JP4126263B2 - 組合せ計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、個々に重量のバラツキがある物品を所定分ずつまとめて排出する組合せ計量装置における個数組合せの処理に関する。

菓子、野菜、果物等のように個々に重量のバラツキのある物品を所定量分ひとまとめにするために組合せ計量装置が用いられている。

組合せ計量装置は、物品の収容排出が可能な複数のホッパに供給した物品を計量器によってそれぞれ計量し、その計量値同士の組合せ演算を行い、組合せ重量が所定範囲となる組合せを選定し、選定した組合せに含まれる物品をホッパから排出してひとまとめにしている。

このような組合せ計量装置で、例えば小袋包装されたアメやスティック菓子等の物品を計量する際に、重量だけでなく、個数についても目標範囲に入るように要求される場合がある。

このように個数に対する組合せ要求に対応するため、従来の組合せ計量装置では、単体の重量の平均値と標準偏差を予め求め、その単体の平均値と標準偏差から得られる物品の個数毎の重量確率分布がとる重量範囲を求め、各ホッパに収容された物品の計量によって得られる重量値が、どの重量範囲に入るかを調べて個数を判定していた。

このように、単体の平均重量と標準偏差から得られる物品の個数毎の重量確率分布がとる重量範囲を求め、その重量範囲に基づいてホッパに収容された物品の重量値を個数に変換する技術は、例えば次の特許文献１に開示されている。

特許第２６３０８２４号公報

しかしながら、上記のような従来の組合せ計量装置では、単品の平均値と標準偏差から得られた個数毎の重量確率分布がとる重量範囲（３σや４σの範囲）が重複しない範囲を上限として個数判定を行なっているので、例えば平均重量に対して分散が大きい物品に対する個数判定を行なおうとすれば、判定可能な個数が非常に少なくなり、これに合わせて各ホッパに対する物品の供給数を減らす必要があり、計量効率が低下するという問題があった。

特に、個数管理に要求される精度は物品よって異なり、個数管理は必要だが厳密さは要求されないものもあり、このような物品に対して従来の組合せ計量装置の個数管理技術は作業者が任意に管理状態を設定することができず、柔軟性を欠いていた。

また、個数判定の精度と個数との関係等の情報が作業者側で明確に把握できないという問題があり、その情報に応じての適切な供給処理が行なえなず、過大な供給を行なって不良品を多く発生させたり、過小な供給を行なって運転能率を低下させてしまう等の問題があった。

本発明は、この問題を解決して、個数管理についての各種情報を作業者が明確に把握でき、その情報に応じての適切な供給処理を行なえる組合せ計量装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の組合せ計量装置は、
物品の収容排出が可能な複数のホッパ（２１）と、
前記ホッパに収容された物品の重量をそれぞれ検出する計量手段（２３、３４）と、
計量対象物品の単体の平均重量と標準偏差とを単体情報として設定するための単体情報設定手段（４０）と、
前記単体情報から得られる物品個数毎の重量確率分布が重複する範囲における個数判定条件を設定するための判定条件設定手段（４３）と、
前記単体情報と前記個数判定条件とに基づいて、個数判定のための判定用重量範囲を算出する判定用重量範囲算出手段（４４）と、
前記判定用重量範囲算出手段によって算出された判定用重量範囲と前記計量手段によって検出された重量値とに基づいて、前記ホッパに収容された物品の個数を判定する個数判定手段（３５）と、
前記個数判定手段によって個数が判定された物品の組合せのなかから、少なくとも組合せ個数が所定の目標範囲となる組合せを選定する組合せ選定手段（３６）と、
前記組合せ選定手段によって組合せに選定された物品を前記ホッパから排出させる排出手段（３７）とを備えた組合せ計量装置であって、
前記単体情報設定手段によって設定された単体情報から、物品の個数と各個数毎の重量確率分布の重複の程度を表す値との関係を求める重複程度値算出手段（４１）を有し、
前記判定条件設定手段は、前記重複程度値算出手段によって求められた関係に基づいて、個数判定条件を設定できるように構成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項２の組合せ計量装置は、請求項１の組合せ計量装置において、
前記重複程度値算出手段によって得られた関係をグラフで表示するグラフ表示手段（４２、３２）を有し、
前記判定条件設定手段は、前記グラフ表示手段によって表示されたグラフ上の任意の程度値を前記判定条件として設定できるように構成されている。

また、本発明の請求項３の組合せ計量装置は、請求項１または請求項２の組合せ計量装置において、
前記判定条件の基で、前記ホッパに対する物品の推奨供給数を算出する推奨供給数算出手段（４５）と、
前記推奨供給数算出手段によって算出された推奨供給数を表示する推奨供給数表示手段（４６、３２）とを備えていることを特徴としている。

また、本発明の請求項４の組合せ計量装置は、請求項３の組合せ計量装置において、
前記複数のホッパに物品を供給する供給装置（２２）と、
前記各ホッパに供給される物品数が前記推奨供給数となるように前記供給装置を制御する供給制御手段（３９）とを備えている。

このように構成したので、本発明の組合せ計量装置では、個数毎の重量確率分布が重複する範囲を含み任意に設定した判定条件による個数判定が可能となる。

また、個数と、個数毎の重量確率分布の重複程度値との関係を求めて、これをグラフ表示しているので、個数と個数判定の誤差との関係を直感的に把握でき、しかもそのグラフ上で判定条件を設定でき、設定操作が容易となる。

また、設定された判定条件の基でホッパに対する物品の推奨供給数を算出して表示するものでは、作業者が設定した判定条件で最適の物品供給数を正確に把握でき、供給量設定作業等を的確に行なうことができる。

また、複数のホッパに物品を供給する供給装置を有し、各物品受けに供給される物品数が推奨供給数となるように供給装置を制御する手段を有するものでは、設定した条件による個数判定を能率的に行なうことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明を適用した組合せ計量装置２０の構成を示している。

この組合せ計量装置２０の機構部は、底の開閉により物品の収容排出が可能な複数のホッパ２１、…、２１、各ホッパ２１に物品をそれぞれ供給する複数の供給装置２２、…、２２、各ホッパ２１に供給された物品に対する計量をそれぞれ行なうための複数の計量器２３、…、２３と、各ホッパ２１から排出される物品を集合排出する集合器２４とを有している。

なお、図１では、シュート型の集合器２４を示しているが、コンベア型の集合器２４を用いてもよい。また、このシュート型の集合器２４には、欠け品を含まないと判定された良品と欠け品を含むと判定された不良品とを異なる排出経路に振り分けるための振り分け機構２４ａが設けられているが、コンベア型の集合器２４を用いる場合には、その搬送方向の切り換えで良品と不良品の排出経路を切り換えることができる。

各供給装置２２は、例えば振動搬送型のフィーダで構成され、振動時間あるいは振動振幅によってホッパ２１に対する物品の供給力が決定される。

各計量器２３は、後述するコントローラ３０の重量算出手段３４とともにこの実施例の計量手段を構成するものであり、それぞれホッパ２１を支持し、その支持しているホッパ２１とそのホッパに収容される物品の合計荷重に対応した計量信号をコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０は、操作部３１、表示器３２およびマイクロコンピュータ構成の制御装置３３によって構成され、操作部の操作等によって少なくとも運転モードと設定モードの切り換えが可能となっている。

運転モードにおいては、各計量器２３からの計量信号に基づいて、重量検出処理、個数判定処理、組合せ選定処理、物品排出処理、物品供給処理等を行なう。

また、設定モードにおいては、操作部３１の操作を受けて、計量対象物品について運転に必要な各種パラメータの設定処理等を行なう。

図２は制御装置３３の機能構成を示すものであり、始めに運転モードで機能する部分について説明する。

重量算出手段３４は、対応するホッパ２１に物品が供給されていないときの各計量器２３から出力される計量信号をそのホッパ自量として内部のメモリ（図示せず）に記憶し、そのホッパ自量を物品が供給されたときの計量信号から減算して、物品の重量値を算出する。

個数判定手段３５は、後述する判定用重量範囲算出手段４４によって予め算出された個数毎の判定用重量範囲Ｈｒ（１）〜Ｈｒ（Ｎ）と重量計量手段３４によって検出された重量値Ｗｘとに基づいて、各ホッパ２１に収容された物品の個数Ｍを判定する。また、この個数判定手段３５は、重量値Ｗｘが最大の重量範囲Ｈｒ（Ｎ）を越えている場合には、オーバ信号を組合せ選定手段３６およびオーバ品排出手段３８に出力する。

組合せ選定手段３６は、重量算出手段３４によって重量が算出され、且つ個数判定手段３５によってオーバ判定されずに適正な個数と判定された物品の組合せのなかから、予め設定された目標重量範囲で且つ目標個数範囲となる組合せを選定する。なお、個数についての組合せのみを選定してもよい。

良品排出手段３７は、組合せ選定手段３６によって組合せに選定された物品を収容しているホッパ２１を開閉させてその収容物品を集合器２４に排出させる。

オーバ品排出手段３８は、所定のタイミング、例えば、オーバ判定されたホッパの総数が全ホッパ数の所定割合以上となったとき等に、良品排出手段３７による良品の排出を一時的に規制して、オーバ判定されたホッパ２１を開閉させて集合器２４に排出させるととともに、振り分け機構２４ａを駆動して良品と異なる位置に集合排出させる。

供給制御手段３９は、良品排出手段３７およびオーバ品排出手段３８によってホッパ２１から物品が排出されたとき、その空になったホッパに対応する供給装置２２を駆動制御して新たな物品を供給させる。

なお、この供給制御手段３９は、各ホッパに対する物品の供給数が後述する推奨供給数算出手段４５によって算出された推奨供給数Ｐとなるように、各供給装置２２の供給力を制御する。この供給量制御は、例えば、個数判定手段３５によって判定された各ホッパ２１の供給個数の平均値（ホッパ毎および全体の平均値）と推奨供給数Ｐとの比較結果に基づいて自動的に行なわれる。

次に、設定モードで機能する部分について説明する。
単体情報設定手段４０は、予め計量対象となる物品の単体の平均重量Ａと標準偏差σを単体情報として設定するためのものであり、例えば計量運転前に、物品の単体重量を所定数別の秤等で測定し、その平均重量Ａと標準偏差σを算出して、その算出値を操作部３１の操作によって設定記憶させる。

また、別の秤を用いずに、この計量装置２０のホッパ２１に計量対象物品を一つずつ供給して上記単体重量の測定を行い、コントローラ内部でその平均重量Ａと標準偏差σを算出してもよい。

重複程度値算出手段４１は、単体情報設定手段４０によって設定された単体情報から、物品の個数と各個数毎の重量確率分布の重複の程度を表す値との関係を求める。

この重複程度を表す値は、分布の重複部分の確率面積α（ｎ）、またはその重複部分を除く確率面積β（ｎ）のいずれでもよい。

上記の重複部分の面積α（ｎ）は、物品ｎ個の分布のなかで、個数がｎ個か（ｎ−１）個かが不明である確率であり、以下の説明で重複率と呼ぶ。また、その重複部分を除く面積β（ｎ）は、確実にｎ個以上であると判定できる確率であり、以下の説明ではこの確率βを個数判定精度と呼ぶ。

また、ここでは、重複程度値算出手段４１が、重複率αを求め、それに基づいて得られる個数判定精度βを最終的な程度値とする場合について説明する。

即ち、図３に示すように、各個数毎の重量確率分布Ｆ（１）、Ｆ（２）、…がとる重量範囲Ｈ１、Ｈ２、…を個数ｎに対して、
Ｈｎ＝ｎ・Ａ±４・σ・（ｎ）^１／２
と定義し、各分布の重複率を調べる。

ここで、ある分布についての重複率αはその下限側の重複であって、その重複している重量範囲の面積（分布全体の面積は１）とする。

例えば、図３の場合、分布Ｆ（２）の下限側と分布Ｆ（１）は重複しておらず、分布Ｆ（３）の下限側も分布Ｆ（２）と重複していないので、単品から物品３個についての重複率α（１）〜α（３）はともに０で、個数判定精度β（１）〜β（３）はともに１（１００パーセント）である。

また、物品４個の分布Ｆ（４）の下限側は、重量、
３Ａ＋４σ（３）^１／２〜４Ａ−４σ（４）^１／２
の範囲で分布Ｆ（３）と重複しており、この重量範囲における分布Ｆ（４）の面積を重複率α（４）として求め、１−α（４）の演算により、個数判定精度β（４）を求める。
以下同様に、各分布についての重複率α（ｎ）を求め、その重複率から個数判定精度β（ｎ）を求める。

グラフ表示手段４２は、重複程度値算出手段４１によって得られた個数と個数判定精度βとの関係をグラフ化して表示器３２に表示する。

このグラフは、例えば図４に示すように、個数ｎ（横軸）の増加に伴って個数判定精度βが減少するものとなる。また、個数判定精度βの代わりに重複度αを用いたグラフを表示してもよい。

判定条件設定手段４３は、単体情報から得られる物品個数毎の重量確率分布が重複する範囲における個数判定条件を任意に設定するためのものであり、ここでは、グラフ表示手段４２によって表示器３２に表示されたグラフ上で任意の個数判定精度βを操作部３１の操作によって判定条件として設定できるように構成されている。

判定用重量範囲算出手段４４は、単体情報と個数判定条件とに基づいて、個数判定の基準となる判定用重量範囲Ｈｒを算出するものであり、前記したように、グラフ上で設定された個数判定精度をβｘとすると、前記個数毎の判定精度β（ｎ）のうち、βｘを越えない最大の個数判定精度β（ｍ）とそれに対応する個数ｍ（判定上限個数）を求める。

そして、物品が１〜ｍ個についての判定用重量範囲Ｈｒ（１）〜Ｈｒ（ｍ）を図３に示しているように求める。

即ち、個数判定精度βが１の分布Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）については、その分布がとる重量範囲Ｈ（１）、Ｈ（２）、Ｈ（３）をそれぞれ判定用重量範囲Ｈｒ（１）、Ｈｒ（２）、Ｈｒ（３）とする。

また、個数判定精度βが１より小さい分布Ｆ（４）、Ｆ（５）、Ｆ（６）、…、Ｆ（ｍ）については、自己分布Ｆ（ｎ）より個数が１つ少ない分布Ｆ（ｎ−１）がとる重量範囲の上限値Ａ（ｎ−１）＋４σ（ｎ−１）^１／２より大きく、自己分布Ｆ（ｎ）がとる重量範囲の上限値Ａ（ｎ）＋４σｎ^１／２以下の範囲を判定用重量範囲Ｈｒ（ｎ）として求める。

また、推奨供給数算出手段４５は、設定された判定条件の基で、個数判定が可能で、組合せが得やすい最大の数を、各ホッパ２１に対する推奨供給数Ｐとして算出する。

この推奨供給数Ｐは、上記上限個数ｍ、目標組合せ個数Ｋ、組合せ目標ホッパ数ｕ等に基づいて算出される。

例えば、個数の組合せだけについてみれば、目標組合せ個数Ｋが３６、組合せ目標ホッパ数ｕを４とすれば、各ホッパ当り９個の物品供給を行なえば最も効率的であるが、個数判定の上限個数ｍが８であった場合、９個の供給物品の個数判定を前記条件で行なうことができない。

したがって、この場合には、推奨供給数Ｐを例えば６にして、組合せ目標ホッパ数ｕを６とすることで、個数判定と効率を両立させることができる。

つまり、推奨供給数Ｐは、目標組合せ個数Ｋを個数判定の上限数ｍ以下の数で割ったときに余りが０または非常に小さい値となるような最大の数であり、そのときの商が組合せ目標ホッパ数ｕとなる。

推奨供給数表示手段４６は、上記算出された推奨供給数Ｐを、例えば図４に示しているように、表示器３２のグラフと同一画面上に表示する。

したがって、作業者は、表示器３２に表示されたグラフ上で個数判定精度と個数との関係を直観的に把握でき、そのグラフ上で任意の個数判定精度を設定すれば、その判定精度を維持する最大の物品供給数を確認できる。

また、この個数判定精度の設定操作によって、個数判定のための判定用重量範囲Ｈｒが個数判定手段３５に設定され、推奨供給数Ｐが供給制御手段３９に設定される。

そして、その他計量に必要なパラメータが設定された後に、運転モードに移行すると、各ホッパ２１に対して供給装置２２から物品が供給され、その重量値がそれぞれ検出され、その各重量値は個数判定手段３５に入力され、その判定結果が重量値とともに組合せ選定手段３６に入力される。

組合せ選定手段３６では、ホッパ２１に収容された物品の個数と重量についての組合せ演算が行なわれ、目標重量範囲で且つ目標個数範囲となる組合せが選定され、その選定結果が良品排出手段３７に出力されて、組合せに選定された物品が集合器２４に排出される。

また、物品が排出されて空になったホッパ２１には、対応する供給装置２２から新たな物品が供給され、前記同様に重量検出処理、個数判定処理、組合せ選定処理、排出処理が繰り返され、目標量の物品が順次排出されることになる。

そして、例えば、オーバ品と判定されたホッパの数が所定数になると、オーバ品排出手段３８によって、そのホッパ２１から物品が排出され、集合器２４および振り分け機構２４ａを介して、良品と異なる位置に排出される。

このように、この組合せ計量装置２０では、重量確率分布が重複する範囲を含めて個数判定の条件を任意に設定する手段と、その設定された条件に基づいて個数判定の基準となる判定用重量範囲を算出する手段とを有しているので、作業者が自由に設定した条件で個数判定を行なうことができる。

また、個数と分布の重複程度値との関係を求めてこれをグラフ表示し、そのグラフ上で、個数の判定条件を設定できるようにしたので、判定条件の設定作業を容易に且つ直観的に行なうことができる。

また、判定条件の基で、各ホッパに対する推奨供給数を算出し、これを表示しているので、設定した判定条件に対する物品の供給数の目標が正確に判り、供給装置２２の調整を容易に行なうことができる。

本発明の実施例の全体構成図 実施例の要部構成図 実施例の要部の動作を説明するための重量確率分布図 表示画面の一例を示す図

符号の説明

２０……組合せ計量装置、２１……ホッパ、２２……供給装置、２３……計量器、２４……集合器、３０……コントローラ、３１……操作部、３２……表示器、３３……制御装置、３４……重量算出手段、３５……個数判定手段、３６……組合せ選定手段、３７……良品排出手段、３８……オーバ品排出手段、３９……供給制御手段、４０……単体情報設定手段、４１……重複程度値算出手段、４２……グラフ表示手段、４３……判定条件設定手段、４４……判定用重量範囲算出手段、４５……推奨供給数算出手段、４６……推奨供給数表示手段

Claims (4)

1. 物品の収容排出が可能な複数のホッパ（２１）と、
   前記ホッパに収容された物品の重量をそれぞれ検出する計量手段（２３、３４）と、
   計量対象物品の単体の平均重量と標準偏差とを単体情報として設定するための単体情報設定手段（４０）と、
   前記単体情報から得られる物品個数毎の重量確率分布が重複する範囲における個数判定条件を設定するための判定条件設定手段（４３）と、
   前記単体情報と前記個数判定条件とに基づいて、個数判定のための判定用重量範囲を算出する判定用重量範囲算出手段（４４）と、
   前記判定用重量範囲算出手段によって算出された判定用重量範囲と前記計量手段によって検出された重量値とに基づいて、前記ホッパに収容された物品の個数を判定する個数判定手段（３５）と、
   前記個数判定手段によって個数が判定された物品の組合せのなかから、少なくとも組合せ個数が所定の目標範囲となる組合せを選定する組合せ選定手段（３６）と、
   前記組合せ選定手段によって組合せに選定された物品を前記ホッパから排出させる排出手段（３７）とを備えた組合せ計量装置であって、
   前記単体情報設定手段によって設定された単体情報から、物品の個数と各個数毎の重量確率分布の重複の程度を表す値との関係を求める重複程度値算出手段（４１）を有し、
   前記判定条件設定手段は、前記重複程度値算出手段によって求められた関係に基づいて、個数判定条件を設定できるように構成されていることを特徴とする組合せ計量装置。
2. 前記重複程度値算出手段によって得られた関係をグラフで表示するグラフ表示手段（４２、３２）を有し、
   前記判定条件設定手段は、前記グラフ表示手段によって表示されたグラフ上の任意の程度値を前記判定条件として設定できるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の組合せ計量装置。
3. 前記判定条件の基で、前記ホッパに対する物品の推奨供給数を算出する推奨供給数算出手段（４５）と、
   前記推奨供給数算出手段によって算出された推奨供給数を表示する推奨供給数表示手段（４６、３２）とを備えた請求項１または請求項２記載の組合せ計量装置。
4. 前記複数のホッパに物品を供給する供給装置（２２）と、
   前記各ホッパに供給される物品数が前記推奨供給数となるように前記供給装置を制御する供給制御手段（３９）とを備えた請求項３記載の組合せ計量装置。

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