JPH01170817A - 組合せ計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の計量機で得られる被計量物の重量を組
合せ演算して、目標値に対する最適組合せの計量機を選
択する、組合せ計量装置に関する。

（従来の技術） バラ菓子やボルト、ナツト等の小物金具のように、個々
の物品の重量に若干のバラツキのある被計量物を、複数
の計量機に分散供給して目標値に対して最適組合せとな
る組合せの計量機を選択し、該計量機より物品を排出し
て包装等の次工程に送る組合せ計量装置が知られている
。

第２図は、このような組合せ計量装置の一例を示す説明
図である。図において、搬入コンベアで搬送されてきた
被計量物品は分散テーブルに供給される。Ｎ台のフィー
ダＦ１〜ＦＮ％　プールホッパＰ１〜ＰＮ、計量ホッパ
Ｗ１〜ＷＮが円形に配置されており、分散テーブルから
フィーダ、プールホッパを介して計量ホッパに投入され
た被計量物の重量をロードセル等の重量検出器で計量す
る。図示しない制御装置は重量データにより所定のパタ
ーンで組合せ演算して目標値に対して最適の組合せとな
る計量ホッパを選択し、当該計量ホッパのゲートを開放
して被計量物品を集合シュートに排出する。

このような組合せ計量は、計量機の台数が増大すると、
組合せ数は計量ホッパの数をＮとするときに（２Ｎ−１
）となり指数関数的に増大するため、演算処理に要する
時間が長くなるという問題があった。

そこで、組合せ演算処理時間を短縮するために、差分マ
トリックス法を応用した組合せ計量装置が特開昭６１−
１８９４１９号公報で提案されている。この差分マトリ
ックス法は、Ｎ個の要素からなる全集合を部分集合ＰＫ
と補集合７丁とに分け、ＰＫに含まれる部分集合の和が
目標値に収束していないときに、 ■ＰＫの１つの要素を丁７の１つの要素と交代する。

■ＰＫの１つの要素を■７に入れる。

０丁７の１つの要素をＰＫに入れる。

処理を繰返すことにより、ｐｘの要素の合計値が目標値
に収束するようにしている。

次に、上記方法を用いた組合せ計量の具体例について説
明する。

（１）まず最初にＮ個の計量ホッパのうち自由に適当な
Ｍ個の計量ホッパを初期設定として選んでその合計重量
ＩＷを計算する。

（２）選び出された計量ホッパのうちの１つの重量デー
タを、（ａ）未使用の計量ホッパの重量データと交代さ
せるか、（ｂ）使わなくさせるか、（Ｃ）新しく別の未
使用の計量ホッパの重量データを追加使用するかの３通
りの方法のうち最もよく目標値ＩＰに近づく方法を選択
し、使用計量ホッパの構成を変更する。

（３）使用される計量ホッパの合計重量ＩＷを算出し目
標値からのずれが充分小さければそこで終了する。そう
でなければ前述した（２）の処理を繰り返す。

なお、このアルゴリズムのステップ（１）において、最
初に選択するＭ個の計量ホッパは任意に設定してよく、
（２）と（３）の処理を数回繰り返、すことにより、Ｉ
Ｗはほぼ目的値ＩＰに極めて少ないステップで収束する
ので収束した時点で最７　　終的なホッパ集合の組合せ
が決定されて終了する。さらに、（２）の処理において
は計算部は記憶回路に格納された以下のような評価行列
Ａを探索することによって、ＩＷが目標値Ｉ　’Ｐへ近
づく程度を評価する。すなわち、全計量ホッパがＮ個で
、ステップ（１）における初期設定の計量ホッパ゛がＭ
個であるとき、評価行列Ａは次式で与えられる。

・・・（１） ここでＷｌを計量ホッパｉの重量とすると籾、ａｌＪは
以下のような値をもつ要素である。

ｉ≠ｊのときＢ、＝Ｗｊ　ｗ＋　　（このときａｌｊの
選択はそれまで使用していた計量ホッパｉを使用せず、
Ｊを利用することを意味する。）ｉ＝ｊのときａ、、＝
−Ｗ、（このときａｌｌの選択はそれまで利用していた
計量ホッパｉを利用しないことを意味する。） すなわち、非対角要素ａｌＪは計量ホッパｉからｊへ交
代させたときに合計重量■Ｗがどのくらい変化して次の
ＩＷとなフたかを調べるのに利用できる。また、新しく
１つのホッパを追加するには前ステップのＩＷにＷｌを
加える必要がある。

そのために、Ｔを転置記号として次のホッパ重量ベクト
ルを利用する。（ｗ＝［ｗ＋　、Ｗ２　、・・・ＷＮ］
Ｔ） すでに、適当なＭ個の計量ホッパは前述したように初期
設定値として選択されていることに注意すれば、（２）
と（３）のステップではＮ個のすべての計量ホッパにつ
いて検討する必要はない。

すなわち、上記評価行列Ａとホッパ重量ベクトルＷを以
下のように表現することが可能となる。

ここて、１行からＭ行まではすでに選ばれている計量ホ
ッパである。すなわちｉが１からＭまでの計量ホッパが
すでに選ばれている時は一点鎖線の中の要素のみを記憶
回路から読み出して調べればどのように合計量量ＩＷが
変化するかを知ることができる。

（発明か解決しようとする問題点） このような差分マトリックスを用いた組合せ演算は、従
来のようにＮ個のデータから（２Ｎ−１）回の演算を行
なう場合よりも大幅に演算時間を短縮することができる
か、部分集合と補集合間でデータを１個ずつ交換してゆ
く処理としているため、演算処理になお相当の時間を要
するという問題があった。

しかも、従来の方法では、部分集合と補集合との間で１
個の重量データを移動するのみであったので、こうして
得られる部分集合の組合せ数は非常に少なく、例えば、
部分集合のデータ数を４、補集合のデータ数を１０とし
た場合の変更可能な部分集合の組合せ数は、５４通りし
かなく、その中に最適な組合せがなければ、部分集合と
補集合とを大幅に入れ替えなければならなかフた。

そして、この入れ替えを行っても、以前と同一の部分集
合が発生することがあり、その場合には、無駄な計算が
行われることになる。又、こうした重複を避けるために
は、計算した組合せパターンを全てチエツクしなければ
ならないが、そうすると却ってチエツクに時間がかかる
と云う問題があった。

そこで、本発明はこのような従来技術の問題点の解消を
目的とした、組合せ計量装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は次のように構成され
る。即ち、複数の計量機で得られたＮ個の重量データを
部分集合とその補集合に分けて記憶する手段、部分集合
の複数の重量データをその補集合の複数の重量データと
交換して部分集合の重量データの合計値を算出する手段
、前記重量データの交換を繰り返して部分集合の重量デ
ータの合計値が目標重量に等しいか又はそれに最も近く
なる組合せを求める手段とよりなることを特徴とするも
のである。

（作用） 上記構成とすることにより、重複しない組合せを全て調
べることができ、その結果組合せ演算の時間が短縮され
、目標値に対して最適の組合せを見出す処理が高速で実
行できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。第１図は本
発明に用いられる組合せ計量装置の概略のブロック図で
ある。図において、複数の計量機１は、第２図で説明し
た構成を有するものであり、各計量機により計量された
物品の重量Ｗｌ。

Ｗ２．・・・ＷＮはマルチプレクサ２に入力される。

最適組合せの計量機から排出される物品を包装処理する
包装機６からのタイミング信号が、マイクロコンピュー
タ等で構成される演算制御部４に人力されると、演算制
御部４は切換信号をマルチプレクサに送り、順次マルチ
プレクサに切換信号を送り、順次マルチプレクサから重
量Ｗ１〜ＷＮがＡ／Ｄｉ換器３に出力され、Ａ／Ｄ変換
器でデジタル信号に変換された重量が演算制御部４に内
蔵されたメモリの所定エリアに記憶される。メモリには
、目標重量設定部５で設定された目標重量が所定エリア
に内蔵されており、演算制御部は後述する演算処理によ
り、目標重量に対して最適の組合せとなる計量機を選定
して、当該計量機から物品を排出させる信号を送る。

次に、演算処理について説明する。

ｎ個の計量ホッパの重量データをいくつか取り出して、
その加算値が目標値に最も近い組合せを検索する方法は
、ｎＣｒの全ての組合せ加算値を、ｒ＝１からｎまで求
めて、目標値に最も近い値を見つける方法が簡単である
がこの時のチエツク回数は２°−１回となり、ｎが大き
くなると現実的な許容演算時間を遥かに越えてしまう。

そこで、差分マトリックスを利用した、組合せ加算値の
計算方法を使用して、ｎ個の計量ホッパの重量データを
大きい順に並べ替えて、計算とチエツクの回数の減少を
はかる方法について説明する。

ここで次の変数を定義する。

ｔａｒｇｅｔ　：目標値 ｕｐｐｅｒ　　：上限値（目標値からの偏差）ｌｏｗｅ
ｒ　　：下限値（目標値からの偏差）く検索すべき範囲
の限定〉 集合の要素が Ｗｉ≧Ｗ　ｉ　＋　１　（ｉ−１，２・ｎ−１）となる
ように大きい順に並べ替えると、次に示すように、ｎＣ
ｒの計算の範囲が限定される。

ｎＣｒのｒの範囲は、 ’Ｘ　Ｗ　＋　　≧ｌｏｗｅｒ＋ｔａｒｇｅｔＩＩ＋ となる最小のｊと ΣＷｌ≧ｕｐｐｅｒ＋ｔａｒｇｅｔ となる最大のｋを見つければ、ｒの範囲はｊ≦ｒ≦ｎ−
に＋１ となる。

例えば、組合せ参加可能な１０台の計量機の重量データ
が下記の通りであったとする。

計量機Ｎｏ、　　（１）　　（２）　　（３）　　（４
）　　（５）計量値（Ｌ）ｇ　２９７２３９２０４２０
３２６１２１５２１４２２０２０８２’６３ これを、大きい順に並べ替えると下記の様になる。

整列順位　　（１）　　（２）　　（３）　　（４）　
　（５）計量値（Ｗｌ）ｇ　２９７２６３２６１２３９
２２０（［ｉ）　　（７）　　（８）　　（９）　　（
１０）今、目標値が１０００ｇ　、上限値が１０ｇ、下
限値がＯｇであったとすると、この時のｎＣｒのｒの範
囲は ΣＷｌ　≧１０００よりｊ＝４ 即ちΣＷ　、−２９７＋２６３＋２６１＋２３−１０６
０ΣＷ、　≧１０１０よりに＝６ 即ちΣＷ　ｌ−２１５４２１４４２０８４２０４４２０
３−１０４４１＝８ 以上から、ｎＣｒのｒの範囲は ４≦ｒ≦１０−６＋１　　即ち、ｒ＝４．５となる。

したがって、前記例示の場合は、１゜Ｃ４と、１０ｃ　
５の組合せ計算だけを行えば良いことになる。

＜ｎＣｒの組合せ加算値を計算する方法〉ｎ個の重量デ
ータの集合より、ｒ個の重量データを取り出し、差分マ
トリックスを利用して、その合計値を計算する方法につ
いて説明する。

（１）初期値の計算 １番目の重量データから、ｒ番目までの重量データの合
計値ｔｒを求める。

ｔｒ＝　ΣＷ＋ （２）マトリックスの使用方法 差分マトリックスのうち、この計算に必要なのは、１＝
＝１〜ｒ、ｊ＝ｒ＋１〜ｎの部分のみであるから、ここ
ではこの部分のみ計算する。

ここで、差分マトリックスを利用して、組合せ加算値（
Ｔ）を求めることは、数式的には次のように記述できる
。

Ｔ＝ｔｒ＋ａ−ｔ、−ｊ、　　　　　　　（１要素交換
）Ｔ＝ｔｒ＋ａ−ｊｌ・ｊ＋”ａ４２・ｊ２（２要素交
換）Ｔ−ｔｒ”ａ’ｉ＋’ｊｌ”ａ−ｉ２・ｊ２÷　・
・”ａ’ｆｋ’ｊｋ（ｒ個の要素交換） 但しく１≦ｉｋ≦ｒ　、ｒ＋１≦ｊｋ≦１）である。

このような要素交換を’に＋ｊｋの全てについて行うこ
とにより　ｎｃｒの全ての組合せ加算値を求めることが
できる。

但し、差分マトリックスの値を２個以上加算する場合（
最初に選択されていた要素を２個以上捨てて、最初に選
択されていなかった要素を、捨てた数だけ加える場杏）
は、特定の要素のみについて加算すれば足りる。

何故ならば、例えばａ２．８と８３．６を同時に加算す
ることは、８２．８と８３．８を同時に加算することと
、等価となるからである。即ち、いずれも、要素２．３
を捨てて、要素６，８を加えることとなるからである。

したがって、同時に加算するマトリックスの要素の数を
ｒｋという変数で表すとすればｒｋ−１〜ｒで ｒｋｌ　　のとき、計算は Ｔ−ｔｒ＋ａ−ｉ−ｊ　　　（１≦　ｉ≦ｒ　、ｉ＋１
≦ｊ≦ｎ）ｒｋ２　　のとぎ、計算は Ｔ−ｊｒ”ａ’ｆ＋’ｊｌ”ａ’ｆ２’Ｊ２（１≦１１
≦ｒ−１、ｉ、＋１≦１２≦ｒ。

ｒ＋１≦ｊＩ≦ｎ−１、Ｊ、＋１≦ｊ２≦ｎ）ｒｋｒ　
　のとき、計算は Ｔ−ｔｒ＋ａｌｊ＋＋ａ２ｊ２　＋・・−＋ａｒＪｒ（
ｒ＋１≦ｊ１≦ｎ’−ｒ＋１　、　ｒ＋２≦ｊ２≦ｎ−
ｒ＋２　。

・・・ｒ＋ｒ≦Ｊｒ≦ｎ） に限定することができる。

例として、Ｎ＝１０．ｒ＝４としたＩＯｃ　４の場合に
ついて第１表により説明する。

第１表 但し、第１表は、縦軸アイテムｉは、組合せから除去す
るデータを、横軸アイテムｊは、組合せに参加させるデ
ータを示しており、例えばａｌ、ｓは、データ１　　（
Ｎ＝１）を除去し、データ５（Ｎ−５）を参加させるこ
とを意味する。

この例においては、次のような手順により組合せ演算を
行うこととなる。

（１）１号機（Ｎ＝１）からｒ号機（この例ではＮ＝４
）までのデータを加算する。即ち、ｔｗ＝　　Σ　ｗｉ を求める。

（２）次にａｌ、ｓを用いて他の４個のデータを交換す
る組合せは、次の１０通り（ｓｃｓ＝１０）となる。

■ｔｗ＋ａｌ、５　＋ａ２６＋ａ３．７　＋ａ４．ａ■
ｔＷ＋ａｌ、５　＋ａ２，５　＋ａ３．７　＋８４，９
■ｔｗ＋ａ、、５　＋ａ２．ｅ　＋８３，７　＋８４．
＋。

■ｔｗ＋　ａ　Ｈ５＋　ａ２．ａ　　＋　ａ３．ａ　　
＋　ａ４．９■ｔｗ＋ａ＋、ｓ　　＋ａ２６　＋８３．
６　　＋８４．＋。

■ｔｗ＋ａ１．ｓ　＋ａ２．ｅ　＋ａｓ９＋ａ４．ＩＱ
■ｔｗ＋ａ’、、５　＋ａ２．．　＋ａ３，６　＋ａ４
．ｇ■’ｔｗ＋ａ、５　　＋ａ２．７　　＋ａ３．ａ　
　＋ａ４．。

■ｔｗ＋ａ＋’、ｓ　＋ａ２，７　＋ａ３．ｇ　＋　８
４．１゜（ｌｊ）　ｔｗ＋ａＩ、ｓ　＋ａ２．ａ　＋ａ
３９＋　８４．ｔ。

このように上記例では第１表の実線矢印方向に順次■〜
［相］の演算を進めて行くことにより重複しない組合せ
加算値を全て求めることができる。

（３）同様にａｌ、ｓを用いて３個のデータを交換する
場合は３０通り、 ３Ｃ２＋５０２−３×１０＝３０ （４）ａｌ、Ｓを用いて２個のデータを交換する場合は
、 ｓｃ＋　　＋　　５Ｃ１＝３Ｘ５＝１５通り又、ａｌ、
８を使用する場合で、 （１）’４個のデータを交換する場合は、４Ｃ３＝４通
り、 ■ｔｗ＋ａ１６　＋ａ２，７　＋ａ、、、ａ　＋ａ４．
ｇ■ｔｗ＋ａ、６＋ａ２，７　＋ａ３，６　＋ａ４１゜
■ｔｗ十ａ、６＋ａ２，７　＋ａ３．ｇ　＋ａ４，１０
■ｔｗ＋ａ、、、　＋ａ２，６　＋ａ３．ｇ　＋ａ４．
，０（２）’　　３個のデータを交換する場合は、３Ｃ
２Ｘ　　４Ｃ２＝３Ｘ６＝１８通りとなる。

つまりこの方法の特徴は、要素ａのｉｊを順次増加して
いくことによりむだなく全ての組合せ加算値が得られる
ことである。

以上、本発明の趣旨をその特定された実施例について説
明したが、既に述べたところに基づく本発明についての
変形あるいは修正は種々に可能であることが明らかであ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば従来の組合せ計量
装置よりも、組合せ演算処理時間を短縮した高速処理が
行なえる、組合せ計量装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される組合せ計量装置の概略構成
を示すブロック図、第２図は組合せ計量装置の説明図で
ある。 １・・・計量機、２・・・マルチプレクサ、３・・・Ａ
／Ｄ変換器、４・・・演算制御部、５・・・目標重量設
定部、６・・・包装機。 特許出願人　カルビー株式会社　外２名代　　理　　人
　　弁理士　　　辻　　　　　　　　實第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の計量機で得られたＮ個の重量データを部分集合と
   その補集合に分けて記憶する手段、部分集合の複数の重
   量データをその補集合の複数の重量データと交換して部
   分集合の重量データの合計値を算出する手段、前記重量
   データの交換を繰り返して部分集合の重量データの合計
   値が目標重量に等しいか又はそれに最も近くなる組合せ
   を求める手段、とよりなることを特徴とする組合せ計量
   装置。