ロールネック用軸受装置
【課題】ロールネック用軸受装置において、非接触交信型のＩＣタグによる部品管理を実現する。
【解決手段】ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣに、ロールネックを支持するように転がり軸受１０が組み込まれたロールネック用軸受装置において、前記転がり軸受１０を構成する金属体Ｍからなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグ２０を取付けた。ＩＣタグ２０は、そのＩＣタグ２０が備えるタグ側アンテナ２４と、外部のリーダライタ装置４０が備えるリーダライタ側アンテナ４４との間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能である。ＩＣタグ２０は金属体Ｍの表面に開口する孔１１内に収容されて、タグ側アンテナ２４が備える複数の突出部が孔１１の開口側へ臨みその各突出部から伸びる磁束が、孔１１の開口の縁よりも内側を通ってリーダライタ装置４０との間に前記磁気閉回路を形成する構成とした。
【解決手段】ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣに、ロールネックを支持するように転がり軸受１０が組み込まれたロールネック用軸受装置において、前記転がり軸受１０を構成する金属体Ｍからなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグ２０を取付けた。ＩＣタグ２０は、そのＩＣタグ２０が備えるタグ側アンテナ２４と、外部のリーダライタ装置４０が備えるリーダライタ側アンテナ４４との間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能である。ＩＣタグ２０は金属体Ｍの表面に開口する孔１１内に収容されて、タグ側アンテナ２４が備える複数の突出部が孔１１の開口側へ臨みその各突出部から伸びる磁束が、孔１１の開口の縁よりも内側を通ってリーダライタ装置４０との間に前記磁気閉回路を形成する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延機等におけるワークロールや中間ロール等、各種ロールのロールネック部を支持するために、ロールネック用軸受装置が用いられる。
このロールネック用軸受装置としては、例えば、鉄鋼圧延機等においては、大荷重に対応した４列円すいころ軸受や複列円すいころ軸受等が用いられる。また、これらの転がり軸受は、例えば、図１２に示すように、その軸受の両端部にシールを設けた密封型転がり軸受となっている。
【０００３】
密封型転がり軸受は、図１２に示すように、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣに、水平ロールＲのロールネック（軸）Ａを支持するように転がり軸受１０が組み込まれている。また、その転がり軸受１０の転動体３が配列された内外輪２，１の間の軸受空間にグリース等の潤滑剤を封入している。その軸受空間の軸方向両端をシール部材７で密封することで、封入した潤滑剤の外部への漏れや、水やダスト等の軸受空間への侵入を防止するようにしている。なお、図中の符号４は、転動体３を保持する保持器を示し、符号９は、シール部材７が圧入される外間座を示している。
【０００４】
また、特に、鉄鋼圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置は、ロール冷却水や圧延潤滑油を分散させたエマルション等の水が多量に飛散する環境で使用され、また、軸受内外での温度差の発生により軸受内部が負圧になることがあることから、シール部材７として、弾性体で形成されたシールリップ７ｂと金属製の芯金７ａ、及び、ばね部材７ｃとを有する構成を採用している。すなわち、シールリップ７ｂによる内輪側摺接面への緊迫圧力を、環状のばね部材７ｃで補強する構成を採用し、適切な緊迫力を確保している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、ロールネック用軸受装置は、過酷な条件で使用されることが多く、そのメンテナンスは頻繁に行う必要がある。メンテナンスは、例えば、ロールＲのロールネックＡをハウジングから抜き取り、その後、転がり軸受１０の点検、修理を行い、そして、点検や修理を終えた又は別のロールＲ、ロールネックＡを、転がり軸受１０を介してハウジングに取付ける手法で行われるのが一般的である。また、転がり軸受１０をハウジングから取り外した場合には、必要に応じて、その取り外した状態の転がり軸受１０を分解し、内外輪２，１や転動体３、保持器４等の軸受部品の点検、修理を行った後、再度、組み立てを行う場合もある。
また、シール部材７への潤滑剤の供給も適宜行われる。このようなメンテナンスを怠ると、シール部材７の摩擦熱による硬化、摩耗、シール性の低下を生じる可能性があるからである。また、シール部材７近傍の潤滑剤が不足すると、シール部材７の摩耗が促進されるからである。
【０００６】
ロールネック用軸受装置に対する製品情報、メンテナンスの記録は、従来から、メーカーやユーザーが備える記録用の帳簿やパソコン等によって管理されている。例えば、設備に不具合が生じた場合や、メンテナンスを行う際に、軸受部品に打たれた刻印を確認し、その部品情報に基づいて、帳簿やパソコン等で、部品の識別情報や過去のメンテナンスの履歴を確認している。その履歴とは、例えば、定期点検やオーバーホールの実施日や稼働時間、軸受周辺の歯車やシール部材のメンテナンスに関する情報などである。
【０００７】
ところで、近年、非接触通信により情報の交信が可能なＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いたＩＣタグの小型化、低廉化が進み、既に、物流関係の分野を中心に広く使用されている。
このＩＣタグの技術は、特に、機械関係の分野においても用いられつつある。例えば、特許文献２，３には、車輪用軸受装置等に用いられる転がり軸受において、その構成部品にＩＣタグを取付けた技術が開示されている。ＩＣタグには、その部品の種類や製造時期、製造ロット、製造履歴などの各種識別情報を記憶させることができる。
【０００８】
これらの技術によれば、部品の保管時、流通時、使用前、使用中、使用後等の適宜の時期に、そのＩＣタグに記憶された情報を読み取れば、即座にその部品の識別情報を把握することができる。したがって、例えば、メンテナンス時や故障時等において、従来のように、部品に打たれた刻印を確認し、メーカー等が備えるコンピュータや帳簿で、部品の識別情報を調べる手間を回避できる。
【０００９】
しかし、ロールネック用軸受装置に用いられる軸受部品は、一般的に金属製である。このため、ＩＣタグを金属体に取付けると、そのＩＣタグが備えるアンテナから発信される磁束が金属体の影響を受けることで、タグの感度を大幅に低下させてしまう。タグの感度が大幅に低下すると、外部のリーダライタ装置との間で適正な交信を行うことができない、あるいは、通信距離が大幅に短くなるという問題を生じる。
なお、一般に、導電率の高い素材（例えば、金属材料）や、透磁率の大きい素材（例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト（磁性材料）等からなる素材）に、ＩＣタグのアンテナから発信される磁束を通過させると、タグの感度を低下させてしまうことが知られている。以下、これらのタグの感度を低下させる素材を「金属体」と総称する。
【００１０】
このため、金属体からなる機械部品にＩＣタグを取付ける場合は、ＩＣタグを、例えば、アンテナ全体が金属体の表面から突出するように貼り付けて固定したり、あるいは、シール部材やセンサーケース等の付属の樹脂部材に埋め込んで固定したりしている（例えば、特許文献２，３参照）。
【００１１】
また、金属体にＩＣタグを埋め込んで固定するために、例えば、図１０に示すように、座繰り穴１２１を設けた技術もある。座繰り穴１２１は、その穴の底１２１ａ側から、金属体Ｍの表面への開口１２１ｂ側に向かうにつれて徐々にその内径が拡がっている。
このため、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束は、図中の矢印のように、金属体Ｍを比較的短い距離で通過し、外部のリーダライタ装置のアンテナ（図示せず）へ至りやすいようになっている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１７７８６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３８１８９号公報
【特許文献３】特開２００６−４６５５８号公報
【特許文献４】特開２００６−５３６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記図１０に記載のＩＣタグ１０１の固定構造によれば、金属体Ｍに座繰り穴１２１を設けているので、ＩＣタグ１０１の周囲に空間が存在する。このため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度を維持する上で、ある程度の効果は期待できる。
【００１４】
しかし、この技術においても、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束が、完全に金属体Ｍを避けて通ることはできない。アンテナから伸びる磁束は、図中に示すように、そのアンテナから金属体Ｍの表面に対して並行な向き（図中の左右の向き）に発信され、その後、カーブを描いて外部のリーダライタ装置側（図中の上方）に向かうからである。このように、磁束の一部は金属体Ｍに当たるため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度の低下は避けられない。
【００１５】
また、磁束の金属体Ｍへの干渉を少なくするために、座繰り穴１２１の内径をさらに大きくする手段も考えられる。しかし、座繰り穴１２１の内径を大きくすることは、ＩＣタグ２０の固定状態を不安定にする。また、ＩＣタグ１０１の周囲の空間を大きくすると、ＩＣタグ１０１が損傷しやすくなるので好ましくない。
【００１６】
この磁束の金属体Ｍへの干渉について、さらに詳しく説明すると、従来からの一般的なＲＦＩＤシステムは、例えば、図１１に示すような構成を有している。
【００１７】
図中に示すように、離れた位置から、そして広い範囲にある、多くのＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）１０１を同時に読むという要求を満たすために、リーダライタ装置１１０のリーダライタに接続されたアンテナ（以下、「リーダライタ側アンテナ」と称する）１１４は、ある程度大きく作られている。そして、この構造のリーダライタ側アンテナ１１４から、読み取りに必要な１３．５６ＭＨｚの磁界が自由空間に広い範囲に亘って放出される。
読取り可能範囲にＩＣタグ１０１が存在すると、リーダライタ側アンテナ１１４からの磁界をＩＣタグ１０１のアンテナ（以下、「タグ側アンテナ」と称する）１０４が受け取り、ＩＣチップ１０３の駆動電力を得るとともに、必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する。
このシステムが有効に機能するよう、リーダライタ装置１１０のアンテナ回路とＩＣタグ１０１のアンテナ回路とを動作周波数である１３．５６ＭＨｚに正しく同調し、同時に整合させる回路１１３，１１５が組み込まれている。
【００１８】
このシステムの近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合に、ＩＣタグ１０１の性能が低下する原因は幾つか存在する。
【００１９】
第一に、近傍の金属体がリーダライタ側アンテナ１１４とタグ側アンテナ１０４に対してショートサーキットを形成してしまい、リーダライタ側アンテナ１１４の磁界を減ずるように働き、ＩＣタグ１０１への伝送エネルギが減ってしまい、感度が低下することである。
すなわち、リーダライタ側アンテナ１１４から発射された磁束ループが金属体を横切ることによって渦電流を発生し、それが金属体のショートサーキット内で熱として消費される。この結果、ＲＦＩＤタグに伝達されるエネルギーが減少する。また、ＲＦＩＤタグからリーダライタ側アンテナ１１４への返答も、同様にエネルギーが減少するので、通信距離が短くなったり、全く通信できない状態になる。
【００２０】
この現象を防止するには、このショートサーキットを通る磁束の数を減らすことが効果的である。磁気シールドシートをＩＣタグ１０１と金属体との間に挟む等の対策は、このような理由による。
【００２１】
第二に、共振回路の近傍に金属体（導電体）が存在すると、共振周波数がずれてしまうという問題が挙げられる。
【００２２】
電磁気学の法則から、導電物質に磁束が通ると、ＬＣ共振回路を構成するコイルのインダクタンスが実質的に小さくなり、共振周波数が高くなってしまう。反対にコイルの近傍に磁性体があると、透磁率に比例してコイルを通過する磁束は増えるため、実質的なインダクタンスが大きくなり、共振周波数は低くなってしまう。
一般的に、ＩＣタグ１０１の通信距離を延ばすために、共振周波数でのＱ（品質係数）は適度に大きく設定されているので、周波数が一致している時には、伝送効率が高くなっているが、周波数がずれてしまうと、極端に効率が低くなり、ＩＣタグ１０１の感度が低下する。
この対策としては、共振周波数の変化を前もって補正するよう、共振回路の共振周波数を調整することが有効である。また、金属体との間に磁性体シートを挟み金属体の影響を小さくする方法がある。上記第一の問題に対する対策で有効であった磁性体シートを挟む手法により、インダクタンスを増加方向に調整することが可能であるので、すべての影響を考慮した上で共振周波数を調整する必要がある。
【００２３】
しかし、上記の各対策をとっても、従来の技術では、金属体の影響を完全に無くすことは難しく、ＩＣタグ１０１を金属体に取付ける限り、一般的に感度は低下する。また、対策を取っても、アンテナのサイズが極端に小さかったり、金属体や磁性体との距離を十分に取れない場合は、確実に動作するＲＦＩＤシステムを作ることは不可能であった。
【００２４】
そこで、この発明は、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置において、非接触交信型のＩＣタグによる部品管理を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の課題を解決するために、この発明は、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースに、ロールネックを支持するように転がり軸受が組み込まれ、その転がり軸受の転動体が配列された内外輪の間の軸受空間に潤滑剤を封入させたロールネック用軸受装置において、前記転がり軸受を構成する金属体からなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグを取付け、前記ＩＣタグは、そのＩＣタグが備えるタグ側アンテナと、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、前記ＩＣタグは、前記金属体の表面に開口する孔内に収容されて、前記タグ側アンテナは少なくとも複数の突出部を有してその各突出部が前記孔の開口側へ臨み、前記各突出部から伸びる磁束が、前記孔の開口の縁よりも内側を通って前記孔の外部へ至ることで、前記ＩＣタグと前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できる構成を採用した。
【００２６】
ここで、金属体からなる軸受部品としては、例えば、転がり軸受を構成する軸受部品、すなわち、内輪、外輪、軸方向に隣り合う外輪間に配置される内間座、軸受の軸方向外側に配置される外間座、シール部材が備える金属性の芯金等とすることができる。また、ハウジングを構成する金属体に、同様なＩＣタグを取付けることもできる。
【００２７】
このＩＣタグに記憶させる情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置に対する製品情報（型式、製造番号等）やメンテナンス情報が挙げられる。メンテナンス情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置を構成する各種部品の識別情報や、その部品毎の過去のメンテナンスの履歴がある。
【００２８】
その履歴とは、例えば、ロールネック用軸受装置の定期点検やオーバーホールの実施日や、その後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等、さらには、各構成部品毎の定期点検やオーバーホール後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等がある。さらには、軸受周辺の歯車、付属部品や、シール部材のメンテナンスに関する情報などが挙げられる。
シール部材のメンテナンスに関する情報については、ロールネック用軸受装置であるという特殊な事情を鑑み、そのシール部材への潤滑剤の供給時期や供給量を、ＩＣタグに入力すべき情報として扱うことが、シール部材の管理上便利である。
【００２９】
なお、この構成において、ＩＣタグ付き軸受装置が備えるＩＣタグと情報の交信を行うためには、そのＩＣタグ付き軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置を用いる必要がある。
このリーダライタ装置は、前記ＩＣタグのタグ側アンテナと情報の送受信が可能なリーダライタ側アンテナを備えたものである。すなわち、前記タグ側アンテナの突出部から伸びる磁束が、金属体に設けた孔の開口の縁よりも内側を通って、そのリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を構成できるものである。リーダライタ装置及びリーダライタ側アンテナは、その磁気閉回路を通じて情報の交信ができる限りにおいて、種々の構成を採用できる。
例えば、リーダライタ側アンテナの構成として、タグ側アンテナと同様に、少なくとも複数の突出部を有して、その各突出部が、タグ側アンテナの各突出部に対向する構成とすることができる。
【００３０】
すなわち、上記の構成は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したものである。
リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形が取れれば、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにできる。
【００３１】
また、ＩＣタグを取付けるべき金属体からなる軸受部品を、転がり軸受の内輪とする場合において、前記孔は前記内輪の内径面に開口して設けられ、前記孔は、前記ロールネックをハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナが対向できる位置にある構成を採用することができる。
【００３２】
ロールネック用軸受装置のメンテナンスは、前述のように、例えば、ロールのロールネックをハウジングから抜き取り、その後、転がり軸受の点検、修理を行い、そして、点検や修理を終えた又は別のロール、ロールネックを、転がり軸受を介してハウジングに取付ける手法で行われるのが一般的である。また、転がり軸受をハウジングから取り外した場合には、必要に応じて、その取り外した状態の転がり軸受を分解し、内外輪や転動体、保持器等の軸受部品の点検、修理を行った後、再度、組み立てを行う場合もある。
このとき、リーダライタ装置によってＩＣタグと情報の交信を行うためには、通常は、転がり軸受を分解した後、その分解により取り外した各部品にリーダライタ装置を近づけて情報の読み取りを行うこととなる。転がり軸受の端面は、シールケース等によって塞がれているのが通常であり、転がり軸受を分解しなければリーダライタ装置をＩＣタグに近づけることができないからである。
しかし、上記のように、ＩＣタグを収容する孔を、内輪の内径面に開口して設けることで、ロールネックをハウジングから抜き取った段階で、少なくとも内輪に設けられた孔及びＩＣタグが、そのロールネックを抜き取った後の空間に露出する。このため、転がり軸受を分解することなく、内輪に取付けられたＩＣタグと情報の交信を行うことができる。
【００３３】
このように、ＩＣタグを収容する孔を内輪の内径面に開口して設けるとき、前記孔は、前記内輪の転走面の軸方向一端を通り前記転がり軸受の軸心に直交する面と、その転走面の軸方向他端を通り前記転がり軸受の軸心に直交する面とに挟まれる範囲を避けて設けられる構成を採用することができる。
すなわち、ＩＣタグを収容する孔を、転動体からの荷重が大きく作用する転走面の裏面を避けて設けることにより、その孔内のＩＣタグに対する外力の作用を低く抑えることができる。
【００３４】
これらの各構成において、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されており、前記ＩＣタグは、前記基部又は前記突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。また、そのコアとして、例えば、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状である構成を採用することができる。
【００３５】
また、他の構成として、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されて一の突出部が他の突出部に囲まれており、前記ＩＣタグは、前記一の突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。
【００３６】
これらの構成について説明すると、一般に、電力や信号の高効率な伝達手段として、トランスやコイルが広く知られている。これらは一次側のコイルにより発生した磁束を効率よく二次側コイルに導くために、磁束が通りやすい、つまり透磁率が空気に比べて大きい珪素鋼板やフェライトコアを使って磁束を閉じ込め、効率良く伝達する仕組みである。
この発明は、これらの仕組みを応用し、リーダライタ側アンテナとタグ側アンテナとで２つのコイルを用いたものであり、すなわち、その２つのコイル（導体から成る線材）を、それぞれ、磁気閉回路を構成する透磁率の大きい素材から成るコアに巻いた構造のタグシステムを構成するようにしたものである。
【００３７】
リーダライタ側アンテナから発生した磁束は、コアの素材として透磁率の大きい素材、すなわち、強磁性体等を使うことによって、通常の空気中で使うアンテナに比べて大きな磁束密度となり、結合係数も大きくなる。また、この磁束は、透磁率が空気に比べて大きい磁性体のコア内部に大部分が閉じこめられるため、外部への漏れ磁束が小さくなる。
このことは、既に説明した、近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合のＩＣタグの性能が低下する理由である、漏れ磁束の悪影響をほぼ完全に取り除く効果がある。
【００３８】
同様のことがタグ側アンテナにも言える。リーダライタ側アンテナ（導体から成る線材を巻回したコア）とタグ側アンテナ（導体からなる線材を巻回したコア）とを対向させた構造にしたとしても、相互に接触している場合はもちろん、若干のギャップがあった場合でも、結合係数が下がり、共振周波数もずれるが、十分に動作可能となる。
なお、透磁率の大きい磁性材料で出来た一組のコアにコイルを巻くと、コイルのインダクタンスが増加するが、その増加する割合は、ＲＦＩＤタグのコアとアンテナのコアが密着した状態で一番大きく、両者のギャップが大きくなるに従い小さくなる。この係数はインダクタンス係数（ＡＬ）と呼ばれている。
このように、両コアのギャップの大きさによりコイルのインダクタンスが変化するので、通信距離が最大となる位置で、最適なインダクタンスが得られるように、コイルの巻き数を調整することが望ましい。
この状態でも、コアの一端から出た磁束が空気に比べて透磁率が大きい素材の端面（前記突出部の端面）に吸い込まれるイメージとなり、漏れ磁束は十分に小さく、周囲の金属体の影響を受けないＲＦＩＤシステムとなる。
【００３９】
次に、タグの小型化について説明する。
電池等の電源を内蔵しないパッシブタイプのＲＦＩＤタグでは、タグのＩＣチップを駆動するエネルギとして、リーダのアンテナから放射される磁界からの電磁誘導によってＲＦＩＤタグのコイルに発生する誘導電気をその動力源としている。
磁束密度が決まると、コイルの巻き数ｎとコイルの断面積Ｓによって、発生する電圧が決まる。
使用するＩＣチップの特性から、動作に必要な最低端子電圧が決っているので、タグを小型にしていくとコイルの断面積Ｓが小さくなり電圧が足りなくなってしまう。
コイル両端に発生する電圧Ｖは、次式で表される。
【数１】
【００４０】
よって、コイルが置かれた場の磁束密度が分かると動作可能な最小のコイル径が決まり、さらにコイルを小型にしようとすると、磁束密度を上げる必要がある。
本発明では、タグ側アンテナとリーダ側アンテナに、透磁率の高い材料を使った磁気閉回路を採用したことで、小型のアンテナでリーダ側アンテナに加える電力が小さくとも、タグ側アンテナにＩＣチップが動作可能な電圧を得ることができる。
同様に、小型のアンテナサイズでもタグ側からの応答信号も効率よく伝送することが可能である。
以上の原理により、今まで実現不可能であった小型のＲＦＩＤタグを実現することができた。
【００４１】
なお、前記コアとしては、例えば、磁性体の粉末を焼結又は成型したものを用いることができる。このとき、トロイダルコアを用いる場合は、磁性体の粉末を環状（リング状）に焼結又は成型する。それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視Ｃ字状のコアとしてもよい。また、環状を成すトロイダルコアに代えて、例えば、ロ字状のコアを用い、それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状のコアとしてもよい。
【００４２】
また、コアの製法は上記分割の手法には限定されず、基部で連結された少なくとも複数の突出部を有する形状となるように、磁性体の粉末を焼結又は成型してもよい。例えば、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状又はＣ字状等のコアとしてもよいし、また、基部で連結された３つの突出部を有する側面視Ｅ字状のコアとしてもよい。さらに、基部で連結されて同方向に突出する複数の突出部を有し、一の突出部が弧状又は環状、その他形状を成す他の突出部に囲まれているように形成された、ポット状のコアを採用することもできる。
【００４３】
磁性体の粉末としては、例えば、フェライト、カーボニル鉄、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらの化合物等の磁性材料を使用し、これらを、焼結又は成型させたものが好ましい。また、コアは、焼結材以外にも透磁率の高い材料、例えば、珪素鋼板、パーマロイ材、スーパーパーマロイ材等が利用でき、また渦電流による損失が問題にならないなら、積層材ではなくムクの材料を使っても実現可能である。
なお、コアの透磁率としては、１〜２０００であるのが好ましいが、実際的には２〜１００であれば問題はない。
【００４４】
また、リーダライタ側アンテナのコア及び線材の構成を、タグ側アンテナの構成と同様とし得るが、両者の形状や材質を変えることにより最適化することも可能である。
ここで、ＩＣタグのアンテナとリーダライタのアンテナとの間隔を０〜５ｍｍに設定し、コアの外形を幅２〜６ｍｍ、肉厚を１〜４ｍｍに設定して、確実に動作するＲＦＩＤシステムを実現することができた。
【００４５】
これらの各構成において、前記ＩＣタグの前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシング内に収容されている構成を採用することができる。
このとき、例えば、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、筒状を成すケーシング内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記ケーシングの筒軸方向一方の開口側へ臨む構成を採用することができる。
あるいは、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシングに設けた凹部内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記凹部の開口側へ臨む構成を採用することができる。
【００４６】
ＩＣタグのタグ側アンテナ及びＩＣチップが、ケーシング内に収容されることにより、仮に、金属体に外力を作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナやＩＣチップに加わることを抑制し得る。また、そのケーシングによって、タグ側アンテナ及びＩＣチップに異物が当たって損傷することも防止し得る。
なお、このケーシングは、金属製であっても樹脂製であってもよいが、前記タグ側アンテナの突出部が臨む側を閉じたケーシングを用いる場合には、少なくともその閉じる側の素材は、感度を低下させない素材、例えば、樹脂製であることが望ましい。
【００４７】
また、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップと、前記ケーシングの内面との間の空間に、充填材を配置した構成を採用することができる。
充填材を用いれば、タグ側アンテナ及びＩＣチップがケーシングに対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグの耐久性がより高まる。また、その充填材によって、ケーシング内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材の素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。
【００４８】
また、前記ＩＣタグは、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。また、前記ケーシングを用いる場合は、そのケーシングが、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。このとき、ケーシングは、接着剤によって直接孔内面に固定されていてもよいし、ケーシングと一体に固化した充填材が接着剤によって孔内面に固定されることで、ケーシングが間接的に孔内面に固定されていてもよい。
【００４９】
また、前記孔の底に凹状の接着剤溜まりを設け、その接着剤溜まり内に接着剤を配置した構成を採用すれば、ＩＣタグやケーシングの孔内面への接着強度をより高めることができる。
【００５０】
さらに、前記ケーシングの外周に雄ネジ部を設け、その雄ネジ部によって、前記ケーシングを前記孔にねじ込み固定する構成を採用することができる。
ケーシングが金属体の孔に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグの金属体への取付けが容易である。また、そのケーシングのねじ込み量（孔の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグのタグ側アンテナの位置（深さ）を、金属体の表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整も容易になる。
【００５１】
なお、このケーシングは、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。ケーシングが完全に孔内に入り込めば、ケーシングに異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。
【００５２】
また、そのケーシングとして、例えば、前記雄ネジ部が形成された部分（以下、「ねじ形成部」と称する）よりも太い頭部を有して、そのねじ形成部が孔の底側に、頭部が孔の開口側に位置するようにねじ込む構成とすることができる。このとき、金属体に形成される孔は、座繰り穴とすることが望ましい。
ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、その頭部に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その頭部の凹部に収納することができる。あるいは、そのねじ形成部と頭部とを前記ねじ込み方向に貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
【００５３】
ケーシングの他の構成としては、前記頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシングとしてもよい。このとき、ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、そのケーシングの端面（金属体の表面に向く側の端面）に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その凹部に収納することができる。あるいは、そのケーシングに、前記ねじ込み方向全長を貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
【００５４】
さらに、これらのケーシングに雄ネジ部を設けた構成において、前記雄ネジ部と前記孔の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
【発明の効果】
【００５５】
この発明は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したので、リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形を取ることができる。このため、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにでき、転がり軸受の金属体が備えるＩＣタグと外部のリーダライタ装置との間の情報の交信が確実にできるようになる。
【００５６】
すなわち、ＩＣタグのタグ側アンテナの一の突出部から出た磁束は、対向するリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナの一の突出部に殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナの他の突出部から出た磁束は、対向するタグ側アンテナの他の突出部に殆ど吸収される。このため、ＩＣタグが金属体に埋め込まれても、周囲の金属体の影響を受け難く、リーダライタ装置と確実に交信を行うことができる。
【００５７】
したがって、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置において、そのロールネック用軸受装置を構成する軸受部品が金属体である場合においても、非接触交信型のＩＣタグによる部品管理を実現することが可能となる。
【００５８】
また、このリーダライタ装置のアンテナモジュールと、タグ側アンテナやＩＣチップ等からなるＩＣタグモジュールは、耐熱性、耐薬品性、及び耐水性の高い素材を選ぶことによって、耐久性の高いＲＦＩＤシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施形態を示すＩＣタグ付き軸受装置の要部拡大断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の変形例を示す要部拡大断面図
【図３】ＩＣタグとリーダライタ装置との作用を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図４】図２の変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図５】図２のさらなる変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）はＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図６】この発明の他の実施形態を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す斜視図、（ｃ）はＩＣタグの底面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、ＩＣタグの金属体への設置構造を示す断面図
【図８】ケーシングの詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は斜視図
【図９】ＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す模式図
【図１０】従来例の断面図
【図１１】従来例のＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す説明図
【図１２】ロールネック用軸受装置の使用状態を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００６０】
この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、図１に示すように、外輪１と内輪２の間に転動体３を介在させた転がり軸受１０が備える金属体Ｍに、非接触交信型のＩＣタグ２０を取付けたロールネック用軸受装置である。
【００６１】
また、このロールネック用軸受装置が備えるＩＣタグ２０と情報の交信を行うためには、そのロールネック用軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置４０が用いられる（図２〜図４参照）。
【００６２】
転がり軸受１０は、圧延機におけるワークロールや中間ロール等、各種ロールのロールネック部を支持するために、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣと、水平ロールＲのロールネックＡとの間に配置される（図１２参照）。
この実施形態では、４列円すいころ軸受を採用しているが、他の構成からなる転がり軸受を採用してもよい。
【００６３】
転がり軸受１０は、図１に示すように、内外輪２，１間に形成される環状の軸受空間に、複数の転動体３が周方向に沿って複数配置されている。転動体３は、保持器４によって周方向に保持されている。
転動体３が配列された軸受空間内に、グリース等の潤滑剤が封入されている。また、その軸受空間の軸方向両端をシール部材７で密封することで、封入した潤滑剤の外部への漏れや、水やダスト等の軸受空間への侵入が防止される密閉型転がり軸受となっている。
【００６４】
ＩＣタグ２０は、図１に示すように、金属体Ｍである外輪１、内輪２、及び、軸受の軸方向外側に配置される外間座（シールケース）９の軸方向端面に開口する孔１１内に収容されている。
なお、ＩＣタグ２０を取付ける部品は、これらの外輪１や内輪２以外の他の部品の金属体Ｍであってもよい。例えば、軸方向に隣り合う外輪１，１間に配置される内間座８、外間座９に圧入されるシール部材７の芯金７ａ等とすることができる。
【００６５】
ＩＣタグ２０の各部品に対する取付位置は自由に設定できるが、この図１のように、各部品の軸方向端面にＩＣタグ２０を埋め込めば、転がり軸受１０に作用するラジアル荷重が、そのＩＣタグ２０に与える影響を少なくすることができる。ＩＣタグ２０に作用する外力は、できる限り少ないことが望ましい。なお、外力の影響に関し問題が生じない場合は、ＩＣタグ２０の各部品に対する取付位置を、その部品の内径面側や外径面側等とすることもできる。
【００６６】
この各金属体Ｍに取付けられたＩＣタグ２０に記憶された情報を読み取る場合には、例えば、圧延機のハウジングから、ロールＲ、ロールネックＡとともに転がり軸受１０を取り外し、ＩＣタグ２０を露出させた後、そのＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近させることとなる。このとき、そのＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近できる程度にまで、転がり軸受１０やその周辺の部材を分解した後、行う場合もある。
もちろん、部品の分解を伴わずに、ＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近できる場合には、その分解は不要である。
【００６７】
例えば、ロールネック用軸受装置が備える転がり軸受１０の内輪２にＩＣタグ２０を取付ける場合においては、特に、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、その内輪２の内径面に開口して設けた構成とすることが有効である。
【００６８】
すなわち、例えば、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、孔１１を、内輪２の内径面に開口して設けることによって、その孔１１が、ロールネックＡをハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４が対向できる位置にある構成を採用することができる。ここで、リーダライタ側アンテナ４４が対向できる位置とは、そのリーダライタ装置４０が、孔１１内のＩＣタグ２０と情報の送受信が可能な状態を意味する。すなわち、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが対向することにより、そのタグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束が、内輪２に設けた孔１１の開口の縁よりも内側を通って、そのリーダライタ側アンテナ４４との間で磁気閉回路を構成できる位置関係である。
【００６９】
ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、内輪２の内径面に開口して設けることで、ロールネックＡをハウジングから抜き取った段階で、ＩＣタグ２０を収容する孔１１が、そのロールネックＡを抜き取った後の空間に露出するので、その空間にリーダライタ装置４０を差し入れることで、転がり軸受１０を分解することなくそのＩＣタグ２０と情報の交信を行うことができる。
【００７０】
このように、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を内輪２の内径面に開口して設けるとき、その孔１１は、内輪２の転走面２ｃの軸方向一端を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａと、その同じ転走面２ｃの軸方向他端を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂとに挟まれる範囲を避けて設けられる構成を採用することができる。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、いずれも、図１と同様の４列の円すいころ軸受けの要部拡大図であり、その４列のうち、軸方向他端寄り（図中右寄り）の２列の転走面２ｃを備える内輪２にＩＣタグ２０を取付けたものを示している。なお、もう一方の内輪２、すなわち、軸方向一端寄り（図中左寄り）の２列の転走面２ｃを備える内輪２にも、同様な構成でＩＣタグ２０が取付けることができる。
【００７１】
図２（ａ）は、その軸方向他端寄り（図中右寄り）の内輪２に対し、軸方向外側の小鍔側の端部に、孔１１及びＩＣタグ２０を設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、他端側（図中右側）の転走面２ｃの軸方向他端（右側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂよりもさらに軸方向他端側（図中右側）に、ＩＣタグ２０を取付けている。この例では、ＩＣタグ２０を収容する孔１１は、シール部材７や外間座（シールケース）９の内径側に位置する部分に設けられている。
【００７２】
図２（ｂ）は、同じくその内輪２に対し、大鍔の内径側に孔１１及びＩＣタグを設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、一端側（図中左側）の転走面２ｃの軸方向他端（右側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂよりも軸方向他端側（図中右側）で、且つ、他端側（図中右側）の転走面２ｃの軸方向一端（左側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａよりも軸方向一端側（図中左側）にＩＣタグ２０を取付けている。
【００７３】
図２（ｃ）は、同じくその内輪２に対し、軸方向内側の小鍔側の端部に、孔１１及びＩＣタグ２０を設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、一端側（図中左側）の転走面２ｃの軸方向一端（左側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａよりもさらに軸方向一端側（図中左側）に、ＩＣタグ２０を取付けている。
【００７４】
このように、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、転動体３からの荷重が大きく作用する転走面２ｃの裏面を避けて設けることにより、その孔１１内のＩＣタグ２０に対する外力の作用を低く抑えることができる。
【００７５】
このＩＣタグ２０に記憶させる情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置に対する製品情報（型式、製造番号等）やメンテナンス情報が挙げられる。メンテナンス情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置を構成する各種部品の識別情報や、その部品毎の過去のメンテナンスの履歴がある。
【００７６】
その履歴とは、例えば、ロールネック用軸受装置の定期点検やオーバーホールの実施日や、その後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等、さらには、各構成部品毎の定期点検やオーバーホール後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等がある。さらには、軸受周辺の歯車、付属部品や、シール部材７のメンテナンスに関する情報などが挙げられる。
シール部材７のメンテナンスに関する情報については、ロールネック用軸受装置であるという特殊な事情を鑑み、そのシール部材７への潤滑剤の供給時期や供給量を、ＩＣタグ２０に入力すべき情報として扱うことが、シール部材７の管理上便利である。
【００７７】
ＩＣタグ２０の構成について説明する。ＩＣタグ２０は、透磁率の大きい素材から成るコア２２に、導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成している。ここで、透磁率の大きい素材とは、すなわち強磁性体等であり、例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト等からなる素材が挙げられる。
【００７８】
コア２２は、図３に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部２２ａ，２２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ同士が円弧状の基部２２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア２２の両端部である。
【００７９】
この実施形態では、コア２２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。トロイダルコアとは、磁性体の粉体を環状に焼結したものである。磁性体の粉体としては、カーボニル鉄、フェライト等の各種磁性材料を使用することができる。なお、このような分割を伴わずに、前記磁性体を側面視Ｃ字状に焼結したものであってもよい。
【００８０】
また、この実施形態では、その対の突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係（前記突出方向や、突出部２２ａ，２２ｃ同士を結ぶ方向等への位置関係）や向きは自由に設定できる。
【００８１】
ＩＣチップ２３は、そのコア２２に巻回された線材２１の両端部に接続されている。ＩＣチップ２３は、後述のリーダライタ側アンテナ４４からの磁界を、タグ側アンテナ２４が受け取ることで、その駆動電力を得るとともに必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する機能を有する。
【００８２】
図３に示すように、タグ側アンテナ２４の対の突出部２２ａ，２２ｃは、金属体Ｍの孔１１内において、その孔１１の開口側へ臨んでいる。つまり、対の突出部２２ａ，２２ｃの端面は、孔１１の開口側へ向いている。
【００８３】
リーダライタ装置４０の構成を説明する。リーダライタ装置４０は、ＩＣタグ２０と同様に、透磁率の大きい素材から成るコア４２に、導体から成る線材４１を巻回してリーダライタ側アンテナ４４を構成している。その素材については、タグ側アンテナ２４のコア２２の場合と同様である。
【００８４】
リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の形状は、タグ側アンテナ２４のコア２２と同様であり、図３に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部４２ａ，４２ｃを有し、その突出部４２ａ，４２ｃ同士が円弧状の基部４２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア４２の両端部である。コア４２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。
【００８５】
また、このコア４２に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。
通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる。
【００８６】
ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図３に示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃに、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃの位置が合致するように対向させる。
【００８７】
この状態で、図３に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
【００８８】
このとき、コア２２，４２を形成した分割前のトロイダルコアは環状であり、しかも透磁率が大きい素材である。このコアに、導体からなる線材を巻き回してコイル状とすると、導線コイルから発生した磁束の大部分がコア内に留まり、磁束が殆どコア外に洩れることがない。この作用によって、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれていても、磁束は周囲の金属体Ｍの影響を受けにくくなる。また、同一構造のタグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが向き合うことで、両アンテナ２４，４４は、トロイダルコアと同形状の環状を成すことによって、確実に交信を行うことができる。
すなわち、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａから出た磁束は、対向するリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａに殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃに殆ど吸収される。このため、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれても、周囲の金属体Ｍの影響を受け難く、リーダライタ装置４０と確実に交信を行うことができる。
また、本ＲＦＩＤタグシステムで採用した閉磁気回路技術（Ｃｌｏｓｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｏｏｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のさらなる利点として、アンテナから放射する磁束をコア内部に閉じ込める効果が大きく、その結果、アンテナ端から自由空間に放射される電磁気エネルギが小さいことが挙げられる。このことは、本システムが他の電子機器に与える影響が非常に小さいことを意味する。
【００８９】
この実施形態では、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されている。また、各突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄがケーシング３０の筒軸方向一方の開口側へ臨む構成となっている。
【００９０】
ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されることにより、仮に、金属体Ｍに外力が作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナ２４やＩＣチップ２３に加わることを抑制し得る。また、そのケーシング３０によって、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３に異物が当たって損傷することも防止し得る。
【００９１】
さらに、この実施形態では、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３と、ケーシング３０の内面３５との間の空間に充填材ａを配置している。
充填材ａを用いれば、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３がケーシング３０に対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグ２０の耐久性がより高まる。また、その充填材ａによって、ケーシング３０内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材ａの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。また、このケーシング３０内への充填材ａの素材を、接着剤とすることもできる。
【００９２】
このＩＣタグ２０を収容したケーシング３０は、金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ケーシング３０をよりしっかりと固定するためには、図３に示すように、ケーシング３０と金属体Ｍの孔１１の内面との間に充填材ｂを配置することが望ましい。この充填材ｂの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができるが、特に、接着剤とすることが望ましい。充填材ｂは、その弾性によって、ＩＣタグ２０を振動やケーシング３０の変形から保護する効果も発揮する。
【００９３】
なお、ケーシング３０を用いない場合、ＩＣタグ２０を金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ＩＣタグ２０をよりしっかりと固定するためには、前記充填材ｂを用いることが望ましい。
【００９４】
この発明のＩＣタグ２０の変形例を、図４に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視コ字状のコア２２，４２を採用したものである。
【００９５】
各コア２２，４２は、図４に示すように、同方向に向かって直線状に突出する対の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃ同士が，直線状の基部２２ｂ，４２ｂで連結されている。すなわち、タグ側アンテナ２４、リーダライタ側の各突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃは、それぞれ側面視コ字状を成すコア２２，４２の両端部である。
【００９６】
この変形例において、コア２２，４２は、例えば、ロ字状を成すコアを２つに分割したものを採用することができる。その素材については、トロイダルコアの場合と同様である。また、このような分割を伴わずに、磁性体を側面視コ字状に焼結したものであってもよい。
【００９７】
この発明のＩＣタグ２０のさらなる変形例を、図５に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、図中に示すように、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視Ｅ字状のコア２２，４２を採用したものである。
各コア２２，４２に巻回される線材２１，４１は、同方向に向かって直線状に突出する３本の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃのうち、それぞれ中央の突出部２２ａ，４２ａに巻回される。
【００９８】
磁束は、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の両端の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の両端の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
【００９９】
他の実施形態を、図６に示す。この実施形態は、ポット形状のコア２２を採用したものである。コア２２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部２２ｃは、中央の突出部２２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
また、中央に位置する円柱状の一の突出部２２ａと、両側の弧状の突出部２２ｃとは、円盤状を成す基部２２ｂで連結されている。
【０１００】
このＩＣタグ２０では、中央の一の突出部２２ａの外周面に導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成し、ＩＣチップ２３をその線材２１の両端部に接続したものである。コア２２の一の突出部２２ａに巻回される線材２１は、弧状を成す他の突出部２２ｃ，２２ｃの間の切欠部２２ｅからコア２２外へ引き出されてＩＣチップ２３に至っている。
【０１０１】
また、リーダライタ側アンテナ４４についても、タグ側アンテナ２４と同様の構成であり、ポット形状のコア４２を採用したものである。コア４２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）４２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部４２ｃは、中央の突出部４２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
また、中央に位置する円柱状の一の突出部４２ａと、両側の弧状の突出部４２ｃとは、円盤状を成す基部４２ｂで連結されている。
【０１０２】
また、このコア４２の一の突出部４２ａの外周面に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。コア４２の一の突出部４２ａに巻回される線材４１は、弧状を成す他の突出部４２ｃ，４２ｃの間の切欠部４２ｅからコア４２外へ引き出されてリーダライタ４３のマッチング回路４５へと至っている。
通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる点は同様である。
【０１０３】
なお、各コア２２，４２において、中央の一の突出部２２ａ，４２ａと周壁部を成す他の突出部２２ｃ，４２ｃの各端面２２ｄ，４２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、両突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃの端面２２ｄ，４２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係や向きは自由に設定できる。
【０１０４】
この実施形態において、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図６（ａ）に示すように、タグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａの位置が、また、タグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃの位置が合致するように、両アンテナ２４，４４同士を対向させる。
【０１０５】
この状態で、図６（ａ）に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
【０１０６】
すなわち、磁束は、図６（ａ）に示すように、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央に位置する一の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央に位置する一の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の外縁に位置する他の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の外縁に位置する他の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
【０１０７】
このとき、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさであり、且つ、それぞれ、一の突出部２２ａ，４２ａを囲むように、平面視円形の他の突出部２２ｃ，４２ｃが配置されたものとなっている。このため、一の突出部２２ａ，４２ａの位置（一の突出部２２ａ，４２ａの中心軸同士の位置）を合致させておけば、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０とが、その中心軸周りいかなる相対方位にあっても、他の突出部２２ｃ，４２ｃ同士の位置は受送信可能な状態に合致する。
すなわち、このポット型のコア２２，４２を採用したＩＣタグ２０、及びリーダライタ装置４０は、全方位タグとして機能し得るものであり、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とのアンテナ中心を合わせれば十分であり、双方の中心軸周りに関しては無指向性で角度合わせが不要となるので、読み取り作業が容易で、かつ確実になる。
【０１０８】
このように、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが、双方の中心軸周りに関して無指向性であれば、ロールネック用軸受装置において、転がり軸受１０を分解せずに行うＩＣタグ２０との情報の交信の際に有利である。
【０１０９】
すなわち、ロールネック用軸受装置では、前述のように、内輪２の内径面に開口する孔１１を設けてＩＣタグ２０を収容することで、ロールネックＡをハウジングから抜き取った段階で、そのロールネックＡを抜き取った後の空間にリーダライタ装置４０を差し入れることで、転がり軸受１０を分解することなくそのＩＣタグ２０と情報の交信を行うことができる。
このとき、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが、その中心軸周りに無指向性であることにより、手狭な転がり軸受１０内の空間（内輪２の内側の空間）において、アンテナ２４，４４同士の位置合わせを容易に行うことができる。
【０１１０】
なお、この実施形態では、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４は、それぞれ中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａ，４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃ，４２ｃに囲まれたものを採用したが、一の突出部２２ａは円柱状のものに限定されず、例えば、角柱状のものや円錐台状、角錐台状のものなど各種形状を採用し得る。また、他の突出部２２ｃは、一の突出部２２ａ，４２ａの外周に連続的又は断続的な周壁部を形成するものであればよく、導線２１，４１の引き出し箇所を確保できる限り、例えば、全周に亘る環状の突出部２２ｃ等としてもよい。
なお、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさが一般的であるが、例えばリーダライタ側アンテナ４４をタグ側アンテナ２４に比べて大きくしたり、又はその逆の組み合わせでも十分機能することが可能である。
【０１１１】
さらに、他の実施形態を図７（ａ）に示す。この実施形態は、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０に設けた凹部３１内に収容されたものである。この凹部３１が、金属体Ｍの孔１１の開口側に向くように、ケーシング３０は金属体Ｍに固定される。
【０１１２】
ケーシング３０の凹部３１内において、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ａの端面は、その凹部３１の開口側へ、すなわち、金属体Ｍの孔１１の開口側へ臨んでいる。なお、ＩＣタグ２０やそれに対応するリーダライタ装置４０の構成は、前述のいずれの実施形態のものでも採用可能である。
【０１１３】
また、ケーシング３０の外周には雄ネジ部３２が設けられている。ケーシング３０は、その雄ネジ部３２によって、金属体Ｍの孔１１にねじ込み固定される。このとき、孔１１の内面には、予めその雄ネジ部３２に対応する雌ネジ部が形成されていることが望ましいが、雄ネジ部３２のねじ込みによって、孔１１の内面に雌ネジ部が形成されるいわゆるタッピングビスの形態としてもよい。
【０１１４】
ケーシング３０が金属体Ｍの孔１１に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグ２０の金属体Ｍへの取付け、及びその取り外しが容易である。また、ＩＣタグ２０の再利用も容易に可能となる。
【０１１５】
また、そのケーシング３０の孔１１へのねじ込み量（孔１１の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の位置（深さ）を、金属体Ｍの表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整が容易になる。なお、前述の筒状のケーシング３０等、他の形状からなるケーシング３０を採用した場合にも、このような雄ネジ部３２を設けた構成とすることができる。
【０１１６】
なお、このケーシング３０は、図７に示すように、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。特に、ねじの頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシング３０とするとよい。このように、ケーシング３０が完全に孔１１内に入り込めば、ＩＣタグ２０やケーシング３０に異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。また、ＩＣタグ２０を取付けた後の金属体Ｍの表層の加工も可能となる。
【０１１７】
この図７（ａ）に示す実施形態では、金属体Ｍの孔１１の底の形態を、その深さを増すにつれて徐々に縮径するテーパー状（すり鉢状）としている。また、ケーシング３０の底の形態を、その孔１１の底にぴったりと面接触するテーパー形状している。
このため、ケーシング３０をねじ込んで、そのケーシング３０の底を孔１１の底にぴったりと面接触させれば、その接触面間の摩擦力によって、ケーシング３０の緩み止めに寄与し得る。
【０１１８】
また、他の形態として、例えば、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、前記孔１１の底に凹状の接着剤溜まり３４を設けることもできる。この接着剤溜まり３４には、充填材ｃを配置することができる。この充填材ｃとして接着剤を採用すれば、ＩＣタグ２０やケーシング３０の孔１１内面への接着強度をより高めることができる。
【０１１９】
さらに、ケーシング３０の雄ネジ部３２と孔１１の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
【０１２０】
ケーシング３０は、孔１１の開口側に向く面に設けた操作部３３に、操作用の治具等を差し入れることによって、ねじ込み及びその逆方向の回転操作が可能である。この操作部３３は、例えば、平面視六角形の操作用孔として、その操作用孔内に一般的な六角レンチを差し入れる構成とできる。この操作用孔の形状、位置は自由に決定できるので、操作部３３は、例えば、マイナスドライバ、プラスドライバーやトルクスドライバー等に対応した形状の凹部等としてもよい。
【０１２１】
また、図８に示すように、筒状を成すイモネジ式のケーシング３０を採用する場合は、図中に示すように、その筒軸方向一方の端部において、すりわり溝からなる操作部３６を設けることができる。
【０１２２】
ここで、リーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４単体の動作を考える。図９に示すように、リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の一方の突出部４２ａから出た磁束は、空気中に放出されコア４２の他方の突出部４２ａに入ることになる。この場合、図中の横方向を水平と考えると、図中のＡの位置における磁束は、ほぼ水平に通ることとなり、一般的なＩＣタグ１０１をこの位置に置くと、垂直（図中上下方向）に置いたときに感度が最大となる。
この点、従来は、一般的なＩＣタグ１０１を、図のように上下方向を向いたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナと対向して水平に置いたときに、その通信距離は最大となり、垂直に置くと感度はほぼ０となって、通信することができないものであった。
この発明のリーダライタ側アンテナ４４を利用することによって、垂直に置かれたＩＣタグ１０１を最大感度をもって読み書きすることができるＲＦＩＤシステムを実現すことが可能となった。
【０１２３】
なお、これらの各実施形態において、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４とリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４との間隔は殆ど０であるが、５ｍｍ程度までは十分に交信することができる。そして、間隔が０〜５ｍｍ程度であれば、トロイダルコアの外径５ｍｍ、肉厚３ｍｍ程度の超小型タグであっても、十分に機能する。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 外輪
２ 内輪
３ 転動体
４ 保持器
７ シール部材
７ａ 芯金
７ｂ シールリップ
７ｃ ばね部材
８ 内間座
９ 外間座
１０ 転がり軸受
１１ 孔
２０，１０１ ＩＣタグ
２１ 線材
２２ コア
２２ａ 突出部（一の突出部）
２２ｂ 基部
２２ｃ 突出部（他の突出部）
２２ｄ 端面
２２ｅ 切欠部
２３，１０３ ＩＣチップ
２４，１０４ タグ側アンテナ
３０ ケーシング
３１ 凹部
３２ 雄ネジ部
３３，３６ 操作部
３４ 接着剤溜まり
３５ 内面
４０，１１０ リーダライタ装置
４１ 線材
４２ コア
４２ａ 突出部（一の突出部）
４２ｂ 基部
４２ｃ 突出部（他の突出部）
４２ｄ 端面
４２ｅ 切欠部
４３，１１３ リーダライタ（回路）
４４，１１４ リーダライタ側アンテナ
４５，１１５ マッチング回路
１２１ 座繰り穴
１２１ａ 底
１２１ｂ 開口
Ａ ロールネック（軸）
Ｍ 金属体
ａ，ｂ 充填材（接着剤）
ｃ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延機等におけるワークロールや中間ロール等、各種ロールのロールネック部を支持するために、ロールネック用軸受装置が用いられる。
このロールネック用軸受装置としては、例えば、鉄鋼圧延機等においては、大荷重に対応した４列円すいころ軸受や複列円すいころ軸受等が用いられる。また、これらの転がり軸受は、例えば、図１２に示すように、その軸受の両端部にシールを設けた密封型転がり軸受となっている。
【０００３】
密封型転がり軸受は、図１２に示すように、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣに、水平ロールＲのロールネック（軸）Ａを支持するように転がり軸受１０が組み込まれている。また、その転がり軸受１０の転動体３が配列された内外輪２，１の間の軸受空間にグリース等の潤滑剤を封入している。その軸受空間の軸方向両端をシール部材７で密封することで、封入した潤滑剤の外部への漏れや、水やダスト等の軸受空間への侵入を防止するようにしている。なお、図中の符号４は、転動体３を保持する保持器を示し、符号９は、シール部材７が圧入される外間座を示している。
【０００４】
また、特に、鉄鋼圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置は、ロール冷却水や圧延潤滑油を分散させたエマルション等の水が多量に飛散する環境で使用され、また、軸受内外での温度差の発生により軸受内部が負圧になることがあることから、シール部材７として、弾性体で形成されたシールリップ７ｂと金属製の芯金７ａ、及び、ばね部材７ｃとを有する構成を採用している。すなわち、シールリップ７ｂによる内輪側摺接面への緊迫圧力を、環状のばね部材７ｃで補強する構成を採用し、適切な緊迫力を確保している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、ロールネック用軸受装置は、過酷な条件で使用されることが多く、そのメンテナンスは頻繁に行う必要がある。メンテナンスは、例えば、ロールＲのロールネックＡをハウジングから抜き取り、その後、転がり軸受１０の点検、修理を行い、そして、点検や修理を終えた又は別のロールＲ、ロールネックＡを、転がり軸受１０を介してハウジングに取付ける手法で行われるのが一般的である。また、転がり軸受１０をハウジングから取り外した場合には、必要に応じて、その取り外した状態の転がり軸受１０を分解し、内外輪２，１や転動体３、保持器４等の軸受部品の点検、修理を行った後、再度、組み立てを行う場合もある。
また、シール部材７への潤滑剤の供給も適宜行われる。このようなメンテナンスを怠ると、シール部材７の摩擦熱による硬化、摩耗、シール性の低下を生じる可能性があるからである。また、シール部材７近傍の潤滑剤が不足すると、シール部材７の摩耗が促進されるからである。
【０００６】
ロールネック用軸受装置に対する製品情報、メンテナンスの記録は、従来から、メーカーやユーザーが備える記録用の帳簿やパソコン等によって管理されている。例えば、設備に不具合が生じた場合や、メンテナンスを行う際に、軸受部品に打たれた刻印を確認し、その部品情報に基づいて、帳簿やパソコン等で、部品の識別情報や過去のメンテナンスの履歴を確認している。その履歴とは、例えば、定期点検やオーバーホールの実施日や稼働時間、軸受周辺の歯車やシール部材のメンテナンスに関する情報などである。
【０００７】
ところで、近年、非接触通信により情報の交信が可能なＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いたＩＣタグの小型化、低廉化が進み、既に、物流関係の分野を中心に広く使用されている。
このＩＣタグの技術は、特に、機械関係の分野においても用いられつつある。例えば、特許文献２，３には、車輪用軸受装置等に用いられる転がり軸受において、その構成部品にＩＣタグを取付けた技術が開示されている。ＩＣタグには、その部品の種類や製造時期、製造ロット、製造履歴などの各種識別情報を記憶させることができる。
【０００８】
これらの技術によれば、部品の保管時、流通時、使用前、使用中、使用後等の適宜の時期に、そのＩＣタグに記憶された情報を読み取れば、即座にその部品の識別情報を把握することができる。したがって、例えば、メンテナンス時や故障時等において、従来のように、部品に打たれた刻印を確認し、メーカー等が備えるコンピュータや帳簿で、部品の識別情報を調べる手間を回避できる。
【０００９】
しかし、ロールネック用軸受装置に用いられる軸受部品は、一般的に金属製である。このため、ＩＣタグを金属体に取付けると、そのＩＣタグが備えるアンテナから発信される磁束が金属体の影響を受けることで、タグの感度を大幅に低下させてしまう。タグの感度が大幅に低下すると、外部のリーダライタ装置との間で適正な交信を行うことができない、あるいは、通信距離が大幅に短くなるという問題を生じる。
なお、一般に、導電率の高い素材（例えば、金属材料）や、透磁率の大きい素材（例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト（磁性材料）等からなる素材）に、ＩＣタグのアンテナから発信される磁束を通過させると、タグの感度を低下させてしまうことが知られている。以下、これらのタグの感度を低下させる素材を「金属体」と総称する。
【００１０】
このため、金属体からなる機械部品にＩＣタグを取付ける場合は、ＩＣタグを、例えば、アンテナ全体が金属体の表面から突出するように貼り付けて固定したり、あるいは、シール部材やセンサーケース等の付属の樹脂部材に埋め込んで固定したりしている（例えば、特許文献２，３参照）。
【００１１】
また、金属体にＩＣタグを埋め込んで固定するために、例えば、図１０に示すように、座繰り穴１２１を設けた技術もある。座繰り穴１２１は、その穴の底１２１ａ側から、金属体Ｍの表面への開口１２１ｂ側に向かうにつれて徐々にその内径が拡がっている。
このため、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束は、図中の矢印のように、金属体Ｍを比較的短い距離で通過し、外部のリーダライタ装置のアンテナ（図示せず）へ至りやすいようになっている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１７７８６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３８１８９号公報
【特許文献３】特開２００６−４６５５８号公報
【特許文献４】特開２００６−５３６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記図１０に記載のＩＣタグ１０１の固定構造によれば、金属体Ｍに座繰り穴１２１を設けているので、ＩＣタグ１０１の周囲に空間が存在する。このため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度を維持する上で、ある程度の効果は期待できる。
【００１４】
しかし、この技術においても、ＩＣタグ１０１のアンテナから発信される磁束が、完全に金属体Ｍを避けて通ることはできない。アンテナから伸びる磁束は、図中に示すように、そのアンテナから金属体Ｍの表面に対して並行な向き（図中の左右の向き）に発信され、その後、カーブを描いて外部のリーダライタ装置側（図中の上方）に向かうからである。このように、磁束の一部は金属体Ｍに当たるため、ＩＣタグ１０１とリーダライタ装置との間の感度の低下は避けられない。
【００１５】
また、磁束の金属体Ｍへの干渉を少なくするために、座繰り穴１２１の内径をさらに大きくする手段も考えられる。しかし、座繰り穴１２１の内径を大きくすることは、ＩＣタグ２０の固定状態を不安定にする。また、ＩＣタグ１０１の周囲の空間を大きくすると、ＩＣタグ１０１が損傷しやすくなるので好ましくない。
【００１６】
この磁束の金属体Ｍへの干渉について、さらに詳しく説明すると、従来からの一般的なＲＦＩＤシステムは、例えば、図１１に示すような構成を有している。
【００１７】
図中に示すように、離れた位置から、そして広い範囲にある、多くのＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）１０１を同時に読むという要求を満たすために、リーダライタ装置１１０のリーダライタに接続されたアンテナ（以下、「リーダライタ側アンテナ」と称する）１１４は、ある程度大きく作られている。そして、この構造のリーダライタ側アンテナ１１４から、読み取りに必要な１３．５６ＭＨｚの磁界が自由空間に広い範囲に亘って放出される。
読取り可能範囲にＩＣタグ１０１が存在すると、リーダライタ側アンテナ１１４からの磁界をＩＣタグ１０１のアンテナ（以下、「タグ側アンテナ」と称する）１０４が受け取り、ＩＣチップ１０３の駆動電力を得るとともに、必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する。
このシステムが有効に機能するよう、リーダライタ装置１１０のアンテナ回路とＩＣタグ１０１のアンテナ回路とを動作周波数である１３．５６ＭＨｚに正しく同調し、同時に整合させる回路１１３，１１５が組み込まれている。
【００１８】
このシステムの近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合に、ＩＣタグ１０１の性能が低下する原因は幾つか存在する。
【００１９】
第一に、近傍の金属体がリーダライタ側アンテナ１１４とタグ側アンテナ１０４に対してショートサーキットを形成してしまい、リーダライタ側アンテナ１１４の磁界を減ずるように働き、ＩＣタグ１０１への伝送エネルギが減ってしまい、感度が低下することである。
すなわち、リーダライタ側アンテナ１１４から発射された磁束ループが金属体を横切ることによって渦電流を発生し、それが金属体のショートサーキット内で熱として消費される。この結果、ＲＦＩＤタグに伝達されるエネルギーが減少する。また、ＲＦＩＤタグからリーダライタ側アンテナ１１４への返答も、同様にエネルギーが減少するので、通信距離が短くなったり、全く通信できない状態になる。
【００２０】
この現象を防止するには、このショートサーキットを通る磁束の数を減らすことが効果的である。磁気シールドシートをＩＣタグ１０１と金属体との間に挟む等の対策は、このような理由による。
【００２１】
第二に、共振回路の近傍に金属体（導電体）が存在すると、共振周波数がずれてしまうという問題が挙げられる。
【００２２】
電磁気学の法則から、導電物質に磁束が通ると、ＬＣ共振回路を構成するコイルのインダクタンスが実質的に小さくなり、共振周波数が高くなってしまう。反対にコイルの近傍に磁性体があると、透磁率に比例してコイルを通過する磁束は増えるため、実質的なインダクタンスが大きくなり、共振周波数は低くなってしまう。
一般的に、ＩＣタグ１０１の通信距離を延ばすために、共振周波数でのＱ（品質係数）は適度に大きく設定されているので、周波数が一致している時には、伝送効率が高くなっているが、周波数がずれてしまうと、極端に効率が低くなり、ＩＣタグ１０１の感度が低下する。
この対策としては、共振周波数の変化を前もって補正するよう、共振回路の共振周波数を調整することが有効である。また、金属体との間に磁性体シートを挟み金属体の影響を小さくする方法がある。上記第一の問題に対する対策で有効であった磁性体シートを挟む手法により、インダクタンスを増加方向に調整することが可能であるので、すべての影響を考慮した上で共振周波数を調整する必要がある。
【００２３】
しかし、上記の各対策をとっても、従来の技術では、金属体の影響を完全に無くすことは難しく、ＩＣタグ１０１を金属体に取付ける限り、一般的に感度は低下する。また、対策を取っても、アンテナのサイズが極端に小さかったり、金属体や磁性体との距離を十分に取れない場合は、確実に動作するＲＦＩＤシステムを作ることは不可能であった。
【００２４】
そこで、この発明は、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置において、非接触交信型のＩＣタグによる部品管理を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の課題を解決するために、この発明は、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースに、ロールネックを支持するように転がり軸受が組み込まれ、その転がり軸受の転動体が配列された内外輪の間の軸受空間に潤滑剤を封入させたロールネック用軸受装置において、前記転がり軸受を構成する金属体からなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグを取付け、前記ＩＣタグは、そのＩＣタグが備えるタグ側アンテナと、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、前記ＩＣタグは、前記金属体の表面に開口する孔内に収容されて、前記タグ側アンテナは少なくとも複数の突出部を有してその各突出部が前記孔の開口側へ臨み、前記各突出部から伸びる磁束が、前記孔の開口の縁よりも内側を通って前記孔の外部へ至ることで、前記ＩＣタグと前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できる構成を採用した。
【００２６】
ここで、金属体からなる軸受部品としては、例えば、転がり軸受を構成する軸受部品、すなわち、内輪、外輪、軸方向に隣り合う外輪間に配置される内間座、軸受の軸方向外側に配置される外間座、シール部材が備える金属性の芯金等とすることができる。また、ハウジングを構成する金属体に、同様なＩＣタグを取付けることもできる。
【００２７】
このＩＣタグに記憶させる情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置に対する製品情報（型式、製造番号等）やメンテナンス情報が挙げられる。メンテナンス情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置を構成する各種部品の識別情報や、その部品毎の過去のメンテナンスの履歴がある。
【００２８】
その履歴とは、例えば、ロールネック用軸受装置の定期点検やオーバーホールの実施日や、その後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等、さらには、各構成部品毎の定期点検やオーバーホール後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等がある。さらには、軸受周辺の歯車、付属部品や、シール部材のメンテナンスに関する情報などが挙げられる。
シール部材のメンテナンスに関する情報については、ロールネック用軸受装置であるという特殊な事情を鑑み、そのシール部材への潤滑剤の供給時期や供給量を、ＩＣタグに入力すべき情報として扱うことが、シール部材の管理上便利である。
【００２９】
なお、この構成において、ＩＣタグ付き軸受装置が備えるＩＣタグと情報の交信を行うためには、そのＩＣタグ付き軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置を用いる必要がある。
このリーダライタ装置は、前記ＩＣタグのタグ側アンテナと情報の送受信が可能なリーダライタ側アンテナを備えたものである。すなわち、前記タグ側アンテナの突出部から伸びる磁束が、金属体に設けた孔の開口の縁よりも内側を通って、そのリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を構成できるものである。リーダライタ装置及びリーダライタ側アンテナは、その磁気閉回路を通じて情報の交信ができる限りにおいて、種々の構成を採用できる。
例えば、リーダライタ側アンテナの構成として、タグ側アンテナと同様に、少なくとも複数の突出部を有して、その各突出部が、タグ側アンテナの各突出部に対向する構成とすることができる。
【００３０】
すなわち、上記の構成は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したものである。
リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形が取れれば、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにできる。
【００３１】
また、ＩＣタグを取付けるべき金属体からなる軸受部品を、転がり軸受の内輪とする場合において、前記孔は前記内輪の内径面に開口して設けられ、前記孔は、前記ロールネックをハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナが対向できる位置にある構成を採用することができる。
【００３２】
ロールネック用軸受装置のメンテナンスは、前述のように、例えば、ロールのロールネックをハウジングから抜き取り、その後、転がり軸受の点検、修理を行い、そして、点検や修理を終えた又は別のロール、ロールネックを、転がり軸受を介してハウジングに取付ける手法で行われるのが一般的である。また、転がり軸受をハウジングから取り外した場合には、必要に応じて、その取り外した状態の転がり軸受を分解し、内外輪や転動体、保持器等の軸受部品の点検、修理を行った後、再度、組み立てを行う場合もある。
このとき、リーダライタ装置によってＩＣタグと情報の交信を行うためには、通常は、転がり軸受を分解した後、その分解により取り外した各部品にリーダライタ装置を近づけて情報の読み取りを行うこととなる。転がり軸受の端面は、シールケース等によって塞がれているのが通常であり、転がり軸受を分解しなければリーダライタ装置をＩＣタグに近づけることができないからである。
しかし、上記のように、ＩＣタグを収容する孔を、内輪の内径面に開口して設けることで、ロールネックをハウジングから抜き取った段階で、少なくとも内輪に設けられた孔及びＩＣタグが、そのロールネックを抜き取った後の空間に露出する。このため、転がり軸受を分解することなく、内輪に取付けられたＩＣタグと情報の交信を行うことができる。
【００３３】
このように、ＩＣタグを収容する孔を内輪の内径面に開口して設けるとき、前記孔は、前記内輪の転走面の軸方向一端を通り前記転がり軸受の軸心に直交する面と、その転走面の軸方向他端を通り前記転がり軸受の軸心に直交する面とに挟まれる範囲を避けて設けられる構成を採用することができる。
すなわち、ＩＣタグを収容する孔を、転動体からの荷重が大きく作用する転走面の裏面を避けて設けることにより、その孔内のＩＣタグに対する外力の作用を低く抑えることができる。
【００３４】
これらの各構成において、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されており、前記ＩＣタグは、前記基部又は前記突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。また、そのコアとして、例えば、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状である構成を採用することができる。
【００３５】
また、他の構成として、前記少なくとも複数の突出部は透磁率の大きい素材から成るコアに設けられて、その複数の突出部は基部で連結されて一の突出部が他の突出部に囲まれており、前記ＩＣタグは、前記一の突出部に導体から成る線材を巻回して前記タグ側アンテナを構成するとともに、ＩＣチップを前記線材の両端部に接続したものである構成を採用することができる。
【００３６】
これらの構成について説明すると、一般に、電力や信号の高効率な伝達手段として、トランスやコイルが広く知られている。これらは一次側のコイルにより発生した磁束を効率よく二次側コイルに導くために、磁束が通りやすい、つまり透磁率が空気に比べて大きい珪素鋼板やフェライトコアを使って磁束を閉じ込め、効率良く伝達する仕組みである。
この発明は、これらの仕組みを応用し、リーダライタ側アンテナとタグ側アンテナとで２つのコイルを用いたものであり、すなわち、その２つのコイル（導体から成る線材）を、それぞれ、磁気閉回路を構成する透磁率の大きい素材から成るコアに巻いた構造のタグシステムを構成するようにしたものである。
【００３７】
リーダライタ側アンテナから発生した磁束は、コアの素材として透磁率の大きい素材、すなわち、強磁性体等を使うことによって、通常の空気中で使うアンテナに比べて大きな磁束密度となり、結合係数も大きくなる。また、この磁束は、透磁率が空気に比べて大きい磁性体のコア内部に大部分が閉じこめられるため、外部への漏れ磁束が小さくなる。
このことは、既に説明した、近傍に金属体（前記導電物質や前記磁性体等）がある場合のＩＣタグの性能が低下する理由である、漏れ磁束の悪影響をほぼ完全に取り除く効果がある。
【００３８】
同様のことがタグ側アンテナにも言える。リーダライタ側アンテナ（導体から成る線材を巻回したコア）とタグ側アンテナ（導体からなる線材を巻回したコア）とを対向させた構造にしたとしても、相互に接触している場合はもちろん、若干のギャップがあった場合でも、結合係数が下がり、共振周波数もずれるが、十分に動作可能となる。
なお、透磁率の大きい磁性材料で出来た一組のコアにコイルを巻くと、コイルのインダクタンスが増加するが、その増加する割合は、ＲＦＩＤタグのコアとアンテナのコアが密着した状態で一番大きく、両者のギャップが大きくなるに従い小さくなる。この係数はインダクタンス係数（ＡＬ）と呼ばれている。
このように、両コアのギャップの大きさによりコイルのインダクタンスが変化するので、通信距離が最大となる位置で、最適なインダクタンスが得られるように、コイルの巻き数を調整することが望ましい。
この状態でも、コアの一端から出た磁束が空気に比べて透磁率が大きい素材の端面（前記突出部の端面）に吸い込まれるイメージとなり、漏れ磁束は十分に小さく、周囲の金属体の影響を受けないＲＦＩＤシステムとなる。
【００３９】
次に、タグの小型化について説明する。
電池等の電源を内蔵しないパッシブタイプのＲＦＩＤタグでは、タグのＩＣチップを駆動するエネルギとして、リーダのアンテナから放射される磁界からの電磁誘導によってＲＦＩＤタグのコイルに発生する誘導電気をその動力源としている。
磁束密度が決まると、コイルの巻き数ｎとコイルの断面積Ｓによって、発生する電圧が決まる。
使用するＩＣチップの特性から、動作に必要な最低端子電圧が決っているので、タグを小型にしていくとコイルの断面積Ｓが小さくなり電圧が足りなくなってしまう。
コイル両端に発生する電圧Ｖは、次式で表される。
【数１】
【００４０】
よって、コイルが置かれた場の磁束密度が分かると動作可能な最小のコイル径が決まり、さらにコイルを小型にしようとすると、磁束密度を上げる必要がある。
本発明では、タグ側アンテナとリーダ側アンテナに、透磁率の高い材料を使った磁気閉回路を採用したことで、小型のアンテナでリーダ側アンテナに加える電力が小さくとも、タグ側アンテナにＩＣチップが動作可能な電圧を得ることができる。
同様に、小型のアンテナサイズでもタグ側からの応答信号も効率よく伝送することが可能である。
以上の原理により、今まで実現不可能であった小型のＲＦＩＤタグを実現することができた。
【００４１】
なお、前記コアとしては、例えば、磁性体の粉末を焼結又は成型したものを用いることができる。このとき、トロイダルコアを用いる場合は、磁性体の粉末を環状（リング状）に焼結又は成型する。それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視Ｃ字状のコアとしてもよい。また、環状を成すトロイダルコアに代えて、例えば、ロ字状のコアを用い、それを複数に分割することで、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状のコアとしてもよい。
【００４２】
また、コアの製法は上記分割の手法には限定されず、基部で連結された少なくとも複数の突出部を有する形状となるように、磁性体の粉末を焼結又は成型してもよい。例えば、基部で連結された２つの突出部を有する側面視コ字状又はＣ字状等のコアとしてもよいし、また、基部で連結された３つの突出部を有する側面視Ｅ字状のコアとしてもよい。さらに、基部で連結されて同方向に突出する複数の突出部を有し、一の突出部が弧状又は環状、その他形状を成す他の突出部に囲まれているように形成された、ポット状のコアを採用することもできる。
【００４３】
磁性体の粉末としては、例えば、フェライト、カーボニル鉄、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらの化合物等の磁性材料を使用し、これらを、焼結又は成型させたものが好ましい。また、コアは、焼結材以外にも透磁率の高い材料、例えば、珪素鋼板、パーマロイ材、スーパーパーマロイ材等が利用でき、また渦電流による損失が問題にならないなら、積層材ではなくムクの材料を使っても実現可能である。
なお、コアの透磁率としては、１〜２０００であるのが好ましいが、実際的には２〜１００であれば問題はない。
【００４４】
また、リーダライタ側アンテナのコア及び線材の構成を、タグ側アンテナの構成と同様とし得るが、両者の形状や材質を変えることにより最適化することも可能である。
ここで、ＩＣタグのアンテナとリーダライタのアンテナとの間隔を０〜５ｍｍに設定し、コアの外形を幅２〜６ｍｍ、肉厚を１〜４ｍｍに設定して、確実に動作するＲＦＩＤシステムを実現することができた。
【００４５】
これらの各構成において、前記ＩＣタグの前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシング内に収容されている構成を採用することができる。
このとき、例えば、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、筒状を成すケーシング内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記ケーシングの筒軸方向一方の開口側へ臨む構成を採用することができる。
あるいは、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップが、ケーシングに設けた凹部内に収容されて構成され、前記各突出部の端面が前記凹部の開口側へ臨む構成を採用することができる。
【００４６】
ＩＣタグのタグ側アンテナ及びＩＣチップが、ケーシング内に収容されることにより、仮に、金属体に外力を作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナやＩＣチップに加わることを抑制し得る。また、そのケーシングによって、タグ側アンテナ及びＩＣチップに異物が当たって損傷することも防止し得る。
なお、このケーシングは、金属製であっても樹脂製であってもよいが、前記タグ側アンテナの突出部が臨む側を閉じたケーシングを用いる場合には、少なくともその閉じる側の素材は、感度を低下させない素材、例えば、樹脂製であることが望ましい。
【００４７】
また、前記タグ側アンテナ及び前記ＩＣチップと、前記ケーシングの内面との間の空間に、充填材を配置した構成を採用することができる。
充填材を用いれば、タグ側アンテナ及びＩＣチップがケーシングに対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグの耐久性がより高まる。また、その充填材によって、ケーシング内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材の素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。
【００４８】
また、前記ＩＣタグは、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。また、前記ケーシングを用いる場合は、そのケーシングが、前記孔内に接着剤で固定されている構成を採用することができる。このとき、ケーシングは、接着剤によって直接孔内面に固定されていてもよいし、ケーシングと一体に固化した充填材が接着剤によって孔内面に固定されることで、ケーシングが間接的に孔内面に固定されていてもよい。
【００４９】
また、前記孔の底に凹状の接着剤溜まりを設け、その接着剤溜まり内に接着剤を配置した構成を採用すれば、ＩＣタグやケーシングの孔内面への接着強度をより高めることができる。
【００５０】
さらに、前記ケーシングの外周に雄ネジ部を設け、その雄ネジ部によって、前記ケーシングを前記孔にねじ込み固定する構成を採用することができる。
ケーシングが金属体の孔に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグの金属体への取付けが容易である。また、そのケーシングのねじ込み量（孔の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグのタグ側アンテナの位置（深さ）を、金属体の表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整も容易になる。
【００５１】
なお、このケーシングは、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。ケーシングが完全に孔内に入り込めば、ケーシングに異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。
【００５２】
また、そのケーシングとして、例えば、前記雄ネジ部が形成された部分（以下、「ねじ形成部」と称する）よりも太い頭部を有して、そのねじ形成部が孔の底側に、頭部が孔の開口側に位置するようにねじ込む構成とすることができる。このとき、金属体に形成される孔は、座繰り穴とすることが望ましい。
ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、その頭部に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その頭部の凹部に収納することができる。あるいは、そのねじ形成部と頭部とを前記ねじ込み方向に貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
【００５３】
ケーシングの他の構成としては、前記頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシングとしてもよい。このとき、ＩＣタグの収容スペースとしては、例えば、そのケーシングの端面（金属体の表面に向く側の端面）に凹部を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その凹部に収納することができる。あるいは、そのケーシングに、前記ねじ込み方向全長を貫通する孔を形成しておき、ＩＣタグのタグ側アンテナやＩＣチップを、その孔内に収容することができる。
【００５４】
さらに、これらのケーシングに雄ネジ部を設けた構成において、前記雄ネジ部と前記孔の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
【発明の効果】
【００５５】
この発明は、情報の送受信を行うための磁束を、金属体に通さない方法を採用したので、リーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナと、ＩＣタグが備えるタグ側アンテナとを繋ぐ磁束を、その両アンテナ内に閉じ込めてしまい、周囲に漏らさないような形を取ることができる。このため、その磁気閉回路が周囲の金属体の影響を受けないようにでき、転がり軸受の金属体が備えるＩＣタグと外部のリーダライタ装置との間の情報の交信が確実にできるようになる。
【００５６】
すなわち、ＩＣタグのタグ側アンテナの一の突出部から出た磁束は、対向するリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナの一の突出部に殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナの他の突出部から出た磁束は、対向するタグ側アンテナの他の突出部に殆ど吸収される。このため、ＩＣタグが金属体に埋め込まれても、周囲の金属体の影響を受け難く、リーダライタ装置と確実に交信を行うことができる。
【００５７】
したがって、圧延機等に用いられるロールネック用軸受装置において、そのロールネック用軸受装置を構成する軸受部品が金属体である場合においても、非接触交信型のＩＣタグによる部品管理を実現することが可能となる。
【００５８】
また、このリーダライタ装置のアンテナモジュールと、タグ側アンテナやＩＣチップ等からなるＩＣタグモジュールは、耐熱性、耐薬品性、及び耐水性の高い素材を選ぶことによって、耐久性の高いＲＦＩＤシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施形態を示すＩＣタグ付き軸受装置の要部拡大断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の変形例を示す要部拡大断面図
【図３】ＩＣタグとリーダライタ装置との作用を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図４】図２の変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）は、ＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図５】図２のさらなる変形例を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）はＩＣタグを埋め込んだ金属体側の底面図
【図６】この発明の他の実施形態を示し、（ａ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す部分断面図、（ｂ）はＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す斜視図、（ｃ）はＩＣタグの底面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、ＩＣタグの金属体への設置構造を示す断面図
【図８】ケーシングの詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は斜視図
【図９】ＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す模式図
【図１０】従来例の断面図
【図１１】従来例のＩＣタグとリーダライタ装置とを接近させた状態を示す説明図
【図１２】ロールネック用軸受装置の使用状態を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００６０】
この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、図１に示すように、外輪１と内輪２の間に転動体３を介在させた転がり軸受１０が備える金属体Ｍに、非接触交信型のＩＣタグ２０を取付けたロールネック用軸受装置である。
【００６１】
また、このロールネック用軸受装置が備えるＩＣタグ２０と情報の交信を行うためには、そのロールネック用軸受装置とは別の（外部の）リーダライタ装置４０が用いられる（図２〜図４参照）。
【００６２】
転がり軸受１０は、圧延機におけるワークロールや中間ロール等、各種ロールのロールネック部を支持するために、ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケースＣと、水平ロールＲのロールネックＡとの間に配置される（図１２参照）。
この実施形態では、４列円すいころ軸受を採用しているが、他の構成からなる転がり軸受を採用してもよい。
【００６３】
転がり軸受１０は、図１に示すように、内外輪２，１間に形成される環状の軸受空間に、複数の転動体３が周方向に沿って複数配置されている。転動体３は、保持器４によって周方向に保持されている。
転動体３が配列された軸受空間内に、グリース等の潤滑剤が封入されている。また、その軸受空間の軸方向両端をシール部材７で密封することで、封入した潤滑剤の外部への漏れや、水やダスト等の軸受空間への侵入が防止される密閉型転がり軸受となっている。
【００６４】
ＩＣタグ２０は、図１に示すように、金属体Ｍである外輪１、内輪２、及び、軸受の軸方向外側に配置される外間座（シールケース）９の軸方向端面に開口する孔１１内に収容されている。
なお、ＩＣタグ２０を取付ける部品は、これらの外輪１や内輪２以外の他の部品の金属体Ｍであってもよい。例えば、軸方向に隣り合う外輪１，１間に配置される内間座８、外間座９に圧入されるシール部材７の芯金７ａ等とすることができる。
【００６５】
ＩＣタグ２０の各部品に対する取付位置は自由に設定できるが、この図１のように、各部品の軸方向端面にＩＣタグ２０を埋め込めば、転がり軸受１０に作用するラジアル荷重が、そのＩＣタグ２０に与える影響を少なくすることができる。ＩＣタグ２０に作用する外力は、できる限り少ないことが望ましい。なお、外力の影響に関し問題が生じない場合は、ＩＣタグ２０の各部品に対する取付位置を、その部品の内径面側や外径面側等とすることもできる。
【００６６】
この各金属体Ｍに取付けられたＩＣタグ２０に記憶された情報を読み取る場合には、例えば、圧延機のハウジングから、ロールＲ、ロールネックＡとともに転がり軸受１０を取り外し、ＩＣタグ２０を露出させた後、そのＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近させることとなる。このとき、そのＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近できる程度にまで、転がり軸受１０やその周辺の部材を分解した後、行う場合もある。
もちろん、部品の分解を伴わずに、ＩＣタグ２０にリーダライタ装置４０を接近できる場合には、その分解は不要である。
【００６７】
例えば、ロールネック用軸受装置が備える転がり軸受１０の内輪２にＩＣタグ２０を取付ける場合においては、特に、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、その内輪２の内径面に開口して設けた構成とすることが有効である。
【００６８】
すなわち、例えば、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、孔１１を、内輪２の内径面に開口して設けることによって、その孔１１が、ロールネックＡをハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４が対向できる位置にある構成を採用することができる。ここで、リーダライタ側アンテナ４４が対向できる位置とは、そのリーダライタ装置４０が、孔１１内のＩＣタグ２０と情報の送受信が可能な状態を意味する。すなわち、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが対向することにより、そのタグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束が、内輪２に設けた孔１１の開口の縁よりも内側を通って、そのリーダライタ側アンテナ４４との間で磁気閉回路を構成できる位置関係である。
【００６９】
ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、内輪２の内径面に開口して設けることで、ロールネックＡをハウジングから抜き取った段階で、ＩＣタグ２０を収容する孔１１が、そのロールネックＡを抜き取った後の空間に露出するので、その空間にリーダライタ装置４０を差し入れることで、転がり軸受１０を分解することなくそのＩＣタグ２０と情報の交信を行うことができる。
【００７０】
このように、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を内輪２の内径面に開口して設けるとき、その孔１１は、内輪２の転走面２ｃの軸方向一端を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａと、その同じ転走面２ｃの軸方向他端を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂとに挟まれる範囲を避けて設けられる構成を採用することができる。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、いずれも、図１と同様の４列の円すいころ軸受けの要部拡大図であり、その４列のうち、軸方向他端寄り（図中右寄り）の２列の転走面２ｃを備える内輪２にＩＣタグ２０を取付けたものを示している。なお、もう一方の内輪２、すなわち、軸方向一端寄り（図中左寄り）の２列の転走面２ｃを備える内輪２にも、同様な構成でＩＣタグ２０が取付けることができる。
【００７１】
図２（ａ）は、その軸方向他端寄り（図中右寄り）の内輪２に対し、軸方向外側の小鍔側の端部に、孔１１及びＩＣタグ２０を設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、他端側（図中右側）の転走面２ｃの軸方向他端（右側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂよりもさらに軸方向他端側（図中右側）に、ＩＣタグ２０を取付けている。この例では、ＩＣタグ２０を収容する孔１１は、シール部材７や外間座（シールケース）９の内径側に位置する部分に設けられている。
【００７２】
図２（ｂ）は、同じくその内輪２に対し、大鍔の内径側に孔１１及びＩＣタグを設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、一端側（図中左側）の転走面２ｃの軸方向他端（右側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ｂよりも軸方向他端側（図中右側）で、且つ、他端側（図中右側）の転走面２ｃの軸方向一端（左側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａよりも軸方向一端側（図中左側）にＩＣタグ２０を取付けている。
【００７３】
図２（ｃ）は、同じくその内輪２に対し、軸方向内側の小鍔側の端部に、孔１１及びＩＣタグ２０を設けたものである。すなわち、その内輪２の２列の転走面２ｃのうち、一端側（図中左側）の転走面２ｃの軸方向一端（左側端）を通りその転がり軸受１０の軸心に直交する面２ａよりもさらに軸方向一端側（図中左側）に、ＩＣタグ２０を取付けている。
【００７４】
このように、ＩＣタグ２０を収容する孔１１を、転動体３からの荷重が大きく作用する転走面２ｃの裏面を避けて設けることにより、その孔１１内のＩＣタグ２０に対する外力の作用を低く抑えることができる。
【００７５】
このＩＣタグ２０に記憶させる情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置に対する製品情報（型式、製造番号等）やメンテナンス情報が挙げられる。メンテナンス情報としては、例えば、ロールネック用軸受装置を構成する各種部品の識別情報や、その部品毎の過去のメンテナンスの履歴がある。
【００７６】
その履歴とは、例えば、ロールネック用軸受装置の定期点検やオーバーホールの実施日や、その後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等、さらには、各構成部品毎の定期点検やオーバーホール後の稼働時間、あるいは、トータルの稼働時間、修理・点検・交換履歴等がある。さらには、軸受周辺の歯車、付属部品や、シール部材７のメンテナンスに関する情報などが挙げられる。
シール部材７のメンテナンスに関する情報については、ロールネック用軸受装置であるという特殊な事情を鑑み、そのシール部材７への潤滑剤の供給時期や供給量を、ＩＣタグ２０に入力すべき情報として扱うことが、シール部材７の管理上便利である。
【００７７】
ＩＣタグ２０の構成について説明する。ＩＣタグ２０は、透磁率の大きい素材から成るコア２２に、導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成している。ここで、透磁率の大きい素材とは、すなわち強磁性体等であり、例えば、鉄、ニッケル、コバルトや各種化合物、センダスト、カーボニル鉄、フェライト等からなる素材が挙げられる。
【００７８】
コア２２は、図３に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部２２ａ，２２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ同士が円弧状の基部２２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア２２の両端部である。
【００７９】
この実施形態では、コア２２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。トロイダルコアとは、磁性体の粉体を環状に焼結したものである。磁性体の粉体としては、カーボニル鉄、フェライト等の各種磁性材料を使用することができる。なお、このような分割を伴わずに、前記磁性体を側面視Ｃ字状に焼結したものであってもよい。
【００８０】
また、この実施形態では、その対の突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係（前記突出方向や、突出部２２ａ，２２ｃ同士を結ぶ方向等への位置関係）や向きは自由に設定できる。
【００８１】
ＩＣチップ２３は、そのコア２２に巻回された線材２１の両端部に接続されている。ＩＣチップ２３は、後述のリーダライタ側アンテナ４４からの磁界を、タグ側アンテナ２４が受け取ることで、その駆動電力を得るとともに必要な処理を行い、結果のデータを、受け取った磁界を変調することにより返送する機能を有する。
【００８２】
図３に示すように、タグ側アンテナ２４の対の突出部２２ａ，２２ｃは、金属体Ｍの孔１１内において、その孔１１の開口側へ臨んでいる。つまり、対の突出部２２ａ，２２ｃの端面は、孔１１の開口側へ向いている。
【００８３】
リーダライタ装置４０の構成を説明する。リーダライタ装置４０は、ＩＣタグ２０と同様に、透磁率の大きい素材から成るコア４２に、導体から成る線材４１を巻回してリーダライタ側アンテナ４４を構成している。その素材については、タグ側アンテナ２４のコア２２の場合と同様である。
【００８４】
リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の形状は、タグ側アンテナ２４のコア２２と同様であり、図３に示すように、同方向に突出する円弧状の対の突出部４２ａ，４２ｃを有し、その突出部４２ａ，４２ｃ同士が円弧状の基部４２ｂで連結されて、全体として側面視Ｃ字状を成している。すなわち、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃは、側面視Ｃ字状を成すコア４２の両端部である。コア４２は、環状を成すトロイダルコアを周方向に沿って２つに分割したものを採用している。
【００８５】
また、このコア４２に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。
通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる。
【００８６】
ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図３に示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃに、リーダライタ側アンテナ４４の突出部４２ａ，４２ｃの位置が合致するように対向させる。
【００８７】
この状態で、図３に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
【００８８】
このとき、コア２２，４２を形成した分割前のトロイダルコアは環状であり、しかも透磁率が大きい素材である。このコアに、導体からなる線材を巻き回してコイル状とすると、導線コイルから発生した磁束の大部分がコア内に留まり、磁束が殆どコア外に洩れることがない。この作用によって、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれていても、磁束は周囲の金属体Ｍの影響を受けにくくなる。また、同一構造のタグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが向き合うことで、両アンテナ２４，４４は、トロイダルコアと同形状の環状を成すことによって、確実に交信を行うことができる。
すなわち、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａから出た磁束は、対向するリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａに殆ど吸収され、そのリーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃに殆ど吸収される。このため、ＩＣタグ２０が金属体Ｍに埋め込まれても、周囲の金属体Ｍの影響を受け難く、リーダライタ装置４０と確実に交信を行うことができる。
また、本ＲＦＩＤタグシステムで採用した閉磁気回路技術（Ｃｌｏｓｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｏｏｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のさらなる利点として、アンテナから放射する磁束をコア内部に閉じ込める効果が大きく、その結果、アンテナ端から自由空間に放射される電磁気エネルギが小さいことが挙げられる。このことは、本システムが他の電子機器に与える影響が非常に小さいことを意味する。
【００８９】
この実施形態では、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されている。また、各突出部２２ａ，２２ｃの端面２２ｄがケーシング３０の筒軸方向一方の開口側へ臨む構成となっている。
【００９０】
ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０内に収容されることにより、仮に、金属体Ｍに外力が作用した場合においても、その外力がタグ側アンテナ２４やＩＣチップ２３に加わることを抑制し得る。また、そのケーシング３０によって、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３に異物が当たって損傷することも防止し得る。
【００９１】
さらに、この実施形態では、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３と、ケーシング３０の内面３５との間の空間に充填材ａを配置している。
充填材ａを用いれば、タグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３がケーシング３０に対してしっかりと固定されるので、ＩＣタグ２０の耐久性がより高まる。また、その充填材ａによって、ケーシング３０内への異物の侵入をより確実に防止できる。なお、この充填材ａの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができる。また、このケーシング３０内への充填材ａの素材を、接着剤とすることもできる。
【００９２】
このＩＣタグ２０を収容したケーシング３０は、金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ケーシング３０をよりしっかりと固定するためには、図３に示すように、ケーシング３０と金属体Ｍの孔１１の内面との間に充填材ｂを配置することが望ましい。この充填材ｂの素材としては、例えば、樹脂又はゴム等を採用することができるが、特に、接着剤とすることが望ましい。充填材ｂは、その弾性によって、ＩＣタグ２０を振動やケーシング３０の変形から保護する効果も発揮する。
【００９３】
なお、ケーシング３０を用いない場合、ＩＣタグ２０を金属体Ｍの孔１１内に直接嵌め込み固定等とすることができる。しかし、ＩＣタグ２０をよりしっかりと固定するためには、前記充填材ｂを用いることが望ましい。
【００９４】
この発明のＩＣタグ２０の変形例を、図４に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視コ字状のコア２２，４２を採用したものである。
【００９５】
各コア２２，４２は、図４に示すように、同方向に向かって直線状に突出する対の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃを有し、その突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃ同士が，直線状の基部２２ｂ，４２ｂで連結されている。すなわち、タグ側アンテナ２４、リーダライタ側の各突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃは、それぞれ側面視コ字状を成すコア２２，４２の両端部である。
【００９６】
この変形例において、コア２２，４２は、例えば、ロ字状を成すコアを２つに分割したものを採用することができる。その素材については、トロイダルコアの場合と同様である。また、このような分割を伴わずに、磁性体を側面視コ字状に焼結したものであってもよい。
【００９７】
この発明のＩＣタグ２０のさらなる変形例を、図５に示す。この変形例のＩＣタグ２０は、図中に示すように、前述の側面視Ｃ字状のコア２２，４２に代えて、側面視Ｅ字状のコア２２，４２を採用したものである。
各コア２２，４２に巻回される線材２１，４１は、同方向に向かって直線状に突出する３本の突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃのうち、それぞれ中央の突出部２２ａ，４２ａに巻回される。
【００９８】
磁束は、例えば、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の両端の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の両端の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
【００９９】
他の実施形態を、図６に示す。この実施形態は、ポット形状のコア２２を採用したものである。コア２２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部２２ｃは、中央の突出部２２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
また、中央に位置する円柱状の一の突出部２２ａと、両側の弧状の突出部２２ｃとは、円盤状を成す基部２２ｂで連結されている。
【０１００】
このＩＣタグ２０では、中央の一の突出部２２ａの外周面に導体から成る線材２１を巻回してタグ側アンテナ２４を構成し、ＩＣチップ２３をその線材２１の両端部に接続したものである。コア２２の一の突出部２２ａに巻回される線材２１は、弧状を成す他の突出部２２ｃ，２２ｃの間の切欠部２２ｅからコア２２外へ引き出されてＩＣチップ２３に至っている。
【０１０１】
また、リーダライタ側アンテナ４４についても、タグ側アンテナ２４と同様の構成であり、ポット形状のコア４２を採用したものである。コア４２の形状は、中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）４２ｃに囲まれたものとなっている。弧状を成す突出部４２ｃは、中央の突出部４２ａを挟んで両側にそれぞれ設けられて環状の周壁部を形成している。
また、中央に位置する円柱状の一の突出部４２ａと、両側の弧状の突出部４２ｃとは、円盤状を成す基部４２ｂで連結されている。
【０１０２】
また、このコア４２の一の突出部４２ａの外周面に巻回された線材４１の両端は、リーダライタ装置４０が備えるリーダライタ４３のマッチング回路４５へと接続されている。コア４２の一の突出部４２ａに巻回される線材４１は、弧状を成す他の突出部４２ｃ，４２ｃの間の切欠部４２ｅからコア４２外へ引き出されてリーダライタ４３のマッチング回路４５へと至っている。
通常、リーダライタのアンテナ端子はインピーダンス５０Ωで設計されているので、アンテナコイルのインダクタンスをマッチング回路の働きで５０Ωに整合することで、リーダライタの出力を効率よくアンテナに伝送し、またタグからの信号を減衰することなくリーダライタに入力することが可能となる点は同様である。
【０１０３】
なお、各コア２２，４２において、中央の一の突出部２２ａ，４２ａと周壁部を成す他の突出部２２ｃ，４２ｃの各端面２２ｄ，４２ｄは、それぞれフラット面に形成されている。磁束を安定させるために、両突出部２２ａ，２２ｃ；４２ａ，４２ｃの端面２２ｄ，４２ｄは、このようにフラット面とすることが望ましい。
また、そのフラット面同士は同一面内にあることが望ましいが、必ずしも同一面内にある構成には限定されず、タグの感度が許容される限りにおいて、フラット面同士の位置関係や向きは自由に設定できる。
【０１０４】
この実施形態において、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間で情報の送受信を行う際には、そのリーダライタ装置４０の電源を入れて送受信を可能とした状態で、図６（ａ）に示すように、タグ側アンテナ２４の一の突出部２２ａの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の一の突出部４２ａの位置が、また、タグ側アンテナ２４の他の突出部２２ｃの位置に、リーダライタ側アンテナ４４の他の突出部４２ｃの位置が合致するように、両アンテナ２４，４４同士を対向させる。
【０１０５】
この状態で、図６（ａ）に矢印で示すように、タグ側アンテナ２４の突出部２２ａ，２２ｃから伸びる磁束（各突出部から出る磁束と各突出部に入る磁束の両方を含む）の殆どが、金属体Ｍの孔１１の開口の縁よりも内側を通ってその孔１１の外部へ至ることとなる。これにより、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０との間の情報の交信が可能となる感度で、磁気閉回路を形成することができる。
【０１０６】
すなわち、磁束は、図６（ａ）に示すように、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の中央に位置する一の突出部２２ａから、対向するリーダライタ側アンテナ４４の中央に位置する一の突出部４２ａに殆ど吸収され、また、そのリーダライタ側アンテナ４４の外縁に位置する他の突出部４２ｃ，４２ｃから出た磁束は、対向するタグ側アンテナ２４の外縁に位置する他の突出部２２ｃ，２２ｃに殆ど吸収される形態となる。
【０１０７】
このとき、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさであり、且つ、それぞれ、一の突出部２２ａ，４２ａを囲むように、平面視円形の他の突出部２２ｃ，４２ｃが配置されたものとなっている。このため、一の突出部２２ａ，４２ａの位置（一の突出部２２ａ，４２ａの中心軸同士の位置）を合致させておけば、ＩＣタグ２０とリーダライタ装置４０とが、その中心軸周りいかなる相対方位にあっても、他の突出部２２ｃ，４２ｃ同士の位置は受送信可能な状態に合致する。
すなわち、このポット型のコア２２，４２を採用したＩＣタグ２０、及びリーダライタ装置４０は、全方位タグとして機能し得るものであり、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とのアンテナ中心を合わせれば十分であり、双方の中心軸周りに関しては無指向性で角度合わせが不要となるので、読み取り作業が容易で、かつ確実になる。
【０１０８】
このように、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが、双方の中心軸周りに関して無指向性であれば、ロールネック用軸受装置において、転がり軸受１０を分解せずに行うＩＣタグ２０との情報の交信の際に有利である。
【０１０９】
すなわち、ロールネック用軸受装置では、前述のように、内輪２の内径面に開口する孔１１を設けてＩＣタグ２０を収容することで、ロールネックＡをハウジングから抜き取った段階で、そのロールネックＡを抜き取った後の空間にリーダライタ装置４０を差し入れることで、転がり軸受１０を分解することなくそのＩＣタグ２０と情報の交信を行うことができる。
このとき、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とが、その中心軸周りに無指向性であることにより、手狭な転がり軸受１０内の空間（内輪２の内側の空間）において、アンテナ２４，４４同士の位置合わせを容易に行うことができる。
【０１１０】
なお、この実施形態では、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４は、それぞれ中心部に位置する円柱状の突出部（一の突出部）２２ａ，４２ａが、周囲に位置する弧状を成す突出部（他の突出部）２２ｃ，４２ｃに囲まれたものを採用したが、一の突出部２２ａは円柱状のものに限定されず、例えば、角柱状のものや円錐台状、角錐台状のものなど各種形状を採用し得る。また、他の突出部２２ｃは、一の突出部２２ａ，４２ａの外周に連続的又は断続的な周壁部を形成するものであればよく、導線２１，４１の引き出し箇所を確保できる限り、例えば、全周に亘る環状の突出部２２ｃ等としてもよい。
なお、タグ側アンテナ２４とリーダライタ側アンテナ４４とは同一の形状、同一の大きさが一般的であるが、例えばリーダライタ側アンテナ４４をタグ側アンテナ２４に比べて大きくしたり、又はその逆の組み合わせでも十分機能することが可能である。
【０１１１】
さらに、他の実施形態を図７（ａ）に示す。この実施形態は、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４及びＩＣチップ２３が、ケーシング３０に設けた凹部３１内に収容されたものである。この凹部３１が、金属体Ｍの孔１１の開口側に向くように、ケーシング３０は金属体Ｍに固定される。
【０１１２】
ケーシング３０の凹部３１内において、タグ側アンテナ２４の各突出部２２ａ，２２ａの端面は、その凹部３１の開口側へ、すなわち、金属体Ｍの孔１１の開口側へ臨んでいる。なお、ＩＣタグ２０やそれに対応するリーダライタ装置４０の構成は、前述のいずれの実施形態のものでも採用可能である。
【０１１３】
また、ケーシング３０の外周には雄ネジ部３２が設けられている。ケーシング３０は、その雄ネジ部３２によって、金属体Ｍの孔１１にねじ込み固定される。このとき、孔１１の内面には、予めその雄ネジ部３２に対応する雌ネジ部が形成されていることが望ましいが、雄ネジ部３２のねじ込みによって、孔１１の内面に雌ネジ部が形成されるいわゆるタッピングビスの形態としてもよい。
【０１１４】
ケーシング３０が金属体Ｍの孔１１に対してねじ込み固定であれば、ＩＣタグ２０の金属体Ｍへの取付け、及びその取り外しが容易である。また、ＩＣタグ２０の再利用も容易に可能となる。
【０１１５】
また、そのケーシング３０の孔１１へのねじ込み量（孔１１の深さ方向に対するねじ込み量）を増減することにより、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４の位置（深さ）を、金属体Ｍの表面に対して調整することができる。このため、タグの感度調整が容易になる。なお、前述の筒状のケーシング３０等、他の形状からなるケーシング３０を採用した場合にも、このような雄ネジ部３２を設けた構成とすることができる。
【０１１６】
なお、このケーシング３０は、図７に示すように、金属体に設けた孔内に完全に入り込む構成とすることが望ましい。特に、ねじの頭部を有さない、円柱状や円筒状のいわゆるイモネジ式のケーシング３０とするとよい。このように、ケーシング３０が完全に孔１１内に入り込めば、ＩＣタグ２０やケーシング３０に異物が当たることによる損傷等をより確実に防止できる。また、ＩＣタグ２０を取付けた後の金属体Ｍの表層の加工も可能となる。
【０１１７】
この図７（ａ）に示す実施形態では、金属体Ｍの孔１１の底の形態を、その深さを増すにつれて徐々に縮径するテーパー状（すり鉢状）としている。また、ケーシング３０の底の形態を、その孔１１の底にぴったりと面接触するテーパー形状している。
このため、ケーシング３０をねじ込んで、そのケーシング３０の底を孔１１の底にぴったりと面接触させれば、その接触面間の摩擦力によって、ケーシング３０の緩み止めに寄与し得る。
【０１１８】
また、他の形態として、例えば、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、前記孔１１の底に凹状の接着剤溜まり３４を設けることもできる。この接着剤溜まり３４には、充填材ｃを配置することができる。この充填材ｃとして接着剤を採用すれば、ＩＣタグ２０やケーシング３０の孔１１内面への接着強度をより高めることができる。
【０１１９】
さらに、ケーシング３０の雄ネジ部３２と孔１１の内面との間に接着剤を配置し、その接着剤によって、緩み止めの効果を発揮させることもできる。
【０１２０】
ケーシング３０は、孔１１の開口側に向く面に設けた操作部３３に、操作用の治具等を差し入れることによって、ねじ込み及びその逆方向の回転操作が可能である。この操作部３３は、例えば、平面視六角形の操作用孔として、その操作用孔内に一般的な六角レンチを差し入れる構成とできる。この操作用孔の形状、位置は自由に決定できるので、操作部３３は、例えば、マイナスドライバ、プラスドライバーやトルクスドライバー等に対応した形状の凹部等としてもよい。
【０１２１】
また、図８に示すように、筒状を成すイモネジ式のケーシング３０を採用する場合は、図中に示すように、その筒軸方向一方の端部において、すりわり溝からなる操作部３６を設けることができる。
【０１２２】
ここで、リーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４単体の動作を考える。図９に示すように、リーダライタ側アンテナ４４のコア４２の一方の突出部４２ａから出た磁束は、空気中に放出されコア４２の他方の突出部４２ａに入ることになる。この場合、図中の横方向を水平と考えると、図中のＡの位置における磁束は、ほぼ水平に通ることとなり、一般的なＩＣタグ１０１をこの位置に置くと、垂直（図中上下方向）に置いたときに感度が最大となる。
この点、従来は、一般的なＩＣタグ１０１を、図のように上下方向を向いたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナと対向して水平に置いたときに、その通信距離は最大となり、垂直に置くと感度はほぼ０となって、通信することができないものであった。
この発明のリーダライタ側アンテナ４４を利用することによって、垂直に置かれたＩＣタグ１０１を最大感度をもって読み書きすることができるＲＦＩＤシステムを実現すことが可能となった。
【０１２３】
なお、これらの各実施形態において、ＩＣタグ２０のタグ側アンテナ２４とリーダライタ装置４０のリーダライタ側アンテナ４４との間隔は殆ど０であるが、５ｍｍ程度までは十分に交信することができる。そして、間隔が０〜５ｍｍ程度であれば、トロイダルコアの外径５ｍｍ、肉厚３ｍｍ程度の超小型タグであっても、十分に機能する。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 外輪
２ 内輪
３ 転動体
４ 保持器
７ シール部材
７ａ 芯金
７ｂ シールリップ
７ｃ ばね部材
８ 内間座
９ 外間座
１０ 転がり軸受
１１ 孔
２０，１０１ ＩＣタグ
２１ 線材
２２ コア
２２ａ 突出部（一の突出部）
２２ｂ 基部
２２ｃ 突出部（他の突出部）
２２ｄ 端面
２２ｅ 切欠部
２３，１０３ ＩＣチップ
２４，１０４ タグ側アンテナ
３０ ケーシング
３１ 凹部
３２ 雄ネジ部
３３，３６ 操作部
３４ 接着剤溜まり
３５ 内面
４０，１１０ リーダライタ装置
４１ 線材
４２ コア
４２ａ 突出部（一の突出部）
４２ｂ 基部
４２ｃ 突出部（他の突出部）
４２ｄ 端面
４２ｅ 切欠部
４３，１１３ リーダライタ（回路）
４４，１１４ リーダライタ側アンテナ
４５，１１５ マッチング回路
１２１ 座繰り穴
１２１ａ 底
１２１ｂ 開口
Ａ ロールネック（軸）
Ｍ 金属体
ａ，ｂ 充填材（接着剤）
ｃ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケース（Ｃ）に、ロールネック（Ａ）を支持するように転がり軸受（１０）が組み込まれ、その転がり軸受（１０）の転動体（３）が配列された内外輪（２，１）の間の軸受空間に潤滑剤を封入させたロールネック用軸受装置において、
前記転がり軸受（１０）を構成する金属体（Ｍ）からなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグ（２０）を取付け、前記ＩＣタグ（２０）は、そのＩＣタグ（２０）が備えるタグ側アンテナ（２４）と、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、
前記ＩＣタグ（２０）は、前記金属体（Ｍ）の表面に開口する孔（１１）内に収容されて、前記タグ側アンテナ（２４）は少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）を有してその各突出部（２２ａ，２２ｃ）が前記孔（１１）の開口側へ臨み、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）から伸びる磁束が、前記孔（１１）の開口の縁よりも内側を通って前記孔（１１）の外部へ至ることで、前記ＩＣタグ（２０）と前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できることを特徴とするロールネック用軸受装置。
【請求項２】
前記金属体（Ｍ）からなる軸受部品は、前記転がり軸受（１０）の内輪（２）、外輪（１）、間座（８，９）、シール部材（７）が備える金属製の芯金（７ａ）の中から選択される単一の又は複数の軸受部品であることを特徴とする請求項１に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項３】
前記金属体（Ｍ）からなる軸受部品は、前記転がり軸受（１０）の内輪（２）であり、
前記孔（１１）は前記内輪（２）の内径面に開口して設けられ、前記孔（１１）は、前記ロールネック（Ａ）をハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナが対向できる位置にあることを特徴とする請求項１に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項４】
前記孔（１１）は、前記内輪（２）の転走面の軸方向一端を通り前記転がり軸受（１０）の軸心に直交する面と、その転走面の軸方向他端を通り前記転がり軸受（１０）の軸心に直交する面とに挟まれる範囲を避けて設けられることを特徴とする請求項３に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項５】
前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記基部（２２ｂ）又は前記突出部（２２ａ，２２ｃ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項６】
前記コア（２２）は、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状であることを特徴とする請求項５に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項７】
前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されて一の突出部（２２ａ）が他の突出部（２２ｃ）に囲まれており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記一の突出部（２２ａ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項８】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）が筒状を成すケーシング（３０）内に収容されて構成され、前記突出部（２２ａ）の端面（２２ｄ）が前記ケーシング（３０）の筒軸方向一方の開口側へ臨むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項９】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）が、ケーシング（３０）に設けた凹部（３１）内に収容されて構成され、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）の端面（２２ｄ）が前記凹部（３１）の開口側へ臨むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１０】
前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）と、前記ケーシング（３０）の内面との間の空間に充填材（ａ）を配置したことを特徴とする請求項８又は９に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１１】
前記充填材（ａ）は、樹脂又はゴムであることを特徴とする請求項１０に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１２】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１３】
前記ケーシング（３０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１４】
前記孔（１１）の底に凹状の接着剤溜まり（３４）を設け、前記接着剤（ｃ）は、その接着剤溜まり（３４）内に配置されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１５】
前記ケーシング（３０）の外周に雄ネジ部（３２）を設け、前記ケーシング（３０）は、その雄ネジ部（３２）によって前記孔（１１）にねじ込み固定されることを特徴とする請求項８乃至１１、１３のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１６】
前記雄ネジ部（３２）と前記孔（１１）の内面との間に接着剤（ｃ）を配置したことを特徴とする請求項１５に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１】
ハウジングに着脱可能に固定される軸受ケース（Ｃ）に、ロールネック（Ａ）を支持するように転がり軸受（１０）が組み込まれ、その転がり軸受（１０）の転動体（３）が配列された内外輪（２，１）の間の軸受空間に潤滑剤を封入させたロールネック用軸受装置において、
前記転がり軸受（１０）を構成する金属体（Ｍ）からなる軸受部品に非接触交信型のＩＣタグ（２０）を取付け、前記ＩＣタグ（２０）は、そのＩＣタグ（２０）が備えるタグ側アンテナ（２４）と、外部のリーダライタ装置が備えるリーダライタ側アンテナとの間で磁気閉回路を形成することで外部からの情報の交信が可能であり、
前記ＩＣタグ（２０）は、前記金属体（Ｍ）の表面に開口する孔（１１）内に収容されて、前記タグ側アンテナ（２４）は少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）を有してその各突出部（２２ａ，２２ｃ）が前記孔（１１）の開口側へ臨み、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）から伸びる磁束が、前記孔（１１）の開口の縁よりも内側を通って前記孔（１１）の外部へ至ることで、前記ＩＣタグ（２０）と前記リーダライタ装置との情報の交信が可能となる前記磁気閉回路を形成できることを特徴とするロールネック用軸受装置。
【請求項２】
前記金属体（Ｍ）からなる軸受部品は、前記転がり軸受（１０）の内輪（２）、外輪（１）、間座（８，９）、シール部材（７）が備える金属製の芯金（７ａ）の中から選択される単一の又は複数の軸受部品であることを特徴とする請求項１に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項３】
前記金属体（Ｍ）からなる軸受部品は、前記転がり軸受（１０）の内輪（２）であり、
前記孔（１１）は前記内輪（２）の内径面に開口して設けられ、前記孔（１１）は、前記ロールネック（Ａ）をハウジングから取り外した際に、ハウジング外から差し入れたリーダライタ装置のリーダライタ側アンテナが対向できる位置にあることを特徴とする請求項１に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項４】
前記孔（１１）は、前記内輪（２）の転走面の軸方向一端を通り前記転がり軸受（１０）の軸心に直交する面と、その転走面の軸方向他端を通り前記転がり軸受（１０）の軸心に直交する面とに挟まれる範囲を避けて設けられることを特徴とする請求項３に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項５】
前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記基部（２２ｂ）又は前記突出部（２２ａ，２２ｃ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項６】
前記コア（２２）は、トロイダルコアを周方向に沿って複数に分割した形状であることを特徴とする請求項５に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項７】
前記少なくとも複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は透磁率の大きい素材から成るコア（２２）に設けられて、その複数の突出部（２２ａ，２２ｃ）は基部（２２ｂ）で連結されて一の突出部（２２ａ）が他の突出部（２２ｃ）に囲まれており、前記ＩＣタグ（２０）は、前記一の突出部（２２ａ）に導体から成る線材（２１）を巻回して前記タグ側アンテナ（２４）を構成するとともに、ＩＣチップ（２３）を前記線材（２１）の両端部に接続したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項８】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）が筒状を成すケーシング（３０）内に収容されて構成され、前記突出部（２２ａ）の端面（２２ｄ）が前記ケーシング（３０）の筒軸方向一方の開口側へ臨むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項９】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）が、ケーシング（３０）に設けた凹部（３１）内に収容されて構成され、前記各突出部（２２ａ，２２ｃ）の端面（２２ｄ）が前記凹部（３１）の開口側へ臨むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１０】
前記タグ側アンテナ（２４）及び前記ＩＣチップ（２３）と、前記ケーシング（３０）の内面との間の空間に充填材（ａ）を配置したことを特徴とする請求項８又は９に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１１】
前記充填材（ａ）は、樹脂又はゴムであることを特徴とする請求項１０に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１２】
前記ＩＣタグ（２０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１３】
前記ケーシング（３０）は、前記孔（１１）内に接着剤（ｂ，ｃ）で固定されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１４】
前記孔（１１）の底に凹状の接着剤溜まり（３４）を設け、前記接着剤（ｃ）は、その接着剤溜まり（３４）内に配置されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１５】
前記ケーシング（３０）の外周に雄ネジ部（３２）を設け、前記ケーシング（３０）は、その雄ネジ部（３２）によって前記孔（１１）にねじ込み固定されることを特徴とする請求項８乃至１１、１３のいずれか一つに記載のロールネック用軸受装置。
【請求項１６】
前記雄ネジ部（３２）と前記孔（１１）の内面との間に接着剤（ｃ）を配置したことを特徴とする請求項１５に記載のロールネック用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４７８７９（Ｐ２０１３−４７８７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５８３６（Ｐ２０１１−１８５８３６）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．トルクス
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．トルクス
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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