JPH01170818A - 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〜ＦＮ１プールホッパＰ１〜ＰＮ、計量ホッパＷ
、〜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
トリクス法を応用した組合せ計量装置が特開昭６１−１
８９４１９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π７の１つの要素と交代する。

■ＰＫの１つの要素を７丁に入れる。

■ＰＫの１つの要素を７７に入れる。

処理を繰返すことにより、ＰＫ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てその合計重量
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、ＩＷ
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ＩＰ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Ｗ、を計量ホッパｉの重量とするとき、ａｌＪは
以下のような値をもつ要素である。

１ｆ＝ｊのときａ　ｌＪ＝　Ｗ　、Ｉ　　Ｗ　ｌ（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ａｌｌ＝−Ｗｌ　（このときａ目の選択はそれまで
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ＩＷ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＝　［Ｗｌ　、
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。

ここで、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重量ＩＷ
が変化するかを知ることかできる。

（発明が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
るが、部分集合を全くランダムに設定して演算処理して
行くため、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。

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、複数の計量機のｎ個の重量データを、大きい
ものから順に加算して設定下限値を越えた時の加算デー
タの数と、小さいものから順に加算して設定上限値を越
えた時の加算データの数とからこれら両数値の範囲内に
入る整数ｒを求める手段と、求めた全ての整数ｒを用い
てｎＣｒの組合せ演算を実行し、その組合せ加算値が目
標値に等しいか又はそれに最も近い値となる最適組合せ
を求める演算手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

、（作用） 上記のような構成とすることにより、不必要な演算処理
を事前に省くことができるので、組合せ演算時間を短縮
して高速処理が実現される、組合せ計量装置が提供され
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
た構成を存するものであり、各計量機により計量された
物品の重量Ｗ１゜Ｗ２．・・・ＷＮはマルチプレクサ２
に人力される。

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に入力されると、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／Ｄ変換器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
１．、Ｃｒ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２ｎ−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　：目標イ直 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 Ｗ　［ｉ　］≧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、ｎＣｒの計算の範囲が限定される。

ｎＣｒのｒの範囲は、 ΣＷ、　　≧ｌｏｗｅｒ＋ｔａｒｇｅｔａｌ となる最小のｊと ΣＷ、≧ｕｐｐｅｒ＋ｔａｒｇｅｔ １＝に 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（Ｗ、）ｇ　２９７２３９２０４２０
３２６１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（ＷｉＪ８２９７２８３２６１２３９２
２０今、目標値が１０００　ｇ、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＋２８３＋２８１＋２３−１０６
０１＝１ ΣＷ、　　≧１０１０よりに＝６ １＝に 即ちΣＷ　＋−２１５＋２１４＋２０８＋２０４”２０
３−１０４４以上から、ｎＣｒのｒの範囲は ４≦ｒ≦ｊ　Ｏ−６＋　１　　即ち、ｒ＝４．５となる
。

したがって、前記例示の場合は、１Ｏｃ４と、１０ｃ　
５の組合せ計算だけを行えば良いことになる。

〈。Ｃｒ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番目の重量データの合計
値ｔ＋７を求める。

ｔｒ＝ΣＷｌ （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、ｉ＝
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。

例えば、。Ｃ４の組合せ計算を行う時は、下記の差分マ
トリックスを作成する。

ｊ（参加させる要素の順位番号） 但し、ａｌｊ＝Ｗｊ−ＷＩ 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＋ａｌ、１ く差分マトリックスの検索の限定方法〉重量データを、
大きい順に並べて作成した差分マトリックスを検索する
場合、検索されるマトリックスの値には一定の方向性が
あるので（つまり、ｉが変化せずに、ｊが増加すれば、
組合せ加算値は減少し、ｊが変化せずに、ｉが増加すれ
ば、組合せ加算値は増加する）、この性質を利用して検
索を打ち切ることが出来る。

例えば前記例示の、。Ｃ４の組合せ計算を行う時の差分
マトリックスは、下記表１のようになる。

表　　１ そこで、このマトリックスを利用して１゜Ｃ４の組合せ
計算を行う時の検索の打ち切りを見てみる。

■大きい順に並べた重量データの１番目から４番目まで
の合計値ｔｒは、 ｔｒ＝ΣＷｌ　＝１０６０ｇ １＝１ これは、目標値１０００　ｇより犬であるので、部分集
合と補集合との間の重量データの交替が必要となる。

■そこで試みとして、１番目の重量データ（２９７ｇ）
を捨て、５番目の重量データ（２２０ｇ）を参加させて
みる。この場合の組合せ合計値（Ｔ）は、Ｔ＝ｔｒ＋ａ
、５＝９８３ｇ これは、明らかに目標値１０００ｇより小さいので、ｉ
を１に固定し、ｊを増加させる交替は、前述の理由によ
って省略することができる。

０次に、２番目の重量データ（２１ｉ３ｇ）を捨て、５
番目の重量データ（２２０ｇ）を参加させてみる。この
場合の組合せ合計値（Ｔ）は、 Ｔ　＝　ｔ　ｒ　＋　８２．　ｓ　−１０１７ｇこれは
、目標値１０００ｇより犬であるので、ｉを２に固定し
ｊを順次増加させて行けば、組合せ合計値（Ｔ）は目標
値１０００ｇに収束して行くことが判る。

■そこでＣ２，６＋　Ｃ２，７＋・・・８２．１０を順
次検索して、組合せ合計値（Ｔ）を求めて行くと、Ｃ２
□。

で目標値に一致する。

Ｔ　＝　ｔ　ｒ＋　８２．　ＩＯ＝　１０００ｇこのよ
うに、重量データを大きい順に並べてまずｎＣｒのｒの
範囲を決定し、続いて前述のような差分マトリックスを
作成すると、計算範囲を絞ることができるとともにどの
方向に検索して行けば良いかが判るので、無駄なく短時
間に最適組合せを探し出すことができる。

尚、以上の例では、計量値を大きい順に並べた例につい
て述べたが、小さい順に並べた場合も、全く同様なこと
が言えるのであって、何れを採るかは任意である。また
、検索においても、前述の例では、任意の箇所から始め
たが、マトリックスの値が最大のもの（８４，５＝　　
１９）から、或は最小のもの（８４，５＝　　９４）か
ら順次に検索を進めることもできる。

また、−度に複数の最適組合せを求める場合も同様に適
用でき、その場合においてもｎＣｒのｒの範囲を事前に
求めておけば、より短時間に演算を終了することができ
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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の計量機のｎ個の重量データを、大きいものから順
   に加算して設定下限値を越えた時の加算データの数と、
   小さいものから順に加算して設定上限値を越えた時の加
   算データの数とからこれら両数値の範囲内に入る整数ｒ
   を求める手段と、求めた全ての整数ｒを用いて＿ｎＣ＿
   ｒの組合せ演算を実行し、その組合せ加算値が目標値に
   等しいか又はそれに最も近い値となる最適組合せを求め
   る演算手段とを備えたことを特徴とする組合せ計量装置
   。