JP5545628B2 - 組合せ秤および組合せ秤における搬送部の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、菓子や果物などの被計量物を計量する組合せ秤および組合せ秤において前記被計量物を搬送する搬送部を制御する方法に関する。

組合せ秤で計量されて所定重量とされた菓子類等の被計量物は、例えば包装機によって袋詰めされるのが一般的である。

図９は、特許文献１に記載の従来の組合せ秤の概略構成を模式的に示す図である。

この組合せ秤は、供給装置３０から分散フィーダ３１の中央部に被計量物が供給され、分散フィーダ３１では振動によって被計量物をその周縁部方向へ送り出し、分散フィーダ３１の周辺に放射状に設置された複数のリニアフィーダ３２へ搬送する。

複数のリニアフィーダ３２には振動装置が取り付けられており、各々のリニアフィーダ３２を振動させることによって被計量物を搬送して複数の供給ホッパ３３に投入する。複数の供給ホッパ３３では一時的に被計量物を保持し、排出用のゲート３４を開いて、供給ホッパ３３の下方に配設された計量ホッパ３５に被計量物を投入する。各計量ホッパ３５では投入された被計量物の重量が重量センサ３６によって計量される。この計量値に基づいて組合せ演算することにより、計量値の合計が組合せ目標重量と一致するか最も近い計量ホッパ３５の組合せを求めて、この組合せで選択された計量ホッパ３５の排出用のゲート３７を開いて被計量物を排出し、集合シュート３８を介して包装機３９へ投入する。

特開昭６２−１１３０２４号公報

このような組合せ秤において、組合せ計量精度を向上させるためには、リニアフィーダ３２によって搬送されて供給ホッパ３３を介して計量ホッパ３５へ投入される被計量物の重量が重要である。

周知のように、組合せ演算に参加するホッパの数をｍとすると、ｍが偶数の場合には「組合せ目標重量÷（ｍ／２）」の重量の被計量物をホッパに投入し、ｍが奇数の場合には「組合せ目標重量÷（（ｍ−１）／２）」の重量、あるいは、「組合せ目標重量÷（（ｍ＋１）／２）」の重量の被計量物をホッパに投入すれば、組合せ目標重量に近い組合せの数が多くなるので組合せ計量精度を向上させることができる。

このため、各リニアフィーダ３２によってそれぞれ搬送されて各供給ホッパ３３を介して各計量ホッパ３５に投入されるべき被計量物の目標重量(以下「ホッパ目標重量」という)を、上述の組合せ目標重量に近い組合せ数が多くなる重量(以下「所定のホッパ目標重量」という)とし、各リニアフィーダ３２によって搬送されて各計量ホッパ３５へ投入される被計量物の重量が、前記所定のホッパ目標重量となるように、各リニアフィーダ３２の振動の振幅や駆動時間を設定して各リニアフィーダ３２による被計量物の搬送量を制御している。

しかしながら、分散フィーダ３１上に載荷されている被計量物の量や、被計量物の性状等に起因して、実際に各計量ホッパ３５に投入される被計量物の重量が、前記所定のホッパ目標重量に対して若干異なる値となるのは避けられず、所定のホッパ目標重量に対してプラス側（多め）、あるいは、マイナス側（少なめ）に偏ってしまう場合があり、かかる場合には、組合せ目標重量に近い組合せができにくくなり、組合せ計量精度が悪くなってしまう。

本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、組合せ計量精度を向上させた組合せ秤を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明では、次のように構成している。

（１）本発明による組合せ秤は、被計量物を搬送する複数の搬送部と、前記各搬送部に対応して配置されると共に、各搬送部からそれぞれ搬送された被計量物の重量を計量する複数の計量ホッパとを備え、前記計量ホッパで計量される被計量物の重量の組合せ演算を行う組合せ秤であって、前記組合せ演算における目標重量値である組合せ目標重量を設定すると共に、前記複数の各計量ホッパへ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつき度の情報を設定する設定部と、前記設定部で設定される前記組合せ目標重量および前記ばらつき度の情報に基づいて、正規分布に従う前記ホッパ目標重量を前記複数の各計量ホッパに対応させて生成する生成部と、生成した前記ホッパ目標重量に応じて、対応する前記搬送部による被計量物の搬送量を制御する制御部と、を具備し、当該組合せ秤の操作者による操作によって前記設定部に設定される前記ばらつき度の情報に応じて、前記正規分布の標準偏差が規定される。

ばらつき度の情報とは、複数の各計量ホッパに対応する複数のホッパ目標重量のばらつきの度合いを示す情報であり、ユーザが、好ましいと考えるばらつき度合の情報を設定すればよい。

このばらつき度の情報は、ばらつきの度合いを示す情報であるから標準偏差や分散として設定してもよいが、ホッパ目標重量の好ましい値、例えば、上述の所定のホッパ目標重量を中心(平均)とした正規分布の曲線における広がりの境界を、ばらつき度として設定してもよい。なお、正規分布の中心(平均)は、前記所定のホッパ目標重量以外の重量としてもよい。

このばらつき度の情報の設定は、ばらつき度や標準偏差そのものを設定してもよいし、あるいは、被計量物の種別、例えば、被計量物が菓子類であれば、飴、ポテトチップス、チョコレートといった種別と、ばらつき度や標準偏差との対応関係を示すテーブルを記憶部に予め格納しておき、被計量物の種別を設定することによって、種別に対応するばらつき度や標準偏差が間接的に設定されるようにしてもよい。

設定部によって組合せ演算の目標重量である組合せ目標重量が設定され、また、当該組合せ秤の組合せ演算に参加するホッパの数は、既知であるから、上述の組合せ目標重量に近い組合せ数が多くなる重量である所定のホッパ目標重量を求めることができる。

本発明の組合せ秤によると、複数の各計量ホッパへそれぞれ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつきの度合いを、「ばらつき度」の情報として設定することによって、この「ばらつき度」に応じた正規分布に従うホッパ目標重量を各計量ホッパにそれぞれ対応させて生成するので、各計量ホッパのホッパ目標重量を正規分布に従ってばらつかせることができ、例えば、上述の所定のホッパ目標重量を中心(平均)として正規分布に従ってばらつかせることができる。更に、このばらつかせたホッパ目標重量になるように、各搬送部による各計量ホッパへの被計量物の搬送量が制御されるので、各計量ホッパへ搬送されて投入される被計量物の重量が、正規分布に従って適度にばらつくことになり、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなって組合せ計量精度が向上する。

（２）本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、前記生成部は、前記組合せ目標重量、前記ばらつき度および前記組合せ演算に参加するホッパの数に基づいて算出される前記標準偏差および平均値の正規分布の乱数を、前記ホッパ目標重量として発生する。

平均値は、正規分布の中心の重量となるものであり、ホッパ目標重量として最も好ましい値、例えば、上述の所定のホッパ目標重量であるのが好ましく、この所定のホッパ目標重量は、組合せ目標重量と組合せ演算に参加するホッパの数とから上述のようにして算出することができる。

標準偏差は、設定されるばらつき度に応じて規定されるのが好ましく、例えば、標準偏差を、前記平均値にばらつき度を乗算した値としてもよい。

この実施態様によると、ばらつき度に応じた標準偏差、および、組合せ目標重量及び組合せ演算に参加するホッパの数に応じた平均値の正規分布の乱数を、ホッパ目標重量として発生させることができる。

（３）本発明の組合せ秤の別の好ましい実施態様では、前記搬送部は、振動によって前記被計量物を搬送する振動フィーダであり、前記制御部は、前記各振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方と該振動フィーダによる被計量物の搬送量との対応関係を示すデータが格納された記憶部を含み、前記制御部は、前記ホッパ目標重量に応じて、前記記憶部に格納されている前記データに基づいて、対応する振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方を制御する。

振動フィーダの振幅と被計量物の搬送量との対応関係を示すデータ、あるいは、振動フィーダの駆動時間と被計量物の搬送量との対応関係を示すデータは、前記対応関係を示す演算式やテーブルとして記憶部に格納するのが好ましい。

この実施態様によると、制御部は、計量ホッパへの被計量物の搬送量が、正規分布に従って生成されたホッパ目標重量になるように、振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方を制御し、その際、記憶部に格納されている各振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方と該振動フィーダによる被計量物の搬送量との対応関係を示すデータに基づいて制御する。

（４）本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、前記生成部で生成された複数の各計量ホッパの前記ホッパ目標重量と、対応する計量ホッパによって計量された被計量物の重量とに基づいて、前記記憶部に格納されている前記データを補正する補正部を具備している。

補正部は、一定期間毎、または、一定の計量回数毎に、補正の要否を判断するのが好ましく、例えば、過去の前記一定期間、または、過去の前記一定の計量回数における前記ホッパ目標重量の平均値と、計量ホッパで計量された被計量物の重量の平均値とに基づいて、補正の要否を判断し、補正が必要なときには、前記両平均値に基づいて、前記記憶部に記憶されているデータを補正するのが好ましい。

この実施態様によると、ホッパ目標重量と実際に計量ホッパに搬送されて計量される被計量物の重量との間に、補正が必要な誤差がある場合には、補正部によって、実際に計量ホッパに搬送されて計量される被計量物の重量が、ホッパ目標重量に一致するように記憶部のデータを補正することができる、すなわち、振動フィーダによって実際に計量ホッパに搬送される被計量物の重量が、ホッパ目標重量に一致するようにフィードバック制御されるので、振動フィーダによる被計量物の搬送精度が向上し、これによって、組合せ計量精度を高めることができる。

（５）本発明の組合せ秤における搬送部の制御方法は、被計量物を搬送する複数の搬送部と、前記各搬送部に対応して配置されると共に、各搬送部からそれぞれ搬送された被計量物の重量を計量する複数の計量ホッパとを備え、前記計量ホッパで計量される被計量物の重量の組合せ演算を行う組合せ秤における前記搬送部の制御方法であって、前記組合せ演算における目標重量値である組合せ目標重量を設定すると共に、前記複数の各計量ホッパへ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつき度の情報を設定する設定ステップと、設定される前記組合せ目標重量および前記ばらつき度の情報に基づいて、正規分布に従う前記ホッパ目標重量を前記複数の計量ホッパに対応させて生成する生成ステップと、生成した前記ホッパ目標重量に応じて、対応する前記搬送部による被計量物の搬送量を制御する制御ステップとを含み、前記設定ステップで、当該組合せ秤の操作者による操作によって設定される前記ばらつき度の情報に応じて、前記生成ステップにおける前記正規分布の標準偏差が規定される。

本発明の組合せ秤における搬送部の制御方法によると、複数の各計量ホッパへそれぞれ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつきの度合いを、「ばらつき度」の情報として設定することによって、この「ばらつき度」に応じた正規分布に従うホッパ目標重量を各計量ホッパにそれぞれ対応させて生成するので、各計量ホッパのホッパ目標重量を正規分布に従ってばらつかせることができる、例えば、上述の所定のホッパ目標重量を中心(平均)として正規分布に従ってばらつかせることができる。更に、このばらつかせたホッパ目標重量になるように、各搬送部による各計量ホッパへの被計量物の搬送量が制御されるので、各計量ホッパへ搬送されて投入される被計量物の重量が、正規分布に従って適度にばらつくことになり、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなって組合せ計量精度が向上する。

本発明によると、ホッパ目標重量についてのばらつきの度合いを、「ばらつき度」の情報として設定することによって、「ばらつき度」に応じた正規分布に従うホッパ目標重量を各計量ホッパに対応させて生成するので、各計量ホッパのホッパ目標重量を、設定に応じた正規分布に従ってばらつかせることができる。更に、このばらつかせたホッパ目標重量になるように、各搬送部による各計量ホッパへの被計量物の搬送量が制御されるので、各計量ホッパへ搬送されて投入される被計量物の重量が、正規分布に従って適度にばらつくことになり、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなって組合せ計量精度が向上することになる。

図１は本発明の実施形態の組合せ秤の概略構成を示す模式図である。 図２は図１の組合せ秤の概略構成を示すブロック図である。 図３は正規分布図である。 図４はリニアフィーダの振動の振幅と搬送量との関係を示す図である。 図５はリニアフィーダの駆動時間と搬送量との関係を示す図である。 図６は動作説明に供するフローチャートである。 図７は図６のリニアフィーダ部の制御処理の詳細を示すフローチャートである。 図８は図６のテーブルデータの補正処理の詳細を示すフローチャートである。 図９は従来例の組合せ秤の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態の組合せ秤の概略構成を示す模式図である。この実施形態の組合せ秤は、その装置上部の中央に、供給装置１から供給される被計量物２８を振動によって放射状に分散させる円錐形のトップコーン３と、このトップコーン３を振動させるメインフィーダ４が設けられている。供給装置１は、図示しないベルトコンベアから供給される被計量物２８を振動によって搬送してトップコーン３の中央部へ供給する。トップコーン３では、供給装置１からその中央部に供給される被計量物２８を振動によってその周縁部方向へ搬送する。トップコーン３の周辺には、トップコーン３から送られてきた被計量物２８を複数の各供給ホッパ１０に搬送する複数のリニアフィーダパン５と、このリニアフィーダパン５をそれぞれ振動させる複数のリニアフィーダ６とが放射状に設けられている。

リニアフィーダパン５の周縁部下方には、複数の供給ホッパ１０、計量ホッパ１２及びメモリホッパ１５がそれぞれ対応して設けられ、円周状に配置されている。

供給ホッパ１０及びメモリホッパ１５の下部には、開閉可能な排出用のゲート１１及びゲート１６がそれぞれ設けられている。また、計量ホッパ１２の下部には、メモリホッパ１５側あるいは集合シュート１７側に開閉可能な排出用のゲート１３，１４が設けられ、被計量物２８を、適宜メモリホッパ１５あるいは集合シュート１７に選択的に供給できるようになっている。

供給ホッパ１０はリニアフィーダパン５から送りこまれた被計量物２８を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１２が空になると排出用のゲート１１を開いて計量ホッパ１２へ被計量物２８を投入する。また、各計量ホッパ１２には、計量ホッパ１２内の被計量物２８の重量を計測するロードセル等の重量センサ８が取り付けられ、各重量センサ８による計量値は制御装置７へ出力される。

複数のリニアフィーダパン５及び各リニアフィーダパン５を振動させる複数のリニアフィーダ６によって、対応する各計量ホッパ１２に被計量物２８を搬送して供給する複数の搬送部が構成される。

計量ホッパ１２は、上述のように被計量物２８をメモリホッパ１５と集合シュート１７へ選択的に排出可能である。メモリホッパ１５は計量ホッパ１２の斜め下方に配置され、空になると計量ホッパ１２から被計量物２８が投入される。制御装置７による組合せ演算によって複数の計量ホッパ１２およびメモリホッパ１５の中から被計量物２８を排出すべきホッパ（以下、排出ホッパ）の組合せが求められ、図示しない包装機から排出要求信号の入力があると、その組合せに該当する排出ホッパから被計量物２８が集合シュート１７へ排出され、更にその下方の排出シュート１８を介して包装機へと排出される。

トップコーン３の上方には、被計量物２８の量を検出する、例えば超音波式のレベル検出器２が設けられている。このレベル検出器２によって、トップコーン３上の被計量物の層厚が検出され、その検出出力が制御装置７に与えられる。制御装置７では、レベル検出器２によって検出されるトップコーン３上の被計量物２８の層厚に基づいて、トップコーン３上の被計量物２８を一定量に保つように、供給装置１を制御する。

操作設定表示器９は、例えばタッチパネル等を用いて構成され、組合せ秤の操作およびその動作パラメータの設定等を行うための設定手段と、運転速度、組合せ計量値等を画面に表示する表示手段とを備えている。

制御装置７では、供給装置１の動作制御および組合せ秤の全体の動作制御を行うとともに、組合せ演算を行う。組合せ演算では、計量ホッパ１２内の被計量物２８の重量が重量センサ８により計量され、得られた重量が計量ホッパ１２の計量値として用いられる。計量ホッパ１２の計量値は制御装置７の記憶部に記憶され、計量ホッパ１２内の被計量物２８が対応するメモリホッパ１５へと投入された場合には、記憶されている計量値が、メモリホッパ１５の計量値として用いられる。複数の計量ホッパ１２およびメモリホッパ１５の中から、被計量物２８の計量値の合計が組合せ目標重量に対して許容範囲となる上述の排出ホッパの組合せが１つ求められる。

図２は、この実施形態における組合せ秤の制御系統の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置７は、演算制御部２０と、記憶部２１と、Ａ／Ｄ変換回路部２４と、ゲート駆動回路部２５と、振動制御回路部２６とを備えている。

演算制御部２０は、ＣＰＵを内蔵しており、後述の正規分布に従うホッパ目標重量を複数の各計量ホッパ１２に対応させて生成する生成部としての機能を有する。記憶部２１は、組合せ秤の動作プログラム及び設定される動作パラメータ等を記憶しており、ＣＰＵに対する演算などの作業領域となる。Ａ／Ｄ変換回路部２４は、レベル検出器２及び各重量センサ８からのアナログ信号をデジタル信号に変換して演算制御部２０へ出力する。ゲート駆動回路部２５は、演算制御部２０からの制御信号に基づいて、供給ホッパ１０、計量ホッパ１２及びメモリホッパ１５の排出用のゲート１１；１３，１４；１６の開閉を制御する。振動制御回路部２６は、演算制御部２０からの制御信号に基づいて、供給装置１、メインフィーダ４及び各リニアフィーダ６のそれぞれの振動動作を制御する。また、演算制御部２０は、操作設定表示器９と相互に通信できるように接続されている。また、演算制御部２０は、図示しない包装機とも通信可能に接続されている。

制御装置７は、演算制御部２０のＣＰＵが記憶部２１に記憶されている動作プログラムを実行することにより、供給装置１及び組合せ秤全体の動作を制御する。

組合せ秤では、上述のような動作を行うための多数の動作パラメータの設定が必要であり、その設定は操作者が操作設定表示器９を用いて行い、設定された動作パラメータの値は演算制御部２０へ送られ、記憶部２１に記憶される。動作パラメータには、組合せ演算における目標値である組合せ目標重量及びそれに対する許容範囲、メインフィーダ４の振動の振幅、メインフィーダ４の駆動時間（１回の振動継続時間）、リニアフィーダ６の振動の振幅、リニアフィーダ６の駆動時間（１回の振動継続時間）、１分間に包装機で包装される袋数（すなわち１分間に組合せ秤から被計量物を排出する回数）である計量速度等がある。

この実施形態では、組合せ計量精度を高めるために、各リニアフィーダパン５によって搬送されて各供給ホッパ１０を介して各計量ホッパ１２に投入されるべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量を、組合せ目標重量に近い組合せ数が多くなる上述の所定のホッパ目標重量を中心に正規分布に従って適度にばらつかせるようにし、これによって、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなるようにしている。

すなわち、この実施形態では、操作者が上述の動作パラメータの設定の際に、所定のホッパ目標重量を中心とした正規分布に従う好ましいばらつきの度合いを、「ばらつき度」として操作設定表示器９を操作して設定する。

制御装置７は、この設定された「ばらつき度」及び上述の動作パラメータとして設定された組合せ目標重量に基づいて、所定のホッパ目標重量を中心とし、「ばらつき度」に応じた正規分布に従うホッパ目標重量を、各計量ホッパ６に対応させて生成するようにしている。

所定のホッパ目標重量の決定例としては、上述のように、組合せ演算に参加するホッパの数をｍとすると、ｍが偶数の場合には「組合せ目標重量÷（ｍ／２）」の重量、あるいは、ｍが奇数の場合には「組合せ目標重量値÷（（ｍ−１）／２）」の重量、あるいは、「組合せ目標重量値÷（（ｍ＋１）／２）」の重量であるが、組合せで選択されるホッパ数を４個とか５個になるようにホッパへのホッパ目標重量を決める場合もある。この場合、所定のホッパ目標重量は、組合せ目標重量÷４または５である。

組合せ演算に参加するホッパの数は、当該組合せ秤によって規定される。
この実施形態において、例えば、計量ホッパ１２の数が１０個、メモリホッパ１５の数が１０個であるとすると、組合せ演算に参加できるホッパの数ｍは、２０となる。なお、メモリホッパ１５を備えていない組合せ秤の場合には、組合せ演算に参加できるホッパの数ｍは、計量ホッパ１２の数、したがって、例えば、１０となる。

このように動作パラメータとして組合せ目標重量が設定されることによって、所定のホッパ目標重量が自動的に算出されることになる。

この実施形態では、操作者は、「ばらつき度」を、所定のホッパ目標重量を中心とした正規分布の曲線の広がりの境界として、例えば、「％」で設定する。この「ばらつき度」は、各リニアフィーダパン５によって搬送されて各計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、所定のホッパ目標重量を中心として、好ましいばらつき度合いとなるように、例えば、経験や実験等に基づいて設定される。

この「ばらつき度」は、被計量物の種別、例えば、菓子類であれば、「チョコレート」、「ポテトチップス」、「飴」といった種別に応じて異なる値が設定されるのが好ましい。

このようにして設定された「ばらつき度」及び組合せ目標重量に基づいて、制御装置７の演算制御部２０は、「ばらつき度」に応じた正規分布の乱数を、複数の各計量ホッパ１２のホッパ目標重量としてそれぞれ生成すると共に、各リニアフィーダパン５によってそれぞれ搬送されて各計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、対応するホッパ目標重量になるようにリニアフィーダパン５を振動させるリニアフィーダ６を制御する。

これによって、複数の各計量ホッパ１２のホッパ目標重量を、正規分布に従って所定のホッパ目標重量を中心に、設定された「ばらつき度」に応じてばらつかせることができるので、各計量ホッパ１２へ搬送されて投入される被計量物の重量が、所定のホッパ目標重量を中心にしてその前後の重量に適度にばらつくことになり、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなって組合せ計量精度が向上する。

ここで、正規分布に従うホッパ目標重量の生成について説明する。

正規分布は、次式で示される確率密度関数を持っている。

ここで、μは平均、σ²は分散であり、この正規分布をＮ（μ，σ²）と表す。

重量値が、ｘ１，ｘ２，…Ｘｎであると、平均重量値は、

このとき、

を分散（正確には標本分散）といい、母集団が十分に大きく標本数が有限の場合、分散σ²の推定値として

を不偏分散という。この不偏分散の期待値は母集団の分散に等しい。この分散または不偏分散の正の平方根が標準偏差である。

したがって、計量ホッパ１２の被計量物の平均重量と標準偏差とが判れば、
確率密度関数によって、計量ホッパ１２のホッパ目標重量の正規分布データを得ることができる。

この実施形態では、上述のように操作設定表示部９から動作パラメータとして「ばらつき度」を予め設定入力する。この「ばらつき度」は、ｎ個の計量ホッパ１２のホッパ目標重量のばらつき度合いを指定するものである。

この実施形態では、「ばらつき度」は、次式で表すことができる。

「ばらつき度」＝標準偏差／所定のホッパ目標重量
この所定のホッパ目標重量と「ばらつき度」とによって、標準偏差は、次式で算出できる。

標準偏差＝「ばらつき度」×所定のホッパ目標重量
また、所定のホッパ目標重量は、上述のようにばらつきの中心となるものであり、複数の計量ホッパに投入される被計量物の平均重量値と考えることができる。すなわち、
平均重量値＝所定のホッパ目標重量
このように標準偏差（＝「ばらつき度」×所定のホッパ目標重量）及び平均重量値（＝所定のホッパ目標重量）が判るので、各計量ホッパ１２のホッパ目標重量を正規分布に従う乱数として生成することができる。

この正規乱数は、一様乱数をボックス・ミューラー法（Box-Muller Transform）で変換することによって生成することができる。

すなわち、０以上１未満の範囲の一様乱数数値ｒ１，ｒ２を、ボックス・ミューラー法に基づく次式に代入して、正規乱数を演算する。

ここで、ｒ１，ｒ２は、一様乱数を発生させるＲｎｄ関数による一様乱数値、
ｒ１＝Ｒｎｄ（１）
ｒ２＝Ｒｎｄ（１）
である。

上記正規乱数に、上述の標準偏差を乗じると共に、平均重量値を加えることによって、
下記式に示す正規分布に従う正規乱数を、各計量ホッパ１２にそれぞれ対応するホッパ目標重量として生成することができる。

このようにして生成されるホッパ目標重量は、例えば、横軸を重量、縦軸を個数にとる図３の正規分布図に示すように、所定のホッパ目標重量である平均重量を中心にして左右対称に分布する。したがって、各計量ホッパ１２にそれぞれ対応するホッパ目標重量が、所定のホッパ目標重量を中心にしてその前後の重量に確率的にばらつき、目標組合せ重量に近い組合せが、継続的に多く維持されることになる。

制御装置７の演算制御部２０は、上述のようにしてホッパ目標重量を生成すると共に、リニアフィーダパン５によって計量ホッパ１２へ搬送する被計量物２８の搬送量が、生成されたホッパ目標重量になるように、リニアフィーダパン５を振動させるリニアフィーダ６を制御する。

ここで、リニアフィーダ６の振動の振幅及び振動の継続時間である駆動時間と、リニアフィーダパン５によって搬送される被計量物の搬送量との対応関係について説明する。

図４は、或る駆動時間におけるリニアフィーダ６の振動の振幅（度数）と被計量物の搬送量（ｇ）との対応関係を示す特性図の一例である。

リニアフィーダ６の振動の振幅を変化させる方法としては、位相制御、電圧制御が周知である。この図４では、振幅が最大であるときの位相角あるいは電圧値を１００として等分したものを横軸とし、被計量物の搬送量を縦軸としている。この実施形態では、振動の振幅を１から１００までの値の１００段階に設定できる。この図４に示されるように、搬送量と振幅値とは直線的には変化しない。

図５は、或る振幅におけるリニアフィーダ６の駆動時間（ｍｓ）と被計量物の搬送量（ｇ）との対応関係を示す特性図の一例である。

駆動時間は、リニアフィーダ６の１回の継続振動時間である。この駆動時間と搬送量との対応関係は、図４の振幅と搬送量との対応関係を比べると、直線的に変化する。

この実施形態では、制御装置７の記憶部２１には、かかるリニアフィーダ６の振幅と被計量物の搬送量との対応関係を示す特性データ及びリニアフィーダ６の駆動時間と被計量物の搬送量との対応関係を示す特性データが、例えば、前記対応関係を示す演算式やテーブルとして予め格納されている。リニアフィーダ６毎に、被計量物の搬送量は微妙に相違するので、リニアフィーダ６毎に個別の特性データを格納するのが好ましい。

また、この実施形態では、各計量ホッパ１２に搬送すべき被計量物の搬送量が上述の所定のホッパ目標重量になるように定めた駆動時間および振幅が、上述の動作パラメータの一部である各リニアフィーダ６の駆動時間及び振幅として、操作設定表示器９を操作する操作者によって予め設定される。

そして、制御装置７は、上述のようにして生成されるホッパ目標重量に、各リニアフィーダ６による被計量物の搬送量が一致するように、リニアフィーダ６の駆動時間は設定のままで、振動の振幅のみを制御するようにしている。

すなわち、この実施形態では、制御装置７の演算制御部２０は、リニアフィーダ６による被計量物の搬送量が、正規乱数として生成されるホッパ目標重量になるように、リニアフィーダ６の振幅のみを制御するようにしている。このように振幅のみを制御するので、駆動時間を制御する場合のように、駆動時間が長くなって計量速度が遅くなるといったことがない。

以上のようにして、所定のホッパ目標重量を中心として、正規分布に従うホッパ目標重量を、各計量ホッパ１２に対応させて生成し、各計量ホッパ１２へ搬送される被計量物の重量が、生成したホッパ目標重量になるように、対応するリニアフィーダ６の振動の振幅を制御するので、各計量ホッパ１２には、所定のホッパ目標重量を中心として正規分布に従って適度にばらついた重量の被計量物が投入されることになる。これによって、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなり、組合せ計量精度が向上する。

更に、この実施形態では、トップコーン３上に載荷されている被計量物の量や、被計量物の性状等に起因して、実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、ホッパ目標重量と異なったような場合には、それを補正できるように次のようにしている。

すなわち、一定期間毎あるいは一定の計量回数毎に、その間に実際に計量ホッパ１２に投入された被計量物の重量の平均値を算出すると共に、生成されたホッパ目標重量の平均値を算出し、両者の差の絶対値が許容値を越えたときには、実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量とホッパ目標重量との間に補正すべき誤差があるとし、実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、ホッパ目標重量になるように制御装置７の記憶部２１に記憶されている、上述のリニアフィーダ６の振幅と被計量物の搬送量との対応関係を示す特性データを補正する。

これによって、リニアフィーダ６の振動の振幅は、補正された特性データに基づいて、制御されることになり、実際に計量ホッパ１２に投入される重量と生成されるホッパ目標重量との誤差が低減され、計量精度が向上する。

図６は、この実施形態の組合せ秤の上述の動作を説明するためのフローチャートである。

先ず、制御装置７は、トップコーン３上の被計量物の量を検出するレベル検出器２の検出出力に基づいて、供給装置１のＯＮ／ＯＦＦを制御して被計量物をトップコーン３に供給する（ステップＳ１）。制御装置７は、トップコーン３を振動させるメインフィーダ４を制御してトップコーン３上の被計量物を分散させてリニアフィーダパン５に供給する(ステップＳ２)。

制御装置７は、リニアフィーダパン５を振動させるリニアフィーダ６を制御して、空の供給ホッパ１０に対応するリニアフィーダパン５を振動させてリニアフィーダパン５上の被計量物を当該空の供給ホッパ１０に供給する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、リニアフィーダパン５によって搬送されて供給ホッパ１０を介して計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、上述のように正規分布に従って生成されるホッパ目標重量となるように、リニアフィーダ６の振動の振幅を制御して被計量物の搬送量を制御する。このステップＳ３の処理の詳細は、更に後述する。

制御装置７は、供給ホッパ１０の排出用のゲート１１を制御し、空の計量ホッパ１２に対応する供給ホッパ１０の排出用のゲート１１を開いて、被計量物を当該空の計量ホッパ１２へ供給する（ステップＳ４）。こうして空の計量ホッパ１２に被計量物が供給されると、対応する重量センサ８により、前記計量ホッパ１２に供給された被計量物の重量を計量し、計量値が制御装置７に送られる（ステップＳ５）。制御装置７は、計量ホッパ１２の排出用のゲート１３，１４を制御し、空のメモリホッパ１５に対応する計量ホッパ１２の排出用のゲート１３を開いて被計量物を当該空のメモリホッパ１５に供給する（ステップＳ６）。なお、メモリホッパ１５を備えていないタイプの組合せ秤の場合には、このステップＳ６が省略される。

この実施形態では、計量ホッパ１２の重量センサ８によって計量された計量値、すなわち、実際に計量ホッパ１２に投入された被計量物の重量と、上述のように正規分布に従って生成されたホッパ目標重量とを用いて、リニアフィーダ６の振幅と被計量物の搬送量との対応関係を示す特性データの補正処理を行なう（ステップＳ７）。このステップＳ７の補正処理の詳細は、更に後述する。

制御装置７は、計量ホッパ１２およびメモリホッパ１５に供給されている被計量物の重量に基づいて、組合せ演算を行い、最適な組合せの選定を行う（ステップＳ８）。その後、包装機からの排出要求信号が入力されると、制御装置７は、最適な組合せの計量ホッパ１２およびメモリホッパ１５に指令を与えて被計量物を排出し（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る。以下、上述と同様の計量サイクルを繰り返すことによって、一定の条件を満たす量の被計量物が包装機へと排出される。

図７は、図６のステップＳ３のリニアフィーダの制御処理の詳細を示すフローチャートである。ここでは、計量ホッパ１２の数をｎ個、したがって、計量ホッパ１２に投入される被計量物を搬送するリニアフィーダパン５及びリニアフィーダ６の個数をｎ個として説明する。

先ず、ｎ個のリニアフィーダ６の番号を１にセットし（ステップＳ２０１）、この番号１のリニアフィーダ６に対応する計量ホッパ１２のホッパ目標重量を、正規分布の乱数によって上述のように発生させる（ステップＳ２０２）。

次に、リニアフィーダ６によって搬送されて計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、ステップＳ２０２で発生させたホッパ目標重量になるように、リニアフィーダ６の振動の振幅を、当該番号のリニアフィーダ６にセットし（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４へ移行する。これによって、当該番号のリニアフィーダ６が、動作パラメータとして予め設定されている駆動時間およびステップＳ２０３でセットされた振幅でリニアフィーダパン５を振動させて被計量物を搬送する。

ステップＳ２０４では、上述の図６のステップＳ７の補正処理のために、生成したホッパ目標重量を、計量ホッパ１２への投入重量として累積加算し、加算回数で累積加算値を除算してホッパ目標重量の平均値を算出し、リニアフィーダ６の番号を１つ増加し（ステップＳ２０５）、リニアフィーダ６の番号がｎ＋１になったか否かを判断し（ステップＳ２０６）、ｎ＋１になったときには終了し、ｎ＋１になっていないときには、ステップＳ２０２に戻って、次のリニアフィーダ６について同様の処理を行なう。

このように複数の各計量ホッパ１２のホッパ目標重量を、正規分布に従って発生させ、リニアフィーダ６によって搬送されて各計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、ホッパ目標重量になるようにリニアフィーダ６の振幅が制御されるので、各計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、所定のホッパ目標重量を中心してその前後の重量に適度にばらつき、これによって、組合せ演算において目標組合せ重量に近い組合せが多くなって組合せ計量精度が向上する。

図８は、図６のステップＳ７のリニアフィーダ６の振幅と被計量物の搬送量との対応関係を示す特性データの補正処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、計量ホッパ１２の番号を１にセットし（ステップＳ７０１）、その計量ホッパ１２の計量値を累積加算し（ステップＳ７０２）、補正のタイミングか否か、すなわち、予め定めた累積回数、例えば、計量サイクルが１００回になったか否かを判断し（ステップＳ７０３）、補正のタイミングでないときには、ステップＳ７０８へ移行する。

補正のタイミングであるときには、計量値の、例えば、１００回の累積加算値を投入回数である１００回で除算して実際に計量ホッパ１２に投入された過去１００回の被計量物の重量の平均値である投入実績平均値を算出する（ステップＳ７０４）。

一方、上述の図７のステップＳ２０４で算出した当該計量ホッパ１２のホッパ目標重量の、例えば、過去１００回の平均値を算出し、この算出値を、ステップＳ７０４で算出した投入実績平均値から減算した値の絶対値が予め定めた許容値よりも小さいか否かを判断し（ステップＳ７０５）、小さいときには、補正の必要がないとしてステップＳ７０７に移行する。この許容値として、例えば、零に近い値が予め設定されている。

ステップＳ７０５で、許容値よりも小さくないときには、ホッパ目標重量と実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量との間の誤差があるとして、この誤差をなくすように、リニアフィーダ６のよる振動の振幅と被計量物の搬送量との対応関係の特性データを補正する（ステップＳ７０６）。

具体的には、ホッパ目標重量に比べて実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が小さい、すなわち、リニアフィーダ６による搬送量が少ないときには、特性データの振幅を大きめに補正する。逆に、ホッパ目標重量に比べて実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が大きい、すなわち、リニアフィーダ６による搬送量が多いときには、特性データの振幅を小さめに補正する。かかる補正は、例えば、前記特性データを示す演算式の係数やテーブルの値を補正することによって行なわれる。

次に、ステップＳ７０７では、上述の投入実績平均値、ホッパ目標重量の平均値及び累積値を初期化し、計量ホッパ１２の番号を１つ増加し（ステップＳ７０８）、計量ホッパ１２の番号がｎ＋１になったか否かを判断し（ステップＳ７０９）、ｎ＋１になったときには終了し、ｎ＋１になっていないときには、ステップＳ７０２に戻って、次の計量ホッパ１２について同様の処理を行なう。

このように、実際に計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量とホッパ目標重量とが異なり、その差が許容値を上回るような場合には、リニアフィーダ６の制御に用いる特性データを補正して、実際の計量ホッパ１２に投入される被計量物の重量が、ホッパ目標重量になるようにフィードバック制御するので、組合せ計量精度が向上する。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、リニアフィーダ６の振幅のみを制御したけれども、本発明の他の実施形態として、駆動時間を制御してもよく、この場合には、駆動時間と被計量物の搬送量との対応関係の特性データを補正すればよい。また、振幅と駆動時間の両方を制御するようにしてもよく、この場合には、振幅と被計量物の搬送量との対応関係の特性データ、及び、駆動時間と被計量物の搬送量との対応関係の特性データの少なくとも一方を補正すればよい。

本発明は、組合せ秤、特にその組合せ計量精度の向上に有用である。

３ トップコーン
４ メインフィーダ
５ リニアフィーダパン
６ リニアフィーダ
７ 制御装置
８ 重量センサ
９ 操作設定表示器
１０ 供給ホッパ
１２ 計量ホッパ
１５ メモリホッパ
２０ 演算制御部
２１ 記憶部
２６ 振動制御回路部

Claims (5)

1. 被計量物を搬送する複数の搬送部と、前記各搬送部に対応して配置されると共に、各搬送部からそれぞれ搬送された被計量物の重量を計量する複数の計量ホッパとを備え、
   前記計量ホッパで計量される被計量物の重量の組合せ演算を行う組合せ秤であって、
   前記組合せ演算における目標重量値である組合せ目標重量を設定すると共に、前記複数の各計量ホッパへ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつき度の情報を設定する設定部と、
   前記設定部で設定される前記組合せ目標重量および前記ばらつき度の情報に基づいて、正規分布に従う前記ホッパ目標重量を前記複数の各計量ホッパに対応させて生成する生成部と、
   生成した前記ホッパ目標重量に応じて、対応する前記搬送部による被計量物の搬送量を制御する制御部と、
   を具備し、
   当該組合せ秤の操作者による操作によって前記設定部に設定される前記ばらつき度の情報に応じて、前記正規分布の標準偏差が規定される、
   ことを特徴とする組合せ秤。
2. 前記生成部は、前記組合せ目標重量、前記ばらつき度および前記組合せ演算に参加するホッパの数に基づいて算出される前記標準偏差および平均値の正規分布の乱数を、前記ホッパ目標重量として発生する、
   請求項１に記載の組合せ秤。
3. 前記搬送部は、振動によって前記被計量物を搬送する振動フィーダであり、
   前記制御部は、前記各振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方と該振動フィーダによる被計量物の搬送量との対応関係を示すデータが格納された記憶部を含み、
   前記制御部は、前記ホッパ目標重量に応じて、前記記憶部に格納されている前記データに基づいて、対応する振動フィーダの振幅及び駆動時間の少なくともいずれか一方を制御する、
   請求項１または２に記載の組合せ秤。
4. 前記生成部で生成された複数の各計量ホッパの前記ホッパ目標重量と、対応する計量ホッパによって計量された被計量物の重量とに基づいて、前記記憶部に格納されている前記データを補正する補正部を、
   具備する請求項３に記載の組合せ秤。
5. 被計量物を搬送する複数の搬送部と、前記各搬送部に対応して配置されると共に、各搬送部からそれぞれ搬送された被計量物の重量を計量する複数の計量ホッパとを備え、
   前記計量ホッパで計量される被計量物の重量の組合せ演算を行う組合せ秤における前記搬送部の制御方法であって、
   前記組合せ演算における目標重量値である組合せ目標重量を設定すると共に、前記複数の各計量ホッパへ搬送すべき被計量物の目標重量であるホッパ目標重量のばらつき度の情報を設定する設定ステップと、
   設定される前記組合せ目標重量および前記ばらつき度の情報に基づいて、正規分布に従う前記ホッパ目標重量を前記複数の計量ホッパに対応させて生成する生成ステップと、
   生成した前記ホッパ目標重量に応じて、対応する前記搬送部による被計量物の搬送量を制御する制御ステップとを含み、
   前記設定ステップで、当該組合せ秤の操作者による操作によって設定される前記ばらつき度の情報に応じて、前記生成ステップにおける前記正規分布の標準偏差が規定される、
   ことを特徴とする組合せ秤における搬送部の制御方法。

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