JP4669682B2

JP4669682B2 - 組合せ計量装置

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Publication number: JP4669682B2
Application number: JP2004256548A
Authority: JP
Inventors: 剛志宮永; 哲也藤本
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006071515A

Description

本発明は、計量した塊状の被計量物を包装機へ投入する組合せ計量装置に関する。

組合せ計量装置で計量されて所定重量とされた菓子類等の被計量物は、包装機によって袋詰めされるのが一般的である。このような被計量物の計量及び袋詰めを行う従来のシステムの一例を図８に示す。図８（a）は、同システムの上面視における外観図であり、図８（b）は、側面視における外観図である。このシステムは、主として、被計量物が設定された重量になるように組合せ計量を行う組合せ計量装置１と、組合せ計量装置１により所定量とされた被計量物を袋詰めする包装機２と、組合せ計量装置１および包装機２を操作するとともに、それらの運転速度等の設定値を表示するための操作設定表示器３とを備えている。また、図９はこのシステムに用いられる組合せ計量装置１の一例を示す外観図である。

このシステムでは、組合せ計量装置１の下方に包装機２が設置され、組合せ計量装置１が計量した被計量物を包装機１で包装する。

まず、図９に示す組合せ計量装置１では、被計量物が、図示されない供給装置によって組合せ計量装置１の上方に搬送されてきて、振動装置１１ａを有する分散フィーダ１１上に載せられる。そして、分散フィーダ１１の振動によって放射状に分散されて、振動装置１２ａを有するリニアフィーダ１２を介して円状に複数配置された供給ホッパ１３に被計量物が送られる。各供給ホッパ１３の下方に位置する計量ホッパ１４が空の場合に、各供給ホッパ１３の被計量物が計量ホッパ１４に投入され、ロードセル等の重量センサにより各計量ホッパ１４内の被計量物の重量が計測される。また、各計量ホッパ１４の下方に位置するメモリホッパ１５が空の場合に、各計量ホッパ１４の被計量物がメモリホッパ１５に投入される。組合せ演算により計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の中から排出されるべきホッパ（以下、排出ホッパ）が決定され、その排出ホッパから被計量物が集合シュート１６上へ排出される。被計量物は集合シュート１６上を滑って集合ファンネル１７へ集められて塊状となって排出口１７ａから包装機２へ排出される。

包装機２では、袋を製造しながら、この袋に組合せ計量装置１から排出されてきた被計量物を充填して包装する。この包装機２は、例えば図１に示すような構成を有し、包材のロールから引き出されたシート状の包材５０が、フォーマ５２によってチューブ５１に巻かれて筒状に成形され、プルダウンベルト機５３により吸着されて下方に送られ、筒状にされた包材５０の重ねられた縦の縁が縦シール機５４によりシール（溶着による封止）される。そして、計量された被計量物がチューブ５１を通って筒状の包材５０内に充填され、チューブ５１の下方に配置される横シール機５５により先行する袋の上端と後続の袋の下端とにまたがって横方向のシール（溶着による封止）が行われる。この横方向のシールが行われることにより、先行する袋は、前回での横方向のシールにより下端は封止されているので上下がシールされた完全な袋となる。そして、横シール機５５に内蔵されているカッターにより横方向のシール部分の中央が切断されて、先行する袋と後続の袋とが分離される。

このシステムにおいて、生産性を向上させるため、包装機２の運転速度を速くすると、横シール機５５によるシールから次のシールまでのサイクル時間が短くなり、組合せ計量装置１から排出された塊状の被計量物が１つの袋に入ってしまうまでに横方向のシールが行われると、そのシール部分に被計量物の噛み込みが生じる。この噛み込みを防止するために、包装機２での制御により横方向のシールの時間間隔を長くする方法がある（例えば、特許文献１，２参照）。

一方、包装機２での噛み込みが発生するのは、組合せ計量装置１から塊として排出される被計量物の先端から終端までの長さ（以下、塊状の被計量物の長さ）が長くなり、被計量物が落下して袋内に完全に収まるまでの時間が長くなるからである。例えば、図９の組合せ計量装置１のように、メモリホッパ１５を備えている場合、計量ホッパ１４とメモリホッパ１５の集合シュート１６に対する設置位置が異なり、計量ホッパ１４から排出された被計量物が通過する排出口１７ａまでの距離とメモリホッパ１５から排出された被計量物が通過する排出口１７ａまでの距離とが異なるため、計量ホッパ１４とメモリホッパ１５のゲートを同時に開いて集合シュート１６上へ被計量物を排出すると、排出口１７ａまでの到達時間が異なり、被計量物がばらけて塊状の被計量物の長さが長くなる。このような問題を解決するために、各ホッパより排出口に到達するまでの時間に基づいて、各ホッパのゲートを開くタイミングに時間差を設けて、被計量物が排出口に同時に到達するようにしているものもある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−７２７２０号公報特開２００３−１１９２７号公報特開平４−１５２２２４号公報

しかしながら、包装機での噛み込みを防止するために、包装機の横方向のシールの時間間隔を長くする場合は、包装機の包装能力を低下させることになり、結果的に生産性を低下させることになる。

また、被計量物が排出口に同時に到達するように各ホッパのゲートを開くタイミングに時間差を設けた場合でも、排出されるホッパの組合せによって塊状の被計量物の長さに差が生じる。例えば、排出されるホッパの数が多く、それらの排出されるホッパが位置的に偏っていない場合には、集合シュートを滑りやすいので、塊状の被計量物の長さは短くなるが、排出されるホッパの数が少ない場合には、被計量物が偏って落ちるので、跳ねたり踊ったりして、全部が排出口から落下する時間が長くなり、塊状の被計量物の長さも長くなる。さらには、集合シュートの内面の仕上げ具合による滑りやすさのばらつき、および同内面の傾斜のばらつきが原因となって、排出されるホッパの組合せによって塊状の被計量物の長さに差が生じる。また、各ホッパから排出された被計量物同士の干渉（特に、集合シュートが各ホッパごとに分割されていない場合には、隣同士のホッパから排出されるとぶつかりあって跳ねる）が原因となって、排出されるホッパの組合せによって塊状の被計量物の長さに差が生じる。このように塊状の被計量物の長さに差が生じるということは、長さの長い塊状の被計量物が発生し、生産性を向上させるために包装機の運転速度を速くした場合に噛み込みが発生する原因になる。

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、包装機での包装能力を低下させることなく、かつ包装機での噛み込みを防止することができる組合せ計量装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の組合せ計量装置は、被計量物が投入される複数のホッパと、前記複数のホッパの中から排出すべきホッパの組合せを決定し、包装機からの排出要求信号に応答して、前記決定した組合せの前記ホッパから被計量物を排出させるとともに、前記包装機へ排出完了信号を出力する制御手段と、前記複数のホッパの下方に配設され、前記ホッパから排出される被計量物を集合させて塊状にし下部に設けられた排出口から前記包装機で製袋される袋の中へ落下させるための集合シュートと、前記集合シュートの前記排出口において塊状の前記被計量物の先端が通過してから終端が通過するまでの通過時間を測定する測定手段と、前記制御手段で決定される前記排出すべきホッパの組合せに対応させて、この組合せのホッパから排出されかつ前記測定手段で測定される前記塊状の被計量物の通過時間を記憶するとともに、この記憶される前記通過時間と既に記憶済みの前記通過時間に基づいて算出され前記ホッパの組合せにおける前記塊状の被計量物の通過時間を代表する１つまたは複数の値を被判定通過時間候補として前記ホッパの組合せに対応させて記憶する第１の記憶手段と、前記包装機が所定の運転速度で運転中に前記制御手段からの前記排出完了信号に応答して前記塊状の被計量物が収納される袋の上端を封止する際に、この封止した部分に前記塊状の被計量物の噛み込みが発生した場合の前記測定手段で測定された前記塊状の被計量物の通過時間を、前記包装機の前記所定の運転速度における非許容通過時間として記憶する第２の記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記複数のホッパの中から、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第１の組合せ演算を行い、前記第１の記憶手段の記憶内容を参照し前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せに該当する組合せに対応して記憶されている前記被判定通過時間候補の１つを被判定通過時間として用い、前記被判定通過時間と、前記第２の記憶手段に記憶されている前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間とに基づいて、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せにするか否かを決定する。

本発明において、前記制御手段は、前記被判定通過時間が、前記第２の記憶手段に記憶されている前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間未満である場合には、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定し、前記被判定通過時間が前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間以上である場合には、前記被判定通過時間が前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間以上となるホッパの組合せを除いて、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第２の組合せ演算を行い、前記第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定する。

本発明の構成によれば、第１の組合せ演算で求めたホッパの組合せにおける被判定通過時間が、現在の包装機速度における非許容通過時間以上である場合には、その組合せのホッパを排出ホッパに設定すると包装機で噛み込みが発生する可能性が高いため、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せを除く第２の組合せ演算を行い、その結果、得られた組合せのホッパを排出ホッパとすることで、包装機の包装能力を低下することなく、包装機での噛み込みを防止することができ、生産性を向上させることが可能となる。

また、本発明において、前記制御手段は、前記第２の組合せ演算を行った結果、求められるべきホッパの組合せが無かった場合に、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第３の組合せ演算を行い、前記第３の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定するとともに、前記第１の組合せ演算または第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定した場合に比べて前記排出完了信号を前記包装機へ出力するタイミングを遅らせることが好ましい。

この構成によると、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せを除く第２の組合せ演算を行った結果、組合せが無かった場合には、第２の組合せ演算で設けた制限を外して第３の組合せ演算を行い、それにより求められた組合せのホッパを排出ホッパとし、排出完了信号を遅らせて出力することで、包装機の包装能力は一時的に低下することになるが、包装機での噛み込みを防止することができる。

さらに、前記制御手段が前記第３の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定した場合に、警報を発する手段を設けてもよい。これにより、一時的に生産能力が落ちていることを知らせることができる。

また、本発明において、前記第１の記憶手段は、それぞれのホッパの組合せにおいて、前記被判定通過時間候補として前記塊状の被計量物の通過時間の最大値を記憶し、前記制御手段は、前記被判定通過時間として、前記塊状の被計量物の通過時間の最大値を用いることが好ましい。これにより、包装機での噛み込みの発生を高精度に防止でき、安全性が高くなる。

さらに、前記第１の記憶手段は、それぞれのホッパの組合せにおいて、前記被判定通過時間候補として前記塊状の被計量物の通過時間の最大値に加え、前記通過時間の最小値及び/又は平均値を記憶し、前記制御手段で用いる前記被判定通過時間を、前記塊状の被計量物の通過時間の最大値から最小値または平均値に変更するようにしてもよい。この構成によれば、被判定通過時間を通過時間の最大値から最小値または平均値に変更することで、被判定通過時間を通過時間の最大値としている場合に比べ、安全性の面では劣るが、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間未満となる組合せを増やすことができ、第１の組合せ演算および第２の組合せ演算により得られる組合せのホッパを排出ホッパとする率が高められる。

また、本発明において、第３の記憶手段を設け、前記制御手段は、前記第１の記憶手段が、前記排出すべきホッパの組合せに対応させて前記塊状の被計量物の通過時間と１つまたは複数の前記被判定通過時間候補とを記憶する度に、前記排出すべきホッパの組合せについて、前記被判定通過時間として用いる前記被判定通過時間候補を、前記第２の記憶手段に既に記憶されている前記包装機のそれぞれの運転速度における非許容通過時間と比較し、前記被判定通過時間候補が前記包装機の任意の運転速度において前記非許容通過時間以上である場合には、前記包装機の任意の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨を前記第３の記憶手段に記憶させ、前記被判定通過時間候補が前記包装機の任意の運転速度において前記非許容通過時間未満である場合には、前記包装機の任意の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が低い旨を前記第３の記憶手段に記憶させるようにするとともに、前記制御手段は、前記第１の組合せ演算を行った後、前記第１および第２の記憶手段に代えて前記第３の記憶手段の記憶内容を参照し、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せに該当する組合せについて前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が低い旨が記憶されている場合には、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定し、前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨が記憶されている場合には、前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨が記憶されているホッパの組合せを除いて、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第２の組合せ演算を行い、前記第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定するようにしてもよい。

この構成によれば、第２の記憶手段に包装機の任意の運転速度における非許容通過時間が記憶されている場合に、包装機を噛み込みが発生することのない低速で運転して、第１の記憶手段および第３の記憶手段にそれぞれのデータを記憶させることができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、包装機での包装能力を低下させることなく、かつ包装機での噛み込みを防止することができる組合せ計量装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの構成を示す概略図である。また、本実施の形態における組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの外観は、図８に示す従来構成と略同じである。また、本実施の形態における組合せ計量装置の外観は、図９に示す従来構成と略同じである。外観上での従来構成との相違は、図１に示すように組合せ計量装置１の排出口１７ａに、被計量物を検出する被計量物検出センサ４が設けられていることである。

本実施の形態の組合せ計量装置１は、図１に示すように、上部に図示されない供給装置から供給される被計量物を、振動装置１１ａによる振動によって放射状に分散させる円錐形の分散フィーダ１１が設けられている。分散フィーダ１１の周囲には、分散フィーダ１１から送られてきた被計量物を、振動装置１２ａによる振動によって各供給ホッパ１３に送りこむためのリニアフィーダ１２が設けられている。リニアフィーダ１２の下方には、複数の供給ホッパ１３、計量ホッパ１４及びメモリホッパ１５がそれぞれ対応して設けられ、円状に配置されている。供給ホッパ１３はリニアフィーダ１２から送りこまれた被計量物を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１４が空になるとゲートを開いて投入する。計量ホッパ１４にはロードセル等の重量センサ３０（図２）が取り付けられており、この重量センサ３０が計量ホッパ１４内の被計量物の重量を計測する。ここでは、計量ホッパ１４は、その保持している被計量物をメモリホッパ１５と集合シュート１６へ選択的に排出可能な構成になっている。メモリホッパ１５は計量ホッパ１４の斜め下方に配置され、空になると計量ホッパ１４から被計量物が投入される。制御部３１（図２）による組合せ演算等により複数の計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の中から排出すべきホッパ（以下、排出ホッパ）の組合せが求められ、その組合せに該当する排出ホッパから被計量物が集合シュート1６上へ排出される。集合シュート1６は、計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の下方に設けられ、また、その下部には集合ファンネル１７が配設されている。計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５から排出された被計量物は集合シュート1６上を滑り集合ファンネル１７へ集められて塊状となって排出口１７ａから包装機２へ排出される。集合ファンネル１７は集合シュート1６とともに、「ホッパ１４，１５から排出された被計量物を集めて塊状にして包装機２へ排出する集合シュート」を構成していると言える。さらに、本実施の形態では、集合ファンネル１７の排出口１７ａに、光電センサ等の被計量物検出センサ４が配設されており、この被計量物検出センサ４により排出口１７ａから排出される塊状の被計量物を検出し、このときの被計量物検出センサ４の検出信号を用いて、排出口１７ａにおいて塊状の被計量物の先端が通過して終端が通過するまでの時間（すなわち、被計量物検出センサ４により塊状の被計量物が検出されている時間）を算出する。

上記の制御部３１による組合せ演算では、複数の計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の中から、被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せが１つ求められる。上記の許容範囲となるホッパの組合せが複数存在する場合には、複数の組合せの中から、例えば、被計量物の計量値の合計が目標重量に最も近い組合せが１つ選択される。この組合せ演算では、計量ホッパ１４内の被計量物の計量値には重量センサ３０による計測値が用いられ、メモリホッパ１５内の被計量物の計量値には、その上の計量ホッパ１４において重量センサ３０により計測されたときの値が制御部３１のメモリ３１２に保持されており、その値が用いられる。

また、図９に示すように、分散フィーダ１１には、ロードセル等の重量レベルセンサ１８が取り付けられ、分散フィーダ１１上の被計量物を一定量に保つように、図示されない供給装置は制御される。また、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４に対して駆動ユニット１９が設けられている。この駆動ユニット１９には、計量ホッパ１４内の被計量物を計量する重量センサ３０（図２）と、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の各々のゲートの開閉を行うためのアクチュエータとが含まれる。また、メモリホッパ１５に対して駆動ユニット２０が設けられている。この駆動ユニット２０には、メモリホッパ１５のゲートの開閉を行うためのアクチュエータが含まれる。

図２は本実施の形態における組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの制御系統の概略を示すブロック図である。

組合せ計量装置１の制御部３１は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、タイマ（内蔵クロック）５及びＩ/Ｏ部３１３等で構成され、外部Ｉ/Ｏ回路３９を介して包装機２（包装機の制御部）と信号の授受を行うとともに、通信回路４０を介して操作設定表示器３と信号の授受を行う。また、組合せ計量装置１内部において、制御部３１は、Ａ/Ｄ変換回路３３を介して入力される重量レベルセンサ１８の計測値を基に、図示されない供給装置を制御する。また、振動制御回路３２を介して分散フィーダ１１の振動振幅およびその動作時間を制御し、振動制御回路３４を介してリニアフィーダ１２の振動振幅およびその動作時間を制御する。また、ゲート駆動回路３５を介して供給ホッパ１３および計量ホッパ１４のゲートの開閉を行うためのアクチュエータを制御する。また、計量ホッパ１４に取り付けられた重量センサ３０の計測値をＡ/Ｄ変換回路３６を介して受け取る。また、ゲート駆動回路３７を介してメモリホッパ１５のゲートの開閉を行うためのアクチュエータを制御する。さらに、制御部３１には、Ａ/Ｄ変換回路３３を介して被計量物検出センサ４からの検出信号が入力され、その検出信号が入力されている時間をタイマ５を用いて計測する。

以上のように構成される本実施の形態における組合せ計量装置１および包装機２からなるシステムの動作について、まずその概略を説明する。組合せ計量装置１の動作は、制御部３１の制御によって実現される。

まず、被計量物は、図示されない供給装置によって組合せ計量装置１の上方に搬送されてきて、分散フィーダ１１上に載せられる。そして、分散フィーダ１１の振動によって放射状に分散されて、分散フィーダ１１に続くリニアフィーダ１２を介して円状に複数配置された供給ホッパ１３に被計量物が送られる。各供給ホッパ１３の下方に位置する計量ホッパ１４が空の場合に、各供給ホッパ１３の被計量物が計量ホッパ１４に投入される。また、各計量ホッパ１４の下方に位置するメモリホッパ１５が空の場合に、各計量ホッパ１４の被計量物がメモリホッパ１５に投入される。制御部３１により組合せ演算の結果等から計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の中から排出されるべきホッパ（以下、排出ホッパ）が決定される。制御部３１は包装機２からの排出要求信号を受け、排出ホッパに被計量物を集合シュート１６上へ排出させ、包装機２へ排出完了信号を出力する。被計量物は集合シュート１６上を滑って集合ファンネル１７へ集められ、集合ファンネル１７に集められた被計量物は塊状となって排出口１７ａから包装機２へ排出される。このとき、被計量物検出センサ４により落下する被計量物が検出される。

包装機２は、袋を製造しながら、この袋に組合せ計量装置１から排出されてきた塊状の被計量物を充填して包装する。この包装機２は、包材のロールから引き出されたシート状の包材５０が、フォーマ５２によってチューブ５１に巻かれて筒状に成形され、プルダウンベルト機５３により吸着されて下方に送られ、筒状にされた包材５０の重ねられた縦の縁が縦シール機５４によりシール（溶着による封止）される。そして、計量された塊状の被計量物がチューブ５１を通って筒状の包材５０内に充填され、チューブ５１の下方に配置される横シール機５５により先行する袋の上端と後続の袋の下端とにまたがって横方向のシール（溶着による封止）が行われる。この横方向のシールは、組合せ計量装置１からの排出完了信号に応答して行われる。この横方向のシールが行われることにより、先行する袋は、前回での横方向のシールにより下端は封止されているので上下がシールされた完全な袋となる。そして、横シール機５５に内蔵されているカッターにより横方向のシール部分の中央が切断されて、先行する袋と後続の袋とが分離される。

次に、本実施の形態における組合せ計量装置１の詳しい動作を説明する。図３に、本実施の形態における組合せ計量装置１のタスク処理プログラムのフローチャートを示す。

本実施の形態では、集合ファンネル１７の排出口１７ａに配設された被計量物検出センサ４は、塊状の被計量物が排出口１７ａを通過している間、検出信号をＡ/Ｄ変換回路３８を介して制御部３１へ出力する。制御部３１では、その検出信号に基づいて塊状の被計量物が排出口１７ａを通過する時間を、タイマ５を用いて求め、その求めた通過時間と、そのときの排出ホッパの組合せとを対応させてメモリ３１２に記録（記憶）し、図５に示すような記録テーブルＴ１を作成する。さらにそのときの排出ホッパの組合せにおける通過時間を含めてそれまでの通過時間の最小値、最大値、平均値を算出して記録テーブルＴ１に記録する（最小値、最大値については変更があった場合に更新し、平均値についてはその都度算出して更新する）。そのときの排出ホッパの組合せが初めて発生した組合せであったときには、最小値、最大値、平均値の全てに、そのときの通過時間と同じ時間を記録する。この記録テーブルＴ１の一例を図５に示す。図５では、計量ホッパ（ａ１〜ａｎ）とメモリホッパ（ｂ１〜ｂｎ）の欄において、丸印は排出ホッパとして選択されたホッパを示し、バツ印は排出ホッパとして選択されなかったホッパを示す。通過時間のｔ１の欄には、１回目にその組合せがあったときの通過時間、ｔ２の欄には、２回目にその組合せがあったときの通過時間、というように、ｔ１〜ｔｘの各欄には、順番にその組合せがあったときの通過時間が記録される。

さらに、制御部３１では、包装機速度（包装機の運転速度）と非許容通過時間とを対応させてメモリ３１２に記録し、図６に示す記録テーブルＴ２を作成する。非許容通過時間は、包装機２で横方向のシール部分において被計量物の噛み込みが発生したときにその被計量物が被計量物検出センサ４により検出されて算出された前述の通過時間である。包装機速度は、包装機２から外部Ｉ/Ｏ回路３９を介して組合せ計量装置の制御部３１に入力されており、噛み込みが発生したとき制御部３１では既知の値である。なお、同じ包装機速度において、記録テーブルＴ２に既に記録されている非許容通過時間より短い通過時間で噛み込みが発生したときには、その短い通過時間を非許容通過時間として記録を更新する。ここで、包装機２に噛み込み検出機能が備えられている場合には、包装機２からの噛み込み検出信号を受けて制御部３１では噛み込みの発生を認識することができる。また、包装機２に噛み込み検出機能が備えられていない場合には、包装機２で噛み込みが発生したときに作業者が操作設定表示器３を操作して制御部３１へ噛み込みの発生を知らせるようにする。

図３において、制御部３１は、ステップＳ１で、前述の組合せ演算によって、複数の計量ホッパ１４およびメモリホッパ１５の中から、被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを１つ求める。次に、ステップＳ２で、ステップＳ１の組合せ演算によって求めたホッパの組合せについて、記録テーブルＴ１を参照して通過時間の記録を検索する。その記録が無い場合には、ステップＳ９へ進み、有る場合にはステップＳ４へ進む（ステップＳ３）。ステップＳ４では、記録テーブルＴ２を参照して現在の包装機速度における非許容通過時間の記録を検索する。その記録が無い場合には、ステップＳ９へ進み、有る場合にはステップＳ６へ進む（ステップＳ５）。

ステップＳ６では、ステップＳ２で検索した通過時間の最小値、最大値及び平均値のうちの一つを被判定通過時間として用い、その被判定通過時間を、ステップＳ４で検索した現在の包装機速度における非許容通過時間と比較し、被判定通過時間が非許容通過時間未満であるか否かを判定する。なお、被判定通過時間として、通過時間の最大値、最小値及び平均値のうちのどれを用いるかは予め決めておく。被判定通過時間が非許容通過時間未満である場合にはステップＳ９へ進み、そうでない場合すなわち被判定通過時間が非許容通過時間以上の場合はステップＳ７へ進む。例えば、現在の包装機速度における非許容通過時間が６００ｍｓｅｃであり、あるホッパの組合せにおいて被判定通過時間（例えば通過時間の最大値）が６００ｍｓｅｃ以上の場合には、その組合せのホッパを排出ホッパとすると、包装機での噛み込みが発生する可能性が高いため、ステップＳ７では、記録テーブルＴ１を参照しながら被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せを除いて再度組合せ演算を行う。この組合せ演算の結果、組合せが無かった場合にはステップＳ２１へ進み、有った場合にはステップＳ９へ進む（ステップＳ８）。

ステップＳ９では、包装機２から発せられる排出要求信号が入力されるのを待ち、包装機２から排出要求信号が入力されると、ステップＳ１０で、後述するステップＳ１１での排出指令信号を出力してから所定時間（第１の所定時間）経過後に包装機２へ排出完了信号を出力するように設定する。

また、ステップＳ２１では、ステップＳ１と同様、ステップＳ７のような制限を無くした組合せ演算を行い、排出ホッパの組合せを求める。ここで、ステップＳ１と全く同じ組合せ演算を行えば、求められる排出ホッパの組合せは、ステップＳ１で求めたホッパの組合せと同じになり、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せである。また、被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せが複数存在し、その組合せの中から、ステップＳ１で求めた組合せ以外の組合せを選択するようにすれば、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せか、あるいは、記録テーブルＴ１に通過時間の記録が無い組合せとなる。

ステップＳ２２では、包装機２から発せられる排出要求信号が入力されるのを待ち、包装機２から排出要求信号が入力されると、ステップＳ２３で、後述するステップＳ１１での排出指令信号を出力してから所定時間（第２の所定時間）経過後に包装機２へ排出完了信号を出力するように設定する。ここでの第２の所定時間は、ステップＳ１０における第１の所定時間よりも長い時間である。したがって、ステップＳ２３で設定される排出完了信号は、ステップＳ１０で設定される排出完了信号と比べて遅れたタイミングで出力される。ステップＳ２１で求めた組合せのホッパから被計量物が排出される場合に、排出完了信号をステップＳ１０で設定されるタイミングで出力すれば、包装機で噛み込みが発生する可能性が非常に高いため、ステップＳ２３で設定されるように排出完了信号を遅らせて出力することにより包装機での噛み込みを防止するようにしている。

ステップＳ１１では、ステップＳ１、ステップＳ７、あるいはステップＳ２１での組合せ演算により求められた組合せのホッパ（排出ホッパ）に対する排出指令信号を出力する。ここで、排出ホッパに該当するホッパ１４，１５のゲート駆動回路３５，３７は、制御部３１からの排出指令信号を受け、ホッパ１４，１５のゲートを開閉し、これにより、そのホッパ１４，１５内の被計量物が集合シュート１６上へ排出される。

次に、ステップＳ１２で、制御部３１は、メモリ３１２内の所定の排出検出フラグ領域に排出検出フラグをセットし、排出ホッパの組合せをメモリ３１２内の記録テーブルＴ１から検索し、記録されていなければ記録する。すでに、同じ排出ホッパの組合せが記録テーブルＴ１に記録されていればここでの記録は不要である。

なお、包装機２では、ステップＳ１１で排出ホッパに対する排出指令信号が出力された後、ステップＳ１０またはステップＳ２３で設定されたタイミングで制御部３１から出力される排出完了信号に応答して、横シール機５５による横方向のシールが行われる。

図４は、記録テーブルＴ１、Ｔ２を作成するプログラムのフローチャートである。このプログラムは一定時間（例えば１ｍｓｅｃ）ごとに起動する。この図４では、包装機２に噛み込み検出機能部が備えられている場合について説明する。噛み込み検出機能部は、例えば、横シール機５５によりシールを行われる時に、横シール機５５が袋を両側から挟むがこのときの挟んだ間隔が所定値より大きい場合に噛み込みを検出し、噛み込み検出信号を組合せ計量装置１の制御部３１へ出力するものである。

制御部３１では、まず、ステップＳ３１で、メモリ３１２内に排出検出フラグがセットされているか否かを調べ、図３のステップＳ１２が実行されて排出検出フラグがセットされていればＡ/Ｄ変換回路３８を介して被計量物検出センサ４からの入力信号を読み込む（ステップＳ３２）。次にステップＳ３３で、メモリ３１２内の所定の先端通過フラグ領域に先端通過フラグがセットされているか否かを調べる。はじめは先端通過フラグはセットされていないので、ステップＳ４１へ進み、ステップＳ３２で読み込んだ被計量物検出センサ４からの入力信号が被計量物の検出を示す検出信号であるか否かを判断し、検出信号である場合はメモリ３１２内の先端通過フラグ領域に先端通過フラグをセットし（ステップＳ４２）、タイマ５のカウント値（以下、タイマ値）を初期化する（ステップＳ４３）。

ステップＳ３３で、先端通過フラグがセットされていれば、ステップＳ３４へ進み、ステップＳ３２で読み込んだ被計量物検出センサ４からの入力信号が被計量物の検出を示す検出信号であるか否かを判断し、検出信号である場合は、被計量物が流れている途中であり、タイマ値を１増加させる（ステップＳ３５）。

ステップＳ３４で、被計量物検出センサ４からの入力信号が検出信号ではなくなった場合（被計量物の検出を示さない場合）は、被計量物の終端が通過し終わったということであり、ステップＳ４４で、タイマ値を、図３のステップＳ１２で記録あるいは検索した排出ホッパの組合せにおける通過時間として、メモリ３１２内の記録テーブルＴ１に記録する。また、このとき、同じ組合せにおける通過時間の最小値、最大値及び平均値を求め、記録する。その後、ステップＳ４５で、排出検出フラグと先端通過フラグをリセットする。

以上のステップが行われることで、記録テーブルＴ１が作成される。さらに、以下で述べるステップが行われることで、記録テーブルＴ２が作成される。

次に、ステップＳ４６で、メモリ３１２内の所定の包装機投入フラグ領域に包装機投入フラグをセットし、ステップＳ４７では、ステップＳ４４で記録した通過時間（タイマ値）をメモリ３１２内の所定の一時記憶領域にセット（一時記憶）しておく。

次に、ステップＳ３６では、メモリ３１２内に包装機投入フラグがセットされているか否かを調べる。包装機投入フラグがセットされていれば、ステップＳ３７で、包装機から噛み込み検出信号が入力されているか否か、あるいは、所定時間以内に包装機から噛み込み検出信号が入力されるか否かを調べる。ステップＳ３７で噛み込み検出信号の入力が無ければステップＳ３９へ進み、噛み込み検出信号の入力が有ればステップＳ３８へ進む。ステップＳ３８では、ステップＳ４７でセットした通過時間をその時の包装機速度における非許容通過時間として、メモリ３１２内の記録テーブルＴ２に記録する。ただしこの場合、記録テーブルＴ２に同じ包装機速度における非許容通過時間がすでに記録されており、かつ、ステップＳ４７でセットした通過時間がすでに記録されている非許容通過時間以上の場合は記録しない。また、ステップＳ４７でセットした通過時間がすでに記録されている非許容通過時間未満の場合には記録を更新する。次に、ステップＳ３９で、包装機投入フラグをリセットする。

以上のようにして図５の記録テーブルＴ１と図６の記録テーブルＴ２を自動的に作成することができる。

本実施の形態では、はじめのステップＳ１の組合せ演算で求めたホッパの組合せにおける被判定通過時間が、現在の包装機速度における非許容通過時間以上である場合には、その組合せのホッパを排出ホッパに設定すると包装機で噛み込みが発生する可能性が高いため、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せを除く組合せ演算を行い（ステップＳ７）、その結果、得られた組合せのホッパを排出ホッパとすることで、包装機の包装能力を低下することなく、包装機での噛み込みを防止することができる。また、被判定通過時間が現在の包装機速度における非許容通過時間以上となる組合せを除く組合せ演算（ステップＳ７）の結果、組合せが無かった場合には、制限無しの組合せ演算（ステップＳ２１）による組合せのホッパを排出ホッパとし、排出完了信号を遅らせて出力することで、包装機の包装能力は一時的に低下することになるが、包装機での噛み込みを防止することができる。

また、制限無しの組合せ演算（ステップＳ２１）による組合せのホッパを排出ホッパとした場合に毎回、あるいは、一定時間内に所定回数以上、制限無しの組合せ演算（ステップＳ２１）による組合せのホッパを排出ホッパとした場合に、操作設定表示器３等から、その旨を知らせる警報を発するようにしてもよい。これにより、一時的に生産能力が落ちていることを知らせることができる。

被判定通過時間としては、記録テーブルＴ１に記録された通過時間の最小値、最大値及び平均値のうち、最大値を用いるのが、ステップＳ１で求めた組合せのホッパを排出ホッパとした場合に噛み込みの発生する可能性が最も低く、安全性は高い。しかしながら排出ホッパにできる組合せの数は最も少ないので、排出ホッパにできる組合せの数を増やしたい場合には、被判定通過時間を、通過時間の最大値から最小値または平均値に変更すればよい。これにより、ステップＳ１およびステップＳ７により得られる組合せのホッパを排出ホッパとする率が高められる。

また、制御部３１は、図５の記録テーブルＴ１に、排出ホッパの組合せにおける通過時間、最小値、最大値及び平均値を記録する度に、その記録テーブルＴ１と図６の記録テーブルＴ２とに基づいて、排出ホッパの組合せが各包装機速度において噛み込みが発生しない組合せであるか否かを判定し、図７のデータテーブルＴ３に記録するようにしてもよい。ある排出ホッパの組合せにおいて、記録テーブルＴ１に記録された通過時間の最小値、最大値及び平均値のうちの一つを被判定通過時間として用い、その被判定通過時間を、記録テーブルＴ２の各包装機速度における非許容通過時間と比較し、被判定通過時間が非許容通過時間未満であれば、噛み込みが発生しない組合せ（図７中に「可」で示す）であるものと判定し、被判定通過時間が非許容通過時間以上であれば、噛み込みが発生する組合せ（図７中に「不可」で示す）であるものと判定する。

この場合、記録テーブルＴ２に包装機の任意の運転速度における非許容通過時間が記録されている場合に、包装機を噛み込みが発生することのない低速で運転して、そのときのデータを記録テーブルＴ１に記録するだけでなく、データテーブルＴ３にも前述の判定結果を記録することができる。すなわち、任意の排出ホッパの組合せにおける通過時間は、包装機の運転速度に関係しないため、包装機を低速で運転して記録する記録テーブルＴ１の値（被判定通過時間）を記録テーブルＴ２の値と比較して、包装機を高速で運転した場合の前述の判定結果を求め、データテーブルＴ３に記録することができる。

また、この場合、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２〜Ｓ６に代えて、以下の処理を行うようにすればよい。ステップＳ１の組合せ演算によって求めたホッパの組合せについて、データテーブルＴ３を参照してその記録を検索する。その記録が無い場合には、ステップＳ９へ進む。また、その記録が有る場合にはさらにデータテーブルＴ３を参照して現在の包装機速度と同じ包装機速度における判定結果が、「可」であればステップＳ９へ進み、「不可」であればステップＳ７へ進む。

さらに、この場合、ステップＳ７に代えて、以下の処理を行うようにしてもよい。データテーブルＴ３を参照しながら、現在の包装機速度と同じ包装機速度における判定結果が「不可」である組合せを除いて再度組合せ演算を行う。

本発明は、包装機の包装能力を低下させることなく、かつ包装機での噛み込みを防止できる組合せ計量装置として有用である。

本発明の実施の形態における組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの構成を示す概略図である。本発明の実施の形態における組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの制御構成の概略を示すブロック図である。本発明の実施の形態における組合せ計量装置のタスク処理プログラムのフローチャートである。本発明の実施の形態においてホッパの組合せと通過時間とを記録するテーブルおよび包装機速度に対応した非許容通過時間を記録するテーブルを作成するためのプログラムのフローチャートである。本発明の実施の形態において作成されるホッパの組合せと通過時間とを記録するテーブルを示す図である。本発明の実施の形態において作成される包装機速度に対応した非許容通過時間を記録するテーブルを示す図である。本発明の実施の形態において各ホッパの組合せが各包装機速度において噛み込みが発生しない組合せであるか否かを記録するテーブルを示す図である。従来の組合せ計量装置と包装機とで構成されるシステムの一例を示す外観図である。従来の組合せ計量装置の一例を示す外観図である。

符号の説明

１組合せ計量装置
２包装機
３操作設定表示器
４被計量物検出センサ
５タイマ
１１分散フィーダ
１２リニアフィーダ
１３供給ホッパ
１４計量ホッパ
１５メモリホッパ
１６集合シュート
１７集合ファンネル
１７ａ排出口
３１制御部

Claims

被計量物が投入される複数のホッパと、
前記複数のホッパの中から排出すべきホッパの組合せを決定し、包装機からの排出要求信号に応答して、前記決定した組合せの前記ホッパから被計量物を排出させるとともに、前記包装機へ排出完了信号を出力する制御手段と、
前記複数のホッパの下方に配設され、前記ホッパから排出される被計量物を集合させて塊状にし下部に設けられた排出口から前記包装機で製袋される袋の中へ落下させるための集合シュートと、
前記集合シュートの前記排出口において塊状の前記被計量物の先端が通過してから終端が通過するまでの通過時間を測定する測定手段と、
前記制御手段で決定される前記排出すべきホッパの組合せに対応させて、この組合せのホッパから排出されかつ前記測定手段で測定される前記塊状の被計量物の通過時間を記憶するとともに、この記憶される前記通過時間と既に記憶済みの前記通過時間に基づいて算出され前記ホッパの組合せにおける前記塊状の被計量物の通過時間を代表する１つまたは複数の値を被判定通過時間候補として前記ホッパの組合せに対応させて記憶する第１の記憶手段と、
前記包装機が所定の運転速度で運転中に前記制御手段からの前記排出完了信号に応答して前記塊状の被計量物が収納される袋の上端を封止する際に、この封止した部分に前記塊状の被計量物の噛み込みが発生した場合の前記測定手段で測定された前記塊状の被計量物の通過時間を、前記包装機の前記所定の運転速度における非許容通過時間として記憶する第２の記憶手段とを備え、
前記制御手段は、
前記複数のホッパの中から、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第１の組合せ演算を行い、前記第１の記憶手段の記憶内容を参照し前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せに該当する組合せに対応して記憶されている前記被判定通過時間候補の１つを被判定通過時間として用い、前記被判定通過時間と、前記第２の記憶手段に記憶されている前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間とに基づいて、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せにするか否かを決定する組合せ計量装置。
前記制御手段は、前記被判定通過時間が、前記第２の記憶手段に記憶されている前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間未満である場合には、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定し、前記被判定通過時間が前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間以上である場合には、前記被判定通過時間が前記包装機の現在の運転速度における非許容通過時間以上となるホッパの組合せを除いて、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第２の組合せ演算を行い、前記第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定する請求項１記載の組合せ計量装置。
前記制御手段は、前記第２の組合せ演算を行った結果、求められるべきホッパの組合せが無かった場合に、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第３の組合せ演算を行い、前記第３の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定するとともに、前記第１の組合せ演算または第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定した場合に比べて前記排出完了信号を前記包装機へ出力するタイミングを遅らせる請求項２記載の組合せ計量装置。
前記制御手段が前記第３の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定した場合に、警報を発する手段を設けた請求項３記載の組合せ計量装置。
前記第１の記憶手段は、それぞれのホッパの組合せにおいて、前記被判定通過時間候補として前記塊状の被計量物の通過時間の最大値を記憶し、
前記制御手段は、前記被判定通過時間として、前記塊状の被計量物の通過時間の最大値を用いる請求項１、２または３記載の組合せ計量装置。
前記第１の記憶手段は、それぞれのホッパの組合せにおいて、前記被判定通過時間候補として前記塊状の被計量物の通過時間の最大値に加え、前記通過時間の最小値及び/又は平均値を記憶し、
前記制御手段で用いる前記被判定通過時間を、前記塊状の被計量物の通過時間の最大値から最小値または平均値に変更する請求項５記載の組合せ計量装置。
第３の記憶手段を設け、前記制御手段は、前記第１の記憶手段が、前記排出すべきホッパの組合せに対応させて前記塊状の被計量物の通過時間と１つまたは複数の前記被判定通過時間候補とを記憶する度に、前記排出すべきホッパの組合せについて、前記被判定通過時間として用いる前記被判定通過時間候補を、前記第２の記憶手段に既に記憶されている前記包装機のそれぞれの運転速度における非許容通過時間と比較し、前記被判定通過時間候補が前記包装機の任意の運転速度において前記非許容通過時間以上である場合には、前記包装機の任意の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨を前記第３の記憶手段に記憶させ、前記被判定通過時間候補が前記包装機の任意の運転速度において前記非許容通過時間未満である場合には、前記包装機の任意の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が低い旨を前記第３の記憶手段に記憶させるようにするとともに、
前記制御手段は、前記第１の組合せ演算を行った後、前記第１および第２の記憶手段に代えて前記第３の記憶手段の記憶内容を参照し、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せに該当する組合せについて前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が低い旨が記憶されている場合には、前記第１の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定し、前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨が記憶されている場合には、前記包装機の現在の運転速度において前記塊状の被計量物の噛み込みが発生する可能性が高い旨が記憶されているホッパの組合せを除いて、投入されている被計量物の計量値の合計が目標重量に対して許容範囲となるホッパの組合せを求める第２の組合せ演算を行い、前記第２の組合せ演算により求められたホッパの組合せを前記排出すべきホッパの組合せに決定する請求項１記載の組合せ計量装置。