JP5261994B2 - 識別タグ及びケーブル識別システム - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤを用いた識別タグ及びケーブル識別システムに関するものである。

プラント，鉄道，ビルにおいて電気ケーブルを敷設するためには、設計回路図面から作業仕様書を作成し、作業者はこれを参照しながら敷設・結線・テスト・撤去作業を行う。これらの作業をするには、ケーブルを識別することが必要であり、そのためには、一本または複数の心線からなるケーブルに、あるいはケーブルを構成する心線に識別タグを取り付ける。この識別タグは、目視用に名称やＩＤを書いたまたは印刷したタグの他に、バーコードやＲＦＩＤを用いたタグを使うことで、目視による確認をコンピュータで行うことができ、信頼性を向上できる利点がある。

ケーブルに識別タグをつけ、リードしながら作業を行うには、識別タグはリードし易いものが望まれる。

しかし、ケーブルを端子に接続すると、端子台周りの狭い空間に複数のケーブルが集中するため、単純にリードし易いだけであると、リードしたくない他のケーブルの識別タグをリードしてしまう問題がある。したがって、他のケーブルの識別タグをリードせずに、リードしたい対象のケーブルの識別タグをリードする必要がある。

特許文献１にはバーコードをつけて端子やケーブルを識別する技術が開示されている。また、特許文献２，特許文献３にはＲＦＩＤに配線情報を書き込みケーブルに付ける技術が開示されている。

しかしながら、バーコードはサイズが大きく平らにしたうえでリードしないと良好にリードできないため、ケーブルに取り付けるには不向きである。また、特許文献２，３には、どのようにケーブルや端子に取り付けられるのかの開示はない。

特許文献４には、ケーブルに無線タグを取り付けるために、ケーブル状の線状無線タグ体にアンテナをコイル状に巻きつける技術を開示しているが、コイル状アンテナを印刷するため、ケーブルを必要長に切り出した後に作業し易い任意の位置に取り付けることはできない。

また、ＲＦＩＤを用いて、他のケーブルの識別タグをリードせずに、リードしたい対象のケーブルの識別タグをリードするための識別タグについての開示はない。

特開２０００−９００４４号公報 特開２００３−１１４２４７号公報 特開２００４−３４９１８４号公報 特開２００４−１９２１１４号公報

本発明が解決しようとする課題は、ケーブルを必要長に切り出した後に任意の位置にとりつけることができ、ケーブル識別をコンピュータで行うことができる、ケーブル作業に適した識別タグの提供、および、他のケーブルの識別タグをリードせずに、リードしたい対象のケーブルの識別タグをリードすることを可能とする識別タグ及びケーブル識別システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は端子台に設けられた所定の間隔で配列された複数の端子の内の一つと接続されるケーブル状の取り付け対象物に取り付ける識別タグであって、前記識別タグは、前記ケーブル状の取り付け対象物に取り付ける取り付け部と、信号を送受信する直線形状のアンテナと、前記アンテナで送受信した信号を解析処理するＲＦＩＤ回路を有し、前記アンテナと前記ＲＦＩＤ回路は、前記取り付け部を形成する樹脂内に射出成形にて埋め込まれており、前記取り付け部は、前記ケーブル状の取り付け対象物の長手方向に対して直交する断面において、一部には前記取り付け部において略平面部を形成するための略直線部を有し、前記アンテナは、識別タグを前記ケーブル状の取り付け対象物に取り付けた際に、長手方向が前記断面と平行となるように配置されており、前記アンテナは、前記端子台に設けられた所定の間隔で配列された複数の端子の間隔より短いことを特徴とするものである。

本発明の識別タグは、ケーブルを必要長に切り出した後に作業し易い任意の位置にとりつけることができる。

また、本発明のケーブル識別システムは、ケーブル識別をコンピュータで行うことができ、ケーブル作業の信頼性を向上できる利点がある。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

図１，図２，図１５は、ＲＦＩＤを取り付けたケーブル識別用タグである。断面がＣ型（図１）またはＯ型（図２）、あるいは断面がＣ型またはＯ型の一部分と組み合わせた変形形状（図１５）に、プラスチックなどの樹脂で成型した取り付け部１と、ＲＦＩＤ２からなる。

ＲＦＩＤ２は、アンテナ２１とＲＦＩＤ回路２２から構成され、図１３にそれらの一実施形態の構成を示す。アンテナ２１は無線電波を受け受電装置２２２と送受信部２２４に渡す。受電装置２２２は無線電波のインピーダンスマッチングを行い電波から電力を取り出して、コンデンサ２２３（あるいは二次電池２２３）に蓄える。送受信部２２４，演算部２２５，ＩＤ信号保持部２２１は、コンデンサ２２３に蓄えた電力によって次のように動作する。

送受信部２２４はアンテナ２１より無線電波を無線信号として受け、演算部２２５に渡す。演算部２２５は送受信部２２４より受けた無線信号を解析し信号に含まれるＩＤを得て、ＩＤ信号保持部２２１に保持したＩＤと比較し、一致していれば一致する旨を送受信部２２４を介して返信する。輻輳制御を行わない場合は、演算部２２５にてＩＤを比較すること無しにＩＤ信号保持部２２１に保持したＩＤを返信する。尚、ＲＦＩＤ回路２２はこれ以外の構成であっても良い。

図１，図２，図１５のアンテナ２１はダイポール型アンテナであり、取り付け部１をケーブルに取り付けた際（図１０参照）に、ケーブルの円周方向に沿うように取り付け部１に付けておくことを特徴としている。理由は以下に述べる。アンテナ長は、送受信する無線の波長と、周りの誘電率から最適な送受信ができるサイズが決まってくる。たとえば、２.４５ＧＨｚ 帯では、５〜６センチの長さになる。この長さをそのままケーブルに取り付けるために、ケーブルの長手方向に沿わせて取り付けると、端子台の端子に各々のケーブルを接続する際端子台の端子間のピッチ（たとえば約１センチ）で並ぶことになる。すると、隣り合うケーブルに取り付けたタグのリードできる範囲が重なる範囲が広いため、目的の１本のケーブルのＲＦＩＤをリードしたい場合でも、隣のケーブルのタグをリードしてしまう。そこで、ケーブルの円周方向に取り付ければ、隣り合うケーブルに取り付けたタグのリードできる範囲が重なる範囲を小さくすることができ、目的の１本のケーブルのＲＦＩＤのみをリードし易くできる。

円周がアンテナの最適長より短い場合は、アンテナを短くして取り付ける。また、隣り合うケーブルに取り付けたタグとのリードできる範囲が重なる範囲を小さくするために、図３のようにアンテナを短くするのも効果がある。

取り付け部１に対し、アンテナ２１を外側に取り付けるとＲＦＩＤ２をリードし易い範囲を広くすることができる。一方、取り付け部１とＲＦＩＤ２が分離するのを防ぐためには、図４のように取り付け部１の射出成型時にＲＦＩＤ２を埋め込んでしまうのが有効である。

この識別タグに、目視用に名称やＩＤを書くかまたは印刷すれば、目視作業でも作業を行うことができ、目視と、リーダと、両方の手段により確認を行うことができ、信頼性を向上できる利点がある。そのために、図５のように取り付け部１に印字をするための平面部１１とタグ埋め込み部１２を設けると良い。平面部１１は曲がっていても良いが、平面にすることで熱転写方式などの平面部で無いと印字できないプリンタでも印字できる利点がある。

また、ケーブルに識別タグを取り付けるとき、タグの向きはリーダを当てやすい方向に向けると格段に作業し易くて良いが、わざわざ向きをそろえるのは作業者にとって面倒である。図４において（１），（２），（３），（４）と書いてあるところを、各々、第一象限，第二象限，第三象限，第四象限と呼ぶとする。図４の取り付け部１には第四象限，第三象限の方向にＲＦＩＤ２が埋め込まれているため、一般的にはこの方向からリーダアンテナを当てるとリードし易い。一方、目視用タグは、作業者が作業し易いように作業者方向に向けて用いられることが多い。そこで、目視用印字が作業者が見易い方向を向けた際に、ＲＦＩＤ２も作業者方向を向くようにするため、印字部も図４に示す第四象限，第三象限側すなわちＲＦＩＤ２が埋め込まれている側に設けると良い。

また、取り付け部１のＲＦＩＤ２を埋め込む位置は、印字部を避けて端にすると、印字の際の熱や加圧によりＲＦＩＤ２が破損するのを避ける効果があり、また、取り付け部１のどの部分にＲＦＩＤ２が埋め込まれているかわかり易くする上でも効果がある。端に埋め込まれているのがわかれば、作業者はリーダアンテナを当てるとき端部に近づけることにより、快適にリードできる。そのほか、アンテナ部がわかるように、突起をつける・凹みをつける・切り欠きをつけることでも同様の効果がある。印字により破損の危険がない場合は、ＲＦＩＤ２が埋め込まれている位置にそれを示すマークを印字することによっても、快適にリードすることができる。

図６，図７により、印字情報を増やすためには印字面を広く取りたい、かつ、円周方向に沿わせてアンテナを埋め込みたい場合の方法を開示する。印字のときはケーブルに取り付けていない状態で印字することから、取り付け部１をゴム状のやわらかい素材を用いて、図６の取り付け部１のように長径と短径がある断面となるように成型し、長径と平行に平面部１１を設けるようにする。これにより印字面を広く取ることができる。また、ケーブルに取り付け部１をはめると、ケーブルの丸みで断面の形状が変形するため、アンテナをケーブルの円周に沿わせることができる。

図８を用いて識別タグの向きにかかわらずリーダでリードする方法を開示する。図４に
おいて第四象限，第三象限の方向にＲＦＩＤ２埋め込まれているため、一般的にはこの方
向からリーダアンテナを当てるとリードし易いが、そのためには作業者はリードするとき
にタグの向きを考慮しなければならない煩わしさがある。第一象限，第二象限の方向から
もリードできれば、快適に作業をすることができる。

以下、その方法を説明する。図８のリーダ４は、信号線１０１を介して上位ホストよりリードするように指示を受けると、ＲＦＩＤをリードする信号を発生し、信号線１００を介してリーダアンテナ３１に信号を送る。リーダアンテナ３１からＲＦＩＤをリードする信号が送信されると、取り付け部１に埋め込まれたＲＦＩＤ２はその信号を受信し、解析して返信信号を送信する。ＲＦＩＤ２が送信した信号をリーダアンテナ３１が受信すると、信号線１００を介してリーダ４に送られ、リーダ４は信号線１００を介して受信した信号を解析して、ＲＦＩＤ２のＩＤ番号など必要な情報を信号線１０１を介して上位ホストに送る。リーダアンテナ３１は直線の通常のダイポールアンテナをケーブルの円周方向に沿うように曲げて、リードしたい識別タグを曲がりの内側にはさんでリードすることを特徴とする。

図９に、通常の直線形状のダイポールアンテナを用いる場合について説明する。リーダ４は図８に説明したものと同様である。リーダアンテナ３３は、取り付け部１のＲＦＩＤ２のアンテナ２１の方向に合わせて、リーダアンテナ３３とアンテナ２１が平行になるように近づけると快適にリードできる。そこで、想定するリーダの持ち方から、リーダアンテナ３３と取り付け部１のＲＦＩＤ２のアンテナ２１が平行に近くなるように、リーダアンテナ３３をリーダに対しどの角度に取り付けるか定めると良い。

図１０に、作業性を高めるサイズを開示する。端子台１０には端子１０−１〜端子１０−４が並んでおり、それぞれケーブル１−１〜ケーブル１−４が接続されている。ケーブルが端子台１０のピッチＬで並ぶため、ケーブルにはめたとき取り付け部１の端子並び方向の長さサイズＬ１mmは、端子台のピッチＬmmより小さくする必要がある。

また、図８に示したリーダアンテナ３１の幅サイズＬ２mm、および、図９に示したリーダアンテナ３３の長さサイズＬ３mmは端子台のピッチＬmmより小さくすると、隣のリードしたくないＲＦＩＤを誤ってリードしにくくなりよい。ＲＦＩＤ２のアンテナ３３の長さは、円周に沿わせて曲げない場合は、少なくとも端子台のピッチＬmmより小さくする必要がある。ピッチＬmmは１０mm前後のものもあり、ケーブルもこのピッチＬmmで隣り合うために、隣のケーブルのＲＦＩＤをリードしないで目的のケーブルのＲＦＩＤをリードするには、このような構成が必要になる。

ケーブルの接続の信頼性を向上させるためには、図１０に示すように端子台の端子側にもＲＦＩＤ２−１１〜ＲＦＩＤ２−１４を取り付けて、ケーブル側ＲＦＩＤ２−１と端子側ＲＦＩＤ２−１１のように、接続されたケーブルと端子のＲＦＩＤをペアでリードして、正しいか間違っているかを自動判定すればよい。このとき、端子側のＲＦＩＤ２−１１〜ＲＦＩＤ２−１４のサイズも端子台のピッチＬより小さくして、ケーブル側ＲＦＩＤ２−１〜ＲＦＩＤ２−４と同じ方向に、すなわち、ケーブルの円周方向に沿うように取り付けると、リーダアンテナ３１またはリーダアンテナ３３をケーブル方向にスライドするようにして、接続されたケーブルと端子のＲＦＩＤのペア（たとえば、２−１１と２−１、２−１２と２−２）を順次連続的にリードすれば、接続されていないケーブルと端子のＲＦＩＤを間違ってリードすること（たとえば、２−１１と２−２）を防ぐことができる。端子側は端子ごとにＲＦＩＤをつけるほか、端子台の識別をするためのＲＦＩＤをつけて、ケーブルと接続する端子台に間違いがないか確認することができる。

図１１を用いて、図９に説明した通常の直線形状のダイポールアンテナを用いる場合の別方法を説明する。構成図１１の信号線１００とリーダアンテナ３３の構成は図９に説明したものと同様である。隣の識別タグをリードせずに目的の識別タグのみをリードするために、図１１に示すように、リーダアンテナ３３を含む平面部４１、および、平面部４２１Ｒ，平面部４２２Ｒ，平面部４２１Ｌ，平面部４２２Ｌを設け、リードしたい識別タグを囲う形状とする。識別タグを囲う形状とは、すなわち、平面部には実際には厚みがあるため、平面部４２２Ｒと平面部４２２Ｌの距離は、内側Ｌ４in，外側Ｌ４outであるが、内側Ｌ４inは図１０に示す識別タグの大きさＬ１mmより大きく、外側Ｌ４outは端子台のピッチＬより小さくする。これにより、作業者は、平面部４１，４２１，４２２で識別タグを囲う行為により、目的のタグを快適にリードすることができる。平面部４２２Ｒと平面部４２２Ｌは電波吸収帯または電波反射帯により構成すると、リーダアンテナ３３から発せられる信号の出力を上げても隣の識別タグを間違ってリードすることはなくなり、快適にリード作業ができる。尚、平面部４２１Ｒ，平面部４２１Ｌはなくても良い。

図１２を用いて、取り付け部１に対しアンテナ２１の実装の方法の変形を説明する。図１，図２，図１５のアンテナ２１はダイポール型アンテナであり、取り付け部１をケーブルに取り付けた際（図１０）に、ケーブルの円周方向に沿うようにアンテナ２１を取り付け部１に付けておくことを特徴としているが、この状態の識別タグとアンテナ２１を真横から示したのが、図１２（ａ）、斜め横から示したのが図１２（ｂ）である。ケーブルに取り付け部１をはめた時に、ケーブルの長手方向と直交する断面の円周上に沿うようにアンテナ２１を取り付け部１に付ける。このとき、直交に対し、角度Θをつけて２ａまたは２ｂのように取り付けると、アンテナ２１の長さを長く取ることができるため、円周がアンテナ２１の最適長に足りない場合にリードし易さが向上する場合がある。この場合、図８で説明したリーダアンテナ３１を使う場合は、ケーブル長手方向と直角にはさむより、直交方向に対し角度およそＨの斜めに寝かすように識別タグをはさむようにすると、リーダアンテナ３１はＲＦＩＤのアンテナ２１の外側同心円上に位置することになり、リードし易くなる。そこで、作業し易いリーダアンテナ３１の差込方向を定め、リーダアンテナ３１の内側同心円上に位置するように、角度Ｈをつけて２ａまたは２ｂのようにアンテナ２１を取り付け部１に付けると良い。また、アンテナ長を長く取る工夫として、２ｂと２ｃの線に沿ってアンテナ２１を付けることも有効である。

図１４により、識別タグを使ってケーブル管理をする方法を説明する。図５により説明したように、識別タグに印字部を設けて印字すると、目視用とリーダ用の兼用識別タグとして用いることができ、作業の信頼性を向上させる。そこで、ユーザ定義ＩＤと、識別タグのＲＦＩＤ２のＩＤと、印字文字列を組にしてデータとしてＰＣ等に保持しておくと作業上有効である。識別タグのＲＦＩＤ２をリードすると、印字文字列をＰＣ画面に表示する、あるいは、ユーザ定義ＩＤから関連する情報を表示することができる。印字文字列は、他の組にも同じ印字文字列があることを許容するため、印字文字列とは別のユーザ定義ＩＤを使うが、他の組と同じ文字列はない場合は、識別タグのＲＦＩＤ２のＩＤと、印字文字列を組にして用いても良い。

そのためには、（ステップ１）ユーザ定義ＩＤのみデータが定義された表を用意し、（ステップ２）印字しようとする識別タグの数だけ、以下を繰り返す。すなわち、（ステップ３）印字する文字列を印字文字列に入力し、（ステップ４）印字しようとする識別タグのＲＦＩＤ２をリーダでリードし、（ステップ５）リードした値をＲＦＩＤ２のＩＤに入力し、（ステップ６）前記識別タグに印字する文字列を印字する。あるいは、設計データから（ステップ３）の変形例としては（ステップ３ａ）印字する文字列を印字文字列とを組にして入力した表を用意し、たとえばユーザ定義ＩＤの順に、（ステップ２）印字しようとする識別タグの数だけ、前述のステップ（ステップ４）（ステップ５）（ステップ６）を繰り返す。これにより作成した印字された識別タグと、ユーザ定義ＩＤと、識別タグのＲＦＩＤ２のＩＤと、印字文字列を組にしたデータを用いて、ケーブル管理をすることができる。

プラント，鉄道，ビルにおいて電気ケーブルを敷設・保守するためのケーブル工事に利用できる。また、ケーブル状の物体に取り付けてその識別をコンピュータで行う目的で利用できる。

断面がＣ型の識別タグの構成図。 断面がＯ型の識別タグの構成図。 識別タグの構成図。 識別タグの構成図。 印字部を設けた識別タグの構成図。 識別タグの構成図。 識別タグの構成図。 識別タグとリーダ。 識別タグとリーダ。 識別タグの取り付け方の図。 リーダアンテナの構成図。 識別タグの構成図。 ＲＦＩＤの構成図。 ケーブル管理データの例。 識別タグの構成図。

符号の説明

１ 取り付け部
２ ＲＦＩＤ
４ リーダ
１０ 端子台
２１ アンテナ
２２ ＲＦＩＤ回路
３１ リーダアンテナ

Claims (5)

1. 端子台に設けられた所定の間隔で配列された複数の端子の内の一つと接続されるケーブル状の取り付け対象物に取り付ける識別タグであって、
   前記識別タグは、
   前記ケーブル状の取り付け対象物に取り付ける取り付け部と、
   信号を送受信する直線形状のアンテナと、
   前記アンテナで送受信した信号を解析処理するＲＦＩＤ回路を有し、
   前記アンテナと前記ＲＦＩＤ回路は、前記取り付け部を形成する樹脂内に射出成形にて埋め込まれており、
   前記取り付け部は、前記ケーブル状の取り付け対象物の長手方向に対して直交する断面において、一部には前記取り付け部において略平面部を形成するための略直線部を有し、
   前記アンテナは、識別タグを前記ケーブル状の取り付け対象物に取り付けた際に、長手方向が前記断面と平行となるように配置されており、
   前記アンテナは、前記端子台に設けられた所定の間隔で配列された複数の端子の間隔より短いことを特徴とする識別タグ。
2. 請求項１における識別タグにおいて、
   前記略平面部は、印字されているまたは将来印字される印字部を有し、
   前記アンテナは、前記略平面部内であって、前記印字部から前記ケーブル状の取り付け対象物の長手方向に離れた位置で、前記印字部と異なる部位に実装することを特徴とする識別タグ。
3. 請求項１乃至２のいずれかにおいて、
   前記取り付け対象物は、あらかじめユーザが定義した対象物ＩＤを割り当てておき、
   前記ＲＦＩＤ回路は、固有ＩＤを保持しており、
   前記対象物ＩＤと、前記固有ＩＤと、文字列を一組とし、一組以上からなるデータと、
   固有ＩＤを保持しているＲＦＩＤ回路を有する識別タグの略平面部に、
   前記データで固有ＩＤと組となっている文字列が印字してあることを特徴とする識別タグ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記取り付け部は、一部に凹みをつける、または、切欠きをつける特異な形状部を設け、
   前記アンテナは、前記特異な形状部との位置関係が固定であることを特徴とする識別タグ。
5. 請求項１乃至４に記載された識別タグと、
   前記取り付け部の前記断面の周方向を取り巻く形状のアンテナを特徴とするリーダーを用いたケーブル識別システム。

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