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技術 組合せ秤

出願人 大和製衡株式会社
発明者 山下一彦孝橋徹
出願日 2014年2月5日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-020114
公開日 2015年8月20日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2015-148458
状態 特許登録済
技術分野 特殊目的重量測定
主要キーワード 増加変動 稼動運転 変動関数 組合せ個数 区間平均値 制御追従 稼働運転 傾向変動
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

計量ホッパ又は供給ホッパへ供給する物品の重量を、目標供給重量に制御するに際して、計量ホッパ又は供給ホッパへ供給される物品の重量の変動に応じてサンプル数を適切に変更できるようして、制御の精度を向上させる。

解決手段

計量ホッパ6又は計量可能に構成された供給ホッパ5に供給される物品の供給重量のサンプル数分の供給重量に基づいて、次回の供給重量に関する予測値を算出し、予測値に基づいて、計量ホッパ6又は供給ホッパ5への供給重量が、目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御するに際して、前記サンプル数を、計量ホッパ6又は供給ホッパ5へ供給される物品の供給重量に基づいて可変する。

概要

背景

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、物品の供給重量の所定の供給回数サンプル数とし、このサンプル数分の物品の供給重量を加算し、加算した供給重量を前記サンプル数で除算して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。

概要

計量ホッパ又は供給ホッパへ供給する物品の重量を、目標供給重量に制御するに際して、計量ホッパ又は供給ホッパへ供給される物品の重量の変動に応じてサンプル数を適切に変更できるようして、制御の精度を向上させる。計量ホッパ6又は計量可能に構成された供給ホッパ5に供給される物品の供給重量のサンプル数分の供給重量に基づいて、次回の供給重量に関する予測値を算出し、予測値に基づいて、計量ホッパ6又は供給ホッパ5への供給重量が、目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御するに際して、前記サンプル数を、計量ホッパ6又は供給ホッパ5へ供給される物品の供給重量に基づいて可変する。

目的

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、計量ホッパへ供給する物品の重量を、計量ホッパへ供給されるサンプル数分の供給重量に基づいて制御する場合に、計量ホッパへ供給される物品の重量の変動に応じて、サンプル数を適切に変更できるようして、制御の精度を向上させることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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、前記計量ホッパへ供給される2以上のサンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記計量ホッパの供給重量に関する予測値推定算出する予測値算出手段と、前記計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量に基づいて、前記サンプル数を可変するサンプル数可変手段と、前記予測値算出手段によって推定算出される前記計量ホッパの前記予測値に基づいて、前記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前記計量ホッパへの目標供給重量になるように、前記フィーダによる供給量を制御する制御手段と、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複数の供給ホッパと、前記複数の各供給ホッパから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、前記複数の各供給ホッパは、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量可能であり、前記供給ホッパへ供給される2以上のサンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記供給ホッパの供給重量に関する予測値を推定算出する予測値算出手段と、前記供給ホッパへ供給される前記物品の供給重量に基づいて、前記サンプル数を可変するサンプル数可変手段と、前記予測値算出手段によって推定算出される前記供給ホッパの前記予測値に基づいて、前記供給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前記供給ホッパへの目標供給重量になるように、前記フィーダによる供給量を制御する制御手段と、を備える組合せ秤。

請求項3

前記サンプル数可変手段は、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量と、前記目標供給重量とに基づいて、前記サンプル数を可変する、請求項1または2に記載の組合せ秤。

請求項4

前記サンプル数が3以上であって、前記予測値算出手段は、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量の前記サンプル数分の供給重量に基づいて、1サンプル数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として推定算出すると共に、前記傾向変動量に基づいて、該傾向変動量を反映した供給重量に関する前記予測値を推定算出する、請求項1ないし3のいずれかに記載の組合せ秤。

請求項5

前記予測値算出手段は、供給重量に関する前記予測値として、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方の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1ないし4のいずれかに記載の組合せ秤。

請求項6

前記予測値算出手段は、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記サンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパの供給重量に関する平均値を、前記予測値として推定算出する、請求項1ないし3のいずれかに記載の組合せ秤。

請求項7

異なる前記サンプル数毎に、前記予測値算出手段で推定算出される前記傾向変動量を、サンプル数と共に表示する表示手段を備える、請求項4に記載の組合せ秤。

請求項8

異なる前記サンプル数毎に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品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、前記サンプル数と共に表示する、請求項7に記載の組合せ秤。

請求項9

異なる前記サンプル数毎に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量の標準偏差を算出すると共に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量と前記目標供給重量との差である供給重量誤差の平均値を算出する、標準偏差及び供給重量誤差算出手段と、前記標準偏差及び前記供給重量誤差の平均値を、前記サンプル数と共に表示する表示手段と、 を備える請求項6に記載の組合せ秤。

技術分野

0001

本発明は、計量した物品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、物品の供給重量の所定の供給回数サンプル数とし、このサンプル数分の物品の供給重量を加算し、加算した供給重量を前記サンプル数で除算して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

0011

特開昭59−622号公報

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

上記特許文献1では、計量ホッパに供給される物品の供給重量のサンプル数分を加算し、加算した物品の供給重量を、前記サンプル数で除算することによって、計量ホッパ6に供給される物品の供給重量の平均値を算出するのであるが、このサンプル数については、特に明示されていない。一般に、前記予測できないランダムなばらつきを平滑化してその影響を抑制するように、前記サンプル数は、比較的多めの回数に設定され、この設定されたサンプル数で物品の供給重量の平均値が算出される。

0014

しかしながら、組合せ秤では、計量ホッパに供給される物品の供給重量の変動には、上記のようなランダムなばらつきによる変動以外に、周期の比較的短い変動が含まれる場合がある。この周期の比較的短い変動について説明する。

0015

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。

0016

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る。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、周期が比較的短い傾向的な増減変動、すなわち、毎回ランダムに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の偏りが生じ、その箇所に対応する計量ホッパ6へ物品の供給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回の供給毎の供給量が多過ぎたり少な過ぎたりして、リニアフィーダ4からの排出量との間に差があり過ぎると、全体の計量ホッパ6それぞれに対する物品の供給重量の均一性が低下し、全体の計量ホッパ6の重量変動量が大きくなり過ぎる。

0017

このように計量ホッパ6へ供給される物品の重量には、予測できないランダムなばらつきだけではなく、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。

0018

したがって、予測できないランダムなばらつきを平滑化してその影響を抑制するように、比較的多めのサンプル数に固定したままで、物品の供給重量の平均値を算出して制御すると、上記のような比較的短い周期の傾向的な重量変動が生じたような場合には、サンプル数が大き過ぎて、重量変動が平滑化されてしまい、物品の供給重量の目標供給重量Wt/Mからの誤差が増大することがある。

0019

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、計量ホッパへ供給する物品の重量を、計量ホッパへ供給されるサンプル数分の供給重量に基づいて制御する場合に、計量ホッパへ供給される物品の重量の変動に応じて、サンプル数を適切に変更できるようして、制御の精度を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0020

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。

0021

(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、
前記計量ホッパへ供給される2以上のサンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記計量ホッパの供給重量に関する予測値推定算出する予測値算出手段と、
前記計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量に基づいて、前記サンプル数を可変するサンプル数可変手段と、
前記予測値算出手段によって推定算出される前記計量ホッパの前記予測値に基づいて、前記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前記計量ホッパへの目標供給重量になるように、前記フィーダによる供給量を制御する制御手段とを備える。

0022

供給重量に関する前記予測値は、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。

0023

前記サンプル数可変手段は、前記計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量の変動に基づいて、サンプル数を可変するのが好ましい。

0024

本発明の組合せ秤によると、計量ホッパに供給される物品の供給重量のサンプル数分の供給重量に基づいて、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、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、フィーダによる供給量を制御するのであるが、前記サンプル数を、計量ホッパへ供給される物品の供給重量に基づいて可変するので、計量ホッパへ供給される物品の供給重量の変動を抑制するように適切なサンプル数に変更して制御することが可能となる。

0025

(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複数の供給ホッパと、前記複数の各供給ホッパから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、
前記複数の各供給ホッパは、供給された前記物品の重量をそれぞれ計量可能であり、
前記供給ホッパへ供給される2以上のサンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記供給ホッパの供給重量に関する予測値を推定算出する予測値算出手段と、
前記供給ホッパへ供給される前記物品の供給重量に基づいて、前記サンプル数を可変するサンプル数可変手段と、
前記予測値算出手段によって推定算出される前記供給ホッパの前記予測値に基づいて、前記供給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前記供給ホッパへの目標供給重量になるように、前記フィーダによる供給量を制御する制御手段とを備える。

0026

供給重量に関する前記予測値は、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。

0027

前記サンプル数可変手段は、前記供給ホッパへ供給される前記物品の供給重量の変動に基づいて、サンプル数を可変するのが好ましい。

0028

本発明の組合せ秤によると、計量可能に構成された供給ホッパに供給される物品の供給重量のサンプル数分の供給重量に基づいて、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、供給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、フィーダによる供給量を制御するのであるが、前記サンプル数を、供給ホッパへ供給される物品の供給重量に基づいて可変するので、供給ホッパへ供給される物品の供給重量の変動を抑制するように適切なサンプル数に変更して制御することが可能となる。

0029

(3)本発明の組合せ秤の他の実施態様では、前記サンプル数可変手段は、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量と、前記目標供給重量とに基づいて、前記サンプル数を可変する。

0030

サンプル数可変手段は、前記計量ホッパへ供給される前記物品の供給重量と、前記目標供給重量とに基づいて、前記サンプル数を可変する、あるいは、前記供給ホッパへ供給される前記物品の供給重量と、前記目標供給重量とに基づいて、前記サンプル数を可変するのが好ましいが、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの両ホッパへ供給される前記物品の供給重量と、前記目標供給重量とに基づいて、前記サンプル数を可変してもよい。

0031

計量ホッパの目標供給重量と供給ホッパの目標供給重量とは、同じであるのが好ましい。

0032

この実施態様によると、前記サンプル数を、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される物品の供給重量と計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへの目標供給重量とに基づいて可変するので、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される物品の供給重量と目標供給重量との偏差が小さくなるように適切なサンプル数に変更して制御することが可能となる。

0033

(4)本発明の組合せ秤の好ましい実施態様では、前記サンプル数が3以上であって、前記予測値算出手段は、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量の前記サンプル数分の供給重量に基づいて、1サンプル数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として推定算出すると共に、前記傾向変動量に基づいて、該傾向変動量を反映した供給重量に関する前記予測値を推定算出する。

0034

この実施態様によると、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパに供給される物品の供給重量の3以上のサンプル数分の供給重量に基づいて、1サンプル数当たりの供給重量の変化量を、傾向変動量として推定算出し、更にこの傾向変動量を反映した供給重量に関する予測値を推定算出し、この予測値に基づいて、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方の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、フィーダによる供給量を制御するので、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方の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。

0035

(5)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、供給重量に関する前記予測値として、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方の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。

0036

この実施態様によると、予測値算出手段では、サンプル数分の物品の供給重量に基づいて、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方の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推定算出するので、制御手段では、算出される誤差の予測値をキャンセルするように、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへの物品の供給重量を制御すればよい。

0037

(6)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、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記サンプル数分の前記物品の供給重量に基づいて、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパの供給重量に関する平均値を、前記予測値として推定算出する。

0038

この実施態様によると、予測値算出手段では、サンプル数分の物品の供給重量に基づいて、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパの供給重量に関する平均値、例えば、計量ホッパ又は供給ホッパの供給重量の平均値を、次回の計量ホッパ又は供給ホッパの供給重量の予測値として推定算出することができる。

0039

(7)上記(4)の実施態様では、異なる前記サンプル数毎に、前記予測値算出手段で推定算出される前記傾向変動量を、サンプル数と共に表示する表示手段を備えるようにしてもよい。

0040

この実施態様によると、サンプル数を異ならせたときの、計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方の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ると共に、例えば、稼働運転の開始当初におけるサンプル数を選択して設定するといったことが可能となる。

0041

(8)上記(7)の実施態様では、異なる前記サンプル数毎に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品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、前記サンプル数と共に表示するようにしてもよい。

0042

計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される物品の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、この実施態様によると、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、例えば、稼働運転の開始当初におけるサンプル数を選択して設定するといったことが可能となる。

0043

(9)上記(6)の実施態様では、異なる前記サンプル数毎に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量の標準偏差を算出すると共に、前記計量ホッパ及び前記供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される前記物品の供給重量と前記目標供給重量との差である供給重量誤差の平均値を算出する、標準偏差及び供給重量誤差算出手段と、前記標準偏差及び前記供給重量誤差の平均値を、前記サンプル数と共に表示する表示手段とを備えるようにしてもよい。

0044

計量ホッパ及び供給ホッパの少なくともいずれか一方のホッパへ供給される物品の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、この実施態様によると、供給重量のランダムなばらつきと、供給重量誤差との両者を考慮して、例えば、稼働運転の開始当初におけるサンプル数を選択して設定するといったことが可能となる。

発明の効果

0045

本発明によると、計量ホッパ又は計量可能に構成された供給ホッパに供給される物品の供給重量のサンプル数分の供給重量に基づいて、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、計量ホッパ又は供給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、フィーダによる供給量を制御するのであるが、前記サンプル数を、計量ホッパ又は供給ホッパへ供給される物品の供給重量に基づいて可変するので、計量ホッパ又は供給ホッパへ供給される物品の供給重量の変動を抑制するように適切なサンプル数に変更して制御することが可能となる。

図面の簡単な説明

0046

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モデルを示す図である。
図5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7に続く集計処理のフローチャートである。
図9図8に続く集計処理のフローチャートである。
図10図9に続く集計処理のフローチャートである。
図11は稼働運転時のフローチャートである。
図12図11に続く稼働運転時のフローチャートである。
図13は他の実施形態の図3に対応する図である。
図14は従来例の組合せ秤の概略構成図である。

実施例

0047

(実施形態1)
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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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、物品の量が上限値になると、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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

すなわち、制御部21では、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3回以上のサンプル数分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。そして、制御部21では、供給重量誤差の予測値をキャンセルして、計量ホッパ6に供給される物品の供給重量が、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。更に、制御部21は、サンプル数を、後述のように自動的に可変する。

0061

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。

0062

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。

0063

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。この実施形態では、予測制御は、上記のように計量ホッパ6毎に行われる。

0064

制御部21は、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。

0065

供給重量誤差=供給重量−目標供給重量Wt/M
そして、3回以上の最新のサンプル数N1個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、予測値算出手段及び制御手段としての制御部21は、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による物品の供給量を制御する。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

この実施形態では、最新のサンプル数N1個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。

0071

図3では、サンプル数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、1回当たり、すなわち、1サンプル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。

0072

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。

0073

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。

0074

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、サンプル数である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。

0075

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分、すなわち、サンプル数分の供給重量を加算し、加算した供給重量をサンプル数で除算して供給重量の平均値を算出し、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。

0076

サンプル数を、例えば図3に示すように1回から10回までの10個とし、この10個分の供給重量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。

0077

供給重量誤差の平均値eaや供給重量の平均値Waは、サンプル数である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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

この実施形態では、最新の3回以上のサンプル数N1個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。

0083

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。

0084

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、仮にサンプル数を変更しないとすれば、サンプル数分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。

0085

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、仮にサンプル数を変更しないとすれば、本実施形態と特許文献1とは同等である。

0086

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。

0087

この傾向変動量aについて、各計量ホッパ6毎に、調整運転時であればサンプル数などの制御条件を決める前に、各リニアフィーダ4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6毎の供給重量の目標供給重量に対する誤差の傾向変動量aを推定算出し、表示手段としての操作設定表示器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4の物品供給特性の実態が把握でき、稼働運転の開始に際してサンプル数の初期値の決定や、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。

0088

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6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。

0089

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。

0090

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。

0091

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。

0092

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。

0093

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回分無駄時間が生じるが、この無駄時間要素は無視する。

0094

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。

0095

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。

0096

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。

0097

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。

0098

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。

0099

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。

0100

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。

0101

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。

0102

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。

0103

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。

0104

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14の振幅ゲインを調整するようにしてもよい。

0105

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。

0106

以上のように、本実施形態では、最新の3回以上のサンプル数N1個の計量ホッパ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。このサンプル数N1は、稼働運転中に自動的に可変されるのであるが、稼働運転開始当初におけるサンプル数N1の設定、すなわち、サンプル数N1の初期値の設定について説明する。

0107

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。

0108

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サンプル数が設定されている。

0109

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。

0110

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、稼働運転の開始当初の初期値として設定する際の指針を与えるようにしている。

0111

具体的には、稼働運転に先立って、適切なサンプル数N1を初期値として設定するための調整運転を行うようにしている。

0112

この調整運転では、作業者が、サンプル数N1の下限値NLと上限値NUとを操作設定表示器12を操作して設定する。制御部21は、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。

0113

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供給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。

0114

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初期値として設定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のが好ましい。

0115

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まで順番に異ならせて、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、上記のように、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以上である「5」を、上限値として「15」を設定した場合について説明する。

0116

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。

0117

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。

0118

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。

0119

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。

0120

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。

0121

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。

0122

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。

0123

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。

0124

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、表示手段としての操作設定表示器12に表示する。

0125

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。

0126

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の初期値を決定する。

0127

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。

0128

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、傾向的な変動を表す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。

0129

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、適切なサンプル数の初期値を決定する。

0130

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。

0131

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。

0132

作業者は、サンプル数を小さい値に初期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。

0133

反対にサンプル数を大きい値に初期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。

0134

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初期設定し、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初期設定するのが好ましい。

0135

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案した中間のサンプル数に設定する。

0136

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。

0137

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、稼働運転の開始時の適切なサンプル数の初期値を決定することができる。

0138

この適切なサンプル数の初期値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。

0139

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の初期値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の初期設定を変更するようにしてもよい。

0140

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。

0141

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)。

0142

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、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)。

0143

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)。

0144

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。

0145

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。

0146

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)。

0147

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)。

0148

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。

0149

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(ステップn25)、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(ステップn26)。

0150

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。

0151

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)。

0152

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。

0153

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。

0154

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ことを示すフラグF7が「0」にクリヤされているか否か、すなわち、7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。

0155

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。

0156

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)。

0157

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。

0158

この調整運転によって得られる区間平均値標準偏差及び区間傾向変動量に基づいて、適切なサンプル数N1の初期値が設定されると共に、サンプル数の上限値NU、下限値NLも設定され、更に、後述の閾値値α・am<N1>,γ・σm<N1>,β・am<N1>も設定されて製品として出荷される。

0159

ユーザによる稼働運転では、当初設定されているサンプル数N1の初期値が、物品の供給重量の誤差の変動に応じて自動的に可変される。

0160

すなわち、サンプル数N1、供給重量誤差の発生状況に応じて、上限値NU、下限値NLの間で自動的に可変する。

0161

この実施形態では、リニアフィーダトラフ4a上の物品の層厚の変化の速度が速くなるなどして制御が追従できず、発生する物品の供給重量の誤差の変動傾向が大きくなると、誤差変動関数を求めるための誤差のサンプル数N1を、例えば、現時点から過去に遡って1個減らし、変動速度に追従し易くして次の供給重量の予測のための新たな変動関数を推定する。

0162

反対にリニアフィーダトラフ4a上の物品の層厚が安定し、発生する物品の供給重量の誤差の変動傾向が小さくなると、誤差変動関数を求めるための供給重量誤差のサンプル数N1を、例えば、現時点から過去に遡って1個増やし、ランダム外乱の平滑特性を高める。

0163

このようにリニアフィーダトラフ4a上の物品の重量の変化速度に応じて、供給重量誤差のサンプル数N1を可変することによって次回の供給重量誤差を予測し、次回の供給重量を制御する。

0164

稼働運転中には、サンプル数可変手段としての制御部21は、誤差の変動傾向の大きさに応じて自動的にサンプル数を可変するのであるが、誤差の変動傾向の大小の判定基準は、例えば次のように定める。

0165

上記図6の区間傾向変動量は、調整運転において、リニアフィーダ4の操作量の制御を行わない状態において、現れた種々のサンプル数分の供給重量誤差における変動傾向量aを求めたものであり、aの最小値は、リニアフィーダトラフ4a上の物品の重量が、ほぼ一定であり、そのため殆ど供給重量誤差が変動しない状態の時の値で、aの最大値は、リニアフィーダトラフ4a上の物品の重量の変動が最大に大きく、そのため供給重量誤差が最大に変動した場合の値である。

0166

そこで変動が中間の状態であるときの値であるaの平均値に対して、設定可能な係数α、β(例えばα=1.5、β=0.3)を用いて、図6におけるサンプル数N1における区間傾向変動量aの平均値を、am<N1>とすると、稼働運転時に供給重量誤差のサンプル数Niにおいて求まった傾向変動量aの絶対値が大きく現れ、上側の閾値α・am<N1>に対して
a > α・am<N1>
であれば、サンプル数Niでは制御の追従性が良くないとしてサンプル数をNi−1にして改めて誤差変動関数を求め次回の供給誤差を予測する。

0167

但し、図6におけるサンプル数N1における区間平均値標準偏差をσm<N1>としたときに、このサンプル数Niの区間で算出した標準偏差σが、閾値γ・σm<N1>に対して、
σ>γ・σm<N1>
のとき、すなわち、供給重量のランダムなばらつきが大き過ぎるとき、例えば、γ=2〜3で、上記式が成立するときには、サンプル数は、減少させないようにする。

0168

また、稼働運転時に供給重量誤差のサンプル数Niにおいて求まった傾向変動量aの絶対値が小さく現れ、下側の閾値β・am<N1>に対して、
a< β・am<N1>
であれば、サンプル数Niで十分に制御の追従性がよいので、よりランダム外乱の平滑性を高めるために、サンプル数をNi+1にして改めて誤差変動関数を求め次回の供給誤差を予測し、リニアフィーダ4のフィーダ操作量を算出する。

0169

上記閾値α・am<N1>,γ・σm<N1>,β・am<N1>は、上記のようにサンプル数N1の初期値と共に設定されて製品として出荷される。なお、ユーザにおいて、調整運転を行って閾値α・am<N1>,γ・σm<N1>,β・am<N1>の設定を変更するようにしてもよい。

0170

次に、このサンプル数を自動的に可変するユーザにおける稼働運転時の動作を、図11及び図12のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、上記のように各計量ホッパ6毎に行われる。

0171

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n113)。

0172

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(ステップn103)、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)。

0173

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に戻る。ステップn106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6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。

0174

次に、制御を開始可能か否か、具体的には、サンプル数を増やす場合にも対応できるように、シフトレジタにサンプル数Niに1個加算した個数、すなわち、(Ni+1)個、稼働運転開始当初の初期設定時は、(N1+1)個のデータがあるか否かを判断し(ステップn111)、(Ni+1)個以上のデータがないときには、ステップn101に戻り、(Ni+1)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、その内のNi個の重量値のデータの標準偏差を求め、最新のNi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。

0175

次に、図12のステップn114では、ステップn112で求めた傾向変動量aが、上側の閾値α・am<N1>より大きいか否かを判断し、大きくないときには、傾向的な変動は大きくないとして、ステップn119に移り、大きいときには、傾向的な変動が大きいとして、ステップn115に移る。ステップn115では、ステップn112で求めた標準偏差σが、閾値2・σm<N1>より大きいか否かを判断し、標準偏差σが、閾値2・σm<N1>より大きいときには、ランダムなばらつきが大きいので、傾向的な変動よりもランダムなばらつきを優先して、サンプル数Niを1個増やしてステップn125に移る(ステップn118)。

0176

ステップn115において、標準偏差σが、閾値2・σm<N1>より大きくないときには、ランタムなばらつきは大きくなく、傾向的な変動が大きいので、サンプル数Niを1個減らしてステップn117に移る(ステップn116)。ステップn117では、サンプル数Niが下限値NL以上であるか否かを判断し、サンプル数Niが下限値NL以上でないときには、ステップn118に移り、サンプル数Niを1個増やして元に戻し、ステップn125に移る。ステップn117において、サンプル数Niが下限値NL以上であるときには、ステップn123に移る。

0177

ステップn114において、傾向変動量aが、上側の閾値α・am<N1>より大きくないときには、ステップn119に移り、傾向変動量aが、下側の閾値β・am<N1>より小さいか否かを判断し、下側の閾値β・am<N1>より小さくないときには、ステップn125に移る。

0178

ステップn119において、傾向変動量aが、下側の閾値β・am<N1>より小さいときには、傾向的な変動は小さいので、ランダムなばらつきをより平滑化するために、サンプル数Niを1個増やしてステップn121に移る(ステップn120)。ステップn121では、サンプル数Niが、上限値NU以下であるか否かを判断し、上限値NU以下でないときには、サンプル数Niを1個減らして元に戻してステップn125に移る(ステップn122)。

0179

ステップn121において、サンプル数Niが上限値NU以下であるときには、ステップn123に移り、新しいサンプル数Ni個のデータの標準偏差を求め、最新のNi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n124に移る。ステップn124では、新しいサンプル数Niの値を主演算制御部17に送信すると共に、区間平均値標準偏差及び傾向変動量aを主演算制御部17に送信して表示させ、ステップn125に移る。

0180

ステップn125では、図11のステップn112で、サンプル数を変更することなく、それまでのサンプル数Ni個のデータによって算出された傾向変動量a、又は、図12のステップn123で、変更された新しいサンプル数Ni個のデータによって算出された傾向変動量aに基づいて、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、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n126)。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。

0181

以上のようにして稼働運転時には、傾向変動量aに基づいて、サンプル数Niを必要に応じて可変すると共に、サンプル数Niによって算出される傾向変動量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、適切なサンプル数が選択されて正しく追従して制御することができる。

0182

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。

0183

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。

0184

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変動関数eを求めてもよい。

0185

本発明の他の実施形態として、計量ホッパ6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6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。

0186

(実施形態2)
以上の制御は、リニアフィーダ4から供給ホッパ5に供給された物品を計量ホッパ6へ供給し、計量ホッパ6にて測定された計量値に基づいてサンプル数を変化させることで、計量ホッパ6へ供給される物品の重量が目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御するようにした。

0187

これに対して、本発明の他の実施形態として、図1における各供給ホッパ5にも重量センサ11を設け、各供給ホッパ5へ供給された物品の計量値が測定できるように構成して、計量ホッパ6の計量値に代えて、供給ホッパ5による計量値を計量ホッパ6による計量値と同様に扱ってリニアフィーダ4による物品の供給量を制御してもよい。この場合、供給ホッパ5への物品の目標供給重量は、計量ホッパ6の目標供給重量と同じである。

0188

計量ホッパ6の計量値をリニアフィーダ4の制御に使用する場合は、或るタイミングでリニアフィーダ4から供給された物品が供給ホッパ5に一旦滞留され、その物品が計量ホッパ6へ供給された後に、新たに次のタイミングでリニアフィーダ4から物品が供給ホッパ5に供給されるときに、計量ホッパ6に供給された物品の計量値によってリニアフィーダ4による供給量の計量値が測定され、この計量値に基づいて算出された制御用の操作量は、さらに次にリニアフィーダ4から供給ホッパ5へ供給される物品の供給量に反映されるので、フィードバック制御において、上記図4に示すように物品供給の1回分余分な制御応答遅れ(無駄時間)が生じる。

0189

そこで、本実施形態のように、供給ホッパ5にも重量センサ11を設けて計量可能に構成し、供給ホッパ5における物品の計量値に基づいてリニアフィーダ4の操作量を算出し、算出した操作量によってその直後のリニアフィーダ4による供給量を制御するようにすると、計量ホッパ6の計量値による方法に比べフィードバック制御応答に1回分余分な遅れがなくなり、より精確に供給量を制御できるようになる。

0190

(実施形態3)
上記実施形態では、傾向変動量に基づいて、リニアフィーダ4を制御したけれども、本発明は、上記特許文献1と同様に、計量ホッパ6へ供給される物品の供給重量の平均値に基づいて、リニアフィーダ4を制御するようにしてもよい。すなわち、上記実施形態の傾向変動量aの代わりにその時点のサンプル数による供給重量誤差の平均値を用いてもよい。

0191

図6のテーブルも、調整運転時に予め傾向変動量の代わりにサンプル数毎の
供給重量誤差の平均値(区間平均供給重量誤差)についての最大値、最小値、及び平均値を算出して表示させる。

0192

誤差の区間平均供給重量誤差は、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。

0193

供給重量誤差の変動が小さい場合は、ランダムなばらつきをできるだけ小さくするためサンプル数を大きくする必要がある。

0194

一方、供給重量誤差の変動が大きい場合は、ランダムなばらつきが大きくない限りは、サンプル数を小さくして制御応答を速める必要がある。

0195

傾向変動量を、供給重量誤差の平均値で置き換えたテーブルに基づいて、上記実施形態と同様に、サンプル数の初期値が設定される。

0196

また、前記テーブルに基づいて、供給重量誤差の平均値の上側の閾値と下側の閾値とを予め設定する。

0197

稼働運転時には、供給重量誤差の平均値が、キャンセルされるように制御されると共に、供給重量誤差の平均値が大きく現れて、上側の閾値を上回る場合は、ランダムなばらつき量が大きくない限りはサンプル数を減じて制御応答を速めて、制御が変動に追従できるようにする一方、供給重量誤差の平均値が小さく現れて、下側の閾値を下回る場合は、ランダムばらつきによる影響を弱めるためにサンプル数を増加させる。

0198

これによって、システムにおける供給重量誤差の発生状態に応じた最適な制御を実施することが可能となり、各計量ホッパ6の供給重量を目標供給重量に接近させることで、組合せ精度を高めることができる。

0199

その他は、上記実施形態と同様である。

0200

(その他の実施形態)
上記の各実施形態では、リニアフィーダ4から供給ホッパ5に供給された物品を計量ホッパ6へ供給し、計量ホッパ6にて測定された計量値に基づいてサンプル数を変化させることで、計量ホッパ6へ供給される物品の重量が目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御し、あるいは、供給ホッパ5に重量センサ11を追加して供給ホッパ5を計量可能に構成し、リニアフィーダ4から供給ホッパ5に供給された物品を供給ホッパ5で測定し、供給ホッパ5にて測定された計量値に基づいてサンプル数を変化させることで、供給ホッパ5へ供給される物品の重量が目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御したが、本発明の他の実施形態として、供給ホッパ5にて測定された物品の計量値及び計量ホッパ6にて測定された物品の計量値に基づいて、サンプル数を変化させることで、供給ホッパ5又は計量ホッパ6へ供給される物品の重量が目標供給重量になるように、リニアフィーダ4による供給量を制御してもよい。この場合、例えば、供給ホッパ5にて測定された計量値と計量ホッパ6にて測定された計量値の平均値に基づいて、サンプル数を変化させるようにしてもよい。

0201

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
9制御装置
11重量センサ
12操作設定表示器
16 個別演算部
17 主演算制御部
18 記憶部
19振動制御回路部
21 制御部

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