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Kartenleser
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kartenleser mit einem die Information
aus einer Karte auslesenden und/oder in die Karte einspeichernden Kopf, mit einer
feststehenden Anordnung und einer beweglichen Anordnung zur Ausffihrung einer Relativbewegung
zwischen Kopf und Karte und mit einer Vorrichtung zum Anpreßen des Kopfes an die
Karte während dieser Relativbewegung.
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Diese eine Information tragenden Karten, also beispielsweise Kreditkarten
oder Karten zur Identifizierung einer Person beispielsweise beim Betreten eines
Betriebes, werden vom
Benutzer in der Regel in irgendeiner Tasche
getragen, so daß der Kartenleser im Stand sein muß, auch etwas verbogene oder verschmutzte
Karten sicher zu verarbeiten. Außerdem sind die Toleranzen der Dicke der Karten
bei der Herstellung relativ groß, so daß der Kartenleser auch im Stande sein muß,
Karten mit unterschiedlicher Dicke fehlerfrei zu verarbeiten. Dies führt -dazu,
daß bei bekannten Kartenlesern die Anpreßvorrichtung den Kopf während seiner Relativbewegung
zur Karte mit einer relativ großen Anpreßkraft auf die Karte aufdrückt. Auch die
Forderung, daß die Relativbewegung zwischen Kopf und Karte zum Zwecke eines schnellen
Informationsaustausches verhältnismäßig groß sein soll, erfordert eine hohe Anpreßkraft.
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Bei bekannten Kartenlesern mit einer feststehenden Kopf und einer
beweglichen Karte preßt die Vorrichtung zur Erzeugung dieser Anpreßkraft die gesamte
bewegliche Anordnung mit der Karte gegen den feststehenden Kopf. Dadurch stützt
sich die Anpreßkraft auf den Halterungen und Führungen der.beweglichen Anordnung
ab. Die Führungen der beweglichen Anordnung sowie der Antriebsteile werden durch
die mit der Anpreßkraft steigende Reibung stark belastet, diese Teile müssen daher
entsprechend starr konstruiert sein, was einen erheblichen Aufwand erfordert. Die
durch die Anpreßkraft erzeugten Reibungswiderstände begrenzen auch die Abtastgeschwindigkelt,
mit der die Karte relativ zu dem Lese- und Eingabekopf bewegt wird und damit die
Geschwindigkeit des Informationsaustausches zwischen Kopf und Karte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kartenleser zu entwickeln,
bei dem der Lese- oder Schreibkopf mit verhältnismäßig großer Anpreßkraft an die
Karte angepreßt werden kann ohne daß die vorerwähnten Nachteile auftreten.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Führungsflächen
und Antriebsteile der beweglichen Anordnung außerhalb des Kraftflusses der Anpreßvorrichtung
liegen. Dies bedeutet also, daß der Kopf und daß der die Karte an den Kopf anpreßende
Teil entweder beide in der beweglichen Anordnung angeordnet sind, also Kopf und
eine Gegendruckrolle beweglich sind und die Karte feststehend ist, oder daß der
Kopf und die die Karte an den Kopf anpreßende Vorrichtung beide in der feststehenden
Anordnung angeordnet sind und die Karte beweglich ist und an dem Kopf vorbeibewegt
wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die
Karte durch mindestens eine Anpreßrolle an den Kopf gedrilckt wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Kraftfluß
der Anpreßkraft nur innerhalb der beweglichen Anordnung oder nur innerhalb der feststehenden
Anordnung verläuft, und daß platzsparende Konstruktionen möglich sind, die erlauben,
die die Anpreßkraft erzeugende Vorrichtung unmittelbar in der Nähe des Kopfes anzuordnen
und dadurch nur einen sehr kurzen Kraftweg zu erhalten, so daß nur diese im Kraftweg
liegenden Teile entsprechend kräftig konstruiert sein müssen.
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Die Erfindung eignet sich sowohl für Kartenleser, bei denen die auf
der Karte gespeicherten Informationen magnetisch ausgelesen werden als auch flir
Kartenleser, bei denen die Informationen durch Lichtreflexe oder aber durch Unterbrechung
einer Lichtschranke ausgelesen werden. Schließlich kann die Erfindung auch bei Kartenlesern
verwirklicht sein, bei denen in der Karte ein integrierter Schaltkreis angeordnet
ist, der auf der Kartenoberfläche Kontaktstellen aufweist. In diesem Falle weist
der Kopf entsprechende Kontaktstellen
auf, mit denen er unter
dem erwähnten Anpreßdruck auf die Karte aufgepreßt wird, so daß hierbei in einer
bestimmten Stellung die Kontaktstellen der Karte mit den Kontaktstellen des Kopfes
eine Ohm'sche Verbindung herstellen.
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Die Anordnung einer Anpreßrolle gegenüber dem Kopf hat den Vorteil,
daß die Anpreßkraft nur längs einer Mantellinie auf die Karte aufgebracht wird und
daher schon relativ kleine Kräfte große Drücke ausüben können. Dies fahrt wiederum
zu einer Verringerung der erforderlichen ,Anpreßkraft und damit zu geringerem Verschleiß,
beispielsweise auch einer Magnetbandschicht.
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Da nur geringe Antriebskräfte erforderlich sind, nämlich nur diejenigen,
die für einen linienförmigen sicheren Kontakt zwischen dem Informationsträger und
dem Magnetkopf erforderlich sind, kann die Karte über schräge Flächen unmittelbar
an den Magnetkopf herangefhrt werden. Dies ist bei größerer Antriebskraft nicht
mehr möglich, dort muß der Magnetkopf in der Nähe der Kante der Karte zunächst angehoben
werden und dann muß der Magnetkopf hinter der Kante wieder abgesenkt und in Kontakt
mit dem Informationsstreifen gebracht werden.
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Außerdem muß eine etwas gewölbte Karte vor dem Informationsaustausch
zwischen Kopf und Karte nicht durch eine Anpreßvorrichtung genau in eine Ebene zurilekgebogen
werden. Vielmehr erlaubt die nur linienförmige Beaufschlagung durch die Anpreßkraft,
daß auch bei gewölbten Karten mit rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung verlaufener
Wölbungsachse mit geringer Kraft ein guter Kontakt zwischen Karte und Kopf hergestellt
wird. Dabei kann bei Ausfihrungsformen der Erfindung entweder der bewegliche Kopf
dem gebogenen Verlauf der Karte folgen oder weicht die Karte entsprechend ihrer
Wölbung
gegenüber dem Kopf rechtwinklig zu der Kartenebene aus.
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Die Erfindung kann bei bekannten Kartenlesern verwirklicht werden,
bei denen die Karte relativ zu dem Magnet- oder Informationskopf bewegt wird, bei
einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich Jedoch der Magnetkopf in der beweglichen
Anordnung, was gegenüber den bekannten Kartenlesern den Vorteil hat, daß bereits
eine einfache Konstruktion viele Möglichkeiten eröffnet, z. B. auch die, daß der
bewegliche Kopf auch einer Wölbung der Karte folgen kann. A ch andere Funktionen
eines derartigen Kartenlesers lassen sich bei dieser Ausführungsform durch besonders
einfache Vorrichtungen und damit durch einen einfacheren Aufbau als bei Geräten
lösen, bei denen der Kopf stillsteht und die Karte angetrieben wird. Tedoch lassen
auch die im folgenden beschriebenen Merkmale sowohl bei stillstehendem Kopf und
bewegter Karte als auch bei feststehender Karte und bewegtem Kopf verwirklichen.
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Dadurch, daß die Antriebskraft die Karte im wesentlichen senkrecht
durchsetzt und darüber hinaus nur zwischen einer Anpreßrolle und dem Magnetkopf
wirkt, läßt sich die Antriebskraft beispielsweise durch eine Feder erzeugen, die
zwischen einem dem Kopf haltenden Kopfteil und einem die Anpreßrolle haltenden Rollenhalter
wirkt, wobei Kopteil und Rollenhalter bei einer Ausführungsform entweder rechtwinklig
zur Kartenebene ineinander verschiebbar geführt sind oder aber bei einer anderen
Ausführungsform der Erfindung schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei die Schwenkachse
etwa parallel zur Richtung der Relativbewegung zwischen Karte und Kopf verläuft.
In dem letzteren Falle kann die Anordnung mit einer Zange verglichen werden, deren
einer
Zangenschenkel den Kopfteil trägt und deren anderer Zangenschenkel
den Rollenhalter trägt, wobei die Zangenschenicel durch eine Feder gegeneinander
gedrickt werden und die Karte sich relativ zu den Zangenschenkeln bewegt.
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Die bewegliche Anordnung und/oder die feststehende Anordnung können
so angeordnet sein, daß sie sich nicht nur in der zum Informationsaustausch erforderlichen
Richtung relativ zueinander beweq;en, sondern auch senkrecht zur Kartenebene relativ
zueinander beweglich sind, so daß> wie bereits erwähnt, auch bei gewölbten Karten
ein einwandfreier Informationsaustausch möglich ist. Dabei icann wiederum nur die
feststehende Anordnung rechtwinklig zu der Kartenebene beweglich gelagert sein oder
aber kann die bewegliche Anordnung sowohl in Richtung der Kartenebene als auch tXechtwinklig
hierzu beweglich gelagert sein und dies sowohl dann, wenn in er beweglichen Anordnung
die Karte festgehalten ist, als auch dann, wenn in der beweglichen Anordnung die
wie ein Zangenmaul wirkende Vorrichtung mit Kopf und Anpreßrolle angeordnet ist.
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Bei einer Weiterbildung dieser Ausfilhrungsform erfolgt die Bewegung
rechtwinklig zur Kartenebene gegen die Wirkung einer Feder, so daß am Ende der zum
Informationsaustausch erforderlichen Relativbewegung die relativ zur Kartenebene
bewegliche Anordnung wieder in ihre Ausgangslage zurilekkehrt.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die bewegliche Anordnung
auf einem Stab verschiebbar und um die Stabachse schwenkbar geführt. Dadurch läßt
sich sowohl die Bewegung parallel zur Kartenebene als auch die Bewegung senkrecht
zu ihr sehr leicht und einfach filhren.
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Der Antrieb der beweglichen Anordnung kann auf die verschiedenste
Art und Weise erfolgen. Vorteilhaft ist eine Ausführungsrorm, bei der der Antrieb
durch eine Gewindespindel erfolgt, in deren Gewinde mindestens eine Rolle eingreift,
die mit der beweglichen Anordnung verbunden ist.
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Diese Ausfilhrungsform der Erfindung kann dahingehend weiter ausgebildet
sein, daß zwei durch mindestens eine Feder gegeneinander gedrflckte Rollen auf entgegengesetzten
Seiten der Achse der Gewindespindel in das Gewinde eingreifen.
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Dabei kann diese Ausfilhrungsform so konstruiert.sein, daß die die
beiden Rollen gegeneinander drückende Feder zugleich dieJenige Feder ist, gegen
deren Wirkung die Verschwenkung des beweglichen Teiles um die Achse des Führungsstabes
senkrecht zur Kartenebene erfolgt. Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht
werden, daß die Rollen in Armen gelagert sind, die verschwenkbar in dem auf dem
Führungsstab geffihrten Körper angeordnet sind und die durch Stabfedern, deren eines
Ende in dem auf dem Ftlhrungsstab gefilhrten Körper befestigt sind und deren anderes
Ende an dem Arm angreifen, gegen den Umfang der Gewindespindel gedrückt sind. Bei
dieser Ausführungsform ist auch ein spielfreier Antrieb gewährleistet und der Fluß
der Kraft, die die beiden Rollen gegeneinander und gegen die zwischen ihnen angeordnete
Gewindespindel drückt, durchsetzt die Spindel rechtwinklig zur Längsachse, so daß
auf Lager und Antrieb der Spindel keine durch das spielfreie Anpressen der durch
die Gewindespindel gefiihrten Teile erzeugten Kräfte wirken, sofern im Normalfalle
keine Kräfte auftreten, die die bewegliche Anordnung um die Achse des Führungsstabes
zu verschwenken bestrebt sind.
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Bei einer Ausführungsform er Erfindung können beide Rollen in das
Gewinde der Gewindespindel eingreifen. Bei anderen Ausführungsformen greift Jedoch
nur ein Rolle in den Grund des Gewindeganges ein, wogegen eine gegenüber angeordnete
Gegendruckrolle sich auf dem Umfang der Spindel abwälzt.
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Hierzu ist es zweckmäßig, daß die Breite der eine Auflage für die
Gegendruckrolle bildenden Umfangsfläche zwischen zwei einander benachbarten Gewindegängen
der Gewindespindel breiter ist als der Gewindegrund.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann Führungsstab und Gewindespindel
durch ein und dasselbe Bauelement verwirklicht sein, in diesem Falle ist ein Teil
der beweglichen Anordnung in einer feststehenden Fflhrungsnut geführt, so daß die
bewegliche Anordnung die Drehbewegung der Gewindespindel nicht mitmachen kann, sondern
sich längs ihrer Achse verschiebt. Bei anderen Ausfflhrungsformen der Erfindung
ist Jedoch die Gewindespindel in einem Abstand vom Führungsstab und parallel zu
diesem angeordnet. Dadurch ergibt sich wiederum ein sehr einfacher aufbau des ganzen
Gerätes. Diese Ausführungsform der Erfindung kann dahingehend weiter ausgebildet
sein, daß die bewegliche Anordnung auf der der Gewindespindel abgewandten Seite
des Führungsstabes den Kopfteil und den Rollenhalter aufweist.
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Schließlich kann auch bei Ausführungsformen der Erfindung der Kopf
in dem Kopfteil um eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende Achse um einen
kleinen Winkel schwenkbar gelagert sein, der 200 oder auch wesentlich weniger betragen
kann. Dadurch kann sich der Kopf auch einer Karte anpassen, die eine Wölbun aufweist,
deren Achse parallel zu der Bewegungsrichtung während des Informationsaustausches
verläuft.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
Die einzelnen Merkmale können für sich oder zu mehreren bei einer Ausffihrungsform
der Erfindung verwirklicht sein.
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In der Zeichnung ist sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf das Gerät, von dem nur die filr die
Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind.
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Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig.
1 mit weggeschnittener Seitenplatte.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der beweglichen Anordnung in einer
Ansicht nach dem Pfeil III der Fig.
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1.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.
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1, in dem lediglich der bewegliche Teil dargestellt ist.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausffihrungsform in einer der Fig.
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4 entsprechenden Darstellung.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung
ist in einem rechteckigen Gehäuse 1 ein längsverlaufender Führungsstab 2 starr befestigt.
In einem Abstand hiervon ist eine Gewindespindel 3 parallel zu dem Stab 1 angeordnet,
jedoch in dem Gehäuse drehbar gelagert.
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Der Antriebsmotor dieser Spindel ist nicht gezeichnet.
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Dieser Motor treibt die Spindel 3 dann an, wenn eine Karte in einen
Schlitz 4 des Gehäuses eingesteckt ist und dort in der zur Informationsaustausch
exakt richtigen Lage durch besondere Mittel verriegelt ist. Die Gewindespindel 3
weist Gewindegänge 5 auf, deren Abstand voneinander relativ groß ist, 80 daß zwischen
benachbarten Gewindegängen 5 eine verhältnismäßig breite Umfangsfläche 6 verbleibt,
auf der sich eine Rolle 7 abwälzt, in einem Arm 36 die einer als Ganzes mit Wagen
8 bezeichneten beweglichen Anordnung gelagert ist. In den Gewindegrund der Gewindegänge
5 greift eine Rolle 9 ein, die in einem Arm 37 des Wagens 8 gelagert ist. Die Achse
der beiden Rollen 7 und 9 verlaufen in einem Winkel zueinander, der doppelt so groß
wie der Steigungswinkel der Gewindegänge 5 ist.
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Der Wagen 8 weist eine zentrale Bohrung 10 auf, mit der er auf dem
Stab 2 schwenkbar und axial verschiebbar gelagert ist. Achsbolzen 11 und 32, um
die die Rollen 7 und 9 drehbar gelagert sind, sind Jeweils um den Winkel der Qewindesteigung
der Gewinde 5 schräg gegen die Achse der Bohrung 10 geneigt in den Armen 36 und
37 des Wagenkörpers 12 befestigt. Ein Magnetkopf 13 ist mit Hilfe von seitlich angeordneten
Bolzen 14 um eine parallel zur Achse des Stabes 2 verlaufende Achse um einen kleinen
Winkel, der beispielsweise zwischen 5 und 300 liegen kann,in einem den Kopfteil
bildenden Arm 35 schwenkbar gelagert, der starr mit dem Körper 12 verbunden ist.
Seine Abnahmestelle 15 befindet
sich gegenüber einer Andruckrolle
18, die um einen Achsbolzen 19 drehbar gelagert ist, dessen Achse rechtwinklig zu
der Achse des Stabes 2 verläuft. Dieser Bolzen 19 ist in einem Rollenhalter 20 gelagert,
der in einem Abstand von dem Körper 12 um einen Stab 21 schwenkbar gelagert ist,
der in dem Wagenkörper 12 rechtwinklig zu der Achse des Stabes 2 so in einem Abstand
von dem Stab 2 befestigt ist, daß die in ihm gelagerte Anpreßrolle 18 direkt gegenüber
der Abnahmestelle 15 des Magnetkopfes liegt.
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In dem Zwischenraum zwischen dem Rollenhalter 20 und dem Wagenkörper
12 befindet sich eine Schenkelfeder 22, deren einer Schenkel 23 an einem Anschlagstift
24 anliegt, der in einem Abstand von dem Stab 21, jedoch parallel zu ihm und auf
der dem Stab 21 abgewandten Seite der Anpreßrolle 18 in dem Wagenkörper 12 befestigt
ist. Der andere Schenkel 25 der Feder 22 greift an einem am Rollenhalter 20 angeordneten
Anschlag 26 an und ist bestrebt, den Rollenhalter 20 um den Lagerbolzen 21 in Fig.
3 gesehen im Gegenuhrzeigersinn nach oben zu schwenken, bis das untere Ende einer
in dem Rollenhalter 20 ausgesparten Führung 27 an dem Anschlagstift 24 zur Anlage
kommt.
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Die Rolle 7 weist einen zylindrischen Umfang auf, wogegen der äußere
Umfang der Rolle 9 durch eine Ringwulst 28 gebildet ist, deren Querschnitt so ausgebildet
ist, daß die Rolle 9 bis nahezu in den Gewindegrund der Gewindegänge 5 der Gewindespindel
3 eingreift. Die Arme 36 und 37 sind bei einer Ausführungsform der Erfindungsform
starr in dem Wagenkörper 12 befestigt, ihr Abstand voneinander ist so bemessen,
daß die Rollen 7 und 9 mit möglichst geringem Spiel an beziehungsweise in die Gewindespindel
3 eingreifen.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausffthrungsform der Erfindung sind
jedoch die Arme so schwenkbar in dem Wagenkörper gelagert, daß er eine Schwenkbewegung
senkrecht zu der Achse der GewindesDindel 3 ausfahren kann.
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Zu diesem Zwecke sind die Arme 36 und 37 am Wagenkörper 12 um die
Achse 38 und 39 schwenkbar gelagert und mit Hilfe von zwei Federn 40 und 41 gegeneinander
und gegen den Umfang der Spindel gedrilckt, die an ihrem einen Ende bei 42 an dem
Körper 12 und mit ihrem anderen Ende an den Armen 36 beziehungsweise 37 angreifen.
Der besseren Etbersicht halber sind in Fig. 5 sowohl die Schwenkbarkeit der Arme
als auch die die Arme gegen die Spindel drtickenden Federn nur schematisch eingezeichnet.
In der praktischen Ausfahrung werden diese Teile abweichend von der nur lediglich
die Funktion erlRuternden Zeichnung ausgebildet. Der Kraftfluß, der die Rolle 9
und die Gegendruckrolle 7 gegeneinanderpressenden Vorrichtung 31, nämlich der Federn
40 und 41 durchsetzt die Gewindespindel 3 im wesentlichen nur radial.
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Dreht sich die Gewindespindel 3, so wird der Wagen 8 längs des Führungsstabes
2 verschoben und der Wagen 8 bewegt sich auf die Karte 34 zu, die durch den Gehäuseschlitz
4 in das Geräteinnere hineinragt und in dieser hineinragenden Hälfte eine Magnetspur
33 trägt, in der in Informationen eingespeichert sind und/oder in die Informationen
eingegeben werden.
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Die Karte 34 liegt so, daß sie bei der Bewegung des Wagens 12 in den
Spalt zwischen der Andruckrolle 18 und der beim Informationsaustausch wirksame Fläche
15 des Magnetkopfes 13 eintritt. Da dieser Spalt kleiner ist als die Dicke der
Karte,
bewegt sich die Anpreßrolle 18 und der Rollenhalter 20 entgegen der Wirkung des
Federschenkels 25 etwas in Fig.
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3 im Uhrzeigersinn um den Stab 21. Die Karte wird mit dem durch die
Feder 22 ausgeiibten Anpreßdruck durch die Rolle 18 gegen die Fläche 15 gepreßt.
Ist die Karte nicht ganz eben sondern um eine senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden
Achse gewölbt, so kann bei der Ausfilhrungsform nach Fig. 5 der Wagen 12 unter Verschwenkung
um die Achse des Stabes 2 und entgegen der Kraft einer der beiden Federn 40 oder
41 dieser Bewegung folgen.
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Am Ende der Bewegung des Informationsaustausches zieht die Feder 40
oder 41 den Körper 12 und damit den Spalt zwischen Kopf 13 und Rolle 18 wieder in
seine Normallage zurVick. Die Fihrungsflächen des Wagens 8, nämlich die Innenfläche
der Bohrung 10 unci der Umfang des Stabes 2 sowie die Rollen 7 und 9 und die Gewindespindel
3 werden vom Kraftfluß der Anpreßfeder 22 nicht berilhrt. Dieser Kraftfluß geht
vom Schenkel 23 silber den Anschlagstift 24 unmittelbar in den Wagenkörper 12 ilber,
wo er über den Magnetkopf 13 und dessen Fläche 15 durch die Karte hindurch unmittelbar
auf die Anpreßrolle 18 und von dieser wieder silber den Lagerbolzen 19 und den Rollenhalter
20 und den Anschlag 26 zu dem anderen Federschenkel °', verläuft.
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