JP4245909B2 - 組合せ計量装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の重量が異なる計量物を所定の重量となるように組み合わせる組合せ計量装置に関する。より詳しくは、組合せ計量装置における計量物の量を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば菓子や野菜など、１つ１つの重量がそれぞれ異なる計量物を所定重量ずつ袋詰めする場合には、計量物を一旦複数個ずつ分散して計量し、それらの組合せが所定重量となるような組合せを選択する組合せ計量装置が用いられる。
【０００３】
一般的な組合せ計量装置の動作について簡単に説明すると、まず、クロスフィーダが計量物を分散フィーダに供給する。分散フィーダに供給された計量物は複数の放射フィーダに分散して排出された後、プールホッパを介して計量ホッパに搬送される。各計量ホッパは、各放射フィーダから搬送された計量物の重量をそれぞれ計量して、その計量結果をＣＰＵなどからなる制御部に出力する。制御部では、当該計量結果に基づいて、計量物の重量が所定重量となる最適な計量ホッパの組合せを選択するとともに、選択した計量ホッパに対して計量物を投入するよう指示を与える。制御部からの指示を受けた計量ホッパは開閉ゲートを開いて集合シュートに計量物を投入する。集合シュートに投入された計量物は、排出シュートを介して１つの袋に袋詰めされる。このような組合せ計量装置において最適な組合せが存在する確率は、各計量ホッパに投入されている計量物の量をどのように制御するかに依存する。
【０００４】
したがって、従来より、各放射フィーダの操作量を制御することにより、各計量ホッパに搬送される計量物の重量を制御する組合せ計量装置が提案されている。例えば、特許文献１には、まず、複数の計量ホッパのうち１サイクルに投入する計量ホッパの数を予め設定しておき、動作の初期状態あるいは適切な組合せが得られなくなった時点で、各計量ホッパに投入する計量物の量を、１つの計量ホッパによって投入する理想的な重量値（所定重量を投入する計量ホッパの数で除した値）となるように自動的に各放射フィーダの操作量を制御する装置が記載されている。
【０００５】
しかし、組合せ計量装置では、電源ラインの変動や各放射フィーダに対する供給状態の同一方向への変動によって、各計量ホッパに投入される計量物の重量が同一方向に変動する場合がある。この場合、前述のようにすべての計量ホッパへの投入量が理想的な重量値となるように制御すると、例えば、すべての計量ホッパが理想的な重量値以上となって、いずれの計量ホッパを組み合わせても袋詰めされる計量物の量が所定重量より多くなってしまう。すなわち、このような制御では、前述のような変動が生じた場合に、袋詰めされる計量物の量が計量目標値となる組合せの存在確率が激減してしまう。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献２には、各計量ホッパに投入する計量物の量を、理想的な重量値を中心に分散するように放射フィーダを制御することにより、前述のような変動が生じた場合において、組合せの存在確率を維持する装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平３−３２７２６号公報
【特許文献２】
特開平６−９４５０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献２に記載されている装置では、供給状態などの変動に対応することはできるものの、通常時において、各計量ホッパに投入される計量物の重量の標準偏差が大きいため、組合せが存在する確率がそもそも低いという問題があった。
【０００９】
また、各放射フィーダに対する計量物の供給量が増加した場合、元々投入量が分散するように制御されているため、放射フィーダの操作量が多めに設定されている計量ホッパにおいてオーバースケールが発生する可能性が高いという問題があった。計量ホッパにおけるオーバースケールとは、１つの計量ホッパに投入されている計量物の量が計量目標値以上となっている状態をいい、この場合、当該計量ホッパは使用不能となる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、計量ホッパに投入される計量物の量が過大にならないように制御することにより、効率よく計量を行うことができる組合せ計量装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、所定量の被計量物を計量する組合せ計量装置であって、前記被計量物をそれぞれ搬送する複数の搬送手段と、前記複数の搬送手段により搬送された前記被計量物の搬送量を、前記搬送手段ごとに計量する搬送量計量手段と、所定のパラメータに基づいて、前記搬送手段ごとに前記被計量物の搬送量を制御する搬送量制御手段とを備え、前記搬送量制御手段が、前記搬送量計量手段により計量された所定回数分の前記被計量物の搬送量に基づいて、前記被計量物の搬送量の平均値および標準偏差を求める演算手段と、前記演算手段により求められた前記平均値および前記標準偏差に基づいて、前記所定のパラメータを演算するパラメータ演算手段とを有し、前記パラメータ演算手段が、前記演算手段により求められた前記標準偏差に応じて、平均投入重量を投入目標値に一致させるように前記所定のパラメータを求める第１演算手法と、前記搬送量計量手段におけるオーバースケールが生じないように前記所定のパラメータを求める第２演算手法とのうちの一方を選択することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送手段の駆動強度を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送手段の駆動時間を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送量計量手段により計量された前記被計量物の搬送量に基づいて、前記搬送量計量手段毎のオーバースケールおよび空状態を検出する搬送状態検出手段をさらに有し、前記搬送量制御手段が、前記搬送状態検出手段の検出結果に応じて、前記パラメータ演算手段に前記所定のパラメータの演算を行わせることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１６】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、本発明における組合せ計量装置１の構成と各構成間の接続関係を示す図である。組合せ計量装置１は、クロスフィーダ２、分散フィーダ３、計量装置４、放射フィーダ（放射トラフ）５、プールホッパ６、および計量ホッパ７を備えている。また、主に各構成を制御するための構成としてＣＰＵ８、ＲＡＭ９、ＲＯＭ１０、および記憶装置１１を備え、オペレータとのインタフェースとして各種データを画面表示する表示部１２、オペレータからの指示を入力するための操作部１３を備える。操作部１３は、キーボードやマウスなどから構成されるが、タッチパネルディスプレイなどのように表示部１２と兼用されるものであってもよい。なお、図示を省略しているが、組合せ計量装置１には、さらに、計量ホッパ７から計量物が投入される集合シュートおよび排出シュートなども設けられている。
【００１７】
このような構成により、本実施の形態における組合せ計量装置１は、菓子や果物といった個々の重量が異なる計量物が所定重量（以下、「計量目標値Ｔｇ」と称する）となるように計量して袋詰めする装置として構成されているが、同様の目的で用いられる箱詰め装置や瓶詰め装置などにももちろん利用することができる。
【００１８】
クロスフィーダ２は、組合せ計量装置１に供給された計量物が載置されるトラフ２０とトラフ２０を所定の方向に駆動する駆動機構２１とから構成される。クロスフィーダ２は、駆動機構２１によりトラフ２０を所定の方向に駆動させることによって、組合せ計量装置１に供給された計量物（トラフ２０に載置された計量物）を分散フィーダ３に搬送する。
【００１９】
分散フィーダ３は、クロスフィーダ２から計量物が供給される分散テーブル３０と、分散テーブル３０を保持するベース３１とから構成される。
【００２０】
分散テーブル３０は、上面が略円錐形状とされており、図１に矢印で示すように、クロスフィーダ２によって搬送された計量物が上面の頂点付近に供給される。分散テーブル３０は、ベース３１によって所定の位置に保持されるとともに、振動駆動される。このように分散テーブル３０の振動駆動によって、分散テーブル３０に搬送された計量物は、図１に矢印で示すように、上面周方向に分散しつつ経方向に移動し、各放射フィーダ５に排出される。
【００２１】
計量装置４は、重量を計量するための一般的な秤の機能を有する装置であり、所定のタイミングで分散テーブル３０上に存在する計量物の重量（以下、「分散重量」と称す）を計量して、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。
【００２２】
組合せ計量装置１では、分散テーブル３０の円形の縁の周囲に沿って、複数個の放射フィーダ５が配置されている。組合せ計量装置１では、分散フィーダ３が前述のように計量物を分散させつつ経方向に移動させることにより、計量物は各放射フィーダ５に分散して排出される。
【００２３】
各放射フィーダ５は、計量物を受け取って搬送するフィーダ部５０と、駆動機構５１とを備えており、駆動機構５１がフィーダ部５０を振動駆動させることよって、フィーダ部５０が受け取った計量物を所定の方向に搬送して、所定のプールホッパ６に搬入する。フィーダ部５０の振動強度は、駆動機構５１がＣＰＵ８からの制御信号（図２：パラメータデータ１０４）に基づいて駆動することによって変更可能とされており、本実施の形態における組合せ計量装置１では、当該振動強度を調整することにより、放射フィーダ５の搬送量を制御することができる。
【００２４】
プールホッパ６は、放射フィーダ５から搬入された計量物を一旦保持した後、図示しない開閉ゲートを所定のタイミングで開くことによって、保持している計量物を計量ホッパ７に投入する。
【００２５】
計量ホッパ７は、プールホッパ６から投入された計量物を保持しつつ、当該計量物の重量を計量して、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。また、ＣＰＵ８からの制御信号に基づいて、図示しない開閉ゲートを開くことにより、保持した計量物を集合シュートに投入する。なお、組合せ計量装置１は、それぞれ放射フィーダ５と同数のプールホッパ６および計量ホッパ７を備えており、各プールホッパ６および各計量ホッパ７は、それぞれの放射フィーダ５に一対一で設けられている。
【００２６】
このように各計量ホッパ７と各放射フィーダ５とが一対一で対応付けられていることから、各計量ホッパ７に保持されている計量物は、いずれの放射フィーダ５によって搬送された計量物であるかをＣＰＵ８において判別可能となっている。すなわち、計量ホッパ７が主に本発明における搬送重量計量手段に相当する。なお、本実施の形態における組合せ計量装置１では、１サイクルにおいて投入動作を行う計量ホッパ７の目標数（以下、「目標投入数Ｎ」と称する）が予め設定されている。
【００２７】
ＣＰＵ８は、図示しないインターフェイスおよびバス配線を介して、組合せ計量装置１の各構成と接続されている。ＣＰＵ８は、ＲＯＭ１０に記憶されているプログラムをＲＡＭ９上に読み出し、当該プログラムに従って、所定の演算や制御信号の生成などを行うことにより、組合せ計量装置１の各構成を制御する。すなわち、ＣＰＵ８が駆動機構５１を制御することによって、主に本発明における搬送量制御手段が実現されている。
【００２８】
記憶装置１１は、各種データを保存しておく装置であって、読み書き可能なハードディスク装置などが該当するが、ＣＤ−ＲＯＭ読み取り装置やカードリーダなどのように、可搬性を有する記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード）を用いる装置であってもよい。
【００２９】
図２は、主にＣＰＵ８により実現される機能構成を示すブロック図である。図２に示す、組合せ決定部８０、平均値演算部８１、状態検出部８２、およびパラメータ演算部８３が、ＣＰＵ８が前述のプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。なお、図２では、それぞれ１つの放射フィーダ５および計量ホッパ７についてのみ図示しているが、本実施の形態における組合せ計量装置１では、すべての放射フィーダ５および計量ホッパ７について個別に同様の処理が行われる。
【００３０】
組合せ決定部８０は、各計量ホッパ７に投入されている計量物の重量を示す計量データ１００（計量ホッパ７から入力される）に基づいて、袋詰めされる計量物の重量が計量目標値Ｔｇに最も近い値となる計量ホッパ７の組合せを選択する。さらに、選択した計量ホッパ７の開閉ゲートを操作してそれらに投入されている計量物を前述の集合シュートに投入させる。また、選択した計量ホッパ７に投入されていた計量物の重量を合算することにより、集合シュートに投入された計量物の全重量（以下、「袋詰め重量」と称す）を求め、履歴データ１０１を生成する。履歴データ１０１は、各サイクルごとの袋詰め重量を示すデータであって、適宜、記憶装置１１に出力されて記憶される。
【００３１】
平均値演算部８１は、計量データ１００を参照することにより、計量ホッパ７によって計量された所定回数分の計量物の重量（放射フィーダ５の搬送量に相当する）に基づいて、当該計量ホッパ７によって投入された計量物の重量の平均値（以下、「平均投入重量Ｘａ」と称する）および標準偏差σを演算する。なお、ここでいう所定回数とは、組合せ計量装置１における動作サイクル数ではなく、ある１つの計量ホッパ７が集合シュートに投入した投入サイクル数である。したがって、例えば、組合せ計量装置１において５０サイクルの動作が行われた間に、所定回数の投入を行った計量ホッパ７については当該所定回数における平均投入重量Ｘａおよび標準偏差σが求められる。平均値演算部８１は、すべての計量ホッパ７について、所定回数ごとに平均投入重量Ｘａと標準偏差σとを演算して平均値データ１０２を生成する。すなわち、平均値演算部８１が主に本発明における演算手段に相当する。
【００３２】
さらに、平均値演算部８１は、求めた平均投入重量Ｘａと前回得られた平均投入重量Ｘａとの差分を演算することにより、平均重量変化ΔＸを演算する機能をも有する。
【００３３】
状態検出部８２は、計量データ１００に基づいて、各放射フィーダ５の搬送状態を検査することにより、搬送状態のオーバースケールまたは空状態を検出し、当該検出結果を示す判定データ１０３を生成する。すなわち、状態検出部８２が主に本発明における搬送状態検出手段に相当する。なお、搬送状態のオーバースケールとは、１つの計量ホッパ７に許容重量（上限値）以上の計量物が搬送されている状態をいい、空状態とは、１つの計量ホッパ７に全く計量物が搬送されていない状態をいう。また、状態検出部８２は、履歴データ１０１を参照することにより、組合せ計量装置１の稼働率を演算する機能をも有する。
【００３４】
パラメータ演算部８３は、判定データ１０３に示される検出結果に応じて、平均値データ１０２に基づいて制御パラメータＰｒを演算する。なお、制御パラメータＰｒとは、各駆動機構５１の駆動強度を制御するためのパラメータであって、各放射フィーダ５の駆動機構５１ごとに個別の値として設定することが可能である。
【００３５】
さらに、パラメータ演算部８３は、求めた制御パラメータＰｒを示すパラメータデータ１０４を生成する。パラメータデータ１０４は、適宜、記憶装置１１に出力され記憶される。
【００３６】
以上が、本実施の形態における組合せ計量装置１の構成および機能の説明である。次に、組合せ計量装置１が計量物を所定量（計量目標値Ｔｇ）ずつ計量する動作について説明する。なお、以下、特に断らないかぎり、組合せ計量装置１の各部の構成は、ＣＰＵ８によって制御される。
【００３７】
図３は、本実施の形態における組合せ計量装置１の動作を示す流れ図である。組合せ計量装置１では、計量動作が開始されると、所定の初期設定が実行される（図示せず）。初期設定では、計量目標値Ｔｇ、目標投入数Ｎ、および各放射フィーダ５の制御パラメータＰｒなどが設定され、記憶装置１１に初期値として保存される。
【００３８】
次に、クロスフィーダ２を動作させて分散フィーダ３に計量物を供給する（ステップＳ１）。ＣＰＵ８によるクロスフィーダ２に対する制御を簡単に説明すると、クロスフィーダ２の駆動機構２１が停止しており、かつ、計量装置４により計量された分散重量が下限値（分散重量目標値）以下である場合には、駆動機構２１を駆動させる。前述のように駆動機構２１がＯＦＦ状態では、分散フィーダ３に対する計量物の供給がされておらず、分散重量が減少している状態である。このような状況において分散重量が分散重量目標値以下となったときは、分散フィーダ３への計量物の供給を再開させて、分散フィーダ３上の計量物が不足することのないように制御する。
【００３９】
また、駆動機構２１が駆動しており、かつ、分散重量が上限値以上である場合には、駆動機構２１を停止させる。前述のように駆動機構２１がＯＮ状態では、分散フィーダ３に計量物が供給されており、分散重量が増加している状態である。このような状況において分散重量が上限値以上となったときは、分散フィーダ３への計量物の供給を停止して、分散フィーダ３上の計量物が供給過多になることのないように制御する。
【００４０】
このように、組合せ計量装置１では、分散重量目標値と上限値とを用いたＯＮ・ＯＦＦ制御が行われ、これにより分散フィーダ３に対する計量物の供給量が制御される。なお、より詳しくはステップＳ１は、後の処理と並行して実行される処理である。
【００４１】
次に、組合せ計量装置１は組合せ計量処理（ステップＳ２）を実行する。ステップＳ２における組合せ計量処理について説明すると、まず、分散フィーダ３を駆動するとともに、パラメータデータ１０４に設定されている制御パラメータＰｒに基づいて、各放射フィーダ５（駆動機構５１）を１サイクル分だけ振動駆動させる。
【００４２】
これにより、分散フィーダ３上の計量物が各放射フィーダ５に分散供給されるとともに、各放射フィーダ５上の計量物が対応するプールホッパ６に投入される。なお、このとき全放射フィーダ５のうち、対応する計量ホッパ７が空状態となっている放射フィーダ５のみが振動駆動される。
【００４３】
分散フィーダ３および放射フィーダ５の１サイクル分の駆動が終了すると、放射フィーダ５から計量物の投入をうけたプールホッパ６の開閉ゲートが開放し、プールホッパ６内に保持されている計量物が計量ホッパ７に投入される。すなわち、空状態の計量ホッパ７にのみ新たに計量物が投入される。
【００４４】
次に、新たに計量物が投入された計量ホッパ７が、投入された計量物の重量を計量し、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。ＣＰＵ８では、各計量ホッパ７毎に得られた計量物の重量に基づいて、計量データ１００が生成される。なお、ＣＰＵ８は、新たに計量結果を出力した計量ホッパ７については当該出力に基づいて、本サイクルにおける計量データ１００を生成し、それ以外の計量ホッパ７についてはそれまでの計量データ１００に示されてる計量物の重量に基づいて、本サイクルにおける計量データ１００を生成する。
【００４５】
各計量ホッパ７に投入されている計量物の計量が終了し、本サイクルにおける計量データ１００が生成されると、組合せ決定部８０が計量データ１００に基づいて、いずれの計量ホッパ７に投入されている計量物を互いに組み合わせると、その合計重量（袋詰め重量）が計量目標値Ｔｇに最も近くなるかを判定する。さらに、判定結果に基づいて、当該サイクルにおいて投入動作を行う計量ホッパ７を選択し、選択した計量ホッパ７に対して開閉ゲートを開くように制御信号を出力する。これにより、選択された計量ホッパ７から集合シュートに計量物が投入され、排出シュートを介して袋詰めされる。
【００４６】
さらに、組合せ決定部８０は袋詰め重量を求めて履歴データ１０１を生成して、ステップＳ２の組合せ計量処理を終了する。
【００４７】
組合せ計量処理が終了すると、履歴データ１０１に基づいて、組合せ計量装置１の稼働率が所定値以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ３）。そして、稼働率が所定値以上である場合には、ステップＳ４の搬送量制御処理がスキップされ、稼働率が所定値未満である場合には、搬送量制御処理が実行される。
【００４８】
図４は、本実施の形態における組合せ計量装置１の搬送量制御処理の詳細を示す流れ図である。なお、図４に示す搬送量制御処理は、各放射フィーダ５および各計量ホッパ７についてそれぞれ独立して行われる。搬送量制御処理では、まず、状態検出部８２が計量データ１００を参照することにより、計量ホッパ７の搬送状態がオーバースケールになっていないか判定を行い、判定結果を判定データ１０３として生成する（ステップＳ１１）。
【００４９】
判定データ１０３に搬送状態がオーバースケールとなっている旨が示されると、パラメータ演算部８３が、放射フィーダ５の制御パラメータＰｒを新たに演算して、駆動強度を一定量低下させる（ステップＳ１２）。新たな制御パラメータＰｒは、例えば、数１により求めることができる。ここで、定数Ｋｐは、Ｋｐ＜１を満たす定数である。
【００５０】
【数１】
【００５１】
一方、搬送状態がオーバースケールになっていない場合（ステップＳ１１においてＮｏ）、状態検出部８２は、さらに、搬送状態が空状態となっていないかを判定し、判定結果を判定データ１０３として生成する（ステップＳ１３）。
【００５２】
判定データ１０３に搬送状態が空状態になっている旨が示されると、パラメータ演算部８３が、新たな制御パラメータＰｒを演算して、放射フィーダ５の駆動強度を一定量上昇させる（ステップＳ１４）。新たな制御パラメータＰｒは、例えば、数２により求めることができる。ここで、定数Ｋｑは、Ｋｑ＞１を満たす定数である。
【００５３】
【数２】
【００５４】
このように、組合せ計量装置１では、状態検出部８２が、計量ホッパ７により計量された計量物の重量（放射フィーダ５の搬送量）に基づいて、放射フィーダ５毎のオーバースケールまたは空状態を検出し、当該検出結果に応じて、パラメータ演算部８３に制御パラメータＰｒの演算を行わせる。したがって、現在の制御パラメータＰｒによって、正常に動作してる放射フィーダ５については現状を維持する一方で、異常な動作となっている放射フィーダ５については新たな制御パラメータＰｒを設定できることから、組合せ計量装置１における無駄な制御や演算を減らすことができ、制御効率の向上を図ることができる。
【００５５】
次に、状態検出部８２が計量データ１００を参照しつつ、計量ホッパ７によって所定回数分の投入動作が行われたか否かを判定することにより、制御周期チェックを行う（ステップＳ１５）。そして、所定回数分の投入が行われていない場合（ステップＳ１５においてＮｏ）には、ステップＳ１６ないしＳ１９の処理をスキップする。
【００５６】
一方、すでに所定回数分の投入が行われた場合（ステップＳ１５においてＹｅｓ）には、平均値演算部８１が、平均投入重量Ｘａ、平均重量変化ΔＸ、および標準偏差σを計算する（ステップＳ１６）。
【００５７】
図５は、放射フィーダ５による計量物の搬送量が比較的安定している場合の搬送量（計量ホッパ７の投入量）の分布を示す図である。図６は、放射フィーダ５による計量物の搬送量にバラツキが生じている場合の搬送量の分布を示す図である。なお、Ｋｒは、分布範囲係数である。
【００５８】
従来の装置と同様に、組合せ計量装置１においても計量目標値Ｔｇを目標投入数Ｎで除した値が計量ホッパ７の理想的な投入量（以下、「投入目標値Ｔｔ」と称する）であり、各計量ホッパ７に搬送される計量物の搬送量が投入目標値Ｔｔである場合に、計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率がもっとも高くなる。すなわち、所定回数の投入動作における平均投入重量Ｘａが、投入目標値Ｔｔと一致するように放射フィーダ５の駆動強度を制御することによって、組合せ計量装置１の動作効率を向上させることができる。
【００５９】
しかし、図６に示すように、電源ラインの変動や各放射フィーダ５に対する供給量が同一方向に変動するなど、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合に、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させる制御を行うと、計量ホッパ７にオーバースケールが発生し、前述のように計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率が激減する。
【００６０】
そこで、本実施の形態における組合せ計量装置１では、放射フィーダ５の搬送量が安定しているか否かを判定し、放射フィーダ５の搬送量が安定している場合には、平均投入重量Ｘａが投入目標値Ｔｔに一致するように放射フィーダ５を制御する一方で、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合には、計量ホッパ７がオーバースケールとならないように放射フィーダ５を制御する。
【００６１】
以下、上記制御の内容を組合せ計量装置１における動作にしたがって具体的に説明すると、まず、平均値演算部８１により求められた標準偏差σに応じて、パラメータ演算部８３が放射フィーダ５の搬送量についてバラツキ判定を行う（ステップＳ１７）。ステップＳ１７におけるバラツキ判定は、例えば、数３が満たされているか否かによって判定する。
【００６２】
【数３】
【００６３】
なお、数３が満たされる場合とは、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致するように制御した場合、搬送量の最大値（左辺）が計量目標値Ｔｇを超える場合である。この場合には、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるように制御を行うと、計量ホッパ７にオーバースケールが生じるため、適切ではない。
【００６４】
組合せ計量装置１では、標準偏差σの値が十分に小さく、数３が満たされない場合（ステップＳ１７においてＮｏ）には、放射フィーダ５の搬送量が比較的安定しているとみなせる。したがって、パラメータ演算部８３は、安定時の放射フィーダ５の駆動強度を求める（ステップＳ１８）。すなわち、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるように放射フィーダ５の駆動強度を求める。
【００６５】
図７は、ステップＳ１８における処理を概念的に示す図である。ステップＳ１８の処理では、パラメータ演算部８３が、まず、平均投入重量Ｘａと投入目標値Ｔｔとの偏差ｅを数４により求める。
【００６６】
【数４】
【００６７】
さらに、偏差ｅと平均重量変化ΔＸとに基づいて、予め設定されているファジィテーブルを参照しつつ、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるために必要な放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求め、数５により、安定時の新たな制御パラメータＰｒを求める。
【００６８】
【数５】
【００６９】
一方、数３が満たされており、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じているとみなせる場合（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、パラメータ演算部８３は、バラツキ時の放射フィーダ５の駆動強度を求める（ステップＳ１９）。すなわち、計量ホッパ７がオーバースケールにならないように、放射フィーダ５の駆動強度を求める。
【００７０】
図８は、ステップＳ１９における処理を概念的に示す図である。ステップＳ１９の処理では、パラメータ演算部８３が、まず、計量目標値Ｔｇと計量ホッパ７に搬送される計量物の搬送量の最大値との偏差ｅを数６により求める。
【００７１】
【数６】
【００７２】
さらに、偏差ｅと平均重量変化ΔＸとに基づいて、予め設定されているファジィテーブルを参照しつつ、放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求め、数５により、バラツキ時の制御パラメータＰｒを求める。
【００７３】
新たな制御パラメータＰｒの演算が終了すると（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９）、組合せ計量装置１は、新たな制御パラメータＰｒによって現される駆動強度で、それぞれの放射フィーダ５を制御する（ステップＳ２０）。なお、より詳しくは、ステップＳ２０においては、新たに求めた制御パラメータＰｒをパラメータデータ１０４として記憶する処理が行われる。そして、放射フィーダ５を駆動する処理は、ステップＳ２（図３）の組合せ計量処理において実行される。
【００７４】
このように、本実施の形態における組合せ計量装置１では、放射フィーダ５の搬送量が比較的安定している場合には、計量ホッパ７に搬送される計量物の量が投入目標値Ｔｔとなるように制御されることから、通常時において、計量目標値Ｔｇとなる組合せの存在確率が最も高い状態に搬送量を制御することができる。なお、ファジィテーブルを用いて放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求める手法については、例えば、特許第２６８３６５１号公報に示される手法を用いることができる。
【００７５】
一方、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合には、計量ホッパ７に搬送される計量物の量を、投入目標値Ｔｔとなるように制御するのではなく、計量目標値Ｔｇ以下となるように制御する。したがって、計量ホッパ７がオーバースケールとなることを抑制できる。これにより、計量ホッパ７が使用不能になることを防止できることから、計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率が低下することを防止することができる。
【００７６】
すなわち、パラメータ演算部８３が、平均値演算部８１により求められた計量物の搬送量の標準偏差σに応じて、２以上の演算手法のうちの１つを選択して制御パラメータＰｒを演算することにより、組合せ計量装置１の状態に則した制御が可能となる。したがって、計量効率の向上を図ることができる。
【００７７】
ステップＳ２０の処理が終了すると、組合せ計量装置１は、搬送量制御処理を終了して図３の処理にもどり、さらに、計量動作を継続するかを判定する（ステップＳ５）。計量動作を継続する場合はステップＳ１ないしＳ５の処理を繰り返して実行し、計量動作を継続しない場合は、処理を終了する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態における組合せ計量装置１は、放射フィーダ５によって搬送される計量物の搬送量の標準偏差σに応じて、放射フィーダ５の搬送状態（バラツキ状態）を判定し、当該判定結果に基づいて、２以上の演算手法のうちの１つを選択して制御パラメータを演算する。したがって、組合せ計量装置１の状態に応じた制御を行うことができ、効率よく計量を行うことができる。
【００７９】
また、状態検出部８２が放射フィーダ５の搬送状態を検査し、計量ホッパ７のオーバースケールおよび空状態を検出し、当該検出結果に応じてパラメータ演算部８３に制御パラメータＰｒの演算を行わせる。すなわち、組合せ計量装置１では、正常に動作している放射フィーダ５については、現状を維持することにより、制御効率の向上を図ることができる。
【００８０】
＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態における組合せ計量装置１では、制御パラメータＰｒによって放射フィーダ５の振動強度を制御することにより、放射フィーダ５の搬送量を制御していたが、放射フィーダ５の搬送量は放射フィーダ５の振動時間にも依存するため、振動時間を制御することによっても当該搬送量を制御することができる。
【００８１】
図９は、このような原理に基づいて構成された第２の実施の形態における組合せ計量装置１のパラメータ演算部８３によって生成されるパラメータデータ１０４の構造を示した図である。本実施の形態におけるパラメータデータ１０４は、第１の実施の形態における制御パラメータＰｒと同様のパラメータである強度制御パラメータＰｒ１と、各放射フィーダ５の駆動時間を制御するためのパラメータである時間制御パラメータＰｒ２とから構成される。なお、放射フィーダ５ａないし５ｎは、それぞれ同様の構成からなる放射フィーダ５である。また、第２の実施の形態における組合せ計量装置１は、パラメータ演算部８３が生成するパラメータデータ１０４の構造以外は、第１の実施の形態における組合せ計量装置１と同様の機能および構成を有する。
【００８２】
第２の実施の形態における組合せ計量装置１では、パラメータ演算部８３が、第１の実施の形態において制御パラメータＰｒを求めた手法（図４：ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９）と同様の手法により、強度制御パラメータＰｒ１を演算する。また、パラメータ演算部８３は、強度制御パラメータＰｒ１を求める際に、時間制御パラメータＰｒ２を演算する。なお、時間制御パラメータＰｒ２を求める手法についても、例えば、強度制御パラメータＰｒ１を求める手法と同様の数学的手法を用いることができる。
【００８３】
このようにして、求めた強度制御パラメータＰｒ１と時間制御パラメータＰｒ２とを用いて、組合せ計量処理における放射フィーダ５の駆動を制御することにより、駆動強度の調整幅が狭い駆動機構（ベース３１）を用いた場合であっても、広いレンジで分散フィーダ３からの排出量を制御することができる。
【００８４】
以上により、第２の実施の形態における組合せ計量装置１においても、第１の実施の形態における組合せ計量装置１と同様の効果を得ることができる。また、放射フィーダ５に対して、前述のように、駆動強度および駆動時間の２つのパラメータによる制御を行うことにより、駆動強度のみを制御する場合に比べて、広い範囲で放射フィーダ５の搬送量を制御することができる。
【００８５】
＜３． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８６】
例えば、ＣＰＵ８による組合せ計量装置１の各構成の制御は、プログラムによるソフトウェアによって実現していたが、これらの機能を専用の演算回路を設けてハードウェアによって実現してもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態ではプログラムはＲＯＭ１０に予め記憶され実行されると説明したが、これに限られるものではなく、例えばＣＤ−ＲＯＭなどから予め記憶装置１１に読み込まれ記憶された後、実行されてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１ないし４に記載の発明では、パラメータ演算手段が、演算手段により求められた標準偏差に応じて、平均投入重量を投入目標値に一致させるように前記所定のパラメータを求める第１演算手法と、前記搬送量計量手段におけるオーバースケールが生じないように前記所定のパラメータを求める第２演算手法とのうちの一方を選択して、搬送手段を制御するための所定のパラメータを演算することにより、計量効率の向上を図ることができる。
【００８９】
請求項２に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送手段の駆動強度を制御することによって、被計量物の搬送量を制御することにより、各搬送手段による被計量物の搬送量を容易に制御することができる。
【００９０】
請求項３に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送手段の駆動時間を制御することによって、被計量物の搬送量を制御することにより、各搬送手段による被計量物の搬送量を容易に制御することができる。
【００９１】
請求項４に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送量計量手段により計量された被計量物の搬送量に基づいて、搬送量計量手段毎のオーバースケールおよび空状態を検出し、当該検出結果に応じて、パラメータ演算手段に所定のパラメータの演算を行わせることにより、正常に動作している搬送手段については現状を維持できることから、制御効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組合せ計量装置１の構成と各構成の接続関係を示す図である。
【図２】ＣＰＵにより実現される機能構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態における組合せ計量装置の動作を示す流れ図である。
【図４】搬送量制御処理を示す流れ図である。
【図５】放射フィーダによる搬送量が比較的安定している場合の搬送量の分布を示す図である。
【図６】放射フィーダによる搬送量にバラツキが生じている場合の搬送量の分布を示す図である。
【図７】安定時における搬送量制御の概念を示す図である。
【図８】バラツキが生じている場合における搬送量制御の概念を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における組合せ計量装置のパラメータ演算部によって生成されるパラメータデータの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 組合せ計量装置
１００ 計量データ
１０２ 平均値データ
１０３ 判定データ
１０４ パラメータデータ
５ 放射フィーダ
５０ フィーダ部
５１ 駆動機構
７ 計量ホッパ
８ ＣＰＵ
８０ 組合せ決定部
８１ 平均値演算部
８２ 状態検出部
８３ パラメータ演算部
Ｐｒ 制御パラメータ
Ｐｒ１ 強度制御パラメータ
Ｐｒ２ 時間制御パラメータ
Ｘａ 平均投入重量
ｅ 偏差
σ 標準偏差
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の重量が異なる計量物を所定の重量となるように組み合わせる組合せ計量装置に関する。より詳しくは、組合せ計量装置における計量物の量を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば菓子や野菜など、１つ１つの重量がそれぞれ異なる計量物を所定重量ずつ袋詰めする場合には、計量物を一旦複数個ずつ分散して計量し、それらの組合せが所定重量となるような組合せを選択する組合せ計量装置が用いられる。
【０００３】
一般的な組合せ計量装置の動作について簡単に説明すると、まず、クロスフィーダが計量物を分散フィーダに供給する。分散フィーダに供給された計量物は複数の放射フィーダに分散して排出された後、プールホッパを介して計量ホッパに搬送される。各計量ホッパは、各放射フィーダから搬送された計量物の重量をそれぞれ計量して、その計量結果をＣＰＵなどからなる制御部に出力する。制御部では、当該計量結果に基づいて、計量物の重量が所定重量となる最適な計量ホッパの組合せを選択するとともに、選択した計量ホッパに対して計量物を投入するよう指示を与える。制御部からの指示を受けた計量ホッパは開閉ゲートを開いて集合シュートに計量物を投入する。集合シュートに投入された計量物は、排出シュートを介して１つの袋に袋詰めされる。このような組合せ計量装置において最適な組合せが存在する確率は、各計量ホッパに投入されている計量物の量をどのように制御するかに依存する。
【０００４】
したがって、従来より、各放射フィーダの操作量を制御することにより、各計量ホッパに搬送される計量物の重量を制御する組合せ計量装置が提案されている。例えば、特許文献１には、まず、複数の計量ホッパのうち１サイクルに投入する計量ホッパの数を予め設定しておき、動作の初期状態あるいは適切な組合せが得られなくなった時点で、各計量ホッパに投入する計量物の量を、１つの計量ホッパによって投入する理想的な重量値（所定重量を投入する計量ホッパの数で除した値）となるように自動的に各放射フィーダの操作量を制御する装置が記載されている。
【０００５】
しかし、組合せ計量装置では、電源ラインの変動や各放射フィーダに対する供給状態の同一方向への変動によって、各計量ホッパに投入される計量物の重量が同一方向に変動する場合がある。この場合、前述のようにすべての計量ホッパへの投入量が理想的な重量値となるように制御すると、例えば、すべての計量ホッパが理想的な重量値以上となって、いずれの計量ホッパを組み合わせても袋詰めされる計量物の量が所定重量より多くなってしまう。すなわち、このような制御では、前述のような変動が生じた場合に、袋詰めされる計量物の量が計量目標値となる組合せの存在確率が激減してしまう。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献２には、各計量ホッパに投入する計量物の量を、理想的な重量値を中心に分散するように放射フィーダを制御することにより、前述のような変動が生じた場合において、組合せの存在確率を維持する装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平３−３２７２６号公報
【特許文献２】
特開平６−９４５０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献２に記載されている装置では、供給状態などの変動に対応することはできるものの、通常時において、各計量ホッパに投入される計量物の重量の標準偏差が大きいため、組合せが存在する確率がそもそも低いという問題があった。
【０００９】
また、各放射フィーダに対する計量物の供給量が増加した場合、元々投入量が分散するように制御されているため、放射フィーダの操作量が多めに設定されている計量ホッパにおいてオーバースケールが発生する可能性が高いという問題があった。計量ホッパにおけるオーバースケールとは、１つの計量ホッパに投入されている計量物の量が計量目標値以上となっている状態をいい、この場合、当該計量ホッパは使用不能となる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、計量ホッパに投入される計量物の量が過大にならないように制御することにより、効率よく計量を行うことができる組合せ計量装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、所定量の被計量物を計量する組合せ計量装置であって、前記被計量物をそれぞれ搬送する複数の搬送手段と、前記複数の搬送手段により搬送された前記被計量物の搬送量を、前記搬送手段ごとに計量する搬送量計量手段と、所定のパラメータに基づいて、前記搬送手段ごとに前記被計量物の搬送量を制御する搬送量制御手段とを備え、前記搬送量制御手段が、前記搬送量計量手段により計量された所定回数分の前記被計量物の搬送量に基づいて、前記被計量物の搬送量の平均値および標準偏差を求める演算手段と、前記演算手段により求められた前記平均値および前記標準偏差に基づいて、前記所定のパラメータを演算するパラメータ演算手段とを有し、前記パラメータ演算手段が、前記演算手段により求められた前記標準偏差に応じて、平均投入重量を投入目標値に一致させるように前記所定のパラメータを求める第１演算手法と、前記搬送量計量手段におけるオーバースケールが生じないように前記所定のパラメータを求める第２演算手法とのうちの一方を選択することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送手段の駆動強度を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送手段の駆動時間を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る組合せ計量装置であって、前記搬送量制御手段が、前記搬送量計量手段により計量された前記被計量物の搬送量に基づいて、前記搬送量計量手段毎のオーバースケールおよび空状態を検出する搬送状態検出手段をさらに有し、前記搬送量制御手段が、前記搬送状態検出手段の検出結果に応じて、前記パラメータ演算手段に前記所定のパラメータの演算を行わせることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１６】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、本発明における組合せ計量装置１の構成と各構成間の接続関係を示す図である。組合せ計量装置１は、クロスフィーダ２、分散フィーダ３、計量装置４、放射フィーダ（放射トラフ）５、プールホッパ６、および計量ホッパ７を備えている。また、主に各構成を制御するための構成としてＣＰＵ８、ＲＡＭ９、ＲＯＭ１０、および記憶装置１１を備え、オペレータとのインタフェースとして各種データを画面表示する表示部１２、オペレータからの指示を入力するための操作部１３を備える。操作部１３は、キーボードやマウスなどから構成されるが、タッチパネルディスプレイなどのように表示部１２と兼用されるものであってもよい。なお、図示を省略しているが、組合せ計量装置１には、さらに、計量ホッパ７から計量物が投入される集合シュートおよび排出シュートなども設けられている。
【００１７】
このような構成により、本実施の形態における組合せ計量装置１は、菓子や果物といった個々の重量が異なる計量物が所定重量（以下、「計量目標値Ｔｇ」と称する）となるように計量して袋詰めする装置として構成されているが、同様の目的で用いられる箱詰め装置や瓶詰め装置などにももちろん利用することができる。
【００１８】
クロスフィーダ２は、組合せ計量装置１に供給された計量物が載置されるトラフ２０とトラフ２０を所定の方向に駆動する駆動機構２１とから構成される。クロスフィーダ２は、駆動機構２１によりトラフ２０を所定の方向に駆動させることによって、組合せ計量装置１に供給された計量物（トラフ２０に載置された計量物）を分散フィーダ３に搬送する。
【００１９】
分散フィーダ３は、クロスフィーダ２から計量物が供給される分散テーブル３０と、分散テーブル３０を保持するベース３１とから構成される。
【００２０】
分散テーブル３０は、上面が略円錐形状とされており、図１に矢印で示すように、クロスフィーダ２によって搬送された計量物が上面の頂点付近に供給される。分散テーブル３０は、ベース３１によって所定の位置に保持されるとともに、振動駆動される。このように分散テーブル３０の振動駆動によって、分散テーブル３０に搬送された計量物は、図１に矢印で示すように、上面周方向に分散しつつ経方向に移動し、各放射フィーダ５に排出される。
【００２１】
計量装置４は、重量を計量するための一般的な秤の機能を有する装置であり、所定のタイミングで分散テーブル３０上に存在する計量物の重量（以下、「分散重量」と称す）を計量して、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。
【００２２】
組合せ計量装置１では、分散テーブル３０の円形の縁の周囲に沿って、複数個の放射フィーダ５が配置されている。組合せ計量装置１では、分散フィーダ３が前述のように計量物を分散させつつ経方向に移動させることにより、計量物は各放射フィーダ５に分散して排出される。
【００２３】
各放射フィーダ５は、計量物を受け取って搬送するフィーダ部５０と、駆動機構５１とを備えており、駆動機構５１がフィーダ部５０を振動駆動させることよって、フィーダ部５０が受け取った計量物を所定の方向に搬送して、所定のプールホッパ６に搬入する。フィーダ部５０の振動強度は、駆動機構５１がＣＰＵ８からの制御信号（図２：パラメータデータ１０４）に基づいて駆動することによって変更可能とされており、本実施の形態における組合せ計量装置１では、当該振動強度を調整することにより、放射フィーダ５の搬送量を制御することができる。
【００２４】
プールホッパ６は、放射フィーダ５から搬入された計量物を一旦保持した後、図示しない開閉ゲートを所定のタイミングで開くことによって、保持している計量物を計量ホッパ７に投入する。
【００２５】
計量ホッパ７は、プールホッパ６から投入された計量物を保持しつつ、当該計量物の重量を計量して、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。また、ＣＰＵ８からの制御信号に基づいて、図示しない開閉ゲートを開くことにより、保持した計量物を集合シュートに投入する。なお、組合せ計量装置１は、それぞれ放射フィーダ５と同数のプールホッパ６および計量ホッパ７を備えており、各プールホッパ６および各計量ホッパ７は、それぞれの放射フィーダ５に一対一で設けられている。
【００２６】
このように各計量ホッパ７と各放射フィーダ５とが一対一で対応付けられていることから、各計量ホッパ７に保持されている計量物は、いずれの放射フィーダ５によって搬送された計量物であるかをＣＰＵ８において判別可能となっている。すなわち、計量ホッパ７が主に本発明における搬送重量計量手段に相当する。なお、本実施の形態における組合せ計量装置１では、１サイクルにおいて投入動作を行う計量ホッパ７の目標数（以下、「目標投入数Ｎ」と称する）が予め設定されている。
【００２７】
ＣＰＵ８は、図示しないインターフェイスおよびバス配線を介して、組合せ計量装置１の各構成と接続されている。ＣＰＵ８は、ＲＯＭ１０に記憶されているプログラムをＲＡＭ９上に読み出し、当該プログラムに従って、所定の演算や制御信号の生成などを行うことにより、組合せ計量装置１の各構成を制御する。すなわち、ＣＰＵ８が駆動機構５１を制御することによって、主に本発明における搬送量制御手段が実現されている。
【００２８】
記憶装置１１は、各種データを保存しておく装置であって、読み書き可能なハードディスク装置などが該当するが、ＣＤ−ＲＯＭ読み取り装置やカードリーダなどのように、可搬性を有する記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード）を用いる装置であってもよい。
【００２９】
図２は、主にＣＰＵ８により実現される機能構成を示すブロック図である。図２に示す、組合せ決定部８０、平均値演算部８１、状態検出部８２、およびパラメータ演算部８３が、ＣＰＵ８が前述のプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。なお、図２では、それぞれ１つの放射フィーダ５および計量ホッパ７についてのみ図示しているが、本実施の形態における組合せ計量装置１では、すべての放射フィーダ５および計量ホッパ７について個別に同様の処理が行われる。
【００３０】
組合せ決定部８０は、各計量ホッパ７に投入されている計量物の重量を示す計量データ１００（計量ホッパ７から入力される）に基づいて、袋詰めされる計量物の重量が計量目標値Ｔｇに最も近い値となる計量ホッパ７の組合せを選択する。さらに、選択した計量ホッパ７の開閉ゲートを操作してそれらに投入されている計量物を前述の集合シュートに投入させる。また、選択した計量ホッパ７に投入されていた計量物の重量を合算することにより、集合シュートに投入された計量物の全重量（以下、「袋詰め重量」と称す）を求め、履歴データ１０１を生成する。履歴データ１０１は、各サイクルごとの袋詰め重量を示すデータであって、適宜、記憶装置１１に出力されて記憶される。
【００３１】
平均値演算部８１は、計量データ１００を参照することにより、計量ホッパ７によって計量された所定回数分の計量物の重量（放射フィーダ５の搬送量に相当する）に基づいて、当該計量ホッパ７によって投入された計量物の重量の平均値（以下、「平均投入重量Ｘａ」と称する）および標準偏差σを演算する。なお、ここでいう所定回数とは、組合せ計量装置１における動作サイクル数ではなく、ある１つの計量ホッパ７が集合シュートに投入した投入サイクル数である。したがって、例えば、組合せ計量装置１において５０サイクルの動作が行われた間に、所定回数の投入を行った計量ホッパ７については当該所定回数における平均投入重量Ｘａおよび標準偏差σが求められる。平均値演算部８１は、すべての計量ホッパ７について、所定回数ごとに平均投入重量Ｘａと標準偏差σとを演算して平均値データ１０２を生成する。すなわち、平均値演算部８１が主に本発明における演算手段に相当する。
【００３２】
さらに、平均値演算部８１は、求めた平均投入重量Ｘａと前回得られた平均投入重量Ｘａとの差分を演算することにより、平均重量変化ΔＸを演算する機能をも有する。
【００３３】
状態検出部８２は、計量データ１００に基づいて、各放射フィーダ５の搬送状態を検査することにより、搬送状態のオーバースケールまたは空状態を検出し、当該検出結果を示す判定データ１０３を生成する。すなわち、状態検出部８２が主に本発明における搬送状態検出手段に相当する。なお、搬送状態のオーバースケールとは、１つの計量ホッパ７に許容重量（上限値）以上の計量物が搬送されている状態をいい、空状態とは、１つの計量ホッパ７に全く計量物が搬送されていない状態をいう。また、状態検出部８２は、履歴データ１０１を参照することにより、組合せ計量装置１の稼働率を演算する機能をも有する。
【００３４】
パラメータ演算部８３は、判定データ１０３に示される検出結果に応じて、平均値データ１０２に基づいて制御パラメータＰｒを演算する。なお、制御パラメータＰｒとは、各駆動機構５１の駆動強度を制御するためのパラメータであって、各放射フィーダ５の駆動機構５１ごとに個別の値として設定することが可能である。
【００３５】
さらに、パラメータ演算部８３は、求めた制御パラメータＰｒを示すパラメータデータ１０４を生成する。パラメータデータ１０４は、適宜、記憶装置１１に出力され記憶される。
【００３６】
以上が、本実施の形態における組合せ計量装置１の構成および機能の説明である。次に、組合せ計量装置１が計量物を所定量（計量目標値Ｔｇ）ずつ計量する動作について説明する。なお、以下、特に断らないかぎり、組合せ計量装置１の各部の構成は、ＣＰＵ８によって制御される。
【００３７】
図３は、本実施の形態における組合せ計量装置１の動作を示す流れ図である。組合せ計量装置１では、計量動作が開始されると、所定の初期設定が実行される（図示せず）。初期設定では、計量目標値Ｔｇ、目標投入数Ｎ、および各放射フィーダ５の制御パラメータＰｒなどが設定され、記憶装置１１に初期値として保存される。
【００３８】
次に、クロスフィーダ２を動作させて分散フィーダ３に計量物を供給する（ステップＳ１）。ＣＰＵ８によるクロスフィーダ２に対する制御を簡単に説明すると、クロスフィーダ２の駆動機構２１が停止しており、かつ、計量装置４により計量された分散重量が下限値（分散重量目標値）以下である場合には、駆動機構２１を駆動させる。前述のように駆動機構２１がＯＦＦ状態では、分散フィーダ３に対する計量物の供給がされておらず、分散重量が減少している状態である。このような状況において分散重量が分散重量目標値以下となったときは、分散フィーダ３への計量物の供給を再開させて、分散フィーダ３上の計量物が不足することのないように制御する。
【００３９】
また、駆動機構２１が駆動しており、かつ、分散重量が上限値以上である場合には、駆動機構２１を停止させる。前述のように駆動機構２１がＯＮ状態では、分散フィーダ３に計量物が供給されており、分散重量が増加している状態である。このような状況において分散重量が上限値以上となったときは、分散フィーダ３への計量物の供給を停止して、分散フィーダ３上の計量物が供給過多になることのないように制御する。
【００４０】
このように、組合せ計量装置１では、分散重量目標値と上限値とを用いたＯＮ・ＯＦＦ制御が行われ、これにより分散フィーダ３に対する計量物の供給量が制御される。なお、より詳しくはステップＳ１は、後の処理と並行して実行される処理である。
【００４１】
次に、組合せ計量装置１は組合せ計量処理（ステップＳ２）を実行する。ステップＳ２における組合せ計量処理について説明すると、まず、分散フィーダ３を駆動するとともに、パラメータデータ１０４に設定されている制御パラメータＰｒに基づいて、各放射フィーダ５（駆動機構５１）を１サイクル分だけ振動駆動させる。
【００４２】
これにより、分散フィーダ３上の計量物が各放射フィーダ５に分散供給されるとともに、各放射フィーダ５上の計量物が対応するプールホッパ６に投入される。なお、このとき全放射フィーダ５のうち、対応する計量ホッパ７が空状態となっている放射フィーダ５のみが振動駆動される。
【００４３】
分散フィーダ３および放射フィーダ５の１サイクル分の駆動が終了すると、放射フィーダ５から計量物の投入をうけたプールホッパ６の開閉ゲートが開放し、プールホッパ６内に保持されている計量物が計量ホッパ７に投入される。すなわち、空状態の計量ホッパ７にのみ新たに計量物が投入される。
【００４４】
次に、新たに計量物が投入された計量ホッパ７が、投入された計量物の重量を計量し、その計量結果をＣＰＵ８に出力する。ＣＰＵ８では、各計量ホッパ７毎に得られた計量物の重量に基づいて、計量データ１００が生成される。なお、ＣＰＵ８は、新たに計量結果を出力した計量ホッパ７については当該出力に基づいて、本サイクルにおける計量データ１００を生成し、それ以外の計量ホッパ７についてはそれまでの計量データ１００に示されてる計量物の重量に基づいて、本サイクルにおける計量データ１００を生成する。
【００４５】
各計量ホッパ７に投入されている計量物の計量が終了し、本サイクルにおける計量データ１００が生成されると、組合せ決定部８０が計量データ１００に基づいて、いずれの計量ホッパ７に投入されている計量物を互いに組み合わせると、その合計重量（袋詰め重量）が計量目標値Ｔｇに最も近くなるかを判定する。さらに、判定結果に基づいて、当該サイクルにおいて投入動作を行う計量ホッパ７を選択し、選択した計量ホッパ７に対して開閉ゲートを開くように制御信号を出力する。これにより、選択された計量ホッパ７から集合シュートに計量物が投入され、排出シュートを介して袋詰めされる。
【００４６】
さらに、組合せ決定部８０は袋詰め重量を求めて履歴データ１０１を生成して、ステップＳ２の組合せ計量処理を終了する。
【００４７】
組合せ計量処理が終了すると、履歴データ１０１に基づいて、組合せ計量装置１の稼働率が所定値以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ３）。そして、稼働率が所定値以上である場合には、ステップＳ４の搬送量制御処理がスキップされ、稼働率が所定値未満である場合には、搬送量制御処理が実行される。
【００４８】
図４は、本実施の形態における組合せ計量装置１の搬送量制御処理の詳細を示す流れ図である。なお、図４に示す搬送量制御処理は、各放射フィーダ５および各計量ホッパ７についてそれぞれ独立して行われる。搬送量制御処理では、まず、状態検出部８２が計量データ１００を参照することにより、計量ホッパ７の搬送状態がオーバースケールになっていないか判定を行い、判定結果を判定データ１０３として生成する（ステップＳ１１）。
【００４９】
判定データ１０３に搬送状態がオーバースケールとなっている旨が示されると、パラメータ演算部８３が、放射フィーダ５の制御パラメータＰｒを新たに演算して、駆動強度を一定量低下させる（ステップＳ１２）。新たな制御パラメータＰｒは、例えば、数１により求めることができる。ここで、定数Ｋｐは、Ｋｐ＜１を満たす定数である。
【００５０】
【数１】
一方、搬送状態がオーバースケールになっていない場合（ステップＳ１１においてＮｏ）、状態検出部８２は、さらに、搬送状態が空状態となっていないかを判定し、判定結果を判定データ１０３として生成する（ステップＳ１３）。
【００５２】
判定データ１０３に搬送状態が空状態になっている旨が示されると、パラメータ演算部８３が、新たな制御パラメータＰｒを演算して、放射フィーダ５の駆動強度を一定量上昇させる（ステップＳ１４）。新たな制御パラメータＰｒは、例えば、数２により求めることができる。ここで、定数Ｋｑは、Ｋｑ＞１を満たす定数である。
【００５３】
【数２】
このように、組合せ計量装置１では、状態検出部８２が、計量ホッパ７により計量された計量物の重量（放射フィーダ５の搬送量）に基づいて、放射フィーダ５毎のオーバースケールまたは空状態を検出し、当該検出結果に応じて、パラメータ演算部８３に制御パラメータＰｒの演算を行わせる。したがって、現在の制御パラメータＰｒによって、正常に動作してる放射フィーダ５については現状を維持する一方で、異常な動作となっている放射フィーダ５については新たな制御パラメータＰｒを設定できることから、組合せ計量装置１における無駄な制御や演算を減らすことができ、制御効率の向上を図ることができる。
【００５５】
次に、状態検出部８２が計量データ１００を参照しつつ、計量ホッパ７によって所定回数分の投入動作が行われたか否かを判定することにより、制御周期チェックを行う（ステップＳ１５）。そして、所定回数分の投入が行われていない場合（ステップＳ１５においてＮｏ）には、ステップＳ１６ないしＳ１９の処理をスキップする。
【００５６】
一方、すでに所定回数分の投入が行われた場合（ステップＳ１５においてＹｅｓ）には、平均値演算部８１が、平均投入重量Ｘａ、平均重量変化ΔＸ、および標準偏差σを計算する（ステップＳ１６）。
【００５７】
図５は、放射フィーダ５による計量物の搬送量が比較的安定している場合の搬送量（計量ホッパ７の投入量）の分布を示す図である。図６は、放射フィーダ５による計量物の搬送量にバラツキが生じている場合の搬送量の分布を示す図である。なお、Ｋｒは、分布範囲係数である。
【００５８】
従来の装置と同様に、組合せ計量装置１においても計量目標値Ｔｇを目標投入数Ｎで除した値が計量ホッパ７の理想的な投入量（以下、「投入目標値Ｔｔ」と称する）であり、各計量ホッパ７に搬送される計量物の搬送量が投入目標値Ｔｔである場合に、計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率がもっとも高くなる。すなわち、所定回数の投入動作における平均投入重量Ｘａが、投入目標値Ｔｔと一致するように放射フィーダ５の駆動強度を制御することによって、組合せ計量装置１の動作効率を向上させることができる。
【００５９】
しかし、図６に示すように、電源ラインの変動や各放射フィーダ５に対する供給量が同一方向に変動するなど、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合に、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させる制御を行うと、計量ホッパ７にオーバースケールが発生し、前述のように計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率が激減する。
【００６０】
そこで、本実施の形態における組合せ計量装置１では、放射フィーダ５の搬送量が安定しているか否かを判定し、放射フィーダ５の搬送量が安定している場合には、平均投入重量Ｘａが投入目標値Ｔｔに一致するように放射フィーダ５を制御する一方で、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合には、計量ホッパ７がオーバースケールとならないように放射フィーダ５を制御する。
【００６１】
以下、上記制御の内容を組合せ計量装置１における動作にしたがって具体的に説明すると、まず、平均値演算部８１により求められた標準偏差σに応じて、パラメータ演算部８３が放射フィーダ５の搬送量についてバラツキ判定を行う（ステップＳ１７）。ステップＳ１７におけるバラツキ判定は、例えば、数３が満たされているか否かによって判定する。
【００６２】
【数３】
なお、数３が満たされる場合とは、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致するように制御した場合、搬送量の最大値（左辺）が計量目標値Ｔｇを超える場合である。この場合には、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるように制御を行うと、計量ホッパ７にオーバースケールが生じるため、適切ではない。
【００６４】
組合せ計量装置１では、標準偏差σの値が十分に小さく、数３が満たされない場合（ステップＳ１７においてＮｏ）には、放射フィーダ５の搬送量が比較的安定しているとみなせる。したがって、パラメータ演算部８３は、安定時の放射フィーダ５の駆動強度を求める（ステップＳ１８）。すなわち、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるように放射フィーダ５の駆動強度を求める。
【００６５】
図７は、ステップＳ１８における処理を概念的に示す図である。ステップＳ１８の処理では、パラメータ演算部８３が、まず、平均投入重量Ｘａと投入目標値Ｔｔとの偏差ｅを数４により求める。
【００６６】
【数４】
さらに、偏差ｅと平均重量変化ΔＸとに基づいて、予め設定されているファジィテーブルを参照しつつ、平均投入重量Ｘａを投入目標値Ｔｔに一致させるために必要な放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求め、数５により、安定時の新たな制御パラメータＰｒを求める。
【００６８】
【数５】
一方、数３が満たされており、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じているとみなせる場合（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、パラメータ演算部８３は、バラツキ時の放射フィーダ５の駆動強度を求める（ステップＳ１９）。すなわち、計量ホッパ７がオーバースケールにならないように、放射フィーダ５の駆動強度を求める。
【００７０】
図８は、ステップＳ１９における処理を概念的に示す図である。ステップＳ１９の処理では、パラメータ演算部８３が、まず、計量目標値Ｔｇと計量ホッパ７に搬送される計量物の搬送量の最大値との偏差ｅを数６により求める。
【００７１】
【数６】
さらに、偏差ｅと平均重量変化ΔＸとに基づいて、予め設定されているファジィテーブルを参照しつつ、放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求め、数５により、バラツキ時の制御パラメータＰｒを求める。
【００７３】
新たな制御パラメータＰｒの演算が終了すると（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９）、組合せ計量装置１は、新たな制御パラメータＰｒによって現される駆動強度で、それぞれの放射フィーダ５を制御する（ステップＳ２０）。なお、より詳しくは、ステップＳ２０においては、新たに求めた制御パラメータＰｒをパラメータデータ１０４として記憶する処理が行われる。そして、放射フィーダ５を駆動する処理は、ステップＳ２（図３）の組合せ計量処理において実行される。
【００７４】
このように、本実施の形態における組合せ計量装置１では、放射フィーダ５の搬送量が比較的安定している場合には、計量ホッパ７に搬送される計量物の量が投入目標値Ｔｔとなるように制御されることから、通常時において、計量目標値Ｔｇとなる組合せの存在確率が最も高い状態に搬送量を制御することができる。なお、ファジィテーブルを用いて放射フィーダ５の操作量ΔＰｒを求める手法については、例えば、特許第２６８３６５１号公報に示される手法を用いることができる。
【００７５】
一方、放射フィーダ５の搬送量にバラツキが生じている場合には、計量ホッパ７に搬送される計量物の量を、投入目標値Ｔｔとなるように制御するのではなく、計量目標値Ｔｇ以下となるように制御する。したがって、計量ホッパ７がオーバースケールとなることを抑制できる。これにより、計量ホッパ７が使用不能になることを防止できることから、計量目標値Ｔｇとなる計量ホッパ７の組合せの存在確率が低下することを防止することができる。
【００７６】
すなわち、パラメータ演算部８３が、平均値演算部８１により求められた計量物の搬送量の標準偏差σに応じて、２以上の演算手法のうちの１つを選択して制御パラメータＰｒを演算することにより、組合せ計量装置１の状態に則した制御が可能となる。したがって、計量効率の向上を図ることができる。
【００７７】
ステップＳ２０の処理が終了すると、組合せ計量装置１は、搬送量制御処理を終了して図３の処理にもどり、さらに、計量動作を継続するかを判定する（ステップＳ５）。計量動作を継続する場合はステップＳ１ないしＳ５の処理を繰り返して実行し、計量動作を継続しない場合は、処理を終了する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態における組合せ計量装置１は、放射フィーダ５によって搬送される計量物の搬送量の標準偏差σに応じて、放射フィーダ５の搬送状態（バラツキ状態）を判定し、当該判定結果に基づいて、２以上の演算手法のうちの１つを選択して制御パラメータを演算する。したがって、組合せ計量装置１の状態に応じた制御を行うことができ、効率よく計量を行うことができる。
【００７９】
また、状態検出部８２が放射フィーダ５の搬送状態を検査し、計量ホッパ７のオーバースケールおよび空状態を検出し、当該検出結果に応じてパラメータ演算部８３に制御パラメータＰｒの演算を行わせる。すなわち、組合せ計量装置１では、正常に動作している放射フィーダ５については、現状を維持することにより、制御効率の向上を図ることができる。
【００８０】
＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態における組合せ計量装置１では、制御パラメータＰｒによって放射フィーダ５の振動強度を制御することにより、放射フィーダ５の搬送量を制御していたが、放射フィーダ５の搬送量は放射フィーダ５の振動時間にも依存するため、振動時間を制御することによっても当該搬送量を制御することができる。
【００８１】
図９は、このような原理に基づいて構成された第２の実施の形態における組合せ計量装置１のパラメータ演算部８３によって生成されるパラメータデータ１０４の構造を示した図である。本実施の形態におけるパラメータデータ１０４は、第１の実施の形態における制御パラメータＰｒと同様のパラメータである強度制御パラメータＰｒ１と、各放射フィーダ５の駆動時間を制御するためのパラメータである時間制御パラメータＰｒ２とから構成される。なお、放射フィーダ５ａないし５ｎは、それぞれ同様の構成からなる放射フィーダ５である。また、第２の実施の形態における組合せ計量装置１は、パラメータ演算部８３が生成するパラメータデータ１０４の構造以外は、第１の実施の形態における組合せ計量装置１と同様の機能および構成を有する。
【００８２】
第２の実施の形態における組合せ計量装置１では、パラメータ演算部８３が、第１の実施の形態において制御パラメータＰｒを求めた手法（図４：ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９）と同様の手法により、強度制御パラメータＰｒ１を演算する。また、パラメータ演算部８３は、強度制御パラメータＰｒ１を求める際に、時間制御パラメータＰｒ２を演算する。なお、時間制御パラメータＰｒ２を求める手法についても、例えば、強度制御パラメータＰｒ１を求める手法と同様の数学的手法を用いることができる。
【００８３】
このようにして、求めた強度制御パラメータＰｒ１と時間制御パラメータＰｒ２とを用いて、組合せ計量処理における放射フィーダ５の駆動を制御することにより、駆動強度の調整幅が狭い駆動機構（ベース３１）を用いた場合であっても、広いレンジで分散フィーダ３からの排出量を制御することができる。
【００８４】
以上により、第２の実施の形態における組合せ計量装置１においても、第１の実施の形態における組合せ計量装置１と同様の効果を得ることができる。また、放射フィーダ５に対して、前述のように、駆動強度および駆動時間の２つのパラメータによる制御を行うことにより、駆動強度のみを制御する場合に比べて、広い範囲で放射フィーダ５の搬送量を制御することができる。
【００８５】
＜３． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８６】
例えば、ＣＰＵ８による組合せ計量装置１の各構成の制御は、プログラムによるソフトウェアによって実現していたが、これらの機能を専用の演算回路を設けてハードウェアによって実現してもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態ではプログラムはＲＯＭ１０に予め記憶され実行されると説明したが、これに限られるものではなく、例えばＣＤ−ＲＯＭなどから予め記憶装置１１に読み込まれ記憶された後、実行されてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１ないし４に記載の発明では、パラメータ演算手段が、演算手段により求められた標準偏差に応じて、平均投入重量を投入目標値に一致させるように前記所定のパラメータを求める第１演算手法と、前記搬送量計量手段におけるオーバースケールが生じないように前記所定のパラメータを求める第２演算手法とのうちの一方を選択して、搬送手段を制御するための所定のパラメータを演算することにより、計量効率の向上を図ることができる。
【００８９】
請求項２に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送手段の駆動強度を制御することによって、被計量物の搬送量を制御することにより、各搬送手段による被計量物の搬送量を容易に制御することができる。
【００９０】
請求項３に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送手段の駆動時間を制御することによって、被計量物の搬送量を制御することにより、各搬送手段による被計量物の搬送量を容易に制御することができる。
【００９１】
請求項４に記載の発明では、搬送量制御手段が、搬送量計量手段により計量された被計量物の搬送量に基づいて、搬送量計量手段毎のオーバースケールおよび空状態を検出し、当該検出結果に応じて、パラメータ演算手段に所定のパラメータの演算を行わせることにより、正常に動作している搬送手段については現状を維持できることから、制御効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組合せ計量装置１の構成と各構成の接続関係を示す図である。
【図２】ＣＰＵにより実現される機能構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態における組合せ計量装置の動作を示す流れ図である。
【図４】搬送量制御処理を示す流れ図である。
【図５】放射フィーダによる搬送量が比較的安定している場合の搬送量の分布を示す図である。
【図６】放射フィーダによる搬送量にバラツキが生じている場合の搬送量の分布を示す図である。
【図７】安定時における搬送量制御の概念を示す図である。
【図８】バラツキが生じている場合における搬送量制御の概念を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における組合せ計量装置のパラメータ演算部によって生成されるパラメータデータの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 組合せ計量装置
１００ 計量データ
１０２ 平均値データ
１０３ 判定データ
１０４ パラメータデータ
５ 放射フィーダ
５０ フィーダ部
５１ 駆動機構
７ 計量ホッパ
８ ＣＰＵ
８０ 組合せ決定部
８１ 平均値演算部
８２ 状態検出部
８３ パラメータ演算部
Ｐｒ 制御パラメータ
Ｐｒ１ 強度制御パラメータ
Ｐｒ２ 時間制御パラメータ
Ｘａ 平均投入重量
ｅ 偏差
σ 標準偏差
Claims (4)
- 所定量の被計量物を計量する組合せ計量装置であって、
前記被計量物をそれぞれ搬送する複数の搬送手段と、
前記複数の搬送手段により搬送された前記被計量物の搬送量を、前記搬送手段ごとに計量する搬送量計量手段と、
所定のパラメータに基づいて、前記搬送手段ごとに前記被計量物の搬送量を制御する搬送量制御手段と、
を備え、
前記搬送量制御手段が、
前記搬送量計量手段により計量された所定回数分の前記被計量物の搬送量に基づいて、前記被計量物の搬送量の平均値および標準偏差を求める演算手段と、
前記演算手段により求められた前記平均値および前記標準偏差に基づいて、前記所定のパラメータを演算するパラメータ演算手段と、
を有し、
前記パラメータ演算手段が、
前記演算手段により求められた前記標準偏差に応じて、平均投入重量を投入目標値に一致させるように前記所定のパラメータを求める第１演算手法と、前記搬送量計量手段におけるオーバースケールが生じないように前記所定のパラメータを求める第２演算手法とのうちの一方を選択することを特徴とする組合せ計量装置。 - 請求項１に記載の組合せ計量装置であって、
前記搬送量制御手段が、
前記搬送手段の駆動強度を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする組合せ計量装置。 - 請求項１または２に記載の組合せ計量装置であって、
前記搬送量制御手段が、
前記搬送手段の駆動時間を制御することによって、前記被計量物の搬送量を制御することを特徴とする組合せ計量装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の組合せ計量装置であって、
前記搬送量制御手段が、
前記搬送量計量手段により計量された前記被計量物の搬送量に基づいて、前記搬送量計量手段毎のオーバースケールおよび空状態を検出する搬送状態検出手段をさらに有し、
前記搬送量制御手段が、
前記搬送状態検出手段の検出結果に応じて、前記パラメータ演算手段に前記所定のパラメータの演算を行わせることを特徴とする組合せ計量装置。
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