JP2007064704A - 組合せ秤および組合せ計量方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者の手により被計量物を計量装置に投入する組合せ秤または組合せ計量方法であって、計量部を増やすことなく適宜に組合せ演算の要素数を増やすことが可能な組合せ秤または組合せ計量方法を提供する。
【解決手段】 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、前記計量部のそれぞれに保持された被計量物の重量を検出する保持重量検出装置と、制御装置と、被計量物を保持し計量する外部計量装置の計量結果を受け取るための通信装置と、を備え、前記制御装置は、前記計量部の計量値を用いて第１の組合せ演算を行い、前記第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には、前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて第２の組合せ演算を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組合せ秤および組合せ計量方法に関する。より詳しくは、被計量物の投入を作業者の手により行う組合せ秤および組合せ計量方法に関する。

組合せ秤は、計量を行う被計量物の計量部（計量ホッパ、計量トレイ）への投入（移送）方法の違いにより、自動式、半自動式、手動式に大別される。自動式は、計量部への被計量物の投入と排出を自動（機械制御）で行う。半自動式では、計量部への被計量物の投入は作業者の手で行い、被計量物の排出は自動で行う。手動式では、物品の計量部への投入と物品の排出（取り出し）の両方を作業者の手で行う。

半自動式の組合せ秤として、特許文献１に開示された半自動式組合せ秤がある。該半自動式組合せ秤は、制御装置と複数の計量部を有している。作業者は、手を使って組合せ秤に被計量物を投入する。制御装置は計量部に投入された被計量物の重量を検出する。制御装置は、検出された重量を要素として組合せ演算を行い、合計重量が所定の条件を満たすものの中から最も適した組合せを選び、対応する計量部から被計量物を包装機へと排出する。

半自動式組合せ秤では、人の手で被計量物が組合せ秤に投入されるため、単体重量が大きく不定形な被計量物や機械によるハンドリングが難しい被計量物（例えば、ブロック状の鶏肉やイカ、タコ等）を取り扱う上で好適である。
実公平６−３１３８０号公報

前記従来の構成において、組合せ演算を行っても条件を満たす組合せが得られない場合、計量ホッパ内の被計量物を入れ替える必要があり、このために計量ホッパから被計量物を強制的に排出するか、手で取り除かねばならなかった。かかる入れ替えの作業は煩雑である上、交換や強制排出を行う間は包装機への排出が停止するため、作業効率が十分に上がらない場合があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、作業者の手により被計量物を計量装置に投入する組合せ秤または組合せ計量方法であって、被計量物を入れ替える作業を減らすことが可能な組合せ秤または組合せ計量方法を提供することを目的としている。

本発明者らは、半自動式組合せ秤における作業効率を向上すべく鋭意検討を行った。ここで、組合せ演算において、要素数（ｍ個からｎ個を取り出す組合せ_ｍＣ_ｎを考えたときのｍ）を増やすと、組合せの数が増え、条件を満たす組合せが得られる確率が上昇するため作業効率も向上すると考えられる。要素数を増やすための最も簡明な方法は、計量部の数を増やすことである。しかしながら、計量部はモータやゲート等を利用した自動排出機構を有しており、構造が複雑で価格も高い。計量部を追加すれば、装置が大きくなり、製造コストも高価になるという問題が生じる。そこで、本発明者らは、計量部とは異なり、自動排出機構を有さない簡単な構成の外部計量装置（上皿秤のような一般の計量装置）を利用することに想到した。

本発明では、外部計量装置による被計量物の計量値を組合せ秤に入力し、必要に応じて組合せ演算に参加させる。通常時は、計量部の計量値のみを要素として組合せ演算（第１の組合せ演算）を行う。第１の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られない場合にのみ、外部計量装置の計量値を追加して組合せ演算（第２の組合せ演算）を行う。第２の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られれば、作業者の手で外部計量装置が保持する被計量物が計量部に追加投入され、包装機へと排出される。

半自動式組合せ秤では、常に作業者が傍にいるため、作業者の手で外部計量装置から組合せ秤へと被計量物を移送できる。外部計量装置は人手により被計量物を載せて計量するだけの機能しかなく、被計量物を下ろすのも人手に依存しなければならない。外部計量装置を使用すると組合せの数は多くなるものの、作業性が悪くなるため通常は使用しない。本発明では、条件を満たす組合せがない場合にのみ、外部計量装置を補助的に使用する。かかる構成では、外部計量装置自体が計量部のような自動排出装置を備える必要がないため、構成も単純かつ小型で安価なものが使用できる。したがって、小型・安価な装置により、実質的に組合せ演算の要素数を増やすことができる。

半自動式の組合せ秤を構造的に見ると、計量部に直接物品を投入するタイプと、計量部の上方に取り付けられた供給部に物品を投入するタイプがある。計量部に直接物品を投入するタイプは、条件を満たす組合せがなく再度組合せ計量を行う場合、計量部内の被計量物を手で入れ替えて再度組合せ計量を行うことができる。しかし、投入口が計量部の数だけ必要であるために数が多くなり、投入作業が煩雑となる。これに対し、２個の計量部を対にし、その上方に供給部を取り付け、作業者が供給部に被計量物を投入する半自動式組合せ秤がある。供給部には２個のゲートが取り付けられ、これが選択的に開かれることでそれぞれの計量部に被計量物が投入される。かかる構成では、投入口および供給部の数が計量部の半分となり投入作業が楽になる。しかしながらかかる構成では、条件を満たす組合せがない場合に、供給部が邪魔になって計量部中の被計量物を入れ替えることができない。したがって、従来の構成では、条件を満たす組合せが得られない場合、被計量物を強制的に排出して回収し、空になった計量部に新たな被計量物を投入して組合せ演算を行う必要があり、作業が煩雑であった。

本発明は、後者のように供給部を備えた半自動式組合せ秤について特に好適である。すなわち、外部計量装置により被計量物を計量し、供給部を通じて計量部へと追加投入すれば、所望重量の被計量物を排出できる。追加投入する量は外部計量装置を利用して調整することができるため確実に条件を満たす組合せが得られる。よって、投入作業の効率化と組合せ計量の効率化の両立が可能となる。

上記課題を解決するために、本発明に係る組合せ秤は、被計量物を保持し排出する複数の計量部と、前記計量部のそれぞれに保持された被計量物の重量を検出する保持重量検出装置と、制御装置と、被計量物を保持し計量する外部計量装置の計量結果を受け取るための通信装置と、を備え、前記制御装置は、前記計量部の計量値を用いて第１の組合せ演算を行い、前記第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には、前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて第２の組合せ演算を行う。

上記組合せ秤において、さらに、作業者の手で投入された被計量物を保持し排出する複数の供給部を備え、前記供給部が前記制御装置の制御に基づいて前記計量部に被計量物を供給してもよい。

上記組合せ秤において、前記計量部は２個が対になって１個の計量ホッパを構成し、前記供給部は前記計量ホッパのそれぞれの計量部に対し前記制御装置の制御に基づいて選択的に被計量物を投入可能に構成されていてもよい。

上記組合せ秤において、さらに、排出予定部位指示装置を有し、前記制御装置は、前記第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せである最適組合せが得られた場合に、前記排出予定部位指示装置により、前記最適組合せに参加する計量部および外部計量装置を作業者に報知してもよい。

上記組合せ秤において、さらに、前記制御装置に指示を与えるためのトリガースイッチを有し、前記制御装置は、前記報知を行った後、前記トリガースイッチからの入力に基づき、前記最適組合せに参加する計量部へ被計量物を投入し、計量部の計量値を再検出して再度第１の組合せ演算を行ってもよい。

上記組合せ秤において、さらに、載せ替え指示装置を備え、前記制御装置は、前記第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せが得られなかった場合に、前記載せ替え指示装置により、前記外部計量装置に載置されている被計量物を載せ替えるべき旨を作業者に指示し、前記トリガースイッチからの入力に基づき前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて再度第２の組合せ演算を行ってもよい。

上記組合せ秤において、前記制御装置は、組合せ目標重量と計量部の計量値とに基づいて前記外部計量装置の保持する被計量物の重量の目標範囲である外部計量目標範囲を演算し、前記制御装置は、前記通信装置を介して、前記外部計量目標範囲を前記外部計量装置に出力してもよい。

上記組合せ秤において、さらに、表示装置を備え、前記制御装置は、組合せ目標重量と計量部の計量値とに基づいて前記外部計量装置の保持する被計量物の重量の目標範囲である外部計量目標範囲を演算し、前記制御装置は、前記外部計量目標範囲を前記表示装置に表示させてもよい。

上記組合せ秤において、最適組合せに参加する計量値の数が実質的に固定されており、前記制御装置は、最適組合せに参加する計量値の数より１少ない数の計量値を組合せた場合の計量値の合計である仮組合せ合計重量の最大値と組合せ条件の下限との差分を外部計量目標範囲の下限とし、仮組合せ合計重量の最小値と組合せ条件の上限との差分を外部計量目標範囲の上限とする、請求項７あるいは８に記載の組合せ秤。

また、本発明の組合せ計量方法は、複数の計量部に被計量物を保持させるステップと、１または複数の外部計量装置に被計量物を保持させるステップと、前記計量部に保持された被計量物の重量を検出するステップと、前記外部計量装置に保持された被計量物の重量を検出するステップと、前記計量部の計量値を用いて第１の組合せ演算を行うステップと、第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られた場合には最適組合せに参加する計量部から被計量物を排出するステップと、第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて第２の組合せ演算を行うステップと、第２の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られた場合には最適組合せに参加する計量部および外部計量装置を報知するステップと、最適組合せに参加する外部計量装置が保持する被計量物を作業者の手を介して最適組合せに参加する計量部に投入し最適組合せに参加する計量部から被計量物を排出するステップと、を有する。

本発明は、上記のような構成を有し、以下のような効果を奏する。すなわち、作業者の手により被計量物を計量装置に投入する組合せ秤または組合せ計量方法であって、被計量物を入れ替える作業を減らすことが可能な組合せ秤または組合せ計量方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
［装置構成］
図１は、本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す上面図である。図２は、本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す正面図である。図３は、本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す側面図である。図４は、本発明の第１実施形態の組合せ秤における制御系統の概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図１乃至図４を参照しながら、本実施形態の組合せ秤について、ハードウェアと制御系統に分けて説明する。なお、図１乃至図３には、本実施形態の組合せ秤の向き（前後左右上下）が記入されているが、向きはあくまで説明上便宜的に付してあるものであって、具体的な構成を限定するものではない。

最初に、ハードウェアについて以下に説明する。図１乃至図３に示す通り、本実施形態の組合せ秤１００は、被計量物の組合せ計量を行う本体１０３と、装置の制御用パラメータの入力や作動状況の出力を行う入出力装置１０４と、本体１０３から排出される被計量物を搬送する搬送装置１０５と、を備えている。本体１０３は、矩形状の底部と該底部の後端に立設された矩形状の側部とを有する基台１２０と、この側部の上端に前方に延びるように配設された略矩形状の天板１０２と、天板１０２の中央部に左右方向に一列に並ぶように天板１０２を貫通して配設された８個の供給ホッパ１０７（供給部）と、供給ホッパ１０７のそれぞれの下方に配設され基台１２０に支持された８個の計量ホッパ１０８と、基台１２０の側部に格納され計量ホッパ１０８のそれぞれに連接する８個の計量重量センサ１０９（保持重量検出装置）と、を有する。計量ホッパ１０８は、２個の独立した収納部１２３ａ、１２３ｂ（計量部）を備えている。基台１２０の側部には制御基板１１０（制御装置）も格納されている。天板１０２の上面にはそれぞれの供給ホッパ１０７に対応して８個の投入口１０６が一列に並んで開口している。供給ホッパ１０７は、図示されないモータによって開閉駆動される２個のゲート（図示せず）を有している。該２個のゲートはそれぞれ独立して開閉が可能であり、どちらか一方を開くことで、被計量物を計量ホッパ１０８の一方の収納部１２３ａ、１２３ｂに選択的に投入できるように構成されている。計量ホッパ１０８は、それぞれの収納部１２３ａ、１２３ｂに、図示されないモータによって開閉駆動される計２個のゲート（図示せず）を有している。該２個のゲートはそれぞれ独立して開閉が可能であり、どちらか一方を開くことで、収納部１２３ａ、１２３ｂから被計量物を選択的に排出できるように構成されている。なお、両方を開けば、両側の収納部１２３ａ、１２３ｂから被計量物が排出される。搬送装置１０５は、基台１２０により支持され、計量ホッパ１０８の配列方向とベルトの走行方向が平行になるように計量ホッパ１０８の下方に配設されている。入出力装置１０４は、基台１２０の側部に配設されている。天板１０２の上面には、投入口１０６のそれぞれに対応する投入口表示灯１１１と、２つの上皿秤載置部１２３（外部計量装置載置部）と、それぞれの上皿秤載置部１２３に対応する上皿秤表示灯１０３とが設けられている。投入口表示灯１１１および上皿秤表示灯１０３は、排出予定部位指示装置に相当する。組合せ秤１００の使用時には、上皿秤載置部１２３に上皿秤１０１（外部計量装置）が載置される。上皿秤載置部１２３には図示されないコネクタが設けられており、上皿秤１０１とケーブル等で接続可能となっている。天板１０２の上面には、外部スイッチ１２２（トリガースイッチ）も設けられている。基台１２０の側部の一端には、入出力装置１０４が配設されている。なお、上皿秤１０１は、本実施形態においては組合せ秤１００の構成要素ではないが、本発明の組合せ秤は、構成要素として上皿秤を含む構成としてもよい。上皿秤１０１は、組合せ秤１００の使用時以外には、通常の上皿秤として使用できるため、ユーザーの経済的負担が軽減される。

本実施形態の組合せ秤１００が計量する被計量物は特に限定されないが、ブロイラー等の精肉、モンゴイカやカツオ等の魚介類等の計量に特に適している。供給ホッパ１０７、計量ホッパ１０８、計量重量センサ１０９の個数は複数であれば特に限定されない。上皿秤載置部１２３および上皿秤表示灯１０３の数は特に限定されず、１個でも３個以上でもよい。入出力装置１０４には、一例として同一画面上で動作状況の確認と設定ができる液晶タッチパネルを用いる。入出力装置を一体として構成する必要は必ずしもなく、入力と出力を別個の装置で行ってもよい。搬送装置１０５には、一例としてベルトコンベアを用いるが、本体１０３から排出された被計量物を図示されない包装機へ搬送することができるものであればよい。供給ホッパ１０７や計量ホッパ１０８が円周上に配設される場合には、搬送装置１０５は、重力により被計量物を集合させて排出する逆円錐形シュート等であってもよい。計量重量センサ１０９には、例えばロードセルが用いられる。投入口表示灯１１１および上皿秤表示灯１０３には、例えば電球や発光ダイオードが用いられる。

次に制御系統について説明する。図中の矢印は信号が伝達される方向を示す。図４に示すとおり、本実施形態の組合せ秤１００の制御系統は、制御基板１１０と、入出力装置１０４と、供給ホッパ１０７_１〜８と、計量ホッパ１０８_１〜８と、計量重量センサ１０９_１〜８と、搬送装置１０５と、外部スイッチ１２２と、投入口表示灯１１１_１〜８と、上皿秤表示灯１０３_１〜２と、を備えている。制御基板１１０は、制御部１１２と、記憶部１１３と、通信インターフェース部１２１（通信装置）と、供給ホッパゲート駆動回路１１４と、計量ホッパゲート駆動回路１１５と、Ａ／Ｄ変換回路１１６と、搬送装置駆動回路１１７と、Ｉ／Ｏ回路１１８と、表示灯駆動回路１１９と、を有している。制御部１１２には、例えばＣＰＵが用いられる。記憶部１１３には、例えば内部メモリが用いられる。

記憶部１１３、通信インターフェース部１２１、入出力装置１０４、Ｉ／Ｏ回路１１８はそれぞれ、制御部１１２と接続されている。Ａ／Ｄ変換回路１１６は、アナログ信号をデジタル信号に変換して制御部１１２へ送る。供給ホッパゲート駆動回路１１４、計量ホッパゲート駆動回路１１５、搬送装置駆動回路１１７、表示灯駆動回路１１９は、制御部１１２からの制御信号を受け取ることができるように、制御部１１２と接続されている。

供給ホッパゲート駆動回路１１４は、供給ホッパ１０７_１〜８の２個のゲートをそれぞれ選択的に駆動するモータと接続されている。計量ホッパゲート駆動回路１１５は、計量ホッパ１０８_１〜８の収納部１２３ａ、１２３ｂが備えるゲートを選択的に駆動するモータと接続されている。Ａ／Ｄ変換回路１１６は、計量重量センサ１０９_１〜８と接続されている。搬送装置駆動回路１１７は、搬送装置１０５と接続されている。Ｉ／Ｏ回路１１８は、包装機および外部スイッチ１２２と接続されている。表示灯駆動回路１１９は、投入口表示灯１１１_１〜８および上皿秤表示灯１０３_１〜２を点灯及び消灯できるように投入口表示灯１１１_１〜８および上皿秤表示灯１０３_１〜２と接続されている。また、通信インターフェース部１２１は、上皿秤１０１_１〜２と接続されている。

以下、図４を参照しながら、制御基板１１０の動作の概略について説明する。制御部１１２に対し、入出力装置１０４から、組合せ目標重量や運転速度の条件を示すパラメータ等が入力される。制御部１１２は、受け取ったパラメータ等を記憶部１１３に記憶させる。記憶されたパラメータ等は、制御部１１２によって読み出され、必要に応じて入出力装置１０４に出力され、作業者によって確認される。また、記憶部１１３には、組合せ演算を行うためのプログラム等も記憶されている。制御部１１２は、供給ホッパゲート駆動回路１１４へと制御信号を与えることにより供給ホッパ１０７_１〜８のゲート開閉を制御する。計量重量センサ１０９_１〜８は計量ホッパ１０８_１〜８の重量を検出してＡ／Ｄ変換回路１１６に送信する。計量重量センサ１０９_１〜８から送られたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１６によりデジタル信号へと変換されて、制御部１１２へと送られる。制御部１１２は、被計量物の投入前後における計量ホッパ１０９_１〜８の重量の増加分を演算し、演算結果を、被計量物が投入された収納部１２３ａ、１２３ｂが保持する被計量物の重量（計量値）として記憶する。上皿秤１０１が保持する被計量物の重量（計量値）は、通信インターフェース部１２１を通じて制御部１１２へと送られる。制御部１１２は、記憶部１１３に記憶されているプログラムと、読み込まれた計量値を用いて、組合せ演算を行う。また、必要な場合には、制御部１１２はＩ／Ｏ回路１１８を介して外部スイッチ１２２から受け取る入力のタイミングに合わせて組合せ演算を行う。制御部１１２は、処理結果に基づき必要に応じて、表示灯駆動回路１１９を介して、投入口表示灯１１１_１〜８および上皿秤表示灯１０３_１〜２を点灯・消灯させる。制御部１１２は計量ホッパゲート駆動回路１１５を介して、計量ホッパ１０８_１〜８のゲート開閉を制御する。制御部１１２は、必要に応じて、処理結果を入出力装置１０４に出力する。制御部１１２は、搬送装置駆動回路１１７を介して搬送装置１０５の動作を制御する。制御部１１２はＩ／Ｏ回路１１８を介して包装機から排出命令信号を受け取り、包装機へ排出完了信号を送る。以上の動作により、制御基板１１０は、上皿秤１０１_１〜２が保持する被計量物の重量を検出し、包装機と連動しながら、計量ホッパ１０８_１〜８が保持し排出する被計量物の重量を検出、制御して組合せ秤を運転する。

なお、本実施形態の組合せ秤において、制御基板１１０、制御部１１２、記憶部１１３の数は１個である。しかし、制御基板、制御部、記憶部は複数であってもよい。制御基板、制御部、記憶部による制御は、集中制御であっても分散制御であってもよい。
［組合せ計量の概略と用語の定義］
以下、組合せ計量の概略を述べる。組合せ計量では、まず計量部が多数用意される。個々の計量部に被計量物が投入され、計量される。個々の計量部が保持する被計量物の重量を、計量値と呼ぶ。一連の計量部から１個または複数個を取り出す組合せのそれぞれにつき、計量値を合計した重量（組合せ合計重量）が演算される。組合せ合計重量は組合せの数だけ存在する。得られた多数の組合せ合計重量の中から、条件に最も適した組合せ合計重量が選ばれる。選ばれた組合せ合計重量に対応する組合せを、最適組合せと呼ぶ。最後に、最適組合せに参加する計量部から被計量物が排出される。組合せ計量によれば、個々の計量値にばらつきがあっても、それを組み合わせることでばらつきを互いにキャンセルし、目標重量に近い重量の被計量物を排出できる、という利点がある。

条件はどのようなものであってもよいが、一般には、所定の上限と下限の範囲に入り、かつ１回の排出の目標重量（組合せ目標重量）に最も近くなるように、最適組合せが選ばれる。例えば、鶏肉の２ｋｇ詰め業務用パックを製造する場合、凍結による減少分を考慮して、下限および組合せ目標重量は、表示量に１％を加えた重量（例えば２０２０ｇ）とし、これに数％の幅（例えば２％）を加えた重量（例えば２０６０ｇ）が上限とされる。この場合、上限と下限の範囲に入るときに組合せ条件が満たされるものとする。組合せ条件を満たす組合せが複数ある場合には、その中から最も組合せ目標重量に近い合計重量となる組合せが最適組合せとして選ばれる。目標重量を下限とするのは、包装の表示量よりも少ない場合に不正な製品とされる場合があるためである。表示量よりも実際の量が多ければ、歩留まりが悪くなるものの、不正な製品として問題にされることは防止できる。
［動作の概略］
以上のような構成を有する本実施形態の組合せ秤１００の動作の概略について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、被計量物が鶏肉である場合を例として説明する。

まず、ブロイラー解体部や搬送装置を組合せてなる供給機（図示せず）から、小口に切断された鶏肉が図示されない貯留容器へと供給される。貯留容器に供給された鶏肉は、使用者（作業者）の手により、一から三個ずつを単位として、投入口１０６を通じて供給ホッパ１０７に投入される。上皿秤１０１にも同様に、一から三個の鶏肉が載置される。供給ホッパ１０７のゲートは通常時は閉じており、投入された鶏肉は供給ホッパ１０７内に保持される。制御基板１１０は、計量ホッパ１０８の収納部１２３ａまたは１２３ｂが空になっていれば、対応する供給ホッパ１０７のゲートを開いて鶏肉を収納部１２３ａまたは１２３ｂへと投入する。計量ホッパ１０８のゲートは通常時は閉じており、供給ホッパから投入された鶏肉は収納部１２３ａまたは１２３ｂ内に保持される。制御基板１１０は、計量重量センサ１０９を介して計量ホッパ１０８の重量を検出し、重量の増加分から収納部１２３ａまたは１２３ｂに保持された鶏肉の重量（計量値）を検出する。すなわち、計量ホッパ１０８のそれぞれについて、計量値は２個（収納部の数だけ）存在する。制御基板１１０は、得られた計量値を用いて第１の組合せ演算を行う。

第１の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せが得られた場合、制御基板１１０は、最適組合せに参加する収納部１２３ａまたは１２３ｂのゲートを開いて鶏肉を搬送装置１０５へと供給する。制御基板１１０は搬送装置１０５を順方向に駆動して、供給された鶏肉を図示されない包装機へと排出する。包装機への排出が完了すると、再び供給ホッパ１０７から計量ホッパ１０８へ鶏肉が投入され、組合せ演算と排出が行われる。作業者により供給ホッパ１０７への鶏肉の投入は連続的に行われる。かかる動作により、組合せ秤１００は、目標重量に略等しい重量の鶏肉を包装機へと排出する。

組合せ演算において組合せ条件を満たす組合せが得られなかった場合、制御基板１１０は、計量ホッパ１０８の計量値（収納部１２３ａ、１２３ｂの計量値）だけでなく、上皿秤１０１の計量値も利用して、第２の組合せ演算を行う。第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せが得られた場合には、作業者は制御基板１１０の誘導に従って、上皿秤１０１の載荷された鶏肉を計量ホッパ１０８に投入し、最適組合せに参加する計量ホッパ１０８から鶏肉が排出される。

第２の組合せ演算でも組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には、作業者により上皿秤１０１の鶏肉が載せ替えられ、再度第２の組合せ演算が行われる。載せ替えにあたっては、どの程度の重さの鶏肉を載せればよいかの目標が作業者に与えられる。
［特徴となる動作］
本実施形態の組合せ秤の主な特徴となる動作は、１）計量ホッパ１０８の計量値のみでは組合せ条件を満たす組合せが得られなかった場合に上皿秤１０１の計量値を加えて第２の組合せ演算を行うこと、２）第２の組合せ演算でも組合せ条件を満たす組合せが得られなかった場合には上皿秤１０１が保持する被計量物を載せ替えて再度第２の組合せ演算を行うこと、にある。図５は、本発明の第１実施形態の制御基板の動作プログラムの一例を示すフローチャートである。以下、図５を参照しつつ、本実施形態の組合せ秤の特徴となる動作について詳細に説明する。
１：第１の組合せ演算
組合せ秤の動作がスタートすると、通常であれば、上皿秤との組合せ処理中フラグはＯＦＦになっているので（ステップＳ１）、第１の組合せ演算ルーチンが実行される。該ルーチンでは、計量ホッパ１０８の計量値（収納部１２３ａ、１２３ｂの計量値）が記憶部１１３より読み込まれ（ステップＳ２）、計量ホッパ１０８の計量値のみを用いて組合せ演算（第１の組合せ演算）が行われる（ステップＳ３）。

第１の組合せ演算で条件を満たす組合せがある場合（ステップＳ４）には、最適組合せに参加する収納部１２３ａ、１２３ｂから被計量物が排出され（ステップＳ５）、包装機への排出が行われる（ステップＳ６）。包装機への排出後は、空になった収納部１２３ａ、１２３ｂへ供給ホッパ１０７から被計量物が投入され（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。なお、空の供給ホッパ１０７には、作業者により被計量物が投入される。被計量物が投入された収納部１２３ａ、１２３ｂの計量値は、計量重量センサの検出値に基づいて更新され、記憶部１１３に記憶される。

第１の組合せ演算で条件を満たす組合せがない場合（ステップＳ４）には、上皿秤との組合せ処理中フラグおよび上皿秤より計量値読み込み命令フラグがＯＮにされ（ステップＳ８〜Ｓ９）、判定（ステップＳ１）を経て、上皿秤の計量値を読み込むルーチン（ステップＳ１０〜Ｓ１５）が実行される。
２：上皿秤の計量値の読み込み
上皿秤の計量値を読み込むルーチンでは、上皿秤より計量値読み込み命令フラグの判定（ステップＳ１０）の後、上皿秤１０１の計量値が読み込まれ（ステップＳ１１）、計量値が安定していれば（ステップＳ１２）、計量値が記憶され（ステップＳ１３）、計量値読み込み完了フラグがＯＮにされ（ステップＳ１４）、上皿秤より計量値読み込み命令フラグがＯＦＦにされる（ステップＳ１５）。計量値が安定していなければ（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。上皿秤の計量値の読み込むルーチンが完了すると、判定（ステップＳ１、Ｓ１０）を経て、第２の組合せ演算を行うルーチン（ステップＳ１６〜Ｓ２５）が実行される。
３：第２の組合せ演算
第２の組合せ演算を行うルーチンでは、計量値読み込み完了フラグがＯＦＦにされ（ステップＳ１７）、計量ホッパ１０８の計量値と上皿秤１０１の計量値の両方を使って組合せ演算（第２の組合せ演算）が行われる（ステップＳ１８）。
３．１：条件を満たす組合せがある場合
第２の組合せ演算で条件を満たす組合せがあれば（ステップＳ１９）、最適組合せに参加する収納部１２３ａ、１２３ｂを有する計量ホッパ１０８に対応する投入口表示灯１１１と、最適組合せに参加する上皿秤１０１に対応する上皿秤表示灯１０３が点灯され（ステップＳ２０）、再投入入力待ちフラグがＯＮにされる（ステップＳ２１）。その後、判定（ステップＳ１、Ｓ１６）を経て、被計量物の再投入ルーチン（ステップＳ２６〜Ｓ３１）が実行される。

作業者は、点灯している投入口表示灯１１１に対応する供給ホッパ１０７（以下、点灯している供給ホッパ１０７）から被計量物を取り除き、点灯している上皿秤表示灯１０３に対応する上皿秤１０１（以下、点灯している上皿秤１０１）が保持する被計量物を、点灯している供給ホッパ１０７へ投入する。その後、作業者により外部スイッチ１２２がＯＮにされ、被計量物の再投入ルーチン（ステップＳ２６〜Ｓ３１）が実行される。
３．２：条件を満たす組合せがない場合（被計量物の載せ替え）
第２の組合せ演算で条件を満たす組合せがない場合には（ステップＳ１９）、再組合せ命令入力待ちフラグがＯＮにされ（ステップＳ２２）、条件を満たす組合せがないこと（上皿秤１０１の保持する被計量物を載せ替える旨の指示）が入出力装置１０４により作業者に報知される（ステップＳ２３）。すなわち、本実施形態においては入出力装置１０４が載せ替え指示装置に相当する。次に作業者は、組合せ条件をが満たされるように、上皿秤１０１の保持する被計量物の重量（計量値）を調整する。そのために、上皿秤１０１の保持する被計量物の重量の目標範囲が作業者に知らされる（ステップＳ２２−２５）。

本実施形態の組合せ秤では、ブロイラーなど、単位重量が大きくかつある程度揃っているものが計量される。例えば、組合せ目標重量が２０２０ｇであって、単位重量（例えばモモ肉１枚の重さ）が約５００ｇであるとする。かかる場合には、モモ肉が１枚ずつ計量ホッパ１０８に投入される。４個の計量ホッパの計量値を合計した重量が、２０２０ｇから２０６０ｇの範囲（組合せ条件）内にあり、かつ最も２０２０ｇに近くなる組合せが最適組合せとなる。組合せに参加する計量ホッパの数は４個に固定される。そこで、第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せがない場合には、計量値３個を合計した重量と組合せ目標範囲の差分が、上皿秤１０１の保持する被計量物の重量の目標とされる。

例えば、計量ホッパ１０８に投入された肉片がいずれも標準の重さ（例えば５００ｇ）を超えていた場合（約５３０〜５５０ｇ程度であった場合）を考える。このとき、３個の計量値の組合せによる合計重量の中で最も値の大きいもの（例えば１６５０ｇ）と組合せ目標範囲の下限（例えば２０２０ｇ）の差分（例えば３７０ｇ）が、上皿秤１０１の保持する被計量物の重量の目標範囲（以下、外部計量目標範囲）の下限となる。また、３個の計量値の組合せによる合計重量の中で最も値の小さいもの（例えば１６００ｇ）と組合せ目標範囲の上限（例えば２０６０ｇ）の差分（例えば４６０ｇ）が、外部計量目標範囲の上限となる。上皿秤１０１を用いて、外部計量目標範囲の下限から上限までの範囲（３７０ｇから４６０ｇ）にある肉片が得られれば、これを計量ホッパと組合せることで、組合せ目標範囲に入る組合せが得られる。

制御基板１１０は、上記の方法により、外部計量目標範囲の上限と下限を演算し（ステップＳ２４）、演算結果を上皿秤１０１に送信する（ステップＳ２５）。その後、ステップＳ１に戻り、判定（ステップＳ１、Ｓ１０、Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３２）を経て、再組合せルーチン（ステップＳ３３〜Ｓ３５）が実行される。

上皿秤１０１は、外部計量目標範囲の上限と下限を受け取ると、これをメモリに記憶する。上皿秤１０１の表示部には、載荷量が上限を超えるとその旨（例えば上矢印）が表示され、載荷量が下限を下回るとその旨（例えば下矢印）が表示される。載荷量が上限と下限の間に入れば、その旨（例えば丸印）が表示される。作業者は、該表示に従って、上皿秤１０１に載荷されている被計量物を載せ替え、載荷量を調整する。載荷量が上限と下限の範囲内に入ると、作業者により外部スイッチ１２２がＯＮにされ、再組合せルーチン（ステップＳ３２〜Ｓ３５）が実行される。
４：被計量物の再投入
被計量物の再投入ルーチンでは、外部スイッチ１２２がＯＮになっていなければ（ステップＳ２７）、ステップＳ１に戻る。作業者により外部スイッチ１２２がＯＮにされると（ステップＳ２７）、点灯している供給ホッパ１０７の、最適組合せに参加する収納部１２３ａ、１２３ｂに対応する側のゲートが開かれる（ステップＳ２８）。上述の通り、外部スイッチ１２２がＯＮにされた時点で、点灯している上皿秤１０１から点灯している供給ホッパ１０７へ作業者により被計量物が投入されている。ゲートを開くことで、該被計量物は供給ホッパ１０７から収納部１２３ａ、１２３ｂへと追加投入される。移送後、投入口表示灯１１１と上皿秤表示灯１０３が消灯され（ステップＳ２９）、上皿秤との組合せ処理中フラグと再投入入力待ちフラグがＯＦＦにされる（ステップＳ３０、Ｓ３１）。

フラグをＯＦＦにした後は、再びステップＳ１に戻る。ステップＳ１では、上皿秤との組合せ処理中フラグがＯＦＦになっているため、第１の組合せ演算ルーチン（ステップＳ２〜Ｓ９）が実行される。ここで、第２の組合せ演算で最適組合せに参加した収納部１２３ａ、１２３ｂ（例えば３個）のいずれかには、上皿秤１０１（１個）が保持していた被計量物が追加投入されている。よって、計量ホッパ１０８の重量の増加分と該収納部１２３ａ、１２３ｂについて記憶されていた計量値の和が、該収納部１２３ａ、１２３ｂの新たな計量値として記憶（再検出）される。該最適組合せに参加した収納部１２３ａ、１２３ｂの計量値の合計は、作業者による誤投入等がなければ、必ず組合せ条件を満たすことになる。再度、第１の組合せ演算を行うことで、間違いなく条件を満たす組合せが得られたことが確認でき、適正量の被計量物を確実に包装機へと排出できる。条件を満たす組合せが得られなければ、再び、第２の組合せ演算ルーチンが実行される。

なお、被計量物の再投入ルーチンが終了した後は、必ずしも再び第１の組合せ演算を行う必要はなく、第２の組合せ演算で選択された計量ホッパについて計量値を再度検出し、合計重量を演算し、組合せ条件が満たされることを確認してから排出してもよい。
５：再組合せ
再組合せルーチンでは、外部スイッチ１２２がＯＮになっていなければ（ステップＳ３３）、ステップＳ１に戻る。作業者により外部スイッチ１２２がＯＮにされると（ステップＳ３３）、上皿秤より計量値読み込み命令フラグがＯＮにされ（ステップＳ３４）、再組合せ命令入力待ちフラグがＯＦＦにされる（ステップＳ３５）。さらに判定（ステップＳ１）を経て、上皿秤の計量値を読み込むルーチン（ステップＳ１０〜Ｓ１５）が実行される。以後同様の動作で組合せ演算と排出が行われる。
［効果］
本実施形態の組合せ秤では、第１の組合せ演算（ステップＳ３）で条件を満たす組合せが得られなかった場合に、第２の組合せ演算（ステップＳ１８）が行われる。第２の組合せ演算では、計量ホッパに加え、外部計量装置の計量値を要素として組合せ演算が行われるため、候補となる組合せの数が増える。よって、条件を満たす組合せが得られやすくなる。すなわち、必要に応じて上皿秤を組合せ演算に参加させることにより、計量ホッパを増やさなくても、適宜に組合せ演算の要素数を増やすことができる。かかる構成では、安価で簡潔な構成で効率よく組合せ計量を行うことが可能となる。

本実施形態の組合せ秤では、一つの供給ホッパに対して２つの収納部を備えるため、投入口の数が減り、投入作業を簡略化できる。かかる構成では、収納部内の被計量物を入れ替えることが難しい。しかし、上述のように、外部計量装置から既知量の被計量物を追加投入することで、確実に所望重量の被計量物を排出できる。かかる構成では、作業者が計量ホッパ内の被計量物を交換したり、強制排出により被計量物を回収・交換する必要がなくなり、作業効率が向上する。

第２の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られれば、選択された上皿秤１０１および収納部１２３ａ、１２３ｂが上皿秤指示灯１０３および投入口指示灯１１１により報知される。作業者は、指示灯により、どの上皿秤１０１からどの投入口１０６に被計量物を追加投入すればよいのかを認識できる。

第２の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られれば、選択された上皿秤１０１が保持する被計量物は、作業者の手により、供給ホッパ１０７内の被計量物と入れ替えられる。供給ホッパ１０７は、外部スイッチからの合図を受けて、被計量物を最適組合せに参加する収納部１２３ａ、１２３ｂに追加投入する。追加投入後に、最適組合せに参加する収納部１２３ａ、１２３ｂのゲートを開けば、適切な量の被計量物が排出される。よって、確実に目標重量に略等しい重量の被計量物を排出できる。

第２の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られなければ、上皿秤１０１の載荷量が変更されたという合図を外部スイッチより受け（ステップＳ３１）、再度、第２の組合せ演算（ステップＳ１６）が行われる。外部計量装置の計量値を変更することで、組合せ五受け重量の異なる新しい組合せが得られる。外部計量装置は計量部に比べ被計量物の載せ替えが容易であるため、簡便に新しい組合せを発生させることができる。新しい組合せの中に条件を満たすものがあれば、その組合せで排出することで、目標重量に略等しい重量の被計量物を排出できる。

上皿秤１０１の載荷量の変更にあたっては、最適な載荷量の上限値と下限値が演算され、上皿秤１０１に送信される。上皿秤１０１は載荷量が上限値と下限値の間に入るように作業者を誘導する。誘導に従って作業者が載荷量を調整することで、条件を満たす組合せをより確実に作ることができる。
［変形例］
外部計量装置は、被計量物を保持し、保持された被計量物を計量できるものであれば、どのようなものでもよく、上皿秤に限られない。

計量ホッパが一つの収納部しか備えなくてもよい。供給ホッパを設けず、作業者が計量ホッパに直接被計量物を投入する構成であってもよい。かかる構成では、より簡潔な構成により、効率のよい組合せ計量が可能となる。

排出予定部位指示装置は、必ずしも表示灯でなくてもよく、入出力装置を排出予定部位指示装置としても良い。この場合には、入出力装置の画面表示により、最適組合せに参加する収納部（に対応する供給ホッパ）や上皿秤が指示される。音声等により指示を行っても良い。

外部計量装置の載荷量や外部計量目標範囲は、必ずしも外部計量装置に送信する必要はなく、入出力装置に表示してもよい。作業者は、該表示に従って載荷量を調整することが可能となる。

外部計量装置に常に被計量物を載置する必要はなく、第１の組合せ演算で条件を満たす組合せが得られなかった場合にのみ、外部計量装置に被計量物を載置してもよい。外部計量装置に被計量物を載置すべき旨を入出力装置１０４に表示してもよい。かかる構成は、被計量物の鮮度が劣化しやすい場合に特に有効である。

本発明に係る組合せ秤および組合せ計量方法は、作業者の手により被計量物を計量装置に投入する組合せ秤または組合せ計量方法であって、被計量物を入れ替える作業を減らすことが可能な組合せ秤および組合せ計量方法として有用である。

本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す上面図である。 本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す正面図である。 本発明の第１実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の組合せ秤における制御系統の概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の制御基板の動作プログラムの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 組合せ秤
１０１ 上皿秤
１０２ 天板
１０３ 上皿秤表示灯
１０４ 入出力装置
１０５ 搬送装置
１０６ 投入口
１０７ 供給ホッパ
１０８ 計量ホッパ
１０９ 計量重量センサ
１１０ 制御基板
１１１ 投入口表示灯
１１２ 制御部
１１３ 記憶部
１１４ 供給ホッパゲート駆動回路
１１５ 計量ホッパゲート駆動回路
１１６ Ａ／Ｄ変換回路
１１７ 搬送装置駆動回路
１１８ Ｉ／Ｏ回路
１１９ 表示灯駆動回路
１２０ 筐体
１２１ 通信インターフェース回路
１２２ 外部スイッチ
１２３ 収納部

Claims (10)

1. 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、
   前記計量部のそれぞれに保持された被計量物の重量を検出する保持重量検出装置と、
   制御装置と、
   被計量物を保持し計量する外部計量装置の計量結果を受け取るための通信装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記計量部の計量値を用いて第１の組合せ演算を行い、
   前記第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には、前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて第２の組合せ演算を行う、組合せ秤。
2. さらに、作業者の手で投入された被計量物を保持し排出する複数の供給部を備え、
   前記供給部が前記制御装置の制御に基づいて前記計量部に被計量物を供給する、請求項１に記載の組合せ秤。
3. 前記計量部は２個が対になって１個の計量ホッパを構成し、
   前記供給部は前記計量ホッパのそれぞれの計量部に対し前記制御装置の制御に基づいて選択的に被計量物を投入可能に構成されている、請求項２に記載の組合せ秤。
4. さらに、排出予定部位指示装置を有し、
   前記制御装置は、前記第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せである最適組合せが得られた場合に、前記排出予定部位指示装置により、前記最適組合せに参加する計量部および外部計量装置を作業者に報知する、請求項１に記載の組合せ秤。
5. さらに、前記制御装置に指示を与えるためのトリガースイッチを有し、
   前記制御装置は、前記報知を行った後、前記トリガースイッチからの入力に基づき、前記最適組合せに参加する計量部へ被計量物を投入し、計量部の計量値を再検出して再度第１の組合せ演算を行う、請求項２に記載の組合せ秤。
6. さらに、載せ替え指示装置を備え、
   前記制御装置は、前記第２の組合せ演算で組合せ条件を満たす組合せが得られなかった場合に、前記載せ替え指示装置により、前記外部計量装置に載置されている被計量物を載せ替えるべき旨を作業者に指示し、
   前記トリガースイッチからの入力に基づき前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて再度第２の組合せ演算を行う、請求項２に記載の組合せ秤。
7. 前記制御装置は、組合せ目標重量と計量部の計量値とに基づいて前記外部計量装置の保持する被計量物の重量の目標範囲である外部計量目標範囲を演算し、
   前記制御装置は、前記通信装置を介して、前記外部計量目標範囲を前記外部計量装置に出力する、請求項１に記載の組合せ秤。
8. さらに、表示装置を備え、
   前記制御装置は、組合せ目標重量と計量部の計量値とに基づいて前記外部計量装置の保持する被計量物の重量の目標範囲である外部計量目標範囲を演算し、
   前記制御装置は、前記外部計量目標範囲を前記表示装置に表示させる、請求項１に記載の組合せ秤。
9. 最適組合せに参加する計量値の数が実質的に固定されており、
   前記制御装置は、最適組合せに参加する計量値の数より１少ない数の計量値を組合せた場合の計量値の合計である仮組合せ合計重量の最大値と組合せ条件の下限との差分を外部計量目標範囲の下限とし、仮組合せ合計重量の最小値と組合せ条件の上限との差分を外部計量目標範囲の上限とする、請求項７あるいは８に記載の組合せ秤。
10. 複数の計量部に被計量物を保持させるステップと、
    １または複数の外部計量装置に被計量物を保持させるステップと、
    前記計量部に保持された被計量物の重量を検出するステップと、
    前記外部計量装置に保持された被計量物の重量を検出するステップと、
    前記計量部の計量値を用いて第１の組合せ演算を行うステップと、
    第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られた場合には最適組合せに参加する計量部から被計量物を排出するステップと、
    第１の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られない場合には前記計量部の計量値と前記外部計量装置の計量値を用いて第２の組合せ演算を行うステップと、
    第２の組合せ演算により組合せ条件を満たす組合せが得られた場合には最適組合せに参加する計量部および外部計量装置を報知するステップと、
    最適組合せに参加する外部計量装置が保持する被計量物を作業者の手を介して最適組合せに参加する計量部に投入し最適組合せに参加する計量部から被計量物を排出するステップと、を有する組合せ計量方法。