(57)【要約】【課題】計量ホッパへ供給される物品の重量に、傾向的な増減変動がある場合にも、正しく追従して制御できるようにする。【解決手段】各計量ホッパ６へ供給される物品の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、所定回数の供給重量の傾向的な増減変動を反映した供給重量に関する予測値を、計量ホッパ６毎にそれぞれ算出し、算出される計量ホッパ６毎の予測値に基づいて、各計量ホッパ６へ供給される物品の供給重量が、目標供給重量になるように、各フィーダ４による供給量をそれぞれ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品をそれぞれ供給する複数のフィーダと、前記複数の各フィーダを介して前記物品がそれぞれ供給されると共に、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量する複数の計量ホッパとを備え、
複数の計量ホッパでそれぞれ計量される前記物品の重量及び目標組合せ重量に基づいて、組合せ演算を行う組合せ秤において、
前記複数の計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として計量ホッパ毎に推定算出する傾向変動量算出手段と、
前記傾向変動量算出手段によって推定算出した前記計量ホッパ毎の前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を表示する表示手段と、
を備える組合せ秤。
【請求項２】
物品をそれぞれ供給する複数のフィーダと、前記複数の各フィーダを介して前記物品がそれぞれ供給されると共に、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量する複数の計量ホッパとを備え、
複数の計量ホッパでそれぞれ計量される前記物品の重量及び目標組合せ重量に基づいて、組合せ演算を行う組合せ秤において、
前記複数の計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として計量ホッパ毎に推定算出する傾向変動量算出手段と、
前記所定回数における回数当りの供給重量の変化量である傾向変動量を反映した供給重量に関する予測値を、計量ホッパ毎にそれぞれ推定算出する予測値算出手段と、
前記予測値算出手段によってそれぞれ推定算出される前記計量ホッパ毎の前記予測値に基づいて、前記各計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量が、前記目標組合せ重量に基づいて規定される目標供給重量になるように、前記各フィーダによる供給量をそれぞれ制御する制御手段と、
を備える組合せ秤。
【請求項３】
前記予測値算出手段は、最新の前記所定回数の供給重量に基づいて、供給重量に関する前記予測値として、前記各計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の、前記目標供給重量からの誤差の予測値を推定算出する、
請求項２に記載の組合せ秤。
【請求項４】
前記予測値算出手段は、前記所定回数の供給重量の傾向的な変動を反映した近似関数に基づいて、前記予測値を推定算出する、
請求項２または３に記載の組合せ秤。
【請求項５】
前記制御手段による前記各フィーダの制御を行わない調整運転において、
前記所定回数をサンプル数として、該サンプル数を異ならせたときに、前記傾向変動量算出手段は、前記計量ホッパへ供給される前記異ならせたサンプル数の前記物品の供給重量に基づいて、前記異ならせたサンプル数における回数当たりの供給重量の変化量を傾向変動量として計量ホッパ毎に推定算出するものであり、
前記傾向変動量算出手段によって推定算出される前記傾向変動量を前記異ならせたサンプル数と共に一覧表示する表示手段を備える、
請求項２ないし４のいずれかに記載の組合せ秤。
【請求項６】
前記調整運転において、前記計量ホッパへ供給される前記異ならせたサンプル数の前記物品の供給重量に基づいて、前記異ならせたサンプル数の供給重量の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を備え、
前記表示手段は、前記標準偏差算出手段によって算出される標準偏差を前記異ならせたサンプル数と共に一覧表示する、
請求項５に記載の組合せ秤。
【請求項７】
予め前記傾向変動量についての正常な大きさの上限値である許容値を設定する許容値設定手段と、
稼動運転時において、何れかの計量ホッパにおける前記傾向変動量が前記許容値を超えると警報信号を出力する制御追従性警報手段と、
を備える、
請求項１ないし６のいずれかに記載の組合せ秤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量した物品を包装機等へ投入する組合せ秤に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、組合せ秤の従来例の概略構成を示す図である。中央上方の供給装置２から計量される物品、例えば、菓子類等の物品がメインフィーダ(分散フィーダ)３の円錐状のトップコーン３ａ上に供給され、トップコーン３ａの振動によって、トップコーン３ａの周囲に等間隔に配列された複数のリニアフィーダ(直進フィーダ)４のリニアフーダトラフ(直進トレイ)４ａ上に送り込まれる。振動によって物品を外方へ搬送する複数のリニアフィーダトラフ４ａの搬送終端には、複数の供給ホッパ５、更にその下方に複数の計量ホッパ６が設けられている。各リニアフィーダトラフ４ａの振動によって搬送された物品は、各供給ホッパ５にそれぞれ投入される。複数の供給ホッパ５では、一時的に物品が保持された後、排出用のゲート５ａを開放して、各計量ホッパ６に供給される。
【０００３】
各計量ホッパ６へ供給された物品の重量が、各計量ホッパ６にそれぞれ連結された複数の各重量センサ１１によってそれぞれ計量され、図示しない制御部によって、それら計量値に基づいて組合せ演算が行われる。
【０００４】
この組合せ演算では、各計量ホッパ６の計量値を種々に組合せ、組合せた合計重量である組合せ重量が、目標組合せ重量Ｗｔ以上、許容上限値Ｗｕ以下であって、目標組合せ重量Ｗｔに一致するか、最も近い計量ホッパ６の組合せを最適組合せとして選択する。組合せ演算で選択された計量ホッパ６の排出用のゲート６ａを開放し、物品が、集合シュート７及び排出シュート８を介して図示しない包装機へ投入されて組合せ商品として包装される。
【０００５】
前記組合せ演算によって最適組合せとして選択され、物品を排出して空になった計量ホッパ６には、その上方の供給ホッパ５から物品が供給され、供給ホッパ５が空になると、供給ホッパ５の上部のリニアフィーダトラフ４ａが作動し、リニアフィーダトラフ４ａ上の物品を供給ホッパ５へ供給する。
【０００６】
上記組合せ演算における目標組合せ重量を上記のようにＷｔ、組合せ演算で選択される計量ホッパ６の目標組合せ台数をＭ台とすると、計量ホッパ６に供給される物品の重量を、目標供給重量Ｗｔ／Ｍとするのが好ましい。
【０００７】
目標組合せ台数Ｍは、組合せに参加する計量ホッパ６の総台数、すなわち、組合せ秤の計量ホッパ６の総台数をＳとすると、Ｓが偶数の場合はＭ＝Ｓ／２、Ｓが奇数の場合はＭ＝（Ｓ−１）／２または（Ｓ＋１）／２に設定すれば、Ｓ台からＭ台を選ぶ組合せ数SＣMが最大となる。これによって、組合せ演算において、最適組合せを選択するときに、選択の対象となる組合せ個数が最も多くなるので、目標組合せ重量Ｗｔに近い組合せの選択確率が高くなり、歩留りが向上する。したがって、各計量ホッパ６へ供給する物品の供給重量を、目標組合せ重量Ｗｔを目標組合せ台数Ｍで除算した目標供給重量Ｗｔ／Ｍとするのが好ましい。
【０００８】
計量ホッパ６には、供給ホッパ５から物品が供給されるので、リニアフィーダ４によって供給ホッパ５へ供給する物品の重量を、上記目標供給重量Ｗｔ／Ｍとなるように制御すれば、必然的に計量ホッパ６へも同重量付近の物品が供給されることになる。
【０００９】
このため、リニアフィーダ４によって、供給ホッパ５へ供給される物品の重量が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍとなるように、物品を搬送するリニアフィーダ４の搬送力、具体的には、リニアフィーダ４の振動強度や駆動時間が調整される。
【００１０】
後掲の特許文献１には、各計量ホッパ６(組合せホッパ)に供給される物品の重量が、目標供給重量＝Ｗｔ／Ｍ(設定重量を組合せ個数で除算した値)になるように、各計量ホッパ６に対応するフィーダ４の搬送力が設定され、計量ホッパ６毎に、物品が所定回数供給される度に、物品の供給重量の平均値を算出し、算出した供給重量の平均値が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍに近くなるように、フィーダ４による次回からの搬送力を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５９−６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
計量ホッパ６に供給される物品の重量が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍになるように、リニアフィーダ４に同じ操作量を与えて振動させても、すなわち、同じ搬送力になるように制御してもリニアフィーダトラフ４ａ上の物品の分布の仕方や物品の性状による挙動の状況などによって、供給ホッパ５へ供給される物品の重量、したがって、計量ホッパ６へ供給される物品の重量は、毎回ばらつく。このばらつきは、予測できないランダムなばらつきである。
【００１３】
また、周囲の温度変化やリニアフィーダ４自身の動作による温度上昇変化に伴ってリニアフィーダ４の電磁力が変化し、リニアフィーダ４の物品搬送力に変化が生じる場合があるが、かかる変化は、周期の比較的長い極めて緩やかな変化である。
【００１４】
計量ホッパ６へ供給される物品重量の毎回のランダムなばらつきに対しては、上記特許文献１のように、所定回数の物品の供給重量について、その平均値を算出してリニアフィーダ４を制御することによって、ばらつきを平滑化してその影響を抑制することができる。また、周囲温度変化等に伴うリニアフィーダ４の搬送力の変化のような極めて緩やかな変化による物品重量の変動に対しては、前記所定回数を比較的大きな回数とし、この所定回数の供給重量についての平均値を算出してリニアフィーダ４を制御することで、追従遅れなく制御することができる。
【００１５】
しかしながら、組合せ秤では、供給重量の変動は、上記のようなランダムなばらつきや周囲温度変化のような極めて緩やかな変化による変動以外に、周期の比較的短い変動が生じる場合がある。この変動について説明する。
【００１６】
組合せ秤では、図１４に示すように、供給装置２から円錐状のトップコーン３ａ上に物品を供給するのであるが、この物品の供給は、トップコーン３ａ上の物品の量が、図示しない検出器によって下限値になったことが検出されると、供給装置２からトップコーン３ａへの物品の供給を開始し、トップコーン３ａ上の物品の量が、前記検出器によって上限値になったことが検出されると、供給装置２からの物品の供給を停止するというように、間欠的に行われる。
【００１７】
このように物品を間欠的に供給するために、トップコーン３ａ上の重なり合った物品の層の厚み、すなわち、物品の層厚に変動が生じ、更に、トップコーン３ａ上での物品の不均等な配分による層厚の変動やトップコーン３ａ上の各部位における物品の挙動の相違などによって、各リニアフィーダトレイ４ａに供給される物品の重量には、周囲温度変化のような極めて緩やかな変動に比べて、周期が比較的短い傾向的な増減変動、すなわち、毎回ばらつきながらも全体的に増加方向、あるいは、減少方向へ変動するといった傾向的な増減変動が生じる。例えば、供給装置２からトップコーン３ａに供給される物品の、トップコーン３ａ上への落下位置に偏りがあると、トップコーン３ａ上の一部の箇所に物品滞在量に偏りが生じ、その箇所に対応する計量ホッパの物品重量の変動量も大きくなる。また、トップコーン３ａ全体への物品の１回の供給ごとの供給量が多過ぎたり少なすぎたりしてリニアフィーダ４からの排出量との間に差がありすぎると、全体の計量ホッパそれぞれに対する供給量の均一性が低下し、全体の計量ホッパの重量変動量が大きくなりすぎることによって制御の追従性が低下する。それによって計量ホッパへ供給される物品重量が、目標重量から離れ、組合せ精度が低下する。
【００１８】
以上のように計量ホッパ６へ供給される物品の重量は、予測できないランダムなばらつきと、周期が比較的短い傾向的な増減変動とによって上記目標供給重量Ｗｔ／Ｍからずれて誤差を生じる。
【００１９】
上記特許文献１では、単に計量ホッパ６に供給される重量の所定回数の平均値に基づいて、次回の供給量を制御するようにしており、上記のような周期が比較的短い傾向的な増減変動については、特段考慮されていない。
【００２０】
ここで、計量ホッパ６への物品の供給重量の制御を行うことなく、すなわち、リニアフィーダ４の搬送力を、目標供給重量Ｗｔ／Ｍに対応する一定の搬送力に維持したままで、例えば、１０回に亘って物品を計量ホッパ６へ供給し、計量ホッパ６に供給される物品の重量が、毎回ばらつきながらも全体として目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）から増加する傾向にある場合、すなわち、傾向的な増加変動がある場合を想定する。
【００２１】
計量ホッパ６へ供給する回数が、例えば、１〜３回と少ない間は、計量ホッパ６へ供給される供給重量が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍを上回る重量は少ないが、例えば、８〜１０回と供給する回数が多くなって最新の回数である１０回に近づくにつれて、上記のように毎回ばらつきながらも全体として増加する傾向があるので、計量ホッパ６へ供給される供給重量が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍを上回る重量は、徐々に大きくなる。
【００２２】
上記特許文献1のように、所定回数、例えば、１０回の供給重量の平均値を算出すると、平均化される結果、例えば、４〜６回程度の中間の供給回数における供給重量値付近の値となり、この値に基づいて、次回の供給重量、すなわち、１１回目の供給重量が制御されることになる。
【００２３】
しかしながら、傾向的な増加変動があるために、４〜６回程度の中間の供給回数における供給重量は、最新の供給回数である１０回の供給回数付近、例えば、８〜１０回の供給回数の供給重量に比べて少なく、この少ない供給重量に基づいて、１１回目の計量ホッパへの供給重量が制御されることになる。
【００２４】
このように、実際は、供給する回数が多くなるにつれて、全体的に供給重量が増加しているにもかかわらず、単に平均値を算出すると、最新の供給状態に比べて供給重量が少なく見積もられることになり、傾向的な増加変動に追従した制御をすることができない。
【００２５】
上記では、傾向的な増加変動がある場合について説明したが、毎回ばらつきながらも全体として減少する傾向がある場合、すなわち、傾向的な減少変動がある場合も同様である。傾向的な減少傾向がある場合に、単に平均値を算出すると、最新の供給状態に比べて供給重量が多く見積もられることになり、傾向的な減少変動に追従した制御をすることができない。
【００２６】
以上のように単に所定回数の供給重量の平均値を算出し、平均値に基づいて次回の供給重量を制御する特許文献１では、傾向的な増減変動がある場合には、それに追従した制御ができないという課題がある。また従来の制御を行うとしても調整運転において平均値を求めるための適切な所定回数を決めるに際して、また、先ずは計量ホッパへの供給される重量の傾向的な変動状況、すなわち変動速度を精確に見極めることによって所定回数を決める必要があり、さらに稼動運転中にも物品の性状が変化したり、供給装置へ供給される物品の量が増減し、トップコーン３ａに供給される物品の量が変化することによって制御状態が変化した場合に、制御中における各計量ホッパに供給される物品の傾向変動量を精確に把握した上で所定回数を変更する必要がある。すなわち変動速度が速いときは、制御の追従性を高めるため所定回数を小さめに、変動速度が遅いときは、制御の安定性を高めるために所定回数を大きめに設定する必要がある。
【００２７】
ところが各計量ホッパへの毎回の供給重量には傾向的な変動量に比べて大きいばらつきが存在するので、供給重量の変動状況を把握するには、ばらつき成分を平滑にするため大きい所定回数分の平均値を求めて表示せざるを得ず、このような平均値では傾向的な変動量が縮小されてしまい、精確に把握できないという課題がある。
【００２８】
また稼動運転中において、物品の性状が供給装置からの物品供給状態の都合で制御の追従性が低下し、各計量ポッパへの毎回の供給重量に大きい傾向変動量が現れても作業者は容易に、精確に判断できないという課題がある。
【００２９】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであって、計量ホッパへ供給される物品の重量に、傾向的な増減変動がある場合にも、精確に傾向的な増減変動量を表示させ、調整容易にすると共に正しく追従して制御できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明では、次のように構成している。
【００３１】
（１）本発明の組合せ秤は、物品をそれぞれ供給する複数のフィーダと、前記複数の各フィーダを介して前記物品がそれぞれ供給されると共に、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量する複数の計量ホッパとを備え、
複数の計量ホッパでそれぞれ計量される前記物品の重量及び目標組合せ重量に基づいて、組合せ演算を行う組合せ秤において、
前記複数の計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、傾向的な変動量として計量ホッパ毎に推定算出する傾向変動量算出手段を備え、前記傾向変動量算出手段によって推定算出した前記計量ホッパ毎の前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を表示する表示手段を備える。
【００３２】
本発明の組合せ秤によると、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の、少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、計量ホッパ毎の傾向的な変動を表す量として、毎回の供給重量が持つばらつきの中から、傾向変動成分を残してばらつき成分のみを減縮するように推定算出し、推定算出した各計量ホッパ毎の前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を表示するので、制御中でない場合は精確に各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の傾向の実態が把握でき、制御中であれば正確に各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の制御状態が把握できる。
【００３３】
（２）本発明の組合せ秤は、物品をそれぞれ供給する複数のフィーダと、前記複数の各フィーダを介して前記物品がそれぞれ供給されると共に、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量する複数の計量ホッパとを備え、
複数の計量ホッパでそれぞれ計量される前記物品の重量及び目標組合せ重量に基づいて、組合せ演算を行う組合せ秤において、
前記複数の計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として計量ホッパ毎に推定算出する傾向変動量算出手段と、前記所定回数における回数当りの供給重量の変化量である傾向変動量を反映した供給重量に関する予測値を、計量ホッパ毎にそれぞれ推定算出する予測値算出手段と、前記予測値算出手段によってそれぞれ推定算出される前記計量ホッパ毎の前記予測値に基づいて、前記各計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量が、前記目標組合せ重量に基づいて規定される目標供給重量になるように、前記各フィーダによる供給量をそれぞれ制御する制御手段とを備える。
【００３４】
供給重量に関する予測値は、供給重量そのものの予測値であってもよいし、供給重量の目標供給重量からの誤差の予測値などであってもよい。
【００３５】
本発明の組合せ秤によると、各計量ホッパに供給される物品の重量の、少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、その所定回数の供給重量の傾向的な変動を反映した供給重量に関する予測値を推定算出し、推定算出した予測値に基づいて、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量が、目標供給重量になるように、各フィーダによる供給量を制御するので、各計量ホッパに供給される供給重量が、毎回ばらつきながらも全体として増加方向へ変動したり、あるいは、減少方向へ変動する場合、すなわち、傾向的な増減変動がある場合に、その変動に追従した制御が可能となる。
【００３６】
（３）本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、前記予測値算出手段は、最新の前記所定回数の供給重量に基づいて、供給重量に関する前記予測値として、前記各計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の、前記目標供給重量からの誤差の予測値を推定算出する。
【００３７】
この実施態様によると、最新の所定回数の物品の供給重量に基づいて、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の、目標供給重量からの誤差の予測値を算出するので、推定算出される誤差の予測値をキャンセルするように、各計量ホッパへの物品の供給重量を制御する。
【００３８】
（４）本発明の組合せ秤の他の実施態様では、前記予測値算出手段は、前記所定回数の供給重量の傾向的な変動を反映した近似関数に基づいて、前記予測値を推定算出する。
【００３９】
近似関数は、一次関数や二次関数が好ましいが、３次以上の関数で近似してもよい。
【００４０】
この実施態様によると、計量ホッパへ供給される所定回数の物品の供給重量を関数近似し、近似関数に基づいて、傾向的な変動を反映した予測値を推定算出することができる。
【００４１】
（５）本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、前記制御手段による前記各フィーダの制御を行わない調整運転において、前記所定回数をサンプル数として、該サンプル数を異ならせたときに、前記傾向変動量算出手段は、前記計量ホッパへ供給される前記異ならせたサンプル数の前記物品の供給重量に基づいて、前記異ならせたサンプル数における回数当たりの供給重量の変化量を傾向変動量として計量ホッパ毎に推定算出するものであり、前記傾向変動量算出手段によって推定算出される前記傾向変動量を前記異ならせたサンプル数と共に一覧表示する表示手段を備える。
【００４２】
この実施態様によると、フィーダの制御を行っていない調整運転時に、計量ホッパへ供給される物品の供給重量の傾向的な変動を表す傾向変動量が表示手段に表示されるので、どの程度の傾向的な変動があるかを把握することができ、また、所定回数をサンプル数とし、サンプル数を異ならせたときの傾向変動量の一覧が表示されるので、所定回数の選択が容易となる。
【００４３】
（６）上記（５）の実施態様では、前記調整運転において、前記計量ホッパへ供給される前記異ならせたサンプル数の前記物品の供給重量に基づいて、前記異ならせたサンプル数の供給重量の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を備え、前記表示手段は、標準偏差算出手段によって算出される標準偏差を前記表示手段に前記異ならせたサンプル数と共に一覧表示するようにしてもよい。
【００４４】
この実施態様によると、供給重量の標準偏差は、供給重量のランダムなばらつきの程度を表すので、供給重量のランダムなばらつきと、傾向的な変動との両者を考慮して所定回数として適切な回数を選択することができる。
【００４５】
（７）本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、予め前記傾向変動量に対し、前記傾向変動量の正常な大きさの限界を表す許容値、つまりこれ以上追従性が悪くなり、計量ホッパへの供給重量が目標値から離れると組合せ選択される確率が低下し、組合せ精度の確保に影響を及ぼすような値を操作設定表示器より設定し、稼動運転における何れかの計量ホッパにおける傾向変動量が許容値を超えると警報信号を出する制御追従性警報手段を備える。
【００４６】
この実施態様によると追従性のよい制御ができていない事態が生じた場合に作業者は容易に速やかに確認できる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によると、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の、少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を、計量ホッパ毎の傾向的な変動を表す量として、推定算出し、推定算出した各計量ホッパ毎の前記所定回数における回数当たりの供給重量の変化量を表示するので、制御中でない場合は精確に各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の傾向の実態が把握でき、制御中であれば正確に各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の制御状態が把握できる。
【００４８】
また、本発明によると、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量の少なくとも３回以上の所定回数の供給重量に基づいて、その傾向的な変動を反映した供給重量に関する予測値を算出し、算出した予測値に基づいて、各計量ホッパへ供給される物品の供給重量が、目標供給重量になるように、各フィーダによる供給量を制御するので、各計量ホッパに供給される供給重量に、比較的周期の短い傾向的な増減変動がある場合に、その変動に追従した制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る組合せ秤の外観図である。
【図２】図２は前記組合せ秤の制御系統の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は計量ホッパへの物品の供給回数と供給重量との変化の一例を示す図である。
【図４】図４は計量ホッパへの物品の供給重量のフィードバック制御のモデルを示す図である。
【図５】図５は調整運転時における計量ホッパの供給重量の取得タイミング等を示す動作シーケンス図である。
【図６】図６は調整運転によって集計処理されたサンプル数毎の区間平均値標準偏差と区間傾向変動量とを示す図である。
【図７】図７は調整運転時の集計処理のフローチャートである。
【図８】図８は図７に続く集計処理のフローチャートである。
【図９】図９は図８に続く集計処理のフローチャートである。
【図１０】図１０は図９に続く集計処理のフローチャートである。
【図１１】図１１は稼働運転時のフローチャートである。
【図１２】図１２は図１１に続く稼働運転時のフローチャートである。
【図１３】図１３は他の実施形態の図３に対応する図である。
【図１４】図１４は従来例の組合せ秤の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態に係る組合せ秤の概略構成図である。
【００５２】
この実施形態の組合せ秤１は、計量すべき菓子類等の物品を振動によって供給する供給装置２と、供給装置２から供給される物品を放射状に振り分けて搬送する円錐状のトップコーン３ａ及びトップコーン３ａを振動させる加振器３ｂを有するメインフィーダ（分散フィーダ）３と、トップコーン３ａから供給される物品を外方へ搬送するリニアフィーダトラフ（直進トレイ）４ａ及びリニアフィーダトラフ４ａを振動させる加振器４ｂをそれぞれ有する複数のリニアフィーダ（直進フィーダ）４と、各リニアフィーダ４から供給された物品を一時的に保持して排出する複数の供給ホッパ５と、各供給ホッパ５から供給された物品を収容して計量するための複数の計量ホッパ６と、計量ホッパ６から排出される物品を集合させ、下流へ供給する複数の集合シュート７と、集合シュート７から供給される物品を集めて図示しない包装機へ排出する排出シュート８とを備えている。
【００５３】
上記メインフィーダ３、リニアフィーダ４、供給ホッパ５及び計量ホッパ６等は、中央のセンター基体２２に装備されている。
【００５４】
各供給ホッパ５及び各計量ホッパ６は、下部にそれぞれホッパゲート５ａ，６ａを備えており、ホッパゲート５ａ，６ａを閉止、開放することによって、それぞれ物品を保持し、排出する。
【００５５】
また、本実施形態に係る組合せ秤１は、制御系統として、制御装置９と、トップコーン３ａ上の物品の量を検出する、例えば光学センサからなるレベル検出器１０と、計量ホッパ６に収容された物品の重量を検出するロードセル等からなる重量センサ１１と、操作設定表示器１２と、を備えている。
【００５６】
図２は、この実施形態における組合せ秤１の制御系統の要部の概略構成を示すブロック図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５７】
図２に示すように、制御装置９は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される制御部２１を有する。この制御部２１は、各部を制御すると共に、組合せ演算を行う主演算制御部１７と、記憶部１８と、複数の計量ホッパ６にそれぞれ連結された複数の重量センサ１１の荷重信号が与えられるＡ／Ｄ変換部１５と、計量ホッパ６毎に供給された物品の重量等を個別に演算する個別演算部１６と、複数のリニアフィーダ４の振動を制御する振動制御回路部１９とを備えている。記憶部１８は、組合せ秤１の動作プログラム、及び、操作設定表示器１２で設定される動作パラメータ等を記憶しており、また、主演算制御部１７の演算などの作業領域となる。前記動作パラメータには、振動によって物品を搬送するリニアフィーダ４等の振動強度(振動振幅)や駆動時間、目標組合せ重量Ｗｔなどを含む。
【００５８】
組合せ演算では、各計量ホッパ６の計量値を種々に組合せ、組合せた合計重量である組合せ重量が、目標組合せ重量Ｗｔ以上、許容上限値Ｗｕ以下であって、目標組合せ重量Ｗｔに一致するか、最も近い計量ホッパ６の組合せを最適組合せとして選択する。
【００５９】
なお、制御部２１は、図１のレベル検出器１０の検出出力に基づいて、供給装置２の駆動を制御し、トップコーン３ａ上の物品の量が、下限値になると、トップコーン３ａへの物品の供給を開始し、物品の量が上限値なると、トップコーン３ａへの物品の供給を停止するというように、物品をトップコーン３ａへ間欠的に供給する。また、制御部２１は、図１の供給ホッパ５及び計量ホッパ６のホッパゲート５ａ，６ａの開閉を制御する。
【００６０】
上記のように、組合せ秤１では、供給装置２からトップコーン３ａ上に物品を間欠的に供給するので、トップコーン３ａ上の重なり合った物品の層の厚み、すなわち、物品の層厚に変動が生じ、更に、トップコーン３ａ上での物品の不均等な配分による層厚の変動やトップコーン３ａ上の各部位における物品の挙動の相違などによって、各リニアフィーダトラフ４ａに供給される物品の重量には、周期が比較的短い傾向的な増減変動が生じる場合がある。
【００６１】
この場合、各リニアフィーダトラフ４ａから各供給ホッパ５へ供給される物品の重量、したがって、各供給ホッパ５から各計量ホッパ６へ供給される物品の重量にも傾向的な増減変動が生じる。
【００６２】
このような傾向的な増減変動は、周囲温度変化などを要因とする変動に比べて変動速度が速く、且つ変動量も大きい。各計量ホッパ６へ供給される物品の重量のばらつきには、このように比較的速い速度（短い周期）での傾向的な増減変動が含まれる場合がある。
【００６３】
この実施形態では、計量ホッパ６へ供給される物品の重量に、このような傾向的な増減変動がある場合にも、それに追従した制御を行えるようにするために、次のようにしている。
【００６４】
すなわち、計量ホッパ６毎に、供給される物品の供給重量を、物品が供給される度に取得すると共に、目標供給重量Ｗｔ／Ｍからの誤差を算出し、算出した少なくとも３回以上の所定回数の供給重量誤差の傾向的な増減変動を推定し、推定した傾向的な増減変動に基づいて、次回の供給重量誤差を予測する。この供給重量誤差の予測値をキャンセルして目標供給重量Ｗｔ／Ｍとなるように、リニアフィーダ４の操作量を算出し、リニアフィーダ４による物品の供給重量を制御する。
【００６５】
ここで、目標供給重量Ｗｔ／Ｍは、上記と同様であり、組合せ演算における目標組合せ重量Ｗｔを、計量ホッパ６の目標組合せ台数Ｍで除算した値である。
【００６６】
この実施形態では、リニアフィーダ４の駆動時間は、一定時間に設定されており、リニアフィーダ４に対する操作量は、リニアフィーダ４の振動強度、すなわち、振動の振幅を規定する。
【００６７】
計量ホッパ６への物品の供給重量の比較的周期の短い傾向的な増減変動に対する予測制御について詳細に説明する。この予測制御は、上記のように計量ホッパ６毎に行われる。
【００６８】
重量センサ１１に連結された計量ホッパ６に物品が供給される度に、計量ホッパ６で計量される供給重量に基づいて、次式のように供給重量誤差を算出する。
【００６９】
供給重量誤差＝供給重量−目標供給重量Ｗｔ／Ｍ
そして、予め定めた少なくとも３回以上の最新の所定回数Ｎ１の供給重量誤差に基づいて、供給重量誤差の傾向的な増減変動を表す近似関数である誤差変動関数ｅを後述のようにして求める。この誤差変動関数ｅによって、次回の供給重量誤差を予測して、その誤差を打消すようにリニアフィーダ４による物品の供給重量を制御する。
【００７０】
少なくとも３回以上の供給重量誤差を用いるのは、２回では、差分となり、傾向的な増減変動を求めることができないからである。
【００７１】
この誤差変動関数ｅに基づく供給重量誤差の予測について、図３に基づいて説明する。
【００７２】
図３は、縦軸が計量ホッパ６への物品の供給重量を示し、横軸が計量ホッパ６への物品の供給回数ｘをそれぞれ示している。この図３は、供給重量の制御を行っていない状態における、供給回数１回から１０回までの計量ホッパ６への物品の供給重量（Ｗ1，Ｗ2，…Ｗ10）の変化を示し、１１回目は、１回〜１０回の供給重量に基づく予測値を示している。また、目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）を併せて示している。
【００７３】
この図３では、計量ホッパ６への供給重量が、毎回ばらつきながらも、１回から１０回まで全体としては増加傾向にある場合、すなわち、傾向的な増加変動がある場合の例を示している。
【００７４】
この実施形態では、最新の所定回数Ｎ１の供給重量誤差に基づいて、関数近似し、供給重量誤差の傾向的な変動を表す１次式の誤差変動関数ｅを求める。
【００７５】
図３では、所定回数Ｎ１を１０回とし、１回から１０回までの供給重量Ｗ1〜Ｗ10の目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）からの各供給重量誤差に基づいて、最小二乗法等によって一点鎖線で示される右上がりの直線である誤差変動関数ｅ＝ａｘ＋ｂを求める。この誤差変動関数ｅにおいて、ｘは、計量ホッパ６への物品の供給回数であり、ａは、図３に示すように、直線の勾配であって、回数当たりの供給重量の変化量を表し、傾向的な変動の度合を表すものであり、傾向変動量という。
【００７６】
この実施形態では、求めた誤差変動関数ｅによって、次回である１１回目の計量ホッパ６への供給重量の、目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）からの供給重量誤差を予測する。
【００７７】
図３では、１１回目の供給重量誤差の予測値は、ｅ１１´で示され、１１回目の供給重量の予測値は、Ｗ11´で示される。すなわち、１１回目の供給重量の予測値Ｗ11´は、直線状の誤差変動関数ｅ＝ａｘ＋ｂ上にあり、供給重量誤差の予測値ｅ１１´は、供給重量予測値Ｗ11´の目標供給重量Ｗｔ／Ｍからの差となる。
【００７８】
このように次回である１１回目の供給重量誤差の予測値ｅ１１´あるいは供給重量の予測値Ｗ11´は、１回から１０回までの１０回の供給重量Ｗ1〜Ｗ10の傾向的な増加変動を反映した値となる。そして、この実施形態では、この傾向的な増加変動を反映した供給重量誤差の予測値ｅ１１´を打ち消して１１回目の計量ホッパ６への供給重量が、目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）となるように、リニアフィーダ４の振動強度を制御する。
【００７９】
ここで、上記特許文献１のように、計量ホッパ６に供給される供給重量の所定回数の平均値を算出し、算出した供給重量の平均値に基づいて、次回の供給重量を制御した場合に、傾向的な変動には、正確に追従できない点について説明する。
【００８０】
所定回数、例えば、図３に示すように１回から１０回までの供給重量Ｗ1〜Ｗ10を平均すると、供給重量の平均値はＷａで示され、供給重量誤差の平均値はｅａで示される。特許文献１では、実質的には、供給重量誤差の平均値ｅａを、次回である１１回目の供給重量誤差の予測値とし、それを打ち消すように制御する。
【００８１】
供給重量誤差の平均値ｅａや供給重量の平均値Ｗａは、１回〜１０回までの供給重量Ｗ1〜Ｗ10に基づいて、単に平均をとっただけであって、毎回ばらつきながらも全体として増加傾向にある傾向的な増加変動は、考慮されていない。このため、供給重量誤差の平均値ｅａや供給重量の平均値Ｗａは、供給回数が中間程度の供給回数、例えば、４回〜６回程度の供給回数時点の供給重量誤差や供給重量Ｗ4〜Ｗ6に対応したものとなり、最新の供給回数である１０回付近の供給回数時点の供給重量誤差や供給重量Ｗ10に比べて小さくなっている。
【００８２】
すなわち、実際の供給重量は、１回から１０回へと供給回数が増えるにつれて、毎回ばらつきながらも全体としては増加しており、１回目付近に比べて１０回目付近の供給回数の方が、供給重量は大きくなるのに対して、特許文献１では、１回から１０回までの単に平均値を算出するので、実際の供給重量誤差に比べて、供給重量誤差が少なく見積もられ、この少なく見積もられた供給重量誤差に基づいて制御することになる。このため、傾向的な増加変動に即した制御とならず、計量ホッパ６への供給重量を、目標供給重量（Ｗｔ／Ｍ）に正しく制御することができない。
【００８３】
これは、傾向的な増加変動に限らず、傾向的な減少変動の場合も同様であり、傾向的な減少変動の場合には、実際の供給重量誤差に比べて、供給重量誤差が大きく見積もられることになる。
【００８４】
このように特許文献１では、傾向的な増減変動がある場合に、十分に追従することができない。このようにしていた理由は、平均回数が少ないと、平均値のばらつきが大きく、ばらつきの大きさ次第で、実際の誤差から離れた値を予測してしまうことを回避するためであった。
【００８５】
次の上記誤差変動関数ｅの算出及びそれに基づくリニアフィーダ４に対する操作量の算出について詳細に説明する。
【００８６】
この実施形態では、最新の少なくとも３回以上の所定回数Ｎ１の供給重量の誤差を、図２の各個別演算部１６のシフトレジスタにストアし、ストアした最新のＮ１個の供給重量誤差の傾向的な変動を表す誤差変動関数を最小２乗法などの方法によって求める。この方法であれば、供給重量の誤差が毎回ランダムにばらついてもばらつき成分を減縮させ、傾向的な変動量を精確に推定できる。
【００８７】
例えば、計量ホッパ６への物品の供給回数を、サンプル数ｘｉとし、このサンプル数ｘｉの供給重量に現れる誤差の変動関数をｅｉとして最小２乗法によって、上記のように１次式
ｅ＝ａｘ＋ｂ                                        ・・・（１）
に定めるとすると、
ｂ＝（ｅｉの平均値）−ａ・（ｘｉの平均値）
であるから、仮に供給重量誤差の傾向的な変動が小さいとき、すなわちａ＝０に近く、傾向的な変動が殆どないときは、誤差変動関数は、
ｂ＝（ｅｉの平均値）として求まる。
【００８８】
この場合は、次回の供給重量誤差の予測値は、サンプル数Ｎ１個の供給重量誤差の平均値となり、所定回数の平均値を算出して制御する上記特許文献１と同等となる。
【００８９】
すなわち、傾向的な変動以外の予測できないランダム外乱による毎回のばらつきに対する平滑効果は、本実施形態と特許文献１とは同等である。
【００９０】
しかし、上記のように、供給重量誤差に傾向的な変動があれば、変動の変化率（勾配）である傾向変動量ａは、
ａ＝｛Σ（ｘｉ・ｅｉ）−Ｎ１・（ｘｉの平均値）・（ｅｉの平均値）｝／｛      Σ（ｘｉ2）− Ｎ１・（ｘｉの平均値）2｝
と求まるので、図３に示すように、傾向変動量ａは、最新のサンプル数Ｎ１個の供給重量誤差の傾向的な変動を表す値となる。
【００９１】
この傾向変動量ａについて、各計量ホッパ毎に、調整運転時であれば所定回数などの制御条件を決める前に、各リニアフィーダに一定の操作量を与え、制御を施さない状態における各計量ホッパ毎の供給重量の目標値に対する誤差の傾向変動量ａを推定算出し、操作設定表示器１２に表示させれば、ばらつき成分が除去され変動の傾向のみ抽出された値となるので、精確に各リニアフィーダの物品供給特性の実態が把握でき、制御運転に際して所定回数の決定や、供給装置２の物品投入位置、供給流量の調節が容易にできるようになる。
【００９２】
また、調整運転中であっても稼動運転中であっても、制御を実施しながら各計量ホッパ毎の誤差の変動傾向量ａを表示させると、現在の制御追従性の状況が精確に把握できるので、作業者は、よりよい制御を行うための再調整が容易にできるようになる。
誤差の傾向変動量は供給重量の変動傾向量でもある。
【００９３】
供給重量の制御のため、次回の計量ホッパ６への物品の供給重量誤差の予測値ｅｉ´は、上記（１）式に、サンプル数ｘｉ＝Ｎ１＋１を代入して求める。
【００９４】
求めた供給重量誤差の予測値ｅｉ´によって、その予測値ｅｉ´をキャンセルするように、次回の計量ホッパ６への物品の供給重量ｙを
ｙ＝（Ｗｔ／Ｍ）−ｅｉ´
と算出し、この次回の供給重量ｙによって、次回のリニアフィーダ４の操作量であるフィーダ操作量Ｙｘを、後述のように調整時点で予め求めたフィーダ操作量への変換関数ｆ（ｙ）を用いて算出する。
【００９５】
なお、傾向的な変動を２次式で表し、傾向変動量ａは、２次式を微分した結果のｘの係数として求めてもよい。
【００９６】
次に、上記のようにして求められる次回の供給重量ｙに基づくフィーダ操作量の算出方法について説明する。
【００９７】
図４に、個別の計量ホッパ６に対する供給重量のフィードバック制御のモデルを示す。リニアフィーダ４によって供給ホッパ５へ供給される物品の重量には、毎回のランダムなばらつきや傾向的な変動による外乱信号が加わる。計量ホッパ６には、供給ホッパ５を介して物品が供給されるので、１回分の無駄時間が生じるが、この無駄時間要素は無視する。
【００９８】
計量ホッパ６に供給される物品の供給重量Ｗｘと設定値である目標供給重量Ｗｔ／Ｍとの偏差に基づいて、上記フィーダ操作量Ｙｘを算出するコントローラ１３は、上記図２の制御部２１に相当する。
【００９９】
コントローラ１３は、上記のようにして供給重量誤差の予測値を算出すると共に、その供給重量誤差の予測値をキャンセルするように計量ホッパ６への次回の供給重量ｙを算出する。
【０１００】
算出された供給重量ｙは、次のようにしてフィーダ操作量Ｙxに変換され、コントローラ１３に内蔵のＤ／Ａ変換器によってＤ／Ａ変換されて、アナログ出力信号がフィーダドライバ１４へ与えられ、このフィーダドライバ１４によってリニアフィーダ４が駆動される。
【０１０１】
リニアフィーダ４は、例えば、一定の設定時間、所定の周波数にて、コントローラ１３から出力されるアナログ出力信号によって決まる振幅の大きさで振動する。
【０１０２】
供給重量ｙを、操作量に変換するために、先ず、組合せ秤１の調整時点において、コントローラ１３に内蔵のＤ／Ａ変換器の入力値について、実際に計量ホッパ６へ供給される物品の供給重量が、目標供給重量Ｗｔ／ＭとなるＤ／Ａ変換器への入力値ｐを求める。
【０１０３】
入力値ｐが求まると、Ｗｔ／M＝Ｋ・ｐとなる変換係数Ｋを求める。
【０１０４】
計量ホッパ６への物品の供給重量ｙとして、種々の値ｙが与えられたときに、実際にリニアフィーダ４を介して計量ホッパ６に供給される物品の重量が、ｙの値の通りになるようにしなければならない。
【０１０５】
供給重量ｙの物品を供給する操作量をＹｘとし、供給重量が、目標供給重量Ｗｔ／Ｍを中心に変化するように操作量Ｙｘの値を増減変化させ、Ｙｘに上記変換係数Ｋを掛けてＤ／Ａ変換器へ入力したときに、実際に計量ホッパ６に供給される物品の重量値Ｗｘをそれぞれ測定する。
【０１０６】
そのとき実際に供給された重量Ｗｘと入力値Ｙｘの値との複数組により、最小２乗法などによって、供給重量Ｗｘを得るために必要な操作量入力値Ｙｘを求める関係式
Ｙｘ＝ｆ（Ｗｘ）
を作成する。稼働運転時には、下記の制御演算によって次回の供給重量Ｗｘは、ｙによって与えられるので、
Ｙｘ＝ｆ（ｙ）
とする。Ｙｘをフィーダ操作量と呼ぶ。
【０１０７】
稼働運転時には、制御演算によって次回の供給重量ｙが算出されると、次回の計量ホッパ６への物品の供給重量が、算出された供給重量ｙの通りに実際になるように、フィーダ操作量Ｙｘを、上記式より算出する。
【０１０８】
Ｙｘと変換係数ＫをもってＤ／Ａ変換器への入力値であるｐを定め、Ｄ／Ａ変換器へ入力する。なお、変換係数Ｋ＝１とし、Ｙｘ＝Ｗｔ／ＭをＤ／Ａ変換器へ入力させたときのアナログ出力電圧によって実際の供給重量がＷｔ／Ｍになるようにフィーダドライバー１４の振幅ゲインを調整するようにしてもよい。
【０１０９】
稼働運転時は、次回の供給重量値ｙが求まると、Ｙｘ＝ｆ（ｙ）によって求めたＹxの値に変換係数Ｋを掛けてＤ／Ａ変換器へ与え、リニアフィーダ４を制御する。
【０１１０】
以上のように、本実施形態では、最新の少なくとも３回以上の所定回数Ｎ１の計量ホッパ６への供給重量誤差に基づいて、リニアフィーダ４に対する操作量を制御する、すなわち、計量ホッパ６への供給重量誤差のＮ１個分をサンプルとして、リニアフィーダ４に対する操作量を制御するのであるが、このサンプル数Ｎ１の設定について説明する。
【０１１１】
計量ホッパ６への物品の供給重量誤差の要因には、上記のように予測できないランダム外乱によるばらつきと、傾向的な増減変動とが存在し、上記サンプル数Ｎ１は、ランダム外乱によるばらつきの影響を抑制できると共に、傾向的な増減変動に追従できるような値に設定するのが好ましい。
【０１１２】
上記特許文献１では、比較的周期の短い傾向的な増減変動については、特段考慮されておらず、専らランダム外乱によるばらつきの影響を抑制するように、平均値を算出するための所定回数、すなわち、サンプル数が設定されている。
【０１１３】
サンプル数Ｎ１を大きくすれば、ランダム外乱によるばらつきを平滑化してその影響を抑制することができるけれども、比較的周期の短い傾向的な増減変動に追従するのが難しくなり、逆に、サンプル数Ｎ１を小さくすれば、比較的周期の短い傾向的な増減変動に追従することができるけれども、ランダム外乱によるばらつきの影響を十分に抑制することができない。
【０１１４】
この実施形態では、ランダム外乱によるばらつきの影響を抑制すると共に、比較的周期の短い傾向的な増減変動に追従できるサンプル数Ｎ１を、作業者が選択する際の指針を与えるようにしている。
【０１１５】
具体的には、稼働運転に先立って、適切なサンプル数Ｎ１を選択設定するための調整運転を行うようにしている。
【０１１６】
この調整運転では、サンプル数Ｎ１として、下限値ＮＬと上限値ＮＵとを設定する。設定された下限値ＮＬから上限値ＮＵまでサンプル数Ｎ１を異ならせて、計量ホッパ６へ供給される物品の供給重量を計測し、サンプル数毎に、ランダム外乱によるばらつきと、傾向的な変動とをそれぞれ評価するための評価用指標値として、後述の区間平均値標準偏差及び区間傾向変動量を算出し、操作設定表示器１２に表示する。
【０１１７】
この調整運転では、サンプル数の大きさに応じて、計量ホッパ６へ供給される物品の重量がどのようにばらつくかを把握するものであるので、リニアフィーダ４の制御は行わず、リニアフィーダ４に対する操作量は、目標供給重量Ｗｔ／Ｍに対応する一定の操作量に維持する。
【０１１８】
また、この調整運転は、稼働運転時に使用するための適切なサンプル数を選択するための指針を与えるものであるから、リニアフィーダ４の制御を行わないことを除いて、出来るだけ定められた仕様条件に合せて稼働運転と同じ運転条件、同じ物品、同様の組合せ演算の条件でテスト的に行う。
【０１１９】
この調整運転では、上記のように、サンプル数を、下限値ＮＬから上限値ＮＵまで異ならせて、計量ホッパ６へ供給される物品の供給重量を計測してデータを集計し、ランダム外乱によるばらつきと、傾向的な変動とをそれぞれ評価するための評価用指標値を算出する。下限値ＮＬ及び上限値ＮＵは、作業者が、操作設定表示器１２を操作して設定し、データを集計する期間は、作業者が、操作設定表示器１２を操作して指令する。この例では、サンプル数の下限値ＮＬとして、３個以上である５個を、上限値として１５個を設定した場合について説明する。
【０１２０】
図５は、この調整運転時において、計量ホッパ６へ供給される物品の重量の取得タイミング等を示す動作シーケンス図であり、指定した或る１つの計量ホッパ６1についての動作シーケンスを示している。
【０１２１】
データの集計指令ＯＮからの集計指令ＯＦＦまでの期間に亘って、計量ホッパ６1へ供給される物品の供給重量である計量値が取得されて集計される。この例は、上記のようにサンプル数の下限値ＮＬ＝５、上限値ＮＵ＝１５であるので、サンプル数の５個〜１５個を１つの単位であるブロックとし、データの集計演算処理を繰り返すようにしている。なお、ＣAは、上限値ＮＵである１５個までのサンプル数を計数するカウンタを示し、ＣBは、ブロック数を計数するカウンタを示している。なお、これらカウンタＣA，ＣBやシフトレジスタ等は、図２の制御部２１に備えられている。
【０１２２】
この調整運転の集計処理では、各サンプル数に応じた区間毎の供給重量、例えば、サンプル数が５個の場合は、１個から５個までの区間の供給重量、サンプル数が６個の場合は、１個から６個までの区間の供給重量、サンプル数が７個の場合は、１個から７個までの区間の供給重量といったようにサンプル数に応じた区間毎の供給重量に基づいて集計処理を行う。
【０１２３】
この実施形態では、各サンプル数に応じた区間毎の供給重量に基づいて、区間の標準偏差である区間標準偏差を求め、さらに区間標準偏差の値によって区間の平均値の標準偏差である区間平均値標準偏差を次のようにして求める。
【０１２４】
すなわち、サンプル数がＮ１個、区間標準偏差がσであれば、区間平均値標準偏差は、σ／（Ｎ１）1/2として求める。
【０１２５】
また、区間毎の上記の誤差変動関数ｅの傾向変動量を、区間傾向変動量ａとして求める。
【０１２６】
サンプル数に応じた各区間毎に、区間平均値標準偏差と、区間傾向変動量とが求まるので、調整運転においては、集計指令ＯＮから集計指令ＯＦＦまでのデータ集計期間に亘って区間平均値標準偏差及び区間傾向変動量について、それぞれ最大値、最小値、及び平均値を算出して記憶する処理を行う。
【０１２７】
区間傾向変動量ａは、計量ホッパ６1へ供給される物品の供給重量誤差の増減に伴って、正負何れかの極性を持つが、ここでは正負いずれであっても傾向変動量の大小を表す値として絶対値を用いる。
【０１２８】
集計指令ＯＮから集計指令ＯＦＦまでのデータ集計期間における区間平均値標準偏差の最大値、最小値、平均値、及び、区間傾向変動量の最大値、最小値、平均値を、例えば、図６に示すように、サンプル数の下限値ＮＬ＝５から上限値ＮＵ＝１５まで、サンプル数別にテーブルを作成し、操作設定表示器１２に表示する。
【０１２９】
この図６のテーブルにおいて、区間平均値標準偏差は、ランダム外乱によるばらつきを表し、区間傾向変動量は、傾向的な変動を表す。
【０１３０】
これらは、制御を行っていない調整運転において、組合せ秤１が持つばらつき量や傾向変動量の大きさに関する供給重量誤差の特性を評価するための評価用の指標値である。これらの指標値を参考に、作業者は、稼働運転開始に当たって設定すべき適切なサンプル数Ｎ１を決定する。
【０１３１】
組合せ演算において、選択の対象となる組合せ個数を多くして組合せ重量を精度よく選択できるように、各計量ホッパ６に供給する物品の供給重量を、目標供給重量Ｗｔ／Ｍに制御するには、供給重量の変動について、ランダムなばらつきの影響が少なく、かつ、比較的周期の短い傾向的な変動に追従可能な制御が求められる。
【０１３２】
図６において、ランダム外乱によるばらつきを表す誤差の区間平均値標準偏差、及び、傾向的な変動による誤差の区間傾向変動量は、いずれもサンプル数が小さいほど大きく現れ、サンプル数が大きいほど小さく現れる。
【０１３３】
この図６のテーブルの区間平均値標準偏差の数値、及び、区間傾向変動量の数値の大小に基づいて、ランダム外乱によるばらつきの程度、及び、傾向的な変動の程度を判定し、適切なサンプル数を決定する。
【０１３４】
例えば、区間傾向変動量が小さい場合、すなわち、傾向的な変動が小さい場合には、予測できないランダム外乱によるばらつきの影響を抑制する、すなわち、ばらつきを平滑化するためにサンプル数を大きくする必要がある。
【０１３５】
一方、区間傾向変動量が大きい場合、すなわち、傾向的な変動が大きい場合には、傾向的な変動に追従して制御を行うために、サンプル数を小さくする必要がある。
【０１３６】
作業者は、サンプル数を小さい値に設定して制御すると、物品の層厚の速い変動、すなわち、傾向的な変動に対して制御の追従性はよいが、予測できないランダム外乱によるばらつきが大きい場合には、十分に平滑できず、算出される操作量のばらつきを拡大させ、その結果として発生する供給重量誤差のばらつきを拡大させてしまう弊害を考慮しなければならない。
【０１３７】
反対にサンプル数を大きい値に設定して制御すると、大きいランダム外乱に対する平滑特性は良好であるが、供給重量誤差の傾向的な変動に対する追従遅れによって供給誤差を拡大させてしまう弊害を考慮しなければならない。
【０１３８】
ランダム外乱によるばらつきは小さいが、傾向的な変動周期の短い物品を対象として運転する場合は、サンプル数を小さめの値に設定し、傾向的な変動周期は長いが、ランダム外乱によるばらつきの大きい物品を対象として運転する場合は、サンプル数を大きめの値に設定するのが好ましい。
【０１３９】
ランダム外乱によるばらつき、及び、傾向的な変動速度の双方が大きい場合には、双方の大きさのバランスを勘案した中間のサンプル数に設定する。
【０１４０】
なお、調整運転におけるデータの集計期間を変更して、例えば、図６のテーブルを複数作成し、それらに基づいて、サンプル数を設定してもよい。
【０１４１】
このように、作業者は、操作設定表示器１２に表示される図６のテーブルを見ることによって、サンプル数毎の区間平均値標準偏差及び区間傾向変動量からランダム外乱のよるばらつき及び傾向的な変動によるばらつきを判断した上で、稼働運転の開始時に使用する適切なサンプル数を選択することができる。
【０１４２】
この適切なサンプル数を選択するための調整運転における計量ホッパ６の供給重量の計測及び前記評価用の指標値の取得は、上記のように指定した或る１つの計量ホッパ６1について行ってもよいし、全計量ホッパ６1〜６ｎについて行ってその平均値を代表値として表示してもよい。
【０１４３】
また、この調整運転は、主に製造メーカにおいて行われ、適切なサンプル数Ｎ１が設定されて製品として出荷される。なお、ユーザにおいても、調整運転を行ってサンプル数Ｎ１を設定変更するようにしてもよい。
【０１４４】
次に、図７のフローチャートに基づいて、図５の調整運転における集計処理について説明する。
【０１４５】
先ず、データ集計指令がＯＮされているか否かを判断し（ステップｎ１）、ＯＮされていないときには、全ての集計用レジスタ、フラグをクリヤして終了する（ステップｎ１５）。
【０１４６】
データ集計指令がＯＮされているときには、指定された或る１つの計量ホッパ６1の重量値Ｗｘ１を読取り（ステップｎ２）、読取った重量値Ｗｘ１が、零付近検出レベルＷｚｔ１未満であるか否かを判断し（ステップｎ３）、零付近検出レベルＷｚｔ１未満でないときには、計量ホッパ６1は空でないとしてステップｎ５に移り、零付近検出レベルＷｚｔ１未満であるときには、計量ホッパ６1が、零付近検出レベルＷｚｔ１未満の状態、すなわち、空の状態を経たことを示すフラグＦ０を「１」にセットしてステップｎ５に移る（ステップｎ４）。
【０１４７】
ステップｎ５では、フラグＦ０が「１」であるか否かを判断し、「１」でないときには、計量ホッパ６1が空の状態を経ていないとしてステップｎ１に戻り、「１」であるときには、計量ホッパ６1が空の状態を経たとしてステップｎ６に移る。ステップｎ６では、読取った重量値Ｗｘ１が、物品が載置されたことを示す物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きいか否かを判断し、物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きくないときには、物品が載置されていないとしてステップｎ１に戻る。ステップｎ６で、読取った重量値Ｗｘ１が、物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きいときには、計量ホッパ６1が空の状態を経た後に、物品が供給されたとして、計量ホッパ６1が空の状態を経たことを示すフラグＦ０を「０」にクリヤし（ステップｎ７）、安定待ちタイマによる時間が経過して安定した重量値を再度読み込む（ステップｎ８，ｎ９）。
【０１４８】
次に、ステップｎ１０では、サンプル数の上限個数である１５個までのサンプル数を計数するカウンタＣAをインクリメントし、読取った重量値Ｗｘ１の二乗を求め（ステップｎ１１）、積算する（ステップｎ１２）。また、読取った重量値Ｗｘ１を積算し（ステップｎ１３）、重量値をストアするシフトレジスタを右シフトして最新の重量値Ｗｘ１を左端にストアし（ステップｎ１４）、図８のステップｎ１６に移る。
【０１４９】
次に、図８のステップｎ１６では、５個までのデータの集計演算処理が完了していることを示すフラグＦ５が「０」にクリヤされているか否か、すなわち、５個までの集計演算処理が完了していないか否かを判断し、完了していないときには、ステップｎ１７に移り、完了しているときには、図９のステップｎ２７に移る。
【０１５０】
ステップｎ１７では、サンプル数を計数するカウンタＣAが「５」になったか否かを判断し、「５」になっていないときには、５個までのデータが収集されていないとしてステップｎ１に戻る。ステップｎ１７で、サンプル数を計数するカウンタＣAが「５」になったときには、サンプル数の下限値である５個分のデータが収集されたので、ブロック数を計数するカウンタＣBをインクリメントし（ステップｎ１８）、５個分のデータの集計演算処理を行う。すなわち、ＣA、ΣＷｘ１、Σ（Ｗｘ１）2によって区間標準偏差Ｗｓ５´を算出し、Ｗｓ５´/√５によって区間平均値標準偏差Ｗｓ５を算出する（ステップｎ１９）。
【０１５１】
次に、取得した重量値をストアする上記シフトレジスタの左端から５個までのデータで誤差変動関数を算出し、区間傾向変動量ａ５を算出する。この区間傾向変動量ａ５は、絶対値とする（ステップｎ２０）。
【０１５２】
次に、区間平均値標準偏差Ｗｓ５と、区間傾向変動量ａ５とのそれぞれについて、最大値、最小値を更新する（ステップｎ２１）。ここで、最大値、最小値は、集計期間における、区間平均値標準偏差Ｗｓ５及び区間傾向変動量ａ５のそれぞれの最大値、最小値である。したがって、最初の１ブロック目は、区間平均値標準偏差Ｗｓ５及び区間傾向変動量ａ５のそれぞれの最大値、最小値をそれぞれストアする最大値及び最小値のレジスタには、上記ステップｎ１９，ｎ２０でそれぞれ算出された区間平均値標準偏差Ｗｓ５及び区間傾向変動量ａ５が、最大値及び最小値としてそれぞれストアされる。すなわち、最大値及び最小値が同じ値となる。
【０１５３】
次に、ステップｎ２２では、上記のようにして、図２の個別演算部１６で算出された区間平均値標準偏差Ｗｓ５及び区間傾向変動量ａ５の最大値及び最小値を、主演算制御部１７へ送信し、表示用テーブルにストアし、区間平均値標準偏差Ｗｓ５と区間傾向変動量ａ５とをそれぞれ積算し（ステップｎ２３）、各積算値を、ブロック数を計数するカウンタＣBで除算して集計期間における平均値を求め（ステップｎ２４）、主演算制御部１７へ送信して表示用テーブルにストアし、５個までのデータによる集計処理が完了したことを示すフラグＦ５に「１」をセットしてステップｎ１に戻る。
【０１５４】
上記ステップｎ１６において、５個までのデータによる集計演算処理が完了しているときには、図９のステップｎ２７に移る。図９のステップｎ２７では、６個までのデータによる集計演算処理が完了していることを示すフラグＦ６が「０」にクリヤされているか否か、すなわち、６個までのデータによる集計演算処理が完了していないか否かを判断し、完了していないときには、ステップｎ２８の６個までのデータの集計演算処理に移り、完了しているときには、ステップｎ３０に移る。
【０１５５】
ステップｎ２８の６個までのデータの集計演算処理では、先ず、６個分の集計データである、ＣＡ、ΣＷｘ１、Σ（Ｗｘ１）2によって区間標準偏差Ｗｓ６´を算出し、Ｗｓ６´/√６によって区間平均値標準偏差Ｗｓ６を算出する（ステップｎ２８−１）。
【０１５６】
シフトレジスタの左端から６個までのデータで誤差変動関数を算出し、区間傾向変動量ａ６を算出する（ステップｎ２８−２）。この区間傾向変動量ａ６は、絶対値とする。
【０１５７】
次に、区間平均値標準偏差Ｗｓ６と、区間傾向変動量ａ６とのそれぞれについて、最大値、最小値を更新し（ステップｎ２８−３）、主演算制御部１７へ送信し、表示用テーブルにストアし（ステップｎ２８−４）、区間平均値標準偏差Ｗｓ６と区間傾向変動量ａ６とをそれぞれ積算し（ステップｎ２８−５）、各積算値を、ブロック数を計数するカウンタＣBで除算して集計期間における平均値を求め（ステップｎ２８−６）、主演算制御部１７へ送信して表示用テーブルにストアし（ステップｎ２８−７）、６個までのデータによる集計演算処理が完了したことを示すフラグＦ６に「１」をセットし（ステップｎ２９）、ステップｎ１に戻る。
【０１５８】
上記ステップｎ２７において、６個までのデータによる集計演算処理が完了しているときには、ステップｎ３０に移り、７個までのデータによる集計演算処理が完了しているか否かを判断し、完了しているときには、図１０のステップｎ３３に移り、完了していないときには、ステップｎ３１の７個までのデータによる集計演算処理に移る。この７個までのデータによる集計演算処理は、上記６個までのデータによる集計演算処理と基本的に同様であり、７個までのデータによる集計演算処理が終了すると、フラグＦ７に「１」をセットし（ステップｎ３２）、ステップｎ１に戻る。
【０１５９】
ステップｎ３０において、７個までのデータによる集計演算処理が完了しているときには、図１０のステップｎ３３に移り、８個までのデータによる集計演算処理が完了しているか否かを判断し、８個までのデータによる集計演算処理が完了しているときには、ステップｎ３６に移り、完了していないときには、ステップｎ３４の８個までのデータによる集計演算処理に移る。
【０１６０】
以下、同様にして、９個、１０個、…、１５個までのデータによる集計演算処理を行い、ステップｎ５４において、上限値ＮＵである１５個までのデータによる集計演算処理が完了し、１ブロック分の集計が完了したと判断されたときには、カウンタＣAを「０」にクリヤし（ステップｎ５７）、重量値の積算値ΣＷｘ１、重量値の二乗の積算値Σ（Ｗｘ１）2を「０」にクリヤし（ステップｎ５８）、カウンタＣBの計数値、すなわち、集計演算処理済みのブロック数を、主演算制御部１７へ送信して表示し（ステップｎ５９）、集計演算処理の完了を示す各フラグＦ５，Ｆ６，…，Ｆ１５を「０」にクリヤして図８のステップｎ１６に戻る（ステップｎ６０）。
【０１６１】
以上のようにして、調整運転では、サンプル数毎に、区間平均値標準偏差の最大値、最小値、平均値、及び、区間傾向変動量の最大値、最小値、平均値が算出されて操作設定表示器１２に表示される。
【０１６２】
次に、調整運転によってサンプル数Ｎ１が選択されて設定された後のユーザによる稼働運転時の動作を図１１のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、上記ように各計量ホッパ６毎に行われる。
【０１６３】
先ず、ステップｎ１０１では、稼働運転がＯＮされているか否かを判断し、ＯＮされていないときには、シフトレジスタをクリヤして終了する（ステップｎ１０１）。
【０１６４】
稼働運転がＯＮされているときには、計量ホッパ６の重量値を読取り（ステップｎ１０２）、読取った重量値Ｗｘが、零付近検出レベルＷｚｔ１未満であるか否かを判断し、零付近検出レベルＷｚｔ１未満でないときには、ステップｎ１０５に移り、零付近検出レベルＷｚｔ１未満であるときには、計量ホッパ６が空の状態を経たことを示すフラグＦ０を「１」にセットしてステップｎ１０５に移る（ステップｎ１０４）。
【０１６５】
ステップｎ１０５では、フラグＦ０が「１」であるか否かを判断し、「１」でないときには、ステップｎ１０１に戻り、「１」であるときには、ステップｎ１０６に移り、読取った重量値Ｗｘが、物品が載置されたことを示す物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きいか否かを判断し、物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きくないときには、ステップｎ１０１に戻り、物品載置検出レベルＷｚｔ２より大きいときには、計量ホッパ６が空の状態を経たことを示すフラグＦ０を「０」にクリヤし（ステップｎ１０７）、安定待ちタイマによる時間が経過して安定した重量値を再度読み込み（ステップｎ１０８，ｎ１０９）、ステップｎ１１０では、シフトレジスタを右シフトして最新の重量値Ｗｘを左端にストアする。
【０１６６】
次に、制御を開始可能か否か、すなわち、シフトレジスタにＮ１個以上のデータがあるか否かを判断し（ステップｎ１１１）、Ｎ１個以上のデータがないときには、ステップｎ１０１に戻り、Ｎ１個以上のデータがあるときには、制御演算できるデータが揃っているので、Ｎ１個の標準偏差を求め、最新のＮ１個のデータで誤差変動関数を求める。更に、傾向変動量ａを求め（ステップｎ１１２）、図１２のステップｎ１１４に移る。この傾向変動量ａは、極性を有する。
【０１６７】
次に、図１２のステップｎ１１４では、平均値、標準偏差、極性付きの傾向変動量ａを主演算制御部１７へ送信し、表示させる。
【０１６８】
次に、傾向変動量ａによって、次回の予測供給重量誤差ｅ´を求める。求めた予測供給重量誤差ｅ´によって、次回の供給重量値ｙを求め、リニアフィーダ４のフィーダ操作量Ｙｘを算出し（ステップｎ１１５）、フィーダ操作量Ｙｘを、主演算制御部１７へ送信してステップｎ１０１に戻る（ステップｎ１１６）。主演算制御部１７は、フィーダ操作量Ｙｘによってリニアフィーダ４による物品の供給量を制御する。
【０１６９】
以上のようにして稼働運転時には、傾向変動量ａによって、次回の予測供給重量誤差ｅ´を求め、予測供給重量誤差ｅ´をキャンセルするように次回の供給重量値ｙを求め、リニアフィーダ４のフィーダ操作量Ｙｘを算出して制御するので、傾向的な増減変動がある場合にも、正しく追従して制御することができる。
【０１７０】
上記実施形態では、計量ホッパ６への物品の供給重量誤差の傾向的な変動を示す誤差変動関数を、最小２乗法を使用して求めたが、他の方法を用いて求めるようにしてもよい。
【０１７１】
例えば、Ｎ１個のサンプル数の区間で１〜（Ｎ１／２）までの前半の区間の供給重量誤差の平均値と、（Ｎ１／２）〜Ｎ１までの後半の区間の供給重量誤差の平均値とを結ぶ直線を、誤差変動関数としてもよい。
【０１７２】
また、図１３に示すように、例えば、Ｎ１＝９個の供給重量誤差ｅ１〜ｅ９が発生した場合に、隣接する誤差の間の９個の変動量（傾き）ａ１〜ａ９の平均値をａとし、供給重量誤差ｅ０〜ｅ９の平均値をＥ、９回の誤差取得タイミングの平均値４．５によって（４．５，Ｅ）を通って平均の変動量ａの直線をもって誤差の動関数ｅを求めてもよい。
【０１７３】
計量ホッパで計量された物品が供給されるメモリホッパを設け、計量ホッパ及びメモリホッパの物品の重量に基づいて、組合せ演算を行うようにしてもよい。
【０１７４】
また、予め傾向変動量ａの絶対値に対する許容値ａｈを操作設定表示器１２において設定し、稼動運転時において各計量ホッパにおいて新たに傾向変動量ａが推定算出される度に許容値ａｈと比較し、算出された傾向変動量ａが許容値ａｈを超える場合は、物品の性状変化や供給装置における物品量の減量など、何らかの異常で追従制御が精確に行われず、組合せ精度が低下する虞があるとして警報する制御追従性警報手段を備えると、作業者は傾向変動量の数値を逐次確認する必要が無く、好都合である。
【符号の説明】
【０１７５】
１      組合せ秤
２      供給装置
３      メインフィーダ（分散フィーダ）
４      リニアフィーダ  （直進フィーダ）
４ａ    リニアフィーダトラフ
４ｂ    加振器
５      供給ホッパ
６      計量ホッパ
１１    重量センサ
１２    操作設定表示器
１７    主演算制御部
１８    記憶部
１９    振動制御回路部
２１    制御部
【図１】
2015118063.tif 000003
【図２】
2015118063.tif 000004
【図３】
2015118063.tif 000005
【図４】
2015118063.tif 000006
【図５】
2015118063.tif 000007
【図６】
2015118063.tif 000008
【図７】
2015118063.tif 000009
【図８】
2015118063.tif 000010
【図９】
2015118063.tif 000011
【図１０】
2015118063.tif 000012
【図１１】
2015118063.tif 000013
【図１２】
2015118063.tif 000014
【図１３】
2015118063.tif 000015
【図１４】
2015118063.tif 000016