JP5329205B2 - 組合せ秤 - Google Patents

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Description

本発明は、組合せ秤に関する。
一般に、組合せ秤には、複数個の計量器を設け、これら計量器によって計量した物品の重量を種々に組合せ、各組合せの合計重量が許容下限重量、例えば目標重量と許容上限重量とで規定された許容範囲内にあって目標重量に等しいか最も近い組合せを選択するものがある。このような組合せ秤の一例が特許文献1に開示されている。
特許文献1の技術によれば、計量器に物品を供給するフィーダが設けられ、組合せ重量の目標値Wt、選ばれる組合せを構成する物品の個数をMとしたとき、各計量器への物品の供給量がWt/Mとなるようにフィーダが制御される。
特公平2−6007号公報
組合せ秤の計量器で計量される物品の重量は、製造過程や品種によってばらつきがあり、正規分布する。従って、組合せ重量も正規分布する。組合せ重量の平均重量である組合せ平均重量をWa、目標重量をWt、許容上限重量をWuとすると、組合せ重量の累積分布と許容上限重量Wu、目標重量Wtとの関係は、組合せ平均重量Waの変化に従って図1(a)乃至(f)のように変化する。図1において、許容上限重量Wuと目標重量Wtとの間にある斜線を付した領域が、許容上下限範囲、例えば選択重量範囲であり、この範囲に分布する組合せ重量が、選択の対象となる。
図1のように非常に多くの組合せ重量を対象にした累積分布では、選択重量範囲に多くの組合せ重量が存在する。実際の組合せ秤では、予め定めたごく少数の計量器によって計量された物品を対象とした少数の組合せ重量しか存在しない。従って図1の(a)のように選択重量範囲が組合せ平均重量Waより小さな値の領域に存在したり、同図(f)に示すように選択重量範囲が組合せ平均重量Waよりも大きな値の領域に存在したりする状況まで、Wu、Wtと累積分布との関係が変化する可能性があり、選択重量範囲に含まれる組合せ重量が全く存在しないことも起こり得る。一方、同図(c)や(d)に示すように選択重量範囲内に組合せ平均重量Waが存在する状態であれば、ごく少数の計量器によって計量された物品からなる少数の組合せ重量からの選択となる場合でも、ある程度、多くの組合せ重量が選択重量範囲に含まれる可能性が高い。
この場合、M個の組合せ重量がWtの近傍でやや大きいものがある同図(d)の状態を作れば、M個の組合せ重量の多くがWtよりも大きく、しかもWtに近いので、選択重量範囲に入る組合せ重量が多くなり、選択重量範囲に入る組合せ重量の中でWtに最も近いとして選択された組合せ重量とWtとの偏差が小さいものが多くなる。
反対に、物品の重量がWt/Mより大きすぎたり、小さすぎたりすると、組合せ重量の多くが選択重量範囲に入らず、また選択重量範囲に入ってもWtよりもかなり離れたものを選択しなければならなくなるので、選択することができないか、選択できてもWtからの偏差が大きくなって歩留まりが悪くなる。
特許文献1の技術では、フィーダを制御することによって、各計量器に供給される物品の重量をWt/Mの近傍にすることによって、図1(c)、(d)の状態を実現でき、組合せ選択が必ず成立し、組合せ秤の生産能力を高めることができ、かつWtからの偏差が小さくなって歩留まりが良好になる。
しかし、物品が1つまたはごく少数の固体である場合、各物品自体の重量を微妙に調整することができず、組合せ重量も、計量器に供給された物品の重量のばらつきの状態に左右される。例えば、物品が魚や果物のような一次産品の場合には、供給重量の微妙な調整はできず、供給重量はステップ状に変化する。
このような場合にも、生産開始時点から適正な偏差と生産能力とを実現する必要がある。但し、生産能力は、手動式の組合せ秤の場合、物品を扱う作業者の能力が同じであると、いかに組合せの選択が効率的に行われるかに依存する。
このように物品の性状等に起因して、物品の供給重量を細かく制御できないタイプの組合せ秤では、特許文献1の技術を適用することによって、適正な偏差を自動的に得ることはできない。
また、組合せ秤では、選択重量範囲に属する組合せ秤の中で最もWtに近接したものが選択されるので、図1(a)乃至(f)において選択重量範囲の面積に対してWtに近い部分の面積が大きいほど、Wtに近い組合せ重量が多数存在し、それらの中から組合せ重量が選択される。従って、偏差が小さくなる確率、即ち平均偏差が小さくなる確率が高い。例えば図1の(e)と(b)との比較、(f)と(a)との比較では、(e)、(f)の方が平均偏差が小さくなる。(c)と(d)との比較でも、(d)の方が平均偏差は小さくなる。
例えば図1(d)に示す状態から組合せ平均重量Waが増加し、(b)に示す状態に近づくと、選択重量範囲の面積が小さくなるので選択確率が小さくなり、しかもWt付近の面積も小さくなるので、全ての組合せ重量の分布範囲に対する選択重量の分布する範囲の比率、即ち組合せ重量の選択重量範囲における選択確率が小さくなり、しかもWt付近の面積も小さくなるので、平均偏差は大きくなる。また、図1(d)に示す状態から組合せ平均重量Waが減少して、(e)の状態に近づくと、選択重量範囲の面積が小さくなるので選択確率は小さくなるが、Wt付近の面積は大きくなるので、平均偏差は小さくなる。
選択確率と平均偏差との2つのパラメータを例えば図1(d)に示すように、選択重量範囲内に組合せ平均重量Waが存在し、組合せ平均重量WaがWtに近い状態に、初期状態において設定しても、その後の組合せ平均重量Waの変化によって上記2つのパラメータが共に良好になることはなく、両方のパラメータを同時に良好な値とするのは、物品の重量調整を行わない限り困難である。
選択確率が大きいほど組合せ作業において組合せ重量がより確実に選択されるようになって生産能力が向上する。
しかし、組合せ秤によっては、生産しようとしている商品の都合によって、選択確率を落としてでも、商品の偏差を希望する値に維持したい場合や、反対に商品の偏差を大きくしてでも生産能力を維持したい場合がある。
また、選択確率と偏差とをバランスよく実現させたい場合があり、いずれも稼働開始の時点において設定するWu及びWtによって稼働中の商品の偏差と選択確率のそれぞれが推定できれば好都合である。
また、作業の開始時点でWuとWtとを設定することによって定めた目標とする選択確率や該商品の偏差の推定値が、稼働中に発生する実際の値と異なっていても、その差を小さい範囲に止めることによって修正容易とし、稼働中においてWu及びWtにたびたび修正を加える必要の無いようにするために、稼働開始の時点で作業現場にて適切な値を設定したい。
本発明は、選択重量範囲を設定する時点において、選択確率など、選択重量範囲に属する組合せ品の選択性の難易性を表す選択性指標値や、選択された組合せ品の平均重量または偏差を推定することができる組合せ秤を提供することを目的とする。
本発明による組合せ秤の一態様は、重量が正規分布し、1つまたは少数の固体からなる個別品の重量を種々に組み合わせて、その組合せ合計重量が許容上下限範囲内にある組合せを選択するものである。個別品は、その形状が比較的大きく、組合せ秤の計量手段への供給量はステップ状にしか変化しないものである。選択される組合せは許容上下限範囲の下限に近いものであることが望ましい。この組合せ秤は、予め収集した前記個別品の重量分布に基づき、前記個別物品の模擬組合せ重量を種々発生する組合せ重量模擬発生手段と、前記模擬組合せ重量のうち、予め設定された許容上限重量と許容下限重量とで規定された許容上下限範囲内に属するものを選択する模擬選択手段とを備えている。さらに、前記選択された模擬組合せ重量の平均値を算出する平均推定値算出手段及び(または)前記選択された模擬組合せ重量の総数に関連する選択難易性を表す選択性指標を算出する組合せ選択性指標推定値算出手段を、備えている。模擬組合せ重量の平均値の許容下限重量に対する偏差を算出することもできる。選択性指標推定値算出手段としては、計量器台数Nと目標組合せ個数Mとから算出される個の組合せ重量が正規分布しているものとして、この値に対して選択重量範囲内にある組合せ重量の個数をもって選択確率として算出する手段とすることができる。
このように個別品の統計値に基づいて選択重量範囲の設定値から組合せ重量の平均偏差または模擬組合せ重量の平均値の許容下限重量に対する偏差及び(または)選択性指標を算出し、算出結果を出力すれば、組合せ秤の稼働前に、又は多くの組合せ品を生産する前に、作業現場において実際に発生する組合せ重量の選択品の平均重量または平均偏差及び(または)選択性指標を、目標とする平均偏差や選択性指標に近い値として実現させる設定を行うことができる。又、稼働中に実際に発生する平均偏差に合わせるために選択重量範囲の修正の必要性があったとしても、差が小さいので、容易に速やかに設定を修正することができる。
また、複数の許容上下限範囲を、手動または自動で設定する第1の設定部を設け、前記設定された複数の前記許容上下限範囲それぞれに対して、前記選択された複数の模擬組合せ重量の平均値またはこれと前記許容下限重量との偏差及び(または)選択性指標を算出することもできる。また、これら算出された複数の模擬組合せ重量の平均値またはこれと前記許容下限重量との偏差及び(または)選択性指標の中から、設定すべき許容上下限範囲を決定し、第2の設定部によって、組合せ秤に設定することもできる。
以上のように、本発明によれば、組合せ重量の平均値またはこれの許容下限重量である目標重量値に対する偏差及び(または)選択性指標を推定することができ、これらに基づいて許容上下限範囲の設定の一助とすることもできるし、或いは許容上下限範囲を設定することもできる。
本発明の1実施形態の組合せ秤は、手動式の組合せ秤である。手動式の組合せ秤は、物品を計量器に載せる操作と、組合せ選択された物品を計量台から除去する操作とを、手動で行うものである。この実施形態で使用される物品は、個別品、例えば定形の物品、具体的には農産品や水産品で、計量器への物品の供給量が連続的に変化せず、ステップ的に変化するものである。
図2に示すように、この組合せ秤は、複数台、例えばN台の計量器2−1乃至2−Nを備えている。これら計量器2−1乃至2−Nは、全て同一の構成であるので、計量器2−1の構成のみ説明する。計量器2−1は、計量手段、例えばロードセル4を有している。このロードセル4には、図示していない計量台が結合され、これに載せられた物品の重量を表すアナログ計量信号をロードセル4が発生する。このアナログ計量信号は、増幅器6によって増幅され、A/D変換器8によってデジタル計量信号に変換され、入出力インターフェース10を介して計量器用制御手段、例えばCPU12に供給される。CPU12は、記憶手段、例えばROM、RAM、EEPROM等からなるメモリ14に記憶されているプログラムに従って、メモリ14をワークエリアとして使用して、デジタル計量信号を処理して、物品の計量値を算出し、この計量値をシリアルデータの通信ライン16を介して制御装置18に伝送する。
制御装置18では、各計量器2−1乃至2−Nから伝送されてきた各計量値を基に、複数の組合せを作成する。これら組合せの中から、合計重量が予め定めた目標重量Wtとこれより大きく設定した許容上限重量Wuとの間に存在し、目標重量Wtに等しいか最も近いものを、制御装置18が選択する。即ち、目標重量Wtを許容下限重量値として使用する。
各計量器2−1乃至2−Nのうち、選択された組合せを構成する物品が載置されている計量器に、通信ライン16を介して選択されている旨が制御装置18から通知され、その旨が各計量器2−1乃至2−Nに設けられた表示手段、例えばランプ30の点灯によって表される。
各計量器2−1乃至2−Nのうち、ランプ30の点灯した計量器から、物品が取り除かれ、空になった計量器には新たに物品が載せられ、再び上述したように処理が行われる。
このような制御を行うために、制御装置18は、制御手段、例えばCPU20を有している。CPU20は、記憶手段、例えばROM、RAM、EEPROM等からなるメモリ22に記憶されたプログラムに従って、メモリ22をワークエリアとして使用して動作する。CPU20は、入出力インターフェース24を介して各計量装置2−1乃至2−Nから計量値を受ける。また、上記の組合せの作成に使用する目標重量Wtや許容上限重量Wu等のデータが、設定部26で設定され、設定部26から入出力インターフェース24を介してCPU20に供給される。また、設定されたデータは、入出力インターフェース24を介して表示部28に表示される。更に、CPU20による処理の結果、選択された組合せの個数も、表示部28に表示される。
この組合せ秤では、その稼働運転前に、設定された目標重量Wt及び許容上限重量Wuと、組合せ重量の分布確率とから、CPU20が、平均偏差Eaと選択性指標、例えば選択確率の指標値Pとを算出する。CPU20は、平均偏差推定値の算出手段及び選択確率の推定値算出手段として機能する。この平均偏差Eaと選択確率の指標値Pとは、表示部28に表示され、表示された平均偏差Eaと選択確率の指標値Pから、先に行った許容上限重量Wuや許容下限重量の設定が適切であるか、作業員が見直すことができる。また、これら平均偏差Eaと選択確率の指標値Pとは、後述するように物品の統計データに基づいて導出されているので、推定値は実際に稼働運転時に生じる値に近いものである。もし、推定値が、目標値と異なっていても近い値であることが予想され、目標値に近接するように、稼働運転時に許容上限重量Wuや目標重量Wtである許容下限重量の設定を容易に速やかに修正することができる。
平均偏差Eaと選択確率の指標値Pを算出するため、組合せ秤の稼働前に、各計量器2−1乃至2−N上の物品の重量を調査、認識し、その平均重量wa、標準偏差σ’(=ws)と、組合せ秤を構成する計量器の台数Nと、組合せを構成する物品の数Mを、CPU20に設定入力する。CPU20によって、各物品の重量の入力、平均重量wa、標準偏差σ’の収集をCPU20によって自動的に行うこともできる。各物品の重量は正規分布しているとする。なお、各物品の重量は概ね等しく、M個の物品の合計重量が概ね目標重量Wtに近い値になる。
平均重量wa、標準偏差σ’に基づいて、組合せ重量の平均値Wa=M*wa、標準偏差σ=M1/2*ws=Ws、組合せ重量の成立個数をCPU20が算出する。
もし個別物品の重量値に、組合せ秤に適用される計量器の測定計量値のばらつきも考慮に入れる必要のある場合には、組合せ計量器の測定計量値の測定値ばらつきの標準偏差をσw、物品そのものの重量ばらつきの標準偏差をσ”とすると、σwとσ”とを設定することによって物品の重量値の標準偏差σ’を、
σ’=(σw+σ’1/2=ws
と計算して、物品重量の標準偏差及び組合せ重量の標準偏差を求める。
次に、目標重量Wtを作業員が設定部26を操作して設定する。目標重量Wtは、余りWaとかけ離れると適切でないので、Wa>Wt>Wa−3σ=Wa−3*Wsの範囲に設定する。許容上限重量WuもWaからかけ離れた重量にできないので、Wa+3σ=Wa+3*Ws>Wu>Waに設定する。Wa+3σ=Wa+3*Ws>Wu>Wt≧Waと設定してもよい。
図1(a)乃至(f)に示す組合せ重量分布において、WuとWtとによって囲われた範囲が許容上下限範囲、即ち選択重量範囲である。各組合せ重量のうち、選択重量範囲内にあるものが選択される。但し、複数の組合せ重量が選択重量範囲内に存在する場合には、最もWtに近いものが選択される。
選択重量範囲の幅(WuとWtとの間隔)が狭いほど組合せ合計重量の目標重量Wtに対する偏差の平均値は良くなる(Wtに近いものが選択される)。しかし、組合せ合計重量が選択重量範囲に入る確率、即ち選択確率が小さくなる。WtとWuとの間隔が狭い割に、多くの組合せ重量が選択重量範囲に含まれるようにするには、図1(c)、(d)に示すように組合せ平均重量Waを許容上限重量Wuと目標重量Wtとが挟むように、許容上限重量Wuと目標重量Wtとを設定することが必要である。
稼働運転時における組合せ品の最大偏差値はWu−Wtによって判定することができる。しかし、組合せ品の平均偏差は、Wu、Wtから直ちに推定できない。また選択重量範囲内の組合せ重量が、全組合せ重量の中にどれくらいの割合で存在するかなど、組合せ品の選択される度合を示す値である選択確率の指標値も直ちに推定できない。以下、組合せ秤にWu、Wtを設定して、平均偏差及び選択確率の指標値を推定する方法を述べる。
この組合せ秤では、上述したように平均偏差Eaと選択確率の指標値Pとを算出し、この算出するモードを統計データ算出モードと称する。設定部26の操作によって、組合せ秤を統計データ算出モードに設定した状態で、組合せ品の作成に供する個別物品が計量器2−1乃至2−N上に置かれ、計量される。これが複数回にわたって繰り返され、多くの個別品の重量値が取得され、個別物品の平均重量waと標準偏差wsとが算出されて、メモリ14に記憶される。
このようにして得られた個別物品の標準偏差wsには計量器2−1乃至2−Nのばらつきが含まれているので、上述した計量器のばらつきを含めるための演算は、この実施形態では行わない。
予め個別物品の統計データが既知である場合には、個別物品の平均重量waと標準偏差wsとを、演算せずに設定部26によって設定することも可能である。
計量器2−1乃至2−Nのうち、組合せに使用する計量器の台数を設定部26によって設定する。全ての計量器を使用する場合には、予めメモリ14に記憶させておいてもよいし、設定部26によって手動設定してもよい。ここでは、全ての計量器の台数Nを設定すると仮定する。
組合せ個数の目標値Mを設定部26で設定する。組合せ選択が個別物品の重量のばらつきと目標重量との関係から、異なる組合せ個数でも成立する可能性のある場合、最も選択される確率の高い個数をMとして設定する。
計量器の台数Nと目標組合せ個数Mとが設定されると、毎回の組合せ演算によって算出される組合せ品の個数が、
=N!/M!・(N−M)!
によって算出される。更に、組合せ平均重量Wa=M・waと標準偏差Ws=M1/2・wsが算出されて、推定される。推定された組合せ平均重量Wa、標準偏差Wsは表示部28に表示される。
選択重量範囲として、許容下限重量としての意味を持つ目標重量Wtと許容上限重量Wuを設定部26で設定し、組合せ選択作業回数Qを設定部26で設定する。
制御部18は、模擬演算手段を備え、この模擬演算は、上述したようなデータが設定された後、設定部26にある推定演算の実施キーを操作することによって、次のように実施される。
模擬演算手段は、組合せ重量模擬発生手段、例えば組合せ重量乱数発生手段を有し、この組合せ重量乱数発生手段は、N台の計量器の中からM個を選んで組み合わせることによって得られる組合せ重量を、組合せ平均重量Wa、標準偏差Wsの条件において正規分布した状態で種々発生する。
N台の計量器の中からM個を選んで組み合わせることによって、通りの組合せ重量が作られるので、組合せ重量乱数発生手段が発生する個の重量を、1回の組合せ作業の結果として得られる種々の組合せ重量とする。
これら組合せ重量それぞれを、選択重量範囲と比較して、選択重量範囲に属するか否かを模擬選択手段で判断し、組合せ選択の原理に基づいて選択重量範囲内にあってWtに等しいか最も近いものを、1回の組合せ作業における組合せ選択品とする。この組合せ選択品の組合せ重量をWmとする。1回の組合せ作業において1つも選択重量範囲に属するものが無い場合を除いて、組合せ作業が行われるごとにWmは累算される。また、組合せ作業回数C3もカウントする。組合せ作業回数のうち、少なくとも1つの組合せ品が選択された回数(組合せ重量が選択重量範囲内に属した回数)C4も、カウントされる。
また、1回の組合せ作業中に、選択重量範囲に属した組合せの数C1をカウントし、このカウント値C1の全組合せの数に対する比率P1(=C1/)を、組合せ作業を1回するごとに求める。この比率P1が、組合せ品の選択確率の指標値である。この選択確率の指標値が小さすぎると、選択重量範囲に属した組合せの数が少なく、目標重量Wtに対する偏差の小さい組合せ重量の選択が難しくなったり、また、組合せ品が選択される確率が減少して組合せが度々成立しなくなったりし、生産効率が低下する。模擬の組合せ作業が行われるごとに、その模擬組合せ作業で得られた比率P1が累算される。
所定の組合せ作業回数Qが終了すると、加算された組合せ選択品重量を組合せ品の選択された回数の累算値C4で除算し、この除算値から目標重量Wtを減算することによって、模擬演算上での組合せ品の平均偏差Eaが算出される。また、比率P1の累算値も、組合せ品選択作業回数C3で除算され、選択確率の指標の平均値Pを求める。
なお、組合せ品が選択された回数C4を組合せ作業回数Qで除算した値を選択確率の指標として使用することもできる。
図3及び図4に、上述した模擬演算のフローチャートを示す。図3では、まず、組合せ選択品の組合せ重量のレジスタWm、この組合せ選択品の組合せ重量の累算レジスタΣWm、選択重量範囲に属した組合せの数のカウンタC1、1回の組合せ作業中に発生された組合せ重量の数のカウンタC2、組合せ品選択作業回数のカウンタC3、組合せ品の選択された回数のカウンタC4、組合せ品の選択確率指標の累算レジスタΣP1をそれぞれ0にセットする(ステップS2)。
次に、組合せ選択品の組合せ重量のレジスタWmに許容上限重量Wuを記憶させる(ステップS4)。これは、組合せ演算において最も目標重量Wtに近い組合せ重量を得るための下準備である。次に、平均重量がwaで標準偏差がwsの条件で正規分布した組合せ重量Wxをランダムに発生させる(ステップS6)。この組合せ重量Wxが目標重量Wt以上であって、許容上限重量Wu以下であるか、即ち選択重量範囲に属するか判断する(ステップS8)。この判断の答えがイエスの場合、カウンタC1の値を1増加させる(ステップS10)。次に、組合せ重量Wxが許容上限重量Wuよりも小さいか判断する(ステップS12)。この判断の答えがイエスの場合、レジスタWmの値をWxに変更する(ステップS14)。これに続いて、またはステップS8またはS12の判断の答えがノーの場合には、カウンタC2の値を1増加させる(ステップS16)。次に、カウンタC2の値が全組合せの数以上であるか判断し(ステップS18)、その判断の答えがノーの場合、再びステップS6から実行する。従って、ステップS16の判断の答えがイエスになったとき、カウンタC1には、選択重量範囲に属した組合せ重量の数がカウントされ、レジスタWmには、選択重量範囲に属した組合せ重量のうち目標重量Wtに等しいか最も近いものが記憶されている。
次に、図4に示すように、カウンタC1の値を全組合せの数で除算して、比率P1を算出する(ステップS20)。そして、組合せ作業回数をカウントしているカウンタC3の値を1増加させる(ステップS22)。次に、カウンタC1の値が零でないか判断する(ステップS24)。即ち、1回の組合せ作業中に、選択重量範囲内に属する組合せ重量が少なくとも1つ存在したか判断する。この判断の答えがイエスの場合、今回の組合せ作業において発生した組合せ重量のうち目標重量Wtに等しいか最も近い重量を記憶しているレジスタWmの値を累算レジスタΣWmで累算し、組合せ品の選択確率指標の累算レジスタΣP1で今回算出された組合せ品の選択確率指標P1を累算し、組合せ作業回数の内、選択重量範囲内に組合せ重量が存在した組合せ作業回数をカウントしているカウンタC4の値を1つ増加させる(ステップS26)。このステップS26に続いて、またはステップS24の判断の答えがノーの場合、組合せ作業回数をカウントしているカウンタC3の値がQ以上であるか判断する(ステップS28)。この判断の答えがノーの場合、カウンタC1、C2をリセットし(ステップS30)、ステップS4から再び実行する。
従って、ステップS28の判断の答えがイエスになったときには、累算レジスタΣP1には、Q回の組合せ作業における組合せ品の選択確率指標の累算値が記憶され、累算レジスタΣWmには、Q回の組合せ作業において選択重量範囲内に組合せ重量が属した場合に目標重量Wtに等しいか最も近い組合せ重量の累算値が記憶され、カウンタC4にはQ回の組合せ作業において選択重量範囲内に組合せ重量が属した回数が記憶されている。
ステップS28の判断の答えがイエスの場合、累算レジスタΣP1の累算値を、組合せ作業の作業回数を記憶しているカウンタC3の値で除算して、選択確率の指標値Pを算出する(ステップS32)。次に、累算レジスタΣWmの累算値を、カウンタC4のカウント値で除算して、除算値Aを算出する(ステップS34)。この除算値から目標重量Wtを減算して、平均偏差Eaを算出し(ステップS36)、この処理を終了する。
平均偏差Eaと選択確率Pとは表示部28に表示されるが、組合せ秤に接続されるパーソナルコンピュータ等の外部機器に送信することもできる。
許容上限重量Wuを目標重量Wtに接近させて設定するほど、目標重量Wtに近い組合せ品の重量が選択されるので、平均偏差Eaは小さくなるが、選択重量範囲は狭くなっており、狭くなった分だけ選択確率の指標値Pは、小さくなり、選択されにくい状態となる。
作業者は、組合せ作業の開始前に、目標重量Wtと許容上限重量Wuとを設定し、上述した模擬演算を実行させることによって、表示部28に平均偏差Eaと選択確率Pとを表示することができ、平均偏差Eaと選択確率指標値Pとを見比べて、その結果、組合せ品の歩留まりの程度と生産効率とを考慮した適切な選択重量範囲を、実際に組合せ作業を実施する前に設定することができる。
上記の実施形態は、目標重量Wtと許容上限重量Wuとをそれぞれ1つずつ設定して、これらに対応する平均偏差Eaと選択確率指標値Pとを表示するものであるが、目標重量Wtと許容上限重量Wuとを設定する度に、平均偏差Eaと選択確率指標値Pとが演算され、表示されるようにすることもできる。この場合、以前に設定された目標重量Wtと許容上限重量Wu及びこれらに基づく平均偏差Ea及び選択確率指標値Pも同時に、例えば一覧表示形式で表示する。これら一覧表示された平均偏差Ea及び選択確率指標値Pを参考にして、最も適切な許容上限重量Wuを決定して、設定部26によって設定すると、最も適切な許容上限重量WuがCPU20に設定され、組合せ秤の作業時には、決定された許容上限重量Wuが使用される。なお、目標重量Wtを固定して許容上限重量を変化させ、或いは許容上限重量を固定して、目標重量Wtを変化させて、或いは、許容上限重量と目標重量とをそれぞれ変化させて、平均偏差Eaと選択確率指標値Pとを演算して、表示するようにしてもよいし、この表示を基に設定部26によって最も適切な許容上限重量Wuや目標重量Wtを設定するようにしてもよい。
複数個の許容上限重量または/及び目標重量を一度に設定しておいて、これらに対応する平均偏差Ea及び選択確率指標値Pを一度に全て演算して、表示部28に例えば一覧形式で表示するようにしてもよい。この場合も、この表示を基に設定部26によって最も適切な許容上限重量Wuや目標重量Wtを設定するようにしてもよい。
上記の模擬演算は、組合せ作業の継続中にも実施できる。例えば仮の目標重量Wtと許容上限重量Wuとを設定して、組合せ作業を実施し、作業を継続しながら模擬演算を実施し、模擬演算の結果得られた平均偏差Eaと選択確率指標値Pとの表示値を見て、許容上限重量Wuや目標重量Wtを修正してもよい。
これら平均偏差Eaと選択確率指標値Pとは推定値であるが、物品重量の統計値に基づいて算出しているので、実際の作業によって得られる平均偏差や組合せ選択確率指標値は、平均偏差Eaと選択確率指標Pとに近い値となる。もし、実際の平均偏差と選択確率指標とが、推定値である平均偏差Eaと選択確率指標値Pと異なっていても、差が小さいので、実際の平均偏差と選択確率指標値とを、推定値である平均偏差Eaと選択確率指標値Pとに接近させるための修正が、容易に行える。
上記の実施形態では、許容上限重量Wuは1つだけ設定したが、複数の許容上限重量を自動的に設定する手段を設けることもできる。その場合、この場合、作業者が、自身の予測に基づいて1つの許容上限重量を設定部26によって設定すると、この許容上限重量のを含んで複数、例えば6つの許容上限重量が自動的に設定される。そのために、この実施形態では、6つの許容上限重量をそれぞれ記憶するためのレジスタWu<1>乃至Wu<6>が設けられ、また、これら許容上限重量に対応して組合せ重量を記憶するためのレジスタWm<1>乃至Wm<6>が設けられ、選択重量範囲に属した組合せの数をカウントするカウンタもC1<1>乃至C1<6>、各許容上限重量と目標重量Wtとによって規定される6つの選択重量範囲内それぞれに少なくとも1つの組合せ品が選択された回数をカウントするカウンタC4<1>乃至C4<6>、各許容上下限重量範囲における選択確率指標値を累積する累積レジスタΣP1<1>乃至ΣP1<6>が設けられている。また、上記の実施形態と同様にカウンタC2、C3も設けられている。
そして、図5及び図6に示すような処理が行われる。以下、レジスタWu<1>乃至Wu<6>に記憶されている値もWu<1>乃至Wu<6>と表し、レジスタWm<1>乃至Wm<6>の値もWm<1>乃至Wm<6>と表し、カウンタC1<1>乃至C1<6>の値もC1<1>乃至C1<6>と表し、累積レジスタΣP1<1>乃至ΣP1<6>の値もΣP1<1>乃至ΣP1<6>と表す。
図5に示すように、まず各レジスタ及びカウンタの初期化が行われる(ステップS2a)。次に、カウンタqが1にセットされる(ステップS36)。次に、カウンタqによって指定された許容上限重量レジスタWu<q>にWu+(q−4)wdによって演算された値Wu<q>が記憶される(ステップS38)。wdは、例えば組合せ品の重量精度または組合せ重量の表示分解能に相当する重量値である。次に、演算された許容上限重量Wu<q>を、カウンタqによって指定された組合せ選択品の組合せ重量のレジスタWm<q>に記憶させる(ステップS40)。そして、カウンタqの値を1だけ増加させ(ステップS42)、自動設定される許容上限重量の数6よりも1大きい7以上であるか判断し(ステップS43)、その答えがノーであると、ステップS38から再び実行する。その結果、ステップS43の判断の答えがイエスになったときには、自動設定される許容上限重量として、Wu<1>乃至Wu<6>が設定され、これらに対応する組合せ重量Wm<1>乃至Wm<6>として対応する許容上限重量Wu<1>乃至Wu<6>が記憶される。
ステップS43の判断の答えがイエスになると、ステップS6と同様に平均重量がwaで標準偏差がwsの条件で正規分布した組合せ重量Wxがランダムに発生させられる(ステップS44)。次に、カウンタqが1にセットされ(ステップS46)、この組合せ重量Wxが目標重量Wt以上であって、許容上限重量Wu<q>以下であるか判断する(ステップS48)。この判断の答えがイエスの場合、カウンタC1<q>の値を1増加させる(ステップS50)。次に、組合せ重量Wxが許容上限重量Wu<q>よりも小さいか判断する(ステップS52)。この判断の答えがイエスの場合、レジスタWm<q>の値をWxに変更する(ステップS54)。これに続いて、またはステップS48またはS52の判断の答えがノーの場合には、カウンタqの値を1増加させ(ステップS56)、その値が7以上であるか判断し(ステップS58)、その判断の答えがノーの場合、ステップS48から再び実行する。従って、ステップS58の答えがイエスになると、目標重量Wtと各許容上限重量Wu<q>とによって規定された選択重量範囲内に属する組合せ重量の数がC1<q>にカウントされ、レジスタWm<q>には、目標重量Wtと各許容上限重量Wu<q>とによって規定された選択重量範囲に属した組合せ重量のうち目標重量Wtに等しいか最も近いものがそれぞれ記憶されている。ステップS58の判断の答えがイエスになると、カウンタC2の値を1増加させる(ステップS60)。次に、カウンタC2の値が全組合せの数以上であるか判断し(ステップS62)、その判断の答えがノーの場合、再びステップS44から実行する。従って、ステップS62の判断の答えがイエスになると、カウンタC1<1>乃至<6>には、目標重量Wtと各許容上限重量Wu<1>乃至Wu<6>とによって規定された6つの選択重量範囲に属した組合せ重量の数がそれぞれカウントされ、レジスタWm<1>乃至Wm<6>には、上記6つの選択重量範囲に属した組合せ重量のうち目標重量Wtに等しいか最も近いものがそれぞれ記憶されている。
そして、ステップS62の判断の答えがイエスになると、図6の処理が実行される。この処理では、まずカウンタqが1にセットされる(ステップS64)。そしてC1<q>をで除算し、その除算値である選択確率指標値P1<q>を記憶する(ステップS66)。次に、カウンタqの値を1つ増加させ(ステップS68)、qが7以上であるか判断する(ステップS70)。この判断の答えがノーであると、ステップS66から再び実行する。従って、ステップS70の判断の答えがイエスになったとき、現在までの組合せ作業における各選択確率指標値P1<1>乃至P1<6>が算出される。
次に組合せ作業回数をカウントしているカウンタC3の値が1増加される(ステップS72)。
再びカウンタqが1にセットされ(ステップS74)、C1<q>が0でないか判断される(ステップS76)。この判断の答えがイエスであると、カウンタqが指定する選択重量範囲内に組合せがあるので、Wm<q>をΣWm<q>で累算し、P1<q>をΣP1<q>で累算し、カウンタC4<q>の値を1つ増加させる(ステップS78)。これに続いて、またはステップS76の判断の答えがノーの場合、カウンタqの値が1つ増加させられ(ステップS80)、カウンタqの値が7以上であるか判断される(ステップS82)。この判断の答えがノーの場合、ステップS76から再び実行される。ステップS82の判断の答えがイエスになったとき、現在までの組合せ作業における各選択重量範囲の累算許容上限重量Wm<1>乃至Wm<6>と、現在までの組合せ作業における各選択重量範囲の累算選択確率指標値ΣP1<1>乃至P1<6>と、現在までの組合せ作業における各選択重量範囲での少なくとも1つの組合せ重量が得られた回数C4<1>乃至C4<6>が得られる。
ステップS82の判断の答えがイエスになると、C3の値が予め定めた組合せ作業回数Q以上であるか判断し(ステップS84)、その判断の答えがノーであると、カウンタC1<q>、C2をリセットし(ステップS86)、ステップS86から再び実行する。従って、ステップS84の判断の答えがイエスになったとき、Q回の組合せ作業における各選択重量範囲の累算許容上限重量Wm<1>乃至Wm<6>と、Q回の組合せ作業における各選択重量範囲の累算選択確率指標値ΣP1<1>乃至P1<6>と、Q回の組合せ作業における各選択重量範囲での少なくとも1つの組合せ重量が得られた回数C4<1>乃至C4<6>が得られる。
ステップS84の判断の答えがイエスになると、カウンタqの値を1にセットし(ステップS88)、ΣP1<q>の値をC3で除算して、Q回の組合せ作業における選択確率指標値P<q>を算出し、ΣWm<q>をC4<q>で除算し、Q回の組合せ作業における平均組合せ重量A<q>を算出し、A<q>から目標重量Wtを減産して平均偏差Ea<q>を算出する(ステップS90)。
そして、カウンタqの値を1つ増加させ(ステップS92)、カウンタqの値が7以上であるか判断し(ステップS94)、その判断の答えがイエスのノーの場合、ステップS90から再び実行する。
ステップS94の判断の答えがイエスになると、許容上限重量Wm<1>乃至Wm<6>にそれぞれ対応して、平均偏差Ea<1>乃至Ea<6>と、選択確率指標値P<1>乃至P<6>が算出され、これらは表示部28に表示される。これら表示された平均偏差Ea<1>乃至Ea<6>と、選択確率指標値P<1>乃至P<6>を作業員が見比べて、稼働時に使用する許容上限値を、設定部26に設けた許容上限重量選択キーで選択し、CPU20で使用する。
上記の説明は、許容上限重量Wuを複数個自動設定するものについてであるが、許容上限重量と共に、複数の目標重量Wtも許容上限重量Wuに応じて自動設定されるようにして、選択重量範囲の幅が上下に変更されるにしてもよい。
上記の実施形態では、組合せ重量Wxを組合せ重量乱数発生手段によって発生させたが、これに限ったものではなく、例えば各個別品の平均重量wa、標準偏差wsの条件にて正規分布する個別物品重量乱数発生手段を設けて、これが発生した個別物品重量を基にM個の組合せ重量を算出し、これら組合せ重量を用いて上述したように平均偏差Ea及び選択確率指標値Pを算出するようにしてもよい。
本発明の組合せ秤は、もし個別物品の平均重量値が作業を継続する間にどれくらい増減した場合に、組合せ品の偏差としてどれくらいの値に変化するのか、そのとき選択確率がどうなって作業性がどう変化するかについても、適切な設定値、例えばwaの代わりにwa±αの値を設定して推定演算すれば、容易に結果を推定できる。
また、組合せ秤にはN台の計量器2−1乃至2−Nが装備されていても、全ての計量器を使用せずに、N’(<N)台の計量器のみを使用して、M’(≠M)個の組合せを選択する場合もある。このような場合にも平均偏差Eaや選択確率指標Pがどうなるかなどを、設定値を変更することによって容易に模擬することができる。
上記の実施形態では、組合せ平均重量を算出し、さらに組合せ平均偏差を算出したが、組合せ平均偏差を算出せずに組合せ平均重量を使用してもよい。また、組合せ平均偏差と選択確率指標値双方を算出したが、いずれか一方のみを算出するようにしてもよいし、組合せ平均重量のみを算出してもよい。
上記の実施の形態では、本発明を手動式の組合せ秤に実施したが、物品の供給を手動で行い、物品の排出を自動的に行う半自動式組合せ秤や、物品の供給及び排出を自動で行う自動式組合せ秤にも、本発明を実施することができる。
組合せ秤における供給物品の重量分布の変化を示す図である。 本発明の1実施形態の組合せ秤のブロック図である。 図2の組合せ秤における推定平均偏差及び選択確率指標値の算出過程の一部のフローチャートである。 図2の組合せ秤における推定平均偏差及び選択確率指標値の算出過程の他の部分のフローチャートである。 図2の組合せ秤における推定平均偏差及び選択確率指標値の算出過程の他の例の一部のフローチャートである。 図2の組合せ秤における推定平均偏差及び選択確率指標値の算出過程の他の例の残りの部分のフローチャートである。
符号の説明
2−1乃至2−N 計量器
18 制御部(平均推定値算出手段)

Claims (13)

  1. 重量が正規分布し、1つまたは少数の固体からなる個別品の重量を種々に組み合わせて、その組合せ合計重量が許容上下限範囲内にある組合せを選択する組合せ秤において、
    予め収集した前記個別品の重量分布に基づき、前記個別物品の模擬組合せ重量を種々発生する組合せ重量模擬発生手段と、
    前記模擬組合せ重量のうち、予め設定された模擬許容上限重量と模擬許容下限重量とで規定された模擬許容上下限範囲内に属するものを選択する模擬選択手段と、
    前記選択された模擬組合せ重量の平均値を算出する平均推定値算出手段と、
    前記平均値と前記模擬許容下限値との偏差を算出する偏差算出手段と、
    算出された前記偏差を表示する表示手段とを、
    備える組合せ秤。
  2. 請求項1記載の組合せ秤において、複数の前記模擬許容上下限範囲を、手動または自動で設定する第1の設定部を有し、前記設定された複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して前記選択された模擬組合せ重量の平均値及び前記偏差を算出する組合せ秤。
  3. 請求項2記載の組合せ秤において、複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して算出された前記選択された模擬組合せ重量の平均値のうち1つに対応する前記模擬許容上下限範囲を、前記許容上下限範囲として前記組合せ秤に設定する第2の設定部を備える組合せ秤。
  4. 請求項1乃至3いずれか記載の組合せ秤において、前記組合せ重量模擬発生手段は、前記模擬組合せ重量を予め定めた個数だけランダムに発生することを、予め定めた回数に亘って繰り返し、前記模擬選択手段は、前記予め定めた個数の模擬組合せ重量が発生するごとに、前記予め定めた個数の模擬組合せ重量のうちから前記許容上下限範囲内であって前記許容下限値に等しいか近いものを選択することを、前記予め定めた回数にわたって行い、前記平均推定値算出手段は、前記予め定めた回数分の前記模擬選択手段によって選択された模擬組合せ重量の平均値を算出する組合せ秤。
  5. 請求項4記載の組合せ秤において、前記予め定めた個数は、前記組合せ秤において最も選択される確率が高い個数である組合せ秤。
  6. 重量が正規分布し、1つまたは少数の固体からなる個別品の重量を種々に組み合わせて、その組合せ合計重量が許容上下限範囲内にある組合せを選択する組合せ秤において、
    予め収集した前記個別品の重量分布に基づき、前記個別物品の模擬組合せ重量を種々発生する組合せ重量模擬発生手段と、
    前記模擬組合せ重量のうち、予め設定された模擬許容上限重量と模擬許容下限重量とで規定された模擬許容上下限範囲内に属するものを選択する模擬選択手段と、
    前記選択された模擬組合せ重量の平均値を算出する平均推定値算出手段と、
    前記選択された模擬組合せ重量の総数または有無に関連する選択難易性を表す選択性指標を算出する組合せ選択性指標推定値算出手段とを、
    備える組合せ秤。
  7. 請求項6記載の組合せ秤において、複数の前記模擬許容上下限範囲を、手動または自動で設定する第1の設定部を有し、前記平均推定値算出手段が、前記設定された複数の模擬許容上下限範囲それぞれに対して前記選択された模擬組合せ重量の平均値を算出し、前記組合せ選択性指標推定値算出手段が、前記設定された複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して、前記選択性指標を、算出する組合せ秤。
  8. 請求項7記載の組合せ秤において、前記複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して算出された、前記選択された模擬組合せ重量の平均値及び前記選択性指標の組のうち、1つの組に対応する前記模擬許容上下限範囲を、前記許容上下限範囲として前記組合せ秤に設定する第2の設定部を備える組合せ秤。
  9. 請求項6記載の組合せ秤において、前記平均推定値算出手段は、前記選択された模擬組合せ重量の平均値と前記模擬許容下限重量との偏差も算出し、第1の設定部が、複数の前記模擬許容上下限範囲を、手動または自動で設定し、前記平均値算出手段は、前記設定された複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して、前記選択された模擬組合せ重量の平均値と前記模擬許容下限重量との偏差を算出し、前記組合せ選択性指標推定値算出手段は、前記設定された複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して、前記選択性指標を、算出する組合せ秤。
  10. 請求項9記載の組合せ秤において、前記複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して算出された、前記選択された模擬組合せ重量の平均値と前記模擬許容下限重量との偏差及び前記選択性指標の組のうち、1つの組に対応する前記模擬許容上下限範囲を、前記許容上下限範囲として前記組合せ秤に設定する第2の設定部を備える組合せ秤。
  11. 重量が正規分布し、1つまたは少数の固体からなる個別品の重量を種々に組み合わせて、その組合せ合計重量が許容上下限範囲内にある組合せを選択する組合せ秤において、
    予め収集した前記個別品の重量分布に基づき、前記個別物品の模擬組合せ重量を種々発生する組合せ重量模擬発生手段と、
    前記模擬組合せ重量のうち、予め設定された模擬許容上下限範囲内に属するものを選択する模擬選択手段と、
    前記選択された模擬組合せ重量の総数または有無に関連する選択難易性を表す選択性指標を算出する組合せ選択性指標推定値算出手段とを、
    備える組合せ秤。
  12. 請求項11記載の組合せ秤において、複数の前記模擬許容上下限範囲を、手動または自動で設定する第1の設定部を有し、前記設定された複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して前記選択性指標を算出する組合せ秤。
  13. 請求項12記載の組合せ秤において、複数の前記模擬許容上下限範囲それぞれに対して算出された前記選択性指標のうち1つに対応する前記模擬許容上下限範囲を、前記許容上下限範囲として前記組合せ秤に設定する第2の設定部を備える組合せ秤。
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