これらインレット１４と磁性シート１５とは、図１Ｂに示すように、重なり状態で覆い部９内に埋め込まれている。磁性シート１５における軸受空間側の内側面を、軸受シール５内の芯金６に近い位置、具体的には、立板部６ｂの外表面に接触または近接して配置し、磁性シート１５の外側面にインレット１４を配置している。磁性シート１５としては、一般的に、フェライトが用いられて薄いシート状に形成される。この磁性シート１５は、金属表面への電磁誘導を防止するものであり、通信周波数において、高透磁率と低磁気損失とを実現し、高い通信特性（Ｑ値）を持つものを使用する。金属表面この例では芯金表面に磁界が吸収されると、正常な通信ができなくなるためである。
　図３は図２のＢ部の拡大図である。図３に示すように、インレット１４は、ＩＣチップ１６と、このＩＣチップ１６に接続されたアンテナ１７とを含む。ＩＣチップ１６として、例えば、I-CODE-SLI，Mifare，Tag-it，FRAM（登録商標），My-dなどを適用可能であるが、これらに限定されるものではない。前記アンテナ１７は、例えば、エナメル線などを平面状で且つ渦巻状に巻回したコイルである。このアンテナ１７はコイルアンテナと称される。なお基板に導電材料をエッチングしたコイルアンテナを適用しても良い。コイルアンテナの中央空間に、ＩＣチップ１６が配置されている。コイルアンテナの一端１７ａおよび他端１７ｂがそれぞれＩＣチップ１６に電気的に接続されている。
  図４は、この軸受におけるインレット等の回路構成例を示すブロック図である。インレット１４におけるＩＣチップ１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）１８と、メモリ１９と、無線周波数回路２０と、変調回路２１と、復調回路２２と、電源回路２３とを有する。電源回路２３は、アンテナ１７に電気的に接続され、このアンテナ１７から電源を得る。電源回路２３は、中央処理装置１８の駆動に用いられる。メモリ１９は情報の記録に電源が不要なものが用いられる。このメモリ１９には、例えば、軸受の製造または検査に関する情報、および、軸受が図示外の装置に組み込まれた後に実施する、装置の点検情報または運転情報を記録する。
  アンテナ１７から受信した無線周波数は、無線周波数回路２０を介して復調回路２２に供給され、この復調回路２２にて復調される。中央処理装置１８は、その復調した種々の情報をメモリ１９に記録させる。中央処理装置１８は、メモリ１９から情報を読み出し、変調回路２１は、その読み出した情報を変調してアンテナ１７から後述のリーダライタ２４に送信可能に構成されている。
　リーダライタ２４は、インレット１４におけるＩＣチップ１６に対して非接触で情報（信号）の伝達および電力の供給が可能なものである。リーダライタ２４は、ＣＰＵ２５と、メモリ２６と、送受信回路２７と、電源回路２８とを有し、アンテナ２９および送受信回路２７を介してＣＰＵ２５とＩＣチップ１６との信号の送受信が行われる。この送受信を行う通信周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ（電磁誘導および電磁結合）が採用されているが、必ずしもこの周波数に限定されるものではない。その他の通信周波数として、２．４５ＧＨz（マイクロ波通信），８６０～９６０ＭＨz（ＵＨＦ通信）なども採用可能である。但し、これらの場合、アンテナ１７の形状が本実施の前記コイルアンテナとは異なる。すなわち電磁誘導及び電磁結合の場合、コイルアンテナを採用し、その他のマイクロ波通信やＵＨＦ通信の場合、ダイポールアンテナ（直線状のアンテナ）を採用する。
　リーダライタ２４は、さらに管理ホスト機３０となるコンピュータに対して、通信経路３１を介して接続する通信手段３２を有している。通信経路３１は、ケーブルまたは無線通信回線であっても、またローカルエリアネットワークや、インターネット、その他の広域ネットワークであっても良い。管理ホスト機３０には、例えば、装置に複数の軸受が組み込まれている場合に、装置の各軸受の製造または検査に関する情報、装置の点検情報、運転情報等が出力されて管理可能に構成されている。
　リーダライタ２４を、点検または検査しようとする所望の軸受に近づけて、インレット１４のＩＣチップ１６の電源回路２３に電力を供給すると共に、リーダライタ２４の入出力操作に応じて、メモリ１９からの情報の読み出しまたはメモリ１９への情報の書き込みを行う。この場合、軸受を装置に組み込んだ状態で、各種情報をメモリ１９から容易に読み出すことができ、また各種情報をメモリ１９に容易に書き込むことができる。
　図５は、前記軸受シール５のシール成形型３３の断面図である。シール成形型３３は、組合わされる２個の金型３３ａおよび金型３３ｂを有する。これらのうち金型３３ａは、シール部材５の内面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する。金型３３ｂは、シール部材５の外面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する。これら２個の金型３３ａおよび金型３３ｂを互いに組合わせた状態で、シール部材５を成形するキャビティ３４が形成される。キャビティ３４の例えば外周面部分に隣接して、弾性体７の材料を前記キャビティ３４に注入するゲート３５が設けられている。
　シール成形型３３のキャビティ３４に、芯金６、磁性シート１５、およびインレット１４を重なり状態で配置する。次に、弾性体７の材料をゲート３５からキャビティ３４に流し込み、インレット１４と磁性シート１５とを、弾性体７と同時に加硫接着する。これにより、ＩＣチップ１６およびアンテナ１７を含むインレット１４と磁性シート１５とが、重なり状態で軸受シール５内に埋め込まれる。その後、金型３３ａと金型３３ｂを開き、シール成形型３３から軸受シール５を取り出す。
  作用効果について説明する。
　この構成によると、インレット１４と磁性シート１５とを重なり状態で軸受シール５内に埋め込んだため、例えば、ＩＣタグを軸受シールに内蔵したもの等より、軸受全体のコンパクト化を図ることができる。インレット等をタグケースに内蔵するのではなく、インレット１４と磁性シート１５とを、直接、軸受シール５内に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵する手間やコストの低減を図ることができる。また磁性シート１５を介在させることで、ＩＣチップ１６に対する情報の書き込みおよび読み取りを行う際、軸受シール５や内外輪１，２の金属表面に電磁誘導が発生することを、未然に防止することができる。これにより、インレット１４とリーダライタ２４との間で良好な通信を行うことが可能となる。
　アンテナ１７として平面状に巻回したコイルを適用したため、アンテナ１７の薄型化を図れ、フェライトコアに巻回した電線を適用したものや、従来のタグ形状よりも、軸受全体のコンパクト化をより図ることができる。
　磁性シート１５における軸受空間側の内側面を、軸受シール５内の芯金６に近い位置に配置し、磁性シート１５の外側面にインレット１４を配置したため、インレット１４を軸受シール５に固定する工程と、芯金６にゴムを加硫接着する工程とを同時に行うことができる。このため、工数の低減を図れ、製造コストの低減を図れる。
  他の実施形態について説明する。
　以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　図６に示すように、インレット１４と磁性シート１５とを、外輪２に埋め込んで設けても良い。なお図６の軸受シール５は、外輪２への組込前の自然状態を示す（図９も同じ）。軸受シール５を外輪２に組込後、軸受シール５のシールリップ部１２が、内傾斜面８ａに接触する（図１Ｂ参照）。この例では、外輪２の端面および外周面にそれぞれ有底円筒孔状の凹部３６を設け、各凹部にインレットと磁性シートとを挿入して設けている。
　図７は図６のＣ部の拡大図である。図７に示すように、外輪２の端面における凹部３６の底部３６ａに、磁性シート１５の一側面を配置し、前記磁性シート１５の他側面にインレット１４を配置し、さらに前記凹部３６の開口部を、ゴムなどの弾性材料または樹脂により封止することで、インレット等を固定している。弾性材料または樹脂による層は、モールド層３７とも称される。前記ゴムは、例えば、一液性のシリコーンやフッ素などを充填し硬化させている。前記樹脂は、例えば、熱硬化性や室温硬化性のウレタンやエポキシなどを充填し硬化させている。但し、これらの材料に限定されるものではない。なお外輪２にインレット等を埋め込む構成に代えて、または外輪２にインレット等を埋め込むと共に、内輪１の端面に凹部３６を設け、この凹部３６にインレット１４および磁性シート１５を設けても良い。
  図６，図７の構成によると、インレット１４および磁性シート１５を、ケース等に収めることなく、直接、軌道輪に埋め込むため、インレット等をケース等に内蔵する手間やコストの低減を図ることができる。また磁性シート１５を介在させることで、ＩＣチップ１６に対する情報の書き込みおよび読み取りを行う際、軌道輪の金属表面に電磁誘導が発生することを、未然に防止することができる。これにより、インレット１４とリーダライタとの間で良好な通信を行うことが可能となる。
　また、インレット１４および磁性シート１５を、直接、軌道輪に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵したものを軌道輪に埋め込むよりも、凹部寸法を小さくすることができる。これにより、軸受強度への影響を小さくすることができる。
　図８に示すように、ＩＣチップ１６とアンテナ１７とが同一の薄板状部材３８に実装して成り、この薄板状部材３８におけるＩＣチップ１６等の実装面とは反対側の面に、磁性シート１５を貼り付けても良い。また凹部３６の底部３６ａに磁性シート１５が配置され、凹部３６の開口部がモールド層３７で封止されている。ＩＣチップ１６やアンテナ１７が小さい場合、これらを同一の薄板状部材３８に実装することで、組立時におけるハンドリング性を向上させ、取り扱いが良くなる。
　図９および図１０に示すように、外輪２の凹部３６に、ＩＣチップ１６と、このＩＣチップ１６に接続されフェライトコア３９に電線４０を巻回したアンテナ４１とを挿入し、凹部３６のうち巻回された電線４０の外周側の環状空間を、モールド層３７で充填した構成としても良い。図１０は図９のＤ部の拡大図である。フェライトコア３９は円筒形に形成され、凹部３６の軸心と同心に配置される。またフェライトコア３９の一端部にＩＣチップ１６が配置され、このＩＣチップ１６が凹部３６の底部３６ａに配置されている。
　この構成によると、リーダライタから発する磁界が、フェライトコア３９に集中するため、金属から発する逆向きの磁界の影響が小さくなる。また、ＩＣチップ１６と、フェライトコア３９に電線４０を巻回したアンテナ４１とを、直接、軌道輪に埋め込むため、例えば、インレット等をタグケースに内蔵したものを軌道輪に埋め込むよりも、凹部寸法を小さくすることができる。これにより、軸受強度への影響を小さくすることができる。
　なお、図９および図１０の構成において、凹部３６の底部３６ａに、磁性シート１５を設けても良い。この場合、磁性シート１５により、妨害となる磁界をより確実に防ぐことができる。
　その他、軸受の樹脂保持器の端面に凹部を設けて、この凹部に、ＩＣチップおよびアンテナを挿入し、その後、熱硬化性や室温硬化性のウレタンや、エポキシなどを充填し硬化させたモールド層を設けても良い。このようなモールド層に代えて、またはモールド層と共に、超音波溶着やホットメルトなどにより、前記凹部の開口部を封止しても良い。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
１…内輪
２…外輪
５…軸受シール
６…芯金
１４…インレット
１５…磁性シート
１６…ＩＣチップ
１７…アンテナ
１９…メモリ
３６…凹部
３８…薄板状部材

Claims (8)

  1. 　非接触状態で情報通信が可能なＲＦＩＤ機能を有する軸受であって、
    　ＩＣチップおよびこのＩＣチップに接続されたアンテナを含むインレットと、磁性シートとを、重なり状態で、軸受空間を密封する軸受シール内または軌道輪に埋め込んで設けたＲＦＩＤ機能付軸受。
  2. 　請求項１において、前記アンテナは、平面状に巻回したコイル、または、フェライトコアに巻回した電線であるＲＦＩＤ機能付軸受。
  3. 　請求項１において、前記インレットと磁性シートとを軸受シール内に埋め込んで設け、前記軸受シールは、芯金にゴムを加硫接着したものであり、ＩＣチップとアンテナと磁性シートとを、ゴムと同時に加硫接着し、前記磁性シートにおける軸受空間側の内側面を、軸受シール内の芯金に接触または近接して配置し、前記磁性シートの外側面にインレットを配置したＲＦＩＤ機能付軸受。
  4. 　請求項１において、前記インレットと磁性シートとを軌道輪に埋め込んで設け、前記軌道輪の端面または周面に凹部を設け、この凹部にインレットと磁性シートとを設け、前記磁性シートの一側面を、前記軌道輪における凹部の底部に配置し、前記磁性シートの他側面にインレットを配置したＲＦＩＤ機能付軸受。
  5. 　請求項４において、前記軌道輪の凹部にインレットと磁性シートとを挿入して設け、前記凹部の開口部を、弾性材料または熱硬化性樹脂により封止したＲＦＩＤ機能付軸受。
  6. 　請求項１において、前記ＩＣチップとアンテナとが同一の薄板状部材に実装して成り、この薄板状部材における実装面とは反対側の面に、磁性シートを貼り付けたＲＦＩＤ機能付軸受。
  7.   請求項１において、前記ＩＣチップには、軸受の製造または検査に関する情報、および、軸受が装置に組み込まれた後に実施する、装置の点検情報または運転情報を記録するメモリが設けられているＲＦＩＤ機能付軸受。
  8. 　軸受に取付けられ軸受の軌道輪間の軸受空間を密封する軸受シールであって、
    　芯金と、この芯金を覆う弾性体とを有し、
    　ＩＣチップおよびこのＩＣチップに接続されたアンテナを含むインレットと、磁性シートとを、重なり状態で前記弾性体内に埋め込んだ軸受シール。
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