DE2603296B2 - Pneumatischer lesekopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Lesekopf zur einseitigen Abtastung eines Informationen in binärkodierter Form enthaltenden Loch- oder Schlitzmusters, mit einer dem Loch- oder Schlitzmuster zuzukehrenden Meßoberfläche, in der die Mündungen einer Vielzahl von zu einem Düsenfeld zusammengefaßten pneumatischen Lesedüsen angebracht sind, welche Düsen jeweils an eine gemeinsame Zuluftversorgung angeschlossen und mit einer jeweils gesonderten mit einem Meßanschluß versehenen Meßöffnung versehen sind.

Es gibt zwei bekannte Arten von einseitig arbeitenden pneumatischen Lese- oder Erkennungsdüsen, und zwar die Staudüsen und die Schirm- oder auch Reflexdüsen.

Die Staudüsen werden dichtend oder in sehr geringem definiertem Abstand (max. ca. 3/10 mm) auf die Meßstelle aufgesetzt und es wird festgestellt, ob an der Meßöffnung Luft entweichen kann oder nicht. Vorteilhaft an den Staudüsen ist, daß - bei Sicherstellung einer guten Abdichtung an der Meßstelle - keine Nebenwirkung der einen Staudüse auf eine in enger Nachbarschaft angeordnete andere Staudüse stattfindet, daß also prinzipiell die Staudüse geeignet ist, in einem Lesekopf mit einer Vielzahl von Lesedüsen vorgesehen zu werden. Nachteilig an den Staudüsen ist, daß sie zur Abdichtung mit einer nicht unerheblichen Andrückkraft, insbesondere als Blockleser, auf die Meßstelle angedrückt werden müssen und deswegen die Düsen bei ständigem Einsatz einem gewissen Verschleiß unterliegen; ferner ist beim dichtenden Lesekopf nachteilig, daß die Meßstelle und deren Unterlage der Andrückkraft vielfach nicht standhalten kann und deswegen die Staudüsen in solchen Fällen nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand anwendbarsind. ZwarisieinSiaudüsen-BlockicScif u. LJ. berührungsfrei arbeitend einsetzbar; dies erfordert aber nicht nur - z. B. die Einhaltung gegenseitiger

Mindestabstände der Lesedüsen-gewisse Vorkehrungen, damit die Lesedüsen sich nicht gegenseitig beeinflussen, sondern auch eine sehr gute Ebenheit der Lesefläche am Werkstück und eine sehr genaue Parallelausrichtung des Lesekopfes, was beides nicht stets gewährleistet werden kann.

Die daneben noch üblichen Reflexdüsen arbeiten anders. Hier wird ein an einem geschlossenen Schlitz austretender im Querschnitt ringförmiger Luftstrahl auf eins Meßstelle geleitet. Im Innern des geschlossenen Schlitzes befindet sich eine mit einem Meßanschluß versehene Meßöffnung. Die Oberfläche der Meßstelle wird beim Messen bzw. beim Lesen in einem Undefinierten Abstand von etwa zwei bis drei Millimetern von der Meßöffnung der Düse, also berührungsfrei vor ihr gehalten. Ist an der Meßstelle ein Loch, also eine Durchtrittsöffnung vorhanden, so bewegt sich der austretende Luftstrahl ungehindert geradlinig weiter; durch Injektorwirkung wird an der Meßöffnung ein Unterdruck erzeugt. Ist hingegen an der Meßstelle eine geschlossene Oberfläche vorhanden, so prallt dort der ringförmige Luftstrahl auf; es kommt zu einer ringförmig verteilt ausgebildeten Staupunktströmung. Die radial nach innen in den Ringquerschnitt der Strömung abgeleitete Luft wird reflektiert (Reflexdüse) und im Innern des hohlen Luftstrahles in die Meßöffnung zurückgeleitet. In dem Meßanschluß ist dann ein gegenüber Atmosphärendruck geringer Überdruck feststellbar.

Vorteilhaft an den Reflexdüsen ist, daß sie berührungs- und daher verschleißfrei arbeiten, daß auch sehr schwache Oberflächen mit ihnen abtastbar sind und daß der Lese-Effekt innerhalb relativ weiter Grenzen des Abstandes von Lesedüse zur Oberfläche eintritt. Nachteilig ist, daß sie sich bisher nicht in großer Anzahl und in engem Abstand zueinander zu einem Blockleser vereinigen lassen, weil die Düsen sich bei geringem Abstand gegenseitig beeinflussen.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Anordnungen zu finden, wie Reflexdüsen ohne gegenseitige Beeinflussung in geringem Abstand zu einem Blockleser angeordnet werden können.

Auch der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sicher, d. h. ohne gegenseitige Beeinflussung der Einzeldüsen arbeitenden Blockleser zu schaffen:

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gemeinsame Anwendung folgender Maßnahmen gelöst:

a) Die einzelnen Lesedüsen sind als an sich bekannte Reflexdüsen mit jeweils einem an einen im wesentlichen scheibenförmigen parallel zur Meßoberfläche des Lesekopfes liegenden Zuluftraum angeschlossenen, einen Zapfen umgebenden ringförmigen Schlitz für Zuluft und mit einer im Innern des Zapfens ungeordneten Meßöffnung für Reflexluft ausgebildet;

b) jede der einzelnen Lesedüsen ist durch Abschnitte von Nuten od. dgl. eines Netzes von jeweils im Querschnitt wenigstens etwa der Fläche der Meßöffnung entsprechenden in der Meßoberfläche des Lesekopfes angebrachten frei in der Umgebung endigenden Entlastungsnuten od. dgl. allseitig von benachbarten Lesedüsen getrennt;

c) die Entlastungsnuten od. dgl. sind zusätzlich durch eine Vielzahl von durch den Lesekopf hindurchgeführten, vorzugsweise an den Kreuzungspunkten der Nuten austretenden Entla-

stungskanälen entlüftbar;

d) um das Düsenfeld herum ist eine geschlossene Reihe von nach Form und gegenseitigem Absiand wenigstens angenähert den Düsen entsprechenden Höckern, Düsenattrappen od. dgl. angeordnet;

e) wenigstens ein Teil der Hocker, Düsenattrappen od. dgl. weist einen in der Meßoberfläche endigenden bis zum Zuluftraum führenden Ausgleichskanal auf.

Die Merkmale b und c dienen der ausreichenden Abfuhr der Zuluft aus dem Spalt zwischen der Meßoberfläche des Lesekopfes und der zu lesenden Oberfläche. Die Merkmale d und e dienen der gleichmäßigen Versorgung aller Düsen mit Zuluft. Die erfindungsgemäße Problemlösung liegt also in der Beachtung nicht nur einer richtigen, d. h. ausreichenden Entsorgung der Düsen von Abluft, sondern auch in deren richtigen gleichmäßigen Versorgung mit Zuluft. Das angestrebte Ziel, daß an allen Stellen des Lesekopfes die pneumatischen Signale wenigstens siäherungsweise gleich groß ausfallen wird erst durch die gemeinsame Anwendung der ausreichenden Entsorgung des Meßflächenspaltes zwischen Lesekopf und Lochmuster und der gleichmäßigen Versorgung aller Düsen erreicht.

Zur Verbesserung einer gleichmäßigen Versorgung eines rechteckigen oder quadratischen Feldes von Düsen mit Zuluft ist es zweckmäßig, an den in den Eckbereichen des Dürenfeldes liegenden Höckern, Düsenattrappen od. dgl. in jedem Hocker und an den entlang der Seiten des Düsenfeldes liegenden Hökkern in jedem zweiten Hocker einen Ausgleichskanal anzuordnen. Hierbei werden die Ausgleichskanäle in ihrer Querschnittsfläche vorteilhafterweise etwa flächengleich mit dem ringförmigen Schlitz der Lesedüsen ausgebildet. Die gleichmäßige Luftversorgung der Düsen mit Zuluft wird auch dadurch verbessert, wenn der Zuluftraum an mehreren gleichmäßig verteilt angeordneten Stellen mit einem Zuluftanschluß verschen ist. Die Randbereiche werden gleichmäßiger versorgt, wenn die Erstreckung des Zuluftraumes in den parallel zur Meßoberfläche liegenden Richtungen über die Erstreckung des Düsenfeldes und der Hökkerreihe hinausreicht.

Die für die Entsorgung des Meßflächenspaltes erforderlichen Entlastungskanäle sind zweckmäßigerweise in Form von durch den Lesekopf hindurchgeführten hinter ihm frei endigenden Röhrchen ausgebildet. Diese Art ist besonders fertigungsgünstig.

Die genannten Vorschläge sind sowohl bei einem Reflexdüsen- als auch bei einem Staudüsenlesekopf anwendbar, der abdichtend oder auch berührungsfrei arbeitend ausgebildet sein kann.

Um die Druckwerte an den Meßanschlüssen der Reflexdüsen bzw. deren Unterschiede bei Düsenabschirmung (Überdruck) einerseits bzw. bei Nichtabschirmung (Unterdruck) andererseits möglichst groß zu gestalten - eine möglicherweise noch verbleibende Restbeeinflussung der Düsen wird überspielt und das Lochmuster kann um so zuverlässiger erkannt werden-, ist es zweckmäßig, wenn in dem der ringförmigen Spaltöfnung der Lesedüsen voraufgehenden geradlinigen im Querschnitt ebenfalls ringförmigen Strömungsabschnitt eine durch eine sanfte Querschniitsvercngüng bewirkte Strömungsbeschleuni gung erzeugt wird. Angestrebt ist eine laminare stark gebündelte rasche Strömung. Diesem Ziel dient es

auch, den Strömungsabschnitt langer als seinen äußeren Durchmesser zu bemessen. Fertigungsmäßig ist es günstig, wenn die Querschnittsverengung des Strömungsabschnittes durch eine Erweiterung der inneren Oberfläche des Strömungsabschnittes bewirkt ist. Die äußere Fläche des ringförmigen Strömungskanals ist als gerade zylindrische Bohrung leicht herstellbar; ebenso ist die innere an einem Zapfen angebrachte erweiterte Form leichter als Drehteil herstellbar als eine Verengung an einer Bohrung. Diese Maßnahmen sind natürlich auch losgelöst von der Anordnung der Reflexdüsen in einem Blockleser bei einzeln im Einsatz befindlichen Reflexdüsen sinnvoll.

Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht auf die Meßoberfläche eines erfindungsgemäßen pneumatischen Lesekopfes,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Lesekopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Schnittdarstellungen des Lesekopfes nach Fig. 1 entlang der Linie III-III bzw. IV-IV,

Fig. 5 eine vergrößerte Einzeldarstellung von zwei benachbarten Reflexdüsen des Lesekopfes,

Fig. 6 eine vergrößerte Einzeldarstellung der Entlastungskanäle an dem Lesekopf und

Fig. 7 eine nochmals vergrößerte Einzeldarstellung eines Röhrchens für eine Reflexdüse.

Der als Ausführungsbeispiel gezeigte erfindungsgemäße Lesekopf ist aus drei Platten aufgebaut: aus einer die Meßoberfläche 4 des Lesekopfes bildenden und den Zuluftraum 5 umschließenden Düsenplatte 1, einer der Befestigung und Halterung verschiedener Elemente des Lesekopfes dienenden Zwischenplatte 2 und aus einer Abschlußplatte 3. Die Platten sind durch verschiedene Index- (6), Distanz-(7) und Paßstifte 8 gegenseitig fixiert und durch Schrauben 9 verspannt. Die Ir.dexstifte 6 dienen im Zusammenwirken mit entsprechenden Bohrungen an dem zu lesenden Lochmuster (Platte 10 am Bauteil U) dazu, den Lesekopf auf dem Lochmuster lagegenau auszurichten. Die Schulter der Indexstifte und die Distanzstifte 7 geben dem Lesekopf einen definierten Abstand α zur Lochmusterplatte 10. Das die Lochmusterplatte 10 tragende Bauteil 11 muß in dem Bereich des I.ochfeldes durchlässig für die Meßluft sein (Öffnung Ha).

In der Düsenplatte 1 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel in fünf Reihen je dreizehn Reflcxdüscn, also insgesamt fiinfundscchzig Reflexdüsen 12 in einem rechteckigen Düsenfeld 13 angeordnet. Die Düsen und die noch zu erörternden Düsenattrappen 15 sind durch ein Kreuzrastcr von längs und quer verlaufenden Nuten 14 voneinander getrennt. Sie sind im Querschnitt wesentlich größer, als die noch zu erläuternden Meßöffnungen 23. Um das Düsenfeld herum ist eine geschlossene Reihe von Diisenattrappen 15 vorgesehen, die in Form und gegenseitigem Abstand den Düsen 12 entsprechen. Die Nuten endigen an ihren Stirnenden frei in der Umgebung; die Diisenplatle 1 ist an den entsprechenden Stellen freigearbeitet. Der Zuluftraum erstreckt sich über das Düsenfeld hinitiis und ist dort mit vier gleichmäßig verteilt unge

ordneten Leitungsanschlüssen versehen (Einschraubgewinde 16).

In den Düsen 12 sind zylindrische Bohrungen 17 angebracht, in die je ein von der Zwischenplatte 2 fliegend gehaltener abgesetzter Zapfen 18 konzentrisch hineinragt und einen ringförmigen Spalt 19 von in Umfangsrichtung konstanter Spaltweite bildet. Zur axialen Fixierung des Zapfens 18 ist an diesem ein Haltebund 20 vorgesehen, der in einer gemeinsamen Ausnehmung 21 der Platte 2 bündig angeordnet ist und durch die Platte 3 niedergehalten wird. Der Zapfen ist hohlgebohrt und mit einem Schlauchanschluß 22 versehen. Die im Innern des Spaltes 19 befindliche Meßöffnung 23 ist auf möglichst großen Mündungsquerschnitt angesenkt.

Der Spalt 19 geht zulaufseitig von dem Zuluftraum 5 aus. Die Bohrung 17 und mit ihr der Spalt 19 sind axial langer als ihr Durchmesser. Dadurch ergibt sich ein schlanker Strömungskanal. Trotz einer scharfen Strömungsumlenkung am Spalteintritt bildet sich entlang des Spaltes eine geordnete laminare Strömung aus. Auf Grund einer sanften Durchmessererweiiterung des Zapfens im Bereich E wird die Spaltströmung noch beschleunigt. Das letzte enge Spaltstück ist wieder parallelwandig ausgebildet.

An den Kreuzungspunkten der Nuten 14 sind kleine Röhrchen 24 im Lesekopf eingelassen (Fig. 6). Sie sind in entsprechende gleichachsige Bohrungen in den Platten 1 bis 3 eingeschoben und ragen durch der Zuluftraum 5 hindurch bis auf die Lesekopfrückseite und münden dort ins Freie. Die Röhrchen dienen ei ner zusätzlichen Entlüftung der Nuten 14. Durch Kapselung des rückwärtigen Raumes des Lesekopfes und Anlegen von Unterdruck könnte die Abluftcntsorgung noch wesentlich gesteigert werden.

Die das rechteckige Düsenfeld 13 umgebende Reihe von Düsenattrappen 15 dient einer Vergleich mäßigung der Entsorgung insbesondere der randnahen Düsen. Auch von den randnahen Düsen au; hat die Düsenabluft einen gewissen Widerstand zi überwinden und die randnahen Düsen sind in dieser Hinsicht den zentrumsnahen Düsen angegli chen.

Für einen Ausgleich der Zulaufdrücke im gesamter parallel zur Meßoberflächc gewonnenen Querschnit des Zuluftraumes, d. h. für eine Egalisierung de: Druckprofils im Zuluftraum sind an jeweils drei un mittelbar benachbarten im Eckbereich des Düsenfel des liegenden Diisenattrappen Bohrungen 25 ange ordnet. Dadurch wird in den Eckbcreichcn de: Diisenfeldes zulaufseitig ein Drucküberschuß abgc baut. In den Seiten des Diisenfeldes ist lediglich jed< zweite Düsenattrappe mit einer entsprechenden Boh rung 26 versehen. Auch hier muß ein Drucküberschul abgebaut werden; er ist aber hier nicht so hoch wii in den Eckbereichen. Im gezeigten Ausführungsbci spiel sind die Bohrungen 25 und 26 im Querschnit untereinander gleich und auch gleich groß wie dii Querschnittsfläche des Düsenspaltcs 19. Dcnkba wäre auch, in den Seitenbereichen lückenlos jede Du senatliappe anzubohren, den Bohrungsquerschnil abei halb so groß zu wählen. Das ist insbesondere ζ. Η bei vier Reihen von Düsen angezeigt.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Lesekopf zur einseitigen Abtastung eines Informationen in binäi kodierter ' Form enthaltenden Loch- oder Schlitzmusters, mit einer dem Loch- oder Schlitzmuster zuzukehrenden Meßoberfläche, in der die Mündungen einer Vielzahl von zu einem Düsenfeld zusammengefaßten pneumatischen Lesedüsen angebracht sind, ^|Π welche Düsen jeweils an eine gemeinsame Zuluftversorgung angeschlossen und mit einer jeweils gesonderten mit einem Meßanschluß versehenen Meßöffnung versehen sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: i">

a) die einzelnen I.esedusen (1.2) sind als an sich bekannte Reflexdüsen mit jeweils einem an einen im wesentlichen scheibenförmigen parallel zur Meßoberfläche (4) des Lesekopfes liegenden Zuluftraum (5) angeschlosse- -'" nen, einen Zapfen (18) umgebenden ringförmigen Schlitz (19) für Zuluft und mit einer im Innern des Zapfens (18) angeordneten Meßöffnung (23) für Reflexluft ausgebildet;

b) jede der einzelnen Lesedüsen (12) ist durch -' Abschnitte von Nuten od. dgl. eines Netzes von jeweils im Querschnitt wenigstens etwa der Fläche der Meßöffnung (23) entsprechenden in der Meßoberfläche (4) des Lesekopfes angebrachten frei in der Atmosphäre 3i> endigenden Entlastungsnuten od. dgl. (14) allseitig von benachbarten Lesedüsen (12) getrennt;

c) die Entlastungsnuten od. dgl. (14) sind zusätzlich durch eine Vielzahl von durch den « Lesekopf hindurchgeführten, vorzugsweise an den Kreuzungspunkten der Nuten (14) austretenden Entlastungskanälen (24) entlüftbar;

d) um das Düsenfeld (13) herum ist eine ge- to schlossene Reihe von nach Form und gegenseitigem Abstand wenigstens angenähert den Düsen (12) entsprechenden Höckern, Düsenattrappen od. dgl. (15) angeordnet;

e) wenigstens ein Teil der Hocker, Düsenattrappen od. dgl. (15) weist einen in der Meßoberfläche endigenden bis zum Zuluftraum (5) führenden Ausgleichskanal (25, 26) auf.

2. Lese kopf nach Anspruch 1 mit einem rechteckigen oder quadratischen Düsenfeld, dadurch >o gekennzeichnet, daß an den in den Eckbereichen des Düsenfeldes (13) liegenden Höckern, Düsenattrappen od. dgl. (15) in jedem Hocker (Bohrung

25) und an den entlang der Seiten des Düsenfeldes (13) liegenden Höckern (15) in jedem zweiten r> Hocker (Bohrungen 26) ein Ausgleichskanal (25,

26) angeordnet ist.

3. Lesekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskanäle (25, 26) in ihrem Flächenquerschnitt etwa flächen- no gleich sind mit dem ringförmigen Schlitz (19) der Lesedüsen (12).

4. Lesekopf nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungskanälc in Form von durch den Lesekopf hindurchgeführten t>^r> hinter ihm frei endigenden Röhrchen (24) ausgebildet sind.

5. Lesekopf nach einem der Ansprüche 1 bis

4 dadurch gekennzeichnet, daß in dem der ringförmigen Spaltöffnung der Lesedüsen (J 2) voraufgehenden geradlinigen im Querschnitt ringförmigen Strömungsabschnitt (19) eine durch eine sanfte Querschnittsverengung (£) bewirkte Strömungsbeschleunigung erzeugt wird.

6. Lesekopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsabschnitt (19) länger als sein äußerer Durchmesser ist.

7. Lesekopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung (E) des Strömungsabschnittes (19) durch eine Erweiterung der inneren Oberfläche (Zapfen 18) des Strömungsabschnittes (19) bewirkt ist.

8. Lesekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftraum (5) an mehreren gleichmäßig verteilt angeordneten Stellen mit einem Zuluftanschluß (16) versehen ist.

9. Lesekopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung des Zuluftraumes (5) in den parallel zur Meßoberfläche (4) liegenden Richtungen über die Erstreckung de Düsenfeldes (13) und der Höckerreihe (15) hinausreicht.