JP4271274B2 - 寸法・重量計量装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、パッケージまたは小包の輸送を行なう国内便業者が要求する料金（運賃）を決定するのに寸法・重量計量（dimensional weighing）を使用する技術に関し、より詳しくは、種々の国際便業者（shipper)および国内便業者(carrier) が、実重量に比べてかなりオーバーサイズであるパッケージおよび小包の航空便料金を決定するのに適した寸法・重量計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ａ点からＢ点への物品の輸送は、商業上の継続的課題となっている。近年では、或る効率的な輸送およびマテリアルハンドリング技術の開発により、バーコーディング、大量配達および予選別等の労力およびコスト節約手段を利用するため、国内便業者は、輸送、夜間配達、小包移動のより良いトラッキングおよび戻り時の割引料金等の混合モードを、国際便業者に申し入れることができる。
１つの効率的作業は寸法決定（dimensional determination)を使用することである。国内便業者は、輸送要求に合致させる必要のある容量キャパシティを正確に決定する必要がある。重量以外にすなわち重量に加えて寸法を決定することにより、国際便業者は物品をより効率的に（すなわち、輸送モードの必要性に応じたパレットの建造）梱包できかつ国内便業者は輸送手段（船舶、鉄道、トラック）をより効率的に満載させることができる。
【０００３】
寸法決定に基づく運送料金は、一般に、小包に寸法的特徴のラベリングを付すことまたは所定の寸法的条件に合致しない小包を分別することに対する国際便業者の報償金を含んでいる。寸法決定に関連する技術は、要求の増大につれて激増している。しかしながら、国際便業者の現場でのパッケージの本質的移動でも同じ状況にある。すなわち、パッケージは、依然として、種々の形式の識別ラベルが小包に付される準備領域を通って移動しなければならずかつどこかで荷下ろしされる場合にも積荷目録が付される準備領域を通って移動される。準備領域を通る小包の移動は、シュート、コンベア、ローラにより、または重量計量、寸法測定またはマーキングを行なう予備プラットホームでは人手を介して簡単に行なわれる。
寸法決定は、種々の態様で使用されている。「３次元形状を検出する光学システム（OPTICAL SYSTEM FOR DETECTING THREE-DIMENSIONAL SHAPE) 」という名称に係るKakinoki等の１９９１年４月２日付米国特許第5,004,929 号には、特定用途に適合するように設計された寸法決定技術の一例が開示されている。この米国特許の場合には、レーザ光学機器を用いて３次元形状の検出および測定を行なう。この米国特許は、光を用いて物品の像を比較し、これにより一連の測定物体について高クオリティの測定を維持できる点で重要である。像が一致する場合にはクオリティが維持される。しかしながら、輸送（shipping) 用の寸法決定は、測定すべき各物体と既存の別の測定基準との比較に基づいている。一方、この米国特許では、検出される各物体と、同じ種類の他の物体とを比較して、偏差を決定する。
【０００４】
「コンベア用のパッケージの寸法体積および重量決定システム（PACKAGE DIMENSIONAL VOLUME AND WEIGHT DETERMINATION SYSTEM FOR CONVEYORS) 」という名称に係るSoren Jensenの１９９４年７月１９日付米国特許第5,331,118 号には、コンベアベルト上で移動する小包の寸法を決定するシステムが開示されている。小包は、幅を決定するための増分測定単位を表示する目盛りを備えたストリップ上で、かつ高さを決定する同様なストリップに並んで通過する。小包の長さは、光−電気アイの通路を遮断することにより決定される。重量は、移動重量コンベアスケール（weigh-in-motion conveyor scale）を用いて決定される。この米国特許は、多くの新たなハードウェアを必要としない（すなわち、小包の移動を非効率的にする）簡単な技術を使用して小包の取扱いを向上させる良好な例を提供する。
【０００５】
測定すべき場を連続的にモニタリングできる技術は、「移動物体の寸法測定方法（METHOD OF MEASURING THE DIMENSIONS OF MOVING OBJECTS) 」という名称に係るLois等の１９９４年６月２８日付米国特許第5,325,178 号において知られている。この米国特許は、予め定められた軸線に沿って測定する固定位置ＣＣＤカメラを用いてコンベアベルト上の物体の長さ、幅および高さを決定できる技術を教示している。この米国特許の欠点は、測定装置（ＣＣＤカメラ）が固定ラインに沿って位置しており、従って、寸法が異なる物体を正確に測定できないことである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小包の寸法を決定するコスト有効性に優れた手段を提供することにある。本発明の特別な長所は、本発明のシステムの使用者により、国際便業者が、作業の流れを低下させることなく或いはコストアップを招くことなく、作業効率を向上させることにより国内便業者からの料金の低減を享受できることである。
かくして、本発明は、小規模から中規模の国内便業者および国際便業者のためのコスト効率に優れた充分な経済性を有しかつ高い処理能力を有すると同時にカートンの測定およびその体積の決定に高精度を維持できる寸法・重量計量装置に対する要望に応えるものである。
【０００７】
以上、本発明の概略的特性を簡単に説明したが、本発明の主目的は、従来技術の寸法・重量計量装置では得られなかった精度、簡単さ、便利さおよび作動速度および製造経済性を有する寸法・重量計量装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、カートンが寸法・重量計量装置の測定フレームのいかなる部分にも接触することなく（測定フレームに接触すると、実重量の測定に悪影響が及ぶ）、カートンの長さ、幅および高さの直線寸法測定を行なうことができる寸法・重量計量装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、多数の高価な光学検出デバイスを使用するのではなく、高精度測定が可能な比較的安価な機械的測定デバイスを用いることにより、カートンの長さ、幅および高さの直線寸法を測定する寸法・重量計量装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、寸法・重量計量装置に対する適正位置にカートンを迅速かつ正確に配置することを妨げる構造をもたない寸法・重量計量装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置は、作業者があらゆる支持構造物から妨げられることなくスケールプラットホーム上にカートンを置くことができ、従って、スケール上にカートンを置くことおよび取出し速度をかなり増大できる。また、本発明の装置は、少数の発光器の使用で済むため、光学検出システムのコストを大幅に低減でき、取扱い量が小および中程度の国際便業者および国内便業者のためのコスト有効性にかなり優れたものである。
上記引用特許文献に開示されかつ特許請求された寸法・重量計量装置の前述の欠点は、本発明の寸法・重量計量装置により全部が解消されないまでも、大部分が解決される。より詳しくは、本発明の装置は、測定機能を遂行する高価な光学デバイスを使用することなくかつ測定システムに対して適正位置にカートンを迅速かつ正確に置くことを妨げるいかなる支持構造ももたない測定システムに適正に位置決めされたカートンの長さ、幅および高さの直線距離を非常に正確に測定する機械的測定システムを提供する。
【００１０】
本発明のより広い態様では、本発明の寸法・重量計量装置は、数あるファクタのうち、寸法・重量計量装置により決定される適当な輸送重量に基づいてパッケージおよび光学センサの適当な輸送料金を決定する輸送システムに使用できる。この環境内で、本発明の寸法・重量計量装置は、支持面を形成する手段と、該支持面上に取り付けられる重量計量スケールであって、カートンを置いてその実重量を決定するためのプラットホームを備えた重量計量スケールと、支持面と関連作動する測定フレームと、プラットホーム上に置かれたカートンの隣接表面と接触して該カートンの長さ、幅および高さの直線距離を測定するための、測定フレームと関連作動する可動手段とを有している。また、重量計量スケールおよび寸法測定手段の作動に応答して、カートンの寸法重量を計算しかつ該寸法重量と実重量とを比較し、どちらの重量の方が大きいかを決定することによりカートンの輸送重量を決定するコンピュータ処理手段とを有し、輸送システムが適当な輸送料金を決定するベースとなる適当な輸送重量を決定する。
【００１１】
本発明の寸法・重量計量装置のより制限された或る態様では、重量計量スケールは、測定フレームに隣接するカートンの表面が測定フレームに対して間隔を隔てた関係をなして配置されるように、カートンを、測定フレームに対してプラットホーム上の所定位置に位置決めするための、プラットホーム上に配置されるカートンの基準点を定める手段を有している。基準点を定める手段は、プラットホーム上の所定位置に配置されるカートンの表面が、測定アームに対し均一に間隔を隔てた平行関係をなして配置されるように、測定アームに対して間隔を隔てた平行関係をなしてプラットホームに取り付けられたガイド手段を備えている。
測定フレームは複数の細長い測定アームを有し、該測定アームは、カートンの２つの水平軸線および垂直軸線に沿って基準点に隣接して配置される測定アームの結合部から延びており、該結合部は基準点の極く近くに間隔を隔てた関係をなして配置される。プラットホーム上に置かれたカートンの長さ、幅および高さの直線距離を測定する手段は、各測定アームに沿って移動できるように取り付けられたカートン接触部材を有し、該カートン接触部材は、プラットホーム上の所定位置に配置されたカートンの各隣接表面が、隣接する測定アームに沿って延びている長さを決定する。可動接触手段は更に、カートン接触部材を、測定アームの外方自由端に隣接するホーム位置と、測定アームに隣接するカートンの表面と前記接触部材との接触点により決定される停止位置との間で、測定アームに沿って移動させる手段と、ホーム位置と前記停止位置との間の、接触部材の移動量を決定する手段とを有している。好ましくは、接触部材の移動量を決定する手段には、接触部材の移動に応答してその連続的移動増分をカウントする光学エンコーダを設ける。
【００１２】
カートンの輸送重量を決定するコンピュータ処理手段は、カートンの実体積が体積閾値を超えるか否かを決定する手段を有し、体積閾値を超えないときには、コンピュータ処理手段は、重量計量スケールにより決定されたカートンの実重量に基づいて輸送重量を決定し、体積閾値と同じまたは体積閾値より大きいときには、コンピュータ処理手段は、重量計量スケールにより決定された重量とは無関係に、カートンの体積に基づいて輸送重量を計算する。これを達成するため、コンピュータ処理手段は、所定の体積閾値を記憶するメモリ記憶手段と、プラットホーム上に配置されるカートンの長さ、幅および高さの個々の直線寸法を記憶するメモリ記憶手段と、直線寸法に基づいてカートンの体積を計算する手段と、カートンの計算体積と所定の体積閾値とを比較して、どちらが大きいかを決定し、輸送システムが、大きい法の重量に基づいてカートンの適当な輸送料金を決定する手段とを有している。
【００１３】
コンピュータ処理手段は更に、単位重量当たりの体積に関する寸法重量定数を記憶するメモリ記憶手段と、カートンの実体積を寸法重量定数で除すことにより寸法重量を計算する手段と、実重量と計算寸法重量とを比較して、どちらが大きいかを決定する手段とを有している（大きい方の重量は、輸送システムが輸送料金を決定する輸送重量となる）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の上記および他の目的および特徴は、添付図面に関連して以下に述べる本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細から明らかになるであろう。
ここで、図面、特に図１を参照すると、本発明の寸法・重量計量装置の全体が参照番号１０で示されている。装置１０は、脚１３により支持された表面１２のような任意の適当な水平面上に取り付けられかつ支持される。もちろん、作業台、カウンタトップ、机等の任意の適当な支持体を使用できることは明らかである。装置１０は、表面１２または他の支持面上に載置されるベース１４を有し、該ベース１４は、重量計量スケール（その全体を参照番号２０で示す）の底壁に取り付けられた整合足１８を受け入れる整合孔１６を備えている。
【００１５】
重量計量スケール２０は、該スケール２０の全ての機械部品および電子部品（これらの部品はデジタル重量計量技術分野で良く知られたものであり、本発明を完全に理解する上でこれ以上説明しかつ図示する必要はない）を収容するベースユニット２２を有している。スケール２０は更にプラットホーム２４を有し、該プラットホーム２４は、重量計量すべきカートンを置く表面を提供する。プラットホーム２４には１対の直立フランジ２６が設けられており、この直立フランジ２６は、カートンがプラットホーム２４上の正確な所定位置に置かれるようにするガイドを構成する。図２および図３に最も良く示すように、直立フランジ２６の隣接端は、プラットホーム２４上に置かれるカートンの下側後方角部の基準点２８（該基準点は、前記所定位置を確立する）を形成し、基準点２８の趣旨については後述の説明から明らかになるであろう。
【００１６】
寸法・重量計量装置１０は更に、後述のカートン測定装置の構成部品である直線寸法測定フレーム（その全体を参照番号３０で示す）を有する。測定フレーム３０は３つの細長い測定アーム３２、３４、３６を有する。これらのうちの２つの測定アーム３２、３４は水平面内に配向されかつカートンの２つの水平軸線に沿って延びるように互いに垂直に配置され、第３の測定アーム３６は、カートンの第３軸線に沿って延びるように垂直に配向されている。これにより、これらの測定アーム３２、３４、３６は、プラットホーム２４上に置かれるカートンの長さ、幅および高さを表すカートンの隣接表面に対して間隔を隔てた平行関係をなすように配置される。水平に配向される測定アーム３２、３４は適当なベース部材３７上に載置される。ベース部材３７は、図３に示すようにベース１４に固定された複数の適当な支柱３８によりベース１４上に支持されている。測定アーム３２、３４は、スケールプラットホーム２４の直立フランジ２６に対して固定の間隔および平行関係を維持している。垂直に配向された測定アーム３６も、水平測定アーム３２、３４の内端部に隣接して、ベース部材３７上に載置されている。好ましい実施形態として上記説明に係るものを示したが、本発明の範囲内で、Ｌ形ベース部材３７および測定アーム３２、３４、３６をスケールプラットホーム２４上に直接取り付けることもできる（この場合には、これらの部品の重量は、スケール２０の自重となる）。また、各測定アーム３２、３４、３６は、直線寸法測定単位（例えばインチ）を表す数字をもつ直線スケール３９を有している。
【００１７】
測定フレーム３０には、プラットホーム２４上に置かれるカートンの長さ、幅および高さの直線距離を測定するための手段が関連作動する。この手段は、特に図４および図５に示すように、測定アーム３２、３４、３６と関連する各カートン寸法を測定するための、各測定アーム３２、３４、３６に取り付けられる可動カートン接触部材装置からなる。各測定アーム３２、３４、３６の接触部材装置は同一であるので、図４および図５には、測定アーム３２用の１つの接触部材装置のみを示すが、測定アーム３４、３６にも同じ構造の接触部材装置が取り付けられることを理解すべきである。以上、好ましい実施形態を図示しかつ説明したが、測定アーム３２、３４、３６をスケールプラットホーム２４上に直接取り付けた場合には、測定アーム３２、３４、３６自体が直立フランジ２６の機能を果たすため、直立フランジ２６を省略できる。
【００１８】
かくして、測定アーム３２は、上記態様で支柱３８により支持されるベース部分４０と、下記の機械部品を封入するカバー部分４２とを有している。ベース部分４０は、該ベース部分４０の両端部に隣接して配置された１対の直立支柱４４、４６を支持しており、支柱４４は、この回りで回転できるようにアイドラプーリ４８を支持している。支柱４６は、この回りで回転できるように駆動プーリ５０を支持している。両プーリ４８、５０は、タイミングベルト５２のような適当なチェーンまたはベルトにより連結され、一緒に回転するようになっている。駆動プーリ５０は、該プーリ５０の下部５６の周囲を通る他のベルト５４により回転される。また、ベルト５４は、可逆回転ＤＣモータ６２の駆動軸６０に固定された小さいプーリ５８の周囲を通る。モータ６２は、その駆動軸６０がベース部分４０に形成された孔を通るように、ベース部分４０の下面に適当に連結または固定される。モータ６２の駆動軸６０が逆方向に回転されると、タイミングベルト５２も対応して逆方向に駆動されることは明白であろう。
【００１９】
タイミングベルト５２の外面には、適当な接触部材６６が一体成形されるか、適当に取り付けられていて、タイミングベルト５２と一体に移動するようになっている。接触部材６６は充分に長く、従って、図１に最も良く示すように、スケールプラットホーム２４上の適正位置に置かれるカートンの表面と接触できる。また、タイミングベルト５２には、適当なフラグまたは他の光遮断要素６８が一体成形されるか、適当に取り付けられている。この光遮断要素６８は後方走行部の内端部に隣接して配置されかつここから下方に突出しているが、その目的については後述する。
図４および図６に最も良く示すように、ベース部分４０の下面には、光学エンコーダ組立体（その全体を参照番号７０で示す）が任意の便利な態様で取り付けられている。光学エンコーダ組立体７０は、印刷回路基板７４に取り付けられたエンコーダセンサ７２を有する。印刷回路基板７４は装置１０の電子制御システムの一部を形成し、これについては後述する。エンコーダセンサ７２は互いに間隔を隔てて配置された１対の直立支持体７６、７８を有し、該支持体７６、７８は、それぞれ、ＬＥＤ等の光源８０およびフォトセル８２を収容している。エンコーダ組立体７０は更に、スタートカウントセンサ８４を有し、該センサ８４はエンコーダセンサ７２から長手方向に僅かにオフセットして配置されているが、その他の点はエンコーダセンサ７２と同じである。
【００２０】
図６に最も良く示すように、プーリ５０には、該プーリ５０と一体回転できるように、スロット付きロータ８６が一体成形されまたは適当に取り付けられている。図５には、ロータ８６がプーリ５０と一体成形されたものが示されている。ロータ８６は、プーリ５０の回転に応答するロータ８６の回転動の増分を定める、等間隔に配置された垂直スロット８８を有する。部品が図５に示すように一体に組み立てられると、ロータ８６は直立支持体７６、７８の間、すなわち光源８０とフォトセル８２との間に配置される。このため、プーリ５０従ってロータ８６が回転すると、スロット８８が光源８０およびフォトセル８２を通過し、このため、光源８０からの光によるフォトセル８２の賦勢を交互に許容および防止する。
【００２１】
再び図４に戻ると、タイミングベルト５２から下方に延びたフラグ６８は、ベルト５２が、後述のホーム位置にあるとき、発光器／センサユニット８４の直立支持体の間に配置されるようになっており、ベルト５２が移動を開始すると、発光器／センサユニット８４から離れる方向に移動する。
図７は、上記装置の作動を制御しかつスケール２０上に置かれたカートンの輸送重量を決定する電子制御システムの主要構成部品を概略的に示す。該システムは、例えばカートンの実重量すなわち寸法重量を、輸送重量（該輸送重量は、実際の輸送料金に変換する輸送システムに搬送される）に変換することに基づいている。ここに説明しかつ図示する特定構成部品は、本発明の装置の機能の遂行に要する部品形式の例示であり、他の特定構成部品によってもこれらの機能を達成できる。
【００２２】
電子制御システムは、装置１０の作動を制御する適当なプロセッサユニットを備えたコンピュータ処理手段９０を有し、該コンピュータ処理手段９０は、プラットホーム２４上のカートンの直線寸法を決定し、カートンの体積を計算し、該体積と所定の体積閾値とを比較し、カートンの寸法重量を計算し、かつ、寸法重量が、スケール２０により決定された実重量より大きいか否かに基づいて輸送重量を決定する。
かくして、コンピュータ処理手段９０は設定可能な第１メモリ記憶デバイス９２を有する。該メモリデバイス９２は、カートンの体積を表す所定の体積閾値（一般に、該体積閾値は、実寸法の如何に係わらず１立方フィートのオーダである）を記憶しており、この閾値より低いと輸送重量はカートンの実重量に基づいて計算され、この閾値より高いと輸送重量はカートンの寸法重量に基づいて計算される。コンピュータ処理手段９０はまた、設定可能な第２メモリ記憶デバイス９４を有し、該メモリデバイス９４は可変寸法重量定数を記憶している。該定数の大きさは特定国内便業者の選択に基づいて定められ、かつカートンの実体積を計算された寸法重量に変換するのに使用される。この決定の目的のため、寸法重量は単位重量当たりの立方体積として定義される。実際の大きさは、測定が英語またはメートル単位系を用いて行なわれたか否かに基づいて定められる。例えば、輸送重量を目的とするカートンの寸法重量として一般に米国で採用されている定数は、国内サービスについては１９４立方インチ／ポンド、国際サービスについては１６６立方インチ／ポンドである。かくして、カートンの実体積が決定されたならば、該実体積をそれぞれ１９４または１６６で除し、カートンの寸法重量をポンドで決定する。この寸法重量の輸送料金への変換について以下に更に説明する。
【００２３】
コンピュータ処理手段９０はまた、コンピュータを示す実線枠内の破線枠内に囲まれた制御部品（その全体を参照番号９６で示す）を有する。制御部品９６は１つのみの測定アーム３２、３４または３６に適用され、コンピュータ処理手段９０は実際にはこのような制御部品９６を３つ（各測定アーム３２、３４、３６に１つずつ）有することを理解すべきである（但し、これらは同一であるので、１つのみが示されている）。かくして、各制御部品９６は、ライン１００を介してモータ６２の作動を正転および逆転の両方向に制御するモータドライバ９８を有する。モータドライバ９８には電流センサ回路１０２が接続されており、該回路１０２は、後述するようにパドル６６がスケールプラットホーム２４上のカートンＣの縁部に当たるときの電流レベルの上昇に応答してモータ６２の回転方向を逆転させる目的で、モータドライバ９８からモータ６２への電流レベルを検出する。
【００２４】
また、電流センサ回路１０２はエンコーダカウンタ１０４に接続されており、パドル６６がカートンの縁部に接触したときにカウントパルスを停止させる信号をエンコーダカウンタ１０４に入力する。前記エンコーダセンサ７２およびスタートカウントセンサ８４も、それぞれライン１０６、１０８を介してエンコーダカウンタ１０４に接続されており、これも後述するように、エンコーダカウンタ１０４がスタートカウントセンサ８４からカウント信号を受けた後に、エンコーダカウンタ１０４がエンコーダセンサ７２からのパルスをカウントできるようにする。エンコーダカウンタ１０４は第３リニアメモリ記憶／計算デバイス１１０に接続されており、該デバイス１１０は、エンコーダカウンタ１０４からのパルスカウントを、直線寸法に変換しかつ該データを記憶する。
【００２５】
重量計量スケール２０がライン１１２を介してインターフェース部品１１４に接続されており、該インターフェース部品１１４は、ライン１１６を介して、コンピュータ処理手段９０の一部を構成する論理演算装置（ＣＰＵ）１１８に接続されている。第１メモリ記憶デバイス９２および第３メモリ記憶デバイス１１０も、コンピュータ処理手段９０内でＣＰＵ１１８に接続されており、これらのメモリ記憶デバイスからの所定の体積閾値および直線寸法データを、それぞれＣＰＵ１１８に伝達する。ＣＰＵ１１８は、第３メモリ記憶デバイス１１０に記憶された直線寸法からカートンの体積を計算し、次に該体積と第１メモリ記憶デバイス９２からの所定の体積閾値とを比較して、実体積が所定の体積閾値より大きいか否かを決定できる。ＣＰＵ１１８はまた、計算した体積を、第２メモリデバイス９４内に記憶された寸法定数で除し、次に、寸法重量と、スケール２０により決定されたカートンの実重量とを比較して、２つの重量のいずれが大きいか、およびどちらが当該カートンの輸送重量であるかを決定できる。
【００２６】
更にＣＰＵ１１８は、当該重量を表す信号を、ライン１２０を介してインターフェース１１４に送ること、および該インターフェース１１４からライン１２２を介して輸送システム（その全体を参照番号１２４で示す）に送ることができる。一般に、輸送システム１２４は、本発明のいかなる部分も構成しないかなり複雑な処理システムである。従って、該システムが、異なる重量についての個々の国内便業者の料金、国内便業者のクラス、宛て先ジップコードおよび他の関連情報を記憶すること、およびカートンの適当な輸送料金を計算することにより輸送料金を表す入力信号に応答すること以外は、説明を必要としない。コンピュータ処理手段９０および該手段９０内に収容されている全ての部品は、寸法・重量計量装置１０ではなく輸送システム１２４内に物理的に配置できることに留意されたい。本発明を完全実施する上で必要なことは、測定フレーム３０と関連測定手段との間にコンピュータ処理手段９０を相互接続することだけであり、コンピュータ処理手段９０の物理的配置は選択の問題に過ぎない。
【００２７】
これまで説明した装置の作動は次の通りである。寸法・重量計量装置１０の設定フェーズの間、コンピュータ処理手段９０は、最小体積すなわち体積閾値を第１メモリ記憶デバイス９２に入れるべく設定される。以下に述べる作動説明を例示する目的で、この体積は1,728 立方インチすなわち１立方フィートであると考えられる。この体積は、必ずしも文字通りの立方フィートを意味するものではない。すなわち、１２×１２×１２インチのカートンだけでなく、全部を掛け合わせたときに1,728 立方インチに等しくなる長さ、幅および高さの任意の組合せを意味する。
作動中、カートンＣ（図１）は、該カートンＣの後縁部および側縁部を直立ガイドレール２６にぴったり当接させ、これによりカートンＣを、スケール２０による重量計量および上記光学測定手段に関連する測定アーム３２、３４、３６による寸法測定の両方が行なえるようにカートンＣを適正所定位置に位置決めしてスケールプラットホーム２４上に置かれる。カートンの実重量はスケール２０により決定され（これは、例示の目的のため１０ポンドであると仮定する）、この重量は前述のようにＣＰＵ１１８に転送される。カートンがスケールプラットホーム２４上に適正に位置決めされるやいなや、コーナ整合センサ１２６（この実際の位置が図３に示されている）が、信号を、ライン１２７を介してＣＰＵ１１８に送り、カートンＣが重量計量（および必要ならば、寸法・重量計量）のための適正位置にあることを表示し、次にＣＰＵ１１８は、下記の作動サイクルを開始する。別の構成として、コーナ整合センサ１２６を、手動プッシュボタン１２８または所望に応じて便利に配置できる他の適当な手動制御手段で置換し、作業者がボタン１２８を押すまでは、寸法・重量計量装置１０が作動を開始しないようにする。
【００２８】
ＣＰＵ１１８が賦勢されたか否かとは無関係に、ＣＰＵ１１８は、ライン９７およびライン１３０を介してモータドライバ９８に信号を送る。これにより、モータドライバ９８はモータ６２を賦勢し、プーリ５０およびベルト５２を、パドル６６が図５に示すようにハウジング４０内の収納位置すなわちホーム位置から、ほぼ参照番号６６Ａで示す位置へとハウジング４０を出て移動する方向に駆動する。これは、エンコーダカウンタ１０４がエンコーダセンサ７２からのパルスのカウントを開始する位置であり、かつスタートカウントセンサ８４から出て移動するフラグ６８により決定される。これにより、フォトセンサが、発光器からの光を、後述と同じ態様で検出することを可能にする。この時点で、エンコーダカウンタ１０４は、発光器８０とフォトセル８２との間を通るロータ８６のスロット８８により発生されるエンコーダセンサ７２からのパルスのカウントを開始する。
【００２９】
パドル６６がカートンＣの一縁部に到達すると（以下、この位置を停止位置と呼ぶ）、パドル６６は急停止され、これによりモータ６２が停止され、モータ電流が急激に増大する。この状態は電流センサ１０２により検出され、該電流センサ１０２は信号をモータドライバ９８に送り、モータ６２の回転方向を逆転させる。これにより、プーリ５０およびベルト５２が逆方向に移動して、ハウジング４０内のホーム位置に戻る。同時に、電流センサ１０２がエンコーダカウンタ１０２に信号を送り、エンコーダセンサ７２からのカウントパルスを停止させ、次に、エンコーダカウンタが、カウントされたパルス数を表示する信号をメモリ記憶ユニット１１０に送る。これにより、メモリ記憶ユニット１１０はカウントされたパルス数を直線寸法に変換し、該直線寸法は次にメモリに記憶される。このプロセスは、カートンの寸法は、カウントスタート位置６６Ａから３つの測定アーム３２、３４、３６の結合部でのゼロ基準点までの全距離を表す全パルス数から、カウントスタート位置６６Ａから停止位置までのパドル６６の移動中にカウントされるパルス数を減じることにより決定されるという点で、加算的ではなく減算的なプロセスである。
【００３０】
作業者が、測定アーム３２または３４のいずれかに対して傾いた状態でカートンをプラットホーム上に置き、このため、これらの測定アームのいずれか一方または両方がカートンの側部に接触しないまま、カートンを停止すべき点を越えて移動し続ける可能性がある。このような状況に対処するため、測定アーム３２、３４または３６のいずれかによる測定値がメモリに記憶された所定の最小測定値より小さいことの適当な表示を作業者に与える適当な論理回路をコンピュータ処理手段９０または輸送システム１２４に設けることが望まれる。このような表示にアドバイスされると、作業者は、カートンがスケールプラットホーム２４上に適正に置かれたことを確認するチェック、または測定されるカートンが所定の最小測定値より実際に小さいことを確認するチェックをすべきである。
【００３１】
再び想起すべきは、モータドライバ９８から第３メモリ記憶ユニット１１０に至る前記構成（モータ６２および該モータにより作動される機械部品、スタートカウントセンサ８４およびエンコーダセンサ７２を含む）は、各測定アーム３２、３４、３６について同一であること、およびＣＰＵ１１８は、当業界で良く知られた適当な手段により、適当なパドル６６の移動時に、どの測定アーム３２、３４、３６からのパルス数がカウントされたかを区別できることである。
再び指摘するが、例示の目的で、カートンＣは実際に、測定アーム３２に沿う１２インチ、測定アーム３に沿う１４インチおよび測定アーム３６に沿う８インチを測定すると仮定する。このとき、ＣＰＵ１１８は３つの機能を遂行する。ＣＰＵ１１８は、メモリ記憶ユニット１１０からライン１１１を介して直線寸法を受けかつカートンＣの実体積を計算する。所与の例示の場合には、これは1,344 立方インチに等しくなるであろう。次に、ＣＰＵ１１８は、この体積を、メモリ記憶ユニット９２に記憶された体積閾値と比較し、1,728 立方インチの体積閾値より体積閾値よりかなり小さいことを決定する。これは、カートンＣの輸送重量が、スケール２０により決定された実重量（すなわち、１０ポンド）と同じであること、従ってこの実重量が輸送システム１２４に送られる輸送重量であることを意味する。次に、ＣＰＵ１１８は、カートンＣの実重量を表示する信号を輸送システム１２４に送り、これにより、輸送システム１２４は適当な輸送料金を算定できる。また、輸送システム１２４は、所定の時間内に寸法的に測定された全てのカートンＣの輸送料金の目録を印刷し、かつ各カートンの個々のアドレスラベルを印刷する（一般的には、バーコード情報をカートンに付す）ことができる。
【００３２】
一方、カートンＣがスケールプラットホーム２４上に置かれたときに、該スケールプラットホーム２４が１０ポンドに過ぎないことを計量するが、このカートンＣの直線寸法は例えば、測定アーム３２で１５インチ、測定アーム３４で２３インチおよび測定アーム３６で１２インチである場合には、カートンの計算体積が4,140 立方インチ（これは、1,728 立方インチの体積閾値を遙に上回るものである）となる点を除き、上記と同じ手順でカートンの直線寸法を決定する。次に、ＣＰＵ１１８は、計算体積をメモリ記憶ユニット９４に記憶された寸法定数で除すことによりカートンの寸法重量を決定する（この例では、寸法重量は、１９４立方インチ／ポンドの国内輸送基準であると考えられる）。ＣＰＵ１１８は、4,140 立方インチの計算体積を１９４で除し（この値は23.34 になる）、次に、この重量を、スケール２０により決定されたカートンの実重量と比較し、どちらの重量の方が大きいかを決定する。所与の例では、23.34 の寸法重量の方が大きいので、ＣＰＵ１１８は、この重量を表す信号を、ライン１２０を介してインターフェース１１４に送り、更にライン１２２を介して輸送システム１２４に送る。次に、輸送システム１２４は、実重量が１０ポンドであった、よりカートンについて行なったのと同様にして、23.34 ポンドについての輸送料金を決定する。
【００３３】
一方、このカートンの実重量が２５ポンド（これは、カートンの寸法重量についての23.34 ポンドに比較的近い）である場合には、ＣＰＵ１１８は、前述と同様にしてカートンの寸法重量の計算のための上記プロセスを続ける。この場合、比較器７４は、２５ポンドの実重量の方が大きいことを決定し、次に、この重量を輸送システム１２４に送って適当な輸送料金を決定する。
本発明は、以上説明しかつ添付図面に示した特定実施形態に限定されるものではない。これらの特定実施形態は、本発明を実施する上で考えられる最良の形態を示すに過ぎず、当業者には種々の変更が明らかであろう。しかしながら、本発明は、特許請求の範囲に含まれると考えられる種々の変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を具現する寸法・重量計量装置の斜視図であり、カートンが置かれた重量計量スケールと、寸法測定フレームとの間の関係を示すものである。
【図２】図１と同様な本発明の寸法測定装置の拡大斜視図であり、或る細部を露出させるため、支持体を省略しかつスケールおよびカートンを取り外したところを示すものである。
【図３】図２と同様な斜視図であり、重量計量スケールが所定位置に配置された状態の寸法測定装置を示すものである。
【図４】カートン測定装置の作動部品を示す分解図である。
【図５】図４のカートン測定装置の斜視図であり、測定アームの頂部カバーを取り外した状態を示すものである。
【図６】図５の６−６線に沿う断面図であり、カートン測定装置の光学エンコーダの構成部品を示すものである。
【図７】本発明の寸法・重量計量装置の電子制御システムの主要構成部品を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 寸法・重量計量装置
２０ 重量計量スケール
３０ 直線寸法測定フレーム
３２、３４、３６ 測定アーム
７０ 光学エンコーダ組立体
９０ コンピュータ処理手段
９６ 制御部品
１１８ ＣＰＵ
１２４ 輸送システム

Claims (7)

1. 輸送システムに使用する寸法・重量計量装置であって、数あるファクタのうち、前記寸法・重量計量装置により決定される、寸法重量及び実重量のより大きい方である適当な輸送重量に基づいてパッケージおよび小包の適当な輸送料金を決定する寸法・重量計量装置において、
   （ａ）支持面を形成する手段と、
   （ｂ）前記支持面に取り付ける測定フレームであって、複数の細長い測定アームを有し、該測定アームは、カートンの２つの水平軸線および垂直軸線に沿って前記基準点に隣接して配置される前記測定アームの結合部から延びており、該結合部は前記基準点の極く近くに間隔を隔てた関係をなして配置される測定フレームと、
   （ｃ）前記支持面上に取り付けられる重量計量スケールであって、
   (i) カートンを置いてその実重量を決定するためのプラットホームと、
   (ii) 前記測定フレームに隣接するカートンの前記表面が測定フレームに対して間隔を隔てた関係をなして配置されるように、前記カートンを、前記測定フレームに対して前記プラットホーム上の所定位置に位置決めするための、プラットホーム上に配置されるカートンの基準点を定める手段と、を備え、前記基準点を定める手段は、前記プラットホーム上の所定位置に配置されるカートンの前記表面が、測定アームに対し均一に間隔を隔てた平行関係をなして配置されるように、前記測定アームに対して間隔を隔てた平行関係をなして前記プラットホームに取り付けられたガイド手段を備えている重量計量スケールと、
   （ｄ）前記プラットホーム上に置かれたカートンの隣接する表面と接触して該カートンの長さ、幅および高さの直線距離を測定するための寸法測定手段と、
   （ｅ）前記重量計量スケールおよび寸法測定手段の作動に応答して、前記カートンの寸法重量を計算しかつ該寸法重量と実重量とを比較し、どちらの重量の方が大きいかを決定することにより前記カートンの輸送重量を決定するコンピュータ処理手段であって、
   前記カートンの実体積が体積閾値を超えるか否かを決定する手段を有し、前記体積閾値を超えないときには、前記コンピュータ処理手段は、前記重量計量スケールにより決定されたカートンの実重量に基づいて輸送重量を決定し、前記体積閾値と同じまたは体積閾値より大きいときには、前記コンピュータ処理手段は、前記重量計量スケールにより決定された重量とは無関係に、カートンの体積に基づいて輸送重量を計算する、前記プラットホーム上に配置される前記カートンの輸送重量を決定する前記コンピュータ処理手段であって、
   前記カートンの体積が所定の体積閾値を超えるか否かを決定する手段が、
   （ａ）前記所定の体積閾値を記憶するメモリ記憶手段と、
   （ｂ）前記プラットホーム上に配置されるカートンの長さ、幅および高さの個々の直線寸法を記憶するメモリ記憶手段と、
   （ｃ）前記直線寸法に基づいてカートンの体積を計算する手段と、
   （ｄ）カートンの計算体積と所定の体積閾値とを比較して、どちらが大きいかを決定する手段とを有する、前記コンピュータ処理手段であって、
   更に、カートンの実体積をその寸法重量に変換しかつ該寸法重量と実重量とを比較して、どちらが大きいかを決定する手段を有する、前記プラットホーム上に配置される前記カートンの輸送重量を決定する前記コンピュータ処理手段とを有し、
   これにより輸送システムが適当な輸送料金を決定するベースとなる適当な輸送重量を決定することを特徴とする寸法・重量計量装置。
2. 前記重量計量スケールは、前記測定フレームに隣接するカートンの前記表面が測定フレームに対して間隔を隔てた関係をなして配置されるように、前記カートンを、前記測定フレームに対して前記プラットホーム上の所定位置に位置決めするための、プラットホーム上に配置されるカートンの基準点を定める手段を有することを特徴とする請求項１に記載の寸法・重量計量装置。
3. 前記寸法測定手段は、前記各測定アームに沿って移動できるように取り付けられたカートン接触部材を有し、該カートン接触部材は、前記プラットホーム上の所定位置に配置されたカートンの前記各隣接表面が、隣接する測定アームに沿って延びている長さを決定することを特徴とする請求項１に記載の寸法・重量計量装置。
4. 前記寸法測定手段は、更に、
   （ａ）前記カートン接触部材を、前記測定アームの外方自由端に隣接するホーム位置と、前記測定アームに隣接するカートンの表面と前記接触部材との接触点により決定される停止位置との間で、前記測定アームに沿って移動させる手段と、
   （ｂ）前記ホーム位置と前記停止位置との間の、前記接触部材の移動量を決定する手段とを有することを特徴とする請求項３に記載の寸法・重量計量装置。
5. 前記測定アームに沿って前記カートン接触部材を移動させる前記手段が、
   （ａ）前記各測定アームのほぼ全長に沿って移動できるように前記カートン接触部材を支持する手段と、
   （ｂ）前記カートン接触部材を、前記ホーム位置から前記測定アームの反対側端部に向かって移動する方向に駆動する手段と、
   （ｃ）前記カートン接触部材が前記停止位置でカートンの表面に接触する時点を検出しかつ前記カートン接触部材を前記停止位置からホーム位置へと移動させるべく前記支持手段の移動方向を逆転させる手段とを有することを特徴とする請求項４に記載の寸法・重量計量装置。
6. 前記接触部材の移動量を決定するための前記手段が、
   （ａ）前記各測定アームに関連して配置されかつ前記カートン接触部材の移動に応答して、該接触部材の移動の増分を表示する連続パルスを発生する光学センサと、
   （ｂ）該光学センサに応答して、前記接触部材の移動中の前記連続パルスをカウントするパルスカウント手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の寸法・重量計量装置。
7. 前記カートンの実体積をその寸法重量に変換しかつ該寸法重量と実重量とを比較する手段が、
   （ａ）寸法重量定数を単位重量当たりの体積単位で記憶するメモリ記憶手段と、
   （ｂ）前記カートンの実体積を前記寸法重量定数で除すことにより寸法重量を計算する手段と、
   （ｃ）前記カートンの実重量と寸法重量とを比較してどちらが大きいかを決定する手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の寸法・重量計量装置。

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