JP6644340B1 - 畜舎の予防保全システム - Google Patents

Abstract

【課題】飼料配管内の状態をリアルタイムで把握して故障の原因をいち早く察知できるシステムを提供する。【解決手段】飼料供給ホッパーと、飼料供給ホッパーから飼料が供給され、供給された飼料を搬送する飼料配管と、飼料配管内に配置され、飼料配管内で飼料を搬送するための搬送用長尺部材と、搬送用長尺部材を飼料の搬送のために駆動するモータ３２と、モータ３２に供給される電流値を受信するコンピュータ５０と、を具備し、コンピュータ５０の制御部５２は、モータ３２に供給される電流値を測定し、測定した電流値が、定格電流値未満の予め設定した閾値を超えたことを判断した場合には、飼料配管内の異常を判断する。【選択図】図５

Description

本発明は、畜舎設備において故障が起きる前にそれを予見する畜舎の予防保全システムに関する。

例えば、特許文献１、特許文献２に示すように、鶏舎、豚舎などを含む畜舎においては、飼料を自動的に給餌器に供給するために、飼料が大量に貯留された飼料供給ホッパーを設け、飼料供給ホッパーと接続した飼料配管から給餌器に飼料を供給する設備が、従来より用いられている。

特許文献１（登録実用新案第３０２０５９１号公報）及び特許文献２（特開平８−１４３１２５号公報）に示す設備は、畜舎内を周回してエンドレスに接続された飼料配管の供給箇所に、飼料供給ホッパーから飼料を落下させて供給している。そして、飼料配管内の飼料の移動は、飼料配管内に配置された搬送ケーブル又は搬送チェーンによって実行される。搬送ケーブル又は搬送チェーンは、ケーブル又はチェーンに所定間隔おきに樹脂製等のコマ（例えば円盤形状）が設けられている。搬送ケーブル又は搬送チェーンは飼料配管中を移動することで、コマが飼料配管内の飼料を搬送する。

なお、特許文献３（特開２００５−３０４４０２号公報）の図１には、飼料配管の内部に螺旋状の搬送スクリューを配置し、搬送スクリューを回転させることで飼料配管内の飼料を搬送する構成も開示されている。

登録実用新案第３０２０５９１号公報 特開平８−１４３１２５号公報 特開２００５−３０４４０２号公報

飼料配管中を搬送ケーブル又は搬送チェーンが移動して飼料を移送する場合において、搬送ケーブル又は搬送チェーンに設けられているコマが破損してしまうと、破損したコマが飼料配管中に詰まってしまい、餌詰まりの原因になってしまう。ただし、餌詰まりの原因としては、コマの破損以外に飼料内の異物混入など他の原因もある。

また、搬送スクリューが破損した場合も、搬送ケーブル又は搬送チェーンが破損した場合と同様に餌詰まりの原因になる。

餌詰まりのまま飼料の搬送を続けてしまうと搬送ケーブル又は搬送チェーンが伸びたり、又は切断してしまったりするおそれがある。
また、搬送ケーブル、搬送チェーン又は搬送スクリューを駆動しているモータが故障するおそれがある。
このため、これらの不具合が生じる前に異常状態を検出したいという要望がある。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、飼料配管内の状態をリアルタイムで把握して故障の原因をいち早く察知できるシステムを提供することにある。

本発明にかかる畜舎設備の予防保全システムによれば、飼料が貯留された飼料供給ホッパーと、該飼料供給ホッパーから飼料が供給され、供給された飼料を搬送する飼料配管と、該飼料配管内に配置され、飼料配管内で飼料を搬送するための搬送用長尺部材と、該搬送用長尺部材を飼料の搬送のために駆動するモータと、前記モータに供給される電流値を受信するコンピュータと、前記飼料配管のコーナー部に設けられ、前記搬送用長尺部材をガイドして前記搬送用長尺部材がコーナー部で曲がって移動するようにフリー回転するプーリーであるコーナーホイールと、前記コーナーホイールの回転を検出する回転検出センサと、を具備し、前記コンピュータは、制御部と、モニタとを有し、前記制御部は、前記モータに供給される電流値を測定し、測定した電流値が、定格電流値未満であって、予め実験により算出された、餌詰まりか否かを判断できる値として設定した閾値を超えたことを判断した場合、又は前記回転検出センサによってコーナーホイールが回転していないことを検出した場合には、前記モニタに飼料配管内の異常を表示させるように制御し、及び／又は畜舎の作業者の所定アドレスに対して異常を通報するように制御することを特徴としている。
この構成を採用することによって、搬送用長尺部材を駆動するモータが予め設定した電流値以上流れたことを検出することができるので、飼料配管内の様子を常時把握することができる。そして、異常が生じた場合すぐに異常の発生を把握することができる。
なお、一般的にはモータには最初から過負荷防止回路が設けられているか又は過負荷防止回路を後から取り付けて、過負荷が生じた場合にモータの焼損などを防止するためにモータを停止させるようにしている。しかし、本発明では、モータが過負荷によって自動的に停止する前に飼料配管内の異常を判断できるので、搬送用長尺部材が伸びたり、切断してしまったり、モータが故障してしまう前の対処が可能となる。
また、この構成によれば、コーナーホイールが回転していないこと検出することで、コーナーホイール内に飼料や異物等が詰まっているか、または搬送用長尺部材（例えば、搬送ケーブル又は搬送チェーン）が削れてしまってコーナーホイールとの噛み合わせが悪くなっているなどの不具合を判断することができる。

また、前記飼料供給ホッパーには、貯留されている飼料残量を測定する飼料残量センサが設けられ、前記制御部は、前記飼料残量センサによって測定された飼料残量が、所定時間経過後に予め設定した変化量閾値未満の変化しかない場合には、前記モニタに飼料配管内の異常又は飼料供給ホッパー内の異常を表示させるように制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、飼料供給ホッパー内で飼料残量が変化していない場合にはブリッジが発生して飼料が落下しないなどの不具合であると判断できる。

本発明の畜舎設備の予防保全システムによれば、飼料配管内の状態をリアルタイムで把握することができる。

畜舎設備の概要を示す説明図である。 図１の畜舎設備をさらに詳細に示した説明図である。 搬送チェーンの説明図である。 ドライブユニットの構成を示す説明図である。 モータとコンピュータとの接続を示すブロック図である。 コーナーホイールの構成を示す説明図である。 飼料供給ホッパーの構成を示す説明図である。 畜舎設備の他の実施形態の説明図である。 コンピュータと畜舎との接続について説明する説明図である。

図１及び図２に畜舎設備の一例を示し、図３に搬送用長尺部材の一例としての搬送チェーンを示す。
なお、図１及び図２に示す畜舎は豚舎であるが、畜舎としては豚舎に限定するものではない。
畜舎設備として、飼料が貯留された飼料供給ホッパー１０と、飼料供給ホッパー１０に接続されて飼料供給ホッパー１０内の飼料が供給される飼料配管１２が設けられている。飼料配管１２は、パイプ状であって内部を飼料が流通するように構成され、畜舎１１内を一周して循環するようにエンドレスに接続されている。

飼料配管１２内には、搬送用長尺部材の一例としての搬送チェーン１４が配置されている。搬送チェーン１４は、図３に示すように金属製のチェーン２０に、樹脂製のコマ２２（円盤状の部材）が所定間隔おきに取り付けられて構成されている。具体的には、チェーン２０を構成するリング1つおきにコマ２２が取り付けられている。
搬送チェーン１４は、エンドレスに接続された飼料配管１２内全体に配置されるよう、エンドレスに接続されている。搬送チェーン１４は、後述するドライブユニット２６によって飼料配管１２の内部を移動するように駆動される。搬送チェーン１４が飼料配管１２内を移動することによって、飼料配管１２内の飼料が飼料配管１２内を流通する。

飼料配管１２の所定箇所の下部には、給餌器１３が設けられている。飼料配管１２を流通する飼料は給餌器１３に落下し、給餌器１３から家畜に供給される。
また、図２には給餌器１３だけではなく、飼料配管１２の下部から単なるパイプ１５が家畜に向けて設けられている例も示している。

図２に示すように、搬送チェーン１４の駆動は、飼料配管１２のいずれかの箇所に設けられたドライブユニット２６によって行われる。
またドライブユニット２６の内部構成を図４に示す。
ドライブユニット２６の筐体２７内には、２つのプーリー２８、３０が設けられている。一方のプーリー２８の回動軸にはモータ３２が接続されており、搬送チェーン１４に動力を伝達する駆動プーリー２８を構成する。他方のプーリー３０は、フリー回転するように設けられている従動プーリー３０である。

本実施形態のドライブユニット２６の筐体２７においては、チェーン入口側２７ｂ（図５の右側）から搬送チェーン１４が進入し、搬送チェーン１４は駆動プーリー２８にかけ渡される。駆動プーリー２８によって搬送チェーン１４はいったん右側に戻る方向に方向転換される。
そして駆動プーリー２８よりもピッチ円が搬送チェーン１４の搬送方向から見て左右何れかに位置する（本実施形態では、図４において駆動プーリー２８よりも紙面垂直方向手前側に位置する）従動プーリー３０にかけ渡される。

駆動プーリー２８は、搬送チェーン１４のコマ２２と噛み合う歯２８ａが形成されており、モータ３２によって回転駆動することによって搬送チェーン１４に動力を与える。
そして、搬送チェーン１４は、筐体２７のチェーン入口側２７ｂと対向する位置にあるチェーン出口側２７ａ（図５の左側）からドライブユニット２６を出ていく。

また、図５にモータを含んだ本システムのブロック図を示す。
モータ３２には過負荷防止回路３３が設けられる。過負荷防止回路３３は、モータ３２の定格に基づいて過電流が供給されたか否かを検出し、過電流が供給されたことを検出した場合にモータ３２の焼損を防止するために電源供給を停止させる機能を有する。これはモータ３２の付属として予め設けられているか、あるいはモータ３２とは別個に設けられている。

本実施形態では、過負荷防止回路３３で検出する過負荷状態よりも前の段階で、モータ３２の負荷が増えたときに餌詰まり等の状態を検出しようとするものである。そこで、本実施形態では、モータ３２に供給される電流値を検出する電流検出回路３７を設け、電流検出回路３７によって検出された電流値データをコンピュータ５０へ送信する。
なお、過負荷防止回路３３とは別個に電流検出回路３７を設けなくてもよく、過負荷防止回路３３から電流値データが出力可能であれば、過負荷防止回路３３からコンピュータ５０へ電流値データを送信してもよい。

コンピュータ５０としては一般的なパーソナルコンピュータを用いることができる。また、各センサとコンピュータ５０との接続は、有線又は無線ＬＡＮ等を用いて接続してもよいし、遠距離の場合にはインターネット経由で接続してもよい。

コンピュータ５０は、ＣＰＵ、メモリ等から構成される制御部５２と、モニタ５４とを少なくとも備えている。制御部５２には、モータに供給される電流値に対して飼料配管内の異常と考えられる場合の電流値を閾値として予め設定している。この場合の閾値としては、過負荷防止回路３３において設定されている過負荷としての電流値よりも低い値として設定されている。一般的に過負荷防止回路３３における過負荷の判断はモータ３２の定格電流値に基づいているが、制御部５２で設定する閾値は、定格電流値未満の値であって、モータ３２が破損する前の段階で、餌詰まりか否かを判断できる値として予め実験等により算出しておく。
制御部５２は、予め記憶してあった閾値と、モータ３２に供給される電流値を比較し、モータに供給される電流値が閾値を超えたことを検出した場合、搬送スクリュー５５の破損や異物の混入等の原因により飼料配管１２が詰まっていると判断する。
そして、制御部５２は、モニタ５４に対して飼料配管１２が詰まっていることを表示させる。

次に、飼料配管１２の中途部に設けられたコーナーホイールについて、図６に基づいて説明する。
飼料配管１２が９０度曲げられた位置にはコーナーホイール３５が設けられている。
コーナーホイール３５は、搬送チェーン１４をガイドするようにフリー回転するプーリーであって、飼料配管１２と一体になってコーナーホイール３５を覆うカバー３６内に配置されている。
コーナーホイール３５には、搬送チェーン１４のコマ２２と噛み合う歯３５ａが形成されており、搬送チェーン１４の移動によってフリー回転する。飼料配管１２が９０度曲げられている箇所では。飼料配管１２内の搬送チェーン１４がコーナーホイール３５にかけ渡されて方向転換される。

また、コーナーホイール３５覆うカバー３６内には、コーナーホイール３５の回転の有無を検出する回転検出センサ４２が設けられている。回転検出センサ４２としては、光電センサ等を採用することができる。
回転検出センサ４２が検出した回転検出信号はコンピュータ５０に入力される。

図７に示すように、飼料供給ホッパー１０内には、貯留されている飼料残量を測定する飼料残量センサ４４が設けられている。
飼料残量センサ４４としては、例えば飼料供給ホッパー１０内に設けられた光電センサを採用することができる。光電センサを、飼料供給ホッパー１０の内壁面に上下方向に沿って所定間隔おきに配置し、複数の光電センサのうちいずれの光電センサによって飼料を検出できるかによって飼料残量を算出できる。

また、飼料残量センサ４４としては、レーザ光を送受信できる距離測定装置を飼料供給ホッパー１０内に設け、飼料供給ホッパー１０内部全体を走査して飼料の高さ位置を計測することによって飼料残量を算出してもよい。
さらに、飼料残量センサ４４としては重量計を採用し、重量計を飼料供給ホッパー１０に設けて、重量に基づいて飼料残量を算出してもよい。また飼料残量センサ４４としてはロードセルを採用し、ロードセルを飼料供給ホッパー１０の底面下方に位置する飼料配管１２に配置して落下する飼料配管１２に供給される飼料の重量をその都度測定し、飼料供給ホッパー１０内の飼料残量を算出してもよい。
飼料残量センサ４４の検出した飼料残量信号はコンピュータ５０へ入力される。

コーナーホイールの異常について説明する。
制御部５２は、各コーナーホイール３５の回転検出センサ４２からの信号を常時計測しており、いずれかの回転検出センサ４２からの回転検出信号が途絶えた場合、このコーナーホイール３５が回転していないと判断し、モニタ５４に対して所定のコーナーホイール３５が回転していないことを表示させる。

次に、飼料供給ホッパーの異常について説明する。
制御部５２は、飼料供給ホッパー１０内の飼料残量センサ４４からの信号を常時計測している。ただし、制御部５２の動作は、飼料残量センサ４４の種類によって異なる。
次に、飼料残量センサ４４が、飼料供給ホッパー１０内に上下方向に沿って所定間隔おきに設けられている複数の光電センサの場合について説明する。制御部５２は、飼料を検出した光電センサが所定時間経過して下方に移動していった場合に、単位時間当たりの飼料の減少量を算出する。ここでは、減少量を単なる飼料の堆積高さの減少高さとしておくとよい。そして、制御部５２は、予め記憶してあった変化量閾値（飼料の堆積高さの変化量）と、単位時間当たりの減少量とを比較し、単位時間当たりの減少量が変化量閾値未満であることを算出した場合、飼料供給ホッパー１０の下部でブリッジが生じたなどの原因により飼料供給ホッパー１０が詰まっていると判断する。
そして、制御部５２は、モニタ５４に対して飼料供給ホッパー１０が詰まっていることを表示させる。

なお、飼料残量センサ４４としては、上述のようにレーザ光を送受信できる距離測定装置、重量計、又はロードセルを採用することができる。
距離測定装置の場合も、制御部５２に記憶されている変化量閾値はホッパー内の高さの変化量でよいが、重量計又はロードセルの場合は重量の変化量である。

また、上述してきた実施形態においては、搬送用長尺部材としては、搬送チェーンについて説明した。しかし、搬送用長尺部材としては搬送チェーンに限定するものでは無い。例えば、ケーブルの所定間隔おきにコマを設けた搬送ケーブルを採用してもよい。

次に、搬送用長尺部材として搬送スクリューを採用した実施形態について説明する。
図８に、飼料配管内に搬送スクリューを設けた実施形態を示す。なお、上述してきた実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態では、飼料配管１２はエンドレスに接続されているものではなく、飼料配管１２の両端は閉塞されているものである。このようにエンドレスに接続されていない飼料配管１２に対しては搬送スクリュー５５が飼料配管１２内に配置され、搬送スクリュー５５が回転することで飼料を搬送する。搬送スクリュー５５は、らせん状に形成された金属製の部材である。

搬送スクリュー５５の一端部には、搬送スクリュー５５を回転駆動するモータ３２が取り付けられている。
また、搬送スクリュー５５の他端部には、エンドメタル５６が取り付けられている。エンドメタル５６は、搬送スクリュー５５の他端部において飼料配管１２を閉塞するとともに、搬送スクリュー５５と共回りするように設けられている。

搬送スクリュー５５を回転駆動するモータ３２とコンピュータ５０とのブロック図は図５に示した通りである。
モータ３２には、過負荷防止回路３３が設けられる。過負荷防止回路３３は、モータ３２の定格に基づいて過電流が供給されたか否かを検出し、過電流が供給されたことを検出した場合にモータ３２の焼損を防止するために電源供給を停止させる機能を有する。これはモータ３２の付属として予め設けられているか、あるいはモータ３２とは別個に設けられている。

本実施形態では、過負荷防止回路３３で検出する過負荷状態よりも前の段階で、モータ３２の負荷が増えたときに餌詰まり等の状態を検出しようとするものである。そこで、本実施形態では、モータ３２に供給される電流値を検出する電流検出回路３７を設け、電流検出回路３７によって検出された電流値データをコンピュータ５０へ送信する。
なお、過負荷防止回路３３とは別個に電流検出回路３７を設けなくてもよく、過負荷防止回路３３から電流値データが出力可能であれば、過負荷防止回路３３からコンピュータ５０へ電流値データを送信してもよい。

制御部５２には、モータに供給される電流値に対して飼料配管内の異常と考えられる場合の電流値を閾値として予め設定している。この場合の閾値としては、過負荷防止回路３３において設定されている過負荷としての電流値よりも低い値として設定されている。一般的に過負荷防止回路３３における過負荷の判断はモータ３２の定格電流値に基づいているが、制御部５２で設定する閾値は、定格電流値未満の値であって、モータ３２が破損する前の段階で、餌詰まりか否かを判断できる値として予め実験等により算出しておく。
制御部５２は、予め記憶してあった閾値と、モータ３２に供給される電流値を比較し、モータに供給される電流値が閾値を超えたことを検出した場合、搬送スクリュー５５の破損や異物の混入等の原因により飼料配管１２が詰まっていると判断する。
そして、制御部５２は、モニタ５４に対して飼料配管１２が詰まっていることを表示させる。このような構成により、搬送スクリュー５５の破損やエンドメタル５６の摩耗や破損などを検出することが可能である。

図９に、コンピュータと畜舎の配置関係を示す。
１台のコンピュータ５０が管理するのは、１つの畜舎に限定するものではなく、複数の畜舎を管理することも含む。また、複数の畜舎はそれぞれ別の経営であってもよい。つまり、本実施形態のシステムの運用業者がコンピュータ５０を所有して、複数の畜舎経営業者からのセンサのデータをチェックするよう保全管理を実行するのである。
この場合、畜舎における電流検出回路３７、飼料残量センサ４４、回転検出センサ４２の各種データは、インターネットを介してコンピュータ５０に接続されている。インターネットを介して接続されているので、畜舎とコンピュータ５０の設置場所は離れた場所であってもよい。

コンピュータ５０の作業者は、複数の畜舎からの各種センサのデータを確認し、異常を発見したときに異常があった畜舎へ通報を行う。通報としては、畜舎の担当者に電話連絡したり、あるいは電子メールで通報することもできる。通報は、コンピュータ５０が自動的に行ってもよい。したがって、コンピュータ５０には、自動通信装置が備えられているか、又はメール送受信ソフトウェア（ソーシャルネットワークも含む）が備えられ、自動通信装置から該当する電話番号に通知を行うか、またはメール送受信ソフトウェアから自動的に電子メール（ソーシャルネットワークの場合は電子メールではなくコメント）を送信するように制御部５２が制御する。なお、特許請求の範囲では、作業者等の電話番号、電子メールやソーシャルネットワークのアドレス等を総称して所定アドレスと称している。
このため、畜舎の担当者はコンピュータ５０の作業者（システムの運用業者）からの連絡を受けて畜舎設備の確認をすればよく、日常的な確認の手間を省くことができる。

１０ 飼料供給ホッパー
１１ 畜舎
１２ 飼料配管
１３ 給餌器
１４ 搬送チェーン
１５ パイプ
２０ チェーン
２２ コマ
２６ ドライブユニット
２７ｂ チェーン出口側
２７ａ チェーン入口側
２７ 筐体
２８ 駆動プーリー
２８ａ 歯
３０ 従動プーリー
３２ モータ
３５ コーナーホイール
３５ａ 歯
３６ カバー
４２ 回転検出センサ
４４ 飼料残量センサ
５０ コンピュータ
５２ 制御部
５４ モニタ
５５ 搬送スクリュー
５６ エンドメタル

Claims (2)

1. 飼料が貯留された飼料供給ホッパーと、
   該飼料供給ホッパーから飼料が供給され、供給された飼料を搬送する飼料配管と、
   該飼料配管内に配置され、飼料配管内で飼料を搬送するための搬送用長尺部材と、
   該搬送用長尺部材を飼料の搬送のために駆動するモータと、
   前記モータに供給される電流値を受信するコンピュータと、
   前記飼料配管のコーナー部に設けられ、前記搬送用長尺部材をガイドして前記搬送用長尺部材がコーナー部で曲がって移動するようにフリー回転するプーリーであるコーナーホイールと、
   前記コーナーホイールの回転を検出する回転検出センサと、を具備し、
   前記コンピュータは、制御部と、モニタとを有し、
   前記制御部は、
   前記モータに供給される電流値を測定し、測定した電流値が、定格電流値未満であって、予め実験により算出された、餌詰まりか否かを判断できる値として設定した閾値を超えたことを判断した場合、又は前記回転検出センサによってコーナーホイールが回転していないことを検出した場合には、前記モニタに飼料配管内の異常を表示させるように制御し、及び／又は畜舎の作業者の所定アドレスに対して異常を通報するように制御することを特徴とする畜舎設備の予防保全システム。
2. 前記飼料供給ホッパーには、貯留されている飼料残量を測定する飼料残量センサが設けられ、
   前記制御部は、前記飼料残量センサによって測定された飼料残量が、所定時間経過後に予め設定した変化量閾値未満の変化しかない場合には、前記モニタに飼料配管内の異常又は飼料供給ホッパー内の異常を表示させるように制御することを特徴とする請求項１記載の畜舎設備の予防保全システム。

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