JP3258262B2 - 荷物の荷重及び長さ測定装置 - Google Patents

荷物の荷重及び長さ測定装置

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JP3258262B2 JP26098297A JP26098297A JP3258262B2 JP 3258262 B2 JP3258262 B2 JP 3258262B2 JP 26098297 A JP26098297 A JP 26098297A JP 26098297 A JP26098297 A JP 26098297A JP 3258262 B2 JP3258262 B2 JP 3258262B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、次々と搬送されて
くる異なる荷物の重量を個々にその重量を秤量すると共
に、その長さを測定するための荷物の荷重及び長さ測定
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】雑多な長さを有する多数の荷物が、押せ
押せに近い状態でコンベアライン上を次々と搬送されて
くる状況下において、個々の荷物を一旦停止することな
く正確に秤量を行うと共にその長さを測定することは極
めて難しい。
【0003】秤量に対する対応策の1つは、高速応答可
能なコンベア秤を用い、進行中の荷物を迅速に1個ずつ
計量することであるが、これは高速自動計量時に共通し
て必要な一般技術要件であるから、詳細な記述は省略す
る。
【0004】測定範囲が単一なコンベア秤を用いた従来
例を、理解が容易なように数値例を挙げて説明する。図
6は従来装置を用いて比較的長い荷物を計量する場合の
説明図である。計量のため送られて来た荷物Aは、搬入
コンベア1を介し例えば長さD=80cmのコンベア秤
2の上に搬送され、排出コンベア3から排出されるもの
とする。コンベア秤2の前端に設けられた位置検出用の
光センサ4が遮光から透光に移行した以後に、重量検出
に適した例えば10cmの有効最小距離Sを走行中に計
量する。しかし、荷物長Lが70cm以上の場合には、
荷物Aの先端が排出コンベア3に載ってしまう状態でコ
ンベア秤2により誤計量される可能性が大きいため、7
0cm以上の荷物は正しい測定ができない。
【0005】また、図7は従来装置により比較的短小な
荷物を計量する場合の例を示したものであり、概念的に
は図6の場合と類似している。ただし、計量動作中は先
行の荷物A’がコンベア秤2から完全に離脱している必
要があり、そのためにはコンベア秤2の後端に設けられ
た光センサ5が、先行荷物A’により遮光から透光に移
行した以後の秤量値を測定値として採用しなければなら
ない。荷物同士の間隔Gが35cmの場合には荷物長L
が20cm未満、間隔Gが25cmであれば荷物長Lが
40cm未満の荷物が2個同時に同じコンベア秤2に載
った状態で計量する可能性が大きく、正しい測定が期待
できない。
【0006】この場合に、コンベア秤2で計量し得る荷
物Aの最大長さLmax の大きさを検討してみる。図6に
おいて、先行又は後続する荷物A’又は荷物A”を荷物
Aと共に同じコンベア秤2で同時に誤計量しないための
条件、即ち「荷物間隔G≧重量検出に必要な最小送行距
離S」という条件下で、荷物Aの先端が計量に有効な太
線の矢印で示した例えばS=10cmの走行部分を通過
中に、コンベア秤2から秤量値を得るものとすると、図
6から理解できるように、計量可能な荷物Aの最大長さ
Lmax は次式で与えられる。 Xmax =D−S ・・・(α)
【0007】この場合の荷物同士の間隔Gは、前述のG
≧Sの条件を満たす範囲内で任意の大きさでよいから、
荷物の最大長さLmax はコンベア秤2の実質上の長さD
と距離Sのみにより、例えば最大長さLmax =80cm
−10cm=70cmに決定される。
【0008】次に、測定できる荷物の最小長さLmin を
求めると、図7に示すように荷物同士の間隔Gの影響を
大きく受け、式で表すと式(β)のようになる。 Xmin =D+S−2G ・・・(β)
【0009】例えば、荷物Aの前後の間隔Gが共に35
cmで、長さD=80cm、距離S=10cmの場合に
は、式(β)により最小長さLmin は20cmになる。
【0010】このように、計量可能な荷物Aの最小長さ
Lmin は間隔Gにより大きく左右され、間隔Gが大きい
と短小な荷物の計量が可能な反面で、測定上無駄な時間
が増加するため時間的な測定効率が低下し、単位時間当
たりの測定個数は殆ど増加しない。なお、荷物Aの前後
の間隔Gが相等しくない場合には、小さい方の間隔Gを
式(β)に適用する。
【0011】式(α)と式(β)に荷物長L、距離S、
間隔Gの実数例を代入してみると、荷物長Lと間隔Gに
関した計量可能領域を図解できる。図8はコンベア秤2
の長さD=80cm、測定走行距離S=10cmとし、
間隔Gが10cm以上の範囲内に与えられた際に、計量
可能な荷物長Lの領域を間隔Gに関係付けてハッチング
で示したものである。
【0012】例えば、間隔Gが25cmに規制されてい
る場合、正しく計量できる荷物長Lは直線aの40cm
〜70cmの範囲に絞られ、70cm以上は勿論、40
cm以下の小さな荷物も正しく計量することはできな
い。荷物長Lが決まっている場合に間隔Gをどのように
選択するかについては、例えば荷物長L=25cmの荷
物Aを正しく計量するためには、直線bを参照して間隔
Gを32.5cm以上の範囲内に入るように規制しなけ
ればならないことが分かる。
【0013】装置のパラメータの実数は、実情に即した
若干の変更は支障はなく、特にコンベア秤2の長さD、
距離S、間隔G、荷物長L等を一斉に比例的に変えた場
合には、モデル寸法の大小が変わるものの、基本的な特
性は変化することはない。
【0014】段ボール箱等の直方体状貨物等の長さ、
幅、高さの各寸法のうち、幅と高さについては光学式そ
の他の装置により、貨物が静止している場合は勿論のこ
と、移動中であっても比較的容易に高精度で測定するこ
とができる。
【0015】一方、進行方向の貨物の長さを移動中に正
確に自動測定することは、一見容易に見えるが、実際に
はなかなか困難である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】高速の重量測定器や選
別器の能力は、一般に単位時間当たりの測定処理数で表
現されている。従って、本明細書における以下の記述に
おいても、高速性の評価基準としては単位時間当たりの
測定可能数を重視して検討することにする。
【0017】具体的には、搬送速度を早めるほど、或い
は荷物のピッチP(中心間距離又は荷物長L+間隔G)
を詰めるほど能力が増加する。搬送速度の増加に付帯し
て必要とされる自動計量技術は、一般技術条件に含まれ
るから特に論及しないこととし、ここでは主として荷物
長L、間隔G等に関する幾何学的な条件と能力の問題を
中心に説明する。
【0018】図6、図7と同じ数値例を用いたコンベア
秤2に関し、計量可能な範囲内で、搬送速度が100c
m/秒の場合の計量能力を計算してみると、次表のよう
になる。この表において、能力の逆数が搬送時のピッチ
P(cm)に相当し、ピッチPは荷物長L(cm)と間
隔G(cm)の和であるが、荷物長Lが半分になっても
能力(個/秒)は2倍にはならず、高々30%程度の増
加に止まる。
【0019】 荷物長L 最小間隔G 最小ピッチP 最大能力 10 40 50 2.00 20 35 55 1.82 30 30 60 1.67 40 26 65 1.54 50 20 70 1.43 60 15 76 1.33 70 10 80 1.25
【0020】この表から明らかなように、1台のコンベ
ア秤2を用いた従来の無停止型計量装置では、計量能力
を増すために荷物Aの搬送間隔Gを小さく選んだ場合
に、計量し得る荷物長Lは比較的大きな範囲にのみ設定
され、小さい荷物Aは2個同時にコンベア秤2に載る可
能性があるから正しい計量ができない。一方、荷物長L
が小さい短小な荷物Aの計量を可能にするため間隔Gを
大きく選んだ場合には、計量能力の低下が避けられない
という矛盾を生ずる。
【0021】更には、荷物の荷重測定と共に荷物の長さ
を測定することは極めて技術的な困難性が伴う。
【0022】本発明の目的は、単一秤による従来装置の
上述のような問題点を改善し、長短多種類の荷物の重量
を同一装置により測定すると共にその長さを測定し、時
間的な測定効率を向上させる荷物の荷重及び長さ測定装
置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る荷物の荷重及び長さ測定装置は、次々と
搬送されてくる荷物の荷重を個々に秤量しかつ測長する
装置であって、搬送方向に沿って直列かつ隣接して配置
し荷重測定手段をそれぞれ備えた複数個のコンベア秤
と、これらの各荷重測定手段の出力を任意の組合わせに
より加算して前記荷物の荷重を検出する第1の演算手段
と、前記コンベア秤の搬送方向に沿って、基準間隔に配
置し前記荷物の通過を検知する少なくとも2つの荷物検
出手段と、前記基準間隔で得られた前記荷物基準長に対
し残部又は不足分の長さを求めるための前記コンベア秤
の駆動ローラの回転角を検知する回転角検出器と、前記
基準間隔と前記回転角検出器で求めた長さ分を加減算し
て前記荷物の長さを測定する第2の演算手段とを備えた
ことを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図4に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、荷重
測定のための図示しないロードセル及び搬送手段として
の駆動ローラ11、12をそれぞれ備え、長さが異なる
2台のコンベア秤13、14が、コンベアラインに沿っ
て直列的かつ隣接して配置されている。そして、コンベ
アベルト13a、14aを駆動する駆動ローラ11、1
2は図示しないモータにより駆動されており、その回転
角はロータリエンコーダ15により検出されている。ま
た、これらのコンベア秤13、14の上流側及び下流側
には搬入コンベア17及び排出コンベア18が配置され
ている。
【0025】上流側のコンベア秤13の前部、コンベア
秤13、14の境界部、コンベア秤14の後部には、そ
れぞれ荷物Aの有無を検知し、測定のタイミングを得る
ための光センサ20、21、22が設けられている。更
に、コンベア秤13、14の出力値及び光センサ20、
21、22の出力は図示しない演算手段に接続され、こ
の演算手段において測定シーケンスに基づいて、コンベ
ア秤13、14の出力を組合わせて、1個の荷物Aの重
量値を得るようにされている。
【0026】概略の荷物長L及び間隔Gつまり光センサ
20、21、22の出力の組合わせにより、演算手段は
自動的に適切な測定シーケンスを選択し、下記(1) 〜
(3) の何れかの方法により、測定すべき個々の荷物Aを
効率的に計量する。
【0027】(1) 中間長の荷物Aは上流側のコンベア秤
13で計量する。 (2) 短い荷物Aは下流側の短いコンベア秤14で計量す
る。 (3) 長い荷物Aは上流側のコンベア秤13と下流側のコ
ンベア秤14の重量の和を計量値とする。
【0028】動作の理解を容易にするため、例えばコン
ベア秤13の長さL1を従来装置と同様に80cmとし、
コンベア秤14の長さL2をその半分の40cmと仮定す
る。図1は実用例の多い中間サイズのダンボール箱詰め
の荷物Aを計量する場合を想定した説明図である。図示
のように、上流側のコンベア秤13の長さL1が80cm
であれば、間隔Gを30cm又はそれ以上に規制した場
合には、下流側のコンベア秤14を計量目的に使用する
ことなく、30〜70cmの荷物を上流側のコンベア秤
13で計量できる。
【0029】この場合の計量信号の取り出しタイミング
としては種々のアルゴリズムによる測定シーケンスが考
えられるが、荷物Aの後端が光センサ20を横切って遮
光から透光に移行した後に、有効距離S=10cmを維
持することが原則である。
【0030】図2は短い荷物Aを計量する場合を示し、
間隔Gが所定の大きさに確保されていれば、2つの荷物
が同時にコンベア秤13に載ることがあっても、コンベ
ア秤14では単一の荷物Aしか載らず、荷物長Lが30
cm以下の荷物Aの重量をコンベア秤14で正確に測定
することができる。
【0031】また、図3は長い荷物Aを測定する場合を
示し、荷物長Lが70cm〜110cmの荷物Aを、コ
ンベア秤13とコンベア秤14の出力値の和を重量値と
して測定することができる。
【0032】特定の荷物Aをどのコンベア秤により計量
するかはアルゴリズムによるが、光センサ20、21、
22の出力の組合わせ、及び計量信号の維持時間等によ
り決定することができ、間隔Gが所定の大きさに確保さ
れていれば、荷物長Lが異なる荷物Aがコンベアライン
に混載されていても、何ら問題はなく個々の荷物Aの重
量を測定できることは勿論である。
【0033】更には、本実施例においてはアルゴリズム
つまり測定シーケンスを変えることにより、荷物Aの計
量の方法は必ずしも先の(1) 〜(3) に限ることなく、間
隔Gに余裕があれば、例えば中間長の荷物Aはコンベア
秤13のみでなく、コンベア秤13、14の双方に載っ
た状態で測定することもできるし、短い荷物Aはコンベ
ア秤13だけ、又はコンベア秤13、14の双方に載っ
た状態においても測定することができる。このようにす
ることにより、測定値を平均化することができ、短かい
荷物程、計量される回数が多くなり、測定値がより正確
となる。
【0034】なお、実施例においては2個の長さが異な
るコンベア秤を用いている。しかし、同じ長さのコンベ
ア秤を使用しても荷物長Lに対応できる範囲は狭いが、
従来例よりも処理能力が向上することは明らかである。
【0035】或いは、更に多くのコンベア秤を用いるこ
とができ、例えば50cm、40cm、30cmの長さ
が異なる3個のコンベア秤をこの長さ順に並べれば、コ
ンベア秤の長さの組合わせは、コンベア秤単数の場合も
含めて、30cm、40cm、50cm、70cm、9
0cm、120cmとなり、更に荷物同士の間隔Gを詰
めて搬送できるようになる。勿論、この場合には光セン
サの数もこれに応じて例えば4個に増加する必要があ
る。
【0036】なお、コンベア秤が2個の場合の並べ方は
長短何れを上流側に配置してもよいが、3個でこれらの
長さが全て異なる場合は上流側又は下流側に向けて長さ
順に配置したほうが、コンベア長さの組合わせにむらが
なくなる。また、4個以上の場合にはコンベア秤の長さ
を勘案して、適宜に並べ方を考慮すればよい。
【0037】また、荷物Aの長さの測定には、図1に示
す光センサ20、21の間隔L1を基準長として用いる。
基準長L1と丁度同じ長さの貨物Aがコンベア秤13上を
通過することを考えると、始めに遮光された光センサ2
0は、貨物Aが移動してその前縁が光センサ21を丁度
遮光した時に再び受光を開始する。従って、この貨物A
の長さLの全体を貨物Aの移動速度と時間からではな
く、基準寸法L1と比較することによって正確に求めるこ
とができる。
【0038】図3に示すように基準長L1よりも少し長
く、長さL=L1+aである貨物Aがコンベア秤13上を
通過する場合を考えると、初めに遮光された光センサ2
0は、貨物Aが移動してその前縁が光センサ21を遮光
した時から、Lxだけ移動した後の図3に示す状態で再び
受光を開始する。従って、光センサ21が遮光された時
点からロータリエンコーダ15のパルス出力の計数を開
始し、光センサ20が再び受光を開始するまでこの計数
が続くようにしておくと、ロータリエンコーダ15は長
さLx分を計測する。光センサ20と21の間隔は長さL1
であるから、両者を合算して得られた測定長L1+Lxの
内、測定誤差が存在するのは実質上Lx部分のみであり、
全長に対する誤差率はLx/(L1+Lx)となる。
【0039】一例として述べた上記の基本的な測定シー
ケンスは、貨物Aの長さLが基準長L1と同一かそれより
も大きい場合には適用できるが、図1、図2のように長
さLがL1よりも小さい場合には実行できない。そこで、
貨物長LがL1より大きくても小さくても実用できる測定
シーケンスの実施例を図4、図5により説明する。
【0040】図4はL<L1、図5はL>L1の場合を示し
ているが、各部の動作は全く同一のシーケンスに基づい
て実行される。ハッチングを施した貨物Aが最初に光セ
ンサ20の光軸を遮光する(a) の位置から矢印の右方向
に移動し、逐次に(b) 、(c)の状態に移行して、光セン
サ21の光軸を遮光、或いは光センサ20を通光させる
に至るものとする。ロータリエンコーダ15のパルス出
力は2個のカウンタX、Yに接続されており、各カウン
タX、Yは次のように動作する。
【0041】(イ) 貨物Aの前縁が光センサ20を遮光し
た時に、カウンタX、Yの計数値x、yは共に0から計
数する。 (ロ) 貨物Aの後縁が光センサ20を通過して通光した時
はカウンタXを停止する。 (ハ) 貨物Aの前縁が光センサ21を遮光した時はカウン
タYを停止する。 (ニ) 両カウンタX、Yの計数停止により、L1+(計数値
x−計数値y)を算出して測定長Lとする。
【0042】図4、図5を通じてカウンタYは、既知の
基準長L1を計数する結果になるから全く不要のように見
えるが、決してそうではないことを具体的な数値例を挙
げて説明する。例えば、前述のように基準長L1=80m
m、貨物長L=L1+Lx=100mmと仮定する。貨物A
の長さLの概略値は計数値xのみで与えられるが、仮に
ロータリエンコーダ15に+2%のスパン誤差がある
と、測定値は102mmとなり、+2mmという測定誤
差が発生する。
【0043】しかしながら、本実施例において計数値x
から計数値yを差し引いてLxを求めた後に、誤差のない
基準長さL1を加えて測定値とする場合にはそうにはなら
ない。即ち、計数値yのスパン誤差も計数値xと同様に
+2%であるから計数値yは81.6mmとなり、Lx=
102mm−81.6mm=20.4mmが得られる。
このことは、+2%のスパン誤差の基で、Lxの長さを直
接20.4mmと測定したことと全く同一であり、この
Lxに既知のL1=80mmを加えて得られる測定値は10
0.4mmであるから、誤差は0.4mmに過ぎず、ロ
ータリエンコーダ15のみによる従来方式の測定誤差2
mmの5分の1になる。
【0044】基準長を与える光センサは、例えば図1に
おける2組の光センサ20と21に限定されることはな
く、図1における光センサ22を用いることもできる。
3組の光センサ20、21、22により図1のように基
準長L1とL2とL3を定めれば、カウンタはX、Y以外に更
に1個の追加を必要とする以外、測定シーケンスは図
4、図5について説明したものとほぼ類似している。な
お、この場合に用いる基準長の組合わせは、同じ荷物A
については荷重測定で用いたコンベア秤13、14の
(1) 〜(3) の組合わせと同じにすることが好適である。
【0045】2組以上の光センサを設けた長さ測定装置
の全般を通じて表現すると、要は貨物Aの全長の概略値
が判明した時点において、貨物Aの前縁又は後縁と最も
近い光センサの光軸との距離をロータリエンコーダ15
で測定し、それを基準長に合算して全長を求めることが
共通的なシーケンスである。
【0046】本測定装置においては、別の効果としてロ
ータリエンコーダ15による測定部分の精度向上があ
る。即ち、ロータリエンコーダ15には経時変化的な誤
差が生ずる問題点があるが、本装置ではこれを簡単に補
正することができる。例えば、経時変化等によりロータ
リエンコーダ15に+2%の誤差が発生すると、前述の
ように計数値yは81.6mmになるから、これを基準
長L1と直接比較して、正しい80mmになるように適宜
の機械的電気的手段により補正すれば、ロータリエンコ
ーダ15自体による測長部分Lxについての測定誤差も殆
どなくなり、全長L1+Lxの測定精度は極めて高くなる。
【0047】また、荷物検出手段には光センサを用いる
ことに限定されることなく、他の手段として超音波セン
サ、近接センサ、機械式センサ、テレビカメラ等を使用
することもできる。
【0048】なお、荷重測定手段は実施例のようなコン
ベアベルトを用いたコンベア秤ではなく、多数の駆動ロ
ーラを並列し、これらに荷重測定手段を付加したものな
どであってもよい。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る荷物の
荷重及び長さ測定装置は、複数のコンベア秤を直列かつ
隣接して配置し、単一又は複数の荷重測定手段で検出し
た重量を、予め定められた適切な測定シーケンスに基づ
いて組合わせ、個々の荷物の重量を求めることができ
る。その結果、単一秤のみで計量する場合に比し、測定
可能な個々の荷物の長短の範囲を拡大し得るのみでな
く、間隔を詰めて単位時間当りの計量個数を増加するこ
とができる。また、荷重測定シーケンスで使用する荷物
検出手段を用いて、荷物の長さを正確に測定することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成図である。
【図2】短い荷物を計量する場合の説明図である。
【図3】長い荷物を計量する場合の説明図である。
【図4】荷物長の測定シーケンスの説明図である。
【図5】荷物長の測定シーケンスの説明図である。
【図6】従来例の比較的長い荷物を計量する場合の説明
図である。
【図7】従来例の比較的短小な荷物を計量する場合の説
明図である。
【図8】荷物長と間隔に関して計量可能領域を図解した
説明図である。
【符号の説明】
12 駆動ローラ 13、14 コンベア秤 15 ロータリエンコーダ 17 搬入コンベア 18 搬出コンベア 20、21、22 光センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−18318(JP,A) 特公 平8−20222(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 11/00 - 11/20 G01B 11/04 101

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次々と搬送されてくる荷物の荷重を個々
    に秤量しかつ測長する装置であって、搬送方向に沿って
    直列かつ隣接して配置し荷重測定手段をそれぞれ備えた
    複数個のコンベア秤と、これらの各荷重測定手段の出力
    を任意の組合わせにより加算して前記荷物の荷重を検出
    する第1の演算手段と、前記コンベア秤の搬送方向に沿
    って、基準間隔に配置し前記荷物の通過を検知する少な
    くとも2つの荷物検出手段と、前記基準間隔で得られた
    前記荷物基準に対し残部又は不足分の長さを求めるた
    めの前記コンベア秤の駆動ローラの回転角を検知する回
    転角検出器と、前記基準間隔と前記回転角検出器で求め
    た長さ分を加減算して前記荷物の長さを測定する第2の
    演算手段とを備えたことを特徴とする荷物の荷重及び長
    さ測定装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の演算手段は前記荷物検出手段
    により使用すべき前記荷重測定手段を選択し、前記荷重
    測定手段の出力と組合わせて前記荷物の重量を求めるよ
    うにした請求項1に記載の荷物の荷重及び長さ測定装
    置。
  3. 【請求項3】 前記第1の演算手段は前記荷物検出手段
    と速度検出手段により使用すべき前記荷重測定手段を選
    択し、前記荷重測定手段の出力と組合わせて前記荷物の
    重量を求めるようにした請求項1に記載の荷物の荷重及
    び長さ測定装置。
  4. 【請求項4】 前記荷物検出手段は光センサとした請求
    項2又は3に記載の荷物の荷重及び長さ測定装置。
  5. 【請求項5】 前記荷重測定手段は搬送方向に沿って長
    さを有するようにした請求項1に記載の荷物の荷重及び
    長さ測定装置。
  6. 【請求項6】 前記コンベア秤は搬送方向に沿って互い
    に長さが異なるようにした請求項5に記載の荷物の荷重
    及び長さ測定装置。
  7. 【請求項7】 前記コンベア秤は長さの順に並べて配置
    した請求項6に記載の荷物の荷重及び長さ測定装置。
  8. 【請求項8】 前記回転検出器はパルスを出力し、前記
    荷物の長さの残部又は不足分は前記パルスを計数するこ
    とにより測定する請求項1に記載の荷物の荷重及び長さ
    測定装置。
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