JPH083440B2 - 振動トレー式はかり用振動およびロッキング装置 - Google Patents

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
行する傾向にある。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。本明細書で正確とは
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
に適合するために、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。１つのそのような
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」の出願番号第073,790
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た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。可撓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。

本発明は、フレームと、分離ばねを介してフレームに
連結されたプレートと、プレートと連結されたベース
と、可撓性部材を介してプレート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させ
るように可撓性部材に取付けら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、トレーを振動させる機構と、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する振動トレー式はかりに
おいて、前記トレーを振動させる機構が、トレーから垂
下したフィンガと、ベースに回動自在に取付けられ且つ
フィンガに係合するリンクとを含むことを特徴とする振
動トレー式はかりを提供する。

本発明の好適な観点では、前記フィンガが当接部分を
有しており、前記リンクが当接部分によって係合される
ショルダを有しており、前記リンクのショルダが当接部
分に係合するとき、トレーは、トレーが位置エネルギを
有する位置にロックされる。

本発明の別の好適な観点では、前記リンクが一方向に
枢動されると、前記フィンガはリンクから離され、トレ
ーの前記位置エネルギが運動エネルギに変換される。

本発明のさらに別の好適な観点では、前記リンクに
は、リンクが前記一方向と反対方向に枢動されると、フ
ィンガを、フィンガがリンクから離されている位置か
ら、ショルダが当接部分に係合する位置に移動させるた
めに、フィンガに接触しフィンガをショルダに押付ける
傾斜当接面が、ショルダに隣接して設けられている。

また、本発明は、フレームと、分離ばねを介してフレ
ームに連結されたプレートと、プレートに連結されたベ
ースと、可撓性部材に介してプレートに連結されたトレ
ーと、可撓性部材の撓みの程度に応答して電圧を発生さ
せるように可撓性部材に取付けら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、トレーを振動させる機構と、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する振動トレー式はかりに
おいて、前記フレームに回転可能に支持されたシャフト
を含み、前記搬送機構は、可逆モータと、前記シャフト
に取付けられ、スリーブ部分を備えた第１のプーリと、
可逆モータを第１のプーリに連結する駆動手段と、第１
のプーリとシャフトとの間に設けられ、可逆モータが第
１のプーリを一方向に駆動させるときシャフトを駆動さ
せる第１の一方向ベアリングと、シャフトに取付けられ
たカムと、ベースによって支持され、カムと係合するカ
ムフォロワを備えたリンクと、トレーから垂下したフィ
ンガとを有し、該フィンガは、シャフトが前記一方向に
回転するときリンクがフィンガに作用してトレイを振動
させるように、リンクに係合されており、第１のプーリ
のスリーブ部分に取付けられ、前記搬送機構に連結され
た第２のプーリと、第２のプーリと第１のプーリのスリ
ーブ部分との間に設けられ、可逆モータが第１のプーリ
を前記一方向と反対方向に駆動させるとき第２のプーリ
を回転させて前記搬送機構を駆動させる第２の一方向ベ
アリングとをさらに有することを特徴とする装置を提供
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24の１つに隣接する
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、ほぼ平行四
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。トランスデューサ
33が１つの可撓性部材30の側部32の少なくとも１つに取
付けられている。このトランスデューサは電圧がトラン
スデューサの曲げによって発生されるような圧電装置の
ようなディバイスである。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40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50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ピン62を支持している。アイ
ドラプーリ64がピン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フト70を
受入れている。プーリ72がシャフト70上に配置され、プ
ーリ72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フトはプーリ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にかけられてプーリ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92を
支持している。光電検出器95がトレー40のすぐ下に配置
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、ピン100が対となったアームの間に延びてそ
れらを結合し、各ピ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98の１つ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
ているのはコネクタ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内に受入れられたピン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134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１つ140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156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はばね160であり、ばね
はカムの開口164内に受入れられた１つのタング162、お
よび支柱66の開口168内に受入れられた他のタング166を
有する。ばねは第７図で見て時計方向にカム154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、はかり12は、振動
をロックし（停止させ）および始動させるための、シャ
フト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を含み、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、シャフト178がこの支持体に取付け
られている。ほぼＶ形状リンク180が、摩擦ベアリング1
79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。ほぼ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
171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40をベース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3
0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19
8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20
0がフレーム18によって支持され、支柱から延びるピン2
02を有する。ほぼ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２脚207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208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2
18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1
8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224および
ディスプレー226を有し、ディスプレーで、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22
1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ューサ33からの出力を受け、かつゼ
ロクロシング検出器230に接続されている。バンドパス
フィルタ228は、圧電トランスデューサ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
はゼロクロシング検出器230であり、ゼロクロシング検
出器はバンドパスフィルタから受取った信号を矩形波に
変換する。ゼロクロシング検出器230はエッジ検出器232
に接続されており、エッジ検出器232はゼロクロシング
検出器によって発生された各矩形波のエッジを検出す
る。エッジ検出器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234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およびエッ
ジ検出器232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タ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フォトセンサ33によって感知されな
くなった後、ワンショッソ241が再びフリップフロップ2
42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1
34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、シャフト70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1
02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、郵便物をベルト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間にく
ると、フォトセンサ95は信号をコンピュータ222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86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70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、140およびカム154およびカム170
は半回転だけやはり回転される。

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132、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を横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1
40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つをカム表面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1
28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をトレーの開口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、
スキー部材110を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、スキー部材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、スキー部材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22
0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202を中心とし
て回転され、第１脚206を板ばね214、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196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182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40の
振動を生じさせる。計量が行われた後、シャフト70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
しかつばね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18
6は輪郭形成した表面174に従い、それによってアーム18
2を時計方向に押す。このことが起こると、長方形部分1
96は傾斜した部分188に沿って振動し、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ューサ33に
よって発生される。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
ランスデュ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、
重量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、トランスデューサ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。トランスデューサ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、トランスデューサは、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10
2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ューサ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、少なくとも１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内にプログラム
されており、約0.024秒である。遅延後ゼロクロシング
の周波数、すなわち周期が電子コントローラ221によっ
て決定される。ゼロクロシ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112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ー部材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トレー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1
69が再び付勢されて、トレー40を、郵便物112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
はトランスデューサ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＝C₁（T²−T_o ²）＋C₂（T²−T_O 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。T₀,C₁,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C₁は次の公式で与えられ
る。

C₁＝K/（４π^２）、 （２） ここでは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、T₀は次の公式で与えられる。

T₀ ²＝（４π^２）Mp/k、 （３） ここでMpはトレー40の質量である。

ばねが２つの分離した質量ｍおよびＭに取付けられて
いるとき、その振動周期は T²＝４π^２μ/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（質量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。コンパックモデル286PCのような多数の標準の市
販コンピュータの任意の１つ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。トランスデュ
ーサ33はバンドパスフィルタ228によってろ波され、ゼ
ロクロシング検出器230に加えられる電圧を出力し、ゼ
ロクロシング検出器は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
の持続時間はエッジ検出器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。エッジ検出器137は、矩
形波の各エッジが検出されたとき、ゼロクロシングを表
すパルスを出力する。これらの出力はカウンタ138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シング信号をコンピュータ
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
がディスプレー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
6500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160
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116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。

このとき生じる他の運動はリンク204に対するカム220
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212はリンク
をピン202を中心として反時計方向に回転させ、第１脚2
06が第１脚と支持200の水平延長部分との間に板ばね21
6、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）。ディスプレ
ーが設定され（254）、最初の郵便物が通過したか否か
の質問がなされる（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（264）。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
ロシングがクリアされ（278）、クロシングが準備状態
にあるか否かの質問がなされる（280）。もしなされて
いるならば、クロシングが可能にされる（284）。これ
が最後のゼロクロシングか否かの質問がなされ（28
6）、もしそうでないならば、クロシング準備のシーケ
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
運ぶために始動され、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
便物か否かの質問がなされる（302）。もし最後の郵便
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分当たり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。 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ューサによって発
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
を記載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。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（18）と、分離ばね（20）を介し
   てフレーム（18）に連結されたプレート（24）と、プレ
   ート（24）に連結されたベース（50）と、可撓性部材
   （30）を介してプレート（24）に連結されたトレー（4
   0）と、可撓性部材（30）の撓みの程度に応答して電圧
   を発生させるように可撓性部材（30）に取付けられたト
   ランスデューサ（33）と、計量すべき目的物をトレー
   （40）に対して出し入れする搬送機構と、トレー（40）
   を振動させる機構（169）と、トランスデューサ（33）
   によって発生された電圧に応答してトレー（40）の物品
   の重量を決定する計算装置（222）とを有する振動トレ
   ー式はかりにおいて、 前記トレーを振動させる機構（169）が、トレー（40）
   から垂下したフィンガ（194）と、ベース（50）に回動
   自在に取付けられ且つフィンガ（194）に係合するリン
   ク（180）と、を含むことを特徴とする振動トレー式は
   かり。
2. 【請求項２】前記フィンガ（194）が当接部分（196）を
   有しており、前記リンク（180）が当接部分（196）によ
   って係合されるショルダ（192）を有しており、前記リ
   ンク（180）のショルダ（192）が当接部分（196）に係
   合するとき、トレー（40）は、トレー（40）が位置エネ
   ルギを有する位置にロックされることを特徴とする請求
   項１記載の振動トレー式はかり。
3. 【請求項３】前記リンク（180）が一方向に枢動される
   と、前記フィンガ（194）はリンク（180）から離され、
   トレー（40）の前記位置エネルギが運動エネルギに変換
   されることを特徴とする請求項２記載の振動トレー式は
   かり。
4. 【請求項４】前記リンク（180）には、リンク（180）が
   前記一方向と反対方向に枢動されると、フィンガ（19
   4）を、フィンガ（194）がリンク（189）から離されて
   いる位置から、ショルダ（192）が当接部分（196）に係
   合する位置に移動させるために、フィンガ（194）に接
   触しフィンガ（194）をショルダ（192）に押付ける傾斜
   当接面（188）が、ショルダ（192）に隣接して設けられ
   ていることを特徴とする請求項３記載の振動トレー式は
   かり。
5. 【請求項５】フレーム（18）と、分離ばね（20）を介し
   てフレーム（18）に連結されたプレート（24）と、プレ
   ート（24）に連結されたベース（50）と、可撓性部材
   （30）に介してプレート（24）に連結されたトレー（4
   0）と、可撓性部材（30）の撓みの程度に応答して電圧
   を発生させるように可撓性部材（30）に取付けられたト
   ランスデューサ（33）と、計量すべき目的物をトレー
   （40）に対して出し入れする搬送機構と、トレー（40）
   を振動させる機構（169）と、トランスデューサ（33）
   によって発生された電圧に応答してトレー（40）の物品
   の重量を決定する計算装置（222）と、を有する振動ト
   レー式はかりにおいて、 前記フレーム（18）に回転可能に支持されたシャフト
   （70）を含み、 前記搬送機構は、可逆モータ（84）と、前記シャフト
   （70）に取付けられ、スリーブ部分を備えた第１のプー
   リ（72）と、可逆モータ（84）を第１のプーリ（72）に
   連結する駆動手段と、第１のプーリ（72）とシャフト
   （70）との間に設けられ、可逆モータ（84）が第１のプ
   ーリ（72）を一方向に駆動させるときシャフト（70）を
   駆動させる第１の一方向ベアリング（74）と、シャフト
   （70）に取付けられたカム（170）と、ベース（50）に
   よって支持され、カム（170）と係合するカムフォロワ
   （186）を備えたリンク（180）と、トレー（40）から垂
   下したフィンガ（194）とを有し、該フィンガ（194）
   は、シャフト（70）が前記一方向に回転するときリンク
   （180）がフィンガ（194）に作用してトレイ（40）を振
   動させるように、リンク（180）に係合されており、第
   １のプーリのスリーブ部分に取付けられ、前記搬送機構
   に連結された第２のプーリ（78）と、第２のプーリ（7
   8）と第１のプーリ（72）のスリーブ部分との間に設け
   られ、可逆モータ（84）が第１のプーリ（72）を前記一
   方向と反対方向に駆動させるとき第２のプーリ（78）を
   回転させて前記搬送機構を駆動させる第２の一方向ベア
   リング（80）とをさらに有することを特徴とする装置。