DE2500516A1

DE2500516A1 - Kartenlese/aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2500516A1
Application number: DE19752500516
Authority: DE
Inventors: John S Bailey; Richard H Barth; Robert B Taggart
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1975-08-21
Also published as: US3893173A; GB1450361A; FR2257960A1; FR2257960B3; CA1048148A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die herkömmlichen Taschenrechner waren bezüglich der Anzahl und Art der ausführbaren mathematischen Funktionen begrenzt. Insbesondere waren sie nicht programmierbar, da die zur Eingabe und Speicherung der Daten und Programmbefehle erforderlichen Einheiten Makrobauteile oder eine große Anzahl von Mikrobauteilen erforderten.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem zuverlässigen, mehrere Funktionen ausführenden Miniatur-Schaltmechanismus vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Karten-Lese/Aufzeichnungs-

Volksbank Böblingen AG, Kto. 8458 (BLZ 60 390220) · Postscheck: Stuttgart 996 55-709

503834/0837

2 b Q U b Ι 6

einrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein dünnes Blatt aus elektrisch leitfähigem Material, welches biegsame Schaltglieder ausbildet, die in der Karten-Lese/Aufzeichnungsvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbar sind;

Fig. 3A-D ein Kraft/Verschiebungsdiagramm bzw. schematische Ansichten der durch eine Kugel in der Kartenlese/Aufzeichnungsvorrichtung gemäß Fig. 1 bewirkten Durchbiegung einer Blattfeder.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Rahmen 10, durch welchen eine Karte 6 längs einer Kartenführung 11 gelangt, Schalter betätigende Kugeln 12, 13 und 14, die in Löchern 15, 16 bzw. 17 durch die Kraft gehalten werden, welche auf diese Kugeln durch biegsame Schaltglieder 18, 19 bzw. 20 ausgeübt wird. Die Schaltglieder 18, 19 bzw. 20 sind Teil eines dünnen Bleches aus elektrisch leitfähigem Material 3. Das Blech 3 wird auf dem Rahmen 10 durch Befestigungsschrauben 11 und Einstellschrauben 24 gehalten. An einer Stelle längs der Führung 11 sind eine Antriebswalze 26 und eine Leerlaufrolle 28 zur Aufnahme der Karte 6 vorgesehen. Die Antriebswalze 26 erfaßt reibungsschlüssig die aktive, d.h. die Magnetaufzeichnung enthaltende Oberfläche, und die Leerlaufrolle 28 erfaßt die inaktive Oberfläche der Magnetkarte. Der magnetische Lese/Schreibkopf ist derart in dem Chassis 10 befestigt, daß der aktive Teil des Lese/Schreibkopfes die aktive Oberfläche der Magnetkarte 6 magnetisch abtasten kann, wenn der Magnetkopf durch die Kartenführung 11 bewegt wird.

Wenn die Magnetkarte 6 in die Kartenführung 11 eingesetzt wird, gelangt sie zunächst in Eingriff mit der einen Schalter betätigenden Kugel 12, welche durch Verkeilung zwischen

S09834/0837

der Kugel 12 und der Oberfläche der Führung 11 bewirkt, daß die Magnetkarte gegen das Schaltglied 18 verschoben wird. Diese Verkeilung wird durch die Steifigkeit der Magnetkarte 6 sowie dadurch erleichtert, daß die Kugel 12 frei in dem Loch 15 rollen kann. Die Kugel ist aus einem elektrisch isolierenden, im wesentlichen glatten Material, beispielsweise Nylon hergestellt und gestattet eine Gleitbewegung gegenüber der Karte, falls sie nicht rollt. Während die Kugel 12 nicht aus elektrisch isolierendem Material bestehen muß, isolieren die Kugeln 13 und 14 undvermindern dadurch unerwünschte Masseverbindungen. Das Ende des Schaltgliedes 12 berührt den Punkt 7 einer Schaltkarte und schließt einen Schaltkreis, der den Antriebsmechanismus der Magnetkarte speist und einen Motor 30, ein Schneckengetriebe 34, eine Kupplung 33, die Antriebswalze 26 und die Leerlaufrolle 2 8 enthält. Wie noch erläutert wird, erfolgt das Schließen des Schaltkontaktes durch eine Gleitbewegung, wodurch die Zuverlässigkeit des Kontaktes erhöht wird.

Die Magnetkarte 6 wird längs der Führung 11 durch die Klemmwirkung der Antriebswalze 26 und der Leerlaufrolle 2 8 bewegt. Wenn sich die Magnetkarte 6 entlang der Führung 11 bewegt, erfaßt sie die den Schalter betätigende Kugel 13, welche gegenüber dem Schaltglied 19 verschoben wird. Der Kontakt zwischen' der Karte und der Kugel 13 erfolgt im wesentlichen durch die gleiche Keilwirkung, wie sie für die Kugel 12 erläutert wurde. Das Ende des Schaltgliedes 19 gelangt in Kontakt mit einem Punkt 8 einer gedruckten Schaltungskarte (Fig. 2) und schließt einen Schaltkreis, welcher eine Magnetkarten-Schutzschaltung 41 speist. Die Schutzschaltung unterbindet elektrisch den Aufzeichnungsbetrieb des Magnetkopfes 22, wenn ein Abschnitt des Vorderrandes der Magnetkarte 6, welcher eine Ecke aufweist, entfernt wird. Durch die Abschaltung des Magnetkopfes 22 wird eine unab-

S09834/Q83?

sichtliche Auslöschung von auf der Magnetkarte 6 aufgezeichneter Information gemäß dem US-Patent 3 780 377 verhindert.

Wenn die Magnetkarte 6 weiter entlang der Führung 11 durch den Antriebsmechanismus bewegt wird, gelangt sie in Eingriff mit der einen Schaltvorgang auslösenden Kugel 14. Durch die gleiche Keil- oder Spreizwirkung, wie sie für die Kugel 13 erläutert wurde, wird die Kugel 14 gegen das Schaltglied 20 geschoben, dessen Ende in Kontakt mit einem dritten Verbindungspunkt 9 der gedruckten Schaltungskarte gelangt (Fig. 2).Durch einen derartigen Kontakt mittels des Schaltgliedes 20 wird der Schaltkreis 43 eingeschaltet, wodurch der Aufzeichnungsbetrieb des Magnetkopfes 22 ausgelöst wird, wenn die Schutzschaltung nicht ausgelöst worden ist.

Zusätzlich zu der Verschiebung des Schaltgliedes 18 verbessert die Kugel 12 auch den Reibungskontakt einer Hauptfläche der Magnetkarte 6 mit der Antriebswalze 26, indem sie die auf diese" durch das Schaltglied 18 ausgeübte Kraft auf die andere Hauptfläche der Karte überträgt. In ähnlicher Weise biegen die Kugeln 13 und 14 zusammen mit vier Vorsprüngen 35, 36, 37 und 3 8 ebenfalls die Magnetkarte 6 entsprechend der abgerundeten Kontur des Magnetkopfes 22, wenn die Magnetkarte an diesem vorbeigelangt. Falls die Kugeln oder VorSprünge die Magnetkarte zu stark drücken, wird der Antriebsmechanismus überlastet. Daher sind die Vorsprünge glatt und abgerundet, und alle Kugeln können sich drehen, so daß die Trägheitskräfte herabgesetzt werden, welche auf die Magnetkarte einwirken, wenn diese entlang der Führung 11 durch den Antriebsmechanismus bewegt wird. Die Einstellung der Schrauben für jiedes Schaltglied, beispielsweise das Schaltglied 24, dient primär der Einstellung der maximalen Durchbiegung des Endes des Schaltgliedes, bevor dieses in Kontakt mit dem Verbindungspunkt der gedruckten

$09834/083?

Schaltungskarte gelangt. Im übrigen beeinflußt diese Einstellung auch die Größe der auf die Kugeln durch die Schaltglieder ausgeübten Kraft.

Die Größe der durch die Schaltglieder 18, 19 und 20 auf die Kugeln 12, 13 bzw. 14 ausgeübten Kraft hängt insbesondere von der Auslegung des Schaltgliedes ab. Die Größe dieser Kraft, welche senkrecht zur Oberfläche der Magnetkarte 6 über die Kugeln vor dem Kontakt des Schaltgliedes mit dem Verbindungspunkt der gedruckten Schaltungskärte wirkt, ergibt sich näherungsweise aus der Gleichung:

bh³E5

F =

Dabei bedeuten: b: Breite des Schaltgliedes

h: Dicke des Schaltgliedes B: Elastizitätsmodul des Schaltgliedes δ: Verschiebung der den Schaltvorgang

auslösenden Kugel

und a: Wirkungslänge von der Kugel bis zur

Basis des Schaltgliedes.

Bei dieser Näherungsformel wird eine gleichförmige Breite b des Schaltgliedes entlang dessen gesamter Länge vorausgesetzt. Nachdem das Ende des Schaltgliedes den Verbindungspunkt der gedruckten Schaltungskarte erreicht, ändert sich die Größe der Kraft im wesentlichen gemäß der Gleichung:

509334/0837

Dabei bedeuten δ : notwendige Verschiebung der Kugel,

so daß das Schaltglied in Berührung mit dem Verbindungspunkt der gedruckten Schaltungskarte gelangt;

und i/·. die gesamte wirksame Länge des Schalt

gliedes.

Die Figuren 3A-D illustrieren die Ausbiegungen infolge der Verschiebung der Kugel bei gleichbleibender Breite¹· b. Aus den vorstehenden Gleichungen kann entnommen werden, daß die auf die Magnetkarte rechtwinklig einwirkende Kraft zunimmt, nachdem das Ende des Schaltgliedes den Verbindungspunkt mit der gedruckten Schaltungskarte beführt. Eine übermäßige Zunahme der Kraft ist bei der bevorzugten Ausführungsform unerwünscht, da sie dazu neigt, Störungen in die glatte Bewegung der Magnetkarte in dem Antriebsmechanismus hervorzurufen, die eine unzuverlässige Aufzeichnung und Ablesung der Daten auf der Magnetkarte bewirken. Da die Positionen

der den Schalter betätigenden Kugel und die Länge des Schaltgliedes durch die zulässigen Gesamtabmessungen des Rechners begrenzt werden, ist die Breite b der Schaltglieder aus Herstellungsgründen der am einfachsten zu steuernde Parameter. Wenn die Breite b entlang der Länge des Schaltgliedes verändert wird, wird die Bewegung von dessen Kontaktende bei gleicher Verschiebung der Kugel beeinflußt. Wie sich aus Figur 3 ergibt, ist die Breite der Schaltglieder im allgemeinen gleichförmiger von der Kontaktstelle 50 mit der Kugel zu dem Kontaktende, als vom Punkt 50 zu den Einstellschrauben 24. Die Breite kann schmäler in dem Bereich nahe der Einstellschraube sein. Die Schaltglieder sind derart ausgelegt, daß sie sich gegen die Verbindungspunkte der gedruckten Schaltungskarte mit ausreichender Kraft durchbiegen und dadurch einen elektrischen Kontakt sicherstellen, ohne daß durch die auf die Kugeln wirkende Kraft eine über-

509834/0837

-Jf-

lastung des Antriebsmechanismus eintreten würde.

Gemäß Figur 3 ändert sich die Gestalt jedes Schaltgliedes, wenn dieses in Kontakt mit dem Verbindungspunkt zu der gedruckten Schaltung gebracht wird. Das Ende des Schaltgliedes neigt dazu längsseitig zu gleiten, wenn es sich im Kontakt mit der Verbindungsstelle der.Schaltungskarte befindet. Durch einen derartigen Gleitkontakt wird eine höhere Zuverlässigkeit der Kontaktverbindung erreicht, da Schmutz und andere Fremdkörper, welche zwischen die beiden elektrischen Kontakte gelangen können, durch Reibung entfernt werden.

Die Durchbiegung des Kontaktendes jedes federnden Schaltgliedes entsprechend der Verschiebung der Betätigungskugeln ist eine Funktion der Länge des Schaltgliedes, der Anordnung der Kugel und der Einstellung der Justierschraube . In geringerem Maße hängt diese Durchbiegung auch von der Gestalt des Schaltgliedes ab. Die Länge jedes Schaltgliedes kann gemäß Figur 2 im Rahmen von bestimmten Grenzwerten geändert werden, die sich durch'die Verpackung und elektrische Auslegung ergeben. Da die gleiche Magnetkarte dazu verwendet wird, um alle Betätigungskugeln um die gleiche Länge zu verschieben, würde sich die Durchbiegung des Kontaktendes der Schaltglieder ebenfalls ändern, wenn sie nicht in anderer Weise gesteuert würde. Die Durchbiegung kann durch geeignete Anordnung der Kugeln längs des Schaltgliedes und durch Einstellung der Einstellschrauben gegenüber dem Kontaktende erfolgen. Die Größe der Verschiebung des Kontaktendes kann näherungsweise unabhängig von der Länge des Schaltgliedes gemacht werden. Bei einer nominellen Verschiebung der Kugel von 2 mm verschiebt sich das Kontaktende der Schaltglieder etwa um 6,2 mm. Zusammengefaßt ergibt sich, daß der vordere Rand einer dünnen Karte, vorzugsweise einer Magnetkarte, in Eingriff mit einen Schalter betätigenden Kugel gelangt, welche biegsame

509834/0837

Schaltglieder derart biegen, daß diese in Kontakt mit Verbindungspunkten einer gedruckten Schaltungskarte gelangen und den Antriebsmechanismus der Magnetkarte auslösen, eine Schutzschaltung für die Magnetinformation betätigen und den magnetischen Lese/Aufzeichnungskopf speisen. Wenn die Magnetkarte entlang der Kartenführung bewegt wird, bewirkt eine der Kugeln, daß sie in Reibungseingriff mit der Antriebswalze des Antriebsmechanismus gedrückt wird. Andere Schalter betätigende Kugeln bewirken, daß die (Magnet-) Karte derart verformt wird, daß sie sich der abgerundeten Kontur des Magnetkopfes anpaßt, was für eine zuverlässige Aufzeichnung von digitalen Daten mit hoher Speicherdichte erforderlich ist. Die Schaltglieder bleiben im Kontakt mit den Verbindungspunkten zu der Schaltungskarte entsprechend der Dicke der Karte, solange diese gespreizt ist oder sich zwischen den Schalter betätigendenKugeln und der Führungsfläche der Magnetkarte bewegt. Es wird somit ein zuverlässiger, mehrere Funktionen ausführender Miniatur-Schaltmechanismus geschaffen. Dieser ist insbesondere aber nicht ausschließlich für eine Miniaturausgabe einer Magnetkarten-Lese/Aufzeichnungsvorrichtung geeignet, wie sie in programmierbaren Taschenrechnern verwendet wird. Dabei wird der Antriebsmechanismus und die übrige elektronische Schaltung durch die Dicke der (Magnet-)Karte ausgelöst. Es wird ein kompaktes Betätigungsorgan für einen Schalter geschaffen, welches auch die Reibungs-Verbindung einer Fläche der Magnetkarte mit einer Antriebswalze verbessert und eine andere Fläche einer Magnetkarte entsprechend der Kontur eines Magnetkopfes gekrümmt hält, wenn die Magnetkarte an diesem vorbeigelangt.

Es versteht sich, daß die Vorrichtung auch zum Lesen oder Aufzeichnen anderer Karten, beispielsweise Magnetkarten, geeignet ist.

509834/0837

Claims

Hewlett-Packard Comp. β 19. Dez. 1974 Case 855

Patentansprüche

( Iy Lese-/AufZeichnungsvorrichtung für Datenkarten, deren Dicke wesentlich kleiner als ihre Breite bzw. Länge ist/ mit einer Führungsvorrichtung für die Aufnahme und Führung einer Karte, mit einer reibschlüssig mit der Karte zusammenwirkenden Antriebsvorrichtung, mit einem Schalter für die Antriebsvorrichtung, mit einem Lese-/AufZeichnungswandler, der eine mit einer Kartenfläche zusammenwirkende Oberfläche aufweist, sowie mit einer gegenüber dem Lese7(Aufzeichnungswandler angeordneten Gegenfläche, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß eine auf die Dicke der Karte (6) ansprechende Auslenkvorrichtung (12) vorgesehen ist, die den Schalter (18) der Antriebsvorrichtung (26, 28, 30, 33, 34) betätigt und die gleichzeitig das Anpressen einer Kartenfläche an die Antriebsvorrichtung bewirkt, und daß die Gegenfläche eine Kartenfläche entsprechend der Kontur der Oberfläche des Lese-/AufZeichnungswandlers (22) verformt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schaltkreis für die Einschaltung des Wandlers (22) vorgesehen ist und daß eine zweite auf die Dicke der Karte (6) ansprechende Aus lenkvorrichtung (13) vorgesehen ist, die einen zweiten Schalter (19) betätigt, welcher den ersten Schaltkreis schließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dritten Schaltkreis für die Abschaltung des Wandlers (22) aufweist und daß eine auf die Dicke der Karte ansprechende dritte Aus lenkvorrichtung (14) vorgesehen ist, die einen dritten Schalter (20) betätigt, welcher im zweiten Schaltkreis angeordnet ist.

509834/0837

4 JC.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Auslenkvorrichtung (13) als Gegenfläche für das Andrücken der Kartenfläche an die Oberfläche des Wandlers (22) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite (13) und die dritte- Auslenkvorrichtung (14) gleichzeitig als Gegenflächen für das Andrücken der Karte (6) an die Oberfläche des Wandlers (22) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung eine Eingangs- und einer dieser gegenüberliegende Ausgangsöffnung, für die Eingabe bzw. Ausgabe einer Karte aufweist, daß die Antriebsvorrichtung (26, 28, 30, 33, 34) zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung angeordnet ist, daß der Wandler (22) zwischen der Antriebsvorrichtung und der Ausgangsöffnung angeordnet ist, daß die erste Auslenkvorrichtung (12) in unmittelbarer Nähe der Antriebsvorrichtung angeordnet ist, um deren Reibschluß mit einer Karte zu erhöhen, und daß die Gegenfläche durch eine zweite (13) und eine dritte Auslenkvorrichtung (14) sowie eine Vielzahl von beiderseits dieser Auslenkvorxichtungen angeordneter Vorsprünge (35-38) gebildet wird, welche alle gegenüber der Kontur der Oberfläche des Wandlers angeordnet sind und dieser eine Kartenfläche anpassen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (12), die zweite (13) und die dritte Auslenkvorrichtung (14) kugelförmig sind und glatte, mit der Karte zusammenwirkende Oberflächen aufweisen, und daß die VorSprünge (35-38) runde vorstehende Teile der Führungsvorrichtung sind und gleichmäßig auf beiden Seiten der Auslenkvorrichtungen (12,13,14) längs des Führungsweges angeordnet sind.

509834/0837