JP2015203656A - 組合せ計量方法及び組合せ計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組合せ計量結果を可及的に目標値に近づけて計量精度を改善しながら、組合せ不成立の確率を可及的に少なくして装置の稼働率を向上させることのできる新たな組合せ計量装置を提供する。【解決手段】１台の計量器で計量した物品を複数のストック部の一つに供給する動作を繰り返しながら、各ストック部に供給された物品質量を組合せて、組合せ加算値が許容範囲内に収まる組合せを求め、求めた組合せに係るストック部から物品を排出する組合せ計量装置において、計量精度の改善が見込まれる場合は、前記計量器で計量された前記物品をどのストック部に供給すれば、各ストック部内の物品質量のばらつきが適正になるかを判断し、適正になると判断したストック部に対して前記物品を供給する。【選択図】図４

Description

本発明は、計量した物品を何れかのストック部に供給しながら、各ストック部内に収納された物品の質量を組合せて所定質量の物品の集合体を形成する組合せ計量方法とその方法を実施する組合せ計量装置に関する。

組合せ計量装置は、農産物、水産物、加工食品等のように、質量にばらつきのある物品を一定質量に自動計量する装置として種々の分野で広く使用されている。この装置の基本形は、物品の集合体を複数の経路（例えば、ホッパ等）に小分けした後、各経路において、小分けされた物品の質量を個別に計量し、得られた各質量を組合せて目標値に最も近い物品の組合せを求め、求めた組合せに係る物品を一箇所に集合させることにより、一定質量の物品の集合体を形成するものである。

ところが、最近では、単品を個別に計量した後、これらを所定質量に組合せる要望が強まっている。その代表例としては、例えば、ブロイラーの胸肉、モモ肉、手羽元等を部位単位で一定質量に計量して袋詰めにするものを挙げることができる。このような物品は、解体された部位を集めて複数の経路に分散させるよりも、解体された部位をそのまま計量し、得られた複数個の質量を個々に組合せて一定質量の集合体を形成する方が合理的である。

この方式を採る組合せ計量装置としては、例えば、下記特許文献に記載の装置を挙げることができる。これらの装置では、搬送されてくる物品を１台の計量コンベアで計量した後、複数個配列されたホッパの何れかに投入する動作を繰り返しながら、投入された物品質量が目標値に最も近い一つのホッパ（特許文献１参照）、或いは、複数のホッパの組合せ（特許文献２参照）を求めて排出するものである。

特開昭５６−１０１５２２号公報 特開昭５６−０５５８１７号公報

ところが、これらの特許文献に記載の装置では、物品を計量する都度、その時点で目標値に最も近い一つのホッパ或いは複数のホッパの組を選ぶため、計量精度の向上と稼働率の向上とを両立させることが難しいという問題がある。例えば、２００ｇの物品を投入すれば、ちょうど目標値に到達する組合せがあっても、次に投入した物品が２５０ｇで、それで許容範囲に収まれば、組合せが成立したとして該当する物品を排出する。しかし、その場合には、目標値を５０ｇオーバーしているので、生産者にとっては、それが損失となる。かといって、この偏差を少なくするために、許容範囲の上下限値を絞れば、組合せ不成立となる確率が増えて、今度は、装置の稼働率が低下する。
ここで稼働率とは、組合せが成立して一定質量の物品を排出した回数を、その間に行った全組合せ計量回数で割った値である。

本発明は、こうしたトレードオフの関係にある２つの条件、すなわち、組合せ計量結果を可及的に目標値に近づけて計量精度を改善しながら、組合せが不成立となる確率を可及的に少なくして装置の稼働率も向上させることのできる新たな組合せ計量方法とその方法を実施することのできる新たな組合せ計量装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る組合せ計量方法は、一塊の物品を個別に計量して、複数のストック部の何れかに供給する動作を繰り返しながら、各ストック部に供給された物品の質量を組合せて、組合せ加算値が設定許容範囲内にあって目標値に最も近い組合せを求め、求めた組合せに属する物品をストック部から収集する組合せ計量方法であって、
計量した前記物品をストック部に供給することによって計量精度の改善が見込まれる場合は、求めた前記組合せに属する物品をストック部から収集せずに、計量した前記物品をどのストック部に供給すれば、各ストック部内の物品質量のばらつきが適性になるかを判断し、適性になると判断したストック部に、計量した前記物品を供給することを特徴とする。

一塊の物品を個別に計量しては、複数のストック部の何れかに供給する動作を繰り返しながら、各ストック部に供給された物品の質量を組合せる組合せ計量方法においては、各ストック部内の物品質量の平均値とばらつきが適性になるように物品を供給して行けば、より目標値に近い組合せが成立する可能性がある。そこで、計量した物品をストック部に供給することによって計量精度の改善が見込める場合は、例え目標値に最も近い組合せが見つかっても、その組合せに係る物品を収集せずに、計量した物品を何れかのストック部に供給していくのである。

その際、計量した物品をどのストック部に供給してもよいというものではなく、装置の稼動率をアップするためには、各ストック部内の物品質量のばらつきが適正になるように供給しなければならない。

組合せ計量分野では、各ストック部の物品質量を適度にばらつかせる方が、許容範囲内に収まる組合せが安定的に得られることが知られている。それは、各ストック部の物品質量が揃ってしまうと、その整数倍の組合せ加算値しか得られなくなり、その加算値が許容範囲内に収まらなければ、全ての組合せが不成立となってしまうからである。

そこで、本発明では、計量された物品をストック部に供給する前に、それを何れのストック部に供給すれば各ストック部内の物品質量のばらつきが適正になるかを判断する。そのために、まず、計量した物品を一つのストック部に供給したと仮定した場合の、各ストック部内の物品質量のばらつきを求める。次に、前記物品を別のストック部に供給したと仮定した場合の、各ストック部内の物品質量のばらつき（以下、この「ばらつき」を分散度と称する。）を求める。こうした処理を順次繰り返しながら、全てのストック部について分散度を求め、求めた複数個の分散度の中から、設定許容範囲内に収まる組合せが安定的に得られる分散度を特定し、特定した分散度を与えるストック部に対して、計量した物品を供給するのである。

ここで扱う物品は自然物であるから、その物品質量のばらつきは、正規分布となり、その加算値も正規分布となる。その場合の確率密度関数をfi(x)とすると、加算値ｍ１と加算値ｍ２との間に１個以上の加算値が存在する確率Pi(m1≦X＜m2)は、

となる。

また、ｎ個からｉ個取り出す組合せは、nＣi個あるので、ｎ個の加算値を使用して得られる全ての組合せ加算値の中から、１個以上の組合せ加算値が上記範囲m1≦X＜m2に入る確率Piは、

となる。また、各ストック部４ｎ内の物品質量の平均値μと、その分散σ²が分かれば、上記確率密度関数fi(x)は、

となる。

ここで、図１の装置モデルを使ったシミュレーションの一例を示すと、図１では、ストック部４ｎ（但し、ｎは１〜６の整数。）が６つあるので、主要な組合せ₆Ｃ₁〜₆Ｃ₅の確率密度関数は、図２、図３のようなグラフになる。ただし、図１のモデルでは、６つのストック部から３つのストック部を選ぶ組合せ数が最も多くなるから、この₆Ｃ₃の領域を最適化するために、一例として、組合せ目標値を５ｋｇに、各ストック部の物品質量の平均値μを、５Kg÷３≒1667gとして与え、さらに、
図２では、標準偏差σ＝583.5 分散度＝σ／μ＝0.35
図３では、標準偏差σ＝416.5 分散度＝σ／μ＝0.25
を与えて計算している。なお、₆Ｃ₆の関数の影響は僅かであるため、その関数は、これらの図には描いていない。

これらの図から明らかなように、分散度を２５％に設定した図３では、各確率分布の合計値が描く曲線は、山と谷とを繰り返すから、組合せ加算値が谷の領域に入れば、組合せ不成立の確率が高くなる。これに対し、分散度を３５％に設定した図２では、各確率分布の合計値は、なだらかな曲線になる。特に、組合せ数が最も多くなる_６Ｃ_３を中心とする領域では、組合せ成立の確率が安定する。この安定傾向は、分散度が高くなる程より顕著になるが、分散度が高くなれば確率密度関数のピーク値は下がるので、トータルとしての確率は、逆に低下する。

そこで、分散度が約２５％から４０％の範囲であれば、組合せ数が最も多くなる領域において、前記曲線が大きな谷を持たなくなるので、求めた分散度がこの範囲内に収まれば、その分散度を与えるストック部に対して物品を供給するようにする。
ただし、これには条件があって、ストック部の数が少ない場合、例えば、平均３個のストック部内の物品質量で目標値に到達する場合は、各ストック部の物品質量を大きくばらつかせた方が組合せ成立の確率は高くなるが、逆にストック部の数が多くなる場合、例えば、平均６個のストック部内の物品質量で目標値に到達する場合は、３個の場合に比較して各ストック部の質量のばらつきを小さくした方が、許容範囲内の組合せ成立の確率が高くなる。したがって、設定許容範囲内の組合せが安定的に得られる分散度を求めるには、個々の物品質量の平均値とそのばらつき、並びに、ストック部の数が大きく関係してくるので、これらの統計量と目標値を用いて事前に最適な分散度を求めておくのが良い。

こうして、ストック部内の物品質量を更新しながら目標値に最も近い組合せを求めて行くが、それをどこまで繰り返せば、より目標値に近い組合せが得られるかは、保証されていない。そこで、本発明では、ユーザが設定した許容範囲とは別に、より目標値に近い第２の許容範囲を内部に設け、目標値に最も近い組合せ加算値が第２の許容範囲内に収まっていれば、その組合せに属する物品をストック部から収集するのである。

この場合の第２の許容範囲は、例えば、許容範囲の幅をユーザが設定した幅の半分というように、予め固定しておいても良いし、毎回の組合せ計量結果の平均値から計量精度と稼動率の傾向を求め、その両者が最大となるように第２の許容範囲を調整しても良い。このようにして、計量精度と稼働率を改善していくのである。

ただし、こうしたより厳しい第２の許容範囲を設けると、目標値に最も近い組合せ加算値がユーザの設定した許容範囲内に収まっても、より厳しい第２の許容範囲内には収まらないケースが出てくる。そうしたケースが続く場合に、新たに計量した物品をストック部に供給し続けると、却って組合せ不成立の確率が高くなる。そこで、本発明では、目標値に最も近い組合せ加算値がユーザの設定した許容範囲内に収まり、かつ、新たに計量した物品質量と各ストック部内の物品質量との合計値が予め設定した限界量を超えていれば、組合せ加算値が第２の許容範囲内に収まっていなくても、その組合せに係る物品をストック部から排出して、計量精度と稼働率とを低下させないようにしている。この限界量は、例えば、目標値の1.8倍〜2.2倍の値であり、これを越えると、目標値に最も近い組合せが得られる確率が高くなる。
また、目標値に最も近い組合せ加算値がユーザの設定許容範囲内に収まらなければ、新たに計量した物品を何れかのストック部に供給することになるが、そのストック部への貯留をどこまで許すかによって稼働率が変わる。例えば、各ストック部内の物品質量の合計値が目標値の３乃至４倍を越えてしまうと、組合せが成立する確率は極端に少なくなり、それによって稼働率は低下する。そこで、本発明では、ストック部に物品を供給すると、稼動率の悪化が見込まれる場合は、計量した物品をストック部に供給する前に、一部のストック部から物品を排出して物品の過量状態を改善する。この場合の排出物品は、一定重量に組合わされたものではないので、不良品として回収する。

以上の方法を実施するために、本発明に係る組合せ計量装置は、物品の質量を求める計量器と、前記計量器で計量された物品を収納する複数のストック部と、前記計量器で計量された物品を何れかのストック部に供給する供給部と、各ストック部に供給された物品質量を組合せて、組合せ加算値が設定許容範囲内にあって目標値に最も近い組合せを求め、求めた組合せに属する物品をストック部から収集する組合せ計量装置であって、
前記ストック部内の物品質量を更新することによって計量精度の改善が見込める場合には、求めた前記組合せに属する物品をストック部から収集せずに、計量した物品をどのストック部に供給すれば、各ストック部内の物品質量のばらつきが適性になるかを判断し、適性になると判断したストック部に、計量した前記物品を供給する制御部を備えたことを特徴とする。
これにより、計量精度を改善しながら、組合せ不成立となる確率を可及的に少なくして装置の稼働率を向上させるのである。

図１は、本発明に係る組合せ計量装置を説明するための装置モデルである。この図において、上流から搬送されてきた物品Ｍは、搬送コンベア１で搬送されながら計量器２で計量されて、下流の振分コンベア３に搬出される。振分コンベア３には、その搬送方向に沿って複数のストック部４ｎ（但し、ｎは１〜６の整数。以下、同じ）と、各ストック部４ｎに対応させた複数の供給部５ｎとが配列されている。そして、制御部１０が何れか一つの供給部５ｎに駆動信号を送ると、その供給部５ｎが駆動されて、搬送中の物品Ｍが指示されたストック部４ｎに供給されるようになっている。
この装置モデルでは、ストック部４ｎと供給部５ｎをそれぞれ６つ配置しているが、これは一例であって、この数に限定されるものではない。一般的に、ストック部の数を増やせば、組合せ数が増えるので、組合せ計量精度を向上させることはできるが、その分、装置が大型化するデメリットもある。そうした観点から、ここでは計量精度を維持しつつ、装置の稼働率を高く維持できる台数として６つを例示している。

物品Mは、上流からランダムに送られてくるので、制御部１０は、物品Mの質量が計量器２から入力されたタイミングで、各ストック部４ｎに既に供給されている物品質量を組合せて設定許容範囲内で目標値に最も近いストック部４ｎの組（この場合のｎは、１〜６の任意の組合せ、以下、同様。）を求める。そして、組合せ加算値が前述の第２の許容範囲内に収まれば、その組合せに属する物品をストック部４ｎから排出する。

第２の許容範囲に収まらなければ、制御部１０は、計量器２で計量した物品Ｍを１番目のストック部４１に供給したと仮定して、各ストック部４ｎ内の物品質量の分散度を求める。この分散度は、各ストック部４ｎの物品質量の標準偏差を各ストック部４ｎの物品質量の平均値で割ることによって求まる。次に、計量した物品Ｍを２番目のストック部４２に供給したと仮定して、各ストック部４ｎの物品質量の分散度を求める。こうした処理を全てのストック部４ｎについて実行し、得られた各分散度（このモデルでは、６つの分散度）の中から、次回の組合せ計量において、設定許容範囲内に収まる組合せが安定的に得られる分散度を特定し、特定した分散度を与えるストック部４ｎに対して物品Ｍを供給する。

この場合において、先に実行した組合せで、選択されたストック部４ｎから物品Ｍが排出されていれば、排出した各ストック部４ｎの物品質量をゼロとして分散度を求めるが、排出されていなければ、各ストック部４ｎに貯留された物品質量を使用して分散度を求める。

ここで使用する計量器は、搬送コンベアを計量センサ上に搭載した計量コンベアであっても良いし、搬送ラインにＸ線異物検査装置が組み込まれているラインでは、この計量コンベアに代えて、Ｘ線異物検査装置で物品の質量も併せて検出するようにしても良い。後者の場合では、Ｘ線透過画像に映し出された物品の濃淡レベルと、各濃淡レベルに対応する質量とから物品の質量を推定し、その推定質量を組合せて、一定質量の物品の集合体を形成するようにする。

また、物品Ｍをストック部４ｎに供給する供給部５ｎは、振分アームを水平方向へ回動させることによって振分コンベア３上の物品Ｍを搬送方向と直交する方向へ排出するものでも良いし、振分コンベア３の代わりに、巡回移送される複数個のバケットを側方に転倒可能に構成した装置を用意し、物品Ｍを載せたバケットが対応するストック部４ｎへ到達すると、そのバケットをストック部４ｎ側へ転倒させて、バケット内の物品Ｍをストック部４ｎへ排出するように構成しても良い。

本発明によれば、ユーザが設定した許容範囲よりもより厳しい許容範囲内に収まる組合せが成立すれば、その組合せに属する物品を収集するが、そうでない場合は、許容範囲内に収まる組合せが安定的に得られるストック部を特定し、そこに計量した物品を貯留していくので、計量精度の改善と、稼働率の向上とを同時に達成させることができる。
また、本発明では、物品の質量を計量する計量器として、Ｘ線透過画像に映し出された物品の濃淡レベルと、各濃淡レベルに対応する質量とから物品の質量を推定するＸ線異物検査装置を使用することができるので、物品質量を計量するラインと異物検査ラインとを一つにまとめたコンパクトなラインとすることができる。

本発明を説明するための装置モデル図。 標準偏差583.5、分散度0.35の_６Ｃ_１〜_６Ｃ_５の確率密度関数のグラフ。 標準偏差416.5、分散度0.25の_６Ｃ_１〜_６Ｃ_５の確率密度関数のグラフ。 本発明に係る組合せ計量装置の一実施形態の構成概略図。 上記実施形態の構成ブロック図。 演算メモリの記憶例を示すメモリ構造図。 制御部の動作の一例を示すフローチャート。 ホッパへの物品供給処理のフローチャート。 サブルーチン処理のフローチャート。 上記実施形態の下でシミュレーションした計量精度を示すグラフ。 上記実施形態の下でシミュレーションした稼動率を示すグラフ。

以下、本発明に係る組合せ計量装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、この一実施形態の主要部の外観斜視図を示す。この図において、組合せ計量装置１００は、計量コンベア２０と、それに連接された振分コンベア３０と、その振分コンベア３０に沿って配列された複数のホッパ４１〜４６と、振分コンベア３０の側方に配列されて、振分コンベア３０上の物品Ｍを各ホッパ４１〜４６に排出する同数の振分アーム５１〜５６と、各ホッパ４１〜４６の下方に配置されて、各ホッパ４１〜４６から排出された物品Ｍを収集する集合コンベア６０と、これらを制御する制御部１０（図５参照）とを備えている。
なお、各ホッパ４１〜４６は、図１のストック部４１〜４６に相当するもので、ここでは、同一符号を用いているが、これらのホッパに替えて、転倒式のバケットをストック部として使用することもできる。

計量コンベア２０は、ベルトコンベア２１と、それを支持してベルトコンベア２１で搬送される物品Ｍの質量を検出する計量器２２と、計量コンベア２０に対する設定操作を行う操作部２３とを備えている。この操作部２３は、本体２４上部に配置され、その下部には、全体を支持する支持脚２５が取り付けられている。また、本体２４内には、装置全体を制御する制御部１０が格納され、さらに、ベルトコンベア２１の入口側には、搬入される物品Ｍを検出する光電センサ２６が取り付けられている。

計量器２２は、本体フレームに片持ち状態で支持され、内部には、質量検出器と信号処理回路とＡ／Ｄ変換器とが備えられている。そして、質量検出器からアナログ質量信号が出力されると、それを信号処理回路で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル量に変換して制御部１０に出力する。
振分コンベア３０は、ベルトコンベアで構成されているが、これに替えて、搬送方向と直行する方向の板部材やバケットを搬送方向に沿って複数枚並べたものをチェーンコンベアで巡回移送するように構成したものでも良い。

各ホッパ４１〜４６は、振分コンベア３０の側縁に沿って等間隔に配置され、下部開口部には、両開きゲート４０がそれぞれ設けられて、制御部１０から駆動信号が送信されると、対応する図示しない駆動部が駆動されて、ホッパ４１〜４６の両開きゲート４０が開閉するようになっている。

振分アーム５１〜５６は、振分コンベア３０の側方に直列に配置されており、それぞれの振分アーム５１〜５６は、鉛直軸回りに所定角度内で旋回するように構成されて、制御部１０から駆動信号が送信されると、図示しない駆動部によって駆動されて、指定された振分アーム５１〜５６が搬送路上に旋回するようになっている。これにより、計量された物品Ｍは、指定されたホッパ４１〜４６へ排出される。
この振分アーム５１〜５６に替えて、前述の巡回移送される複数枚の板部材やバケットを側方に転倒可能に構成し、物品Ｍを載せた板部材が対応するホッパ４１〜４６へ到達すると、板部材やバケットをホッパ４１〜４６側へ転倒させ、これによって板部材やバケット内の物品Ｍをホッパ４１〜４６へ排出するように構成しても良い。このようにすれば、各振分アーム５１〜５６を省略することができる。

集合コンベア６０は、ベルトコンベアで構成され、各ホッパ４１〜４６から排出された物品Ｍを立ち上げコンベア６１へ搬送する。立ち上げコンベア６１は、搬送されてきた所定質量の物品Ｍを一纏めにして図示しない包装機まで搬送する。包装機は、受け取った物品Ｍの集合体を真空包装して下流側へ搬出する。

図５は、この実施形態の構成ブロック図を示す。この図において、制御部１０は、コンピュータで構成され、内部には、ＲＯＭ１１とＲＡＭ１２とを備えている。ＲＯＭ１１には、各種プログラムが格納され、ＲＡＭ１２には、操作部２３から入力された各種パラメータと、設定許容範囲、計量器２２から入力された物品質量、各ホッパ４１〜４６に貯留された物品の質量、各ホッパ４１〜４６について算出された分散度等の情報が記憶されるようになっている。

また、制御部１０には、光電センサ２６と、ベルトコンベア２１と、計量器２２と、操作部２３とが接続され、光電センサ２６から物品Ｍの検出信号が制御部１０に入力されると、制御部１０は、計量安定タイマーをスタートさせ、それがタイムアップすると、計量器２２から物品Ｍの質量を入力する。また、制御部１０は、各ホッパ４１〜４６に貯留された物品質量に基づいて組合せ演算を実行し、目標値に最も近い組合せ加算値を選び、それがより厳しい許容範囲内に収まれば、その組合せに該当する各ホッパ４ｎに駆動信号を送信する。これにより、指定されたホッパ４ｎのゲート４０が開閉されて、ホッパ４ｎに貯留された物品が集合コンベア６０へ排出される。

制御部１０は、前述の組合せ演算の他に、計量コンベア２０で計量された物品Ｍをどのホッパ４ｎに投入するかを決定するが、その詳細については、後述する。

また、この制御部１０には、振分コンベア３０と、各ホッパ４１〜４６の駆動部と、各振分アーム５１〜５６の駆動部と、集合コンベア６０とが接続されて、これらに対する動作制御を行うように構成されている。

操作部２３は、タッチパネルで構成され、それを操作することにより、目標値と許容範囲（上下限値）、更にはその許容範囲を更に厳しく制限した第２の上下限値等（許容範囲）が設定できるように構成されている。さらに、計量コンベア２０の処理能力（単位時間当たりの計量回数）も設定できるように構成され、それが設定されると、それに付随してベルトコンベア２１と振分コンベア３０と集合コンベア６０のそれぞれの搬送速度が自動的に設定されるように構成されている。

図６は、制御部１０のＲＡＭ１２に記憶された各種データの一例を示す。例えば、アドレス0000には、計量器２２から入力された物品Ｍの質量が、続くアドレス0001〜0006には、各ホッパ４１〜４６に貯留された物品質量がそれぞれ記憶されている。また、次のアドレス0007には、各ホッパ４１〜４６に貯留された物品の平均質量が記憶され、続くアドレス0008〜0013には、各ホッパ４１〜４６に関する分散度、すなわち、計量器２２から入力した物品質量を各ホッパ４１〜４６の物品質量に順次加算した場合のそれぞれの分散度が記憶されている。そして、アドレス0014には、それらの分散度の中から選択した最適な分散度を与えるホッパ４１〜４６の番号が記憶されている。

次に、この組合せ計量装置１００の動作を図７〜図９のフローチャートに基づいて説明する。まず、運転に際しては、図４の操作部２３を操作して、計量コンベア２０を適正な条件でスタートさせる。すると、ベルトコンベア２１と振分コンベア３０とが設定速度で運転されて、待機状態に入る。図７は、その待機状態に入ってからの制御部１０の動作の一例を示すフローチャートである。
なお、ここで計量する物品Ｍは、例えば、ブロイラーを解体して得られる胸肉やモモ肉等のブロックであって、それらは所定間隔でもって計量コンベア２０へ順次搬送されるものとする。

図７において、制御部１０は、まず、光電センサ２６の出力をチェックし、物品Ｍが検出されていないときは、ステップＳ１からステップＳ２に至るループ処理を繰り返す。そして、物品Ｍが検出されると、計量安定タイマーをスタートさせ、続いて、それがタイムアップしたか否かを繰り返しチェックする（ステップＳ３，Ｓ４）。この場合のタイマー時間は、物品Ｍの後端がベルトコンベア２１に乗り移ってから物品Ｍの先端がベルトコンベア２１の排出端に至るまでの時間である。そして、ステップＳ４において、タイマーがタイムアップすると、計量器２２から物品質量を読み込んで記憶する（ステップＳ５）。

続いて、制御部１０は、各ホッパ４１〜４７に貯留されている物品質量を組合せて、その加算値が目標値に最も近くなる組合せを選択し（ステップＳ６）、続いてその加算値が設定許容範囲内に収まっているか否かをチェックする（ステップＳ７）。チェックの結果、選択された組合せ加算値が下限値を下回っていれば、ステップＳ８に移行し、許容範囲内に収まっていれば、ステップＳ９に移行し、上限値を上回っていれば、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ８とステップＳ１０は、同じ処理となるが、ここでは、計量した物品Ｍの質量Ｗ０と、各ホッパ４１〜４７内の物品質量との合計値を算出し、続くステップＳ１１、Ｓ１２で、その合計値が各ホッパ４１〜４７に蓄えることのできる物品総量の許容量を超えているか否かをチェックする。この許容量は、ホッパ数によって異なるが、この実施例では、一例として目標値の3.5倍を許容量としている。すなわち、各ホッパ４１〜４７内の物品総量が目標値の3.5倍を超えれば、組合せ不成立の確率が増大するから、この値を超えれば、続くステップＳ１３、Ｓ１４において、一部のホッパ４ｎから物品を排出して、組合せ計量が可能な状態に復帰させる。

一方、選択された組合せ加算値が設定許容範囲内に収まっていれば、その加算値がさらに厳しい第２の許容範囲内に収まっているか否かをステップＳ９でチェックする。この第２の許容範囲とは、この実施例では、例えば、ユーザが設定した許容範囲を更に５０％絞り込んだ範囲としている。そして、選択した組合せ加算値がこの第２の許容範囲内に収まれば、ステップＳ１７に移行して、選択された組合せに係るホッパ４ｎから物品を排出するが、第２の許容範囲内に収まらなければ、次のステップＳ１５において、計量した物品Ｍの質量Ｗ０と、各ホッパ４１〜４７内の物品質量との合計値を算出し、続くステップＳ１６でその合計値が、計量した物品Ｗ０をホッパ４ｎに供給しても許される限界量に達しているか否かをチェックする。この限界量は、許容範囲内に収まる組合せを安定的に成立させるための値であって、この実施例では、一例として目標値の1.8倍としている。前記合計値がこの限界量を越えていれば、稼働率が悪化する可能性があるから、選択した組合せ加算値は、第２の許容範囲内にはなくても、ユーザが設定した許容範囲内に収まっているから、ステップＳ１７に移行して、選択された組合せに係るホッパ４ｎから物品を排出する。

一方、前記合計値がこの限界量以下であれば、各ホッパ４１〜４７には、計量した物品Ｍを受け入れる余裕があるから、ステップＳ１８に移行して、計量した物品Ｍを後述の特定のホッパ４ｎに供給する。

図８は、ステップＳ１８の物品供給処理を詳細に示したものである。この図において、制御部１０は、まず、カウンタの値を１にセットし、続いて、計量コンベア２０で計量された物品Ｍの質量を１番目のホッパ４１の物品質量に加算した後、各ホッパ４１〜４６に関する分散度を算出して、ＲＡＭ１２のアドレス0008に記憶する（ステップＳ１９、Ｓ２０）。続いて、ステップＳ２１からステップＳ２２の処理を経てカウンタの値を２にセットし、再びステップＳ２０で、今度は２番目のホッパ４２の物品質量に前記物品Ｍの質量を加算して、各ホッパ４１〜４６に関する分散度を求め、それをアドレス0009に記憶する。こうした処理をカウント値が６になるまで繰り返して、得られた６つの分散度をアドレス0008〜0013に順次記憶する。

続いて、記憶した各分散度の中から最適な分散度を一つ選択し（ステップＳ２３）、その選択した分散度を与えるホッパ４ｎの振分アーム５ｎに駆動信号を送信する（ステップＳ２４）。すると、指定された振分アーム５ｎが旋回し、計量済の物品Ｍが対応するホッパ４ｎへ供給される。続いて、制御部１０は、対応するホッパ４ｎの物品質量に前記物品Ｍの質量を加算して、ＲＡＭ１２に記憶された物品質量を更新する（ステップＳ２６）。

以上の処理が終了すると、振分コンベア３０上には、計量済の物品Ｍがなくなるので、ステップＳ１に戻って次の物品の到来を待機する。そして、次の新たな物品Ｍが検出されれば、ステップＳ３に移行するが、物品Ｍが検出されていなければ、ステップＳ２において、各ホッパ４ｎに駆動信号が送信されたかをチェックし、送信されていれば、各ホッパ４ｎのゲート４０が閉じるタイミングで集合コンベア６０を一定時間駆動させる（ステップＳ２７）。制御部１０は、以上のサイクルを新たな物品Ｍが到来する度に繰り返す。

図９は、ステップＳ１３の軽量排出処理と、ステップＳ１４の過量排出処理と、ステップＳ１７の組合せホッパからの物品排出処理の詳細を示したものである。
まず、ステップＳ１３の軽量排出処理では、幾つかのホッパ４ｎ内の物品を入れ替えるために、例えば、組合せ加算値が目標値に最も近い組合せとして選択された各ホッパ４ｎに駆動信号を送信する。続いて、ＲＡＭ１２に記憶された、選択された各ホッパ４ｎの物品質量をクリアする。すると、指定された各ホッパ４ｎのゲート４０が開放されて物品が集合コンベア６０へ排出される。これで、空になったホッパ４ｎへの物品再供給が可能となる。

また、ステップＳ１４の過量排出処理では、物品が入り過ぎた状態を解消するために、物品質量の最も大きいホッパ４ｎから各物品質量を順次加算して行き、その加算値が目標値を超えた時点までの各ホッパ４ｎに駆動信号を送信する。続いて、ＲＡＭ１２に記憶された、対応する各ホッパ４ｎの物品質量をクリアする。すると、指定された各ホッパ４ｎのゲート４０が開放されて、過量と判断された物品が集合コンベア６０上に排出される。 なお、軽量や過量によって排出された物品は、集合コンベア６０を逆転させることによって、図示しない回収箱に回収し、それを再度上流に戻して計量コンベア２０に搬入するようにしてもよい。

また、ステップＳ１７の組合せホッパからの物品排出処理では、組合せ選択された各ホッパ４ｎに駆動信号を送信し、続いて、ＲＡＭ１２に記憶された選択された各ホッパ４ｎの物品質量をクリアする。この場合も前述同様に、指定された各ホッパ４ｎのゲート４０が開放されて物品が集合コンベア６０へ排出される。こうした処理が終了すると、ステップＳ１、Ｓ２に戻って集合コンベア６０が駆動される（ステップＳ２７）。

図１０、図１１は、以上の実施形態を使用してシミュレーションした場合の計量精度と稼働率とを表したグラフである。この内、図１０は、計量精度（選択された組合せ加算値と目標値との誤差率）を表したグラフで、縦軸に誤差率をとり、横軸に平均質量の物品Ｍを何回供給すれば、目標値に到達するかの供給回数をとっている。したがって、例えば、平均質量が500ｇの物品で、目標値が２Kgの場合は、平均供給回数が４になり、そのときの誤差率は、1.2％になることを表している。このグラフから明らかなように、供給回数が4.5回以上になれば、誤差率が１％を切り、さらに、供給回数が増えれば、精度は更に向上することが判る。また、この傾向は、分散度を２５％、３０％、３５％と替えても、殆ど変わらないことが確認できているので、ここでは、分散度が３５％の計量精度を載せている。

図１１は、分散度を２５％、３０％、３５％と変えた場合のそれぞれの稼動率を表したグラフである。この実施形態においては、平均質量の物品を複数回供給しなければ、目標値に到達することができないので、許容範囲内に収まる組合せが成立するのは、毎回ではなく、複数回おきとなる。そこで、このグラフでは、縦軸に正常運転率を、すなわち、 ｛（組合せ成立回数＋物品供給回数）÷計量回数｝×100をとり、横軸に前述の物品供給回数をとっている。このグラフから明らかなように、物品供給回数が４回以上となれば、正常運転率は、ほぼ100％になることが判る。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の形態も採用可能である。例えば、この実施形態では、振分コンベアと振分アームを使って物品を各ホッパに振り分けたが、これに替えて、例えば、各ホッパを円弧状に配列し、その中心部に特許文献１、２に記載の旋回シュートを設けて、計量コンベアから排出される物品を、旋回シュートを介して何れかのホッパに供給するように構成しても良い。

２ 計量器
１０ 制御部
41〜46 ストック部
１００ 組合せ計量装置
Ｍ 物品

Claims (8)

1. 一塊の物品を個別に計量して、複数のストック部の何れかに供給する動作を繰り返しながら、各ストック部に供給された物品の質量を組合せて、組合せ加算値が設定許容範囲内にあって目標値に最も近い組合せを求め、求めた組合せに属する物品をストック部から収集する組合せ計量方法であって、
   計量した前記物品をストック部に供給することによって計量精度の改善が見込まれる場合は、求めた前記組合せに属する物品をストック部から収集せずに、計量した前記物品をどのストック部に供給すれば、各ストック部内の物品質量のばらつきが適性になるかを判断し、適性になると判断したストック部に、計量した前記物品を供給することを特徴とする組合せ計量方法。
2. 計量した前記物品をストック部に供給するに際しては、計量した前記物品を一つのストック部に供給したと仮定して求めた、各ストック部内の物品質量の分散度を、供給したと仮定するストック部を順次入れ替えながら全てのストック部について求め、求めた複数の分散度の中で、設定許容範囲内に収まる組合せが安定的に得られる分散度を特定し、特定した分散度を与えるストック部に対して計量した前記物品を供給することを特徴とする請求項１に記載の組合せ計量方法。
3. 請求項１に記載の組合せ計量方法であって、前記設定許容範囲内で、より目標値に近い第２の許容範囲を設け、目標値に最も近い前記組合せ加算値がこの第２の許容範囲内に収まれば、求めた前記組合せに属する物品をストック部から収集することを特徴とする組合せ計量方法。
4. 目標値に最も近い組合せ加算値が設定許容範囲内に収まっており、かつ、計量した前記物品の質量と各ストック部内の物品質量との合計値が限界量を超えていれば、その組合せに属する物品をストック部から収集することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の組合せ計量方法。
5. 計量した前記物品をストック部に供給すると稼働率が悪化する場合は、計量した前記物品をストック部に供給する前に、一部のストック部から物品を排出することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の組合せ計量方法。
6. 物品の質量を求める計量器と、前記計量器で計量された物品を収納する複数のストック部と、前記計量器で計量された物品を何れかのストック部に供給する供給部と、各ストック部に供給された物品質量を組合せて、組合せ加算値が設定許容範囲内にあって目標値に最も近い組合せを求め、求めた組合せに属する物品をストック部から収集する組合せ計量装置であって、
   計量した前記物品をストック部に供給することによって計量精度の改善が見込まれる場合は、求めた前記組合せに属する物品をストック部から収集せずに、計量した前記物品をどのストック部に供給すれば、各ストック部内の物品質量のばらつきが適性になるかを判断し、適性になると判断したストック部に、計量した前記物品を供給する制御部を備えたことを特徴とする組合せ計量装置。
7. 前記計量器は、物品を搬送しながら計量する計量コンベアである請求項６に記載の組合せ計量装置。
8. 前記計量器は、Ｘ線透過画像に写し出された物品の濃淡レベルと、各濃淡レベルに対応する質量とから前記物品の質量を推定するＸ線検査装置である請求項６に記載の組合せ計量装置。

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