実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る組合せ計量装置1の全体構成を示す図である。また、図2は本組合せ計量装置1が備える制御部8の構成を示すブロック図であって、図3,4は制御部8が備える情報取得部86及び投入重量決定部82の構成をそれぞれ示すブロック図である。
図1に示されるように、組合せ計量装置1は、クロスフィーダ2と、分散フィーダ3と、複数のヘッド4とを備えている。組合せ計量装置1は、例えば14個のヘッド4を備えており、これらのヘッド4は上面視上で円環状に配置されている。そして、各ヘッド4は放射フィーダ5、プールホッパ6及び計量ホッパ7を備えている。また、組合せ計量装置1は、これらの構成要素を主に制御するための構成として、制御部8と、RAM9と、ROM10と、記憶装置11とを備えている。更に組合せ計量装置1は、オペレータとのインタフェースとして各種情報を画面表示する表示部12と、オペレータからの指示を入力するための操作部13とを備えている。
本実施の形態1に係る操作部13は、キーボード及びマウスから構成されているが、タッチパネルディスプレイなどのように表示部12と兼用されるものであってもよい。なお図示を省略しているが、組合せ計量装置1には、計量ホッパ7から排出された被計量物が投入される集合排出シュートも設けられている。
このような構成により、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1は、菓子や果物といった個々の重量が異なる被計量物を、許容範囲内の合計重量となるように組み合わせて袋詰めする装置として利用される。なお、同様の目的で用いられる箱詰め装置や瓶詰め装置などにももちろん利用することができる。
クロスフィーダ2は、組合せ計量装置1に供給された被計量物が載置されるトラフ20と、トラフ20を所定の方向に駆動する駆動機構21とから構成されている。クロスフィーダ2は、駆動機構21によりトラフ20を所定の方向に駆動させることによって、組合せ計量装置1に供給された被計量物(トラフ20に載置された被計量物)を分散フィーダ3に向けて搬送する。なお、本実施の形態1に係る駆動機構21は、制御部8からのON・OFF制御信号に基づいて駆動される。
分散フィーダ3は、クロスフィーダ2から供給される被計量物が載置される分散テーブル30と、分散テーブル30を保持するベース31とから構成されている。分散テーブル30は、上面が略円錐形状であって、図1に矢印で示されるように、クロスフィーダ2によって搬送された被計量物が上面の頂点付近に供給される。また分散テーブル30は、ベース31によって所定の位置に保持されるとともに振動駆動される。
このような分散テーブル30の振動駆動によって、分散テーブル30に搬送され載置された被計量物は、図1に矢印で示されるように、上面周方向に分散しつつ経方向に移動して、各ヘッド4の放射フィーダ5に搬送される。なお、分散フィーダ3の振動制御は制御部8によって行われる。
複数の放射フィーダ5は、分散テーブル30の円形の縁の周囲に沿って配置されており、それぞれ、分散フィーダ3から被計量物を受け取って搬送するフィーダ部50と駆動機構51とを備えている。各放射フィーダ5では、駆動機構51がフィーダ部50を所定の時間、所定の振幅で振動駆動させることよって、フィーダ部50が受け取った被計量物を所定の方向に搬送して、対応するプールホッパ6に搬入する。フィーダ部50での振動強度(振動振幅)及び振動時間は、駆動機構51が制御部8からの制御信号に基づいて変更可能とされており、フィーダ部50での振動強度及び振動時間を調整することにより、放射フィーダ5の搬送量を制御することができる。
各プールホッパ6は、対応する放射フィーダ5の先端部の下方に配置されており、その放射フィーダ5から供給される被計量物を一時的に保持する。そして、各プールホッパ6は、制御部8からの制御信号に基づいて、図示していない開閉ゲートを所定のタイミングで開くことによって、対応する計量ホッパ7に保持している被計量物を投入する。
各計量ホッパ7は、対応するプールホッパ6の直下に配置されており、そのプールホッパ6から供給される被計量物を保持する。そして、各計量ホッパ7にはロードセル(図示せず)が設けられており、かかるロードセルは計量ホッパ7が保持した被計量物の重量を計量し、その計量結果を計量信号として制御部8に出力する。また、各計量ホッパ7は、制御部8からの制御信号に基づいて、図示していない開閉ゲートを開くことにより排出動作を行い、保持した被計量物を集合排出シュートに投入する。
このように、複数の計量ホッパ7は、複数に振り分けられた被計量物がそれぞれ投入され、投入された被計量物を排出することが可能なホッパとして機能しつつ、当該ホッパに投入された被計量物の重量を計量する計量部として機能する。
集合排出シュートは、後述する組合せ演算により選択された計量ホッパ7から排出される被計量物を、一箇所に集合して下方に排出する。そして、集合排出シュートから排出された被計量物は、後続の包装装置等へ供給される。
なお、上述の説明からも理解できるように、組合せ計量装置1では、各計量ホッパ7と各放射フィーダ5とが一対一で対応付けられていることから、各計量ホッパ7に保持されている被計量物が、いずれの放射フィーダ5によって搬送された被計量物であるかを制御部8において判別可能となっている。
また、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1において、被計量物の分散方向とは、分散フィーダ3から計量ホッパ7までの被計量物の搬送方向であって、「被計量物の分散方向間の分布状況」とは、分散方向に垂直な方向における被計量物のバラツキをいい、複数の計量ホッパ7における、ある瞬間での被計量物の投入重量の差に影響を与える。
制御部8は、CPUやDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などから構成されており、図示しないインターフェイス回路およびバス配線を介して、組合せ計量装置1のその他の構成要素と接続されている。制御部8は、ROM10に記憶されているプログラムをRAM9上に読み出し、当該プログラムに従って所定の演算などを行うことにより、組合せ計量装置1のその他の構成要素を制御する。
記憶装置11は、各種データを保存しておく装置であって、読み書き可能なハードディスク装置などが該当するが、CD−ROM読み取り装置やカードリーダなどのように、可搬性を有する記録媒体(CD−ROM、メモリカード)を用いる装置であってもよい。
次に、図2〜4を参照して制御部8の構成について詳細に説明する。図2に示されるように、制御部8は、ホッパ選択部80、状況判定部81、投入重量決定部82、パラメータ設定部83、計量信号処理部84、動作モード判定部85、情報取得部86、演算部87及び放射フィーダ制御部88を備えており、これらの構成要素は、制御部8が前述のプログラムに従って動作することにより実現される機能要素である。
計量信号処理部84は、各計量ホッパ7から出力される、アナログ信号の計量信号を増幅してディジタル信号に変換する。そして、計量信号処理部84は、ディジタル信号に変換後の計量信号をフィルタリングして、フィルタリング後の計量信号を示す計量データ100を生成しRAM9に記憶する。従って、計量データ100は各計量ホッパ7に投入されている被計量物の重量を示している。
ここで、プールホッパ6から計量ホッパ5に被計量物が投入されると当該計量ホッパ5には機械的振動が作用するため、フィルタリングを実行しても被計量物の重量がすぐには安定せず、そこから出力される計量信号も振動し安定するまである程度の時間が必要となる。本実施の形態1に係る計量信号処理部84では、計量信号が安定しているか否かに関わらず、後述する組合せ演算を1分間に予め設定された回数実行している。従って、計量データ100には、安定していない計量信号を示すデータが含まれることもあり、このような安定していない計量信号を用いて組合せ演算を行うと正確な演算結果を得ることができない。
そこで、本実施の形態1に係る計量信号処理部84では、フィルタリング直後に計量信号が安定しているか否かを判定し、その判定結果を示すデータを計量データ100に含めてRAM9に記憶している。そして、組合せ演算時にこの判定結果を参照することによって、安定していない計量信号を用いることを回避している。このように、計量信号処理部84は、各計量ホッパ7で計量された被計量物の重量の安定を判定する重量安定判定部としても機能する。
なお、計量信号が安定しているか否かの判定は、例えば、計量信号を複数回サンプリングし、そのサンプリング値がすべて同一であるか否かを確認することによって行うことができる。
ホッパ選択部80は、RAM9内の計量データ100に基づいて、被計量物の重量の組合せ演算を行う。具体的には、計量データ100が示す、複数の計量ホッパ7内の被計量物の重量の中から、目標合計重量となる重量の組合せ、あるいはそれが存在しなければ予め設定された許容範囲内であって目標合計重量に最も近い重量の組合せを求める。そして、ホッパ選択部80は、計量ホッパ7の中から、求めた組合せを構成する重量の被計量物を保持する各計量ホッパ7を選択し、選択した計量ホッパ7に開閉ゲートを開かせるための制御信号を出力する。なお、許容範囲の下限として例えば目標合計重量が設定される。
これにより、複数の計量ホッパ7のうち排出動作を行うホッパが組合せ演算の結果に基づいて選択され、選択された各計量ホッパ7内の被計量物が集合排出シュートに排出される。この結果、所定の許容範囲内の重量を示す被計量物が包装装置等に送られる。以後、組合せ演算の結果により選択された各計量ホッパ7から排出される被計量物の合計重量を「組合せ重量Wc」と呼び、その目標重量である上述の目標合計重量を「目標組合せ重量Wct」と呼ぶ。
更に、ホッパ選択部80は、組合せ演算の結果を示す履歴データ101を生成して、RAM9に書き込む。履歴データ101には、計量サイクルごとの、計量ホッパ7に実際に投入された被計量物の重量(以後、「投入重量Wt」と呼ぶ)を示すデータと、計量サイクルごとの参加ホッパ数Npを示すデータとが含まれる。
ここで「参加ホッパ数Np」とは、本組合せ計量装置1に搭載されている計量ホッパ7のうち、1回の組合せ演算に実際に参加した計量ホッパ7の数を意味している。言い換えれば、1回の組合せ演算で実際に使用された各重量を示す被計量物を保持する計量ホッパ7の数を意味している。本組合せ計量装置1では、1回の組合せ演算に参加する計量ホッパ7の数は、計量ホッパ7の総数Ntotalよりも少なくなり、更にその数は変化することがある。以下に、その原因を説明する。
まず、第1の原因としては、本組合せ計量装置1では、制御部8の演算能力の制約により、組合せ演算に参加できる計量ホッパ7の最大数(以後、「最大参加可能ホッパ数Ncmaxと呼ぶ)、言い換えれば、ホッパ選択部80が選択可能な計量ホッパ7の最大数が、例えば10個に制限されていることが挙げられる。この制限によって、本実施の形態1のように計量ホッパ7の総数Ntotalが10個よりも大きい場合であっても、組合せ演算には最大で10個の計量ホッパ7しか参加できず、ホッパ選択部80は最大で10個の計量ホッパ7からしか選択できない。このため、本実施の形態1では、1回の組合せ演算に参加する計量ホッパ7の数が計量ホッパ7の総数Ntotalよりも少なくなる。なお、本実施の形態1とは異なり、計量ホッパ7の総数Ntotalが10個よりも少ない場合には、最大参加可能ホッパ数Ncmaxよりも計量ホッパ7の総数Ntotalが小さくなるため、組合せ演算に参加する計量ホッパ7の数に関してこのような制限は無い。
次に第2の原因としては、組合せ計量装置1の動作モードが挙げられる。本組合せ計量装置1では、動作モードとして、ホッパ選択部80で選択された計量ホッパ7が次回の計量サイクルにおいて組合せ演算に参加できないダブルシフトモードと、ホッパ選択部80で選択された計量ホッパ7が次回及び次々回の計量サイクルにおいて組合せ演算に参加できないトリプルシフトモードと、ホッパ選択部80で選択された計量ホッパ7であっても次回の計量サイクルでの組合せ演算に参加することがあるシングルシフトモードとが存在し、ダブルシフトモード及びトリプルシフトモードでの動作が第2の原因となる。
例えば、本実施の形態1のように計量ホッパ7の総数Ntotalが14個の場合のダブルシフトモードにおいては、ある計量サイクルでホッパ選択部80が5個の計量ホッパ7を選択した場合、次回の計量サイクルでの組合せ演算では9(=14−5)個の計量ホッパ7しか参加することができない。従って、ホッパ選択部80は、9個の計量ホッパ7からの被計量物の重量を用いて組合せ演算を行うことになる。なお、本例では上述のように最大参加可能ホッパ数Ncmaxは10個に制限されているため、ある計量サイクルで3個の計量ホッパ7しか選択されていない場合には、次回の計量サイクルでの組合せ演算では11(=14−3)個ではなく、10個の計量ホッパ7しか参加することができない。
このように、本組合せ計量装置1がダブルシフトモードあるいはトリプルシフトモードで動作する場合であっても、1回の組合せ演算に参加する計量ホッパ7の数が、計量ホッパ7の総数Ntotalよりも少なくなることがあり、選択される計量ホッパ7の数に応じて、次回の組合せ演算に参加できる計量ホッパ7の数が変化することがある。なお、このようなダブルシフトモードあるいはトリプルシフトモードとなる理由は後述する。また、ダブルシフトモードやトリプルシフトモードなどのシングルシフトモード以外の動作モードを以後単に「その他の動作モード」と呼ぶことがある。
以上のような第1及び第2の原因により、組合せ演算に実際に参加する計量ホッパ7の数は変化することがあり、その結果、上記履歴データ101に含まれる、参加ホッパ数Npを示すデータも変化することがある。
動作モード判定部85は、本組合せ計量装置1がシングルシフトモードで動作するか、その他の動作モードで動作するかを判定し、その判定結果を示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。
情報取得部86は、図3に示されるように、参加可能ホッパ数取得部860と、参加ホッパ数取得部861と、投入状況取得部862と、フィーダ設定取得部863とを備え、ヘッドデータ106を生成してRAM9に書き込む。ヘッドデータ106は、参加ホッパ数Npに関する情報(以後、「参加ホッパ数情報」と呼ぶ)を示す参加ホッパ数データ107と、シングルシフトモード時における1回の組合せ演算に参加することが可能なホッパ数(以後、「参加可能ホッパ数Nc」と呼ぶ)に関する情報を示す参加可能ホッパ数データ108と、計量ホッパ7に対する被計量物の投入状況に関する情報(以後、「投入状況情報」と呼ぶ)を示す投入状況データ109と、放射フィーダ5の駆動振幅及び駆動時間の設定に関する情報(以後、「放射フィーダ設定情報」と呼ぶ)を示すフィーダ設定データ110とが含まれている。
参加可能ホッパ数取得部860は、動作モードデータ105がシングルシフトモードを示す場合、オペレータが操作部13を介して入力するホッパ数初期データ112に基づいて参加可能ホッパ数データ108を生成してRAM9に書き込む。ここで「ホッパ数初期データ」とは、最大参加可能ホッパ数Ncmaxを示すデータと、計量ホッパ7の総数Ntotalを示すデータとを含むものである。
参加可能ホッパ数取得部860は、計量ホッパ7の総数Ntotalが最大参加可能ホッパ数Ncmaxよりも大きい場合には、最大参加可能ホッパ数Ncmaxを参加可能ホッパ数Ncとし、計量ホッパ7の総数Ntotalが最大参加可能ホッパ数Ncmax以下の場合には、計量ホッパ7の総数Ntotalを参加可能ホッパ数Ncとして参加可能ホッパ数データ108を生成する。
参加ホッパ数取得部861は、動作モードデータ105がその他の動作モードを示す場合、履歴データ101に含まれる参加ホッパ数Npを示すデータに基づいて参加ホッパ数データ107を生成してRAM9に書き込む。投入状況取得部862は履歴データ101に含まれる投入重量Wtを示すデータに基づいて投入状況データ109を生成してRAM9に書き込む。フィーダ設定取得部863は後述するパラメータデータ104に基づいてフィーダ設定データ110を生成してRAM9に書き込む。
演算部87は、動作モードデータ105がシングルシフトモードを示す場合には参加可能ホッパ数データ108に基づいて、その他の動作モードを示す場合には参加ホッパ数データ107及び投入状況データ109に基づいて目標選択ホッパ数Nstを示す目標選択ホッパ数データ111を生成してRAM9に書き込む。ここで「目標選択ホッパ数Nst」とは、ホッパ選択部80で選択される計量ホッパ7の数(以後、「選択ホッパ数Ns」と呼ぶ)の目安となるものであって、後述するように、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる確率に基づいて計算される。
状況判定部81は、情報取得部86によって取得された投入状況データ109及びフィーダ設定データ110に基づいて、分散フィーダ3によって分散された被計量物の分布状況を判定して、その判定結果を示す判定データ102を生成しRAM9に書き込む。
投入重量決定部82は、図4に示されるように、最大補正値取得部820と、補正値取得部821と、目標値演算部822とを備えており、判定データ102に応じて、複数の計量ホッパ7のそれぞれに対する被計量物の投入重量の目標値(以後、「目標投入重量Wtt」と呼ぶ)を割り当て、各計量ホッパ7とそれぞれに割り付けられた目標投入重量Wttとを示す目標投入重量データ103を生成してRAM9に書き込む。なお、投入重量決定部82は、目標選択ホッパ数Nstをも用いて目標投入重量Wttを決定する。
パラメータ設定部83は、目標投入重量データ103に応じて、各計量ホッパ7に被計量物を搬送するための各放射フィーダ5の搬送力を制御するパラメータ(以下、「搬送力パラメータ」と呼ぶ)を演算し、搬送力パラメータを示すパラメータデータ104を生成してRAM9に書き込む。搬送力パラメータは、各放射フィーダ5での振動振幅に関する振幅パラメータAと駆動時間に関する時間パラメータTとから構成される。なお、パラメータ設定部83は、パラメータデータ104を生成すると、旧パラメータデータ104を消去することなく、新たにそれをRAM9に書き込む。従って、RAM9には最新のパラメータデータ104とともに過去のパラメータデータ104も保存される。
放射フィーダ制御部88は、RAM9内のパラメータデータ104に基づいて放射フィーダ5における駆動機構51の動作制御を行い、これによってフィーダ部50が振動する。
このように、本組合せ計量装置1では、振幅パラメータA及び時間パラメータTを用いて、各放射フィーダ5の駆動振幅と駆動時間とを制御することが可能であり、これにより、放射フィーダ5の搬送力を容易に制御することができる。なお、図示していないが、制御部8にはクロスフィーダ2及び分散フィーダ3の動作制御を行う機能ブロックも設けられている。
本組合せ計量装置1には、オペレータによる操作部13の操作によって初期設定情報が入力される。入力された初期設定情報は制御部8に通知され、制御部8は受け取った初期設定情報を示す初期設定データを生成して記憶装置11に書き込む。この初期設定データには、目標組合せ重量Wctを示すデータ、各計量ホッパ7に対する目標投入重量データ103の初期値、放射フィーダ5を制御するためのパラメータデータ104の初期値、上述のホッパ数初期データ112、組合せ計量装置1の能力に関する情報を示す能力データなどが含まれている。なお、能力データについては後で詳細に説明する。
以上のような構成を成す本組合せ計量装置1においては、被計量物がクロスフィーダ2、分散フィーダ3、放射フィーダ5及びプールホッパ6を経て、各計量ホッパ7に投入される。そして、組合せ演算が実行され、その結果に基づいて排出動作を行う計量ホッパ7が選択される。選択された計量ホッパ7は、集合排出シュートに被計量物を排出し、これによって空となった計量ホッパ7には再度被計量物が投入される。そして、再度組合せ演算が実行され、以後同様の動作が繰り返して実行される。なお、1回の計量サイクルは、計量ホッパ7から被計量物が排出されることによって完了し、計量ホッパ7による被計量物の排出後、次の計量サイクルが開始する。
次に、ホッパ選択部80が行う組合せ演算について詳細に説明する。図5は組合せ演算処理を示すフローチャートである。図5に示されるように、ステップs1において、ホッパ選択部80は、計量データ100に含まれる、計量信号が安定しているか否かの判定結果を示すデータに基いて、計量信号が安定している計量ホッパ7を認識し、更にその数(以後、「安定ホッパ数Nss」と呼ぶ)を取得する。
そして、ステップs2において、以下の条件式(1)を満足するかどうかを判定する。
ステップs2において条件式(1)が満足されると、ステップs3において、ホッパ選択部80は、計量信号が安定している計量ホッパ7の中から、最大参加可能ホッパ数Ncmaxと同じ個数の計量ホッパ7を選ぶ。
ここで、本組合せ計量装置1のヘッド4には番号1〜N(N=Ntotal)がそれぞれ割り当てられており、放射フィーダ5、プールホッパ6及び計量ホッパ7にも、それらが属するヘッド4の番号と同じ番号が割り当てられている。ホッパ選択部80は、各計量ホッパ7について組合せ演算に参加させた回数をカウントし、その情報を計量ホッパ7の番号とともに履歴データ101に含めてRAM9に書き込む。この各計量ホッパ7についての組合せ演算に参加させた回数は、対応する計量ホッパ7が被計量物の排出動作を行うとリセットされる。そして、上記ステップs3では、履歴データ101を参照して過去の組合せ演算に参加させた回数が多いもの順に、つまり被計量物の滞留回数が多いもの順に計量ホッパ7を選ぶ。
ステップs3が実行されると、ステップs4において、ホッパ選択部80は、選んだ計量ホッパ7を組合せ演算に参加させる。つまり、選んだ計量ホッパ7からの被計量物の重量を用いて組合せ演算を行う。
一方、ステップs2において条件式(1)が満足されないと、ステップs5において、ホッパ選択部80は、計量信号が安定している計量ホッパ7をすべて組合せ演算に参加させる。
以上のように、本実施の形態1では、各計量ホッパ7で計量された重量のうち安定している重量のみが用いられて組合せ演算が行われる。従って、正確な組合せ演算結果を得ることができる。また、各計量ホッパ7から出力される計量信号のすべてが安定している場合、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1では、常に安定ホッパ数Nss>最大参加可能ホッパ数Ncmaxとなるため、ステップs3で選ばれる計量ホッパ7の数は10個となる。従って、連続する2つの計量サイクルにおいて参加可能ホッパ数Ncは互いに一致する。
本実施の形態1に係るホッパ選択部80は、実際に計量信号が安定している計量ホッパ7を組合せ演算に参加させているため、計量信号がそれが出力される計量サイクルにおいて安定しない場合には、ある計量サイクルで組合せ演算に参加した計量ホッパ7がその次の回の計量サイクルで参加できない場合がある。このような動作モードが上述のダブルシフトモードである。また、計量ホッパ7から出力された計量信号がその計量サイクルのみならず次回の計量サイクルにおいても安定しない場合には、ある計量サイクルにおいて組合せ演算に参加した計量ホッパ7が次回及び次々回の計量サイクルで参加できない場合も生じる。このような動作モードが上述のトリプルシフトモードである。そして、各計量ホッパ7から出力される計量信号のすべてが安定しており、連続する2つの計量サイクルにおいて組合せ演算に参加可能な計量ホッパ7の数が一致する動作モードがシングルシフトモードである。
このように、本実施の形態1では、各計量サイクルにおいて、実際に計量信号が安定している計量ホッパ7を組合せ演算に参加させることによって、動作モードが結果的にシングルシフトモードやダブルシフトモード、あるいはトリプルシフトモードとなる。
次に、本組合せ計量装置1において、動作開始から放射フィーダ5の動作条件の調整までの一連の動作について詳細に説明する。図6は、かかる一連の動作を示すフローチャートである。
まず、組合せ計量装置1では動作が開始すると初期設定が実行される(図示せず)。初期設定では、制御部8が上述の初期設定データを記憶装置11から読み出してRAM9に書き込む。
初期設定が終了すると、図6に示されるように、ステップs11において、被計量物の搬送が開始し、制御部8がクロスフィーダ2、分散フィーダ3、放射フィーダ5及びプールホッパ6を制御することによって、各計量ホッパ7に被計量物が投入される。
計量ホッパ7は投入された被計量物の重量を計量して、その結果を示す計量信号を制御部8の計量信号処理部84に送る。そして、計量信号処理部84は、受け取った計量信号に対して増幅処理、デジタル変換処理、及びフィルタリング処理を順次実行し、計量データ100を生成してRAM9に書き込む。
次に、ステップs12において組合せ計量処理が実行される。組合せ計量処理では、まず、動作モード判定処理が行われる。この動作モード判定処理では、制御部8の動作モード判定部85が、RAM9内の初期設定データに含まれる能力データに基づいて組合せ計量装置1の動作モードを判定する。能力データには、組合せ計量装置1が1秒間に行う組合せ演算の回数Na(例えばNa=120回/秒)、ホッパディレイ時間td、ホッパ安定時間ts、フィルタ時間tf、及び組合せ演算時間tcを示すデータが含まれている。
ここで「ホッパディレイ時間td」とは、選択された計量ホッパ7が被計量物を排出する際の当該計量ホッパ7の開閉ゲートの開動作開始から、被計量物がその計量ホッパ7から排出され、その空となった計量ホッパ7にプールホッパ6が被計量物を投入する際の当該プールホッパ6の開閉ゲートの開動作開始までの時間を意味している。また「ホッパ安定時間ts」とは、プールホッパ6が被計量物を計量ホッパ7に投入する際の当該プールホッパの開閉ゲートの開動作開始から、被計量物がその計量ホッパ7に投入され、その被計量物が投入された計量ホッパ7が出力する計量信号が安定するまでの時間を意味している。また「フィルタ時間tf」とは、計量信号処理部84での計量信号のフィルタリングに必要な時間を意味しており、「組合せ演算時間tc」とは、ホッパ選択部80で行われる組合せ演算に必要な時間を意味している。
図7は動作モード判定処理を示すフローチャートである。図7に示されるように。ステップs21において、動作モード判定部85は以下の式(2)で表される時間tzを求める。
そして動作モード判定部85は、ステップs22において、以下の式(3)で表される時間tyを求める。
なお図8に、ホッパディレイ時間td、ホッパ安定時間ts、フィルタ時間tf、組合せ演算時間tc、及び時間ty,tzの関係を示しておく。
次に動作モード判定部85は、ステップs23において、組合せ計量装置1の能力に関する以下の条件式(4)を満足するかどうかを判定する。つまり、動作モード判定部85は、条件式(4)を満足するかどうかを判定する判定部として機能する。
条件式(4)が満足される場合には、動作モード判定部85は、ステップs25において、本組合せ計量装置1の動作モードがその他の動作モードであると判定し、それを示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。一方、条件式(4)が満足されない場合には、動作モード判定部85は、ステップs24において、本組合せ計量装置1の動作モードがシングルシフトモードであると判定し、それを示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。
上述の図8及び式(3)から理解できるように、時間tyは、ある一つの計量ホッパ7に着目した場合において、開閉ゲートの開動作開始から、被計量物を排出し、新たな被計量物が投入され、計量信号を出力し、その計量信号が安定して、フィルタリングが完了するまでに要する時間を示しており、組合せ計量装置1のうちのプールホッパ6、計量ホッパ7及び制御部8の能力を示していると言える。
また、図8及び式(2)から理解できるように、時間tzは、ある組合せ演算の結果に基づいて選択された計量ホッパ7の開閉ゲートの開動作開始から、次回の組合せ演算を開始するまでの時間を示しており、本組合せ計量装置1全体としての能力を示していると言える。
従って、図8に示されるように、時間tzよりも時間tyが大きい場合には、組合せ演算を1分間にNa回実行するようなタイミングで、計量信号に対するフィルタリングを実行して組合せ演算を開始すると、当該組合せ演算において安定していない計量信号を用いることとなり、正確な演算結果を得ることができない。従って、このような場合には、本組合せ計量装置1がダブルシフトモードあるいはトリプルシフトモードで動作するであろうと推定し、動作モードの判定結果として、その他の動作モードを示す動作モードデータ105を生成している。
一方、時間tyが時間tz以下の場合には、上記タイミングで計量信号に対するフィルタリングを実行して組合せ演算を開始すると、当該組合せ演算において安定していない計量信号が用いられることは無く、このような場合には、本組合せ計量装置1がシングルシフトモードで動作するであろうと推定し、シングルシフトモードを示す動作モードデータ105を生成している。
なお、能力データが示す時間tyは設計上のワースト値であるため、本組合せ計量装置1が実際に動作している最中の値とは異なることがある。従って、動作モードデータ105はその他の動作モードを示しているにも関わらず、実際の動作モードがシングルシフトモードである場合が生じ、動作モード判定部85で判定された動作モードが実際の動作モードと異なることがある。
以上のようにして動作モードが判定されると、組合せ計量処理では、ホッパ選択部80は、計量データ100を用いて組合せ演算を実行し、その結果に基づいて計量ホッパ7を選択する。
選択された計量ホッパ7は、ホッパ選択部80の制御によって、所定のタイミングで被計量物の排出動作を行い、これにより、目標組合せ重量Wctを示す被計量物、あるいは目標組合せ重量Wctに近い重量を示す被計量物が袋詰めされる。このとき、ホッパ選択部80により履歴データ101が生成されRAM9に記憶される。
次にステップs13において、制御部8は、1回の組合せ計量処理(ステップs12)が終了するたびに、本組合せ計量装置1に設けられた計量回数カウンタ(図1では図示せず)をインクリメントする。計量回数カウンタは、組合せ計量処理が実行された回数、言い換えれば計量サイクル数をカウントするカウンタである。
次にステップs14において、制御部8は計量回数カウンタの値が所定値Cに達しているかを判定し、所定値Cに達していない場合には、後述のステップs15〜s18の実行をスキップして処理を継続する。なお、本実施の形態1における組合せ計量装置1では、ステップs14での所定値Cを100回とするが、もちろんこれに限られるものではない。
一方、ステップs14において計量回数カウンタの値が100回に達している場合には、組合せ計量装置1はステップs15〜s18を実行する。すなわち、ステップs14によって、組合せ計量装置1では、組合せ計量処理(ステップs12)を100回行うごとに1回、ステップs15〜s18が実行される。
ステップs15では、サンプリング処理が実行される。サンプリング処理では、制御部8が履歴データ101から過去のデータのサンプリングを行い、サンプリングしたデータに基づいて演算を行う。以下に具体的に説明する。
制御部8の情報取得部86における投入状況取得部862は、履歴データ101から各計量ホッパ7の過去の計量結果を取得し、計量動作をC回行った間の投入重量Wtの標準偏差σn(n=1〜N)および平均値Xn(以後、「平均投入重量Xn」と呼ぶ)を各計量ホッパ7について演算する。そして、平均投入重量Xnと標準偏差σnに基づく情報を求める。具体的には、全計量ホッパ7の標準偏差σnの平均値σtと、全計量ホッパ7の平均投入重量Xnの平均値Xtとを求める。投入状況取得部862は、全計量ホッパ7についての平均投入重量Xn及び標準偏差σnと、それらに基づく情報である平均値Xt,σtとを投入状況情報として投入状況データ109を生成し、RAM9に書き込む。
なお、標準偏差σnや平均投入重量Xnにおける符号末尾の記号nは、それらの値に対応するヘッド4の番号を示している。例えば、平均投入重量X1及び標準偏差σ1は、1番ヘッド4に属する計量ホッパ7における平均投入重量及び標準偏差である。以後、符号末尾の記号nについては同様である。
また、ステップs15のサンプリング処理では、フィーダ設定取得部863がパラメータデータ104をRAM9内から読み出し、各放射フィーダ5の過去の振幅パラメータAnを取得する。そして、各放射フィーダ5について振幅パラメータAnの平均値RFAn(以後、「平均振幅パラメータRFAn」と呼ぶ)を求めるとともに、更に全放射フィーダ5の平均振幅パラメータRFAnの平均値RFAtを求める。また、フィーダ設定取得部863は、同様にして各放射フィーダ5の過去の時間パラメータTnを取得し、各放射フィーダ5について時間パラメータTnの平均値RFTn(以後、「平均時間パラメータRFTn」と呼ぶ)を求めるとともに、更に全放射フィーダ5の平均時間パラメータRFTnの平均値RFTtを求める。
フィーダ設定取得部863は、各放射フィーダ5についての平均振幅パラメータRFAn及び平均時間パラメータRFTnと、平均値RFAt,RFTtとを放射フィーダ設定情報としてフィーダ設定データ110を生成し、RAM9に書き込む。
更にサンプリング処理では、動作モードデータ105がその他の動作モードを示す場合、参加ホッパ数取得部861が履歴データ101から過去の参加ホッパ数Npを取得し、計量動作をC回行った間の参加ホッパ数Npの平均値Nppを求めて、これを参加ホッパ数情報として参加ホッパ数データ107を生成し、RAM9に書き込む。
サンプリング処理が終了すると、ステップs16において、組合せ計量装置1は目標投入重量設定処理を実行する。図9は、組合せ計量装置1が実行する目標投入重量設定処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップs31において、目標選択ホッパ数演算処理が行われる。図10はこの処理の詳細を示すフローチャートである。図10に示されるように、目標選択ホッパ数演算処理では、ステップs41において、演算部87が、動作モードデータ105が示す動作モードを認識する。動作モードデータ105がシングルシフトモードを示すとき、ステップs42において、演算部87は、参加可能ホッパ数データ108から参加可能ホッパ数Ncを取得する。そして、ステップs43において、演算部87は参加可能ホッパ数Ncの半分の値を求めて、この半分の値を目標選択ホッパ数Nstとする。
このように、動作モードデータ105がシングルシフトモードを示す時には、参加可能ホッパ数Ncの半分の値を目標選択ホッパ数Nstとし、この目標選択ホッパ数Nstを用いて各計量ホッパ7における目標投入重量Wttを決定することにより、目標組合せ重量Wctが得られる確率が向上する。なお、この理由については後で詳細に説明する。
一方、ステップs41において動作モードデータ105がその他の動作モードを示すととき、演算部87は、ステップs44において、投入状況データ109から平均値Xt,σtを、参加ホッパ数データ107から平均値Nppを取得する。そして演算部87は、ステップs45において、取得したこれらの値と以下の演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを求める。
上記から明らかなように、演算式(5)は、参加ホッパ数Npの平均値Nppと、平均投入重量Xn及び標準偏差σnに基づく情報である平均値Xt,σtとが代入されるパラメータを含む演算式である。そして、演算式(5)は、後述するように、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる確率に基づいて算出される。そのため、この演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを演算し、当該目標選択ホッパ数Nstを用いて被計量物の目標投入重量Wttを決定することにより、目標組合せ重量Wctが得られる確率を確実に向上することができる。なお、演算式(5)を求める方法については後で詳細に説明する。
目標選択ホッパ数演算処理が終了すると、図9のステップs32において、状況判定部81が、投入状況データ109及びフィーダ設定データ110を用いて以下の式(6)により各計量ホッパ7について指標αnを求める。
ここで、(Xn/Xt)は、全計量ホッパ7に対するn番目の計量ホッパ7の投入重量Wtの比率を示すものであり、比較的多くの被計量物が投入される計量ホッパ7ほど大きな値となる。したがって、指標αnは計量ホッパ7に投入される被計量物の計量ホッパ7間のバラツキを示す数値である。
組合せ計量装置1では、単に計量ホッパ7の投入重量Wtを比較しても、その結果が被計量物の分散方向間の分布状況によるものであるか、放射フィーダ5の搬送力によるものか判定することができない。
ここで、式(6)中の(RFAt/RFAn)×(RFTt/RFTn)は、全放射フィーダ5に対するn番目の放射フィーダ5の搬送力の比率の逆数を示すものであり、搬送力が小さい放射フィーダ5によって被計量物が搬送される計量ホッパ7ほど値が大きくなる。
したがって、指標αnは、各計量ホッパ7について、搬送力が小さいにもかかわらず、多くの被計量物が搬送される計量ホッパ7ほど大きな値を持つ。すなわち、指標αnは全計量ホッパ7に搬送された被計量物の計量ホッパ7間におけるバラツキ状況を示す指標であって、分散フィーダ3によって分散された被計量物の分散方向間の分布状況を示す指標である。
各計量ホッパ7について指標αnが求まると、状況判定部81は、ステップs33において指標βを演算する。状況判定部81は、以下の式(7)によって指標βを求める。
指標βは、全計量ホッパ7に対する投入重量Wtが小さく、かつそれに対する標準偏差が大きい場合に大きな値となる。すなわち、指標βは全計量ホッパ7に搬送された被計量物の計量サイクルごとのバラツキ状況を示す指標である。状況判定部81は、指標αn,βが求まると、指標αn,βを示す判定データ102を生成してRAM9に書き込む。
状況判定部81による被計量物の分布状況判定が終了すると、投入重量決定部82によって各計量ホッパ7の目標投入重量Wttを求める処理が開始される。ここで、本実施の形態1に係る目標投入重量Wttは計量ホッパ7ごとに設定されるため「目標投入重量Wttn」に書き改める。
まず、ステップs34において、投入重量決定部82の最大補正値取得部820が判定データ102に示される指標βに基づいて最大補正値SMaxを演算する。
本組合せ計量装置1では、原則、計量ホッパ7間の目標投入重量Wttnに意図的にバラツキを生じさせている。最大補正値SMaxは、そのバラツキ度合いを示しており、以下の式(8)で表現される基準目標投入重量Wrefに対して最大となる目標投入重量Wttnを求めるための補正値である。すなわち、最大補正値SMaxの値が大きい場合には、設定される目標投入重量Wttnの計量ホッパ7ごとの差が大きくなり、最大補正値SMaxが最小値「0」の場合には、全ての計量ホッパ7の目標投入重量Wttnが同一値となる。
ここで、仮に計量ホッパ7間で目標投入重量Wttnが同じである場合、各計量ホッパ7へ過剰な被計量物が供給された際には、全計量ホッパ7で投入重量Wtが目標投入重量Wttnを越える場合があり、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる重量の組合せが存在しないことが生じ得る。本実施の形態1では、これを防止するために、原則、計量ホッパ7間で目標投入重量Wttnにバラツキを生じさせている。
本実施の形態1においては、指標βが、β<0.2を満たし、投入重量Wtのバラツキが比較的少ない場合には以下の式(9)によって最大補正値SMaxを求める。
また、指標βが0.2≦β≦0.5を満たす場合には以下の式(10)によって最大補正値SMaxを求める。
そして、指標βが0.5<βを満たし、搬送重量のバラツキが比較的大きい場合には以下の式(11)によって最大補正値SMaxを求める。
このように、組合せ計量装置1の最大補正値取得部820は、状況判定部81の判定結果である、計量ホッパ7に搬送される被計量物の計量動作(計量サイクル)ごとのバラツキ状況(指標β)に応じて、最大補正値SMaxを演算して取得する。
図11は、指標βと最大補正値SMaxとの関係を示す図である。組合せ計量装置1において、指標βの値が小さい場合とは、ある1つの計量ホッパ7に注目した場合に、搬送される被計量物の重量が各計量サイクル毎に比較的安定している場合である。このような場合には、計量ホッパ7について設定されている目標投入重量Wttnと実際に搬送される被計量物の重量との誤差は小さくなる。一方、指標βの値が大きい場合は、計量ホッパ7について設定されている目標投入重量Wttnと、実際に搬送される被計量物の重量との誤差が比較的大きくなる。
図11から明らかなように、本組合せ計量装置1では、指標βが小さい場合に最大補正値SMaxを比較的大きな値に設定して、各計量ホッパ7に割り当てられる目標投入重量Wttnの差を大きくする。これにより、各計量サイクルにおいて、実際に計量ホッパ7に搬送される被計量物の重量に意図的なバラツキを与えることができ、効率的な組合せ演算を行うことができる。
一方、指標βが大きい場合には、最大補正値SMaxを比較的小さく設定して、各計量ホッパ7に割り当てられる目標投入重量Wttnの差を小さくする。これは、計量ホッパ7での投入重量Wtについて計量サイクル毎に大きなバラツキが生じている場合には、各目標投入重量Wttnに差を設けて、搬送しようとする被計量物の重量にさらにバラツキを与える必要はないからである。これにより、各計量サイクルにおいて、各計量ホッパ7での投入重量Wtについて計量ホッパ7間でのバラツキを適切な状態に抑制することができ、効率的な組合せ演算を行うことができる。
このように、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1では、計量動作中において、全計量ホッパ7に投入された被計量物の計量サイクルごとのバラツキ状況に応じて、各計量ホッパ7に割り当てられる目標投入重量Wttnの値を変更することができる。したがって、組合せ計量装置1の動作状況に応じた計量動作を行うことができることから、効率のよい計量動作を行うことができる。
最大補正値SMaxが求まると、図9のステップs35において、補正値取得部821は、指標αnの値に基づいて、各計量ホッパ7を降順にソートして、それぞれ順位づけを行う。指標αnは、先述のように被計量物の分散方向間の分布状況を示す指標であるから、この順位付けにより、他の分散方向に比べて多くの被計量物が分散されている方向に配置されている計量ホッパ7ほど高順位となる。以下、このときの計量ホッパ7の順位を順位m(1≦m≦N)とする。
次に、ステップs36において、補正値取得部821は、最大補正値取得部820により取得された最大補正値SMaxに基づいて、全計量ホッパ7のそれぞれについて、基準目標投入重量Wrefに対する補正値を演算する。なお、順位m(m=1)の計量ホッパ7の補正値は、最大補正値SMaxである。
補正値取得部821は、順位mの計量ホッパ7についての補正値Smを以下の式(12)により求める。
全順位mについて計量ホッパ7の補正値Smが求まると、ステップs37において、目標値演算部822が、補正値Smに基づいて、順位mの計量ホッパ7の目標投入重量Wptmを以下の式(13)により求める。
次に、目標値演算部822は、ステップs35において実行した指標αnに基づく順位付けを参照しつつ、目標投入重量Wptmを対応する計量ホッパ7の目標投入重量Wttnとして割り当てる。このようにして、目標値演算部822が各計量ホッパ7に割り当てる目標投入重量Wttnをそれぞれ演算する。そして、目標値演算部822は、各計量ホッパ7とそれぞれに割り付けられた目標投入重量Wttnとを示す目標投入重量データ103を生成してRAM9に書き込む。
ここで、ステップs34乃至ステップs37の処理を、組合せ計量装置1が、N(N=5)個の計量ホッパ7を備えている場合を例に具体的に説明する。図12は、この例におけるそれぞれの計量ホッパ7の指標αnを示す図である。また、この例において、指標βの値は「0.18」であったものとする。
まず、ステップs34が実行されると、指標β=0.18であることから、最大補正値SMaxは式(9)によって「0.45」と求まる。
次に、ステップs35が実行されることにより、指標αnに基づいてN個の計量ホッパ7の順位mが決定する。図13は、補正値取得部821による計量ホッパ7の順位付けの結果を示す図である。図13に示されるように、指標αnの値が大きい計量ホッパ7ほど高順位となる。
さらに、補正値取得部821が、ステップs36を実行して、順位1から順位5までの計量ホッパ7について、順次、式(12)により補正値Smを求める。図14は、順位mと補正値Smとの関係を示す図である。図14に示されるように、組合せ計量装置1では、各計量ホッパ7の補正値Smを、計量ホッパ7の数Nと最大補正値SMaxとによって定まる直線上に並ぶように求める。
各補正値Smが求まると、目標値演算部822は、式(13)により各目標投入重量Wptmを求める。さらに、目標値演算部822は、図13に示される関係に基づいて、求めた目標投入重量Wptmを各計量ホッパ7の目標投入重量Wttnとして割り当てる。ここに示す例では、順位1の計量ホッパ7は、図13に示される関係から3番目の計量ホッパ7であるから、補正値S1から求まる目標投入重量Wpt1「1.450・Wref」は、3番目の計量ホッパ7の目標投入重量Wtt3に割り当てられる。また、順位2の計量ホッパ7は、2番目の計量ホッパ7であるから、補正値S2から求まる目標投入重量Wpt2「1.225・Wref」は、2番目の計量ホッパ7の目標投入重量Wtt2に割り当てられる。
図15は、このようにして各計量ホッパ7に割り当てられた目標投入重量Wttnを示す図である。図16は、目標値演算部822により各計量ホッパ7に割り当てられた目標投入重量Wttnの分布状況を示す図である。図16に示されるように、組合せ計量装置1では、指標αnの値が最も大きく、多くの被計量物が存在していると判定された3番目の計量ホッパ7に最も大きい目標投入重量Wpt1が割り当てられている。逆に、指標αnの値が最も小さく、少しの被計量物しか存在していないと判定された1番目の計量ホッパ7に最も小さい目標投入重量Wpt5が割り当てられている。
このように、組合せ計量装置1では、計量動作中に、分散フィーダ3によって分散された計量物の分布状況に応じて各計量ホッパ7に割り当てる目標投入重量Wttnの分布状況を変更することができる。これにより、組合せ計量装置1が動作することにより、計量物の分布状況が変化した場合であっても、各計量ホッパ7の目標投入重量Wttnを適切に割り当てることができる。
組合せ計量装置1は、各計量ホッパ7の目標投入重量Wttnが設定されると、目標投入重量設定処理を終了して図6に示す処理に戻る。
目標投入重量設定処理が終了すると、ステップs17において、パラメータ設定部83が、目標投入重量データ103に基づいてパラメータデータ104を生成し、各放射フィーダ5の搬送力パラメータを変更する。
パラメータ設定部83は、新たに割り当てられた目標投入重量Wttnを用いて、n番目の計量ホッパ7に被計量物を搬送する放射フィーダ5の搬送力パラメータを補正するための補正値Enを以下の式(14)により求める。
次に、各補正値Enによって、各放射フィーダ5の搬送力パラメータ(振幅パラメータAn及び時間パラメータTn)を補正し、新たなパラメータデータ104を生成する。
これにより、以後、制御部8の放射フィーダ制御部88が各放射フィーダ5を制御する際には、新たに生成されたパラメータデータ104が参照され、放射フィーダ制御部88は、振幅パラメータAn及び時間パラメータTnに基づいて、n番目の放射フィーダ5を駆動制御することができる。
図6に示されるステップ17が実行されると、ステップs18において、制御部8は計量回数カウンタをリセットする。そして、ステップs19において、制御部8は計量動作を継続するかどうかを判断し、計量動作が継続される場合には、ステップs12が実行されて、以後同様の動作が繰り返される。
以上のように、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1では、組合せ計量装置1の動作中に、状況判定部81により分散フィーダ3によって分散された被計量物の分布状況を判定し、その判定結果に応じて、各計量ホッパ7のそれぞれに搬送すべき被計量物の重量となる目標投入重量Wttnを割り当てる。さらに、このようにして割り当てられた目標投入重量Wttnに応じて、各放射フィーダ5の搬送力を制御することにより、各計量ホッパ7に搬送される被計量物の重量とその計量ホッパ7の目標投入重量Wttnとの誤差を抑制することができるため、効率のよい計量動作を実現することができる。
特に、分散フィーダ3によって分散された被計量物の分散方向間の分布状況に応じて、各計量ホッパ7に割り当てる目標投入重量Wttnの分布状況を変更することにより、組合せ計量装置1が動作することによって、被計量物の分散方向間の分布状況が変化した場合であっても、各放射フィーダ5を適切に制御することができる。
また、計量ホッパ7間における被計量物のバラツキを示す指標αnに基づいて、判定を行うことにより、被計量物の分散方向間の分布状況を容易に判定することができる。
また、比較的多量の被計量物が分散されている方向の計量ホッパ7の目標投入重量Wttnを比較的大きい値とし、比較的少量の被計量物しか分散されていない方向の計量ホッパ7の目標投入重量Wttnを比較的小さい値とすることにより、実際に計量ホッパ7に搬送される被計量物の重量が目標投入重量Wttnとなる確率を向上させることができる。
また、計量ホッパ7に搬送された被計量物の計量サイクルごとのバラツキ状況に応じて、最大補正値SMaxを取得し、これによって各計量ホッパ7に割り当てる目標投入重量Wttnの値を変更することにより、さらに、効率のよい計量動作を実現することができる。
また、計量ホッパ7に搬送される計量物の計量動作ごとのバラツキを示す指標βに応じて、判定を行うことにより、被計量物の分散方向の分布状況を容易に判定することができる。
次に、選択ホッパ数Nsの目安となる目標選択ホッパ数Nstを上述のようにして求めた理由について説明する。
一般的に、各計量ホッパ7に対する被計量物の投入重量Wtの分布をNi(μi,σi 2)(i=1〜N、μi=Xn、σi=σn)で表現される正規分布で定義することができる。そして、q個の計量ホッパ7からr個の計量ホッパ7を取り出す(選択する)際の組合せの数はqCrであり、このときの組合せ重量Wcの母集団はそれぞれ、
で表される。ここで、jは1個からqCr個までの組合せのパターンを意味し、それぞれの場合の「μ1+μ2+・・・+μr」をμj、「σ1 2+σ2 2+・・・+σr 2」をσj 2とするとき、母集団Mjに対する組合せ重量xの確率密度関数fj(x)は以下の式(15)で表される。
従って、組合せ重量の範囲x〜x+Δxにおける確率pj(x)は、
となる。ここで、Δxは組合せ計量装置1における被計量物の重量に対する計量分解能であって、例えば0.1gである。
そして、μj、σj 2はk(=qCr)個の組合せにおいてそれぞれ存在することから、q個の計量ホッパ7からr個の計量ホッパ7を取り出す際の全組合せにおいて組合せ重量xが存在する確率Pr(x)は、
として表すことができる。従って、rが1〜qまで変化する場合におけるすべての組合せ、つまり、q個の計量ホッパ7を用いて組合せ演算を行う際のすべての重量の組合せにより、組合せ重量xが得られる確率Ptotal(x)は以下の式(18)のように表すことができる。
なお、q個の計量ホッパ7を用いて組合せ演算を行う際のすべての重量の組合せの総数Ncombは以下の式(19)で表される。
このように、確率Ptotal(x)は、q個の計量ホッパ7からの計量信号を用いて行う組合せ演算によって組合せ重量xが得られる確率を示している。言い換えれば、参加ホッパ数Npがq個の組合せ演算において組合せ重量xが得られる確率を示している。
図17は、上記式(18)を用いたシミュレーションによって求められた、シングルシフトモード時における組合せ重量xの確率分布を示す図である。図17では、q=10個、つまり参加ホッパ数Npが10個であって、μi=10g、つまりすべての平均投入重量Xnが10gのときの確率分布が示されている。また、図17中のσは、μiに対するσiの割合、つまり平均投入重量Xnに対する標準偏差σnの割合を示しており、以下の式(20)で表される。なお、図17中のσの値は百分率表示している。
図17中の実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線は、σ=5%,10%,20%,30%のときの確率分布をそれぞれ示している。図17に示されるように、シングルモード時では、すべてのσの値において、組合せ重量xが50gのときに確率Ptotal(x)が最大となる。言い換えれば、目標組合せ重量Wctを50gに設定した場合、組合せ演算においてそれが得られる確率が最大となる。
ここで、図17に示されるシミュレーション結果は、すべての平均投入重量Xnを仮想的に10gとした場合の結果であるため、この場合において目標組合せ重量Wctを50gに設定すると組合せ演算においてそれが得られる確率が最大となるということは、目標投入重量Wttnを全計量ホッパ7で同じとすれば、目標組合せ重量Wctを5(=50g÷10g)で割った値を目標投入重量Wttnとすることによって、実際の組合せ演算において目標組合せ重量Wctが効率良く得られる。そして、この“5”という数字は、参加ホッパ数Npの半分の値である。
同様にして、式(17)を用いたシミュレーションによって、参加ホッパ数Npの値を変化させて組合せ重量xの確率分布を求めると、各確率分布において、組合せ重量xが、平均投入重量Xnに参加ホッパ数Npの半分の値を掛けた値であるときに確率Ptotal(x)が最大となる。これにより、シングルシフトモード時では、目標投入重量Wttnを全計量ホッパ7で同じとすれば、参加ホッパ数Npがどのような値であっても、目標組合せ重量Wctを参加ホッパ数Npの半分の値で割った値を目標投入重量Wttnとすることによって、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが効率良く得られることが理解できる。
ここで、シングルシフトモード時には、参加可能ホッパ数Ncが結果的に参加ホッパ数Npとなるため、目標組合せ重量Wctを、参加可能ホッパ数Ncの半分の値で割った値を目標投入重量Wttとすることによって、目標組合せ重量Wctが効率良く得られる。
以上のことから、シングルシフトモード時では、目標選択ホッパ数Nstを、参加可能ホッパ数Ncの半分の値に設定して、各計量ホッパ7の目標投入重量Wttnの基準と成る基準目標投入重量Wrefを上記式(8)により求めることにより、組合せ演算において許容範囲内の組合せ重量Wcを効率良く得ることができる。
なお、このように目標選択ホッパ数Nstを、参加可能ホッパ数Ncの半分の値に設定することによって、組合せ演算の結果に基づいて選択される計量ホッパ7の数の平均値、すなわち選択ホッパ数Nsの平均値は、目標選択ホッパ数Nstに近い値となる。例えば、参加可能ホッパ数Ncが“9”の場合、目標選択ホッパ数Nstは“4.5”に設定されるが、この場合、選択ホッパ数Nsの平均値は“4.5”付近となる。このように、目標選択ホッパ数Nstは選択ホッパ数Nsの目安となる。
次に、動作モードデータ105がその他の動作モードを示す場合に使用される演算式(5)の導出方法について説明する。上述のように、ダブルシフトモードやトリプルシフトモードでは、ある計量サイクルで選択された計量ホッパ7は少なくとも次回の計量サイクルで組合せ演算に参加することができない。従って、選択ホッパ数Nsの値によっては、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npが前回よりも減少し、複数の計量サイクルにおいてトータルに見れば、組合せ演算における重量の組合せ数が減少することがある。
例えば、本実施の形態1のように計量ホッパ7の総数Ntotalが“14”の場合であってダブルシフトモードを考えると、ある計量サイクルにおいて選択ホッパ数Nsが“5”であるとき、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npは“9”となる。そして、その計量サイクルにおいて6個の計量ホッパ7が選択された場合、その次の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npは、“9”から“6”を差し引いた値に、前々回での選択ホッパ数Nsである“5”を足し合わせた値、つまり“8”となる。従って、この計量サイクルにおける参加ホッパ数Np“8”は前回の計量サイクルの“9”よりも少なくなり、組合せ演算における重量の組合せ数が前回よりも減少する。
以上のように、ダブルシフトモードやトリプルシフトモードでは、ある計量サイクルにおいて、参加ホッパ数Npと選択ホッパ数Nsとを足し合わせた数が計量ホッパ7の総数Ntotalよりも大きくなる場合には、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npが減少する。そのため、組合せ演算における重量の組合せ数を複数の計量サイクルにおいてトータルに考えると、各計量サイクルにおいては、選択ホッパ数Nsが、計量ホッパ7の総数Ntotalから参加ホッパ数Npを差し引いた値以下であることが望ましい。
例えば、計量ホッパ7の総数Ntotal及び参加ホッパ数Npがそれぞれ“14”及び“10”である場合、各計量サイクルにおける選択ホッパ数Nsは“4”以下であることが望ましい。以後、計量ホッパ7の総数Ntotalから参加ホッパ数Npを差し引いた値を「最大選択ホッパ数Nsmax」と呼ぶ。
ここで、選択ホッパ数Nsが最大選択ホッパ数Nsmax以下になるということは、組合せ演算において、最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量の組合せから、許容範囲内の組合せ重量Wcが得られることを意味している。つまり、各計量サイクルでの組合せ演算において、仮に最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量の組合せから、許容範囲内の組合せ重量Wcが得られる場合、選択ホッパ数Nsは常に最大選択ホッパ数Nsmax以下となり、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npが減少することが無い。なお、最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量を用いて組合せ演算を行う際の重量の組合せ総数Ndは以下の式(21)で表される。
また、式(21)から明らかなように、最大選択ホッパ数Nsmaxの値によって組合せ総数Ndが変化することから、選択ホッパ数Nsを最大選択ホッパ数Nsmaxに制限する場合には、最大選択ホッパ数Nsmaxを、組合せ総数Ndが最も大きくなるように設定することによって、最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量の組合せから許容範囲内の組合せ重量Wcが得られ易くなる。従って、組合せ総数Ndが最も大きくなるような最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量の組合せから、許容範囲内の組合せ重量Wcが得られる確率が高くなるような目標投入重量Wttnを設定することによって、選択ホッパ数Npが最大選択ホッパ数Nsmax以下となり易くなり、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npの減少を抑制することができる。その結果、複数の計量サイクルにおいてトータルで見れば、効率良く組合せ演算を実行することができる。
図18は、最大選択ホッパ数Nsmaxと組合せ総数Ndとの関係を示す図である。なお、図18中の「全ホッパ数」とは計量ホッパ7の総数Ntotalを意味している。また、図18中の三角印、ばつ印、四角印及び丸印は、参加ホッパ数Npが“7”〜“10”である場合の組合せ総数Ndをそれぞれ示している。
図18に示されるように、計量ホッパ7の総数Ntotalが“14”の場合、最大選択ホッパ数Nsmaxが“4”のときに組合せ総数Ndが最大となる。更に、分散フィーダ3や放射フィーダ5などの不具合により、複数の計量ホッパ7に被計量物が投入されていない空のホッパが含まれ、計量ホッパ7の総数Ntotalが見掛け上、“13”、“12”、“11”と低下した場合であっても、最大選択ホッパ数Nsmaxが“4”のときに組合せ総数Ndが最大となる。
以上のように、計量ホッパ7の総数Ntotalが“14”の場合、その総数Ntotalが見掛け上ある程度低下した場合であっても、最大選択ホッパ数Nsmaxが“4”のときに組合せ総数Ndが最大となる。従って、本実施の形態1のように計量ホッパ7の総数Ntotalが“14”の場合のダブルシフトモード時では、参加ホッパ数Npが“10”の組合せ演算において、4個以下の重量の組合せから許容範囲内の組合せ重量Wcが得られる確率が高くなるような目標投入重量Wttnを設定することによって、効率良く組合せ演算を実行することができる。
図19は、参加ホッパ数Npが“10”の場合の組合せ演算において4個以下の重量の組合せだけを考えた場合の組合せ重量xの確率分布を示す図であって、図19の確率分布は、以下の式(22)を用いてシミュレーションした結果である。
図19では、図17と同様に、q=10個、μi=10gのときの確率分布が示されている。また、図19中の実線、破線、一点鎖線、二点鎖線、太い実線及び太い破線は、σ=5%,10%,20%,30%,40%,50%のときの確率分布をそれぞれ示している。
図19に示されるように、σ=5%のとき、組合せ重量xが約40gのときに確率Ptotal(x)が最大となる。そして、σが大きくなるにつれて、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xの値が減少していく。なお、図19中の丸印は各曲線での最大値を示している。
上述のシングルシフトモード時の説明からも理解できるように、シミュレーションによって得られた確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xをμiで割った値を、目標選択ホッパ数Nstとすることによって、組合せ演算において許容範囲内の組合せ重量Wcが効率良く得られる。そして、ダブルシフトモードやトリプルシフトモードでは、上述の理由から最大選択ホッパ数Nsmax以下の個数の重量の組合せのみを考えることになるため、σの値によって確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xの値が変化する。従って、組合せ演算において許容範囲内の組合せ重量Wcを効率良く得るためには、目標選択ホッパ数Nstをσの値に応じて変化させる必要がある。
なお、図19には組合せ重量xが得られる確率が示されているが、組合せ重量xを目標組合せ重量Wctと見れば、図19には、平均投入重量Xnが10gの場合の組合せ演算において、横軸に示される目標組合せ重量Wctが得られる確率が示されていると言える。例えば、σ=5%において、目標組合せ重量Wct“10g”が得られる確率は約0.55である。
また、上述のように、計量ホッパ7の総数Ntotalは、空の計量ホッパ7の発生により見掛け上減少することがある。そのため、本実施の形態1において、仮に、選択ホッパ数Nsを“4”以下に制限できたとしても、参加ホッパ数Npが“10”よりも減少することがある。
図20は、参加ホッパ数Npが減少した場合の組合せ重量xの確率分布を示す図である。図20の確率分布は、図19のそれと同様に、組合せ演算において4個以下の重量の組合せだけを考えた場合の確率分布であって、上記式(22)を用いてシミュレーションした結果である。
図20では、μi=10g、σ=30%のときの確率分布が示されており、図20中の実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線は、参加ホッパ数Np、つまりqの値が“10”,“9”,“8”,“7”のときの確率分布をそれぞれ示している。
図20に示されるように、参加ホッパ数Npが減少すると、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xの値も減少していく。従って、組合せ演算において許容範囲内の組合せ重量Wcを効率良く得るためには、参加ホッパ数Npの値に応じても目標選択ホッパ数Nstを変化させる必要がある。なお、図20中の丸印は各曲線での最大値を示している。
以上のことから、ダブルシフトモードやトリプルシフトモードでは、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xをμiで割った値を目標選択ホッパ数Nstとするために、参加ホッパ数Np及びσの値に応じて目標選択ホッパ数Nstを変化させる必要ある。そこで、図19,20に示されるシミュレーション結果に基づいて、参加ホッパ数Npを変化させた場合の、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xとσとの関係を求めると図21のようになる。なお、図21中のひし形印、四角印及び丸印は、参加ホッパ数Npが“10”,“9”,“8”の場合の確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xをそれぞれ示している。
図21に示されるように、参加ホッパ数Npのそれぞれの値において、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xとσとの関係は高い直線性を示している。つまり、目標選択ホッパ数Nstを、確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xをμiで割った値に設定する場合、参加ホッパ数Npのそれぞれの値において、目標選択ホッパ数Nstとσとの関係は高い直線性を示す。そこで、図21に示されるデータを直線近似して、参加ホッパ数Np及びσをパラメータとする、目標選択ホッパ数Nstを求めるための一次の近似式を求めると、以下の式(23)のようになる。
ここで、図21の結果は、全計量ホッパ7において平均投入重量Xn及び標準偏差σnが同じ値であって、参加ホッパ数Npが一定である場合のシミュレーション結果である。しかしながら、実際の計量サイクルにおいては、通常、全計量ホッパ7において平均投入重量Xn及び標準偏差σnの値は同じではなく、参加ホッパ数Npの値も変化する。そこで、式(23)において、参加ホッパ数Npの代わりに上述の参加ホッパ数Npの平均値Nppを採用し、平均投入重量Xn及び標準偏差σnの代わりに上述の平均値Xt,σtをそれぞれ採用することによって、組合せ計量装置1の実際の動作状況に応じた目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。なお、式(23)において、参加ホッパ数Np、平均投入重量Xn及び標準偏差σnの代わりに、平均値Npp,Xt,σtをそれぞれ採用することによって得られる式は上記演算式(5)となる。
このように、計量ホッパ7の総数Ntotalが14個の場合のダブルシフトモード時あるいはトリプルシフトモード時には、演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを求め、求めた目標選択ホッパ数Nstを用いて被計量物の目標投入重量Wttnを決定することにより、組合せ演算において、4個以下の重量の組合せから許容範囲内の組合せ重量Wcが得られ易くなり、その結果、次回の計量サイクルにおける参加ホッパ数Npの減少を抑制することができ、複数の計量サイクルにおいてトータルで見れば、効率良く組合せ演算を実行することができる。
なお、図19,20の縦軸に示される確率Ptotal(x)は、組合せ重量xが得られる確率を示しているが、組合せ重量xを目標組合せ重量Wctと見れば、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる確率を示していると言える。従って、確率Ptotal(x)に基づいて求められた演算式(5)は、目標組合せ重量Wctが得られる確率に基づく式であると言える。また、確率Ptotal(x)はσや参加ホッパ数Npによって変化するため、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる確率は、平均値Xt,σtを含む投入状況情報や、平均値Nppを含む参加ホッパ数情報によって変化すると言える。
以上のように、本実施の形態1に係る組合せ計量装置1では、どのような動作モードであっても、目標選択ホッパ数Nstが自動的に求められるため、ユーザーの操作負担を軽減しつつ被計量物の目標投入重量Wttnを決定することができる。
また、目標選択ホッパ数Nstは、平均値Xt,σtを含む投入状況情報と、平均値Nppを含む参加ホッパ数情報とに基づいて求められるため、ダブルシフトモード時やトリプルシフトモード時において目標組合せ重量Wctが得られる確率に影響を与えるこれらの情報が変化した場合であっても、最適な目標選択ホッパ数Nstを自動的に求めることができる。従って、ユーザーの操作負担を軽減しつつ最適な被計量物の目標投入重量Wttnを決定することができる。
また、本組合せ計量装置1では、演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを求めているため、簡単に目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。
また、本実施の形態1に係る演算式(5)は、組合せ演算において目標組合せ重量Wctが得られる確率に基づいているため、当該演算式(5)で求められた目標選択ホッパ数Nstを用いて被計量物の目標投入重量Wttnを決定することにより、目標組合せ重量Wctが得られる確率を確実に向上することができる。
また、本実施の形態1では、上記式(4)で表されるような、本組合せ計量装置1の能力に関する条件に基いて目標選択ホッパ数Nstを求める方法を決定しているため、本組合せ計量装置1の能力に応じた最適な目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。
実施の形態2.
上述の実施の形態1に係る組合せ計量装置1では、動作モードを判定する際には条件式(4)に基いて行い、組合せ演算に参加させる計量ホッパ7を決定する際には計量信号が安定しているか否かに基いて行っているため、上述のように動作モードデータ105が示す動作モードが実際の動作モードと異なることがあった。そのため、目標選択ホッパ数Nstを求める方法が、組合せ演算処理の内容に対応せず適切に選択されない場合が発生する。例えば、実際の動作モードがシングルシフトモードであるにもかかわらず、動作モードデータ105がその他の動作モードを示している場合には、演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを求めることになり、目標選択ホッパ数Nstを求める方法が適切に選択されない。
そこで、本実施の形態2では、動作モード105が示す動作モードと、実際の動作モードとが確実に一致するように動作する組合せ計量装置1を提供する。
図22は、本発明の実施の形態2に係る組合せ計量装置1の制御部8の構成を示すブロック図である。図22に示されるように、本実施の形態2に係る組合せ計量装置1は、実施の形態1に係る組合せ計量装置1において、動作モード判定部85の替わりに動作モード決定部185を設けたものであって、更にホッパ制御部80での組合せ演算処理の内容を変更したものである。
動作モード決定部185は、本組合せ計量装置1がシングシフトモードで動作するか、ダブルシフトモードで動作するか、あるいはトリプルシフトモードで動作するかを決定し、その決定結果を示すデータを動作モードデータ105としてRAM9に書き込む。従って、本実施の形態2に係る動作モードデータ105は、シングルシフトモードとその他の動作モートとを示す実施の形態1に係る動作モードデータ105とは異なり、シングルシフトモード、ダブルシフトモード及びトリプルシフトモードのいずれかを示すことになる。
本実施の形態2に係るホッパ選択部80は、RAM9から動作モードデータ105を読み出して、その動作モードデータ105が示す動作モードを認識する。そして、ホッパ選択部80は、組合せ演算処理が、動作モードデータ105が示す動作モードとなるように動作する。従って、本実施の形態2では、動作モードデータ105が示す動作モードと、実際の動作モードとが一致するようになり、目標選択ホッパ数Nstを求める方法が適切に選択されるようになる。以下に、本実施の形態2に係るホッパ選択部80の組合せ演算処理について詳細に説明する。
動作モードデータ105がシングルシフトモードを示す場合、ホッパ選択部80は、RAM9内の参加可能ホッパ数データ108を読み出して参加可能ホッパ数Ncを認識する。そして、ホッパ選択部80は、参加可能ホッパ数Ncと同じ個数の計量ホッパ7を組合せ演算に参加させる。例えば、計量ホッパ7の総数Ntotal及び最大参加可能ホッパ数Ncmaxがそれぞれ14個及び10個であった場合、参加可能ホッパ数Ncは10個となるため、ホッパ選択部80は10個の計量ホッパ7からの被計量物の重量を用いて組合せ演算を行う。つまり、ホッパ選択部80は10個の重量のすべての組合せを考えることになる。このとき、ホッパ選択部80は、過去の組合せ演算に参加させた回数が少ないもの順に計量ホッパ7を組合せ演算に参加させる。
次に、動作モードデータ105がダブルシフトモードを示す場合の組合せ演算について説明する。図23はこのときの組合せ演算処理を示すフローチャートである。図23に示されるように、ステップs51において、ホッパ選択部80は、前回の組合せ演算に参加した計量ホッパ7を認識する。ホッパ選択部80は、計量サイクルごとに、組合せ演算に参加させた計量ホッパ7の番号を履歴データ101に含めてRAM9に記憶しているため、その番号を参照することによって、前回の組合せ演算に参加した計量ホッパ7を認識することができるとともに、前回の組合わせ演算における参加ホッパ数Npも取得できる。
次に、ステップs52において、以下の条件式(24)を満足するかどうかを判定する。なお、以下の条件式(24)中の参加ホッパ数Npは前回の組合せ演算に参加した計量ホッパ7の数を示している。
ステップs52において条件式(24)が満足されると、ステップs53において、ホッパ選択部80は、計量ホッパ7のうちの、前回の組合せ演算に参加したものを除いた残りから、最大参加可能ホッパ数Ncmaxと同じ個数の計量ホッパ7を選ぶ。このとき、ホッパ選択部80は、前回の組合せ演算に参加したものを除きつつ、過去の組合せ演算に参加させた回数が少ないもの順に計量ホッパ7を選ぶ。そしてステップs54において、ホッパ選択部80は、選んだ計量ホッパ7を組合せ演算に参加させる。
一方、ステップs52において条件式(24)が満足されないと、ステップs55において、ホッパ選択部80は、計量ホッパ7のうちの、前回の組合せ演算に参加したものを除いた残りのすべてを組合せ演算に参加させる。
次に、動作モードデータ105がトリプルシフトモードを示す場合について説明する。まずホッパ選択部80は、履歴データ101を参照することによって、前回及び前々回の組合せ演算に参加した計量ホッパ7を認識するとともに、前回の組合わせ演算における参加ホッパ数Npと前々回の組合せ演算における参加ホッパ数Npを取得する。
そして、ホッパ選択部80は、前回の組合わせ演算における参加ホッパ数Npと前々回の組合せ演算における参加ホッパ数Npとを足し合わせた値を計量ホッパ7の総数Ntotalから差し引いた値が、最大参加可能ホッパ数Ncmaxよりも大きいか否かを判定し、大きい場合には、計量ホッパ7のうちの、前回及び前々回の組合せ演算に参加したものを除いた残りから、最大参加可能ホッパ数Ncmaxと同じ個数の計量ホッパ7を選ぶ。このとき、ホッパ選択部80は、前回及び前々回の組合せ演算に参加したものを除きつつ、過去の組合せ演算に参加させた回数が少ないもの順に計量ホッパ7を選ぶ。そして、ホッパ選択部80は、選んだ計量ホッパ7を組合せ演算に参加させる。
一方、上記差し引いた値が、最大参加可能ホッパ数Ncmax以下の場合には、ホッパ選択部80は、計量ホッパ7のうちの、前回及び前々回の組合せ演算に参加したものを除いた残りのすべてを組合せ演算に参加させる。
以上のように、本実施の形態2に係る組合せ計量装置1では、ホッパ選択部80が動作モードデータ105が示す動作モードに応じて組合せ演算処理を実行することによって、動作モードデータ105が示す動作モードと実際の動作モードとが一致するようになる。従って、目標選択ホッパ数Nstを求める方法に関して、組合せ演算処理の内容に応じた適切な方法が採用されるようになる。
次に、動作モード決定部185が行う動作モード決定処理について説明する。なお、この動作モード決定処理は、実施の形態1で説明した動作モード判定処理の替わりに実行される。つまり、動作モード決定処理は、図6のステップs12で実行される組合せ計量処理において一番最初に実行される。
図24は動作モード決定処理の内容を示すフローチャートである。図24に示されるように、ステップs61において、動作モード決定部185は、RAM9内の初期設定データ中の能力データに基いて上記時間tzを求める。そして動作モード決定部185は、ステップs62において上記時間tyを求める。
次に動作モード決定部185は、ステップs63において、上記条件式(4)を満足するかどうかを判定する。つまり、動作モード決定部185は、条件式(4)を満足するかどうかを判定する判定部として機能する。
ステップs63において条件式(4)が満足されない場合には、動作モード決定部185は、ステップs64において、本組合せ計量装置1の動作モードをシングルシフトモードに決定し、それを示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。一方、ステップs63において条件式(4)が満足される場合には、動作モード決定部185は、ステップs65において、以下の条件式(25)を満足するかどうかを判定する。
ステップs65において条件式(25)が満足される場合には、動作モード決定部185は、ステップs66において、本組合せ計量装置1の動作モードをダブルシフトモードに決定し、それを示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。一方、ステップs65において条件式(25)が満足されない場合には、動作モード決定部185は、ステップs67において、本組合せ計量装置1の動作モードをトリプルシフトモードに決定し、それを示す動作モードデータ105を生成してRAM9に書き込む。
以上のように、本実施の形態2に係る組合せ計量装置1では、時間tzよりも時間tyが大きい場合には、組合せ演算を1分間にNa回実行するようなタイミングで計量信号に対するフィルタリングを実行して組合せ演算を開始すると、当該組合せ演算において安定していない計量信号を用いることとなるため、これを防止するために動作モードをダブルシフトモードあるいはトリプルシフトモードに設定している。
そして、時間tyが(1/Na+tz)以上の場合には、正確な組合せ重量を得るために、ある計量サイクルで選択された計量ホッパ7を次回のみならず次々回の計量サイクルにおける組合せ演算に参加させないようにする必要があるため、動作モードをトリプルシフトモードに設定している。
なお、実施の形態1で説明した、動作モードデータ105を参照して動作するその他の構成要素については、動作モードデータ105がシングルシフトモードを示す場合には実施の形態1においてシングルシフトモードを示す場合と同様の動作を行い、ダブルシフトモードあるいはトリプルシフトモードを示す場合には実施の形態1においてその他の動作モードを示す場合と同様の動作を行う。従って、目標選択ホッパ数Nstは、動作モードがダブルシフトモードであってもトリプルシフトモードであっても上記演算式(5)を用いて求められる。
このように本実施の形態2に係る組合せ計量装置では、実際の動作モードが動作モードデータ105が示す動作モードと一致することから、目標選択ホッパ数Nstを求める方法に関して、組合せ演算処理の内容に応じた適切な方法が確実に採用される。そのため、より最適な目標投入重量Wttを決定することができる。
なお、本実施の形態2及び上述の実施の形態1に係る組合せ計量装置1では14個のヘッド4を備えていたが、それ以外のヘッド数、例えば8,10,16,20個のヘッド4を備える組合せ計量装置1にも本発明を適用できることができる。これらの場合には、図18〜21を参照して説明した内容に基づいて演算式(5)を求め直すことによって、ダブルシフトモード時やトリプルシフトモード時には、簡単に最適な目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。
更に、特許文献2に開示されている組合せ計量装置のように、計量ホッパ7の下方にブースタホッパが設けられた組合せ計量装置にも本発明は適用できる。
また、上記演算式(5)は、図21に示されるデータを直線近似して得られる式から求めたが、他の方法による近似、例えば二次関数や指数関数などを用いた近似によって得られる式から求めても良い。
また、実施の形態1,2では、ダブルシフトモード時やトリプリシフトモード時には、演算式(5)を用いて目標選択ホッパ数Nstを求めていたが、制御部8が、計量動作中に、図19に示されるような組合せ重量xの確率分布を求めるシミュレーションを実行して、演算式(5)を用いることなく目標選択ホッパ数Nstを求めても良い。この場合には、上述の図10のステップs45が以下のように変更される。
ステップs45において、制御部8は、式(22)を用いたシミュレーションを実行し、図19に示されるような確率分布を得る。このとき、q,μi及びσiにはステップs44で取得した平均値Npp,Xt,σtをそれぞれ代入する。また、上述の図18に示されるような、組合せ総数Ndが最大となる最大選択ホッパ数Nsmaxは、オペレータが入力する初期設定情報に含まれており、制御部8は、初期設定実行後、RAM9からその情報を読み出して、上記シミュレーションに用いる。
次に制御部8は、シミュレーションによって得られた確率分布から確率Ptotal(x)が最大となる組合せ重量xを求める。そして制御部8は、その組合せ重量xを平均値Xtで割った値を目標選択ホッパ数Nstとする。
このように、制御部8が計量動作中にシミュレーションを実行することによって、演算式(5)を用いずに直接的に目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。これにより、近似式である演算式(5)を用いる場合よりも、最適な目標選択ホッパ数Nstを求めることができる。