JP5235821B2

JP5235821B2 - 組合せ秤

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Publication number: JP5235821B2
Application number: JP2009190683A
Authority: JP
Inventors: 孝橋　　徹; 亮清水
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-08-20
Also published as: JP2011043369A

Description

本発明は、自動式もしくは半自動式の組合せ秤に関するものである。

従来、自動式もしくは半自動式の組合せ秤として、被計量物を組合せ計量する複数の計量ホッパの上方に供給ホッパを備えた構造のものが知られている。この種の組合せ秤では、被計量物は一旦供給ホッパに収容され、この供給ホッパから計量ホッパへ自動的に落下供給され、計量ホッパにてその重量が測定されるように構成されている。

ところで、一般の計量器において、重量信号から自動的に重量測定値を取得するタイミングとしては、次の１）２）のいずれかが用いられている。
１）ある時間長さの安定判別区間を設け、この安定判別区間において重量信号が安定であると判別されるタイミングをもって重量測定値を取得するタイミングとする。
２）被計量物が計量ホッパへ投下供給されるタイミングを時間測定の起点として、重量信号が安定するまでの時間をカウントする安定待ちタイマーを設け、この安定待ちタイマーの完了するタイミングをもって重量測定値を取得するタイミングとする。

上記１）の方法によるものとして、特許文献１にて提案されているものがある。この文献のものでは、時系列の重量信号データａ１，ａ２，ａ３，ａ４，・・・について、まずデータａ１，ａ２，ａ３の平均値Ａ１、次にデータａ２，ａ３，ａ４の平均値Ａ２、次にデータａ３，ａ４，ａ５の平均値Ａ３というように時系列データのいくつかの時点の平均値を求め、これら平均値の差（Ａ１−Ａ２），（Ａ２−Ａ３），・・・がばらつき幅許容値Ｃ１以下になった時点をもって重量信号が安定状態に達したと判定し、このタイミングをもって重量測定値を取得するようにしている。すなわち、一定時間間隔における重量信号の振動状態を評価する安定判別区間を設け、この安定判別区間の重量信号が許容値以内に到達する時点を検出し、この検出時点の重量信号をもって重量測定値を定めるようにしたものである。

特許文献１による方法では、安定判別区間は、連続する２時刻における重量信号がいずれも既に所定の計量精度を満足している区間であり、この安定判別区間の中で最も後ろの時刻における重量信号をもって重力測定値が決定される。すなわち、図５（ａ）において、時刻ｔ２と時刻ｔ３のそれぞれの重量信号Ａ２，Ａ３が連続して許容値Ｃ１内に入ったときに安定と判別され、時刻ｔ３を重量測定値取得の時刻としている。

しかし、この方法では、実際には時刻ｔ２における重量信号Ａ２にて、既に所定の計量精度を満足する重量信号が得られているため、重量測定値の取得タイミングがそれだけ遅れてしまうという問題点がある。

また、上記方法では、安定判別に使用するデータ数が少なすぎると、言い換えれば安定判別区間の時間が短すぎると、図５（ｂ）に示されるように、被計量物の供給中の重量信号の応答において、重量信号が安定していない時点でも誤って安定判別してしまう可能性がある。したがって、通常はより長い時間区間の重量信号をもって振動振幅の安定判別区間を形成するようにされている。このため、実際に重量信号が安定な振動状態になった後（正確な重量測定値を取得できる時刻になった後）も安定判別のために長い時間間隔に含まれる重量信号を必要とし、重量測定値の取得タイミングが遅くなってしまう。

このようなことから、高い能力の計量処理が期待される自動式もしくは半自動式組合せ秤では、上記１）の方法を用いずに上記２）の方法を用い、上記１）の方法における、重量信号が最初に安定であると判別し得る区間に到達する時刻（ｔ２の時刻）を、作業者が調整時の供給テストによる重量信号の応答信号から予測して安定待ち時間として設定するようにしている。

上記２）の方法による例として、特許文献２，３に開示されるものがある。特許文献２のものでは、重量信号が最大となる時点を安定待ち時間カウントの起点とし、重量信号が安定すると予測される安定待ち時間において重量測定値を取得するように構成している。また、特許文献３のものでは、上限許容時間と下限許容時間とを定め、これら上限許容時間と下限許容時間との中間の長さの時間である仮想最短安定時間での重量信号の安定判定を順次行いながら、最短の安定待ち時間を設定するように構成している。

特開平９−１１３３４８号公報特開平３−２５９７２０号公報特開平４−６２４３４号公報

ところで、上述の各先行技術に係る自動式もしくは半自動式の組合せ秤においては、被計量物が一旦供給ホッパへ供給された後、供給ホッパゲートを開いて下方の計量ホッパへ供給され、供給ホッパゲートの開動作を起点とする一定長さの安定待ち時間を経て重量測定がなされる。すなわち、図２（ａ）に示されるように、供給ホッパゲートが開き始めるタイミング（ｔ＝０）を起点として、供給が通常に行われた場合には規定の測定ばらつきの範囲内に入る条件を備える安定待ち時間ｔ１ｑが見込まれ、重量測定値が得られる。また、重量信号の最大値を安定待ち時間の起点とする場合には、ｔ１ｑと同じ条件を備えた安定待ち時間ｔ１ｑ´が見込まれる。

しかしながら、実際の組合せ秤においては、自動式の組合せ秤であって被計量物が同じ種類の場合でも、気温や湿度の変化、ホッパ壁への付着物の状況等によって、ホッパ側壁と被計量物との間や被計量物同士の摩擦状態が異なり、被計量物のホッパ壁へのくっつき、被計量物同士のくっつきや絡み、更にはゲート開口部における被計量物同士の摩擦や衝突などの様々な要因によって、被計量物の計量ホッパへの供給状態が毎回大きく変化することになる。また、供給ホッパへ収容される被計量物の状態も毎回ほぼ一様な状態であるとは限らない。このため、平滑フィルタを通した重量信号にも時折大きな振動外乱信号が発生し、不安定な振動状態が長く継続することがあったりして、上述の安定待ち時間ｔ１ｑ，ｔ１ｑ´における重量測定値が大きくばらつくことがある。

図２（ｂ）に示されるのは、計量ホッパへ大きな塊が落下したために大きな衝撃荷重が発生し、振幅の大きい振動信号の安定する領域が安定待ち時間ｔ１ｑを越えてしまった場合の例である。このような場合に、重量信号の変化過程を起点に取った安定待ち時間ｔ１ｑ´を適用しても、やはり振幅の大きい振動信号の安定する領域が安定待ち時間ｔ１ｑ´を越えてしまうため、良好な重量測定値を得ることができない。

また、図２（ｃ）に示されるのは、被計量物の投入状態が滑らかでなく、複数個の塊ができて、それらの塊がある時間間隔をもって供給された場合の例である。この場合にも、上述したのと同様の問題点がある。

上述のような供給状態が生じると、計量精度の極めて低い被計量物が組合せ選択されて商品として市場に出ることになる。このような事態を防ぐには、安定待ち時間として、値ｔ１ｑ，ｔ１ｑ´に対して供給状態の不良を見込んだ十分に長い安定待ち時間であるｔ１，ｔ１´（図２（ｂ）参照）を設定しなければならなくなり、所要の生産能力を得ることが難しくなってしまう。

以上のように、組合せ秤には、重量信号に大きな振動外乱やタイミングの遅れた波形が含まれることがあるため、重量測定値を得るタイミングとして、従来のように、供給ホッパのゲート開タイミングのような機械動作シーケンスを起点とする安定待ち時間を用いるだけの重量測定では、被計量物の供給状態によっては、重量信号から重量測定値を取得するタイミングにおいて安定状態の不十分な場合があって計量精度の上でのリスクがあり、安定待ち時間を長く設定せざるを得ないという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、安定待ち時間をできるだけ短く設定できるようにし、これによって従来に比してより高い組合せ選択処理能力を発揮することのできる組合せ秤を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による組合せ秤は、
被計量物を組合せ計量した後に排出する複数の計量ホッパと、各計量ホッパに被計量物を供給する供給ホッパとを有する組合せ秤において、
被計量物が前記供給ホッパから前記計量ホッパへ供給された時点を時間測定の起点とし、前記計量ホッパにおける被計量物の重量信号から、所定の計量精度の重量測定値を得るに適する前記重量信号の安定状態への到達が予想される時間である安定待ち時間を測定する安定待ち時間測定手段と、
前記重量信号の少なくとも前記安定待ち時間の完了する時点以前の重量信号を用いて前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態であるか否かを判別する安定判別手段と、
前記安定判別手段により前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態にあると判別された場合に、前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号を組合せ選択演算に供する被計量物の重量測定値として取得する重量測定値取得手段を備えることを特徴とするものである。

本発明において、前記安定判別手段を、前記安定待ち時間の完了する時点以後の重量信号によって、前記安定待ち時間の完了する時点以前の重量信号が所定の計量精度を満足する重量測定値を取得するのに十分な安定状態にあると判別するものとすることができる。

また、本発明において、前記安定判別手段により前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態にあると判別されなかった場合に、前記安定判別手段による安定判別を再実施もしくは繰り返し実施するようにするのが好ましい。

この場合、前記安定判別手段が所定回数以上もしくは所定時間以上安定状態であると判別しない場合に警報信号が出力されるのが好ましい。

本発明によれば、安定判別手段によって、安定待ち時間のカウント中における重量信号の振動状態が、安定待ち時間の完了時点において所定の計量精度の重量測定値を得るに十分なだけ安定であるか否かの安定判別が行われ、安定待ち時間の完了時点における重量測定値の適切性が推定されるので、異常な供給状態における重量信号による重量測定値の取得を防止することができる上に、予め異常な供給状態を見込んだ冗長な安定待ち時間を設定しておく必要がなくなり、従来より短い時間で組合せ演算が実行できるようになる。また、安定待ち時間完了付近の重量信号が安定状態にあると判別された場合に、安定待ち時間の完了時点で確実に安定な重量信号を組合せ選択演算に供することができる。こうして、計量誤差の大きい商品が出荷されるリスクを回避することもでき、安定待ち時間完了時点の安定した重量測定値を得ることができるとともに、高い商品生産能力を得ることが可能となる。なお、排除された重量信号は安定判別を再実施もしくは繰り返し実施することによって次回以降の組合せ演算における重量測定値に用いられる。

本発明の一実施形態に係る組合せ秤のシステム構成図本実施形態の組合せ秤における重量信号の経時変化を説明するグラフ計量器ｋの計量回数第ｍ回目の重量信号の変動する様子を表すグラフ安定判別の別実施形態を説明するグラフ従来技術の問題点を説明するグラフ

次に、本発明による組合せ秤の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る組合せ秤のシステム構成図が示されている。本実施形態の組合せ秤は、計量ホッパと荷重センサ３_１〜３_ｋとを有するｋ個の計量器１_１〜１_ｋを備えるとともに、各計量ホッパの上方に配され各計量ホッパに被計量物を供給する供給ホッパを備えて構成されている。各供給ホッパには、円環の中心側から放射状に配置された直進フィーダによって被計量物が供給され、各直進フィーダには、円環の中心に位置する分散フィーダによって被計量物が供給される。

各計量器１_１〜１_ｋには演算処理ユニット２_１〜２_ｋが備えられている。
各計量器１_１〜１_ｋに装着される荷重センサ（ＬＣ_１〜ＬＣ_ｋ）３_１〜３_ｋはストレインゲージ式ロードセルで構成され、これら荷重センサ３_１〜３_ｋからの出力信号はＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ_１〜Ａ／Ｄ_ｋ）４_１〜４_ｋによってデジタル信号化され、入出力回路（Ｉ／Ｏ_１〜Ｉ／Ｏ_ｋ）５_１〜５_ｋを経由して中央演算処置回路（ＣＰＵ_１〜ＣＰＵ_ｋ）６_１〜６_ｋに取り込まれる。また、中央演算処置回路（ＣＰＵ_１〜ＣＰＵ_ｋ）６_１〜６_ｋには、重量信号測定に関するプログラム（の各ステップ）が書き込まれるメモリおよびデータ演算に必要なメモリや設定データを記憶するメモリで構成されるメモリ（ＭＥＭ_１〜ＭＥＭ_ｋ）７_１〜７_ｋが付設されている。さらに、中央演算処置回路６_１〜６_ｋで管理されるカウンタータイマーをカウントさせるためのクロック回路（ＣＬＫ_１〜ＣＬＫ_ｋ）８_１〜８_ｋが付設されている。

各演算処理ユニット２_１〜２_ｋを統括制御するために、これら各演算処理ユニット２_１〜２_ｋと双方向に通信可能なシリアル通信ライン９で結合された表示制御装置１０が設けられている。この表示制御装置１０には、中央演算処理回路（ＣＰＵ_ｍ）１１と、メモリ（ＭＥＭ_ｍ）１２と、入出力回路（Ｉ／Ｏ_ｍ）１３とを装備した演算処理ユニット１４と、各種データの設定用のキースイッチ（ＫＥＹ）１５と、設定データや演算回路の生成データを表示する表示器（ＤＩＳ）１６が備えられている。こうして、各計量器１_１〜１_ｋ単位の演算処理は演算処理ユニット２_１〜２_ｋで実施され、全計量器１_１〜１_ｋにて生成されたデータはシリアル通信ライン９を通じて表示制御装置１０の演算処理ユニット１４に送られ、この演算処理ユニット１４にて組合せ演算、全計量器１_１〜１_ｋに共通の安定待ち時間算出等が実施される。また、演算処理ユニット１４にて算出されたデータ（例えば安定待ち時間）や表示制御装置１０にて設定されたデータはシリアル通信ライン９を通じて各演算処理ユニット２_１〜２_ｋに送られる。

また、各計量器１_１〜１_ｋの上方に設けられた供給ホッパのゲート開のタイミングで出力されるゲート開信号ｐ_１〜ｐ_ｋが入出力回路５_１〜５_ｋにて読み取られ、この信号を起点に中央演算処置回路６_１〜６_ｋで管理される安定待ち時間タイマーが起動される。また、クロック回路８_１〜８_ｋから一定時間間隔Δｔ毎に入出力回路５_１〜５_ｋに割り込み信号が与えられる。

次に、本実施形態の組合せ秤による重量測定のための処理手法について説明する。

（１）調整モードにおける処理
本実施形態の組合せ秤においては調整モードが設けられ、この調整モードにおいて、安定待ち時間と安定判別基準が設定される。以下に、これらの設定手順について説明する。
（１．１）安定待ち時間の設定について
まず、組合せ秤を調整モードに設定した後、ｋ個の計量器１_１〜１_ｋの各供給ホッパに被計量物を供給する。次いで、各供給ホッパのゲートを同時に開いて被計量物を計量ホッパへ供給する。この供給ホッパのゲート開のタイミングを起点として、時間間隔Δｔ毎のサンプリング周期でカウンタータイマー（安定待ち時間タイマー）によって時間をカウントする。各計量器１_１〜１_ｋの重量信号は重量信号処理用フィルタ（平滑フィルタ）から、カウンタータイマーのカウントに同期してΔｔ毎に出力されるものとする。

おおよその安定待ち時間は経験上把握されているとして、その値より十分短いタイマー値ｔ１０＝Ｃ０・Δｔと、十分長いタイマー値ｔ１ｎ＝Ｃｎ・Δｔとを設定し、複数の計量ホッパに被計量物を供給するとき、供給ホッパのゲート開始時点を起点としたタイマー値ｔ１０〜ｔ１ｎの間においてΔｔ毎に得られるｎ＋１個の重量信号のｍ回分であるｍ組の重量信号を、計量ホッパ毎に時系列に、表１に示されるように記憶させる。また、時間ｔ１ｎより十分に長い時間ｔ１ｓを設定し、このタイマー値ｔ１ｓ（重量信号の振動が十分に安定するタイミング）における重量信号（安定重量信号）も記憶させる（実際のタイマーはカウント値Ｃ０、Ｃｎでもって制御される。）。

具体的には、計量器１_１〜１_ｋにおいて、カウンタータイマーが時刻ｔ１０以上の数値に達すると、Δｔ毎に平滑フィルタから出力される重量信号を時系列にレジスタに記憶させ、この記憶操作を時刻ｔ１ｎに達するまで行う。さらにカウンタータイマーが時刻ｔ１ｓに達すると、この時刻ｔ１ｓ時点の重量信号を各計量器１_１〜１_ｋについてメモリ７_１〜７_ｋに記憶させ、この記憶データを表示制御装置１０に送信する。そして、この表示制御装置１０内のメモリ１２において表１に示されるようなテーブルデータを作成する。ここで、表１において、例えば計量器１（＝１_１）について、時刻ｔ１０で得られる計量回数第１回目の重量信号はｗ１０１１と表わされ、安定重量信号はｗ１ｓ１１と表されている。同様に、計量器ｋ（＝１_ｋ）について、時刻ｔ１ｎで得られる計量回数第ｍ回目の重量信号はｗ１ｎｍｋと表わされ、安定重量信号はｗ１ｓｍｋと表わされている。なお、図３には、計量器ｋ（＝１_ｋ）の計量回数第ｍ回目の重量信号の変動する様子がグラフに示されている。

こうして、各計量器１_１〜１_ｋについてｍ回の計量が完了すると、時刻ｔ１０〜ｔ１ｎに記憶した重量信号から時刻ｔ１ｓに記憶した重量信号を減算した重量信号誤差の絶対値を求めて表２に示されるようなテーブルを作成する。ここで、表２において、例えば計量器１（＝１_１）について、時刻ｔ１０の重量信号誤差ｅ１０１１は次式によって求められる。
ｅ１０１１＝｜ｗ１０１１−ｗ１ｓ１１｜
同様に、計量器ｋ（＝１_ｋ）について、時刻ｔ１ｎで得られる計量回数第ｍ回目の重量信号誤差ｅ１ｎｍｋは次式によって求められる。
ｅ１ｎｍｋ＝｜ｗ１ｎｍｋ−ｗ１ｓｍｋ｜

次に、各時刻ｔ１０〜ｔ１ｎ毎の計量器１_１〜１_ｋの（ｍ・ｋ）個の重量信号誤差より、この重量信号誤差のばらつきの標準偏差：σ１０、σ１１、・・・、σ１ｎを算出する。そして、予め、組合せ秤としての許容計量誤差が「ｕシグマの条件にて±Ｅ（ｇ）以内である」（通常、ｕの値は２〜３に設定される。）と規定されているとすると、算出された標準偏差：σ１０、σ１１、・・・、σ１ｎに対して各時刻毎のｕシグマの値ｕ・σ１０、ｕ・σ１１、・・・、ｕ・σ１ｎを算出し、時刻ｔ１０のｕ・σ１０から順に、時刻ｔ１ｎに向かってＥとの大小関係を判定する。この判定の結果、時刻ｔ１ｑに対応するｕ・σ１ｑに到達したとき初めてｕ・σ１ｑ≦Ｅを満足したとすれば、時刻ｔ１ｑをもって安定待ち時間とする。こうして、現れる確率の高い供給状態の下に、組合せ秤として必要な計量精度を得るための安定待ち時間が自動的に決定される。なお、決定した安定待ち時間ｔ１ｑは表示制御装置１０より各演算処理ユニット２_１〜２_ｋに送信される（表３参照）。

なお、予め供給ホッパに既知の重量値を持つ被計量物を収容して調整するのであれば、安定重量値が既知であるから時刻ｔ１ｓの重量信号を測定する必要はなく、上記の安定重量信号の代わりに既知の重量値を使用して重量信号誤差を求めれば良い。

また、既知の重量の同じ被計量物を組合せ秤の中のある一つの供給ホッパと計量ホッパの組に対して繰り返し供給し、重量信号の測定を行って調整する方式、あるいは全ての供給ホッパと計量ホッパの組に対して同じ重量の被計量物を繰り返し供給し、重量信号の測定を行って調整する方式を採用すれば、重量信号の測定値は被計量物のもともとの重量の違いによってばらつく要素はないので、ｔ１０〜ｔ１ｎの各時刻毎の重量信号そのものについての供給状態などに起因する振動ノイズによるばらつきとして標準偏差を求め、この標準偏差が許容値以下になる時刻をｔ１ｑとして求めることができる。

ただし、この既知の重量の同じ被計量物を供給して重量信号そのもののばらつきの大きさを求める方法と異なり、前述の過渡応答信号が最終的に安定するｔ１ｓにおける重量信号、または既知の重量信号に対する誤差としてばらつきの大きさを求める方法は、重量信号に含まれる振動信号の振幅の収束の程度と共に、最終的な安定値への過渡応答の収束の程度も考慮した安定待ち時間ｔ１ｑを設定することができるという利点がある。

安定待ち時間の設定方法については、本実施形態とは別の方法、例えば前述の特許文献３に記載された方法を用いても良い。また、作業者が重量信号波形を観測しながら経験的に決定するようにしても良い。

（１．２）安定判別基準の設定について
供給状態の変化による重量信号の安定性評価に関し、重量測定時点の重量信号の安定性評価（ばらつき評価）については、上述のように調整モードにて複数の異なる観測時点を設け、被計量物を供給ホッパから計量ホッパへ繰り返し供給することによって行うことができる。これに対して、稼働中に生じる確率的に低い不適切な供給状態については、１回の供給状態による重量信号を用いて行わなければならない。このため、１つの重量信号について時間経過に伴って現れる重量信号のばらつきの程度によって安定判別を行う手法を用いる必要がある。

（１．２．１）安定判別の評価時間、評価タイミングについて
重量信号のばらつきを評価するための時間間隔と評価を実施するタイミングは以下のように設定される。
供給状態の変動によって重量信号に最も大きい影響を与えるのは、重量信号に発生する計量器の固有振動である。通常、計量器には固有振動周期に対して最も高い減衰率を示すフィルタが用いられているが、計量器の固有振動は正弦波の如く時間経過に対して一定の振幅を繰り返すのではなく、計量機構の持つ減衰係数に基づく減衰振動となる。したがって、上記のフィルタを用いても過渡的には完全に振動信号を除去することができず、フィルタを通過した後にも振動信号が残る。

そこで、略固有振動周期の時間経過の間の重量信号の変化を評価するものとし、この評価を行うタイミングとしては上述の方法で求めた安定待ち時間の直前の時間領域とする。
図２（ａ）に示された時点ｔ１ｒは、通常の供給状態において目標の計量精度が得られる安定待ち時間ｔ１ｑより、時間領域Ｔ０だけ前の時刻に設定されており、この時刻ｔ１ｒ〜時刻ｔ１ｑの間の重量信号によって安定判別が実行される。ここで、時間領域（安定評価時間領域）Ｔ０は、予め計量器に被計量物が積載された場合の固有振動周期Ｔ０´の値を測定し、その値より長めの値として設定する。

なお、安定判別のための重量信号の評価時間区間を、固有振動以外の振動信号の周期（例えば基礎振動信号周期）に合わせたり、あるいは任意の別の値に設定したりすることもできる。

（１．２．２）安定判別基準について
上述の時間領域ｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおいて重量信号誤差がどのようにばらついているかについて調べる。
表１に示されるように表示制御装置１０内のメモリ１２に記憶されている重量信号に基づいて、計量器ｙの計量回数ｘについて、時刻ｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおける重量信号のばらつき幅Ｒをそれぞれ算出する。例えば、計量器１（＝１_１）の計量回数１（第１回目）のばらつき幅Ｒは、ｗ１ｒ１１〜ｗ１ｑ１１の中の最大値と最小値との差で表される。すなわち、計量器ｙの計量回数ｘについて、時刻ｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおける重量信号の中で最大と最小の重量信号を求め、この差をもってばらつき幅Ｒ＝Ｒｘｙとする。

このようにして、調整モードにおいて得られた各計量器における各計量回数（各計量機会）毎の重量信号データから、各計量回数毎のばらつき幅Ｒ１１〜Ｒｍｋについての平均値Ｒａと標準偏差Ｒｓを求め、安定判別のための時間領域（安定評価時間領域）ｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおける重量信号のばらつき幅の許容値（安定判別の許容ばらつき幅）Ｒｅを、異常な供給状態によって生じる特別に大きいばらつき幅を除くための演算処理として、次式によって決定する。
Ｒｅ＝Ｒａ＋ｋ・Ｒｓ（ただし、ｋ＝２〜３）

ただし、上記安定判別は安定待ち時間の完了する以前の重量信号によって標準状態の供給が行われたか否かについての判定に関わるものである。すなわち、安定待ち時間に対応する時刻ｔ１ｑは、その時刻ｔ１ｑにおける重量信号誤差ｅ１ｑｘｙの標準偏差σ１ｑがσ１ｑ≦Ｅ／ｕを満足する時刻、つまり標準の範囲内の供給状態であった場合に所定の計量精度を得ることのできる時刻として決定されているので、各計量器の各計量回数においてｔ１ｑにおける重量信号誤差ｅ１ｑｘｙがＥ／ｕを超える大きさの場合には供給状態が異常であり、安定判別基準を求めるデータの対象外であるとして、上記の許容ばらつき幅Ｒｅを求めるためのばらつき幅Ｒから除外する。こうして、除外されなかった計量回数、つまり適正な供給状態で供給が行われたとみなせる計量回数における安定評価時間領域内の重量測定値について許容ばらつき幅Ｒｅを算出する。

許容ばらつき幅Ｒｅは以下のような方法によっても求めることができる。
時間領域ｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおける各時刻毎の重量信号誤差のばらつき量を表す標準偏差は予め、ｔ１ｑを決定するためにそれぞれσ１ｒ、・・・・、σ１ｑと算出されているので、安定待ち時間ｔ１ｑに至るまでの各時刻毎の重量信号誤差の時刻別ばらつきの最大許容値をｕ・σ１ｒ、・・・・、ｕ・σ１ｑとする（ｕは２〜３の値）。そして、これらの値の中で最大の値をもって安定待ち時間までのｔ１ｒ〜ｔ１ｑにおける重量信号誤差の許容ばらつき幅とする。

具体的には、稼働時点で安定待ち時間中は重量信号の誤差は検出できず（安定時点での正しい重量信号は不明であるので）、この区間内の重量信号のばらつき幅しか検出できないので、上記ｕ・σ１ｒ、・・・・、ｕ・σ１ｑの中で最大の重量信号誤差値の２倍をもって評価区間における安定判別のための許容ばらつき幅とする。
仮に時刻ｔ１ｅのσ１ｅが最大値であったとすると、これはｔ１ｒ〜ｔ１ｑの間の各時刻で現れる重量信号のばらつき幅の中で最大値であるが、これを評価時間ｔ１ｒ〜ｔ１ｑ内の別の時刻に現れる重量信号のばらつき幅とみなして時間軸の方向に展開し、このばらつき幅が時刻ｔ１ｒからｔ１ｑの間の重量信号が安定であるとみなすための最大ばらつき幅Ｒｅとして
Ｒｅ＝ｕ・２σ１ｅ（ただし、ｕ＝２〜３）
と定める。

なお、この方法は、所定の計量精度の重量測定値が取得できる時刻以前の安定判別に関わるものであるので、安定判別基準としての許容ばらつき幅Ｒｅを決定するのに、例えば計量精度±Ｅ（ｇ）に対して幅が２Ｅ（ｇ）であるから、この２Ｅより大きい値、例えば３Ｅ〜４Ｅ（ｇ）を設定することもできる。

（２）稼働モードにおける処理
組合せ秤が稼働モード（実際に組合せ秤を使用するモード）に設定されると、供給ホッパのゲート開信号でカウンタータイマー（安定待ち時間タイマー）が時間間隔Δｔ毎にカウントを開始する。そして、カウンタータイマーが時刻ｔ１ｒに達すると、その時点以降のΔｔ毎に平滑フィルタから出力される重量信号を読み出し、最大値用メモリおよび最小値用メモリを更新していく。具体的には、時刻ｔ１ｒの重量信号を最大値用メモリと最小値用メモリに入れ、それ以降の時刻に出力された重量信号を最大値用メモリおよび最小値用メモリの内容と大小比較し、最大値用メモリ内容より大きい場合はその内容を更新し、最大値用メモリ内容より小さい場合は、最小値用メモリ内容と比較し、最小値用メモリ内容より小さい場合はその内容を更新するという処理を行う。

カウンタータイマーが時刻ｔ１ｑに達すると、最大値用メモリ内容と最小値用メモリ内容との差を計算し、この差をばらつき幅Ｒｘとし、Ｒｘ≦Ｒｅ（Ｒｅ：許容ばらつき幅）が成立するか否かを判定する。そして、この式が成立すれば安定と判別し、時刻ｔ１ｑの重量信号を重量測定値として組合せ演算に参加させる。もちろん、ｔ１ｑ以降のタイミングの重量信号を重量測定値としてもよい。一方、Ｒｘ＞Ｒｅであれば、供給状態が不適切であるためｔ１ｑの重量信号には計量誤差が大きく含まれると判断し、組合せ演算には参加させない。

毎回一定の時間間隔で全ての計量ホッパに共通の供給ホッパゲート開の信号が与えられる方式の組合せ秤の場合には、安定判別されずに見送られた重量信号については、次の供給ホッパゲート開タイミングを起点にして改めて時刻ｔ１ｒまでカウンタータイマーをカウントし、同じ安定判別動作を行わせるようにする。

一方、計量ホッパに供給された被計量物に対して最初の１回しか安定待ち時間タイマーが起動しない方式（例えば供給ホッパに被計量物が供給されたことを物品センサによって検出して安定待ち時間タイマーを起動する方式）の組合せ秤の場合には、安定判別されずに見送られた重量信号については、改めて時刻ｔ１ｑにＴ０を加えた時刻ｔ１ｑ１を２次安定待ち時間である時刻として設定し、時刻ｔ１ｑ〜ｔ１ｑ１間の各時刻毎に平滑フィルタから出力される重量信号に基づいて最大値用メモリおよび最小値用メモリを更新する。そして、最大値用メモリ内容と最小値用メモリ内容との差であるばらつき幅Ｒｘが、Ｒｘ≦Ｒｅを満足するか否かを判定することによって安定判別を行い、安定と判別された場合に時刻ｔ１ｑ１の重量信号を重量測定値として組合せ演算に参加させる。
また、Ｒｘ＞Ｒｅであれば、更に３次安定待ち時間を設定して安定判別を行うことになるが、予め設定した所定の安定判別回数を繰り返しても安定と判別されない場合には、異常信号（異常を意味する外部信号もしくは表示、音声等）を演算処理ユニット１４から出力する。

なお、時刻ｔ１ｑ１の後のｔ１ｑ＋Ｔ０に相当する時刻ｔ１ｒ´を第１回目の安定判別の時刻とし、安定判別されれば時刻ｔ１ｑまたは時刻ｔ１ｒ´の重量信号を重量測定値とするようにしても良い。

ここで、安定判別の回数をカウントする代わりに、安定判別されるまでの時間をカウントし、所定時間以上安定判別が行われない場合に警報を発するようにしても良い。この場合、安定判別回数や安定判別までの時間の許容値が安定待ち基準とされ、設定された所定の安定待ち基準に基づいて安定判別についての異常判定が行われる。

重量信号がなかなか安定判別されない理由は、計量器の機械構成部分や荷重センサに故障が発生した場合や、大きい振幅の基礎振動や電気ノイズが継続した場合や、供給ホッパのゲートに後続の被計量物が噛み込んで計量ホッパに接触している場合などがある。このため、このような正確でない被計量物は組合せ選択演算に参加させないようにするとともに、警報を出力することによって、作業者は計量器や荷重センサをチェックしたり、ノイズの要因分析を行ったりすることができる。

なお、組合せ演算は全ての計量器の重量測定値が揃わなくても所定数以上の重量測定値が揃えば実施されるので、ある１台の計量器の重量信号が稀に起きる現象によって計量ホッパへの供給状態が適切でなく、重量測定値の得られない状態が生じてもほとんど支障なく組合せ演算処理による組合せ商品の生産を継続させることができる。

上述の実施形態では、安定判別のための重量信号を評価する時間領域をｔ１ｒ〜ｔ１ｑに設定するものについて説明したが、この時間領域をｔ１ｒ〜ｔ１ｑよりも広いｔ１ｖ〜ｔ１ｑとする場合には、以下に示すような安定判別基準とすることができる。

まず、上述の安定待ち時間中の重量信号誤差のばらつきの標準偏差値：σ１０、σ１１、・・・、σ１ｑ、・・・、σ１ｎ（ｇ）に対して、最大許容ばらつき幅として、ｕ・σ１０、ｕ・σ１１、・・・、ｕ・σ１ｑ（ｕ＝２〜３）を時刻ｔ１０、ｔ１１、・・・、ｔ１ｑに対応させて表３のようにテーブルに記憶させる。この記憶された表は、安定待ち時間に到達する前の時間帯で重量信号が種々の大きさで変動した場合の各時刻毎の振幅の最大許容ばらつき幅をｕシグマの値として記憶されたものである。この表のデータに基づき時間経過における振動振幅の最大許容幅を決める。
図４（ａ）は誤差０を中心として重量信号の各時刻毎の最大許容ばらつき幅をｕシグマで表したものである。ここで、ｕ＝２に設定されているとすれば、安定待ち時間が経過するまでの時刻ｔ１ｖ〜時刻ｔ１ｑの間に重量信号の振動信号の約９５．５％が図中斜線の範囲に入ることになる。

次に、稼働モードにおいて、毎回測定する重量信号ｗ１ｖ、・・・、ｗ１ｑを、安定判別の評価期間ｔ１ｖ〜ｔ１ｑに対応させて記憶させた上で、安定待ち時間ｔ１ｑに到達した時点で、記憶された重量値の最大値、最小値と、それに対応する時刻を求める。図４（ｃ）に示される重量信号Ｇ１のように、時刻ｔ１ｘのときに最小値ｗ１ｘ＝ｗｍｉｎが取得され、時刻ｔ１ｙのときに最大値ｗ１ｙ＝ｗｍａｘが取得されたとすると、記憶された表のテーブル値とｕ値とから、重量信号誤差の時刻ｔ１ｘにおける最大許容ばらつき幅ｕ・σ１ｘと、時刻ｔ１ｙにおける最大許容ばらつき幅ｕ・σ１ｙとを適用し、重量信号のばらつき幅ｗｍａｘ−ｗｍｉｎと最大許容ばらつき幅ｕ・σ１ｘ＋ｕ・σ１ｙとを大小比較をする。

そして、次式
ｗｍａｘ−ｗｍｉｎ≦ｕ・σ１ｘ＋ｕ・σ１ｙ
を満足する場合には、重量信号は安定待ち時間ｔ１ｑの終了時点で安定であったと推定判別し、時刻ｔ１ｑの重量信号ｗ１ｑをもって重量測定値とする。
反対に図４（ｂ）に示される重量信号Ｇ２のように、次式
ｗｍａｘ´−ｗｍｉｎ´＞ｕ・σ１ｘ´＋ｕ・σ１ｙ´
が成立する場合には、重量信号は評価期間ｔ１ｘ〜ｔ１ｑにおいて振動的であったとして、時刻ｔ１ｑの時点の重量信号は不安定であると推定し、重量測定値として組合せ演算には参加させない。なお、この見送られた重量信号については、前述と同様にして再度安定判別動作を行わせる。

本発明における安定待ち時間測定手段、安定判別手段および重量測定値取得手段は、本実施形態における中央演算処置回路６_１〜６_ｋ，１１を内蔵する各演算処理ユニット２_１〜２_ｋおよび表示制御装置１０に対応する。

本発明は、自動式および半自動式の組合せ秤において、被計量物の重量測定値を決定する方式に用いて好適である。

１_１〜１_ｋ計量器
２_１〜２_ｋ，１４演算処理ユニット
３_１〜３_ｋ荷重センサ
４_１〜４_ｋＡ／Ｄ変換回路
５_１〜５_ｋ，１３入出力回路
６_１〜６_ｋ中央演算処置回路
７_１〜７_ｋ，１２メモリ（ＭＥＭ_１〜ＭＥＭ_ｋ）
８_１〜８_ｋクロック回路
１０表示制御装置
１１中央演算処置回路
１５キースイッチ
１６表示器

Claims

被計量物を組合せ計量した後に排出する複数の計量ホッパと、各計量ホッパに被計量物を供給する供給ホッパとを有する組合せ秤において、
被計量物が前記供給ホッパから前記計量ホッパへ供給された時点を時間測定の起点とし、前記計量ホッパにおける被計量物の重量信号から、所定の計量精度の重量測定値を得るに適する前記重量信号の安定状態への到達が予想される時間である安定待ち時間を測定する安定待ち時間測定手段と、
前記重量信号の少なくとも前記安定待ち時間の完了する時点以前の重量信号を用いて前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態であるか否かを判別する安定判別手段と、
前記安定判別手段により前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態にあると判別された場合に、前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号を組合せ選択演算に供する被計量物の重量測定値として取得する重量測定値取得手段を備えることを特徴とする組合せ秤。
前記安定判別手段は、前記安定待ち時間の完了する時点以後の重量信号によって、前記安定待ち時間の完了する時点以前の重量信号が所定の計量精度を満足する重量測定値を取得するのに十分な安定状態にあると判別するものである請求項１に記載の組合せ秤。
前記安定判別手段により前記安定待ち時間の完了する時点の重量信号が安定状態にあると判別されなかった場合に、前記安定判別手段による安定判別を再実施もしくは繰り返し実施することを特徴とする請求項１または２に記載の組合せ秤。
前記安定判別手段が所定回数以上もしくは所定時間以上安定状態であると判別しない場合に警報信号が出力される請求項３に記載の組合せ秤。