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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Elektrotechnik und ist mit besonderem Vorteil auf dem Gebiet der Logistik einsetzbar.
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Auf dem Gebiet der Logistik, insbesondere bei der automatischen Handhabung von Gegenständen, die erkannt und automatisiert behandelt oder transportiert werden sollen, sind große Fortschritte durch die Verwendung von RFIDs (radio-frequency identification devices) gemacht worden. RFID-Elemente erlauben im Rahmen eines Sender-Empfängersystems die automatische und berührungslose Identifizierung und Lokalisierung von Objekten mittels Radiowellen. Dabei ist jeweils ein sogenannter RFID-Transponder vorgesehen, der üblicherweise an einem zu identifizierenden oder lokalisierenden Gegenstand befestigt ist. Der Transponder enthält einen kennzeichnenden Code, der von einem Lesegerät ausgelesen werden kann. Ein Vorteil dieser Technologie besteht beispielsweise darin, dass RFID-Transponder auch ohne eine eigene Energieversorgung funktionieren können, so dass sie bezüglich der Baugröße stark reduziert werden können.
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Ein Lesegerät kann hierzu ein Funksignal in Richtung auf den Transponder senden und ein vom Transponder reflektiertes Signal analysieren.
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Da die Transponder eine codierte Information reflektieren können, können in einem Leseraum viele mit Transpondern gekennzeichnete Objekte gleichzeitig erkannt, unterschieden und registriert werden.
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Ein Problem hierbei ist jedoch, dass durch die Leseantennen jeder Transponder mit hinreichender Feldstärke erreicht werden muss, so dass insbesondere Abschattungen einzelner Transponder durch andere Transponder oder beispielsweise metallische Gegenstände oder Bauteile vermieden werden müssen.
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Um diese Probleme zu lösen, ist bereits aus dem Stand der Technik eine Reihe von Maßnahmen bekannt, wie beispielsweise eine Relativbewegung der Antennen zu zu identifizierenden Transpondern.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2010 020 531 A1 eine RFID-Lesevorrichtung bekannt, bei der die Antenne eines Senders mit der Förderbewegung von Objekten mitgeschwenkt wird. Zudem ist dort auch eine Variation der Sendeenergieverteilung über eine phasenselektive Ansteuerung verschiedener Patches erwähnt.
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Aus der
DE 20 2011 001 809 U1 ist es bekannt, die Ansteuerung von RFID-Sendeantennen mit der Steuerung für die die Förderung von Objekten zu verbinden.
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Aus der
DE 20 2010 008 162 U1 ist es bekannt, einen Leseraum durch verschiedene baugleiche, räumlich verteilte Antennen abzudecken.
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Die
DE 10 2011000 852 A1 offenbart für einen RFID-Lesetunnel eine zusätzliche Sendeantenne, die nach außen gerichtet ist und hilft, Falschauslesungen zu selektieren.
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Gemäß der
EP 2 012 253 A1 wird die Förderbewegung von zu identifizierenden Objekten mit dem Betrieb eines RFID-Senders synchronisiert, um einen optimalen Lesezeitpunkt auszuwählen.
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Die
DE 20 2008 011 717 U1 bezieht sich bei einem RFID-Lesegerät auf die räumliche Anordnung von Antennen beiderseits des Förderweges der zu erkennenden Objekte.
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Die
DE 10 2006 047 356 B3 offenbart eine RFID-Leseeinrichtung, bei der der Feldbereich von mindestens einer Ausleseantenne veränderbar ist. Hierzu kann entweder die Lage der Antenne verändert, diese somit in Bezug auf die zu erkennenden Objekte bewegt werden oder es kann ein sogenannter Modenrührer, d.h., beispielsweise eine bewegbarer Reflektor im Feld der Sendeantenne vorgesehen werden.
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Die
DE 199 11 033 B4 sowie die
US 7 899 676 B2 offenbaren jeweils eine Lesevorrichtung für eine Mehrzahl von RFID-Elementen mit einer Antenne, die mittels eines Antriebs entlang eines Antennenträgers verschiebbar ist.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine RFID-Leseeinrichtung zu schaffen, die ein optimiertes und möglichst störungsarmes Auslesen von RFID-Transpondern ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Patentansprüche 2 bis 12 enthalten mögliche Ausgestaltungen der Erfindung.
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Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Lesevorrichtung für RFID mit einem Leseraum zur Aufnahme einer Mehrzahl von mit RFID-Elementen gekennzeichneten Objekten und mit wenigstens einer zur Kommunikation mit RFID-Elementen eingerichteten Antenne, die an einem Antennenträger angeordnet ist, wobei der Antennenträger wenigstens einen mittels eines Antriebs um eine Rotationsachse schwenkbaren Arm aufweist sowie eine Einrichtung zur Verschiebung wenigstens einer Antenne entlang eines Armes, wobei die Einrichtung zur Verschiebung der Antenne insbesondere an den Antrieb gekoppelt ist.
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Die Erfindung kann beispielsweise zur gleichzeitigen und fehlerfreien Erkennung einer Mehrzahl von Transpondern eingesetzt werden, die mit verschiedenen und unterschiedlichen Wäschestücken verbunden sind. Beispielsweise werden solche Mengen von Wäschestücken von Hotels und Krankenhäusern üblicherweise ungeordnet in Containern an industrielle Großwäschereien geschickt. Hier können die einzelnen Wäschestücke eines Containers nach dem Einbringen des Containers in den Leseraum der RFID-Lesevorrichtung identifiziert werden. Zu diesem Zweck ist die Antenne/sind die Antennen der Lesevorrichtung auf einem Antennenträger angeordnet, der um eine Rotationsachse rotieren kann. Damit wird die Position der einzelnen Antennen zumindest in einer Schwenkebene relativ zu den Transpondern laufend verändert. Dies geschieht beispielsweise gleichzeitig mit dem Auslesevorgang oder intermittierend.
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Dadurch, dass die einzelnen Antennen noch entlang eines Arms des Antennenträgers verschiebbar sind, kann der Schwenkbewegung eine weitere Bewegung der Antennen überlagert werden. Die Verschiebung der Antenne(n) kann innerhalb der Schwenkebene, jedoch auch senkrecht zu dieser vorgesehen sein. Die RFID-Lesevorrichtung kann besonders effizient aufgebaut werden, wenn die Verschiebungsbewegung der Antenne(n) entlang des Arms durch dieselbe Antriebseinrichtung bewirkt wird, die auch die Rotationsbewegung des Antennenträgers antreibt. Auf die konkrete Gestaltung eines derart kombinierten Antriebs wird weiter unten noch genauer eingegangen.
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Zur Gestaltung des Antennenträgers kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens ein, insbesondere zwei oder mehr schwenkbare Arme jeweils einen ersten Abschnitt aufweisen, dessen Längsrichtung sich, ausgehend von der Rotationsachse, von dieser weg erstreckt.
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Mit einer derartigen Gestaltung des ersten Abschnitts des Arms/der Arme ergibt sich die Möglichkeit, die Antennen ausreichend von der Rotationsachse zu beabstanden, um eine raumgreifende Schwenkbewegung zu erlauben.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass wenigstens ein, insbesondere zwei oder mehr schwenkbare Arme jeweils einen zweiten Abschnitt aufweisen, dessen Längsrichtung sich im Wesentlichen senkrecht zum jeweiligen ersten Abschnitt, insbesondere parallel zur Rotationsachse erstreckt.
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Dabei kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt eines oder mehrerer Arme jeweils an dem der Rotationsachse fernen Ende des ersten Abschnitts mit dem jeweiligen ersten Abschnitt verbunden ist.
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Es ergibt sich damit ein rahmenartiger Aufbau des Antennenträgers, wodurch die einzelnen Arme beispielsweise bogenförmig oder auch winkelförmig aufgebaut werden können. Die Antennen können dadurch derart an dem Antennenträger positioniert werden, dass sie den Leseraum an dessen äußerem Umfang umkreisen.
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Der Antennenträger kann beispielsweise als Metallrahmen aus Metallprofilen aufgebaut sein, er kann jedoch auch zur Gewichtsersparnis aus einem Kunststoffprofil bestehen.
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Die Antennen können beispielsweise bei einer bogenförmigen Gestaltung der Arme entlang jeweils des gesamten Arms bewegt werden.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Antenne durch den Antrieb während einer Rotation des Antennenträgers entlang des zweiten Abschnittes eines Armes bewegt wird.
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In diesem Fall kann beispielsweise der zweite Abschnitt des Arms gerade und senkrecht auf der Schwenkebene des ersten Armabschnitts verlaufen, so dass die Antennen entlang einer zylindrischen Mantelfläche bewegt werden können, die den Leseraum wie eine Art Hohlzylinder umgibt.
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Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Antennen sich durch den Antrieb entlang einer zylindrischen Mantelfläche bewegen.
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Die RFID-Antennen können entlang der Arme durch ein flexibles strangförmiges Element, beispielsweise ein Seil, einen Riemen oder eine Kette bewegt werden. Der Antrieb entlang eines Arms erfolgt dann durch Längsbewegung des entsprechenden strangförmigen Körpers, insbesondere eine Zugbewegung.
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Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch den Antrieb eine Rotationsbewegung des Antennenträgers relativ zu einem im wesentlichen zylindrischen Körper, insbesondere einer Scheibe, erzeugbar und dadurch ein den zylindrischen Körper wenigstens teilweise umschlingendes strangförmiges Element, insbesondere in Form eines Seils, eines Riemens, eines Drahtes, einer Kette oder eines Bandes, antreibbar ist.
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Es kann hierzu beispielsweise eine Seilscheibe oder Riemenscheibe vorgesehen sein, die gegenüber dem rotierend bewegten Antennenträger feststehend ausgebildet ist. Über die Scheibe ist das strangförmige Element geführt, das sich entlang des einen oder mehrerer Arme erstreckt. Rotiert der Antennenträger, so ergibt sich eine Rotationsbewegung der Scheibe relativ zum Antennenträger, so dass der strangförmige Körper beispielsweise das Seil das die Scheibe wenigstens teilweise umschlingt, in Längsrichtung angetrieben wird. Sind beispielsweise an dem Antennenträger zwei Arme an diametral einander gegenüberliegenden Stellen im Abstand von der Rotationsachse vorgesehen, so ist der strangförmige Körper, beispielsweise das Seil, entlang der Arme längsverschieblich geführt und wird im Zuge der Rotationsbewegung jeweils an einem der Arme eingezogen und zum anderen Arm verschoben. Damit kann an einem der Arme eine Sendeantenne in einer ersten Richtung bewegt, beispielsweise gegenüber dem Erdboden angehoben werden, während eine gegenüberliegende Antenne an dem anderen Arm gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung bewegt, beispielsweise abgesenkt wird. Wird die Rotationsrichtung des Antennenträgers umgekehrt, so ändern sich auch die Verschiebungsrichtungen der Antennen.
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Auf diese Weise können die Antennen auf einer Zylinderfläche um den Leseraum herum rotatorisch und translatorisch bewegt werden und den Leseraum aus verschiedensten Richtungen mit Sendeleistung bestreichen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Leseraum von einem zylindrischen Gehäuse umgeben ist, das wenigstens eine, insbesondere zwei Türöffnungen sowie wenigstens eine, insbesondere zwei Türen aufweist, die zum Öffnen und Verschließen derTüröffnung/en um die Rotationsachse schwenkbar ist/sind.
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Eine derartige zylindrische Gehäuseform bietet sich wegen der Rotationsbewegung der Antennen und aus Platzgründen an. Das Gehäuse besteht aus einem elektromagnetisch abschirmenden Material, üblicherweise Blech, um den Auslesevorgang innerhalb des Gehäuses möglichst abzuschirmen und auch Fehlauslesungen von außerhalb des Gehäuses befindlichen Transpondern zu verhindern.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass ein Schwenk-Antrieb für Türen eines den Leseraum umschließenden Gehäuses an den Antrieb des Antennenträgers angekoppelt oder mittels einer Kupplung ankoppelbar ist.
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Hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Tür oder die Türen jeweils zylindrisch gewölbt sind.
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Die Wölbung der Türen sollte der Wölbung des Gehäuses entsprechen, so dass die Türen vor die Türöffnungen geschoben werden können und diese möglichst spaltfrei abdecken. Die Türen können effizient mittels einer Schwenkbewegung angetrieben werden.
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Es kann dazu beispielsweise vorgesehen sein, dass die Tür oder die Türen jeweils in einer Rollenführung auf einer kreisringförmigen Schiene geführt sind, wobei die Schiene koaxial zu der Rotationsachse angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann der Antrieb der Lesevorrichtung stark vereinfacht werden. Beispielsweise können sämtliche für den Betrieb notwendige Bewegungen mittels eines einzigen Antriebsmotors bewirkt werden. Dieser kann die Rotationsbewegung des Antennenträgers antreiben und gleichzeitig die Verschiebungsbewegung der Antennen längs der Arme bewirken. Zudem kann zumindest zeitweise der Schwenkantrieb der Türen des Gehäuses an den Motor mittels einer Kupplung angekoppelt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Antennenträger mit dem Antriebsmotor ständig gekoppelt ist während der Antrieb der Türen des Gehäuses phasenweise an den Antriebsmotor ankoppelbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass auf diese Weise unter gleichzeitiger Bewegung der Antennen die Türen des Gehäuses nach dem Einbringen eines Containers in den Leseraum geschlossen werden, dass danach der Antrieb der Türen vom Antriebsmotor abgekoppelt wird und der Antennenträger weiter rotiert. Der Lesevorgang kann beispielsweise erst nach dem Schließen der Türen eingeleitet werden. In dieser Phase kann die Geschwindigkeit der Rotation des Antennenträgers frei variiert werden.
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Nach dem Auslesen der Transponder wird dann der Antrieb der Türen wieder an den Antriebsmotor angekoppelt, so dass die Türen sich öffnen und der Container aus der Lesevorrichtung wieder entfernt werden kann.
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Damit die Türöffnungen optimal verschlossen werden können, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Türen im geschlossenen Zustand die Türöffnungen des Gehäuses jeweils auf jeder Seite in Umfangsrichtung um wenigstens 10 Grad, insbesondere 20 Grad überragen.
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Die Türen können auf einer Kreisbahn beispielsweise innerhalb der Gehäusewände bewegt werden und die Türöffnungen von der Innenseite her abdecken.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Figuren einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt
- 1 die Darstellung des Gehäuses einer RFID-Lesevorrichtung sowie der Förderbänder zur Zuführung von Containern,
- 2 die Darstellung eines Antennenrahmens der RFID-Lesevorrichtung mit Antrieb, sowie
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer RFID-Lesevorrichtung und der Zuführungsbänder.
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In der 1 ist in einer Ansicht von oben die eigentliche Lesevorrichtung 1 für RFID gezeigt, sowie zwei parallele, modulartig zusammengesetzte Zuführungsbänder 2, 3, die einen Teil der Zuführungseinrichtung bilden.
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Die Lesevorrichtung 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 4 auf, dessen zylindrisch gewölbte Seitenwände jeweils, gemessen am Kreisumfang des Gehäuses, einen Bereich von etwa 60° als Türöffnungen 5, 6 freilassen. Ein Wäschecontainer kann entlang den Bändern 2 in Richtung des Pfeils 8 gefördert, und auf dem seitlich verschiebbaren Bandmodul 9 gelagert werden. Dieses ist auf zwei Schienen 10, 11 senkrecht zu den Bändern 2, 3 derart verschiebbar und mittels eines Antriebsmotors 12 und einer Antriebskette bzw. eines Antriebsriemens 13 antreibbar, dass es vor eine Zugangstür 5 von beiden Zuführungsbändern 2, 3 aus geschoben werden kann. Der Container kann dann durch die Türöffnung 5 in das Innere des Gehäuses 4 und in den eigentlichen Leseraum innerhalb des Gehäuses 4 geschoben werden. Darauf werden die Türöffnungen 5, 6 durch die im Inneren des Gehäuses 4 verschiebbaren zylindrischen Türelemente verschlossen und der Lesevorgang kann durchgeführt werden.
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Auf den Wänden des Gehäuses 4 bzw. auf einer an den Wänden des Gehäuses abgestützten Schiene 40, die auch die Türen trägt, ist ein Tragkreuz 12 abgestützt, das seinerseits den Antrieb für einen Antennenträger und die Türelemente trägt. Das Tragkreuz 12 stützt seinerseits eine Traverse 14 ab, die den elektrisch betriebenen Antriebsmotor trägt.
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Die Lagerung des Antennenträgers und der Antriebsvorrichtung für die Türen befindet sich auf der zentralen Achse 15 im Zentrum des Gehäuses 4.
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Die 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Antennenträger 16, der einen ersten Arm 17 und einen zweiten Arm 18 aufweist. Der erste Arm 17 weist einen ersten, horizontal verlaufenden Abschnitt 17a und einen zweiten, vertikal verlaufenden Abschnitt 17b auf. Der zweite Arm 18 weist einen ersten, horizontal verlaufenden Abschnitt 18a und einen zweiten, vertikal verlaufenden Abschnitt 18b auf. An den vertikalen Abschnitten 17b, 18b der Arme 17, 18 sind längsverschiebbar die Sende- und Empfangsantennen 19, 20 für RFID-Signale angeordnet und jeweils in einer Schiene geführt. Jede der Antennen 19, 20 ist mit einem Seil verbunden, das über die Umlenkrollen 21, 22 zu der zentralen Scheibe 23 führt und diese umschlingt. Die Scheibe 23 ist feststehend angeordnet, so dass bei Drehung des Antennenträgers 16 um Achse 15 ein Antrieb des Seils 37 über die Umlenkrollen 21, 22 stattfindet. Dieser Antrieb befördert je nach der Drehrichtung des Antennenträgers 16 entweder die erste Antenne 19 vertikal nach oben entsprechend dem Pfeil 38 und die zweite Antenne 20 entsprechend dem Pfeil 24 nach unten oder umgekehrt.
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Es kann jeweils an den unteren Enden der vertikalen Abschnitte 17b, 18b eine nicht näher dargestellte Umlenkrolle für das Seil vorgesehen sein, um dieses geschlossen ringförmig ausbilden zu können. Das Seil kann jedoch auch an den Antennen 19, 20 enden und diese können mittels einer Feder zu den unteren Enden der Arme 17, 18 vorgespannt sein.
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Der elektrische Antriebsmotor 25 ist auf der in der 1 dargestellten Traverse befestigt und mit einem ersten Untersetzungsgetriebe 26 verbunden. Das Untersetzungsgetriebe 26 ist dann mittels eines Riemens 27 in einer zweiten Untersetzungsstufe mit der Antriebsscheibe 28 gekoppelt, die auf der Achse 15 drehbar gelagert ist. Die Antriebsscheibe 28 ist über die Welle 29 drehfest mit dem Antennenträger 16 verbunden. Die Welle 29 kann als Hohlwelle ausgebildet sein, in der eine zweite Welle verläuft, auf der die Scheibe 23 befestigt ist, wobei die zweite Welle fixiert sein kann.
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Mit der antreibbaren Welle 29 ist eine Kupplung 30 verbunden, die mittels der Steuerung 31, die auch den Antriebsmotor 25 steuert, angesprochen werden kann. Durch die Kupplung 30 wird eine Scheibe 32 an den Antriebsstrang angekoppelt, die mit einer in der 1 gezeigten und bezeichneten drehbaren Traverse 33 verbunden ist, welche ihrerseits mit den ebenfalls dort dargestellten schwenkbaren Türelementen 34 verbunden ist. Diese Traverse treibt, wenn die Kupplung 32 eingekoppelt ist, die Türen in ihren Rollenführungen derart an, dass sie die Türöffnungen verschließen oder freigeben.
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Die Kupplung 30 wird durch die Steuerung 31 derart gesteuert, dass zunächst zum Einbringen eines Containers in die Lesevorrichtung die Türen gleichzeitig mit dem Antennenträger 16 soweit geschwenkt werden, bis die Türöffnungen freigegeben sind, und dass danach die Kupplung 30 getrennt wird. Dann wird ein Container in den Leseraum 36 eingefahren, und die Türen werden geschlossen. Danach wird der Türantrieb ausgekoppelt. Darauf wird der Antennenträger 16 weiterbewegt, bis der Lesevorgang beendet ist, und danach wird die Kupplung 30 wieder eingekuppelt, um die Türelemente von den Türöffnungen wegzubewegen.
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Durch die gleichzeitige Drehbewegung des Antennenträgers 16, die mit einer Auf- und Abbewegung der Antennen 19, 20 durch den Seilzug verbunden ist, werden die Antennen 19, 20 jeweils auf einer helixartigen Kurve auf einer zylindrischen Mantelfläche bewegt, die den innerhalb des Antennenträgers liegenden Leseraum 36 umgibt. Dadurch kann von den Antennen eine Vielzahl von Positionen eingenommen werden, von denen aus die RFID-Transponder im Leseraum mit hoher Wahrscheinlichkeit vollständig ausgelesen werden können.
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Die 3 zeigt in einer weiteren perspektivischen Darstellung das Gehäuse 4 der Lesevorrichtung mit den zylindrischen Wänden sowie einem Türelement 34. Es sind die vor der Lesevorrichtung angeordneten Transportbänder 2, 3 dargestellt sowie ein innerhalb der Lesevorrichtung vorhandenes Transportband 35. Das Türelement 34 ist auf Rollen 39 gelagert, die auf einer kreisringförmigen Schiene 40 (vgl. auch 1) laufen und somit die Verschiebung der Türelemente 34 auf einer Kreislinie ermöglichen.
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Die Überdeckung der Türelemente 34 mit den zylindrischen Seitenwänden des Gehäuses 4 ist derart bemessen, dass eine ausreichende elektromagnetische Abdichtung gewährleistet ist.
