JP6731231B2

JP6731231B2 - 自動充填方法

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Publication number: JP6731231B2
Application number: JP2015211342A
Authority: JP
Inventors: 謙作毛利; 学刈谷
Original assignee: Kochi Prefecture
Current assignee: Kochi Prefecture
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2035-10-27
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Description

本発明は、液体や粉粒体等の充填物を容器に自動充填するための充填方法であって、特に、重量計測器に容器が置かれたことを自動検出して充填を開始する自動充填方法に関する。

従来、瓶、ペットボトル、袋等の各種容器に、たれ、ソース等の液体や塩、胡椒等の粉粒体を充填する場合、液体等が充填される容器を所定の位置に自動供給し、所定量の液体が充填されたら当該容器を自動で送り出す自動充填装置が知られており、飲料や調味料等の製造現場において広く導入されている。このような自動充填装置によると、所定量の液体等が充填された商品が人手を要することなく大量に生産可能であるが、装置自体が非常に高価であるため、小ロット生産を行う現場への導入は困難である。

そこで、液体等を充填した商品の小ロット生産を行う現場では、重量計測器上の所定の位置に人手によって容器を置き、液体等の充填手段の開始操作によって充填作業を開始、所定重量になった時点で充填手段が停止して充填作業が終了するという方法が最も低コストで一般的である。しかし、手間が掛かる上に充填サイクルが長く、生産性が非常に低い。従って、当該方法に係る充填開始操作を自動化するため、重量計測器上の所定の位置に容器が置かれたことをセンサで検出することによって液体等の充填手段を自動で作動させる方法が一部で採用されている。

また、各種容器に液状物を自動で定量充填するための他の充填方法も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示された容器への液充填方法は、重量計測用秤量器、及び当該秤量器上の定位置に載置された容器に対する液充填手段を備えた充填装置に於いて、重量計測用秤量器上の定位置に空容器を載置した状態で前記重量計測用秤量器の重量計測値をゼロリセットし、この後、充填開始操作により前記液充填手段を作動させて、前記容器内に液状物を充填し、前記重量計測用秤量器の重量計測値が目標充填重量値になったとき充填を終了し、この後の同一容器に対する充填作業に際しては、重量計測用秤量器上の定位置に空容器を載置した状態で前記重量計測用秤量器の重量計測値がゼロ又はゼロを基準として設定された許容範囲内にあるときに充填を自動開始することを特徴とする。当該方法によって、作業者の手間が少なくなると共に、容器セットから充填開始までの時間短縮が図られ、充填のサイクルタイムを短くして充填コストの低減が図られている。

特開２００２−３７３８９号

上記の通り、液体等を充填した商品の小ロット生産を行う現場では、高額な自動充填装置を導入することは困難なため、容器をセットした状態で充填開始操作を人手で行う方法が低コストで一般的ではあるが、手間が掛かる上に充填サイクルが長く、生産性が非常に低い。また、センサで容器を検出することによって充填作業を自動開始する方法も一部で採用されているが、センサ自体が高価であると共に、センサの調整作業が煩雑である。更に、センサによる誤検出によって、容器が所定位置にセットされていない状態で充填が開始されてしまうといったトラブルも発生する。

また、特許文献１に開示された容器への充填方法によると、作業者の手間が少なくなり、充填のサイクルタイムの短縮化が図られるものと思料するが、初回の充填作業開始時には手動による充填開始操作が必須となる。

更に、ゼロリセット（＝風袋引き）をした上で「重量計測値がゼロ又はゼロを基準として設定された許容範囲内にあるときに充填を自動開始する」ため、充填量の設定（充填作業終了設定値）は液状物の実質重量のみでの設定しかできず、容器重量に液状物の充填量を足した製品総重量での設定ができない。

また更に、特許文献１の充填方法では「継ぎ足し充填」も不可能となる。すなわち、容器に所定量の充填物が入れられた状態で、別の充填物を継ぎ足し充填して最終製品とする場合、初回の継ぎ足し時にゼロリセットを行って継ぎ足し充填作業を開始すると、最初に容器に充填されている充填物の充填量にバラツキがあるときには、許容範囲を超えて自動充填が開始しない、或いは許容範囲を広く設定することによって充填作業は開始しても、継ぎ足される充填物の充填量は一定のため、最終製品の総重量にバラツキが生じることとなる。

そこで本願発明者らは、上記の問題点に鑑み、作業者の負担を軽減し、低コストで充填サイクルの短縮化が図られた各種充填物の自動充填方法を提供するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったのである。

即ち、本発明は、重量計測器上に容器が置かれたことを自動で検出して充填手段により該容器に充填物を充填する自動充填方法であって、所定時間毎に前記重量計測器による重量測定値を取得し、該重量測定値の変化が一定時間、所定重量以下のとき、該重量測定値を安定値として記憶する安定値記憶ステップと、最新の前記安定値と直前の前記安定値とを比較する安定値比較ステップと、前記最新の安定値が前記直前の安定値より所定重量以上増加しているときに前記重量計測器上に容器が置かれたと判断する容器検出ステップと、前記容器が検出されたとき、前記充填手段を作動させて前記容器に前記充填物を充填開始する充填開始ステップと、前記容器への前記充填物の充填量が目標充填量に達したとき、前記充填手段を停止して充填を終了する充填終了ステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の自動充填方法において、更に、充填終了後、最新の前記安定値と、直前の充填開始時の前記安定値とを比較するステップと、前記直前の充填開始時の安定値と前記最新の安定値との差が設定重量の範囲内のとき、前記重量計測器上に新たな容器が置かれたと判断する容器再検出ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の自動充填方法において、更に、前記重量計測器上に容器が置かれたと判断したとき、重量測定値をゼロリセットする風袋引きステップを含むことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の自動充填方法によると、重量計測器上に容器が置かれたことを検出すれば直ちに充填物の充填作業が開始されるため、作業者は重量計測器上に容器を載置するのみでよく、作業者の負担が大幅に軽減され、充填サイクルの短縮化も図られる。

また、最新の安定値と直前の安定値との比較によって重量計測器上に容器が置かれたか否かを判断しているため、重量計測器に手が触れたり、重量計測器上を清掃したりして重量測定値が変動しているときは容器が置かれたと判断することはなく、充填手段の誤作動を防止することができる。

また、センサを用いずとも容器検出が可能であるため、高価なセンサが不要になると共に、センサの設置作業および調整作業も不要となり、低コストで簡便な自動充填方法を提供することができる。

また、本発明の請求項２に記載の自動充填方法によると、重量計測器上の容器を素早く置き換えた際、新しい容器が置かれたことを直ちに検出して充填物の充填作業を自動で開始することができ、請求項１に記載の自動充填方法によって容器が検出できなかった場合でも確実に容器への充填作業を行うことができると共に、充填サイクルの短縮化も図られる。

また、本発明の請求項３に記載の自動充填方法によると、重量計測器上に容器が置かれたことを検出した段階でゼロリセット（風袋引き）されるため、より正確な充填物の充填が可能となる。

本発明の自動充填方法を実現し得る自動充填装置のシステム構成の一例を示す概略ブロック図である。重量計測器に容器を置いた際の重量測定値の時間的変化を示した説明図である。本発明の自動充填方法の第１実施形態を示す概略フロー図である。本発明の自動充填方法の第２実施形態を示す概略フロー図である。本発明の自動充填方法による重量測定値の時間的変化を示した説明図である。本発明の自動充填方法による重量測定値の時間的変化を示した説明図である。

以下、本発明の自動充填方法の一実施形態について詳述する。本発明は、たれ、ソース等の液体や塩、胡椒等の粉粒体といった各種充填物を、瓶、ペットボトル、袋等の各種容器に自動で充填する方法であって、特に、重量計測器上に各種容器が置かれたことを自動検出することによって、充填手段による各種充填物の充填を自動で行うことを特徴とする。

まず、本発明の自動充填方法を実施し得る自動充填装置のシステム構成の一例を図１に示す。同図に示すように、本発明に係る自動充填装置１は、重量計測器２、充填制御装置３および充填手段４から主に構成されている。

重量計測器２は、電子天秤等の一般的な計測器であって、本発明の自動充填方法においては、この重量計測器２上に各種容器が置かれたことを自動で検出することによって充填物の自動充填を行う。なお、容器の検出方法については後述する。

充填制御装置３は、主に入力部５、演算部６、記憶部７、出力部８、設定入力部９および表示部１０から構成されている。入力部５には重量計測器２によって計測される重量測定値が入力され、演算部６へ送られる。演算部６では、入力された重量測定値から「安定値」であるか否かの演算を行い、この安定値が変化したか否かによって重量計測器２上に容器が置かれたか否かの判断を行う。そして、判断結果を基に充填手段４の作動信号を出力部８へ送出する。

ここで、本発明に係る「安定値」とは、所定時間毎に重量計測器２による重量測定値を取得し、当該重量測定値の変化が一定時間、所定重量以下のときの当該重量測定値を意味する。詳細については、後述する本発明の自動充填方法の実施形態および当該実施形態に係る容器検出方法において説明する。

また、充填作業開始後は、充填物の充填量を重量計測器２および入力部５を介して取得し、設定入力部９で設定された目標充填量に達した時点で充填手段４の停止信号を出力部８へ送出する。記憶部７には、演算部６によって安定値と判断された重量測定値が一時的に記憶されており、新たな安定値が取得された際に、演算部６によって新たな安定値と記憶部７に記憶されていた直前の安定値とが比較されると共に、記憶部７に新たな安定値が記憶される。出力部８は、演算部６からの演算結果に基づいて充填手段４の作動・停止信号を充填手段４へ出力する。なお、表示部１０には各種設定値や重量計測器２から取得された重量測定値等が表示される。

充填手段４は、充填物を重量計測器２上に置かれた容器に充填するための各種機器で構成され、例えば充填物が液体の場合、液体を容器へ送出するチューブポンプや当該ポンプの作動を制御するモータドライバ等で構成される。また、充填物が粉粒体の場合にはスクリューフィーダや振動フィーダ等が選択される。すなわち、充填手段４は充填物の種類によって適宜選択され、特に限定されるものではない。

次に、本発明の自動充填方法の第１実施形態について、図１に示したシステム構成例を参照しつつ説明する。本実施形態の自動充填方法は、安定値記憶ステップと、安定値比較ステップと、容器検出ステップと、充填開始ステップと、充填終了ステップとを含んで構成されていることを特徴とする。

まず、安定値記憶ステップでは、所定時間（ＰＴ）毎に重量計測器２による重量測定値（ＷＰ）を取得し、当該重量測定値ＷＰの変化が一定時間（ＣＴ）、所定重量（Δｗ）以下のときに当該重量測定値ＷＰを安定値（ＷＣ_n）として記憶する。ここで、図２は、重量計測器２上に重量２１０ｇの容器（瓶）を計１０回置いた際の重量測定値ＷＰの時間的変化を示した説明図である。重量計測器２上に容器が置かれていない場合の重量測定値ＷＰは原則０．０ｇであるが、例えば、重量計測器２による重量測定値ＷＰ＝０．０ｇを所定時間ＰＴ＝０．１秒毎に取得し、重量測定値ＷＰ＝０．０ｇの変化が一定時間ＣＴ＝０．２秒間、所定重量Δｗ＝±０．１ｇ以下のとき、この重量測定値ＷＰ＝０．０ｇを安定値ＷＣ_n＝０．０ｇとして記憶する。この安定値ＷＣ_nの記憶作業は繰り返し行われており、安定値ＷＣ_nを記憶後、更に重量測定値ＷＰが一定時間、所定重量以下のときは当該重量測定値ＷＰを新たな安定値ＷＣ_nとして記憶し、直前に記憶されていた安定値ＷＣ_nは直前の安定値ＷＣ_n-1として容器が置かれたか否かの判断に利用される。なお、所定時間ＰＴ、一定時間ＣＴ、所定重量Δｗは何れも上記の数値（設定値）に限定されるものではなく、作業者によって適宜設定可能である。

重量計測器２上に重量２１０ｇの容器が置かれると、図２に示すように重量測定値ＷＰは所定時間ＰＴ＝０．１秒毎に変動し、容器の置き方によって若干の違いはあるが、概ね１秒程度で重量測定値ＷＰ＝２１０ｇとなる。そして、重量測定値ＷＰ＝２１０ｇの変化が一定時間ＣＴ＝０．２秒間、所定重量Δｗ＝±０．１ｇ以下のとき、この重量測定値ＷＰ＝２１０ｇを新たな安定値ＷＣ_n＝２１０ｇとして記憶する。

以上の安定値記憶ステップにおいて安定値ＷＣ_nが記憶されると、続く安定値比較ステップにおいて、最新の安定値ＷＣ_nと直前の安定値ＷＣ_n-1とを比較する。つまり、安定値ＷＣ_nが一旦記憶され、その後新たな安定値ＷＣ_nが取得されることによって先に記憶された安定値ＷＣ_nが直前の安定値ＷＣ_n-1となり、最新の安定値ＷＣ_nと直前の安定値ＷＣ_n-1との比較が可能となる。

そして、上記安定値比較ステップにおいて、最新の安定値ＷＣ_nが直前の安定値ＷＣ_n-1より所定重量（ｗｐ）以上増加していた場合、すなわち［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧所定重量ｗｐのとき、容器検出ステップにおいて重量計測器２上に容器が置かれたと判断される。

例えば、所定重量ｗｐ＝５ｇに設定した場合、図２において、重量計測器２上に容器が置かれる直前までは重量測定値ＷＰ＝０．０ｇであり、重量測定値ＷＰが増加する直前の安定値ＷＣ_nと、その直前の安定値ＷＣ_n-1は何れも０．０ｇである。従って、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］＜５ｇであり、容器が置かれたとは判断されない。一方、重量計測器２上に容器が置かれると重量測定値ＷＰが増加し、重量測定値ＷＰ＝２１０ｇの状態で一定時間ＣＴ＝０．２秒間、所定重量Δｗ＝０．１ｇ以下のときに重量測定値ＷＰ＝２１０ｇが新たな安定値ＷＣ_nとして記憶される。そして、直前の安定値ＷＣ_n-1＝０．０ｇと比較され、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧５ｇとなるので重量計測器２上に容器が置かれたと判断される。なお、所定重量ｗｐの設定値には、充填手段４から重量計測器２上への少量の液だれがあっても反応せず、実際に容器が置かれたときに反応するような適当な値が適宜選択され、特に限定されるものではない。

以上の安定値記憶ステップ、安定値比較ステップおよび容器検出ステップを含む容器検出方法によって重量計測器２上に容器が置かれたことを検出すると、充填開始ステップにおいて充填手段４を作動させて容器に充填物の充填を開始する。

最後に、容器への充填物の充填量が目標充填量Ｌに達したとき、充填手段４を停止して充填を終了する（＝充填終了ステップ）。

以上のステップを繰り返し実施することによって、重量計測器２上へ容器が置かれたことを自動で検出し、充填物の充填作業を自動制御することが可能となる。従って、作業者は重量計測器２上に容器を載置するのみで別途、充填開始操作を行う必要がなく、作業者の負担が大幅に軽減され、充填サイクルの短縮化も図られる。

次に、本実施形態（第１実施形態）の自動充填方法について、図３および図５に基づいて詳述する。図３は本実施形態の概略フロー図であり、図５は本実施形態の自動充填方法による重量測定値の時間的変化を示した説明図である。

図３に示すように、まずステップＳ１１において、容器へ充填される充填物の目標充填量Ｌを設定する。この目標充填量Ｌの設定は、例えば図１に示すシステム構成例において、充填制御装置３に係る設定入力部９から行われる。なお、ステップＳ１１における主な設定値は目標充填量Ｌであるが、その他、本実施形態に係る容器検出方法において使用する安定値ＷＣ_n取得のための所定時間ＰＴ、一定時間ＣＴ、所定重量Δｗの各値や、容器検出判断に使用される所定重量ｗｐ、充填手段４による充填速度等の値が設定される。また、重量測定値ＷＰが目標充填量Ｌ以上の場合には安定値ＷＣ_nを取得しない、という設定も行われる。ここで、本実施形態に係る以下の工程を説明する上で、各設定値を以下の通りとするが、本発明に係る各設定値は以下の設定値に限定されない。
・目標充填量Ｌ＝１００ｇ
・所定時間ＰＴ＝０．１秒
・一定時間ＣＴ＝０．２秒
・安定値ＷＣ_n取得のための所定重量Δｗ＝±０．１ｇ
・容器検出のための所定重量ｗｐ＝５ｇ
・使用する容器重量＝５０ｇ

ステップＳ１１において目標充填量Ｌを設定すると、ステップＳ１２において所定時間ＰＴ＝０．１秒毎に重量測定値ＷＰが取得される。例えば、図５に示すように、充填作業に使用する容器の重量が５０ｇの場合、予め重量計測器２の重量測定値ＷＰを風袋引きしておくと、取得される重量測定値ＷＰ＝−５０ｇとなる。なお、予め風袋引きをしない場合は重量測定値ＷＰ＝０ｇとなるが、このときの目標充填量Ｌの設定値は、容器重量に充填量を足した１５０ｇ（製品総重量）となる。

そして、ステップＳ１３において一定時間ＣＴ＝０．２秒間、重量測定値ＷＰ＝−５０ｇの値が所定重量Δｗ＝±０．１ｇの範囲内であるとき、ステップＳ１４において重量測定値ＷＰ＝−５０ｇの値を安定値ＷＣ_nとして記憶する。なお、重量測定値ＷＰが一定時間ＣＴの間に所定重量Δｗの範囲を超えた場合には安定値ＷＣ_nの記憶はせず、ステップＳ１２へ戻って重量測定値ＷＰが取得される。

ステップＳ１４において安定値ＷＣ_n＝−５０ｇが記憶されると、続くステップＳ１５において、既に安定値ＷＣ_n-1（＝直前の安定値）が記憶されているかの検索がなされる。既に安定値ＷＣ_n-1が記憶されている場合には次のステップＳ１６において、安定値ＷＣ_nと安定値ＷＣ_n-1との比較が行われるが、充填作業の初回は安定値ＷＣ_n-1が記憶されていないため、一旦ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１２からステップＳ１４を経て新たに安定値ＷＣ_nが取得されると、先に記憶されていた安定値ＷＣ_nは、最新の安定値ＷＣ_nが取得されることによって直前の安定値ＷＣ_n-1となり、ステップＳ１６において最新の安定値ＷＣ_nと直前の安定値ＷＣ_n-1との比較がなされる。そして、最新の安定値ＷＣ_nが直前の安定値ＷＣ_n-1から所定重量ｗｐ以上増加しているとき、すなわち［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧５ｇのとき、ステップＳ１７において重量計測器２上に容器が置かれたと判断する。一方、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］＜５ｇのときは、重量計測器２上に容器は置かれていないものと判断し、ステップＳ１２へ戻って新たな安定値ＷＣ_nの取得までのステップを繰り返すこととなる。

具体的には、図５を参照すると、重量計測器２上に容器が置かれる直前（Ｐ３０）までは安定値ＷＣ_n＝−５０ｇであり、一定時間ＣＴ＝０．２秒間、重量測定値ＷＰ＝−５０ｇの値が所定重量Δｗ＝±０．１ｇの範囲内であれば安定値ＷＣ_nとして記憶し、更に一定時間ＣＴ＝０．２秒間、所定重量Δｗ＝±０．１ｇの範囲内であれば最新の安定値ＷＣ_nとして既に記憶されていた安定値ＷＣ_n（＝直前の安定値ＷＣ_n-1）が更新される。その際、最新の安定値ＷＣ_nと直前の安定値ＷＣ_n-1とを比較して所定重量ｗｐ＝５ｇ以上の変化がないので、重量計測器２上に容器が置かれたとは判断しない。

重量計測器２上に容器が置かれると（Ｐ３１）、重量測定値ＷＰは増加し、本実施形態では予め風袋引きを行っているため、重量測定値ＷＰ＝０ｇとなる。そして、重量測定値ＷＰ＝０ｇの状態で一定時間ＣＴ＝０．２秒間、重量測定値ＷＰ＝０ｇの値が所定重量Δｗ＝±０．１ｇの範囲内であれば最新の安定値ＷＣ_n＝０ｇとして記憶する。このとき、直前の安定値ＷＣ_n-1、すなわち重量計測器２上に容器を置く直前の安定値ＷＣ_n-1＝−５０ｇと最新の安定値ＷＣ_n＝０ｇとを比較して、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧５ｇとなっているので、重量計測器２上に容器が置かれたと判断する。

以上のようにしてステップＳ１７において容器が検出されると、続くステップＳ１８において充填手段４を作動させて容器への充填物の充填作業を開始する（図５、Ｐ３２）。充填開始後はステップＳ１９において重量計測器２から取得される重量測定値ＷＰを監視し、重量測定値ＷＰが目標充填量Ｌ以上となったとき、すなわち重量測定値ＷＰ≧１００ｇとなったときにステップＳ２０において充填手段４を停止させ、充填作業を終了する（図５、Ｐ３３）。なお、充填作業終了後（Ｐ３３）、次のステップＳ２１において充填物が充填された容器を取り除く（図５、Ｐ３４）までの間に一定時間ＣＴ＝０．２秒間、重量測定値ＷＰ＝１００ｇの値が所定重量Δｗ＝±０．１ｇの範囲内であれば、重量測定値ＷＰ＝１００ｇを最新の安定値ＷＣ_nとして記憶してしまい、後の容器検出や充填作業等において誤作動を生じるおそれがある。そこで、初期設定の段階で、重量測定値ＷＰが目標充填量Ｌ以上の場合には安定値ＷＣ_nを取得しない、という設定をしておくことが好ましい。

充填作業が終了したらステップＳ２１において充填物が充填された容器を重量計測器２上から取り除くと、重量測定値ＷＰ＝−５０ｇとなり、重量計測器２上に容器が置かれていない充填開始前の状態になると共に、重量測定値ＷＰ＜目標充填量Ｌとなるので安定値ＷＣ_nを取得する状態となる（図５、Ｐ３５）。そして、ステップＳ２２において充填作業を継続する場合には再びステップＳ１２に戻って重量測定値ＷＰの取得が継続される。

以上の通り、本実施形態（第１実施形態）の自動充填方法によると、重量測定値ＷＰの相対的な重量差によって重量計測器２上に容器が置かれたことを検出し、容器を検出すれば直ちに充填物の充填作業が開始されるため、作業者は重量計測器２上に容器を載置するのみでよく、作業者の負担が大幅に軽減され、充填サイクルの短縮化も図られる。

また、最新の安定値ＷＣ_nと直前の安定値ＷＣ_n-1との比較によって重量計測器２上に容器が置かれたか否かを判断しているため、重量計測器２に手が触れたり、重量計測器２上を清掃したりして重量測定値ＷＰが変動しているときは容器を検出することがなく、誤って充填手段４を作動させることもない。

更に、センサを用いずとも容器検出が可能であるため、高価なセンサが不要になると共に、センサの設置作業および調整作業も不要となり、低コストで簡便な自動充填方法を提供することができる。

なお、第１実施形態の自動充填方法は、重量計測器２上に容器が置かれていないときの安定値が取得できる場合に実施可能である。すなわち、重量計測器２上に容器が置かれていないときの安定値ＷＣ_n-1（直前の安定値）と容器が置かれたときの安定値ＷＣ_n（最新の安定値）とを比較して、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧所定重量ｗｐのときに容器が置かれたと判断して充填作業を開始している。図５中、符号Ａで示すように、容器が置かれていないときの安定値と容器が置かれたときの安定値がそれぞれ取得できた場合に第１実施形態の自動充填方法が実施できる。

しかし、充填作業を継続していく中で、充填作業終了後、充填物が充填された容器を重量計測器２上から取り除いた後、素早く次の新しい容器を重量計測器２上に置いた際、重量計測器２上に容器が置かれていないときの安定値が取得できていない場合がある。すなわち、図５に示すように、前の容器への充填作業終了後（Ｐ３６）、充填済みの容器を重量計測器２上から取り除き（Ｐ３７）、直ちに新しい容器を重量計測器２上に置いた場合（Ｐ３９）、容器が置かれていないときの安定値が取得できず（Ｐ３８）、重量計測器２上に容器が置かれていないときの安定値ＷＣ_n-1（直前の安定値）と容器が置かれたときの安定値ＷＣ_n（最新の安定値）とを比較することができない場合がある。

そこで、本発明の第２実施形態に係る自動充填方法では、重量計測器２上に容器が置かれていないときの安定値が取得できなかった場合でも、重量計測器２上に新たな容器が置かれたことを検出して充填作業を自動で開始することを可能としている。なお、第２実施形態の自動充填方法は、上記第１実施形態の自動充填方法を補完するものであって、基本的には第１実施形態の自動充填方法とほぼ同様のステップを経るため、同様のステップについては説明を省略する。

図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る自動充填方法も、基本的には第１実施形態の自動充填方法と同じステップを経て充填作業が行われる。特に、初回の充填作業は第１実施形態と全く同じ充填方法となる。

２回目以降の充填作業を行う場合、すなわちステップＳ２２において充填作業を継続するとした場合は、再びステップＳ１２に戻って重量測定値ＷＰの取得が継続される。そして、図５に示すように、２回目の充填作業終了後（Ｐ３６）、重量計測器２上から容器を取り除いて直ぐに新しい容器を重量計測器２上に置いた場合（Ｐ３７→Ｐ３９）、ステップＳ１３およびステップＳ１４を経て容器を置いた後の最新の安定値ＷＣ_nは取得できるが、新しい容器を置く前の安定値が取得できていない（Ｐ３８）。つまり、直前の安定値ＷＣ_n-1は、２回目の充填開始時の安定値（Ｐ４０）となり、最新の安定値ＷＣ_n＝直前の安定値ＷＣ_n-1＝０ｇ（風袋引きあり）となる。従って、ステップＳ１６において、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧所定重量ｗｐとはならないため、実際には重量計測器２上に新しい容器が置かれているが、新しい容器が検出されないこととなる。

そこで、第２実施形態の自動充填方法に係るステップＳ１６において、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］＜所定重量ｗｐの場合には、ステップＳ２３において、最新の安定値ＷＣ_n（Ｐ３９の直後）と、直前（図５では２回目）の充填開始時の安定値ＷＣ_n-1（Ｐ４０）とを比較し、最新の安定値ＷＣ_nと直前の充填開始時の安定値ＷＣ_n-1との差が設定重量（±Δｗｃ）の範囲内のとき、例えばΔｗｃ＝±２ｇのとき、ステップＳ１７において重量計測器２上に新たな容器が置かれたと判断する（Ｂ）。なお、ステップＳ１６からステップＳ２３を介してステップＳ１７において容器を検出するステップを容器再検出ステップと称する。

以上の通り、本発明の第２実施形態に係る自動充填方法によると、重量計測器２上の容器を素早く置き換えた際、新しい容器が置かれたことを直ちに検出して充填物の充填作業を自動で開始することができ、第１実施形態の自動充填方法によって容器が検出できなかった場合でも確実に容器を検出し、新たな容器への充填作業を行うことができる。

以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る自動充填方法について詳述したが、本発明の自動充填方法によると、「継ぎ足し充填」も自動で行うことが可能である。ここで、「継ぎ足し充填」とは、所定容器に事前に本発明の自動充填方法やその他の充填方法によって所定量の充填物を入れた状態で、後から別の充填物を継ぎ足して充填することによって最終製品とする場合の充填方法である。

以下に、本発明の自動充填方法（第１実施形態および第２実施形態を含む）による継ぎ足し充填方法について、容器に調理済み肉約６５ｇを入れた後、タレ約６５ｇを継ぎ足して１３０ｇの肉加工品（最終製品）を製造する場合を例に、図６を参照しつつ説明する。なお、本実施例で示す各値は一例であり、本発明の自動充填方法を実質的に限定するものではない。

まず、重量２０ｇの空容器に調理済み肉約６５ｇを入れた一次充填済み容器を準備する。なお、調理済み肉を充填する方法は限定されず、手作業による充填であってもよく、本発明の自動充填方法が利用可能であれば当該方法を利用してもよい。

一次充填済み容器が準備できた状態で本発明の自動充填方法に係るステップＳ１１において、目標充填量Ｌ＝１３０ｇを設定する。なお、図６に示すように、容器重量の２０ｇは予め風袋引きしているため、重量計測器２上に容器が置かれていない状態（Ｐ５０）の安定値ＷＣ_nは、ステップＳ１２からステップＳ１５を経ることによって安定値ＷＣ_n＝−２０ｇが記憶される。

最初の一次充填済み容器が重量計測器２上に置かれると（Ｐ５１）、再びステップＳ１２からステップＳ１５を経て最新の安定値ＷＣ_n＝６５．１ｇが記憶されると共に、先の安定値ＷＣ_n＝−２０ｇは直前の安定値ＷＣ_n-1として記憶される。そして、ステップＳ１６において最新の安定値ＷＣ_n＝６５．１ｇと直前の安定値ＷＣ_n-1＝−２０ｇとを比較し、［最新の安定値ＷＣ_n］−［直前の安定値ＷＣ_n-1］≧所定重量ｗｐ（ｗｐ＝５ｇの場合）となるので、ステップＳ１７において一次充填済み容器が検出される。

ステップＳ１７において一次充填済み容器が検出されると、ステップＳ１８においてタレの充填作業が開始され（Ｐ５２）、重量測定値ＷＰ≧目標充填量Ｌ（Ｌ＝１３０ｇ）となった時点、すなわちタレが６４．９ｇ以上充填された時点でタレの充填作業は終了し（Ｐ５３）、タレが充填された容器が重量計測器２上から取り除かれる（Ｐ５４）。

２回目以降は、一次充填済み容器が置かれていない状態の安定値ＷＣ_nが取得できた場合は第１実施形態に係る自動充填方法によって（Ａ）、一次充填済み容器が置かれていない状態の安定値ＷＣ_nが取得できなかった場合は第２実施形態に係る自動充填方法によって（Ｂ）、重量計測器２上に一次充填済み容器が置かれたことを検出して充填作業を継続して実行することができる。

以上のように、本発明の自動充填方法によると、継ぎ足し充填を行う際、タレを充填開始する直前の安定値、すなわち一次充填済み容器の重量測定値ＷＰに多少のバラツキがあっても、目標充填量Ｌを１３０ｇと設定することによって、最終製品の総重量に影響を及ぼすことがなく、調理済み肉の充填量のバラツキを吸収することができる。

また、特許文献１に記載の液充填方法によって継ぎ足し充填を行う場合、初回の継ぎ足し充填開始時に一次充填済み容器を重量計測器２上に置いた状態でゼロリセットを行い、タレの目標充填量Ｌを設定して継ぎ足し充填作業を開始すると、最初に容器に充填されている調理済み肉の充填量にバラツキがあると、設定重量の範囲を狭くすると自動充填が開始しない、設定重量の範囲を広くすると充填作業は開始しても、継ぎ足されるタレの充填量が一定のため、最終製品の総重量にバラツキが生じることとなる。しかし、本発明の自動充填方法によると、上記の通り、最終製品の総重量に影響を及ぼすことがなく、調理済み肉の充填量のバラツキを吸収することができる。

以上、本発明の自動充填方法の実施形態について詳述したが、本発明の技術的思想を実質的に限定するものと解してはならない。例えば、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る自動充填方法において、ステップＳ１７により重量計測器２上に容器が置かれたと判断したとき、重量測定値ＷＰをゼロリセットする風袋引きステップが含まれてもよい。この風袋引きステップを介在させることによって、より正確な充填物の充填量の把握が可能となる。

また、上述した本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る自動充填方法においては、予め容器重量を風袋引きした上で自動充填方法を実施しているが、本発明によれば、容器重量を予め風袋引きすることなく自動充填方法を実施することも可能である。つまり、容器重量も含む製品総重量を目標充填量Ｌとして設定することによって、重量計測器２上に容器が置かれたことを検出すると自動充填が開始され、容器重量も含む目標充填量Ｌに達した段階で充填作業は終了し、容器重量に若干のバラツキがあっても、この容器重量のバラツキを吸収することができる。本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、当業者の創意と工夫により、適宜に改良、変更又は追加をしながら実施できる。

１：自動充填装置
２：重量計測器
３：充填制御装置
４：充填手段
５：入力部
６：演算部
７：記憶部
８：出力部
９：設定入力部
１０：表示部
ＷＰ：重量測定値
ＷＣ_n：最新の安定値
ＷＣ_n-1：直前の安定値
ＰＴ：所定時間
ＣＴ：一定時間
Δｗ：安定値ＷＣ_n取得のための所定重量
ｗｐ：容器検出のための所定重量
Δｗｃ：容器検出のための設定重量
Ｌ：目標充填量

Claims

重量計測器上に容器が置かれたことを自動で検出して充填手段により該容器に充填物を充填する自動充填方法であって、
所定時間毎に前記重量計測器による重量測定値を取得し、該重量測定値の変化が一定時間、所定重量（Δｗ）以下のとき、該重量測定値を安定値として記憶する安定値記憶ステップと、
最新の前記安定値と直前の前記安定値とを比較する安定値比較ステップと、
前記最新の安定値が前記直前の安定値より所定重量（ｗｐ）以上増加しているときに前記重量計測器上に容器が置かれたと判断する容器検出ステップと、
前記容器が検出されたとき、前記充填手段を作動させて前記容器に前記充填物を充填開始する充填開始ステップと、
前記容器への前記充填物の充填量が目標充填量に達したとき、前記充填手段を停止して充填を終了する充填終了ステップと、
を備えることを特徴とする自動充填方法。
更に、充填終了後、最新の前記安定値と、直前の充填開始時の前記安定値とを比較するステップと、
前記直前の充填開始時の安定値と前記最新の安定値との差が設定重量の範囲内のとき、前記重量計測器上に新たな容器が置かれたと判断する容器再検出ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動充填方法。
更に、前記重量計測器上に容器が置かれたと判断したとき、重量測定値をゼロリセットする風袋引きステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動充填方法。