JP6644341B1 - 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１２と、飼料配管１２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１４と、飼料配管１２の外壁面の１又は複数個所に設けられた１又は複数の近接センサ４０と、近接センサ４０によって検出された飼料配管内の飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材１４の状態の検出データを受信するコンピュータと、を有し、コンピュータの制御部は、近接センサ４０から受信した飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材１４の状態の検出データに基づいて飼料配管１２内の異常を判断する。【選択図】図４

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。

登録実用新案第３０２０５９１号公報 特開平８−１４３１２５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、コマが破損していると、破損している部分では飼料を搬送できなくなるため、飼料の搬送量が不安定になってしまう。

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。
このため、搬送ケーブル又は搬送チェーンが伸びたり切断す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、前記飼料配管の外壁面の１又は複数個所に設けられた１又は複数の近接センサと、該近接センサによって検出された飼料配管内の飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データを受信するコンピュータと、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、前記近接センサから受信した飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データにおける極小値が予め設定した上限閾値を超えたこと、又は前記検出データにおける極大値が下限閾値未満になったと判断した場合には、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、近接センサによって飼料配管内の様子を常時把握することができ、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。このため、搬送用長尺部材が伸びたり、切断してしまう前の対処が可能となる。
また、検出データが上限閾値を超えた場合には、飼料配管内の飼料が詰まっていると判断できる。また検出データが下限閾値未満の場合には、飼料配管内の搬送用長尺部材（例えば、搬送ケーブル又は搬送チェーン）が破損していると判断できる。このため、搬送用長尺部材が伸びたり、切断してしまう前の対処が可能となる。

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、前記飼料配管の外壁面の１又は複数個所に設けられた１又は複数の近接センサと、該近接センサによって検出された飼料配管内の飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データを受信するコンピュータと、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、前記近接センサから受信した飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データにおける所定期間における平均値を算出し、算出した平均値が予め設定した上限閾値を超えたこと、又は算出した平均値が予め設定した下限閾値未満になったと判断した場合には、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、近接センサによって飼料配管内の様子を常時把握することができ、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。このため、搬送用長尺部材が伸びたり、切断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、検出データの平均値が上限閾値を超えた場合には、飼料配管内の飼料が詰まっていると判断できる。また検出データの平均値が下限閾値未満の場合には、飼料配管内の搬送用長尺部材（例えば、搬送ケーブル又は搬送チェーン）が破損していると判断できる。このため、搬送用長尺部材が伸びたり、切断してしまう前の対処が可能となる。

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。

また、前記飼料配管のコーナー部には、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前記搬送用長尺部材をガイドするコーナーホイールが設けられ、該コーナーホイールには、コーナーホイールの回転を検出する回転検出センサが設けられ、前記制御部は、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のコーナー部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、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。

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。 飼料配管に近接センサを取り付けたところを示す説明図である。 ドライブユニットの構成を示す説明図である。 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。 本システムのブロック図である。 飼料配管内の飼料の搬送の様子を示す説明図である。 正常時の近接センサによる検出データの一例を示すグラフである。 詰まり時の近接センサによる検出データの一例を示すグラフである。 コマ破損時の近接センサによる検出データの一例を示すグラフである。 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４に示すように、飼料配管１２の所定位置には、近接センサ４０が取り付けられている。
近接センサ４０は、飼料配管１２内の非金属であるコマ２２及び飼料を検出できるように、静電容量型を採用するとよい。ただし、非金属であるコマ２２及び飼料を検出できるのであれば、静電容量型に限定するものでは無い。近接センサ４０は、飼料配管１２の外壁にの上面に取り付けられ、飼料配管１２の内部のコマ２２及び飼料を非接触で検出することができる。

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５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５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。

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。

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。

図８に、システム全体のブロック図を示す。
本実施形態の畜舎設備の予防保全システムは、コンピュータ５０を設け、畜舎設備に設けられた各センサ（近接センサ４０、回転検出センサ４２、飼料残量センサ４４）によって計測されたデータがコンピュータ５０に入力される構成である。
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、近接センサ４０が計測した結果と比較して飼料配管１２内の飼料の詰まりやコマ２２の破損を検出するための上限閾値、下限閾値が予め設定されている。
また、制御部５２には、飼料残量センサ４４が検出した飼料残量に基づいて、所定時間経過して飼料残量が変化したか否かを判断するための変化量閾値が予め設定されている。

次に、制御部５２による飼料配管１２内の異常を検出する動作について説明する。
まず図９に、飼料配管１２内の飼料と搬送チェーン１４の様子を示す。
図９では紙面右方向に搬送チェーン１４が移動するものとする。コマ２２の前方には、右下がりに傾斜して飼料が貯留している。
図１０に、近接センサから受信した計測結果の一例を示す。横軸は時間、縦軸は飼料配管内の物体量を示す。図１０は、飼料配管１２内に異常が無い状態を示している。波形としては、図９に示したコマ２２と右下がりに傾斜した飼料の側面形状と同様の形状となり、いわゆるのこぎり歯のような波形となる。
制御部５２は、取得した波形において、波形の極大値が下限閾値未満か否か、波形の極小値が上限閾値を超えるか否かを判断する。図１０の場合は、波形の極大値が下限閾値以上であり、且つ波形の極小値が上限閾値以下であるため、正常であると判断する。

図１１に、近接センサから受信した計測結果であって異常がある場合を示す。
図１１の場合は飼料配管１２内に飼料が詰まっている状態であって、いずれの箇所においても飼料配管１２が飼料で満たされている。
制御部５２は、図１１の場合、波形の極大値は下限閾値以上で正常であるが、極小値が上限閾値を超えていることを検出し、飼料の詰まりが生じていると判断し、モニタ５４に対して飼料のつまりが生じたことを表示させる。

図１２に、近接センサから受信した計測結果であって異常がある場合を示す。
図１２の場合は搬送チェーン１４のコマ２２が破損している状態であって、所定箇所において飼料配管１２内にコマ２２が存在せず飼料がわずかしか存在しない。
制御部５２は、図１２の場合、波形の極小値が上限閾値以下で正常であるが、波形の極大値が下限閾値未満であることを検出し、コマ２２が破損していると判断し、モニタ５４に対してコマ２２の破損が生じたことを表示させる。

なお、制御部５２における飼料配管１２内の異常の計測については次のような制御方法であってもよい。
制御部５２は、近接センサ４０から飼料配管１２内の検出データを受信すると、検出データの所定期間の平均値を算出する。そして、制御部５２は、算出した平均値が、予め制御部５２内に設定しておいた上限閾値を超えていれば、餌詰まりが発生していると判断し、算出した平均値が、予め制御部５２内に設定しておいた下限閾値未満であれば搬送チェーン１４のコマ２２が欠けたか又は摩耗（減っている）と判断する。
なお、検出データの平均値に対する上限閾値及び下限閾値は、上述した検出データの極大値及び極小値に対する上限閾値及び下限閾値とは異なる数値である。

次に、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。

図１３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、畜舎における近接センサ４０、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
４０ 近接センサ
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

Claims (4)

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、
   前記飼料配管の外壁面の１又は複数個所に設けられた１又は複数の近接センサと、
   該近接センサによって検出された飼料配管内の飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データを受信するコンピュータと、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、前記近接センサから受信した飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データにおける極小値が予め設定した上限閾値を超えたこと、又は前記検出データにおける極大値が下限閾値未満になったと判断した場合には、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. 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、
   前記飼料配管の外壁面の１又は複数個所に設けられた１又は複数の近接センサと、
   該近接センサによって検出された飼料配管内の飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データを受信するコンピュータと、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、前記近接センサから受信した飼料の搬送状態及び搬送用長尺部材の状態の検出データにおける所定期間における平均値を算出し、算出した平均値が予め設定した上限閾値を超えたこと、又は算出した平均値が予め設定した下限閾値未満になったと判断した場合には、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。
3. 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又は請求項２記載の畜舎設備の予防保全システム。
4. 前記飼料配管のコーナー部には、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前記搬送用長尺部材をガイドするコーナーホイールが設けられ、
   該コーナーホイールには、コーナーホイールの回転を検出する回転検出センサが設けられ、
   前記制御部は、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を検出した場合には、前記モニタに飼料配管のコーナー部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又は請求項２記載の畜舎設備の予防保全システム。

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