JP2007111641A - 重量検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 直前に生産された物品の重量値をもとに生産管理域となる重量範囲を更新することにより、物品の良、不良を適正に判定することができ、しかも複数種類の商品が搬送される混流ラインに対応することができる重量検査装置を提供する。
【解決手段】 複数物品を搬送しながら、その各物品の重量を計量し、該各物品の重量が所定の重量範囲にあるか否かを判定し、前記所定の重量範囲に含まれると判定した物品の重量に基づいて、前記所定の重量範囲を設定し直し、新たに計量した各物品の重量が、設定し直した重量範囲にあるか否かを判定する重量検査装置であって、複数種類の物品を混流搬送する単一の搬送手段と、前記搬送手段で混流搬送される各物品を逐次計量する単一の計量手段と、を備え、前記所定の重量範囲を前記物品の種類ごとに個別設定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数物品を搬送しながら、その各物品の重量を計量して、所定の重量範囲にあるか否かを判定する重量検査装置に関する。

従来、物品を一定重量に測り分けて個別包装する商品の生産ラインでは、各商品の重量の良否を判定するための重量検査工程が設けられている。また、容積で測り分ける商品の生産ラインにおいて、包装後に容積測定はできないため、これに代えて重量検査工程を設けることがある。ところで、使い捨てカイロのように吸湿性を有する商品は、生産ラインにおける気温、湿度その他の影響で重量が大きく変動するが、このような商品の検査工程において、管理基準値を一定化すると、良品でも管理域から外れて不良品と判定されるおそれがある。逆に変動を許容するために管理域を広く設定すると、不良品が管理域に含まれて良品と判定されるおそれがある。

そこで、湿度等の影響で重量が変動し易い商品を管理する場合において、管理基準値を、直前に重量測定され管理域内にあると判定された良品の「計量値の平均値」に繰り返し設定し直す検査装置が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。かかる検査装置によれば、直前に良品と判定された商品の計量平均値を管理基準値として設定するため、管理域を狭く設定しても、一定レベルの管理精度あるいは検査精度を確保することができる。
特公平６−３０７４０号公報

しかしながら、例えば、５０ｇ入、１００ｇ入、１５０ｇ入、２００ｇ入のように、それぞれ内容量の異なる商品を生産する複数設備が上流に設けられており、それらの複数種類の商品が順々に搬送される混流ラインの場合、それらの商品の計量平均値を算出しても、管理基準値として採用することはできない。また、内容量の同じ商品を生産する複数設備が上流に設けられており、それらの設備で生産される商品が順々に搬送される混流ラインの場合でも、各設備で生産される商品の重量に微妙な違いが生じることがあるため、それらの商品の計量平均値もそのまま管理基準値として採用することはできない。

本発明は、斯かる実情に鑑み、直前に生産された物品の重量値をもとに生産管理域となる重量範囲を更新することにより、物品の良、不良を適正に判定することができ、しかも複数種類の商品が搬送される混流ラインに対応することができる重量検査装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、複数物品を搬送しながら、その各物品の重量を計量し、該各物品の重量が所定の重量範囲にあるか否かを判定し、前記所定の重量範囲に含まれると判定した物品の重量に基づいて、前記所定の重量範囲を設定し直し、新たに計量した各物品の重量が、設定し直した重量範囲にあるか否かを判定する重量検査装置であって、
複数種類の物品を混流搬送する単一の搬送手段と、前記搬送手段で混流搬送される各物品を逐次計量する単一の計量手段と、を備え、前記所定の重量範囲を前記物品の種類ごとに個別設定することを特徴とする重量検査装置を提供する。ここで、「複数種類の物品」には、相互に設定重量が異なる複数種類の物品の他、設定重量は同じであるが、異なる複数の生産設備で生産された物品も含まれる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重量検査装置であって、
物品重量の計量値が当該物品の種類に応じて個別設定した重量範囲にない場合に、他の種類の物品に応じて設定した重量範囲で検査して、前記複数種類の物品の搬送順序を判断することを特徴とする重量検査装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の重量検査装置であって、
物品の種類に応じて個別設定した各重量範囲の変化の傾向を特定し、該変化の傾向が、一の種類の物品とそれ以外の種類の物品とで異なると判断した場合に、警告を発することを特徴とする重量検査装置を提供する。ここで、「警告を発する」とは、警告用のブザーやランプを作動させることのほか、生産ラインを停止させる等、管理者に認知され得る動作のすべてを含む。

本発明の請求項１に記載の重量検査装置によれば、以下の優れた効果を奏する。複数種類の商品が搬送される混流ラインにおいて、生産管理域となる重量範囲を物品の種類ごとに個別設定するので、各物品の重量の良、不良を適正に判定することができる。

本発明の請求項２に記載の重量検査装置によれば、請求項１に記載の重量検査装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。物品重量の計量値が当該物品の種類に応じて個別設定した重量範囲にない場合に、他の種類の物品に応じて設定した重量範囲で物品の搬送順序を判断することとしたので、例えば、複数種類の物品のいずれかを生産する設備が故障した、ライン途中で物品が抜き取られた、あるいは、物品の搬送順序が入れ違った等の不都合が生じた場合についても確実に検出することができる。

本発明の請求項３に記載の重量検査装置によれば、請求項１又は２に記載の重量検査装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。上記複数種類の物品は、同一環境で生産されているため、各重量範囲の変化の傾向は相互に似通ったものとなるはずであるところ、一の種類の物品の重量範囲が、それ以外の種類の物品と変化の傾向が異なっているときに警告を発することにより、生産装置の故障等を早期に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

〔重量検査装置１及びこれを設置した混流生産ラインについて〕
図１は、本実施形態に係る重量検査装置１を設置した混流生産ラインの概要を示す平面図であり、図２は、重量検査装置１の機能ブロック図である。重量検査装置１は、上流の搬送コンベア２１から移送される複数種類の物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄを混流搬送する単一の計量コンベア１１と、計量コンベア１１を支持するように設けられて、計量コンベア１１で混流搬送される上記各物品の重量を逐次計量する単一の重量検出部１２（図２）と、を備えてなり、これにより、複数物品を搬送しながら、その各物品の重量を計量することができる。なお、各物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄは、搬送コンベア２１沿いに設置される生産装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから搬送コンベア２１へそれぞれ載置されるが、計量コンベア１１上を、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの順で繰り返し、連続的に、かつ所定間隔をおいて搬送されるように、載置するタイミングが設定されている。

重量検出部１２は、図２に示されるように、Ａ／Ｄ変換器１３及びデジタルフィルタ１４を介して、ＣＰＵ（処理部）１５に接続される。ＣＰＵ１５には、重量検査装置１の作動状況や物品の良否判定結果等を表示するためのモニター（表示部）１６、重量検査装置１の設定操作等をするための操作パネル(操作部)１７、計量値を記憶するためのメモリー１８に加えて、不良品を工程から排除するための不良品排出装置３が接続されている。ＣＰＵ１６は、重量検出部１２から取得する重量データに基づいて、各物品の重量が、物品の種類ごとに個別設定される所定の生産管理域(重量範囲)内にあるか否かの良否判定を行い、下流に設けられる不良品排出装置３に良否判定信号を送信する。なお、生産管理域Ｃは、基準値ｍに生産管理幅ｒを加算したｍ＋ｒが上限値として、基準値ｍから生産管理幅ｒを減算したｍ−ｒが生産管理域の下限値として設定される。

不良品排出装置３は、図１に示されるように、計量コンベア１１の下流に設置される搬送コンベア２２の上方で水平回動する棒状の振分ガイド３１を備えてなる。振分ガイド３１は、ＣＰＵ１５からの良否判定信号に基づいて作動し、図１に実線で示されるように、搬送コンベア２２から退避することで、生産管理域Ｃ内に含まれる物品（良品）を下流工程へ通過させ、一点鎖線で示されるように、搬送コンベア２２に対して斜めに交差する位置へ回動することで、生産管理域Ｃ内に含まれない物品（不良品）を搬送コンベア２２の側方へ排出する。

ところで、各物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄは、いずれも使い捨てカイロであって、内容物はすべて同じであるが、内容量が相互に異なる。各物品には、その種類ごとに予め設定された所定容積の内容物が生産装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで充填包装されている。したがって、内容量が設定値どおりであるかを検査する場合、容積測定することが好ましいが、包装後の容積測定は困難なため、これに代えて重量測定による検査が実施される。しかし、充填する内容物は、吸湿性物質であるため、生産ラインにおける気温、湿度その他の環境的影響で重量が大きく変動する。そのため、各物品の生産管理域Ｃの基準値ｍを一定に固定すると、良品が生産管理域から外れて不良品と判定されることがある。また、重量変動を許容するために生産管理幅ｒを広く取ると、不良品が生産管理域に含まれて良品と判定される危険性がある。

そこで、重量検査装置１では、物品の種類ごとに設定される基準値ｍを、生産管理域Ｃ内に含まれると判定された良品の重量に基づいて、定期的に設定し直している。そして、新たに計量する物品の重量について、再設定した基準値ｍに基づく生産管理域Ｃ内に含まれるか否かの良否判定を行う。これにより、気温、湿度その他の環境的影響を反映した生産管理域を定期的に再設定することができ、物品の良否判定を適正に行えるものである。具体的には、重量検出部１２から取得した重量データのうち、直前に設定した生産管理域Ｃ内に含まれる良品の重量データを記憶し、良品の重量データ数が所定数（例えば１０個）に達したときに、その平均値を算出する。この平均値を生産管理域の基準値ｍとして、新たな生産管理域Ｃを決定した後、再び、重量データ取得、良否判定、良品データの記憶、及び良品データ数のカウントを行い、良品データ数が所定数に達したときに基準値ｍを算出する、という動作を始業時から終業時まで繰り返す。

生産管理域の上下幅２ｒは一定であるが、基準値ｍは、生産ラインにおける始業時から終業時までの温度、湿度その他の環境的影響を織り込むように、繰り返し再設定されるため、生産管理域Ｃは、図３に示されるように時々刻々と変動する。このような生産管理域の設定変更は、物品の種類ごとに実施され、すべての物品について、変動が生じることとなる。なお、温度、湿度その他の環境的影響で生じる変動は一定範囲内に収まるものであり、これを超える変動が生じる場合には、生産装置その他に異常が発生していると考えられる。そこで、温度、湿度その他の環境的影響で生じ得る変動範囲を、図３に示されるように、変動許容域Ｔとして定めておき、生産管理域Ｃがこの上下限値を超えて変動する場合に、警告を発して生産ラインを停止し、オペレーターに点検等させることとしている。

この生産ラインでは、異なる多種類の物品が搬送されているため、重量検査装置１において、種類の異なる物品の重量データどうしを混同しないようにする必要があるが、上述したように、計量コンベア１１に対する搬送順序が、Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの順で連続的に繰り返されるように設定されていることに対応して、重量検査装置１も、Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの順で重量データを取得するように予め設定されており、取得した重量データの混同を回避している。しかし、生産ラインの途中で物品が抜き取られたり、生産装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかが故障したり、生産装置間の連係に不整合が生じたりして、物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの搬送順序が入れ違いになる場合が考えられる。

これについて、順序の入れ違いに気づかずに装置を運転させ続けた場合には、取得した重量データが間違った種類の物品の生産管理域Ｃで良否判定され、良品が不良品として廃棄処理される不都合を生じる。この不都合を回避するため、重量検査装置１は、重量データが当該物品の種類に対応する生産管理域Ｃ内に含まれない場合でも、直ちに不良品として処理せずに、他の種類の生産管理域Ｃに含まれているか否かを判定し、物品の搬送順序の入れ違い有無を検査する。そして、他の種類の物品の生産管理域Ｃ内にも含まれていない場合は、単なる不良品として排出処理して引き続き検査を実施する。逆に、他の種類の物品の生産管理域Ｃ内に含まれる場合には、警報を発するとともに生産ラインを停止させて、オペレーターに搬送順序の入れ違い等が生じていないか確認させるものである。

また、各物品は相互に同じ内容物が充填されていることから、物品の種類に応じて個別設定した各生産管理域Ｃは、温度、湿度等の環境的影響による変化傾向に大きな差が無いはずである。例えば、物品Ｇａの生産管理域Ｃが、図３に示されるように、始業時から終業時に掛けて、右肩下がりになる場合には、他の種類の物品Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの各生産管理域Ｃについても、通常は、同じ右肩下がりの変化傾向を示す。ところが、物品Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの各生産管理域が右肩上がりであるのに対して、物品Ｇａの生産管理域Ｃのみが右肩下がりである等、変化傾向が異なる場合は、温度、湿度等以外の要因が作用していると考えられるので、生産ラインを停止させて点検する必要がある。

そこで、各物品の生産管理域Ｃの基準値ｍを再設定するたびに、それまでに設定された基準値ｍのデータと合わせた複数の基準値ｍから、最小自乗法で、基準値ｍの時間経過に伴う変化を表わす直線の傾きを求め、他の種類の物品の基準値ｍから求められる直線の傾きと比較することとしている。そして、当該物品の基準値ｍの変化傾向と、他の種類の物品の基準値ｍの変化傾向に違いが無いと判断した場合には、引き続き検査を実施する一方、違いがあると判断した場合には、警報を発するとともに生産ラインを停止させて、オペレーターに生産装置の点検等をさせるようにしている。基準値ｍの変化傾向に違いがあるか否かの判定方法としては、例えば、一の基準値の直線の傾きで、他の基準値の直線の傾きを除して得られる数値が、所定範囲内に収まるか否かで判定する方法や、二つの基準値の直線の傾きの差が、所定範囲内に収まるか否かで判定する方法が考えられる。

〔良否判定処理の手順について〕
ここで、重量検査装置１による物品の良否判定処理の手順について、図４に示されるフローチャートで説明する。なお、図４のフローチャートは、生産ラインを混流搬送される複数種類の物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄのうち、特定種類の物品（例えば、物品Ｇａ）のみを対象とした良否判定処理についてのみ記載したものであるが、他の種類の物品（物品Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄ）についても、同様のフローチャートが搬送順序に応じた順番で各々適用され、それぞれ良否判定処理が行われる。ここでは、他の種類の物品に対する処理の説明は省略する。

重量検査装置１は、混流生産ラインの再始動により運転が開始される（ステップＡ１）。そして、計量コンベア１１上を搬送される物品Ｇａの重量データＸｎを、重量検出部１２で取得する(ステップＡ２)。取得した重量データＸｎは、図３に示される初期生産管理域Ｃｓ内に含まれるか否かが判定され（ステップＡ３）、初期生産管理域Ｃｓ内に含まれる良品と判定された場合は、その重量データＸｎがメモリー１８に記憶され（ステップＡ４）、良品データとしてカウントされる（ステップＡ５）。ここで、初期生産管理域Ｃｓは、重量検査装置１の始動前、すなわち前回の運転終了時に設定されていた生産管理域であって、具体的には、前日の生産ラインの終業時に設定されていた生産管理域や、不具合発生による生産ラインの停止時に設定されていた生産管理域が該当する。

上記手順（ステップＡ２〜Ａ５）を、良品データ数が所定個数（ここでは１０個）に達するまで繰り返した（ステップＡ６）後、記憶した所定個数の重量データの平均値を、新たな生産管理域の基準値ｍ１として算出し（ステップＡ７）、これから新たな生産管理域Ｃ１を決定する（ステップＡ８）。なお、ステップＡ２で取得した重量データＸｎが、ステップＡ３で初期生産管理域Ｃｓ内に含まれないと判定された場合は、他の種類の物品の初期生産管理域Ｃｓ内に含まれるか否かが判定される（ステップＡ９）。

そして、この重量データＸｎが、他の初期生産管理域Ｃｓ内のいずれにも含まれない場合は、不良品排出装置３の振分ガイド３１が搬送コンベア２２に対して斜めに交差する位置に回動して、当該物品を排出し（ステップＡ１０）、重量データＸｎを再度取得する（ステップＡ２）。他の初期生産管理域Ｃｓ内に含まれる場合は、警告を発するとともに生産ラインを停止し（ステップＡ１１）、物品の搬送順序の入れ違い等が生じていないか、オペレーターに点検させる。

ステップＡ８で新たな生産管理域Ｃ１が決定されると、物品Ｇａの重量データＸｎを重量検出部１２から取得し(ステップＢ２)。取得した重量データＸｎが、新たな生産管理域Ｃ１内に含まれるか否かが判定され（ステップＢ３）、生産管理域Ｃ１内に含まれる良品と判定された場合は、その重量データＸｎをメモリー１８に記憶し（ステップＢ４）、良品データとしてカウントする（ステップＢ５）。上記手順（ステップＢ２〜Ｂ５）を、良品データ数が所定個数（ここでは１０個）に達するまで繰り返した（ステップＢ６）後、記憶した所定個数の重量データの平均値を、さらに新しい生産管理域の基準値ｍｉとして算出し（ステップＢ７）、生産管理域Ｃｉを決定する（ステップＢ８）。

なお、ステップＢ２で取得した重量データＸｎが、ステップＢ３で生産管理域Ｃ１内に含まれないと判定された場合は、他の種類の物品の生産管理域Ｃ１内に含まれるか否かが判定される（ステップＢ９）。そして、他の生産管理域内のいずれにも含まれない場合は、不良品排出装置３の振分ガイド３１が搬送コンベア２２に対して斜めに交差する位置に回動して、当該物品を排出し（ステップＢ１０）、重量データＸｎを再度取得する（ステップＢ２）。他の生産管理域内に含まれる場合は、警告を発するとともに生産ラインを停止し（ステップＢ１１）、物品の搬送順序の入れ違い等が生じていないか、オペレーターに点検させる。

さて、新たな生産管理域の基準値ｍｉを算出し（ステップＢ７）、生産管理域を決定した（ステップＢ８）後で、再設定後の基準値及び再設定前の基準値からなる複数の基準値ｍｉから最小自乗法で、物品Ｇａの複数の基準値ｍｉの時間経過に伴う直線の傾きａ（図３参照）を求める（ステップＣ１）。そして、他の種類の物品Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄの基準値の直線の傾きａと変化傾向が異なるか否かを判定する（ステップＣ２）。ステップＣ２で基準値の変化傾向に違いが無い場合には、運転停止の指示がなされているか否かが確認される（ステップＣ３）が、ステップＣ２で基準値の変化傾向に違いがあると判定された場合は、警報を発するとともに生産ラインを停止して（ステップＣ７）、該当する生産装置に異常が発生していないか、オペレーターに点検させる。

ステップＣ３で、運転停止の指示なしと確認された場合には、ステップＢ１に戻って、再びステップＢ２〜ステップＢ５の手順を、良品データ数が所定数に達するまで繰り返すことになる。運転停止の指示ありと判断された場合には、現時点の生産管理域の基準値ｍｉを再始動時の初期生産管理域Ｃｓの基準値に設定するとともに（ステップＣ４）、運転を停止して(ステップＣ５)、再始動されるまで待機し（ステップＣ６）、再始動されたときにステップＡ１に戻って運転を開始する。

〔上記実施形態の変形例〕
上記実施形態では、内容量のみが相互に異なる複数種類の物品Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄを混流搬送する生産ラインに本発明の重量検査装置を設置した場合について説明したが、内容量のみならず内容物自体が異なる複数種類の物品を混流搬送する生産ラインに設置することとしても良い。また、内容物、内容量が同じで、生産設備のみが相互に異なる複数の物品を混流搬送する生産ラインに設置しても良い。この場合、生産設備が異なる物品を種類の異なる物品として捉えることになる。

上記実施形態では、ステップＡ２〜Ａ５で記憶する良品データ数と、ステップＢ２〜Ｂ５で記憶する良品データ数は、同数の１０個ずつとされていたが、それぞれで記憶する良品データ数は相互に異なっていても良く、１０個に限らず、他の個数でも良い。上記実施形態では、複数の基準値ｍｉから最小自乗法で、基準値ｍｉの時間経過に伴う変化を表わす直線の傾きを求めたが、最小自乗法以外の方法を使用しても良い。また、傾きを求めるときに、必ずしも始業時の基準値から最新の基準値までのすべての基準値を使用しなくてもよく、例えば、最新の基準値を含めて過去３個の基準値を使用することとしても良い。

その他、本発明の重量検査装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本実施形態に係る重量検査装置を設置した混流生産ラインの概要を示す平面図。 本実施形態に係る重量検査装置の機能ブロック図。 生産ラインの始業時から終業時までの生産管理域の変動を示すグラフ。 物品の良否判定処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１ 重量検査装置
１１ 計量コンベア
１２ 重量検出部
１３ 変換器
１４ デジタルフィルタ
１８ メモリー
２１ 搬送コンベア
２２ 搬送コンベア
３ 不良品排出装置
３１ 振分ガイド
Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄ 物品
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 生産装置
Ｃ 生産管理域
Ｃｓ 初期生産管理域
Ｔ 変動許容域

Claims (3)

1. 複数物品を搬送しながら、その各物品の重量を計量し、
   該各物品の重量が所定の重量範囲にあるか否かを判定し、
   前記所定の重量範囲に含まれると判定した物品の重量に基づいて、前記所定の重量範囲を設定し直し、
   新たに計量した各物品の重量が、設定し直した重量範囲にあるか否かを判定する重量検査装置であって、
   複数種類の物品を混流搬送する単一の搬送手段と、
   前記搬送手段で混流搬送される各物品を逐次計量する単一の計量手段と、を備え、
   前記所定の重量範囲を前記物品の種類ごとに個別設定することを特徴とする重量検査装置。
2. 請求項１に記載の重量検査装置であって、
   物品重量の計量値が当該物品の種類に応じて個別設定した重量範囲にない場合に、他の種類の物品に応じて設定した重量範囲で検査して、前記複数種類の物品の搬送順序を判断することを特徴とする重量検査装置。
3. 請求項１又は２に記載の重量検査装置であって、
   物品の種類に応じて個別設定した各重量範囲の変化の傾向を特定し、
   該変化の傾向が、一の種類の物品とそれ以外の種類の物品とで異なると判断した場合に、警告を発することを特徴とする重量検査装置。

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