CN1186557A - 用于卡媒体的电子装卸(装载/卸载)机构 - Google Patents

Abstract

目的:提供一个向读/写装置中的双层叠式连接器装载/卸载IC卡的机构。结构:当一个IC卡正插入(装载)到卡座(26)时,此机构被开关(S)(62)激活。推动凸轮(16)按箭头S方向旋转运动,推动卡C与卡座26一起靠近推动器(34)。然后,滑板(40)按箭头方向转动插臂(50),通过滚筒(58)推动卡C的后沿边,使卡与接插针(60)相连。弹出(卸载)卡c是通过反向旋转推动凸轮(16)来完成的。沿板(40)反方向移动使插臂(50)脱离卡的移动路径。之后,操作销(28)推动卡座(26)到操作者可以取走卡的地方。

Description

用于卡媒体的电子装卸(装载/卸载)机构

技术说明

发明名称

用于卡媒体的电子装卸(装载/卸载)机构。

发明的详细说明

(发明领域)

本发明涉及一套装置，该装置用于将一个边沿上配置有连接用针孔的卡媒体与数据处理机(例如个人计算机)的主机架进行电连接。更确切地说，是将一个由集成电路构成的用于存储/处理数据用的IC存储卡和读写装置连接器进行装载和卸载的一个机构。

(现有技术)

通常，卡被装载或插入到个人计算机上。类似的卡可分成三种类型，它们有相同的平面尺寸，但有不同的厚度，见图12。因此，通过平面操作使用一个手动的装载/卸载这种卡的机构是很普通的，如图13所示。

图13是装载/卸载(或弹出)机构的俯视图。操作者将卡1310装入(或插入)到卡座1311，用手指推卡1310的后沿边1312，使卡1310沿卡座1311插到连接器1313上。

如果要卸下(或弹出)卡1310，操作者要推滑动杠杆1314。该滑动开关1314通过弹出臂1315与卡座1311相联动，在弹出方向上移动卡座，见图13中的双链线。此时，卡座1311的咬合部分1317被弯曲，于是咬合卡的前沿边1316，将挤压卡的前沿边1316按弹出方向推动。

近年来，作为与计算机相关设备的储藏(存贮)媒体，IC卡得到了广泛的应用。该IC卡的存贮容量随着技术的发展逐年增加。这意味着大量的数据可以被存贮在这种IC卡上，对于应用计算机的公司和个人而言是很重要的属性。

(本发明解决的问题)

很不幸，虽然这样一个常规的手工操作的IC卡(参见后文中的简单卡)的装载/卸载机构可在任何时刻，甚至在对卡入和出信号的读出或写入操作时进行此操作，这样操作却会造成对存贮数据的损坏。此外，当卡被偷窃时，卡上所存的数据是未加保护的。

此外，将卡对连接器装载或卸载时卡上需加一个相当大的力。而且卡上没有为装载而设置的凹槽和凸物，为把卡装到连接器处必须在卡的后沿边推卡。

在拔卡时手工操作可施加并不期望的斜力或压力。由此，随着拔出次数的增加需要的力亦不断的增加，最终毁坏卡。因此，此项发明的目的是提供一个小型、轻便、简单、廉价的电子装载/卸载装置，将卡装入和拔出一个叠式连接器。

(解决问题的方法)

为了解决上述问题，本发明所指的电子装载/卸载机构是在卡读/写装置中的一个卡装载/卸载机构，包括可在卡移动方向上滑动的卡座；支撑凸部，用来支撑该被插入的下的插入前沿边端(前端)，亦是持住卡的保持装置；在卡装载/卸载口附近可旋转的卡插臂；可在卡运动方向上滑动且联动所述插臂的滑板；联动所述卡座和所述滑板的推动凸轮；控制所述驱动凸轮的电子驱动部件。

该插臂被配置在卡移动路径的每个侧边，可绕着与移动路径平面垂直的转动轴转动，并通过提供绕着与上述转动轴平行的轴滚动的滚筒可与卡相咬合。卡座上有扭转弹簧，是卡的保持装置，通过延伸可以将卡压在卡座内。

推动凸轮有一个在移动路径一边的转轴，与移动路径的另一边有电子驱动齿的小齿轮相配合来转动。这个转轴和小齿轮的转轴对称地配置在此机构中心部分移动路径的中心线的两边。读/写装置装有叠式连接器，与一个连接器相关的推动凸轮的转轴和与另一个连接器相关的小齿轮的转轴是同轴的。

在相对卡的插入方向上的支撑凸部的上游，在该卡的前沿边，该卡座备有可插入到一个误插保护槽中的标准凸部。最好，当被插入到卡座中的卡上的误插保护槽插入卡座和标准凸部匹配物，并且卡的前沿边紧靠在支撑凸部上时，常规的插入检测装置被激活。该常规插入检测装置是一个与活动臂相联的开关，活动臂围绕着与推动凸轮的旋转轴保持同轴的旋转轴旋转。最好，可插入到卡的前沿边上误插保护凹槽中的卡座的标准凸部在卸载(弹出)卡时可充当卡的支撑部件。

在装载/卸载机构中装有典型的卡读/写装置误插保护凹槽，特别有效的是使用一个公用部件于双重目的；卡的支撑部件与卡的前沿边上的误插保护凹槽相咬合。

(操作)

在具有上述配置的机构中，当经过卡装载/卸载口插入的卡是通过使该卡的前(插入)端紧靠支撑凸部而被对准时，卡座经固定装置将卡持住，在装载时将卡滑向读/写装置的连接器，弹出时则从连接器中取出卡，而在向弹出方向移动时，由支撑凸部持住卡。

置于卡装载/卸载口附近的可旋转卡插臂给插入卡的后沿边一个轴向推动力，将卡推向连接器。与插臂联动的滑板可沿着卡的移动方向滑动和旋转，产生一个推动力，将卡的后沿边推向接连接器。另一方面，当插臂向相反方向上转动时，则与卡脱离到并不阻碍卡的运动的位置。受电子驱动部件控制的推动凸轮按原定顺序操作卡座与滑板。

卡的移动路线两边的插臂受力相等。这样可避免插卡时产生斜力。同样，由于垂直于插臂运动路径平面的转轴旋转地支撑插臂，故而插臂的旋转面被调整得与移动路径的平面共面。这样可使插臂去咬合卡的后沿边。应用一个绕与转轴平行的轴旋转并与卡的后沿边咬合的滚筒，保证接合平稳及有足够的操作力。

插入卡座的卡受到了由扭转弹簧产生的侧向力，由此通过卡座间的摩擦力持住卡。但请注意，该摩擦力小于卡与连接器连接所需的力，因而不能通过卡座移动使卡与连接器接上。

推动凸轮在移动路径的一边有自己的转轴，通过与在移动路径另一边的电子驱动小齿轮的啮合来转动，从而提供了一个普通的平面配置。这样就允许驱动机构被置于卡的一个面上。另外，该转轴和小齿轮的转轴被对称地放置在机构的中心部分移动路径中心线的两边。由叠式双连接器构成的推动凸轮的转轴与小齿轮的转轴是同轴的，因而使叠层式但又各自独立的装载/卸载机构更紧凑。

另外，当操作者试图误插(指卡的上下面颠倒或者先插入后沿边)时，卡座上的标准凸部将有效防止在超出卡的装载/卸载口处插入卡。换句话说，只有当卡正常插入时这个标准凸部方可进入误插保护凹槽。卡的前沿边顺利地到达正常插入检测装置，从而转动活动臂激活开关。按此方式，本发明的电子装载/卸载机构的初始状态是符合要求的。

通常，卡的装载/卸载机构配备有误插保护凹槽，当弹出(或卸载)卡时，插入到误插保护凹槽中的标准凸部可作为卡的支撑部件。

(实施例)

现将本发明所指的卡媒体电子装载/卸载机构的具体装置按相应的图作详细的描述。图1所示为本发明第一实施例的基本部分的俯视图。图2到4是图1中机构的各种操作模式。本发明的一个重要特征就是具有一对层叠式卡连结器的卡装载/卸载机构被置于对卡的装载方向的纵向轴相差180°角的两位置上，因此卡可以各自单独地弹出。

图1中的电机10，齿轮链12和小齿轮14组成了第一个卡的装载/卸载机构，在图纸的上部。另一方面，电机11、齿轮链13和小齿轮15组成了第二个装载/卸载机构，在图纸的下部。换言之，电机11、齿轮链13和小齿轮15位于相应电机10、齿轮链12和小齿轮14沿纵向轴M-M旋转180°的位置。第一个和第二个卡的装载/卸载机构是相同的，故此只阐述第一个卡的装载/卸载机构。

数字16所示为推动凸轮，可绕固定轴20旋转，该轮有一个扇形齿轮18在外圆周上与小齿轮14啮合。推动凸轮16是由座移动凸轮凹槽22和嵌入其内的插入操作销24构成。26所示为卡座，其功用为插入卡和移动卡。卡座26有一操作销28，该操作销插入座移动凸轮凹作槽22。

30所示为一个标准凸部，在卡座26的左边沿32处面对连接器34底座的一角形成。当卡C正常插入时，该标准凸部与配置在标准凹槽D紧密配合的地方，以用于在该卡C中预先形成的误插保护。36所示为扭簧，产生侧向压力，并从右边沿或左边沿38向内伸展。扭簧36可增加表面间对卡座的持卡摩擦力。

40所示为滑板。板上有与插入操作销24相咬合的插入操作凸轮凹槽42，板上还有插入臂推动凸轮凹槽44。通过两个固定销46引导的导向凹槽48的作用，该板作往复和线性运动。

50所示为由固定转轴52支撑的可旋转插臂。臂上有功能销54沿与之相配合的插臂推动轮凹槽44的内边转动，还有由转轴56支撑的可转动的滚筒58。连接器34在垂直方向上是错开的，为便于说明仅上部连接器在图中可方便示出。60所示为接插针，使被插入卡内的电路与连接器34接通。

62所示为卡插入检测开关(S1)，68为其执行元件。当卡C没有被插入时，开关(S1)被操作杆66推进去，固定到与推动凸轮同轴旋转安装的操作臂64上。70所示为装载完成检测开关(S2)，它通过在推动凸轮16一边的功能部件72激活执行元件74。76所示为弹出(卸载)完成检测开关(S3)，它具有由在推动凸轮16另一边提供的功能部件78操作的执行元件80。

在图1中当弹出完成检测开关(S3)76的执行元件80被功能部件78压下时，表示卡已被弹出，并且插臂50在自由状态没有阻碍卡的通路。另一方面，卡的插入检测开关(S1)的执行元件68被功能部件66压下，表示卡C没有被插入或装载。

现在，参考图2-4，描述具体操作。图2所示是卡C正常插入到卡座26中。用于防止误(或正确)插的卡C的标准凹槽D与卡座26中的标准凸部30相咬合。这样允许卡C插入，或者卡C的前沿边82紧靠卡座26的支撑凸部以保证平稳弹出卡。然后，通过侧压扭簧36的作用卡C被压到卡座26的左侧边，使卡C被保留在卡座26中。

同时，功能部件66被旋转安装在启动臂64末端的滚筒压下，释放执行元件68。然而，当操作者试图倒插(指卡的上下面颠倒)或反插(指先插入后沿边)卡C时，标准凸部30有效地防止了卡C的继续插入。结果，用来保持卡的扭簧的侧压力没有加到卡上，并且在卡的插入端82上滚筒86不运作，这样就没有激活装载/卸载机构。

当执行元件68被释放以激活卡插入检测开关(S1)62时，装载/卸载机构的初始状态被定义为准备状态。电机10依照控制板(没有示出)的卡装载指令或内装程序被激活。电机10的推动力通过齿轮链12传给小齿轮14，扇形齿轮18将使推动轮16按顺时针方向旋转，如图2中箭头S所示。移动座凸轮凹槽22的咬合边88接合嵌在卡座26上的操作销28，并把其推向连接器34。卡座26经摩擦力作用带动卡C一起移动，直到卡的插入边82紧贴连接器针60。之后，推动凸轮16的插入操作销24在滑板40中的插入操作凸轮凹槽42中移动。

当卡C移动时，操作臂64的滚筒86沿卡座26的侧边38离开卡的圆周边，其结果为操作臂64的功能部件66直到返回初始状态方可激活执行元件68。

如图3所示，操作销28从移动座凸轮凹槽22中的咬合边88中释放，以阻止卡座26的移动。此时，推动凸轮16的插入操作销24紧靠滑板40中的插入操作凸轮凹槽42的咬合边90，将其推向右方(如箭头R所示)。这将使插臂50通过插入到插入臂推动凸轮凹槽44的操作销54按如图3中箭头P所示的方向转动。

然后，推动滚筒58紧靠着卡C的后沿边92，进而将接插针60插到卡C的针孔中(见图4)。由于在卡座26中仅靠摩擦力使卡C固定，所以在初始状态下，卡座对卡C的迁移力并不满足卡C和接插针60之间所需的插入力。因此，推动卡C的后沿边对完成配合是有效的。所以，值得注意的是卡C不能夹到滚筒之间。这样可避免很多不利情况，如由于滚筒之间的挤压而毁坏卡或无法连接。

图4所示为卡C与连接器34完全连接好的情况。此时，由于推动凸轮的功能部件72推压装载完成检测开关(S2)70的执行元件74，电机10停止推动卡C。

现在将阐述卡C的弹出或卸载。根据控制板或内嵌程序的弹出指令，电机10将按与前面所提的卡的装载指令的反方向旋转。类似地，电机10的推力将通过齿轮链12传给小齿轮14，通过扇形齿轮19按图2所示箭头S的方向反时针旋转推动凸轮16。推动凸轮16的插入操作销24在滑板40的插入操作凸轮凹槽42。中自由移动直到紧靠到咬合边90的对边94为止。嵌入到卡座26中的操作销28在移动座凸轮凹槽中自由移动。

插入操作销24紧靠着咬合边94推动滑板40，插臂50由于与插入推动轮凹槽44咬合的功能销54的作用按箭头P所示的相反方向旋转，这样就松开了C的后沿边92与推动滚筒58之间的咬合，直到插臂50不再阻断卡C的移动路径。然后，操作销28咬合在推动凸轮16上的移动座凸轮凹槽22中的咬合边88的对边96，以便按卡的弹出方向推动卡座26，如箭头R所示。

卡座26支撑着插入物或卡C的前沿边82，以便将卡送至操作者可手工移动它的适当位置，在卡C到达最后位置时，推动凸轮16的功能部件78推压执行元件80，激活卸载完成检测开关(S3)76，使电机10停止。卡C可移动回复到图1所示的初始状态。

在这一实施例中一对插臂50在卡C的两边，推压卡C。然而这仅是一种对称设计考虑，从功能的观点而言可以只使用一个单独的推臂50。因此如图1所示，电机10、齿轮链12和小齿轮14在卡的一边，而在与纵向轴M-M对称的180°角的卡C的另一边有电机11、齿轮链13和小齿轮15。然而由于推动机械的最终输出部件小齿轮14、15均位于卡C的同一个表面上并且分别置于装载/卸载机构的纵轴方向中心部位，所以第一个机构和第二个机构是相同的，并与纵向轴M-M正交，两个位相相差180°的小齿轮14、15的轴置于T-T轴中心附近。在此情况下，第一机构和第二机构的其他部件均对两机构的边界面呈镜象关系。

现在，将对本发明中图5所示的卡媒体电子装载/卸载机构中的卡座的第二个实施例继续作详细说明。图5是与卡座有关部分的俯视图，其他部件与第一实施例的相同。所以对应第一实施例中相应部件采用相同的标号。

在卡的左右两边各有一个不同尺寸的标准凹槽(Da，Db)是很典型的。另一方面，一设置在两边的误插保护凸部与标准凹槽Da，Db相匹配，且此凸部亦作为支撑凸部让卡在卡座一起移动。图5中的标号530a、530b用于代表这样的功能部件。

图6所示为放大视图。表示卡C中的标准凹槽Da、Db与卡座526的功能部件530a、530b的关系。功能部件530a弹性咬合标准凹槽Da，并向功能部件530b的方向推动卡c，通过卡座526增加摩擦力使卡c固位，在台阶或台肩Na上对卡c的左侧边进行闩锁。另一方面，功能部件530b咬合标准凹槽Db，在此台阶或此台肩Nb上对卡c的右边进行闩锁。然而，当插卡时功能部件530a、530b对标准凹槽Da、Db在厚度方向上有一定程度的作用力，以保证不同类型的卡的针孔对接插针60有一定的自由度。

特别的是卡c有三种型式。图12(a)所示为I型卡c1，图12(b)所示II型卡C2，图12(c)所示为III型卡c3。图7是图5沿VII-VII线的横切部分视图，一对I型卡c1或一对II型卡c2装在双层叠式连接器34上(图7(a))，单个III型卡c3装在双层叠式连接器34上(图7(b))。卡座527、活动销29、功能部件531a、531b等奇数标号的部件是相对于低层连接器34的。

按第二实施例中的卡座526、527有功能部件530a、530b；531a、531b，任何型的卡均可适合双层叠式连接器34。另一方面，在图8所示的传统的卡座中当装载III型卡c3时，支撑凸部85给低层卡座527提供了一个常规功能，但上层支撑凸部84连接卡上的硬壳H，除非在上层和下层装载/卸载机构同时操作时。相应地，按第二实施例中的卡座526亦有效地提供了同样性能。

在此发明中卡媒体的电子装载/卸载机构通过电力来机械地装卸卡，可避免由于卡c和连接器错位，或异种材质及灰尘的进入而造成的任何插入或装载的错误。由于上述错误而造成的偏插将导致下列结果：不适当的电连接；卡损坏；或电子信号的衰减。

图9所示为附属器具900，用来修整接插针60的变形。901是接插针60的整形夹具。902是接插针60的清洗器具。903是使手工操作更简易的把手。象常规卡一样，该器具上有凹槽Da、Db。在；图9中，器具900同时有整形夹具901和清洗器具902，然而如果需要两者可以分开。

图10是整形夹具901和接插针60的部分放大视图。整形夹具901对每个接插针有一个单独的孔904，该孔的入口905为光滑曲线表面。图10(a)示出如何在曲线表面入口905对已变形的接插针60a进行整形。图10(b)所示为被配合孔904整好形的接插针60。

图11所示为由松软材料做成的清洗器具的放大视图。凹槽902包围着接插针60，反复插入到机构中以便除掉接插针60上吸附的异质和灰尘。最好，在清洗器具上可包含一些触点清洁剂，通过减少插入阻力来改善性能和延长使用时间。

(本发明的优点)

从上述可见，此发明的特点：本卡媒体电子装载/卸载机构由电力来装、卸卡，特别的是由计算机软件程序驱动弹出卡，从而有效地防止操作错误和机密信息、数据的泄漏。

通过推压卡的后沿边向接插针上插入或装卸卡可提供一个大的插入力和装卸卡的高可靠性。从而，可避免卡在两滚筒之间被夹住时可能造成的任何伤害。

因为推动机构的最终输出部件位于卡的一个表面，通过相对连接器用镜象方式放置两个机构以及在一边放置两个驱动装置，故而这个机构可以设计得很紧凑。

此外，此功能部件的使用使卡座完成了双重功效，在装卸时防止错误方向插入，在弹出时起固卡作用，亦可使卡座适用于现存的各种型式的卡。

(附图的简要说明)

图1是按本发明的卡媒体电子装载/卸载机构的第一实施例的俯视图。

图2是说明卡被装入在第一实施例中的卡座时的俯视图。

图3是说明第一实施例运转情况的俯视图。

图4是当卡完全被插入时在第一实施例中的连接器的俯视图。

图5是按本发明第二实施例的卡座的俯视图。

图6是第二实施例的卡与卡座关系的放大部分视图。

图7是图5中沿VII-VII线的正视图，示出卡、卡座和连接器的关系。

图8是说明常规设计中卡、卡座和连接器关系的正视图。

图9是本发明中使用的针整形和清洁器具的局部横切部分的侧视图。

图10是说明图9中工具运转情况的放大的横切部分侧视图。

图12是三种类型卡的透视图。

图13是传统手工取卡机构的俯视图。

(标号的说明)

10，11电机

12，13齿轮链

14，15小齿轮

16    推动凸轮

18    扇形凸轮

22    移动座凸轮凹槽

24    插入操作销

26    卡座

28    操作销

30    标准凸部

36    侧压扭簧

40    滑板

42    插入操作凸轮凹槽

44    插入臂推动凸轮凹槽

50    插臂

58    推动滚筒

60    接插针

62    卡插入检测开关

70    装卸完成检测开关

76    卸载完成检测开关

84    支撑凸部

Claims (12)

1.向使用卡媒体的读写装置中装、卸卡媒体的电子装载/卸载机构包括：

可在卡媒体移动方向滑动的卡座，座上有支撑凸部，它支撑被插入卡媒体的前沿边，还有持住卡媒体的固位装置；

卡媒体插臂，旋转地配置位于卡媒体的插入/取出口附近；

可在卡媒体移动方向上滑动的滑板，用以联动上述插臂；

一个推动凸轮，用以联动上述插座和上述滑板；以及

控制上述推动凸轮的电气驱动部件。

2.权利要求1的机构，其中上述插臂在卡媒体移动路径的每一边上。

3.权利要求1或2的机构，其中上述插臂的转轴垂直于移动路径，其与卡座相咬合的部分为一个滚筒，该滚筒绕与上述转轴平行的轴转动。

4.权利要求1到3的机构，其中上述固位装置装置是一个扭转弹簧，它向卡座内部延伸。

5.权利要求1到4的机构，其中上述推动凸轮有一个转轴位于移动路径的一边，以便在另一边与有齿的小齿轮相耦合，用于电气驱动。

6.权利要求5的机构，其中上述凸轮转轴和小齿轮转轴被对称的放置在上述机构中心部分的移动路径中心线的两边。

7.权利要求6的机构，其中上述读/写装置有两层连接器，对于上述连接器之一具有推动凸轮的转轴，该转轴同用于另一连接器的小齿轮的转轴两者是同轴的。

8.权利要求1到7任意一个权利要求的机构，其中所述卡座，在相对于卡媒体移动的方向上，在支撑凸部的上游，备有一个标准凸部，上述标准凸部可插入卡媒体前端的凹槽中以防止误插。

9.权利要求8中的机构，其中正常插入检测装置，当在与在该卡媒体中的插入所说卡座和标准凸部的误插保护凹槽相配之后，该卡媒体的插入端紧靠支撑凸部时可提供运作。

10.权利要求9的机构，其中上述正常插入检测装置是一个联动开关，与旋转安装在上述推动凸轮的转轴上的操作臂联动。

11.由权利要求1，2，3，4，5，6，7，9或10限定的机构，其中上述卡座的标准凸部，它可与卡媒体前沿边上的误插保护凹槽相配，在卸载卡时它是支撑卡的部件。

12.在装载和卸载具有卡媒体的读/写装置的误插保护凹槽的卡媒体中，一用于卡媒体的装/卸载机构的特征在于，卸载时的卡支撑部件是标准部件，它插入到卡媒体前沿边提供的误插保护凹槽中。

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