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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare elektro-optische Vorrichtung.
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Tragbare
elektro-optische Vorrichtungen, die ein optisches/elektronisches
Modul und ein äußeres Gehäuse aufweisen,
welches das Modul enthält,
sind bekannt. Vorrichtungen dieses Typs bestehen beispielsweise
aus Laserpistolen zum Lesen optischer Codes. Bei diesen Vorrichtungen
enthält
das optische/elektronische Modul eine optische Einheit und eine
elektronische Einheit zum Steuern der optischen Einheit und zum
Verarbeiten des Signals. Die optische Einheit enthält eine
Laserquelle, welche einen Laserstrahl aussendet, und optische Komponenten zum
Fokussieren und Lenken des Laserstrahls. Die optischen Komponenten
enthalten bewegliche Spiegel, welche – abhängig von der verwendeten Technologie – mit einem
Schrittmotor verbunden bzw. auf einer nachgiebigen Abstützung angeordnet
sind. Die elektronische Einheit weist elektronische Komponenten
auf, welche auf einer gedruckten Schaltung (bzw. Karte oder Platte)
angeordnet sind, welche auch die optischen Komponenten trägt.
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Diese
Vorrichtungen, insbesondere Laserpistolen, werden von Bedienungspersonen
manuell betätigt,
und es geschieht während
ihrer Verwendung, daß sie
gelegentlich fallengelassen werden. Das äußere Gehäuse der Vorrichtungen ist recht
fest ausgebildet und in der Lage, den Stößen zu widerstehen, doch überträgt es auf
das optische/elektronische Modul, welches ziemlich empfindlich ist,
Beanspruchungen, welche häufig
dessen korrekte Betriebsweise beeinträchtigen. Tatsächlich erfolgen
aufgrund der gelegentlichen Stöße Verschiebungen
der optischen Komponenten, mit einer daraufhin erfolgenden mangelhaften
Ausrichtung des Laserstrahls, sowie eine Beschädigung und ein Bruch der optischen
und elektronischen Komponenten.
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Probleme
einer insgesamt ähnlichen
Art ergeben sich bei optischen Code-Lesern, welche ein LED-Illuminationssystem
und Sensoren des CCD-Typs (Charged Coupled Device) oder CMOS-Typs
(Complementary Metal Oxide Semiconductor) verwenden.
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Bei
einem Versuch, das Problem zu lösen, sind
Lager aus einem visko-elastischen Material verwendet worden und
zwischen dem äußeren Gehäuse und
der die optischen und elektronischen Einheiten abstützenden
Karte bzw. Platte angeordnet worden. Insbesondere sind allgemein
ringförmige
Gummilager verwendet worden, welche an Bügeln montiert worden sind,
welche an der Karte bzw. Platte fixiert und in Sitzen des Gehäuses untergebracht
worden sind.
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Diese
Lösung
hat sich jedoch als unbefriedigend erwiesen, weil es sich gezeigt
hat, daß in
verschiedenen Situationen ein Verdrehen bzw. Verwinden der Karte
bzw. Platte erfolgt, welches in einer mangelhaften Ausrichtung der
optischen Komponenten resultiert und auch in einem Lösen und/oder
Brechen von optischen oder elektronischen Komponenten.
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Die
Erfinder haben festgestellt, daß unter den
oben erwähnten
Bedingungen diese Nachteile darauf beruhen, daß die Gummilager nur dann in
der Lage sind, die optischen und elektronischen Komponenten im Falle
von Beanspruchungen aufgrund von Stoßkräften zu schützen, welche im wesentlichen rechtwinklig
zu ihren Basen, nämlich
parallel zu der Längsachse
der Lager, verlaufen. Andererseits sind sie oft nicht in der Lage,
wirksam Beanspruchungen aufgrund von Stoßkräften zu widerstehen, welche unterschiedlich
orientiert sind, beispielsweise Scherkräften, welche im wesentlichen
parallel zu den Basen der Lager verlaufen, oder schräg verlaufenden Kräften. Unter
diesen Umständen
werden alle auf das Gehäuse
einwirkenden Kräfte
mehr oder weniger direkt auf die Karte bzw. Platte übertragen
und in beschränkten
Zonen der Platte konzentriert, welches den oben erwähnten Schaden
bewirkt.
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Die
US 5 543 609 offenbart einen
von Hand gehaltenen Scanner mit einem Scanmodul und einem Rahmen,
der zwischen dem Scanmodul und dem Scanner angeordnet ist. Das Scanmodul
ist durch den Rahmen abgestützt.
Der Scanner ist außerdem
mit Stoß-Schutzmitteln versehen,
die zwischen dem äußeren Gehäuse und
dem Rahmen angeordnet sind, und mit Vibrations-Isoliermitteln, die zwischen
dem Rahmen und dem Scanmodul angeordnet sind. Die Vibrations-Isoliermittel
bestehen aus elastomeren Buchsen, welche mit mit Gewinde versehenen
Befestigungsmitteln zusammenwirken sollen, welche in co-lineare
Gewindebohrungen eingreifen, welche an beiden Seiten und der Rückseite
des Scanmoduls ausgebildet sind.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile
zu eliminieren.
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Die
vorstehend erwähnte
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung mittels einer tragbaren elektro-optischen Vorrichtung
gelöst,
wie sie in 1 beschrieben ist.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der tragbaren elektro-optischen Vorrichtung gemäß der Erfindung sind
in den Ansprüchen
2–19 beschrieben.
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Bevorzugt
ist der Rahmen mit Lager-Haltenasen für die Platte und wenigstens
einer elastisch nachgiebigen Zunge versehen, die mit wenigstens
einer Nase zusammenwirkt, um die Platte vertikal in dem Rahmen zu
halten.
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Bei
einer Ausgestaltung ist die Stützstruktur von
einem Typ mit gesteuerter Verformung und in der Lage, Energie zu
vernichten, welche aus den Stoßbeanspruchungen
resultiert.
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Insbesondere
weist das Modul eine optische Einheit und eine elektronische Einheit
auf, welche beide auf einer Platte montiert sind, wobei die Platte in
der Stützstruktur
untergebracht ist.
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Vorteilhafterweise
weist die Stützstruktur
einen Rahmen auf, welcher die Platte abstützt und mit Zapfen zur Verbindung
mit dem äußeren Gehäuse versehen
ist.
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Bevorzugt
ist die Platte mit wenigstens einem Loch versehen und der Rahmen
ist mit wenigstens einem hohlen Zapfen versehen, welcher in das Loch
eindringt, um an der Platte befestigt zu werden.
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Weiterhin
ist das wenigstens eine Element bevorzugt in Form eines Zahns ausgebildet.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung sind visko-elastische Elemente zwischen
dem Stützrahmen und
dem externen Gehäuse
angeordnet.
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Vorteilhafterweise
bestehen die visko-elastischen Elemente aus Gummilagern.
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Insbesondere
sind die Gummilager ringförmig
ausgebildet und auf den Zapfen montiert.
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Bevorzugt
weist das Gehäuse
eine Basis und einen Deckel auf, wobei die Basis und der Deckel
mit entsprechenden Halb-Sitzen ausgebildet sind, um die Stifte aufzunehmen.
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Vorteilhafterweise
sind die Halb-Sitze so ausgebildet, daß sie auch die Lager aufnehmen.
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Bevorzugt
ist der Stützrahmen
aus einem halbfesten Material hergestellt. Beispielsweise besteht
er aus einem Polymer aus der Gruppe enthaltend: Nylon, Acetalharze,
Polycarbonate und dergleichen.
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Gemäß einer
Variante besteht der Stützrahmen
aus einem festen Material.
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Gemäß einer
anderen Variante besteht der Stützrahmen
aus einem im wesentlichen elastischen Material.
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Insbesondere
weist die optische Einheit eine Laserquelle auf, welche einen Laserstrahl
aussendet, und aus optischen Komponenten zum Fokussieren und Lenken
des Laserstrahls.
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Gemäß einer
Variante enthält
die optische Einheit eine diffuse Lichtquelle und einen Sensor des CCD-
oder CMOS-Typs.
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Für den Fall
eines möglichen
Herabfallen während
ihres Gebrauches durch eine Bedienungsperson hat die elektro-optische
Vorrichtung gemäß der Erfindung
den Vorteil, daß das
optische/elektronische Modul korrekt in dem Rahmen positioniert bleibt,
ohne daß seine
Komponenten beschädigt werden,
und ohne daß der
Laserstrahl falsch ausgerichtet wird.
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Charakteristische
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme
auf eine nicht-beschränkende,
beispielhafte Ausgestaltung in den beigefügten Zeichnungen erläutert, welche
folgendes zeigen:
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1 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines optischen/elektronischen Moduls
und einer Stützstruktur
mit gesteuerter Deformation einer elektro-optischen Vorrichtung
gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
einen Querschnitt in größerem Maßstab entlang
der in 1 durch II-II angezeigten Ebene;
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3 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Gehäuses, welches das Modul und
die Struktur gemäß 1 aufweist.
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1 zeigt
ein optisch/elektronisches Modul 1 und eine Stützstruktur 10 einer
elektro-optischen Vorrichtung.
Die elektro-optische Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer
Laserpistole zum Lesen optischer Codes. Das Modul 1 enthält eine
optische Einheit 3 und eine elektronische Einheit 40 (als
Block in gestrichelten Linien gezeigt), die auf einer Platte 2 montiert
sind. Die optische Einheit 3 enthält eine Laser(Dioden)-Quelle,
welche einen Laserstrahl emittiert, und optische Komponenten zum
Fokussieren und Lenken des Laserstrahls, welche einen beweglichen
Spiegel (nicht gezeigt) aufweisen. Die optische Einheit könnte eine
Lichtquelle des LED-Typs und Sensoren des CCD- und CMOS-Typs enthalten.
Die elektronische Einheit weist elektronische Komponenten auf und
eine gedruckte Schaltung, die auf der Karte bzw. Platte 2 ausgebildet
ist und mittels elektrischer Verbindungen (nicht gezeigt) mit einem
Kabel verbunden ist.
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Die
Platte 2 hat ein Loch 5 und zwei Ösenlöcher 4,
von denen in 1 nur eines ersichtlich ist. Das
Loch 5 ist nahe dem einen Ende der Platte 2 angeordnet,
und die Ösenlöcher 4 sind
mit Abstand zu dem Loch 5 angeordnet und benachbart der
optischen Einheit 3 an zwei Längsseiten der Platte 2 angeordnet.
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1 zeigt
außerdem
eine Unterlegscheibe 6 und eine Schraube 7, deren
Funktion weiter unten beschrieben wird.
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Die
Stützstruktur 10 weist
einen Stützrahmen 11 und
vier ringförmige
Lager 12 auf.
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Der
Rahmen 11 ist in Form einer Schale ausgebildet und weist
eine Bodenwand 13 sowie Seitenwände 14 auf. Die Wand 13 ist
mit einem hohlen Ansatz 15 versehen, der in das Loch 5 der
Platte 2 eindringen soll. Mittels des Ansatzes 15,
der Scheibe 6 und der Schraube 7 wird die Platte 2 an
dem Rahmen 11 befestigt. Vorsprünge 16 und 116,
auf welchen die Platte 2 ruht, sind an den Ecken zwischen
der Wand 13 und den Wänden 14 vorgesehen.
Die Wände 14 sind
mit nachgiebigen Zungen 18 (2) versehen, die
mit Paaren von darunter liegenden Vorsprüngen 116 zusammenwirken
sollen, welche in der Nähe
der optischen Einheit 3 angeordnet sind, um die Platte 2 in
dem Rahmen 11 in vertikaler Richtung zurückzuhalten.
Die Wände 14 sind
auch mit Zähnen 19 versehen,
von denen in 1 nur einer zu sehen ist, welche
in die Ösenöffnungen 4 der
Platte 2 eingesetzt werden, um die Platte in dem Rahmen 11 in Längsrichtung
zurückzuhalten.
Jede Wand 14 ist weiterhin mit einem Paar von Zapfen 20 zum
Abstützen der
ringförmigen
Lager 12 versehen. Die Lager 12 könnten andere
Formen aufweisen: oval, rechtwinklig etc.
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Der
Rahmen 11 ist mit Öffnungen 113 versehen,
welche dem Kabel mit den elektrischen Verbindungen zu der gedruckten
Schaltung ein Passieren ermöglichen.
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Der
Rahmen 11 ist beispielsweise aus einem Material mit einer
gesteuerten Deformation hergestellt, wie aus einem halbfesten Material,
insbesondere einem Polymer gewählt
aus der Gruppe: Nylon, Acetalharze, Polycarbonaten und dergleichen.
Diese Materialien bilden den besten Kompromiß zwischen Elastizität und Festigkeit.
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Die
Ringlager 12 sind aus einem visko-elastischen Material
hergestellt, beispielsweise Gummi.
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Der
Rahmen 11 kann aus einem festen Material wie einem Metall,
oder einem im wesentlichen nachgiebigen Material bestehen. In letzteren
Fällen bestehen
die Lager 12 aus einem Material, um die Struktur 10 mit
den gewünschten
Eigenschaften einer Absorption und Vernichtung der Stoßenergie
zu versehen.
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Das
optisch/elektronische Modul 1 wird in dem Rahmen 11 durch
Abspreizen der Seitenwände 14 und
Positionieren der Platte 2 auf den Nasen 16 so
montiert, daß der
Vorsprung 15 in das Loch 5 eintritt und die Zähne 19 in
die Ösenlöcher 4 eingreifen. Wenn
die Wände
losgelassen werden, wird die Platte 2 zwischen den Zungen 18 und
den Paaren darunterliegender Vorsprünge 116 gehalten.
Dann wird durch einfaches Schrauben der Schraube 7 in die
Zapfen 15 unter Anordnung der dazwischen liegenden Unterlegscheibe 6 die
Platte 2 fest an dem Rahmen 11 fixiert. Schließlich werden
die ringförmigen
Lager 12 auf den Zapfen 20 montiert.
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Der
Typ der zwischen der Platte 2 und dem Rahmen 11 geschaffenen
Verbindung mittels der Ausnehmungen 4 und der Zähne 19,
der nasenartigen Vorsprünge 16 und 116 und
der Zungen 18 gestattet relative Bewegungen zwischen der
Platte und dem Rahmen und verhindert, daß Deformationen des Rahmens
auf die Platte übertragen
werden.
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3 zeigt
ein Gehäuse 25 in
Form einer Pistole, welches dazu bestimmt ist, die Stützstruktur 10 und
das optische/elektronische Modul 1 aufzunehmen. Das Gehäuse kann
eine Bananenform oder eine andere Form aufweisen. Das Gehäuse 25 weist eine
Basis 26 und einen Deckel 27 mit jeweils vier Halbsitzen 28 und
vier Halbsitzen 29 für
die Zapfen 20 und die Lager 12 auf. Die Halbsitze 28 und 29 sind durch
Lücken
bzw. Zwischenräume
gebildet, welche durch Wandabschnitte 30 und 31 mit
halbkreisförmigen
Rändern
begrenzt sind. Die Basis 26 hat drei Durchgangsöffnungen 32,
und der Deckel 27 hat drei Blindöffnungen 33.
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Die
Löcher 32 nehmen
in sich (nicht gezeigte) Schrauben auf, welche in die Löcher 33 geschraubt
werden, um den Deckel 27 an der Basis 26 zu befestigen.
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Um
die Laserpistole zusammenzubauen, wird die von der Struktur 10 und
dem Modul 1 gebildete Gruppe innerhalb des Deckels 27 so
montiert, daß die
ringförmigen
Lager 12 von den Halbsitzen 29 aufgenommen werden.
Sodann wird der Deckel 27 auf der Basis so positioniert,
daß die
Lager 12 in den Halbsitzen 28 angeordnet werden,
und schließlich der
Deckel 27 an die Basis 26 geschraubt.
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Gemäß einer
Variante können
der Stützrahmen
und die Lager zusammen bzw. gemeinsam geformt werden und einen einzelnen
Körper
bilden.
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Gemäß einer
anderen Variante können
das äußere Gehäuse und
der Stützrahmen
zusammen bzw. gemeinsam geformt und mittels elastischer Überbrückungsstücke verbunden
werden.