Узел подшипника, включающий в себя ис метку

Узел подшипника, включающий в себя ис метку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к узлу подшипника, включающему в себя ИС метку, способную осуществлять обмен данными с внешним устройством без соприкосновения с внешним устройством.

Предшествующий уровень техники

ИС метки используют технологию радиочастотной идентификации (RFID) и способны обмениваться информацией с внешними устройствами без соприкосновения с ними. Современные ИС метки становятся все меньше в размере, дешевле по себестоимости и уже широко используются в области передачи физических усилий.

ИС метки также начинают находить применение в машиностроительной области. Например, в нижеуказанных патентных документах 1 и 2 раскрываются ИС метки, прикрепляемые к частям компонентов роликовых подшипников, например в узлах колесных подшипников. В каждой из подобных ИС меток можно хранить разные виды идентификационной информации, относящейся к части компонента, к которому прикреплена ИС метка, такой как информация о типе части компонента, дате изготовления, номере партии и истории производства.

При считывании информации, хранящейся в ИС метке, когда в этом возникает необходимость, например во время складского хранения, дистрибуции, при использовании или после использования соответствующей части компонента любой человек может получить немедленный доступ к идентификационной информации, относящейся к части компонента. Это позволяет отказаться от использования старого подхода, когда при проведении техобслуживания или в случае поломки части компонента приходилось искать идентификационную информацию по конкретной части компонента в компьютере или перечне компонентов машины.

Однако при использовании ИС меток в машиностроительной отрасли возникает одна проблема. Связана она с тем, что многие детали, используемые в машиностроительной отрасли, изготовлены из металла. Если прикрепить ИС метку к металлическому элементу, то ее чувствительность существенно ухудшается из-за влияния металлического элемента на магнитные потоки, формируемые антенной ИС метки. Если чувствительность ИС метки существенно ухудшается, то ИС метке становится сложно осуществлять необходимый обмен данными с внешним считывающим/записывающим устройством, либо происходит значительное сокращение дальности связи.

Известно, что если магнитные потоки, формируемые антенной ИС метки, проходят через материал, обладающий высокой проводимостью (такой как металл), или материал с высокой магнитной проницаемостью (такой как железо, никель, кобальт, их сплавы, песчаную пыль, карбонильное железо или феррит (магнитные материала)), то чувствительность ИС метки имеет тенденцию к ухудшению. Элементы, изготовленные из любого из подобных материалов, далее будут именоваться «металлическим элементом».

Поэтому, когда необходимо закрепить ИС метку к части машины, выполненной в виде металлического элемента, ИС метка приклеивается к металлическому элементу таким образом, чтобы антенна полностью выступала над поверхностью металлического элемента, либо ИС метка заделывается в полимерный элемент, закрепляемый к металлическому элементу, такому как стальной элемент или корпус датчика (см. Патентные документы 1 и 2).

Так же, как показано на фиг. 9, известно зенкование 121 в металлическом элементе М для заделывания и крепления ИС метки 101 в металлическом элементе М. Диаметр зенкования 121 увеличивается от ее дна 121а в направлении ее входа 121b на поверхности металлического элемента М.

За счет подобной компоновки, как показано стрелками на фиг. 9, части магнитных силовых линий, формируемых антенной ИС метки 101, которые проходят через металлический элемент М, являются относительно короткими, поэтому магнитные потоки без труда могут достигать антенны считывающего/записывающего устройства (не показано) (см. нижеуказанный Патентный документ 3).

Документы из предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: Японская опубликованная патентная заявка 2006-38189А.

Патентный документ 2: Японская опубликованная патентная заявка 2006-46558А.

Патентный документ 3: Японская опубликованная патентная заявка 2006-53603А.

Краткое изложение сущности изобретения

В крепежной компоновке ИС метки 101 по фиг. 9 зенкование 121 определяет зазор вокруг ИС метки 101. Зазор предназначен для сохранения определенной чувствительности между ИС меткой 101 и считывающим/записывающим устройством.

Однако в данной компоновке также невозможно полностью предотвратить прохождение магнитных потоков, формируемых антенной ИС метки 101, через металлический элемент М. Это связано с тем, что магнитные силовые линии выходят из антенны в направлениях, которые, по существу, параллельны поверхности металлического элемента (направо и налево на фиг. 9), а затем изгибаются (вверх на фиг. 9) в сторону внешнего считывающего/записывающего устройства. Поскольку магнитный поток проходит через магнитный элемент М, чувствительность между ИС меткой 101 и считывающим/записывающим устройством неизбежно падает.

Одним из способов ослабления влияния металлического элемента М на магнитный поток является увеличение диаметра зенкования 121. Однако при увеличении диаметра зенкования 121 ослабевает прочность крепления ИС метки на месте. Также, вследствие увеличения зазора вокруг ИС метки 101, увеличивается вероятность повреждения ИС метки 101.

Взаимодействие между металлическим элементом М и магнитными потоками подробно рассмотрено со ссылкой на фиг. 10, где показана стандартная типовая система RFID.

Система RFID на фиг. 10 включает в себя считывающее/записывающее устройство 110, снабженное антенной 114 (данная антенна далее будет именоваться «считывающей/записывающей антенной»), соединенной со считывающим/записывающим элементом. Для того чтобы считывающее/записывающее устройство 110 могло одновременно считывать информацию, хранящуюся в большом количестве ИС меток (RFID меток) 101, удаленных на значительные расстояния от считывающего/записывающего устройства 110 и друг от друга, считывающая/записывающая антенна 114 имеет достаточно большой размер. Для считывания информации с ИС меток, на значительное пространство распространяются силовые линии магнитного поля с частотой 13,56 МГц.

Магнитный поток от считывающей/записывающей антенны 114 принимается антенной 104 (антенной метки) любой из ИС меток 101, находящихся в зоне действия магнитного поля. При приеме магнитного потока любой из ИС меток 101 магнитное поле используется в качестве источника электропитания для приведения в действие интегральной микросхемы 103 ИС метки 101. Интегральная микросхема 103 выполняет необходимые действия и возвращает данные с результатами на считывающее/записывающее устройство путем модулирования принятых магнитных сигналов.

Для того чтобы подобная система эффективно работала, считывающее/записывающее устройство 110 включает в себя схему 113, которая синхронизирует антенный контур считывающего/записывающего устройства 110 и антенный контур ИС метки 101 на рабочей частоте, т.е. 13.56 МГц, одновременно согласуя их.

Существует несколько причин, способных ухудшить работу ИС меток в случае наличия вблизи системы металлических элементов (таких как проводящие элементы или магнитные элементы).

Во-первых, между металлическим элементом, находящимся рядом с системой, и считывающей/записывающей антенной 114 или антенной 104 метки может возникнуть короткое замыкание, что приведет к ослаблению магнитных потоков, формируемых считывающей/записывающей антенной 114, уменьшив тем самым количество энергии, передаваемой на ИС метки 101, что в свою очередь снизит чувствительность ИС меток.

То есть когда контуры магнитных потоков, формируемых считывающей/записывающей антенной 114, пересекают металлические элементы М, возникают вихревые токи, вихревые токи вызывают нагрев при протекании по замкнутому контуру. Это уменьшает количество энергии, передаваемой на RFID метки. Также из-за сокращения передаваемой энергии расстояние, на которое отклики с соответствующих RFID меток передаются на считывающую/записывающую антенну 114, уменьшается, что может полностью нарушить обмен данными.

Одним из эффективных способов предотвращения подобной ситуации является уменьшение количества силовых магнитных линий, проходящих по короткозамкнутому контуру. Это количество можно уменьшить, например, за счет установки магнитного экрана между ИС меткой 101 и металлическим элементом М.

Во-вторых, металлический элемент (проводящий элемент), находящийся вблизи резонансного контура, может смещать резонансную частоту.

Согласно принципу электромагнетизма, при прохождении магнитного потока через проводящий элемент, индуктивность катушки, образующей индуктивно-емкостной резонансный контур, по существу, уменьшается, увеличивая тем самым резонансную частоту. В свою очередь, магнитный элемент, находящийся вблизи резонансного контура, увеличивает магнитные потоки, проходящие через катушку, пропорционально магнитной проницаемости, тем самым, по существу, увеличивая индуктивность и уменьшая резонансную частоту.

Другими словами, поскольку с целью увеличения дальности связи ИС метки 101 добротность Q на резонансной частоте устанавливается достаточно большой, эффективность передачи остается высокой пока частоты совпадают. Однако в случае смещения частоты эффективность передачи резко падает, снижая тем самым чувствительность ИС метки 101.

Одним из эффективных способов предотвращения подобной ситуации является корректировка резонансной частоты резонансного контура для заблаговременного устранения изменений резонансной частоты. Другой путь заключается в помещении магнитного экрана между металлическим элементом и резонансным контуром для ослабления влияния магнитного элемента. За счет помещения магнитного экрана, который эффективен для устранения вышеуказанной первой проблемы, между металлическим элементом и резонансным контуром появляется возможность корректировки контура таким образом, чтобы индуктивность увеличивалась. Поэтому при корректировке резонансной частоты необходимо учитывать влияние всех факторов.

Однако ни одна из подобных традиционных мер не позволяет полностью исключить влияние металлических элементов, поэтому если ИС метку необходимо закрепить к металлическому элементу, то ее чувствительность неизбежно ухудшится. Ни одна из подобных мер не позволяет создать надежно работающую систему RFID из-за того, что, например, одна мера требует использования исключительно малой антенны, а другая мера не позволяет создать достаточный зазор вокруг металлического элемента или магнитного элемента и ИС метки.

Задачей настоящего изобретения является создание узла подшипника, включающего в себя роликовый подшипник и ИС метку бесконтактного коммуникационного типа, которая закреплена к металлическому элементу роликового подшипника и которая выполнена таким образом, чтобы можно было осуществлять надежный обмен информацией между ИС меткой и внешним считывающим/записывающим устройством.

Средства достижения задачи

Для достижения данной задачи настоящим изобретением предлагается узел подшипника, содержащий роликовый подшипник, включающий в себя внешнюю обойму, внутреннюю обойму и тела качения, находящиеся между внешней обоймой и внутренней обоймой, и ИС метку, способную осуществлять обмен данными с внешним считывающим/записывающим устройством без соприкосновения со считывающим/записывающим устройством, прикрепленную к металлическому элементу роликового подшипника, при этом ИС метка включает в себя антенну метки и выполнена таким образом, чтобы можно было осуществлять обмен информацией между антенной метки и считывающей/записывающей антенной считывающего/записывающего устройства посредством формирования замкнутого магнитного контура между антенной метки и считывающей/записывающей антенной; ИС метка помещается в отверстие, образованное на поверхности металлического элемента, антенна метки включает в себя несколько выступов, обращенных в сторону входа отверстия, выступы расположены таким образом, чтобы магнитный поток, выходящий из выступов и/или входящий в выступы, проходил в пределах кромки, ограничивающей отверстие, и выходил наружу из отверстия, в результате может осуществляться обмен информацией между ИС меткой и считывающим/записывающим устройством.

В подобной компоновке обмен информацией происходит между ИС меткой на узле подшипника и (внешним) считывающим/записывающим устройством, которое является отдельным от узла подшипника элементом.

Считывающее/записывающее устройство включает в себя считывающую/записывающую антенну, способную принимать информацию от антенны ИС метки и передавать информацию на антенну метки. Выступы расположены таким образом, чтобы магнитный поток, выходящий из выступов, проходил в пределах кромки, ограничивающей вход отверстия, и выходил наружу из отверстия, образуя таким образом замкнутый магнитный контур между антенной метки и считывающей/записывающей антенной. Считывающее/записывающее устройство и считывающая/записывающая антенна не ограничены какой-то определенной конструкцией, при условии, что они обеспечивают обмен информацией с ИС меткой через замкнутый магнитный контур.

Например, считывающая/записывающая антенна может включать в себя, также как и антенна метки, по меньшей мере несколько выступов, расположенных оппозитно соответствующим выступам на антенне метки.

В подобной компоновке магнитные потоки, посредством которых происходит обмен информацией, не проходят через металлический элемент.

Если магнитные потоки между считывающей/записывающей антенной считывающего/записывающего устройства и антенной ИС метки замыкаются между этими двумя антеннами таким образом, что магнитные потоки никогда не выходят за пределы антенн, можно исключить влияние окружающего металлического элемента на замкнутый магнитный контур.

В одной из компоновок несколько выступов являются частями сердечника, изготовленного из материала с высокой магнитной проницаемостью, и включающего в себя основание, посредством которого выступы соединены между собой, антенна метки дополнительно содержит провод, изготовленный из проводящего материала, намотанный вокруг основания или выступов, а ИС метка дополнительно содержит интегральную микросхему, соединенную с двумя концами провода. Сердечник может быть одной из нескольких частей тороидального сердечника, полученных за счет окружного разбиения тороидального сердечника.

В другой компоновке несколько выступов являются частями сердечника, изготовленного из материала с высокой магнитной проницаемостью, и включающего в себя основание, посредством которого выступы соединены между собой, первый выступ окружен другим или другими выступами, антенна метки дополнительно содержит провод, изготовленный из проводящего материала, намотанный вокруг первого выступа, а ИС метка дополнительно содержит интегральную микросхему, соединенную с двумя концами провода.

Данные компоновки будут рассмотрены более подробно. Трансформаторы и катушки индуктивности являются хорошо известными средствами, позволяющими эффективно передавать электропитание или сигналы. В подобных трансформаторах или катушках индуктивности с целью эффективного направления магнитных потоков, создаваемых первой катушкой индуктивности, на вторую катушку индуктивности используется пластина из кремнистой стали с ферритовым сердечником, обладающим более высокой магнитной проницаемостью, чем воздух, через которую магнитные потоки могут легко проходить и которая замыкает магнитные потоки, обеспечивая тем самым эффективную передачу электропитания и сигналов.

Согласно настоящему изобретению две катушки индуктивности, аналогичные тем, что используются в вышеуказанных конструкциях, используются соответственно в считывающей/записывающей антенне и антенне метки. Две катушки индуктивности (которые являются проводящими проводами) намотаны вокруг соответствующих сердечников, изготовленных из материала с высокой магнитной проницаемостью, и образующих магнитный контур, образуя тем самым систему из меток.

Поскольку сердечник считывающей/записывающей антенны изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью, такого как ферромагнитный материал, магнитные потоки, создаваемые считывающей/записывающей антенной, имеют более высокую плотность, а следовательно, более высокий коэффициент связи, чем у обычных воздушных антенн. Подобные магнитные потоки преимущественно замыкаются внутри магнитного сердечника, имеющего более высокую магнитную проницаемость, чем воздух, для того, чтобы уменьшить утечку магнитного потока наружу.

Это предотвращает ухудшение производительности ИС метки из-за утечки магнитного потока даже в случае использования металлического элемента (такого как вышеуказанные проводящие материалы или магнитные элементы) вблизи ИС метки.

То же самое касается и антенны метки. В одной из компоновок, где считывающая/записывающая антенна (в частности, ее сердечник, вокруг которого намотан проводник) расположена таким образом, чтобы она была обращена в сторону антенны метки (в частности, ее сердечника, вокруг которого намотан проводник), система функционирует приемлемо не только когда сердечники взаимодействуют друг с другом, но также когда между ними имеется зазор, хотя в последнем случае коэффициент связи уменьшается, а резонансная частота смещается.

Если катушки индуктивности намотаны вокруг пары соответствующих сердечников, изготовленных из материала с высокой магнитной проницаемостью, то индуктивность сердечников увеличивается. Индуктивность сердечников является наибольшей, если сердечники RFID метки и антенна находятся в тесном контакте друг с другом и постепенно уменьшается при увеличении расстояния между ними. Этот коэффициент называется коэффициентом индуктивного сопротивления (AL).

Поскольку индуктивность сердечников меняется при изменении расстояния между сердечниками, то количество витков в каждой катушке предпочтительно регулируют таким образом, чтобы добиться оптимальной индуктивности в положении, при котором коммуникационное расстояние является максимальным.

Даже в этом положении магнитные потоки, создаваемые над торцевой поверхностью одного из сердечников, принимаются торцевыми поверхностями другого сердечника, изготовленного из материала, магнитная проницаемость которого выше, чем у воздуха (в частности, торцевыми поверхностями выступов), поэтому утечка магнитного потока достаточно незначительна. Следовательно, система RFID подвержена влиянию любых находящихся вокруг нее магнитных элементов.

Далее будет рассмотрено уменьшение размера метки. В случае пассивной RFID метки, у которой нет встроенного источника питания, такого как батарейка, интегральная микросхема метки приводится в действие электрическим током, индуцируемым в катушке RFID метки за счет электромагнитной индукции от магнитного поля, излучаемого антенной считывающего устройства.

Создаваемое напряжение определяется количеством витков в катушке и площадью S-сечения катушки, если известна магнитная индукция.

Поскольку необходимое для работы минимальное напряжение на выводах определяется на основании параметров используемой интегральной микросхемы, если размер метки уменьшить до определенной величины, соответственно уменьшив площадь S-сечения катушки индуктивности, то создаваемое напряжение опустится ниже вышеуказанного минимального значения.

Напряжение, создаваемое на концах катушки индуктивности, определяется следующим образом [уравнение 1]:

Уравнение 1

где

V - создаваемое напряжение;

n - количество витков в катушке;

S - площадь сечения катушки;

В - магнитная индукция.

Таким образом, минимальный диаметр катушки индуктивности, необходимый для работы, определяется на основании магнитной индукции в области катушки индуктивности, т.е. размер катушки индуктивности можно уменьшить, увеличив магнитную индукцию.

Согласно настоящему изобретению замкнутый магнитный контур образуется антенной метки и считывающей антенной, обе антенны изготовлены из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью, таким образом, чтобы можно было получить напряжение, необходимое для работы интегральной микросхемы антенны метки даже при небольшом размере считывающей антенны и слабом токе, подаваемом на считывающую антенну.

Аналогичным образом, даже несмотря на малый размер антенны, можно эффективно передавать ответный сигнал от метки.

В силу вышеуказанных причин в настоящем изобретении используется небольшая RFID метка, которую невозможно использовать в традиционных компоновках.

Сердечники могут быть сформированы путем спекания или формования порошкового магнитного материала. Если сердечники формируются из тороидального сердечника, то порошковому магнитному материалу придается кольцевая (круговая) форма за счет спекания или формования, а подобный кольцевой элемент разбивается на несколько деталей в виде сердечников С-образной формы, каждый из которых включает в себя два выступа, соединенных между собой через основание. В случае использования вместо тороидального элемента сердечника элемента, имеющего форму японского символа «», тороидальный сердечник разбивается на несколько кусочков, имеющих форму японского символа «», каждый из кусочков имеет два выступа, соединенных основанием.

Сердечники, каждый из которых включает в себя несколько выступов, соединенных между собой основанием, могут формироваться при помощи других способов, помимо разбиения единственного элемента, например, путем спекания или формования порошкового магнитного материала в виде сердечников С-образной или «»-образной формы (при виде сбоку), каждый из которых включает в себя два выступа, соединенные основанием, или сердечников Е-образной формы (при виде сбоку), каждый из которых включает в себя три выступа, соединенные между собой основанием. Как вариант, сердечники могут быть сердечниками в форме горшка, каждый из которых включает в себя несколько выступов, соединенных основанием, при этом один из выступов окружен другим выступом или выступами, которые имеют круговую дугообразную форму, кольцевую или иную форму.

Вышеуказанный порошковый магнитный материал может быть, например, ферритом, карбонильным железом, железом, никелем, кобальтом или их соединениями и предпочтительно спечен или формован. Сердечники могут быть изготовлены из других материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью, помимо спеченных материалов, таких как пластина из кремнистой стали, пермаллойный материал или суперпермаллойный материал. Если не возникает проблем с потерями из-за вихревых токов, то сердечники могут изготавливаться из цельного материала вместо слоистого материала.

Сердечники предпочтительно обладают магнитной проницаемостью от 1 до 2000, практически от 2 до 100.

Сердечник и катушка индуктивности считывающей/записывающей антенны могут иметь одинаковую конструкцию и быть изготовлены из тех же материалов, что и антенна метки. Однако в целях оптимизации системы первые устройства могут отличаться по конструкции и материалу от вторых устройств.

Было установлено, что RFID система устойчиво функционирует, если расстояние между антенной ИС метки и считывающей/записывающей антенной составляет от 0 до 5 мм, а каждый сердечник имеет такую форму, чтобы его ширина составляла от 2 до 6 мм, а толщина стенок от 1 до 4 мм.

В любой из подобных компоновок ИС метка может дополнительно содержать корпус, в который помещаются антенна ИС метки и интегральная микросхема. Корпус может иметь трубчатую форму, при этом торцевые поверхности выступов сердечника обращены к соответствующему из двух «окон» (входов в отверстие) в корпусе соответствующих двух осевых торцах корпуса.

В другой компоновке ИС метка дополнительно содержит корпус с образованной в нем выемкой, в которую помещаются антенна метки и интегральная микросхема, при этом торцевые поверхности выступов обращены в сторону входа выемки.

В подобных компоновках, поскольку антенна и интегральная микросхема ИС метки помещены в корпус, вероятность любого внешнего воздействия от металлического элемента на антенну метки или интегральную схему уменьшается. Корпус также защищает антенну метки и интегральную схему от ударов и повреждений посторонними предметами.

Корпус может быть изготовлен из металла или полимера. Однако, если часть корпуса, в сторону которой обращены выступы, закрыта, то, по меньшей мере, закрытая часть корпуса предпочтительно изготавливается из материала, который не снижает чувствительность, такого как полимер.

ИС метка также может содержать уплотнение, помещаемое в зазор, образуемый между антенной метки, интегральной микросхемой и внутренней стенкой корпуса. Уплотнение предназначено для более плотного крепления антенны метки и интегральной микросхемы к корпусу, увеличивая тем самым долговечность ИС метки. Уплотнение также используется в качестве дополнительной защиты от попадания посторонних предметов в корпус. Уплотнение может быть изготовлено из полимера или резины.

ИС метка может быть закреплена на требуемом месте в отверстии при помощи адгезива. В случае использования корпуса, корпус может быть закреплен на месте в отверстии при помощи адгезива. В последней компоновке корпус может быть непосредственно прикреплен к внутренней стенке отверстия при помощи адгезива либо может быть закреплен опосредованно на внутренней стенке отверстия за счет уплотнения, которое неразъемно соединяется с корпусом после отверждения и крепится к внутренней стенке отверстия при помощи адгезива.

Адгезив может находиться в выемке для адгезива, образованной на дне отверстия. В подобной компоновке ИС метка или корпус могут быть прочно приклеены к внутренней стенке отверстия.

Корпус может быть закреплен на требуемом месте в отверстии посредством зацепления внешней резьбы, выполненной на внешней окружности корпуса, с резьбой отверстия.

При резьбовом зацеплении корпуса с отверстием в металлическом компоненте глубину помещения корпуса в отверстие можно регулировать таким образом, что становится возможным регулировать положение антенны ИС метки (в направлении глубины отверстия) относительно поверхности металлического элемента, что в свою очередь позволяет легко регулировать чувствительность метки.

Корпус предпочтительно полностью помещен в отверстие в металлическом элементе для того, чтобы обеспечить дополнительную защиту корпуса, например, от ударов и повреждений посторонними предметами.

Корпус может иметь головную часть большего диаметра, чем часть корпуса с внешней резьбой (далее именуемая «резьбовая часть»). В этом случае после ввинчивания корпуса в отверстие резьбовая часть находится рядом с дном отверстия, а головная часть находится у входа отверстия. В подобной компоновке отверстие, образованное в металлическом элементе, предпочтительно выполнено зенкованием.

На головной части корпуса может быть образована выемка, в которую могут помещаться антенна и интегральная микросхема ИС метки. Как вариант, отверстие в корпусе может быть образовано так, чтобы оно проходило через его головную часть и резьбовую часть в направлении ввинчивания корпуса в отверстие таким образом, чтобы антенна и интегральная микросхема ИС метки могли помещаться в отверстие, образованное в корпусе.

Кроме этого, как вариант, корпус может иметь форму столбчатого или цилиндрического установочного винта, т.е. элемента без шляпки. В подобной компоновке антенна и интегральная микросхема ИС метки могут помещаться в выемку, образованную на торцевой поверхности корпуса, обращенную в сторону поверхности металлического элемента. В ином случае антенна и интегральная микросхема ИС метки могут помещаться в выемку, образованную в корпусе, проходя через нее по всей длине в направлении, в котором корпус ввинчивается в отверстие в металлическом элементе.

В компоновках, где внешняя резьба образована на корпусе, адгезив может наноситься между внешней резьбой и внутренней стенкой отверстия. В подобной компоновке адгезив предотвращает ослабление резьбового зацепления.

Преимущества изобретения

Система по настоящему изобретению выполнена таким образом, чтобы магнитный поток, посредством которого информация передается и принимается, не проходил через металлический элемент. В частности, согласно настоящему изобретению появляется возможность замкнуть магнитные силовые линии, которые соединяют считывающую/записывающую антенну считывающего/записывающего устройства с антенной ИС метки, между подобными антеннами таким образом, чтобы исключить их утечку наружу. Это защищает замкнутый магнитный контур от влияния со стороны примыкающего металлического элемента, что в свою очередь позволяет надежно осуществлять обмен информацией между ИС меткой металлического элемента роликового подшипника и внешним считывающим/записывающим устройством.

В частности, магнитный поток, выходящий из выступов антенны ИС метки, преимущественно «поглощается» соответствующими выступами считывающей/записывающей антенны считывающего/записывающего устройства, а магнитный поток, выходящий из выступов считывающей/записывающей антенны, преимущественно «поглощается» соответствующими выступами антенны метки. Поэтому, даже если ИС метка заделывается в металлический элемент, металлический элемент не будет оказывать заметного влияния на обмен информацией между ИС меткой и считывающим/записывающим устройством.

Использование в антенном модуле считывающего/записывающего устройства и в модуле ИС метки, который содержит антенну метки, интегральную микросхему и т.п., материала, который обладает термостойкостью, стойкостью к химическому воздействию и водонепроницаемостью, позволяет увеличить долговечность RFID системы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан частичный укрупненный вид в сечении узла подшипника, включающего в себя ИС метку, по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фигурах 2(а) и 2(b) показан принцип действия ИС метки и считывающего/записывающего устройства, при этом на фиг. 2(а) показан частичный вид в сечении, в котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом, а на фиг. 2(b) показан вид снизу, в плане металлического элемента, в который заделана ИС метка.

На фигурах 3 (а) и 3(b) показаны виды, аналогичные видам на фигурах 2(а) и 2(b), a также показана другая ИС метка, при этом на фиг. 3(а) показан частичный вид в сечении положения, при котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом, а на фиг. 3(b) показан вид снизу, в плане металлического элемента, в который заделана ИС метка.

На фигурах 4 (а) и 4(b) показаны виды, аналогичные видам на фигурах 2(а) и 2(b), a также показана еще одна ИС метка, при этом на фиг. 4(а) показан частичный вид в сечении, в котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом, а на фиг. 4(b) показан вид снизу, в плане металлического элемента, в который заделана ИС метка.

На фигурах 5(а)-5(с) показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, при этом на фиг. 5(а) показан частичный вид в сечении, в котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом, на фиг. 5(b) изображен вид в перспективе, на котором показано положение, в котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом, а на фиг. 5(с) показан вид снизу, в плане ИС метки.

На фигурах 6(а), 6(b) и 6(с) показаны виды в сечении разных монтажных конструкций, посредством которых ИС метка устанавливается в металлическом элементе.

На фигурах 7(а), 7(b), 7(с) и 7(d) соответственно показаны вид в плане, вид спереди, вид в сечении и вид в перспективе корпуса.

На фиг. 8 схематически показано положение, в котором ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом.

На фиг. 9 показан вид в сечении типового примера.

На фиг. 10 показано положение, в котором типовая ИС метка и считывающее/записывающее устройство расположены рядом друг с другом.

Наилучший способ осуществления изобретения

Вариант осуществления изобретения будет рассмотрен со ссылкой на чертежи.

На фиг. 1 показан данный вариант осуществления, где узел подшипника включает в себя два роликовых подшипника, каждый из которых включает в себя внешнюю обойму 1, внутреннюю обойму 2 и тела качения 3, расположенные между внутренней и внешней обоймами. ИС метки 20, способные осуществлять обмен данными бесконтактным образом, прикреплены к соответствующим металлическим элементам М роликовых подшипников 10 (первому роликовому подшипнику 10).

В данном варианте осуществления роликовые подшипники являются коническими роликовыми подшипниками. Однако они также могут быть подшипниками другого типа, например цилиндрическими роликовыми подшипниками или шариковыми подшипниками.

Внешнее считывающее/записывающее устройство 40 используется для обмена информацией с ИС метками узла подшипника (фигуры 2-4).

Как показано на фиг. 1, ИС метки 20 помещены в отверстия 11, открытые с осевых торцов, во внешней обойме 1 и внутренней обойме, соответственно, обе обоймы являются металлическими элементами М. Однако ИС метки 20 могут быть прикреплены к другим металлическим элементам М, помимо внешней обоймы 1 и внутренней обоймы.

В данном варианте осуществления прижимной элемент 5, расположенный с левой стороны внутренней обоймы 2 первого роликового подшипника 10 по фиг. 1, прижимает внутреннюю обойму 2 вправо на фиг. 1, тем самым предварительно нагружая подшипник. Поэтому для считывания информации, хранящейся в ИС метке 20, прикрепленной к внутренней обойме 2, необходимо открыть данную ИС метку 20, например, путем отвода прижимного элемента 5, перед перемещением считывающего/записывающего устройства 40 ближе к ИС метке 20.

Для считывания информации, хранящейся в ИС метке 20, прикрепленной к внешней обойме 1, также необходимо разобрать роликовый подшипник 10 и расположенные вокруг него элементы таким образом, чтобы считывающее/записывающее устройство 40 можно было придвинуть достаточно близко к ИС метке 20.

Нет необходимости упоминать о том, что если считывающее/записывающее устройство 40 можно придвинуть достаточно близко к ИС метке 20 без разборки подшипника и расположенных вокруг него элементов, то необходимость в подобной разборке отпадает.

Далее будут рассмотрены ИС метки 20. Каждая ИС метка 20 включает в себя антенну 24 метки, содержащую сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью, и проводящий провод 21, намотанный вокруг сердечника 22. К числу материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью, относятся ферромагнитные материалы, такие как железо, никель, кобальт, их соединения, песчаная пыль, карбонильное железо и ферриты.

Как показано на фиг. 2, сердечник 22 включает в себя два закругленных дугообразных выступа 22а и 22с, проходящие в одинаковом направлении и соединенные между собой посредством закругленного дугообразного основания 22b. Сердечник 22, таким образом, в целом, имеет С-образную форму на боковом виде ИС метки. Поэтому выступы 22а и 22с антенны 24 метки определяют соответствующие торцы С-образного сердечника.

По данному варианту осуществления сердечник 22 является одной из двух частей кольцевого тороидального сердечника, полученного при разбиении «кольца» тороидального сердечника. Тороидальный сердечник образован путем спекания порошкового магнитного материала и придания ему кольцевой формы. Порошковый магнитный материал может быть, например, карбонильным железом или ферритом. Вместо разбиения тороидального сердечника, сердечник может быть получен путем спекан