JPH01280221A - 振動トレー式はかり用振動およびロッキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 技術が進むにつれて、プロセスは一層早いペースで進行
する領内にある。プロセスの多くは多数の部品の調節を
必要として、プロセスは、多重の部品が使用されない限
りは、最も遅い部品が可能とする速度でしか処理できな
い。物品の重量が必要となされるプロセスが存在する。

しかしながら、今までのところ、正確で迅速に計量する
はかりは得られていなかった。本明細害で正確とは１オ
ンス（２８グラム）の１／３２の範囲内で６４オンス（
１８１１グラム）までの重量を有する目的物をはかる能
力を意味する。また迅速とは物品当たり１秒以下で運搬
している物品の流れをはかる能力を意味する。迅速には
かることが必要なプロセスは郵便物の処理においてであ
る。封筒毎に数が変化するような適当な数の差込み（イ
ンサート）が封筒内に入れられるような高速装置が開発
された。封筒は密封され、郵便料が封筒に印刷される。

しかしながら、郵便料が印刷される前に、郵便物の重量
を決める必要がある。以前から、このような郵便処理装
置用のはかり装置が開発されてきたが、これらはかなり
遅いものであった。実際には、多くの先行技術のはかり
装置は、標準のはかりを、計量を可能にするように郵便
物を停止する機構と組合わせたものであった。差込機の
出力に適会するために、多重はかりが用いられて郵便物
をはかりに交互に切換えていた。

前述の多数の目標を満足するはかりを開発する試みにお
いて多大の努力がはかられてきた。１９のそのようなは
かりは、１９８７年７月１３日に出願された発明の名称
「調和運動の周期中のシフトを測定することによって物
品の質量を決定する装置および方法Ｊの出願番号第０７
３，７９０号の米国特許出願に記載されている。このは
かりは、この形式の他のはかりと同様に、物品がはかり
のトレー上を運ばれるとき種々の部品をロックし、計量
操作中トレーを解放し振動させる迅速で効率的な方法を
要する。

（発明の要約） 物品の重量を決定する目的のなめに調和振動の原理を用
いるはかりに対する特殊なロッキングおよび振動装置が
考えられてきた。可視的に取付けられたトレーはトレー
から吊下がり、傾斜した表面に接触するフィンガを有す
る。ある場合、トレーは振動させられる。振動の周波数
からトレースの物品の質量が決められる。質量が決めら
れた後、フィンガは傾斜した表面の異なった部分によっ
て係合されトレーをロックする。

（発明の詳細な説明） 第１図を参照するに、本発明を組込んでいるはかりが全
体的に１２で示されており、頂部１４において開口して
いるハウジング１３を含む。ハウジング１３内に含まれ
る部品は第２図−第１０図に示されており、第２図を参
照すると、ハウジングの床に取付けられておりかつ４つ
の直立部材１６を支持するフレーム１８を含む。各直立
部材１６に対して板ばね２０がキャップ２２によって取
付けられており、キャップ２２はその間にある板ばねの
部分と共に直立部材にボルト止めされている。板ばねは
ある角度で形成され、２つの横方向に延びるプレート２
４の１９に隣接する下部部分を有する。板ばねの角度は
、好ましくは、垂直に対して５°および１５°の間であ
る。ばね２０はキャップ２６によってプレート２４にボ
ルト止めされ、ばねの下部部分はキャップ２６およびプ
レート２４の間に配置されている。このように、２つの
プレート２４はばね２０を介してフレーム１８に取付け
られ、それによってフレームから分離されている。

プレート２４の各々に固定されているのは、はぼ平行四
辺形構造を有する一対の可撓性部材３０であり、この構
造の詳細は第６図に示されている。

各可撓性部材３０は一対の可撓性プレート３２を有する
。トランスデユーサ３３が１９の可撓性部材３０の側部
３２の少なくとも１９に取付けられている。このトラン
スデユーサは電圧がトランスデユーサの曲げによって発
生されるような圧電装置のようなデイバイスである。可
撓性部材３０はその底部に一対の開口３４を有し、開口
はプレート２４を貫通し、それによって可撓性部材をプ
レートに固定するボルト３６を受入れる。可撓性部材は
、また、その頂部に開口３８を有し、その開口はトレー
４０の開口４２と整合している。トレー４０は可撓性部
材の開口３８内に受入れられるボルト４１によって可撓
性部材３０に取付けられる。トレー４０は、また、縦方
向に延びる開口４４を有する。トレー４０は、トレー４
０に軽量性を与えるように全体的に４６で示すハニカム
構造を持つ反転した皿形状である。

４つの直立部材４８が２つのプレート２４に取付けられ
、直立部材に取付けられているのは、垂下部分５４が取
付けられたほぼ′”Ｔ　”形状部材５２を持つベース５
０である。Ｔ形状部材５２およびその垂下部分の目的は
ベース５０の重量を増加することである。第３図を参照
すると、二対の向き合うブラケット６０がベース５０に
よって支持され、ブラケットの各対はそれらの間にビン
６２を支持している。アイドラプーリ６４がビン６２の
各々に回転自在に取付けられている。第３図および第５
図を参照すると、一対の向き合うブラケット６６がフレ
ーム１８によって支持され、各ブラケットはベアリング
６８をその内部に有し、ベアリング６８は向き合うブラ
ケットによって支持されたシャツ１へ７０を受入れてい
る６ブーリ７２がシャフト７０上に配置され、プーリ７
２およびシャフト７０の間に一方向ベアリング７４があ
り、それによってプーリは、プーリが一方向に回転され
るときシャフトに対して自由回転となり、すなわちそれ
らの間で駆動が伝達されず、しかしプーリ７２が反対方
向に駆動されるときシャツ１〜はプーリ７２によって駆
動される。プーリ７２はスリーブ部分７６を有し、スリ
ーブ部分７６のまわりに、他のプーリ７８が一方向ベア
リング８０と共に取付けられている。一方向ベアリング
８０は一方向ベアリング７４の機能方向とは反対の機能
方向を有し、そのため、プーリが第３図で見て時計方向
に回転するとき、一方向ベアリング８０はプーリ７２お
よびプーリ７８の間で駆動を与えるが、プーリ７２が反
時計方向に駆動されるとき、プーリ７８は自由回転とな
り駆動はそれらの間に伝達されない。

ブラケット８２は可逆モータ８４を取付けており、モー
タの出力シャフト８８に固定したプーリ８６がある。ベ
ルト９０がプーリ７２．８６にがけられてプーリ７２に
駆動を与える。

段状ブラケット９４がトレー４０に取付けられ、光源９
２を支持している。光電検出器９５がトレー４０のずぐ
下に配置され、光が通過する開口がトレー内にある。検
出器は検出器および光源の間の目的物の存在を感知する
ように光源９２と整列している。ブラケット９４は複数
のシャフト９６を支持し、シャフトには対となったアー
ム９８が取付けられており、ビン１００が対となったア
ームの間に延びてそれらを結合し、各ビンはアイドラロ
ーラ１０２を支持している。引張ばね１０４がシャフト
９６の各々に支持され、この引張ばねはブラケット９４
に当接する第１タング１０６および対となったアーム９
８の１９の上部部分に係合する第２タング１０８を有す
る。この構造において、アーム９８はトレー４０に向か
って押圧されている。封筒の形状の郵便物１１２が、そ
の重量がはかり１２によって決められる位置で、第３図
に示されている。

第４図および第８図を参照すると、二対の支柱１１４が
対関係で互いに向き合って配置され、支柱１１４の各対
によって固定して支持されたシャフト１１６によって連
結されている。各シャフト１１６によって回転自在に支
持されているのはコオ・フタ１２０によって互いに結合
した一対のほぼＬ形状アーム１１８である。各コネクタ
１２０にはカムフォロワ１２２が固定されている。アー
ム１２４の上部は一対のブラケット１２８内に受入れら
れたビン１２６によって回転自在に支持されている。ブ
ラケット１２８は中間ローラ１３２および端部ローラ１
３４を回転自在に支持するシャフト１３０によって互い
に連結されている。なお、端部ローラはわずかに大きい
、ブラケット１２８の各々は、シャフト１１６を受入れ
てシャフトに対するブラケットの運動を可能にする細長
いスロット１２６を有する。一対のカム１３８．１４０
がシャフト７０に取付けられており、カムの１９１４０
はカムフォロワ１２２に係合している。縦方向に延びる
開口１４２を持つ支柱１４１はその開口１４２内にロッ
ド１４４を摺動自在に受入れている。ロッド１４４は一
端でカム１３８に係合し、他端でアーム１１８のカムフ
ォロワ１２２に係合している。引張ばね１４６がカムフ
ォロワ１２２をカム１４０およびロッド１４４のそれぞ
れに押圧する目的のために向き合う対のアーム１１８に
固定されている。

第４図および第７図を参照すると、フレーム１８は当接
体１５２を取付けている。シャフト７０は、大径部分１
５６および小径部分１５８を持つカム１５４を支持して
いる。シャフト７０のまわりに配置されているのけばね
１６０であり、ばねはカムの開口１６４内に受入れられ
た１９のタング１６２、および支柱６６の開口１６８内
に受入れられた他のタンク１６６を有する。ばねは第７
図で見て時計方向にカム］５４およびシャフト７０を回
転し、それによってカム部分１５６を当接体１５２に対
して押圧している。

第５図および第９図を参照すると、はがり１２は、振動
をロックしく停止させ）および始動させるための、シャ
ツ１〜７０に応答する機構１６９を有し、この機構は、
第１カム形成面１７２および第２カム形成面１７４を持
つ開口１７１を有するカム１７０を倉み、カム１７０は
シャフトと共に回転するようにシャフトに取付けられて
いる。支持体１７６がベース５０に配置され、シャツ＋
−１７８がこの支持体に取付けられている。はぼＶ形状
リンク１８０が、摩擦ベアリング１７９がリンク１８０
およびシャフト１７８の間に配置された状態で、シャフ
ト１７８に取付けられている。

摩擦ベアリングの機能は、シャフトを中心としてリンク
を回転させる力が必要であるので、リンク１８０の側の
運動に対する抵抗を発生するものである。はぼＶ形状リ
ンク１８０は第１アーム１８２および第２アーム１８４
を有し、第２アームは開口１７］内に受入れられるカム
フォロワ１８６を端部に有する。第１アーム１８２は突
出部分１８８を有し、突出部分はショルダ１９２を持つ
傾斜した当接面をその端部に有する。フィンガ１９４が
トレー４０から吊下がり、トレー４０３ベース５０にロ
ックするように突出部分１８８に係合する長方形当接部
材１９６を有する。トレー４０の静止位置は、可撓性部
材３０のために、当接部分が傾斜した当接面１９０の中
間の位置にあるような位置である。

第５図および第１０図を参照すると、ロッキング機構１
９８が、重量をはかる目的物がトレー上を運ばれる期間
中トレー４０をロックしかつ振動中トレー４０を解放す
るために、設けられている。

ラムダ（上部ケース）形状支柱２００がフレーム１８に
よって支持され、支柱から延びるビン２０２を有する。

はぼＺ形状リンク２０４がピン２０２によって回転自在
に支持され、第１脚２０６および第２Ｎ２０７を有し、
第２脚は開口２０８を有する。ポスト（柱）２１０がフ
レーム１８によって支持され、引張ばね２１２が開口２
０８からポスト（２１０）に延びてアームリンク２０４
を反時計方向に引張っている。好ましくはステンレスス
チールから作られた第１板ばね２１４が支柱２００によ
って支持され、支柱２００から第２脚２０６に向かって
延び、第２脚と離れた関係にある。フィンガ２１６がベ
ース５０から吊下がり、第２板ばね２１８を支持してお
り、第２板ばねは、ばね２１２の引張作用から生じる脚
２０６に加えられる力のために、ベース５０をロックす
るように、第１板ばね２１４および支柱２００の中間に
延びている。シャフト７０に取付けられているのはシャ
フトと共に回転するカム２２０である。このカム２２０
は、シャフト７０がばね２１２の作用に打勝って回転す
るとき、リンク２０４に係合してリンクを時計方向に押
し、脚２０６を板ばね２１４から分離し、それによって
ベース５０をフレーム１８からロック解除する。

第１１図を参照すると、詳細には第１２図に示すコント
ローラ２２１がコンピュータ２２２と接続されており、
コンピュータははかりを線路電源に接続するスイッチ２
２４およびデイスプレー２２６を有し、デイスプレーで
、はかりで決められる目的物の重量が示される。電子コ
ントローラ２２１はフォトセンサ９５、駆動モータおよ
び圧電素子３３と電気的に接続されている。

電子コントローラ１３０の部品が第１２図に示されてお
り、バンドパスフィルタ２２８を含み、バンドパスフィ
ルタは圧電トランスデユーサ３３からの出力を受け、か
つゼロクロリンク検出器２３０に接続されている。バン
ドパスフィルタ２２８は、圧電トランスデユーサ３３か
ら受取った信号から高周波の電気ノイズおよび低周波の
機械ノイズをなくす。バンドパスフィルタ２２８に接続
されているのはゼロクロリンク検出器２３０であり、ゼ
ロクロリンク検出器はバンドパスフィルタから受取った
信号を矩形波（ご変換する。ゼロクロリンク検出器２３
０はエツジ検出器２３２に接続されており、エツジ検出
器２３２はゼロクロリンク検出器によって発生された各
矩形波のエツジを検出する。エツジ検出器２３２はアン
ドゲート２３６から入力を受取るフリップフロップ２３
４に接続されている。アンドゲート２３６は、コンピュ
ータ２２２と、クロック２４０およびエツジ検出器２３
２からの入力を持つカウンタ２３８と、に接続されてい
る。ワンショットバイブレーク２４１がフリップフロッ
プ２４２およびフォトセンサ９５に接続されている。フ
リップフロップ２４２はコンピュータ２２２に接続され
ている。このため、郵便物１１２がフォトセンサ９５に
よって感知されると、ワンショットバイブレータ２４１
はパルスをフリップフロップ２４２に送り、そのコンピ
ュータに郵便物の存在を知らせる。また、郵便物１１２
がトレー４０から運び出されてもはや）オドセンサ３３
によって感知されなくなった後、ワンショット２４１が
再びフリップフロップ２４２にパルスを送り、コンピュ
ータ２２２に信号を送る。

作動において、電力がコンピュータ２２２に配置したス
イッチ２２４を作動することによってはかり１２に供給
される。スイッチはコンピュータ２２２上に示されてい
るが、このことは重要なことではなく、任意の便利な手
段が電力をはかり１２に供給するのに用いられる。装置
に電力が供給されると、モータ８４は時計方向に駆動さ
せられ、それによってベルト９０を介してプーリ７２を
回転させる。プーリ７２の回転で、プーリ７８は一方向
ベアリング８０の存在によって回転させられる。プーリ
７８は第３図で見て時計方向に駆動され、それによって
ベルト１４８を駆動する。

ベルト１４８が駆動されると、プーリ６４および駆動ロ
ーラ１３４も駆動される。小径のローラ１３２は、ベル
ト１４８がトレー４０の開口４４内で移動しているとき
、ベルト１４８に対する支持体として働く。

ベルト１４８が駆動されているときには、シャツｉ・７
０は静止している。このことは、プーリ７２が時計方向
に駆動されているとき回転しているプーリ７２内でシャ
フト７０を自由回転可能にする一方向ベアリング７４の
存在によるものである。シャフト７０が静止していると
き、トレー４０はロッキング振動機構１６９のためにベ
ース５０に対してロックされており、ベース５０はロッ
キング機構１９８のためにフレーム１８にロックされて
いる。郵便物１１２がはかられるとき、郵便物はベルト
４４の位置でトレー４０上に置かれ、ベルトおよびアイ
ドラローラ１０２の間に運ばれる。アーム９８にかかる
ばね１０４の押圧作用のために、ローラ１０２は郵便物
１１２に係合し、郵便物１１２が光源９２およびフォト
センサ９５の間にくるまで、郵便物をベルＩ−１４８に
対して押圧している。郵便物が光源とフォトセンサの同
にくると、フォトセンサ９５は信号をコンピュータ２２
２に送り、郵便物１１２の存在を指示する。指示がある
と、コンピュータ２２２は、電子コントローラによって
時計方向から反時計方向に駆動モータの角度回転を反転
させる。この反時計方向の回転はモータ出力シャフト８
６の１８０゜回転だけである。

モータ８４が反時計方向に１８０°回転しているとき、
ベルト１４８に対する駆動は終了させられ、シャフト７
０は１８０°回転される。このことは、プーリ７２が反
対方向に１８０°回転することによって生じ、それによ
ってプーリ７８は一方向ベアリング８０の存在のために
自由回転可能になる。一方、一方向ベアリング７４はプ
ーリ７２からの駆動をシャフト７０に伝える。シャフト
の回転で、ばね１６０の作用に抗して、カム１３８．１
４０およびカム１５４およびカム】７０は半回転だけや
は６回転される。

第８Ａ図を参照すると、第８Ａ図は、モータ８４が時計
方向に連続的に駆動しているときの、ブラケット１２８
およびブラケット１２８によって支持されたローラ１３
２．１３４の姿勢を示す。

この姿勢は、郵便物１１２がベルト１４８によってトレ
ー４０を積切って運ばれる際の姿勢である。

モータ８８が半回転だけ反時計方向に回転すると、カム
１３８および１４０は第８Ｂ図に示す位置をとるように
シャフト７０によって回転される。この姿勢においてカ
ム１３８，１４０は、それらの表面がロッド１４４との
係合から分離するように回転される。このことが起こる
と、引張ばね１４６は向き合う対のアーム１１８を互い
に対して引張り、それによってカムフォロワ１２２の１
９をカム表面１４０に対して押圧し、他のカムフォロワ
１２２をロッド１４４に対して押圧する。

このことが起こると、ロッド１４４は第８図で見て左方
に移動してカム１３８との係合を維持し、アーム１１８
は開口１３６内のシャフト１１６と共に回転され、それ
によってブラケット１２８を下方に移動させる。アーム
ブラケット１２８内の細長いスロット（開口）１３６の
存在によってそのような移動に要する空間が与えられる
。ブラケット１２８がアーム１１４の作用によって下方
に引張られると、ブラケットはベルト１４８およびロー
ラ１３２．１３４を１〜レーの開口４４から出す。第３
図および第５図を参照して、このことが起こると、ばね
９６はアーム９８を下方に押圧し、それによってトレー
４０の位置においてローラ１０２を郵便物１１２に押圧
し、スキ一部材１１０ご郵便物に対して押圧する。駆動
状態で、ベルト１４８がスロット４４内に配置されてい
たとき、ローラ１０２は郵便物の駆動をなすように郵便
物と係合しており、スキ一部材１１０は郵便物よりわず
かに上方の位置にあった。ベルト１４８が開口４４から
出ると、ローラ１０２は開口の位置で郵便物に係合し、
スキ一部材１１０が郵便物をトレー４０に対して保持す
る。このようにして、郵便物１１２は後述するトレーの
振動中トレー４０に対して堅く保持され、正確な計量が
なされる。明らかに、もし郵便物が振動中何らかの運動
を受けると、不正確な計量となる恐れがある。

第１０図を参照すると、シャフト７０の回転の際、カム
２２０は反時計方向に回転され、リンク２０４に係合す
る。このことによってリンク２０４は時計方向にピン２
０２を中心として回転され、第１脚２０６を板ばね２１
４．２１８から分離し、それによってベースをフレーム
１８からロック解除する。

第５図および第９図を参照すると、トレー４０が、モー
タが時計方向に回転しているときにとる姿勢にあるとき
、カム１７０は第９Ａ図に示す位置にある。この位置に
おいて、トレー４０はフィンガ１９４に係合するアーム
１８２の存在によってベース５０にロックされている。

さらに具体的に言うと、ショルダ１９２が当接部材１９
６を受入れており、当接部材を堅く保持している。ばね
１６０はリンク１８０を時計方向に回転するように開口
１７１をカムフォロワ１８６に押圧している。シャフト
７０がモータ８４によって半回転だけ回転されると、カ
ム１７０は第９Ａ図に示すように反時計方向に回転を始
め、カムフォロワ１８６は、カムフォロワが開口の端部
にくるまで第１表面１７２に従い、その際、アーム１８
２は反時計方向にシャフト１７８を中心として回転され
、それによってフィンガ１９４を解放する。さらに具体
的に言えば、当接部材がショルダ１９０との係合から離
れてトレーがその静止位置を求める結果としてトレー４
０の振動を生じさせる。計量が行われた後、シャフト７
０は、モータがプーリ７６を時計方向に回転してシャフ
トを解放しかっばね１６０がシャフト７０を半回転だけ
回転させる結果として、その初期位置に回転される。カ
ムフォロワ１８６は輪郭形成した表面１７４に従い、そ
れによってアーム１８２を時計方向に押す。

このことが起こると、長方形部分１９６は傾斜した部分
１８８に沿って　摺動し、トレー４０を第９Ａ図で見て
右方に押圧し、当接部材１９６が再びショルダ１９０に
載るまで、その静止位置から離す。トレー４０のこの位
置において、可撓性部材３０はわずかに撓み第９Ａ図で
見て左方にトレーに対して力を加え、そのためトレーは
前述のようにロッキングおよび振動機構１６９によって
解放されるとき振動する。

トレー４０の振動が前述したように発生されると、可撓
性部材３０は撓まされ、電圧が圧電トランスデユーサ３
３によって発生される０時間に対してプロットされた電
圧は第１３Ａ図に示すように正弦波曲線を発生する。可
撓性部材３０はアーム３２が互いに平行な平行四辺形構
造を有する。

このことは、そのような可撓性部材が曲がると、トラン
スデユーサ内の応力に対して非直線である変位を受ける
ので、単一の可撓性部材よりも好ましい、このことは振
幅依存する周波数を伴うことになる。このことは、重ｌ
を決定するにのに振幅依存周波数を用いると充分に制御
できないので、欠点である。第６図に示すように、可撓
性部材３０が平行なアーム３２を有すると、可撓性部材
の頂部ばかりでなくトレー４０もほぼ平行に移動し、ト
レーにトルクを作用させない、トレー４０は、可撓性部
材３０が曲がるとき、幾分低い位置に移動するが、この
ことは重要な問題ではない。

このわずかな曲がりははかりのばね定数に寄与する。ト
レーが良好な弾性材料でないので、目的物またはトレー
の重量を決定する能力の劣化がある。

トレーの振動中、トランスデユーサ３３は第１３Ａ図に
示すような信号を送り、重量が決められる。

シャフト７０が前述のようにモータによって半回転だけ
回転された後、トレー４０はベース５０に対してロック
解除され、ベースはフレー・ム１８に対してロック解除
される。プレート２４は板ばね２０によってフレームに
支持され、それによってベースを振動から分離する。角
度付板ばねが、希望する分離を与えている間ベース５０
の横方向の移動を阻止するので、好ましいことが見出さ
れている。

次に、重量を決定する方法について説明する。

トレー４０がその上に郵便物１１２を有しないとき、モ
ータ８４は、ベルト９０を逆方向に半回転駆動するよう
に作動される。これにより第１アーム１８２はフィンガ
１９４から分離され、第９Ｂ図に関連して前述したよう
にトレー４０の振動を生じさせる。トレー４０は郵便物
１１２が運ばれる方向と同一方向に、すなわち第３図で
見て左右のトレーの面内で振動する。このことは、さも
ないと郵便物が飛びはねる傾向があるので、好ましいも
のである。トランスデユーサ３３を持つ可撓性部材３０
が撓まされ、振動を継続しているとき、トランスデユー
サは、トレー４０の質量と、そのトレーに固定したもの
の質量と、によって決まる周波数を持つ交流電圧を出力
する。トレー４０は、アイドラローラ１０２およびアイ
ドラローラ１０２を支持する機構を有し、これらは周波
数に影響を与える質量の一部である。トレー４０が振動
すると、その振動は第１３Ａ図に示すような出力電圧と
してトランスデユーサ３３によって測定される。トレー
４０が最初に振動されるとき、正弦波曲線は対称でなく
、均一の曲線が得られるまで、少なくと６１サイクルが
必要である。この結果、測定が行われる前に遅延が必要
である。この遅延はコンピュータ２２２内にプログラノ
＼されており、約０．０２４秒である。遅延後ゼロクロ
リングの周波数、すなわち周期が電子コントローラ２２
１によって決定される。ゼロクロリングの周波数が決定
された後、封筒、すなわち郵便物１１２のような物品が
トレー４０上に置かれる。

このことは、スイッチ２２４を閉じることによりモータ
８４および他の部品に電圧を最初に供給することによっ
て行われる。その後、郵便物１１２は、郵便物がベルト
１１２および第１アイドラローラ１０２のニップ内に受
入れられるまで、任意の標準の郵便物運搬装置によって
トレー４０上に置かれる。郵便物１１２はベルト１４８
およびローラ１０２の作用によってトレー４０上に駆動
され、フォトセンサ９５によって感知される。郵便物１
１２が感知されると、駆動モータ８４が反対方向に半回
転だけ回転され、第８Ｂ図を参照して前述したようにブ
ラケット１２８が下げられ、それによってベルトをトレ
ー４０の面より下方に下げる。ブラケット１２８がトレ
ー４０から下方に引張られると、ベルト１４８はトレー
４０上に置かれた郵便物１１２から分離される。この状
態で、トレー４０は郵便物１１２の質量を含む新たな質
量を有する。郵便物１１２はトレー４０上に堅く保持さ
れている。その理由はローラ１０２が開口４４中にわず
かに下げられスキ一部材１１０がばね１０４の押圧作用
の結果として郵便物１１２をトレーに押圧しているから
である。このため郵便物およびＹ−レー４０は一体に動
くことになる。

トレー４０上の郵便物１１２が計量位置にあるとき、す
なわちローラ１０２の下にあるとき、ロッキング兼振動
機構１６９が再び付勢されて、トレー４０を、郵便物１
１２が搬送されると同一の水平面および方向に振動させ
る。この振動はトランスデユーサ９２によって感知され
、振動の周期が前述のように測定される。このことから
、次の公式にしたがってトレー４０上に置かれた郵便物
１１２の質量を決定することができる。

Ｍｅ　＝ＣＩ＜Ｔ２−Ｔ、２）＋Ｃ２，（Ｔ２−Ｔ、２
）　２．　　（１）ここで、Ｍｅは郵便物の質量、Ｔｏ
は郵便物がないときの振動の周期、Ｔは郵便物がトレー
４０上にあるときの周期である。Ｔ、、Ｃ，、Ｃ２はベ
ース５０の質量およびトレー４０の質量並びに分離ばね
２０および可撓性支持体３０のばね定数に依存する定数
である。これらの定数は、周期が少なくとも２つの異な
った質量および空のはかりに対して決められる校正手順
において実験的に決められる。ベース５０がトレー４０
の質量と郵便物１１２の質量との和よりも実質的に重い
という条件の下で、定数０１は次の公式で与えられる。

Ｃ’、＝、に／　（４π２）、　　（２）ここでＫは可
撓性支持体２６のばね定数である。

同一の条件の下で、Ｔｏは次の公式で与えられる。

Ｔｏ２＝　（４ｙｒ２）Ｍｐ／ｋ、　　（３）ここでＭ
ｐはトレー４０の質量である。

ばねが２つの分離した質ｎｍおよびＭに取付けられてい
るとき、その振動周期は Ｔ２＝４π２μ／Ｋ・　　（４） ここではμは変形した質量であり、 μ＝ｍＭ／＜ｍ＋Ｍ）、　　　（５） Ｍがｍよりかなり大きいという条件の下で、変形した質
量はｍの値より小さくそれに近いものである。等式（４
）はＴの項でｍに対して解くことができる。はかり１２
においては、ベース５０（雪量Ｍ）はトレー４０および
郵便物１１２の和の質量（質量ｍ）よりかなり大きい、
しかしながら、正確さが要求されるので、μおよびｍの
間の差が考慮されなければならない。このことは等式（
４）および（５）を組合わせることによってなされる。

系（装置）がわずかに減衰されかつベース５０が分離ば
ね２０を介してフレーム１８に取付けられているという
事実から周期に対する他の校正がある。系は、周期を決
定する試みが振動の最少の２．３の周期の測定を通して
行われるということからさらに複雑となる。この時間内
では初期パルスに起因するいくらかの初期の過度現象が
生じる。

その結果、質量は等式（４）および（５）によって与え
られる非直線性に適合した周期の非直線的な関数である
と最も予想されうるものである。非直線は等式（１）に
よって表される放物線によって近似できることが実験的
に見出されている。

質量は第１１図および第１２図に示す回路によって決定
される。コンパツクモデル２８６ＰＣのような多数の擦
準の市販コンピュータの任意の１９でもよいコンピュー
タ２２２は電子コントローラ２２１に接続している。ト
ランスデユーサ３３はバンドパスフィルタ２２８によっ
てろ波され、ゼロクロリンク検出器２３０に加えられる
電圧を出力し、ゼロクロリンク検出器は５ボルトで飽和
し第１３Ｂ図に示す矩形波を出力する基本的には演算増
幅器である。矩形波の持続時間はエツジ検出器２３２に
よって決定されるゼロクロシング間の時間を与える。エ
ツジ検出器１３７は、矩形波の各エツジが検出されたと
き、ゼロクロリンクを表すパルスを出力する。これらの
出力はカウンタ２３８に送られ、カウンタはゼロクロシ
ング間のクロックサイクルを計数し、その信号をアンド
ゲート２３６に送る。次に、フリップフロップはゼロク
ロリンク信号とコンピュータ２２２に送る。

この計数に基づいて、コンピュータ２２２は前述の公式
の適用により計算を可能にするアルゴリズムを介して郵
便物１１２の質量を計算する。この計算した質量がデイ
スプレー２２６上に示され、またはビットニー　ボウズ
　インコーポレーションから市販されているモデル６５
００郵便料金メータのような郵便料金メータの郵便料金
設定メータに送られる。

計量が完了すると、コンピュータはモータ４８を停止し
、それによって電力をベルト９０に与えない、このこと
が起こると、第４図、第５図および第７図を参照すると
、モータ８４の半回転駆動中に力を加えられたばね１６
０がカム１５４に作用し、シャフトを第７図で見て反時
計方向に回転する。シャフトの反時計方向の回転によっ
て、カム１３８．１４０は回転して一対のアーム１１８
に作用し、ロッド１４４は、アーム１１８をシャフト１
１６を中心として回転させるようにアーム１１８を押圧
し、それによってブラケット１２８を上昇させ、ベルト
１４８をトレー４０の開口４４中に再び挿入させる。

ばね１６０によって生じたシャフト７０の回転で、カム
１７０は回転し、それによってリンク１８０は第９Ｂ図
で見て時計方向に回転される。

このことが起こると、フィンガ１９４の長方形当接部材
９６は突出部分１８８の傾斜部分上で摺動し、それによ
ってトレー４０を第９Ａ図で見て右方に押圧する。長方
形当接部分１９６がショルダ１９０に入りそれによって
固定されるまで、このことが継続する。この位置におい
て、トレー４０は、可撓性部材３０が引張状態下にある
ように、その中心位置に対してわずかに右にある。この
ようにしてリンク１８０が持上げられるときには、振動
は前述のように生じる。

このとき生じる池の運動はリンク２０４に対するカム２
２０の作用から生じる。シャフト７０が反時計方向に回
転されると、カムがリンク２０４から分離するように、
カムは回転される。このことが起こると、引張ばね２１
２はリンクをビン２０２を中心として反時計方向に回転
させ、第１脚２０６が第１脚と支持２００の水平延長部
分との間に板ばね２１６．２１８を押圧する。このこと
が起こると、ベース５０は再びフレームにロックされる
。

前述の運動のすべては、モータが第１方向に回転される
ときシャフトがプーリ７２の駆動によって影響を受けず
、一方プーリが反対方向に回転されるときシャフト７０
の駆動を可能にして、カム１３８．１４０．１７０およ
び２２０がそれによって駆動されるようにする一方向ベ
アリングの７４の存在に応答するものである。さらに、
一方向ベアリング８０は、プーリ７２が第１方向に駆動
されるとき、プーリ７８がプーリ７２によって回転され
ることを可能にするが、プーリ７２が第２回転方向に駆
動されるときプーリ７８の自由回転を与えるものである
。設計の最後の要素は、モータが停止させられた後に、
シャフトおよび部品のすべてを戻すばね１６０の存在で
ある。

第１４図のフローチャートははかり１２のすべての作動
を示すものである。郵便物がトレー４０を横切って運ば
れ（２５０＞、電子装置が初期化される（２５２）、デ
イスプレーが設定され（２５４）、最初の郵便物が通過
したか否かの買間がなされる（２６０）。もし最初の郵
便物が通過したならば、装置は封筒が適当な位置に達す
るまで待機する（２６２）、封筒が適当な位置に達する
と、反転命令信号がモータコントローラに送られる（２
６４）、装置は、モータが半回転だけ駆動するまで待ち
（２６６）、モータは停止させられる（２６８）、この
時点で、始動時間が記憶され（２７０）　、遅延がなさ
れる（２７２）、カウンタがクリアされ（２７４）、再
び遅延がなされる（２７６）。ゼロクロリンクがクリア
され（２７８）　、クロリンクが準備状態にあるか否か
の買間がなされる（２８０）。もしなされているならば
、クロリンクが可能にされる（２８４）。

これがＲｆ＆のゼロクロリンクか否かの質問がなされ（
２８６）　、もしそうでないならば、クロシングベ＃、
備のシーケンスが繰返され、もしそうならば、封筒の重
量が決定される。封筒の重量が決定された後、モータは
封筒を再び運ぶなめに始動され、その結果が表示される
（２９８）。郵便物センサがリセットされ（３００）、
これが最後の郵便物か否かの買間がなされる（３０２＞
、もしｉ後の郵便物でないならば、次に計量プロセスが
再び繰返される。

前述の方法を用いて、トレー４０上に置かれた物品の質
量の極めて正確な決定が得られる。正確さは３２オンス
までの郵便物に対して１オンスの１／３２より良好であ
る。質量の極めて正確な測定を得ることができるばかり
でなく、迅速に行うことができる。郵便物の流れの内の
単一の郵便物１１２が、約３２５ミリ秒の間で、トレー
４０に運ばれ、停止させられ、計測され、放出される。

前の郵便物の放出と同時に次の郵便物１１２の部分的に
重なる搬入は１背当たり１８４個の郵便物の計量を与え
る。このことは、先行技術の計量装置と比較して、電子
装置のコスト、性能、単純さの項目に関して物品の計量
における著しい前進である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のはかりの斜視図である。 第２図は、第１図に示すはかりの選択した部分を示す展
開斜視図である。 第３図は、第１図に示すはかりの縦方向断面図である。 第４図は、第３図の線４−４に沿った平面図である。 第５図は、第４図の線５−５に沿った端面図である６ 第６図は、第１図に示すはかりの一部である可撓性部材
の断面図である。 第７図は、第４図の線７−７に沿った側面図である。 第８Ａ図および第８Ｂ図は、第４図の線８−８に沿った
側面図である。 第９Ａ図および第９Ｂ図は、第４図の線９−９に沿った
側面図である。 第１０Ａ図および第１０Ｂ図は、第４図の線１０＝１０
に沿った側面図である。 第１１図は、第１図に示すはかり内で用いられる回路の
ブロックダイアグラムである。 第１２図は、第１１図に示す電子コントローラの部品の
ブロックダイアグラムである。 第１３Ａ図および第１３Ｂ図は、計量装置に加えられる
単一パルス、振動の結果としてのトランスデユーサによ
って発生される出力のプロットおよび出力の矩形波を示
すグラフである。 第１４図は、物品の質量を測定する際に含まれるステッ
プを３己１戊するフローチャートである。 １２・・・はかり、 １８・・・フレーム、 ２０・・・板ばね、 ３０・・・可撓性部材、 ４０・・・トレー、 ７０・・・シャフト、 １２８・・・ブラケット、 ２２１・・・コントローラ、 ２２２・・・コンピュータ。 ψ Ｎ ψ Φ し 平成元年　　月　　日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　　殿　　　　　　Ａ１
、事件の表示　　　平成１年特許願第１８９５号２、発
明の名称　　　振動トレー式はかり用振動およびロッキ
ング装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　ビットニイ　ボウズ　インコーホレーテッド４
、代理人 ６、補正の対象　　　　　明細書

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （１）はかりにおいて、 ベースと、 突出するフィンガを有する物品支持トレーと、前記トレ
   ーを前記ベースに連結する少なくとも１つの可撓性部材
   と、 前記可撓性部材に連結されたトランスデューサと、 前記ベースに枢着されかつ前記フィンガに係合できるア
   ームと、を有し、 前記アームは前記フィンガを移動させるように作動し、
   前記トレーを振動させて前記１つの可撓性部材内に運動
   エネルギーを発生させる、ことを特徴とするはかり。
2. （２）請求項１記載のはかりにおいて、前記フィンガが
   当接部分を有しかつ前記アームは、前記トレーがロック
   される第１位置に前記アームがあるとき当接部材によっ
   て係合されるショルダを有することを特徴とするはかり
   。
3. （３）請求項２記載のはかりにおいて、前記１つの可撓
   性部材は前記トレーがロックされるとき位置エネルギー
   を有することを特徴とするはかり。
4. （４）請求項３記載のはかりにおいて、前記アームが第
   １方向に枢動されるとき前記フィンガおよび前記アーム
   が互いに分離され、前記フィンガが第２位置に移動され
   、前記１つの可撓性部材内の前記位置エネルギが運動エ
   ネルギに変換されて、それによって前記トレーを振動さ
   せることを特徴とするはかり。
5. （５）請求項４記載のはかりにおいて、前記アームが第
   ２枢動方向に枢動されるとき、前記アームは前記フィン
   ガに接触して前記フィンガを前記ショルダに向かって押
   圧して前記フィンガを前記第２位置から前記第１位置に
   移動させるように前記ショルダに隣接して傾斜した当接
   表面を有することを特徴とするはかり。
6. （６）はかりにおいて、 フレームと、 ベースと、 前記ベースを前記フレームに連結する少なくとも１つの
   ばねと、 前記フレームによって回転自在に支持されたシャフトと
   、 前記トレーを前記ベースに連結する少なくとも１つの可
   撓性部材と、 前記少なくとも１つの可撓性部材に取付けたトランスデ
   ューサと、 前記フレームによって支持されたモータと、前記シャフ
   ト上に配置したプーリと、 前記モータと前記プーリとの間に駆動を与えるベルトと
   、 前記シャフト上に取付けたカムと、 前記ベースによつて支持され、前記カムに係合するカム
   フォロワを有する回転自在のリンクと、 前記トレーから吊下がり、前記リンクに係合するフィン
   ガと、を有し、 前記シャフトの回転の際、前記リンクが前記カムに応答
   して前記フィンガと相互作用をなし、前記トレーの振動
   を生じさせる、 ことを特徴とするはかり。
7. （７）はかりにおいて、 フレームと、 ベースと、 前記ベースを前記フレームに連結する複数のばねと、 前記フレームに回転自在に支持されたシャフトと、 物品支持トレーと、 前記トレーによって支持された物品コンベヤと、 前記トレーを前記ベースに連結する少なくとも１つの可
   撓性部材と、 前記可撓性部材に取付けたトランスデューサと、 可逆モータと、 前記シャフトに同心的に配置した第１プーリと、 前記モータと前記プーリとの間に駆動を与えるとベルト
   と、 前記モータが前記プーリを第１方向に駆動するとき前記
   シャフトが駆動されるように前記第１プーリと前記シャ
   フトとの間に取付けられた一方向ベアリングと、 前記シャフトに取付けられたカムと、 前記ベースによつて支持され、前記カムに係合するカム
   フォロワを有するリンクと、 前記トレーから吊下がりかつ前記第１方向の前記シャフ
   トの回転の際、前記リンクがフィンガと相互作用して前
   記トレーを振動させるように前記リンクに係合できるフ
   ィンガと、 前記第１プーリのまわりに配置され、前記物品コンベヤ
   に連結された第２プーリと、 前記第１プーリと前記第２プーリとの間に取付けられた
   第２一方向ベアリングと、を有し、前記モータによる第
   ２方向の前記第１プーリの回転の際、前記第２プーリが
   第１プーリによって駆動されて前記第２物品コンベヤを
   駆動し、物品が前記第２方向の前記第１プーリの回転の
   際、前記トレーを横切って搬送される、 ことを特徴とするはかり。
8. （８）請求項７記載のはかりにおいて、前記リンクはカ
   ムフォロワを持つ第１アームと前記フィンガに係合する
   第２アームとを持つほぼＬ形状であることを特徴とする
   はかり。
9. （９）請求項８記載のはかりにおいて、カムが輪郭形成
   した表面を持つ開口を有し、前記カムフォロワが前記開
   口内に受入れられていることを特徴とするはかり。
10. （１０）請求項９記載のはかりにおいて、前記フレーム
    に支持されかつ前記第１プーリの駆動回転と反対方向の
    回転方向に前記シャフトを押圧するように前記シャフト
    に係合するばねをさらに有することを特徴とするはかり
    。
11. （１１）はかりにおいて、 フレームと、 ベースと、 前記ベースを前記フレームに連結する複数のばねと、 前記フレームによって回転自在に支持されたシャフトと
    、 物品支持トレーと、 前記トレーを前記ベースに連結する複数の可撓性部材と
    、 前記可撓性部材の１つに取付けられたトランスデューサ
    と、 前記フレームによって支持されかつ前記シャフトを駆動
    係合するモータと、 前記シャフトに取付けられたカムと、 前記フレームに回転自在に支持され、かつ前記カムに係
    合するリンクと、 前記ベースから吊下がるフィンガと、 前記フィンガによって支持されかつ前記ベースと前記フ
    レームとの間に延びる第１板と、前記フレームによって
    支持されかつ前記第１板と前記リンクとの間に延びる第
    ２板と、を有し、 前記モータが前記シャフトを駆動する際、前記カムが前
    記リンクを前記第２板に係合するように駆動して前記第
    １板を前記フィンガに係合させる、 ことを特徴とするはかり。
12. （１２）請求項１１記載のはかりにおいて、前記第１板
    および前記第２板が板ばねであることを特徴とするはか
    り。
13. （１３）振動トレー式はかりにおいて、フレームと、分
    離ばねによってフレームに取付けられたベースと、可撓
    性部材によってベースに連結されたトレーと、可撓性部
    材の撓みの程度に応答して電圧を発生するように可撓性
    部材に連結されたトランスデューサと、計量すべき目的
    物をトレーに対して出し入れする搬送機構と、トレーを
    振動する機構と、トランスデューサによって発生された
    電圧に応答してトレーの物品の重量を決定する計算装置
    と、を有し、前記振動機構が前記トレーから吊下がるフ
    ィンガと、前記ベースに回転自在に取付けられかつ前記
    フィンガに係合するリンクと含む、ことを特徴とする振
    動トレー式はかり。
14. （１４）請求項１３記載のはかりにおいて、前記フィン
    ガが当接部分を有し、前記アームは当接部分によって係
    合されるショルダを有し、それによつて前記アームが第
    １位置にあるとき、前記トレーが定位置にロックされ、
    そこで前記可撓性部材が位置エネルギを有する、ことを
    特徴とするはかり。
15. （１５）請求項１４記載のはかりにおいて、前記アーム
    が第１方向に枢動される際、前記フィンガおよび前記ア
    ームが互いに分離され、前記フィンガが第２位置に移動
    され、前記可撓性部材の前記位置エネルギが前記トレー
    の運動エネルギに変換されることを特徴とするはかり。
16. （１６）請求項１５記載のはかりにおいて、前記アーム
    が第２枢動方向に枢動されるとき、前記アームは前記フ
    ィンガに接触して前記フィンガを前記ショルダに向かっ
    て押圧して前記フィンガを前記第２位置から前記第１位
    置に移動させるように前記ショルダに隣接して傾斜した
    当接表面を有することを特徴とするはかり。
17. （１７）トランスデューサと、計量すべき目的物をトレ
    ーに対して出し入れする搬送機構と、トレーを振動する
    機構と、トランスデューサによって発生された電圧に応
    答してトレーの物品の重量を決定する計算装置と、を有
    し、前記ベースから吊下がるフィンガと、前記フィンガ
    によって支持されかつ前記ベースおよび前記フレームの
    間に延びる板と、前記フレームによって支持された第２
    板と、トレーが振動していないとき第１および第２板を
    互いに結合させかつトレーが振動しているとき前記第１
    および第２板を互いに分離させる手段と、を有すること
    を特徴とする振動トレー式はかり。
18. （１８）請求項１７記載の振動トレー式はかりにおいて
    、前記板が板ばねであることを特徴とする振動トレー式
    はかり。
19. （１９）トランスデューサと、計量すべき目的物をトレ
    ーに対して出し入れする搬送機構と、トレーを振動する
    機構と、トランスデューサによって発生された電圧に応
    答してトレーの物品の重量を決定する計算装置と、を有
    し、前記フレームに回転自在に支持されたシャフトを含
    み、前記搬送機構は可逆モータを含み、前記シャフトに
    取付けられたシャフトと、前記シャフトに同心的配置し
    た第１プーリと、前記モータを前記第１プーリに連結す
    る駆動手段と、前記モータが第１方向に前記第１プーリ
    を駆動するとき前記シャフトが駆動されるように前記第
    １プーリと前記シャフトとの間に取付けられた一方向ベ
    アリングと、前記シャフトに取付けられたカムと、前記
    ベースによって支持されかつ前記カムに係合するカムフ
    ォロワを有するリンクと、前記トレーから吊下がりかつ
    前記リンクに係合するフィンガと、を有し、前記第１方
    向の前記シャフトの回転の際、前記リンクが前記フィン
    ガに相互作用して前記トレーの振動を生じさせ、前記シ
    ャフトのまわりに配置されかつ前記物品搬送機構に連結
    された第２プーリと、前記第２プーリを前記可逆モータ
    に連結する駆動手段と、前記モータによって前記第２プ
    ーリが回転される際前記搬送機構が駆動されるように前
    記第２プーリと前記シャフトとの間に取付けられた第２
    一方向ベアリングと、を有する、ことを特徴とする振動
    トレー式はかり。
20. （２０）請求項１９記載のはかりにおいて、前記リンク
    はカムフォロワを持つ第１アームと前記フィンガに係合
    する第２アームとを持つほぼＬ形状であることを特徴と
    するはかり。
21. （２１）請求項２０記載のはかりにおいて、カムが輪郭
    形成した表面を持つ開口を有し、前記カムフォロワが前
    記開口内に受入れられていることを特徴とするはかり。