JP4795762B2 - 組合せ秤 - Google Patents
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Description
以下、組合せ計量の概略を述べる。組合せ計量では、まず計量部が多数用意される。個々の計量部に被計量物が投入され、計量される。個々の計量部が保持する被計量物の重量を以下、計量値と呼ぶ。一連の計量部から1個または複数個を取り出す組合せのそれぞれにつき、計量値を合計した重量(組合せ合計重量)が演算される(組合せ演算)。組合せ合計重量は組合せの数だけ存在する。得られた多数の組合せ合計重量の中から、条件に最も適した組合せ合計重量が選ばれる。選ばれた組合せ合計重量に対応する組合せを、最適組合せと呼ぶ。最後に、最適組合せに参加する計量部から被計量物が排出される。組合せ計量によれば、個々の計量値にばらつきがあっても、計量値を組み合わせることでばらつきを互いにキャンセルし、目標重量に近い重量の被計量物を排出できる、という利点がある。必ずしも全ての組合せについて演算が行われる必要はなく、所定の条件(計量値の数等)により組合せの絞込みが可能な場合等においては、一部の組合せのみについて組合せ演算が行われてもよい。
[本発明に至った経緯]
肉や魚介類など、1個あたりの重量(以下、単重)が大きいものを被計量物とする例として、鶏肉を2kgの業務用パックに組合せ計量する場合を考える。鶏肉は、季節や生産工場によって成長が異なるため、ムネ肉やモモ肉の単重には、ばらつきが生じる。単重は概略として300gから500g程度であり、4枚から6枚で合計重量に達する。計量ホッパへの投入量は1枚か2枚となるため、穀物やクラッカーなど単重の軽い被計量物と異なり計量ホッパへの投入量を微調整することができない。
[本発明の原理]
以下、本発明の原理についてより詳細に説明する。n個の被計量物を組み合わせる場合を考える。図1は、組合せ計量における、組合せ合計重量の頻度分布と組合せ許容範囲、組合せ目標重量の関係を示す図である。曲線n−1、曲線n、曲線n+1は、それぞれn−1個、n個、n+1個の被計量物の組合せ合計重量の頻度分布を示す。Rは組合せ許容範囲を示す。単重が正規分布すると仮定すると、図1に示すように、被計量物の個数ごとに組合せ合計重量の頻度分布も一山型の分布を示す。単重の分布が平均を中心に左右対称であれば、組合せ合計重量の分布も左右対称となり、そのピークは単重の平均値の整数倍となる。
[本発明の構成]
上記課題を解決するために、本発明の組合せ秤は、被計量物の重量を検出する重量検出手段と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ条件を設定し、前記重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ演算を行い、前記組合せ条件に従って被計量物を排出する。
(第1実施形態)
[装置構成]
図5は、本発明の第1実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す上面図である。図6は、本発明の第1実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す正面図である。図7は、本発明の第1実施形態の組合せ秤の概略構成の一例を示す側面図である。図8は、本発明の第1実施形態の組合せ秤における制御系統の概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図5乃至図8を参照しながら、本実施形態の組合せ秤について、ハードウェアと制御系統に分けて説明する。なお、図5乃至図8には、本実施形態の組合せ秤の向き(前後左右上下)が記入されているが、向きはあくまで説明上便宜的に付してあるものであって、具体的な構成を限定するものではない。
[動作の概略]
以上のような構成を有する本実施形態の組合せ秤100の動作の概略について、図5乃至図7を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、被計量物が鶏肉である場合を例として説明する。
[特徴となる動作]
本実施形態の組合せ秤の特徴は、組合せ合計重量の頻度分布に基づいて組合せ目標重量が設定される点にある。組合せ合計重量は計量値に基づいて演算されるので、組合せ目標重量は計量値に基づいて設定されることになる。図9は、本発明の第1実施形態の組合せ秤の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図9を参照しつつ、本実施形態の組合せ秤の特徴となる動作について詳細に説明する。
1.初期設定
起動(スタート)後、まず初期設定が行われる(ステップS101〜S102)。作業者により、入出力装置104を介して、組合せ許容範囲の上限と下限が入力され(ステップS101)、制御基板110により、該下限が組合せ目標重量の初期値として記憶される(ステップS102)。
2.組合せ合計重量のサンプリング
初期設定が終了すると、組合せ合計重量のサンプリングが行われる(ステップS103〜S106)。組合せ合計重量のサンプリングでは、仮に設定された組合せ目標重量を用いて組合せ計量が行われ、同時に、組合せ合計重量データの収集が行われる。まず、作業者により供給ホッパ107に鶏肉が投入され、供給ホッパ107から計量ホッパ108の空になった収納部123a、123bに鶏肉が供給され、該供給の前後における計量重量センサ109の検出値の差分から、収納部123a、123bに供給された鶏肉の重量(計量値)が演算される(ステップS103)。制御基板110により、計量値を用いた組合せ演算が行われ、それぞれの組合せ毎に得られた組合せ合計重量が記憶される(ステップS104)。組合せ演算が終了すると、組合せ許容範囲内にありかつ組合せ目標重量の初期値に最も近い組合せ合計重量を与える組合せが最適組合せとして選択され、最適組合せに参加する収納部123a、123bから被計量物が排出される(ステップS105)。排出が完了すると、排出回数が所定の回数(例えば20回)を超えたか否かの判定が行われる(ステップS106)。排出回数が所定回数を超えない場合には、再びステップS103に戻る。
3.組合せ目標重量の設定
ステップS106で排出回数が所定回数を超えたと判定された場合には、組合せ目標重量の設定が行われる(ステップS107〜S109)。まず、制御基板110により、ステップS103〜S106の結果を用いて、組合せ合計重量の頻度分布が作成される(ステップS107)。頻度分布は、組合せ合計重量と頻度(確率)の関係を表すものであればどのようなものであってもよい。例えば、組合せ合計重量を1gおきにランク分けし、各ランクに該当する組合せ合計重量の個数が頻度とされる。
4.組合せ計量
組合せ目標重量の設定が終了すると、通常の組合せ計量が行われる(ステップS110〜S111)。作業者により供給ホッパ107に鶏肉が投入され、供給ホッパ107から計量ホッパ108の空になった収納部123a、123bに鶏肉が供給され、該供給の前後における計量重量センサ109の検出値の差分から、収納部123a、123bに供給された鶏肉の重量(計量値)が演算される(ステップS110)。制御基板110により、計量値を用いた組合せ演算が行われ、組合せ許容範囲内にありかつ組合せ目標重量に最も近い組合せ合計重量を与える組合せが最適組合せとして選択され、最適組合せに参加する収納部123a、123bから被計量物が排出される(ステップS111)。排出が完了すると、装置を停止する命令が入出力装置104から入力されているか否かの判定が行われる(ステップS112)。停止命令が入力されている場合には、運転が停止される(エンド)。停止命令が入力されていない場合には、再びステップS110に戻る。
[効果]
本実施形態の組合せ秤では、組合せ合計重量の頻度分布のピークが組合せ目標重量とされる。かかる構成により、平均より軽い被計量物と平均より重い被計量物が平均からのずれをお互いに打ち消しあって最適組合せに参加できるようになる。軽い被計量物と重い被計量物は等しい確率で発生するため、特定の収納部に被計量物が滞留しにくくなる。この結果、投入量を調整することなく最適組合せに参加しにくい収納部の発生を減らすことができ、組合せ計量の効率が向上する。
[変形例]
許容範囲内に極大値がない場合にはその旨が作業者に報知されてもよい。さらに極大値がない場合には、許容範囲を広げるか、許容範囲内で組合せ目標重量を設定するかを選択できるような構成であってもよい。許容範囲内で組合せ目標重量を設定する場合に、極大値であって許容範囲に最も近いものが許容範囲を超える場合には、許容範囲の上限が組合せ目標重量とされてもよい。このように柔軟な設定を可能にすることで、組合せ計量の効率をさらに向上できる。
(第2実施形態)
第1実施形態の組合せ秤では、組合せ合計重量の頻度分布のピークが組合せ目標重量とされるのに対し、第2実施形態の組合せ秤では、計量値の平均値に基づいて組合せ目標重量が設定される点で異なる。しかし、ハードウェアと制御系統の構成および動作の概略は第1実施形態と同様である。よって、第2実施形態については、各構成要素に第1実施形態と同一の符号と名称を付すこととして、ハードウェアと制御系統の構成および動作の概略に関する説明を省略する。
[特徴となる動作]
本実施形態の組合せ秤の特徴は、計量値の平均値に基づいて組合せ目標重量が設定される点にある。図10は、本発明の第2実施形態の組合せ秤の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図10を参照しつつ、本実施形態の組合せ秤の特徴となる動作について詳細に説明する。
1.初期設定
起動(スタート)後、まず初期設定が行われる(ステップS201〜S202)。初期設定については第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
2.計量値のサンプリング
初期設定が終了すると、計量値のサンプリングが行われる(ステップS203〜S206)。計量値のサンプリングでは、仮に設定された組合せ目標重量を用いて組合せ計量が行われ、同時に計量値データの収集が行われる。まず、作業者により供給ホッパ107に鶏肉が投入され、供給ホッパ107から計量ホッパ108の空になった収納部123a、123bに鶏肉が供給され、該供給の前後における計量重量センサ109の検出値の差分から、収納部123a、123bに供給された鶏肉の重量(計量値)が演算され、記憶される(ステップS203)。制御基板110により、計量値を用いた組合せ演算が行われる(ステップS204)。組合せ演算が終了すると、組合せ許容範囲内にありかつ組合せ目標重量の初期値に最も近い組合せ合計重量を与える組合せが最適組合せとして選択され、最適組合せに参加する収納部123a、123bから被計量物が排出される(ステップS205)。排出が完了すると、排出回数が所定の回数(例えば20回)を超えたか否かの判定が行われる(ステップS206)。排出回数が所定回数を超えない場合には、再びステップS203に戻る。
3.組合せ目標重量の設定
ステップS206で排出回数が所定回数を超えたと判定された場合には、組合せ目標重量の設定が行われる(ステップS207〜S209)。まず、制御基板110により、ステップS203〜S206の結果を用いて、計量値の平均値が演算される(ステップS207)。計量値の平均値が得られたら、組合せ許容範囲内において該平均値の整数倍となる重量があるか否かの判定が行われる(ステップS208)。ステップS208でYesと判定された場合には、該整数倍となる重量により、組合せ目標重量が更新される(ステップS209)。ステップS208でNoと判定された場合には、組合せ目標重量の更新は行われない。
4.組合せ計量
組合せ目標重量の設定が終了すると、通常の組合せ計量が行われる(ステップS210〜S212)。通常の組合せ計量については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
[効果]
本実施形態の組合せ秤では、計量値の平均値の整数倍が組合せ目標重量とされる。かかる構成によれば、平均値よりも軽い収納部と重い収納部が平均からのずれを打ち消しあって最適組合せに参加できるようになる。軽い収納部と重い収納部は等しい確率で発生するため、特定の収納部に被計量物が滞留しにくくなる。したがって、投入量を調整することなく最適組合せに参加しにくい収納部の発生を減らすことができ、組合せ計量の効率が向上する。また、組合せ合計重量の頻度が高くなるように組合せ目標重量が設定されるため、最適組合せが得られる確率も高くなり、より均質なパックの作成が可能となる。
[変形例]
許容範囲内に計量値の平均値の整数倍が存在しない場合にはその旨が作業者に報知されてもよい。かかる場合には、許容範囲を広げるか、許容範囲内で組合せ目標重量を設定するかを選択できるようにしてもよい。許容範囲内で組合せ目標重量が設定される場合に、平均値の整数倍の重量であって許容範囲に最も近いものが許容範囲を超える場合には、許容範囲の上限が組合せ目標重量とされてもよい。このように柔軟な設定を可能にすることで、組合せ計量の効率をさらに向上できる。
(第3実施形態)
第2実施形態の組合せ秤では、計量値の平均値に基づいて組合せ目標重量が設定されるのに対し、第3実施形態の組合せ秤は、単重(被計量物1個あたりの重量)の平均値に基づいて組合せ目標重量が設定される点で異なる。しかし、ハードウェアと制御系統の構成および動作の概略は第1実施形態および第2実施形態と同様である。よって、第3実施形態についても、各構成要素に第1実施形態と同一の符号と名称を付すこととして、ハードウェアと制御系統の構成および動作の概略に関する説明を省略する。
[特徴となる動作]
本実施形態の組合せ秤の特徴は、単重の平均値に基づいて組合せ目標重量が設定される点にある。図11は、本発明の第3実施形態の組合せ秤の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図11を参照しつつ、本実施形態の組合せ秤の特徴となる動作について詳細に説明する。
1.初期設定
起動(スタート)後、まず初期設定が行われる(ステップS301〜S302)。初期設定については第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
2.単重のサンプリング
初期設定が終了すると、単重のサンプリングが行われる(ステップS303〜S306)。単重のサンプリングでは、組合せ計量は行われず、単重データの収集のみが行われる。まず、作業者により供給ホッパ107に鶏肉が1個ずつ投入され、供給ホッパ107から計量ホッパ108の空になった収納部123a、123bに鶏肉が供給される(ステップS303)。該供給の前後における計量重量センサ109の検出値の差分から、収納部123a、123bに供給された鶏肉の重量(計量値)が演算され、単重として記憶される(ステップS304)。単重の検出が行われた収納部123a、123bから被計量物が排出される(ステップS305)。排出された鶏肉は、搬送装置105を逆転させて回収され、再利用される。排出が完了すると、排出回数が所定の回数(例えば20回)を超えたか否かの判定が行われる(ステップS306)。排出回数が所定回数を超えない場合には、再びステップS303に戻る。
3.組合せ目標重量の設定
ステップS306で排出回数が所定回数を超えたと判定された場合には、組合せ目標重量の設定が行われる(ステップS307〜S309)。まず、制御基板110により、ステップS303〜S306の結果を用いて、単重の平均値が演算される(ステップS307)。単重の平均値が得られたら、組合せ許容範囲内において該平均値の整数倍となる重量があるか否かの判定が行われる(ステップS308)。ステップS308でYesと判定された場合には、該整数倍となる重量により、組合せ目標重量が更新される(ステップS309)。ステップS308でNoと判定された場合には、組合せ目標重量の更新は行われない。
4.組合せ計量
組合せ目標重量の設定が終了すると、通常の組合せ計量が行われる(ステップS310〜S312)。通常の組合せ計量については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
[効果]
本実施形態の組合せ秤では、単重の平均値の整数倍が組合せ目標重量とされる。かかる構成でによれば、平均よりも軽い被計量物と重い被計量物が平均からのずれを打ち消しあって最適組合せに参加できるようになる。軽い被計量物と重い被計量物は等しい確率で発生するため、特定の収納部に被計量物が滞留しにくくなる。したがって、投入量を調整することなく最適組合せに参加しにくい収納部の発生を減らすことができ、組合せ計量の効率が向上する。また、組合せ合計重量の頻度が高くなるように組合せ目標重量が設定されるため、最適組合せが得られる確率も高くなり、より均質なパックの作成が可能となる。
[変形例]
許容範囲内に単重の平均値の整数倍が存在しない場合にはその旨が作業者に報知されてもよい。かかる場合には、許容範囲を広げるか、許容範囲内で組合せ目標重量を設定するかを選択できるような構成であってもよい。許容範囲内で組合せ目標重量を設定する場合に、単重の平均値を整数倍した重量であって許容範囲に最も近いものが許容範囲を超える場合には、許容範囲の上限が組合せ目標重量とされてもよい。柔軟な設定を可能にすることで、組合せ計量の効率をさらに向上できる。
102 天板
103 本体
104 入出力装置
105 搬送装置
106 投入口
107 供給ホッパ
108 計量ホッパ
109 計量重量センサ
110 制御基板
112 制御部
113 記憶部
114 供給ホッパゲート駆動回路
115 計量ホッパゲート駆動回路
116 A/D変換回路
117 搬送装置駆動回路
118 I/O回路
120 基台
123a、123b 収納部
Claims (5)
- 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、
前記計量部のそれぞれが保持する被計量物の重量を検出する第1の重量検出手段と、
組合せ許容範囲を入力する入力装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ合計重量の頻度分布を演算し、前記組合せ許容範囲内において頻度の極大値が存在する場合に、前記極大値を与える組合せ合計重量を組合せ目標重量に設定し、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ演算を行い、組合せ合計重量が組合せ目標重量と等しいか組合せ目標重量に最も近くなる組合せに基づいて被計量物を排出する、組合せ秤。 - 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、
前記計量部のそれぞれが保持する被計量物の重量を検出する第1の重量検出手段と、
組合せ許容範囲を入力する入力装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ合計重量の頻度分布を演算し、前記組合せ許容範囲内において頻度が最大となる重量を組合せ目標重量に設定し、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ演算を行い、組合せ合計重量が組合せ目標重量と等しいか組合せ目標重量に最も近くなる組合せに基づいて被計量物を排出する、組合せ秤。 - 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、
前記計量部のそれぞれが保持する被計量物の重量を検出する第1の重量検出手段と、
組合せ許容範囲を入力する入力装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量の平均値を演算し、前記組合せ許容範囲内にありかつ前記平均値の整数倍となる重量を組合せ目標重量に設定し、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ演算を行い、組合せ合計重量が組合せ目標重量と等しいか組合せ目標重量に最も近くなる組合せに基づいて被計量物を排出する、組合せ秤。 - 被計量物を保持し排出する複数の計量部と、
前記計量部のそれぞれが保持する被計量物の重量を検出する第1の重量検出手段と、
前記第1の重量検出手段と別に設けられ、前記計量部に投入される被計量物の重量を検出する第2の重量検出手段と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第2の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ目標重量を設定し、前記第1の重量検出手段が検出する被計量物の重量に基づいて組合せ演算を行い、組合せ合計重量が組合せ目標重量と等しいか組合せ目標重量に最も近くなる組合せに基づいて被計量物を排出する、組合せ秤。 - さらに、組合せ許容範囲を入力する入力装置を備え、
前記制御装置は、前記第2の重量検出手段が検出する被計量物の重量の平均値を演算し、前記組合せ許容範囲内にありかつ前記平均値の整数倍となる重量を前記組合せ目標重量に設定する、請求項4に記載の組合せ秤。
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