JP2008154241A - タイヤへの電子デバイス組み込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤへの電子デバイス組み込み方法を提供する。
【解決手段】細長いダイポールアンテナを有する電子デバイスを受け入れ部材の表面に載せる方法は、電子デバイス３６に隣接するように設けられた磁石（不図示）などのような少なくとも１つのアンテナ位置決め手段を有する保持装置１０を電子デバイス３６に隣接して配置させることと、アンテナ位置決め手段を作動させることと、アンテナ位置決め手段によって両アンテナ端部４０，４２を保持装置１０に取り込まれた状態になるように移動させることと、保持装置１０を受け入れ部材（不図示）の表面に隣接する位置まで移動させることと、保持装置１０を受け入れ部材の表面に係合させることと、電子デバイス３６を受け入れ部材の表面に載せることと、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には、電子デバイスの、支持部材への組み込み方法に関し、特に、らせん状に巻かれたダイポールアンテナを有するＲＦＩＤタグをタイヤに取り付ける方法に関する。

ＲＦＩＤタグは、様々な商業用途において製品を識別する手段としてますます用いられるようになってきている電子デバイスである。通常、タグは、アンテナによって識別信号を送信する電子送信器を有している。タグは、製造物または工業製品に埋め込まれるかあるいは他の方法で取り付けられることができ、固有の識別信号を遠隔受信器や遠隔読み取り器に伝達する働きをする。タイヤは、このようなデバイスが用いられる１つの製品カテゴリである。タイヤ内のＲＦＩＤタグは、タイヤ製造業者、製造の日付などを識別することができ、また、タイヤが最初に取り付けられた車両に関するデータを記録し送信することもできる。

超高周波数（ＵＨＦ）帯では、電波方式認識（ＲＦＩＤ）タグには、鋼線がらせん状に巻かれたダイポールアンテナを利用することができる。このような構成では、タイヤなどの製造物へのＲＦＩＤタグの組み込みには、製造上および取り扱い上の多数の問題が存在する。ダイポールアンテナは、タグ同士が分離された状態でない場合には、重なり合い絡まり合う傾向がある。タグを運搬するために使われる包装は、運搬中にアンテナコイルの絡まり合いを抑制するのに十分でない場合がある。さらに、このようなタグを容器から取り出すとき、アンテナがある形状に曲がることにより、アンテナの性能に影響を及ぼすことがある。

適切なタグの性能を確保するために、ダイポールアンテナは、それが固定される製品に埋め込まれ、または取り付けられる際に、できるだけ直線性が維持されなければならない。たとえば、タイヤ用途では、アンテナは最終的に加硫されるゴム合成物内に埋め込まれる際に直線状に維持されなければならない。どのような変形でも調整された長さを変化させるため、アンテナの直線性はタグの性能に直接影響を及ぼす。比較的小さいタグでは、製造中にこのようなタグがビンやトレイから取り出され離れた場所にある製品や構成部材に組み込まれる場合には特に、タグを取り扱い、運搬する装置が必要な性能を達成することの困難性は高くなる。

この業界内では、一般に、タグを取り扱うのに手作業による方法が用いられている。アンテナは、手でゴム製のストリップ上に配置され、被覆ストリップをかぶせる前に手作業で直線状に延ばされる。このような包装は、一般的に「パッチ」と呼ばれている。そのパッチは、タイヤインナライナなどのタイヤ表面に取り付けられる。このような手順では、簡便ではあるが、人為的な誤りが生じやすく、不正確であり、１つの方法ではあるがこの業界のすべてのニーズを満たすわけではない。

従来、らせん状に巻かれたダイポールアンテナを有するＲＦＩＤタグを、安全に、便利に、かつコスト的に有利な方法で組み込むことができる有効な方法は実現されていない。この業界内では、タグを個々に取り扱うことができ、さらに製造時または製造後にビンまたはトレイからタグを取り出し離れた場所にある受け入れ部材の中または上にタグを組み込むことができる種類の方法が必要とされている。さらに、その方法は、製造中の保持および配置段階の間にアンテナの長さを設計された長さに維持することができる必要がある。

本発明の一態様によれば、細長いダイポールアンテナを有する電子デバイスを受け入れ部材の表面に載せる方法は、電子デバイスに隣接するように設けられた電磁石などのような少なくとも１つのアンテナ位置決め手段を有する保持装置を電子デバイスに隣接して配置させることと、アンテナ位置決め手段を作動させることと、アンテナ位置決め手段によって両アンテナ端部を保持装置に取り込まれた状態になるように移動させることと、保持装置を受け入れ部材の表面に隣接する位置に移動させることと、保持装置を受け入れ部材の表面に係合させることと、電子デバイスを受け入れ部材の表面に載せることと、を有している。

本発明の別の態様によれば、本方法は、保持装置押圧部によって両アンテナ端部を受け入れ部材の表面に当接するように移動させることをさらに有している
本発明の他の態様によれば、本方法は、１つかそれより多くの電磁石、永久磁石または真空システムにより、互いに向かい合うガイドフィンガによって形成された保持装置の各スロット内に両アンテナ端部を取り込み、電子デバイスを受け入れ部材の表面に載せる前に各スロットのガイドフィンガの末端を受け入れ部材の表面に係合させることを有している。

本発明について添付の図面を参照して一例として説明する。

まず、図１〜５を参照すると、ＲＦＩＤタグなどの電子デバイス３６を取り出して所望の位置に配置する働きをする電子デバイス取り扱い装置１０が示されている。図示のようなＲＦＩＤタグは、鋼線がらせん状に巻かれたダイポールアンテナを有する種類のＲＦＩＤタグである。電子送信器およびデータ記録装置３８は、超高周波（ＵＨＦ）無線周波数の電波によって外部の受信器に固有の識別信号を伝達する。アンテナは、端部４０，４２が送信器３６から外側に直線状に延びており、その長さは調整されている。したがって、アンテナの形状を損なうことはタグの性能に直接影響を及ぼすため、取り扱い、運搬、および製品への取り付け時にアンテナの直線性が維持されることが望ましい。

この装置は、支持体１２を別の場所に移動させるために使用される操作突起部１４が形成された支持体１２を有している。装置１０は、図１〜５には単独で示されているが、ロボットを含む自動化装置に組み込まれることができる。このような自動化装置（不図示）は、コンピュータ制御の指示に従って支持体１２の位置を変更させるように働く。

装置１０は、さらに、それぞれ互いに間隔をおいて配置されたガイドフィンガ２０，２２を備えた２つのガイド部１６，１８を有している。ガイドフィンガ２０，２２の間は、より広いスロット開口端２６からより狭いスロット端２８へ向かって内側に狭まったテーパースロット２４になっている。図示の実施形態では、２つのスロットが示されているが、必要に応じてそれより多いかまたは少ないスロットフィンガ対を用いることができる。各スロットの狭いスロット端２８内には磁石３０が配置されている。磁石３０には、電磁石または永久磁石が用いられる。磁石３０のオン状態とオフ状態との間を切り換えるために、各磁石３０について共有の切り換え回路が併せて設けられている。磁石３０に加えて、または磁石３０の代わりに、必要に応じて他の手段を用いてもよい。本発明の範囲を制限する意図はないが、たとえば、真空システムがアンテナ端部をスロット２４に吸い込むために用いられることが可能である。さらに、各スロット２４内にはそれぞれプッシュロッド３２，３４が配置されている。プッシュロッド３２，３４は、支持体１２を貫通して取り付けられ、各スロット２４内を軸方向に移動できる。したがって、スロット２４内のプッシュロッド端は、各スロット２４の広いスロット端に向かう方向およびこのスロット端から離れる方向に往復運動できる。

上述のように、鋼線がらせん状に巻かれたダイポールアンテナを有するＲＦＩＤタグが、装置１０の取り扱う対象である。ワイヤアンテナ端部４０，４２は、送信やデータ記録を行う電子機器３８からほぼ同一直線状に揃って延びている。タグ３６は、ビンまたは他の収容媒体によって収容された多数のタグのうちの１つである場合がある。タグ３６は、このような状況にある場合、重なり合い絡み合う傾向があり、容易に取り出せる方向を向いていないことがある。本発明は、このような状況において個々のタグ３６を保持し、保持したタグを最終的または中間的な目的位置に運搬することを目的としている。たとえば、タイヤ内に組み込まれたＲＦＩＤタグの場合、タグを保持し、グリーンゴムの構成部材上に配置することができる。図６Ｄ〜６Ｆには、タグが載せられることが意図された面４６を有するターゲットタグ受け入れ部材４４が示されている。

図６Ａ〜６Ｆを参照して、タグを取り扱う装置１０の動作について説明する。図６Ａは、装置１０のターゲットタグ３６への位置合わせをしている状態を示している。タグ３６のアンテナ端部４０，４２は直線状に延びており、各ガイド部１６，１８およびそれらによって形成されたスロット２４に対向するように揃えられている。各スロット２４内の磁石は、図６Ｂに示されているように、オンに切り換えて強磁性体であるアンテナコイル端部４０，４２を引き付けることができる電磁石であることが望ましい。必要に応じて、アンテナコイル端部４０，４２をスロット２４内に引き付けるために、永久磁石を用いることができ、または真空システムを用いることもできる。各テーパースロット２４を形成するガイドフィンガ２０，２２は、非強磁性体で構成されていることが望ましく、磁石３０の影響の下でアンテナコイル端部をスロット内へガイドするように働く。

図６Ｃに示されているように、各スロット内でのアンテナコイル端部４０，４２の移動は、アンテナ端部がスロット内でプッシュロッド３２，３４の各ロッド端に行き当たったときに終了する。各スロット２４を形成するガイドフィンガ２０，２２は、ダイポールアンテナの所望の直線性が維持されるように揃えて並べられている。各ガイドはダイポールアンテナ端部４０，４２を保持できるように揃えられ、両端の各アンテナコイルは支持体１２に設けられた直線状の部分に引き込まれる。

保持フィンガ２０，２２は、タグを保持した後、タグを受け入れ部材４４の面４６上の所望の位置に配置させることができる。位置の調整は、手作業で行うか、または適切な一般に用いられるロボットもしくは他の自動制御技術を用いることによって行うことができる。図６Ｄは、装置１０がターゲット面４６に対向している状態を示している。タイヤ用途では、ターゲット面４６としては、タグが取り付けられるタイヤのゴム製の構成部材が考えられる。装置が適切な位置に配置された後、磁石がオフに切り換えられ、アンテナコイルが解放される。フィンガ２０，２２は、内部のプッシュロッド３２，３４を用いてコイルを受け入れ部材の中に押し込むことができる（図６Ｅ）。スロット２４内に永久磁石が用いられる場合、プッシュロッド３２，３４は磁石の引き付ける力に機械的に打ち勝ってアンテナコイル端部を各スロットから外に出すことができる。図６Ｆに示されているようにこの装置は引き戻され、その後タグは第２の構成部材（不図示）で覆われる。真空システム（不図示）を用いてアンテナ端部を各スロット２４に引き付ける場合、真空吸引を停止すればよい。スロットからアンテナ端部を取り外すことを助けるために必要であれば、その後に空気圧などの力を加えることができる。

前述のことから、本発明によればダイポールコイルアンテナを有する電子デバイスを取り扱う自動化装置や補助装置を提供できることが理解されよう。アンテナは、ターゲット面に配置される際および配置された後に所望の直線性が維持される。絡み合うかまたは曲がったアンテナは、スロット内に取り込まれ、ターゲット面上に配置できるように直線状に戻される。この装置は、タグのサイズが小さくても、タグのアンテナが絡まる可能性があっても、タグを取り込んで保持する働きをすることができる。上記では、アンテナ端部に係合することによって電子デバイスを保持するように説明したが、装置１０は中央の回路基板部を真空吸引することによって電子デバイスの回路基板の部分に作用するように構成することもできる。その電子デバイスは、その後にアンテナ端部がスロット２４に入り込むように動かされ、その電子デバイスが動かされることによって意図された向きに保持される。

図７は、ＲＦＩＤなどの電子デバイスを受け入れ部材の表面に載せる方法をブロック図形式で示している。保持装置１０が電子デバイスに対向する位置に配置される（４８）。磁石３０がオンに切り換えられて（５０）デバイスのアンテナ端部がこの保持装置に保持される（５２）。次に、電子デバイスを保持した装置１０が受け入れ部材まで移動される（５４）か、もしくは受け入れ部材が装置１０まで移動される。この保持装置が受け入れ部材に係合し（５６）、電磁石がオフに切り換えられる（５８）。各スロットには１つずつ別々の電磁石が取り付けられることが望ましいが、必要に応じてそれよりも多いかまたは少ない数の電磁石や永久磁石を用い、スロット２４の内部または外部に配置させることができる。あるいは、アンテナ端部やこのデバイスの回路基板部を吸い込むことにより各スロットの中にアンテナ端部を配置させるために真空システムを設けてもよい。それゆえ、磁石や真空システムの役割は、より広義には、アンテナ位置決め手段として働き、アンテナ端部４０，４２を保持装置１０に取り込まれた状態になるように移動させることである。したがって、広義には、本発明はアンテナ端部４０，４２を各スロットに移動させる手段を対象としている。その後、電子デバイスは受け入れ部材上に載せられ、押圧装置部３２，３４を用いてアンテナ端部を受け入れ部材４４の上に押し付けることや受け入れ部材４４の中に押し込むことができる。上述の図６Ａ，６Ｂの説明を参照されたい。装置１０は引き戻され、次のサイクルに入る。

このように、本方法によれば、らせん状に巻かれたダイポールアンテナを有するＲＦＩＤタグなどの電子デバイスをタイヤの表面に、安全に、便利に、かつコスト的に有利な方法で組み込むことができることを理解されるであろう。この方法は、タグを個別に取り扱うことができ、さらにタイヤの製造時または製造後に、タグをビンまたはトレイから取り出し、離れた場所にある受け入れ部材の中または上に組み込むことができる。この方法は、製造中の保持および配置段階の間に、アンテナが直線状に設計された長さで延びた状態に維持する働きをする。もし、アンテナがこの装置によって保持されるときにわずかに曲がっていたとしても、装置１０はアンテナ端部を、装置１０内の一直線に揃えられたスロットに引き込むことによってアンテナを直線状にするように働く。

本明細書に示す説明を考慮すれば本発明の変形実施が可能である。本発明を説明するために代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずにその範囲内で実施形態に様々な変更および修正を施せることが明らかであろう。したがって、特許請求の範囲によって定義される本発明の全範囲内で、前述の一実施形態を変更することができることを理解されたい。

ＲＦＩＤデバイスに対して作用するように揃えられたＲＦＩＤ取り扱い装置の分解斜視図である。 ＲＦＩＤ取り扱い装置のスロット内にＲＦＩＤデバイスのアンテナが配置された状態を示す、ＲＦＩＤ取り扱い装置の斜視図である。 ＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 図３の４−４線に沿ったＲＦＩＤ取り扱い装置の断面図である。 代表的なＲＦＩＤタグの拡大側面図である。 ＲＦＩＤデバイスに対して作用するように揃えられたＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 ＲＦＩＤ装置のスロット内での電磁石の働きを示す、図６Ａに続くガイド部を部分断面で示したＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 ＲＦＩＤアンテナ端部がＲＦＩＤ装置のスロットに引き込まれている状態を示す、図６Ｂに続くガイド部を部分断面で示したＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 ＲＦＩＤデバイスおよびＲＦＩＤ取り扱い装置が外部の受け入れ部材の面に対向するように配置されている状態を示す、図６Ｃに続くガイド部を部分断面で示したＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 プッシュロッドがアンテナ端部を装置のスロットから受け入れ部材の面へ押し動かすように作動している状態を示す、図６Ｄに続くガイド部を部分断面で示したＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 ＲＦＩＤデバイスが受け入れ面の上に載せられ、ＲＦＩＤ取り扱い装置が引き戻されている状態を示す、ガイド部を部分断面で示したＲＦＩＤ取り扱い装置の側面図である。 本発明の方法のブロック図である。

符号の説明

１０ 保持装置
１２ 支持体
１４ 操作突起部
１６，１８ ガイド部
２０，２２ ガイドフィンガ
２４ スロット
２６ スロット開口端
２８ より狭いスロット端
３０ 磁石
３２，３４ プッシュロッド
３６ 電子デバイス
３８ 電子機器
４０，４２ アンテナ端部
４４ 受け入れ部材
４６ ターゲット面

Claims (11)

1. 細長いダイポールアンテナを有する電子デバイスを受け入れ部材に載せる方法であって、
   少なくとも１つのアンテナ位置決め手段を有する保持装置を前記電子デバイスに隣接して配置させることと、
   前記アンテナ位置決め手段を作動させることと、
   前記アンテナ位置決め手段によって、前記両アンテナ端部を前記保持装置に取り込まれた状態になるように移動させることと、
   前記保持装置を前記受け入れ部材の表面に隣接する位置に移動させることと、
   前記保持装置を前記受け入れ部材の表面に係合させることと、
   前記電子デバイスを前記受け入れ部材の表面に載せることと、
   を有する、細長いダイポールアンテナを有する電子デバイスを受け入れ部材に載せる方法。
2. 保持装置押圧手段によって、前記両アンテナ端部を前記受け入れ部材の表面に当接するように移動させることをさらに有する、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの磁石によって、互いに対向するガイドフィンガによって形成された前記保持装置の各スロット内に、前記両アンテナ端部を取り込むことをさらに有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記各スロットの前記ガイドフィンガの末端を前記受け入れ部材の表面に係合させることをさらに有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記各スロットの前記ガイドフィンガの前記末端が前記受け入れ部材の表面に係合した状態で、保持装置押圧手段によって前記アンテナ端部を前記受け入れ部材の表面に当接するように移動させることをさらに有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記アンテナ位置決め手段によって、前記アンテナを前記装置の前記各スロットの間に延びた場所に保持することをさらに有する、請求項３に記載の方法。
7. 各スロット内に配置された少なくとも１つの磁石によって、前記両アンテナ端部を前記保持装置に取り込むことをさらに有する、請求項１に記載の方法。
8. 前記各スロット内の保持装置押圧手段によって、前記アンテナ端部を前記各スロットから移動させることをさらに有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記各スロット内の前記少なくとも１つの磁石によって、前記アンテナを前記装置の前記各スロットの間に延びた場所に保持することをさらに有する、請求項７に記載の方法。
10. 前記各スロット内の保持装置押圧手段によって、前記アンテナ端部を前記各スロットから移動させることをさらに有する、請求項９に記載の方法。
11. 磁気システムおよび真空システムを含む一群のシステムから選択される前記アンテナ位置決め手段によって、前記両アンテナ端部を前記保持装置のスロットに取り込むことをさらに有する、請求項１に記載の方法。

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