| 【発明の名称】 |
搾乳ユニット用自動離脱装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮下 芳行
【氏名】山嵜 修
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| 【要約】 |
【課題】離脱ワイヤを強い力で引張り、電動モータ部が発電機として動作する場合であっても過大な起電力の発生を回避し、電動モータ部の寿命低下や故障を招く不具合を解消する。
【構成】ティートカップ３…を有するユニット本体部２に結合した離脱ワイヤ４を巻上機構５により巻上げ、乳房Ｃｄ…に装着したティートカップ３…を自動で離脱させる搾乳ユニット用自動離脱装置１を構成するに際して、巻上機構５を回転駆動する電動モータ部６を備えるとともに、巻上機構５から離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６から発生する起電力Ｖｒの大きさが所定の大きさ（第一レベル）Ｖｓａ以上になったなら起電力Ｖｒに係わる回生電力を吸収する回生電力吸収回路７を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティートカップを有するユニット本体部に結合した離脱ワイヤを巻上機構により巻上げ、乳房に装着した前記ティートカップを自動で離脱させる搾乳ユニット用自動離脱装置において、前記巻上機構を回転駆動する電動モータ部を備えるとともに、前記巻上機構から前記離脱ワイヤを引出す際における電動モータ部から発生する起電力の大きさが所定の大きさ（第一レベル）以上になったなら前記起電力に係わる回生電力を吸収する回生電力吸収回路を備えることを特徴とする搾乳ユニット用自動離脱装置。
【請求項２】
前記起電力の大きさが前記第一レベルよりも大きい第二レベル以上になったなら警報を出力する警報出力手段を備えることを特徴とする請求項１記載の搾乳ユニット用自動離脱装置。
【請求項３】
前記警報出力手段は、前記回生電力吸収回路に内蔵する回生電力消費抵抗の端子電圧を検出し、この端子電圧が予め設定した前記第二レベルに対応する閾値以上になったなら警報を出力することを特徴とする請求項２記載の搾乳ユニット用自動離脱装置。
【請求項４】
前記警報出力手段は、警報音出力手段，警報表示出力手段，前記起電力の大きさを強制的に抑制するための制御信号出力手段の一又は二以上を備えることを特徴とする請求項２又は３記載の搾乳ユニット用自動離脱装置。
【請求項５】
前記電動モータ部は、回転方向を巻上方向側又は繰出方向側に切換可能な切換ポートを有するモータ駆動回路部及びこのモータ駆動回路部により制御される直流ブラシレスモータを備えることを特徴とする請求項１記載の搾乳ユニット用自動離脱装置。
【請求項６】
前記離脱ワイヤを引出す際における前記電動モータ部は、前記切換ポートを繰出方向側に切換えることを特徴とする請求項５記載の搾乳ユニット用自動離脱装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、離脱ワイヤを巻上機構で巻上げることにより乳房に装着したティートカップを自動で離脱させる搾乳ユニット用自動離脱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、搾乳機には、搾乳終了により乳房に装着したティートカップを自動で離脱させる自動離脱装置を備えており、離脱させる際には、通常、ティートカップに対する真空吸引を解除し、内蔵する巻上機構により、ティートカップを有するユニット本体部に結合した離脱ワイヤを巻上げる動作を行う。
【０００３】
従来、このような巻上機構を備えた自動離脱装置としては、特表平６−５０８５２１号公報で開示される搾乳手段の自動取り外し装置が知られている。同公報で開示される自動取り外し装置（自動離脱装置）は、搾乳の終了後に、搾乳手段を動物の乳首から自動的に取り外すための装置であって、フレームと、このフレームに取付けられ、回転するコードドラム、このコードドラムに巻付けられ、かつ取り外すべき搾乳手段に連結するための連結部材をその自由端に備えるコード、およびコードを巻付けるために、コードドラムを回転させるように整備された空気圧作動モータを用いた駆動手段を備えた作動ユニットを有し、コードドラムが、駆動手段によって回転されると、コードが動物の乳頭から搾乳手段を引き外すように構成したものである。
【特許文献１】特表平６−５０８５２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の自動離脱装置（自動取り外し装置）は、次のような問題点があった。
【０００５】
即ち、駆動手段に空気圧作動モータを用いるため、巻上速度の設定や制御を容易に行えないとともに、バルブや配管により構成するエア回路が必要となり、装置全体の大型化や煩雑化を招く。また、モータのロータにはベーン（羽根）を用いるため、コードを速く引き出そうとする際には、空気抵抗に抗して引き出す必要があり、無用な労力を要する。一方、この問題を解消するには、モータとコードドラムを切離すクラッチ等を設けて対応できるが、巻上機構の大型化やコストアップを招くなど、空気圧作動モータを用いたことに伴う基本的な問題を生じる。
【０００６】
一方、駆動手段として電動モータを用いることも考えられるが、コードを引き出す際には、電動モータが発電機として動作するため、コードを強い力で引張った場合、過大な起電力を発生する虞れがあり、電動モータの寿命低下や故障を招く原因となるなど、自動離脱装置に電動モータを用いる際の固有の問題を生じる。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した搾乳ユニット用自動離脱装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、ティートカップ３…を有するユニット本体部２に結合した離脱ワイヤ４を巻上機構５により巻上げ、乳房Ｃｄ…に装着したティートカップ３…を自動で離脱させる搾乳ユニット用自動離脱装置１を構成するに際して、巻上機構５を回転駆動する電動モータ部６を備えるとともに、巻上機構５から離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６から発生する起電力Ｖｒの大きさが所定の大きさ（第一レベル）Ｖｓａ以上になったなら起電力Ｖｒに係わる回生電力を吸収する回生電力吸収回路７を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａよりも大きい第二レベルＶｓｂ以上になったなら警報を出力する警報出力手段８を設けることができる。この警報出力手段８は、回生電力吸収回路７に内蔵する回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを検出し、この端子電圧Ｖｘが予め設定した第二レベルＶｓｂに対応する閾値Ｖｓ以上になったなら警報を出力するように構成できるとともに、警報出力手段８としては、警報音出力手段８ａ，警報表示出力手段８ｂ，起電力Ｖｒの大きさを強制的に抑制するための制御信号出力手段８ｃの一又は二以上を備えて構成できる。一方、電動モータ部６は、回転方向を巻上方向Ｄｒ側又は繰出方向Ｄｆ側に切換可能な切換ポートｐｃを有するモータ駆動回路部１３及びこのモータ駆動回路部１３により制御される直流ブラシレスモータ１４により構成することができる。また、離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６は、切換ポートｐｃを繰出方向Ｄｆ側に切換えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る搾乳ユニット用自動離脱装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１） 巻上機構５から離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６から発生する起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａ以上になったなら起電力Ｖｒに係わる回生電力を吸収する回生電力吸収回路７を設けたため、離脱ワイヤ４を強い力で引張り、電動モータ部６が発電機として動作する場合であっても過大な起電力の発生が回避され、電動モータ部６の寿命低下や故障を招く不具合を解消できる。
【００１２】
（２） 電動モータ部６を用いたため、巻上速度の設定や制御を容易に行うことができるとともに、空気圧作動モータを用いる場合と異なり、バルブや配管により構成するエア回路などが不要となり、装置全体の小型化及び単純化を実現することができる。しかも、モータを切離すクラッチ等も設ける必要がないため、巻上機構５の小型化やコストダウンにも貢献できる。
【００１３】
（３） 好適な態様により、起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａよりも大きい第二レベルＶｓｂ以上になったなら警報を出力する警報出力手段８を設ければ、設備導入時や自動離脱装置１の取扱いに馴れていない搾乳者に対して、必要以上の力でユニット本体部２の引出しを行わないように意識付けを行うことができる。また、回生電力吸収回路７の回生電力消費抵抗Ｒｄを必要最小限の大きさにして小型化を図ることができる。
【００１４】
（４） 好適な態様により、警報出力手段８を、回生電力吸収回路７に内蔵する回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを検出し、この端子電圧Ｖｘが予め設定した第二レベルＶｓｂに対応する閾値Ｖｓ以上になったなら警報を出力するように構成すれば、回生電力吸収回路７により実際に吸収される回生電力の大きさに基づき間接的に第二レベルＶｓｂを検出できるため、より確実性及び信頼性を高めることができる。
【００１５】
（５） 好適な態様により、警報出力手段８を、警報音出力手段８ａ，警報表示出力手段８ｂ，起電力Ｖｒの大きさを強制的に抑制するための制御信号出力手段８ｃの一又は二以上を備えて構成すれば、搾乳者に対する警報認知、更には意識付けをより効果的に行うことができる。
【００１６】
（６） 好適な態様により、電動モータ部６を、回転方向を巻上方向Ｄｒ側又は繰出方向Ｄｆ側に切換可能な切換ポートｐｃを有するモータ駆動回路部１３及びこのモータ駆動回路部１３により制御される直流ブラシレスモータ１４により構成すれば、本発明に係る自動離脱装置１を最適な形態により実施可能となる。
【００１７】
（７） 好適な態様により、離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６の切換ポートｐｃを繰出方向Ｄｆ側に切換えれば、離脱ワイヤ４の引出時に発生する電動モータ部６の起電力は、電動モータ部６を繰出方向Ｄｆに回転させる電力として消費されるため、離脱ワイヤ４を、労力を要することなく僅かな力により容易に引き出すことができ、作業性及び作業能率の向上に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係る搾乳ユニット用自動離脱装置１を備える搾乳システム全体の概略構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２０】
図２は、搾乳システムＭの主要部を上方から見た模式的斜視図を示す。同図中、２１，２１は左右一対のガイドレール部であり、このガイドレール部２１，２１には、平行に配した一対の主レール２１ｍ，２１ｍ及びこの主レール２１ｍから直角方向に分岐した複数の分岐レール２１ｂ…，２１ｂ…が含まれるとともに、ガイドレール部２１と２１の間には、作業者が通行できる搾乳通路Ｒが設けられる。また、搾乳通路Ｒの両側には多数のストールＳｔ…が搾乳通路Ｒに沿って設けられ、各ストールＳｔ…には、図３に示すように、乳牛Ｃ…が係留される。なお、左右のガイドレール部２１，２１の基本構成は、左右対称となる点を除いて基本的に同じとなる。したがって、以下には、一方のガイドレール部２１側の構成についてのみ説明する。
【００２１】
ガイドレール部２１における各分岐レール２１ｂ…は配列するストールＳｔ…に対して一つ置きに設け、ストールＳｔとＳｔ…間に配するとともに、先端は、ガイドレール部２１に沿って配したミルクライン（真空ラインを含む）Ｌの近傍まで延設する。ミルクラインＬの所定位置には、各ストールＳｔ…に対応して一対のミルクタップ２２ｐ，２２ｑ…が設けられる。
【００２２】
任意の分岐レール２１ｂは、主レール２１ｍのホームポジションを上流側Ｆｕとした場合、ホームポジションに対して下流方向に湾曲させて当該主レール２１ｍに合流させる分岐部２１ｊを有するとともに、この分岐部２１ｊには、分岐部２１ｊに対する主レール２１ｍの上流側と下流側又は主レール２１ｍの下流側と分岐レール２１ｂ側を接続可能なディバータ（切換レール）２１ｐを内蔵する。なお、他の分岐レール２１ｂ…側も同様に構成する。主レール２１ｍ及び分岐レール２１ｂ…は、断面矩形の内部を中空に形成し、底面にはレールを形成するスリットを有する。そして、このガイドレール部２１には、図２に示すように、ガイドレール部２１に沿って自走する二台の搾乳機２３，２３を装填する。なお、主レール２１ｍの一端側は、図に現れない引込レールを介して洗浄装置や充電装置等が設けられた管理室に至らせる。
【００２３】
また、搾乳機２３（他方の搾乳機２３も同じ）は、図３に示すように、ガイドレール部２１に吊り下げられる自走部２５と、この自走部２５により支持される左右一対の搾乳ユニットＵ，Ｕを備え、自走部２５にはコントローラ２６を搭載する。このコントローラ２６には、自走部２５の制御を司るコントローラ本体及びバッテリボックス等を内蔵するとともに、外面には操作パネルを備える。自走部２５は、ベース部２７を備え、このベース部２７の上面に駆動モータ２８を搭載するとともに、ガイドレール部２１の内部には、この駆動モータ２８により回転する後輪となる左右一対の駆動車輪及び前輪となる左右一対の空転車輪を備える。さらに、ベース部２７の左右側面には、吊下アーム２９，２９をそれぞれ左右に突出させて設け、この吊下アーム２９，２９に、一対の搾乳ユニットＵ，Ｕをそれぞれ吊り下げる。搾乳ユニットＵ（他方の搾乳ユニットＵも同じ）は、ユニット本体部２とこのユニット本体部２に付設した自動離脱装置１を備える。
【００２４】
次に、本実施形態に係る自動離脱装置１及びユニット本体部２の構成について、図３〜図６を参照して説明する。
【００２５】
ユニット本体部２は、図３に示すように、ミルククロー３３を備え、このミルククロー３３には、乳牛Ｃの乳房Ｃｄ…に装着するための四つのティートカップ３…を接続するとともに、ミルククロー３３と不図示のディストリビュータ間は、ミルクチューブ３４及び真空チューブ３５により接続する。
【００２６】
一方、自動離脱装置１は、搾乳したミルクの流量を監視することにより搾乳の終了時期を検出し、乳房Ｃｄ…に装着したティートカップ３…（ユニット本体部２）を自動で離脱させる機能を有する装置本体４０と、この装置本体４０の上端から上方に設けた逆Ｊ形の吊下部４１と、装置本体４０の下端から下方に設けたガイド筒４２を備え、このガイド筒４２の下端から後述する離脱ワイヤ４が導出する。これにより、自動離脱装置１は、吊下部４１により上述した吊下アーム２９に掛けることができる。
【００２７】
装置本体４０は、図４に示すようにケーシング４３を備え、このケーシング４３は、機器部品を配設するシャーシ部４４及び機器部品を含むシャーシ部４４を覆う開閉可能なカバー部４５を備える。この場合、シャーシ部４４に配設する機器部品には、ミルクの流量を検出する検出部（検出電極）を付設したミルク配管をはじめ、パルセータ及び各種バルブ類を有する搾乳系の回路を含むとともに、シャーシ部４４の底面４４ｄ上には、図４に示す巻上機構５及びこの巻上機構５を回転駆動する電動モータ部６を配設する。さらに、カバー部４５の内面には、ミルク配管に付設した検出部から得る検出信号を信号処理し、この処理結果に応じて各種信号処理及び自動離脱制御（シーケンス制御）を行う制御基板部４６（図５）を配設するとともに、外面には操作部を配設する。この操作部にはデジタル表示等を行う表示部が含まれる。
【００２８】
電動モータ部６は、図４及び図５に示すように、巻上機構５を回転させる直流ブラシレスモータ（以下、ＤＣモータ）１４及びこのＤＣモータ１４を制御するモータ駆動回路部１３を備え、このモータ駆動回路部１３は、ＤＣモータ１４の回転方向を巻上方向Ｄｒ側又は繰出方向Ｄｆ側に切換可能な切換ポートｐｃを有する。このような電動モータ部６を用いれば、本発明に係る自動離脱装置１を最適な形態により実施可能となる。
【００２９】
また、巻上機構５は、ＤＣモータ１４の回転シャフトに取付けたコードリール４７と、このコードリール４７を覆うリールカバー４８を備える。コードリール４７には、離脱ワイヤ（コード，ロープ）４を巻回する。離脱ワイヤ４は、後端をコードリール４７に結合して、当該コードリール４７に巻回するとともに、先端側はガイド筒４２を通して当該ガイド筒４２の下端から導出させ、先端に、ユニット本体部２（ミルククロー３３）を吊下げるためのフック４９を設ける。このため、リールカバー４８の下周面及びシャーシ部４４の底面４４ｄには、離脱ワイヤ４が通る開口部４８ｏ及び開口部４４ｄｏをそれぞれ形成する。さらに、離脱ワイヤ４における巻上方向Ｄｒ側の終端４ｅに対応する位置には、ボール状の被検出体１１を固定する。
【００３０】
一方、ガイド筒４２は、図６に示すように、円筒状の筒本体部５１と、筒本体部５１の上端に一体形成し、シャーシ部４４の底部４４ｄの下面に取付けるフランジ部５２と、筒本体部５１の下端に一体形成したポケット部５３を備える。筒本体部５１は、内部に、被検出体１１の外径よりもやや大きい内径のガイド通路５１ｒ（図４）を有する。ポケット部５３は、前面５３ｆに、被検出体１１が出入する出入口部５４を形成するとともに、前面５３ｆと底面５３ｄ間には傾斜ガイド面５５を設け、この傾斜ガイド面５５には、出入口部５４に連通し、かつ離脱ワイヤ４の径よりも若干大きい幅を有するガイドスリット５６を形成する。また、筒本体部５１の上端であってフランジ部５２の内側には、被検出体１１を検出する検出スイッチ（リミットスイッチ）１２を配設する。
【００３１】
図５は、ＤＣモータ１４を制御する制御系である。１４はＤＣモータ、１３はＤＣモータ１４に接続したモータ駆動回路部、６１はモータ駆動回路部１３に接続したモータ制御回路部、６２はモータ制御回路部に接続したマイコン（マイクロコンピュータ）を示す。モータ駆動回路部１３とＤＣモータ１４は電動モータ部６を構成する。
【００３２】
モータ駆動回路部１３は、モータドライバ６３，回転検出部６４及び駆動出力部６５を備える。この場合、駆動出力部６５は三つ（三相）のスイッチング回路Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを備え、モータドライバ６３から付与される制御信号により、各スイッチング回路Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを順番にＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、ＤＣモータ１４は、内部に発生する回転磁界により回転するとともに、各スイッチング回路Ｓｕ，Ｓｖ，ＳｗをＯＮ／ＯＦＦ制御する順番を変更することにより、回転方向を巻上方向Ｄｒ側又は繰出方向Ｄｆ側に切換えることができる。
【００３３】
したがって、このような電動モータ部６を用いれば、巻上速度の設定や制御を容易に行うことができるとともに、空気圧作動モータを用いる場合と異なり、バルブや配管により構成するエア回路などが不要となり、装置全体の小型化及び単純化を実現することができる。しかも、モータを切離すクラッチ等も設ける必要がないため、巻上機構５の小型化やコストダウンにも貢献できる利点がある。
【００３４】
モータ制御回路部６１は、マイコン６２から付与されるＯＮ／ＯＦＦ切換信号により、ＤＣモータ１４を駆動する３６〔Ｖ〕（電源電圧Ｖｃ）の直流電力を供給し又は停止する駆動電源回路６６と、この駆動電源回路６６から供給される直流電力を、ノイズ成分を除去して駆動出力部６５に供給するノイズ吸収回路６７と、駆動電源回路６６から駆動出力部６５に至る給電ラインＬｐの電圧を検出し、マイコン６２に付与する駆動電源電圧監視回路６８と、モータドライバ６３に１２〔Ｖ〕（制御用電圧Ｖｃｃ）の直流電力を供給するモータドライバ用電源回路６９と、電動モータ部６で発生した回生電力を吸収する回生電力吸収回路７と、この回生電力吸収回路７に内蔵する回生電力消費抵抗Ｒｄの一端における回生電圧Ｖｄを測定し、マイコン６２に付与する回生電圧測定回路７１と、マイコン６２から付与される切換信号により切換ポートｐｃの電位を変更し、ＤＣモータ１４の回転方向を巻上方向Ｄｒ側又は繰出方向Ｄｆ側に切換えるモータ回転方向切換回路７２と、切換ポートｐｃの電位を検出し、搾乳ユニットＵのタイプが、電動モータ部６の接続された自動離脱方式であるか電動モータ部６の接続されない手動離脱方式であるかを判別するモータ接続検出回路７３と、マイコン６２から付与されるＰＷＭ信号によりＤＣモータ１４の回転速度を可変制御するモータ回転速度制御回路７４を備える。この場合、モータ回転方向切換回路７２は、切換ポートｐｃに電位Ｖｍがプルアップされるため、マイコン６２から付与される切換信号により、切換ポートｐｃをオープン状態（ハイレベル）又は接地状態（ローレベル）にして切換を行う。
【００３５】
また、図１には、本発明の要部構成である回生電力吸収回路７及び警報出力手段８をより具体的に示す。
【００３６】
回生電力吸収回路７は、巻上機構５から離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６から発生する起電力（電圧）Ｖｒの大きさが所定の大きさ（第一レベル）Ｖｓａ（例えば、３９〔Ｖ〕）以上になったなら起電力Ｖｒに係わる回生電力を吸収する機能を備え、エミッタを接地したトランジスタＱｄと、トランジスタＱｄのコレクタと給電ラインＬｐ間に接続した回生電力消費抵抗Ｒｄと、トランジスタＱｄのベースと回生電力消費抵抗Ｒｄの他端（給電ラインＬｐへの接続端）間に接続した抵抗ＲｔとツェナダイオードＤｔの直列回路とを備える。この回生電力吸収回路７は、起電力Ｖｒが、第一レベルＶｓａ（３９〔Ｖ〕）以上になれば、トランジスタＱｄがオンし、回生電力消費抵抗Ｒｄに電流が流れることにより回生電力が消費される。駆動電源回路６６の電源電圧Ｖｃは、３６〔Ｖ〕であり、電源電圧Ｖｃの供給時及び起電力Ｖｒが第一レベルＶｓａ（３９〔Ｖ〕）未満の場合には回生電力吸収回路７に電流が流れない。
【００３７】
警報出力手段８は、起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａよりも大きい第二レベルＶｓｂ以上になったなら警報を出力する機能を備える。この警報出力手段８は、図１に示すように、給電ラインＬｐの起電力Ｖｒを検出する駆動電源電圧監視回路６８と、回生電力吸収回路７の回生電圧Ｖｄ（回生電力消費抵抗Ｒｄの一端における回生電圧）を検出（測定）する回生電圧測定回路７１を含むとともに、マイコン６２及びこのマイコン６２に接続したブザー８１，ＬＥＤ（発光ダイオード）８２，必要に応じて設けることができる制御信号出力部８３が含まれる。なお、制御信号出力部８３は、例えば、巻上機構５に付設したブレーキ機構に駆動信号を付与し、ブレーキ機構の制動により巻上機構５の回転を重くするなどの制御に利用することができる。
【００３８】
また、マイコン６２は、図１に示すように、駆動電源電圧監視回路６８から付与される起電力Ｖｒと回生電圧測定回路７１から付与される回生電圧Ｖｄから回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを演算する端子電圧演算機能部６２ａと、端子電圧Ｖｘに対する閾値Ｖｓを設定する閾値設定機能部６２ｂと、端子電圧Ｖｘが閾値Ｖｓ以上になったか否かを監視するレベル判定機能部６２ｃと、このレベル判定機能部６２ｃの判定結果に対応してブザー８１，ＬＥＤ８２，制御信号出力部８３に駆動信号を付与する出力機能部６２ｄとを備える。この場合、閾値Ｖｓは、上述した第二レベルＶｓｂに対応する値を設定する。第二レベルＶｓｂは、電動モータ部６の最大許容電圧（例示の場合、４２〔Ｖ〕）を考慮して設定でき、この最大許容電圧（４２〔Ｖ〕）に対応する閾値Ｖｓは、例示の場合、２０〔Ｖ〕となり、起電力Ｖｒが３９〜４２〜４５〔Ｖ〕の範囲で変化した場合、端子電圧Ｖｘは概ね１０〜２２〜３５〔Ｖ〕の範囲で変化する。なお、ブザー８１は警報音出力手段８ａ、ＬＥＤ８２は警報表示出力手段８ｂ、制御信号出力部８３は起電力Ｖｒの大きさを強制的に抑制する制御信号出力手段８ｃを構成する。
【００３９】
次に、このような本実施形態に係る自動離脱装置１を用いた搾乳工程について、各図を参照しつつ図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００４０】
搾乳前の待機状態における搾乳ユニットＵは、図３に示す右側の搾乳ユニットＵのように、ユニット本体部２は非使用位置Ｘｎにある。したがって、被検出体１１は、図４に実線で示すようにポケット部５３の内部に保持され、ユニット本体部２は、ガイドスリット５６の下端から下方に導出する離脱ワイヤ４により吊り下げられる。
【００４１】
搾乳を行う際には、まず、電源を投入する（ステップＳ１）。図７中、ｔ１が電源の投入時点を示す。電源の投入により、モータドライバ用電源回路６９からモータドライバ６３に給電が行われる。また、搾乳の開始に際しては、搾乳開始スイッチをＯＮにし（ステップＳ２）、この後、ティートカップ３…の装着作業を行う。この場合、搾乳者は、非使用位置Ｘｎのユニット本体部２を乳牛Ｃの乳房Ｃｄ…まで持って行く。具体的には、搾乳者は、ユニット本体部２を持ち上げることにより、図４に示す被検出体１１を上方へ変位させ、仮想線で示すように、出入口部５４から矢印Ｆｆ方向へ引き出した後、そのまま乳牛Ｃの乳房Ｃｄ…まで持って行けばよい。
【００４２】
これにより、巻上機構５のコードリール４７からは、ユニット本体部２の移動に伴って離脱ワイヤ４が引き出される（ステップＳ３）。図７中、ｔ２が引出し操作の開始時点を示す。ところで、この際、モータドライバ６３の切換ポートｐｃは、繰出方向Ｄｆ側に切換わっている。即ち、繰出方向Ｄｆ側への切換処理は、前回の搾乳終了後に行われ、搾乳の開始時点では繰出方向Ｄｆ側に切換わっている。この切換処理については後述する。なお、設備設置時やメンテナンス実施時或いはソフトウェア変更などにより、切換ポートｐｃが巻上方向Ｄｒ側に切換わった状態にあれば、搾乳開始スイッチのＯＮ時に繰出方向Ｄｆ側へ切換える制御を行う。
【００４３】
離脱ワイヤ４がコードリール４７から引き出されることにより、コードリール４７、更にはＤＣモータ１４が繰出方向Ｄｆ側に回転する。この場合、ＤＣモータ１４の回転は、発電機としての動作となり、次のような作用を伴う。即ち、離脱ワイヤ４を引き出す際には、切換ポートｐｃは繰出方向Ｄｆ側に切換わっているため、ＤＣモータ１４により発電した起電力は、スイッチング回路（ＦＥＴ回路）Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに接続された不図示の保護ダイオードを通して駆動電源回路６６側に回り込み、疑似的にＤＣモータ１４を繰出方向Ｄｆ側に回転させる駆動電力として消費される。これにより、離脱ワイヤ４は、労力を要することなく僅かな力により容易に引き出すことができ、作業性及び作業能率の向上に寄与できる。
【００４４】
一方、離脱ワイヤ４を引出す際に、搾乳者が不用意に強く引張った場合、ＤＣモータ１４が発電機として動作するため、過大な起電力Ｖｒが発生し、電動モータ部６の寿命低下や故障を招く虞れがある。このため、本実施形態に係る自動離脱装置１では、回生電力吸収回路７及び警報出力手段８を設けてその対策を図っている。
【００４５】
以下、離脱ワイヤ４の引出し操作時における回生電力吸収回路７及び警報出力手段８の動作について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
まず、引出し操作時には、駆動電源電圧監視回路６８は、ＤＣモータ１４から発生する起電力（回生電力消費抵抗Ｒｄの他端における電圧）Ｖｒの大きさを検出し、端子電圧演算機能部６２ａに付与する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。また、回生電圧測定回路７１は、回生電力消費抵抗Ｒｄの一端における電圧Ｖｄを検出し、端子電圧演算機能部６２ａに付与する（ステップＳ３３）。これにより、端子電圧演算機能部６２ａは、回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを、Ｖｘ＝Ｖｒ−Ｖｄにより演算し、レベル判定機能部６２ｃに付与する。起電力Ｖｒが、第一レベルＶｓａ（例示の場合、３９〔Ｖ〕）未満であれば、回生電力吸収回路７及び警報出力手段８は動作しない（ステップＳ３４，Ｓ３５）。これに対して、搾乳者が離脱ワイヤ４を強く引張ることにより、起電力Ｖｒが第一レベルＶｓａ以上になった場合には、トランジスタＱｄがオン、即ち、回生電力吸収回路７がオンする（ステップＳ３６）。これにより、回生電力消費抵抗Ｒｄに起電力Ｖｒに基づく電流が流れ、回生電力吸収回路７（回生電力消費抵抗Ｒｄ）による回生電力の消費が行われる（ステップＳ３７）。
【００４７】
また、レベル判定機能部６２ｃは、回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘの大きさを監視する。即ち、レベル判定機能部６２ｃには、閾値設定機能部６２ｂから第二レベルＶｓｂに対応する閾値Ｖｓ（２０〔Ｖ〕）が付与され、端子電圧Ｖｘが閾値Ｖｓ以上の場合には、検出信号を出力機能部６２ｄに付与するとともに、出力機能部６２ｄは、ブザー８１，ＬＥＤ８２，制御信号出力部８３の一又は二以上に駆動信号を付与する。これにより、ブザー８１，ＬＥＤ８２，制御信号出力部８３の一又は二以上による警報処理が行われる（ステップＳ３８，Ｓ３９）。
【００４８】
なお、警報を出力する態様としては各種態様が考えられる。単純な態様としては、出力機能部６２ｄからの駆動信号に対応して、ブザー８１，ＬＥＤ８２，制御信号出力部８３の一又は二以上を作動させることができる。その他の態様としては、第一レベルＶｓａ以上の段階で予備警報を出力し、第二レベルＶｓｂ以上の段階で本警報を出力させてもよく、例えば、予備警報でＬＥＤ８２を点灯させ、本警報でブザー８１を鳴らす態様，予備警報でブザー８１を断続的に鳴らし、本警報でブザー８１を連続的に鳴らす態様，予備警報でＬＥＤ８２を黄色で点灯させ、本警報でＬＥＤ８２を赤色で点灯させる態様など、各種態様が考えられる。
【００４９】
このように、起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａよりも大きい第二レベルＶｓｂ以上になったなら警報を出力する警報出力手段８を設けたため、設備導入時や自動離脱装置１の取扱いに馴れていない搾乳者に対して、必要以上の力でユニット本体部２の引出しを行わないように意識付けを行うことができる。また、回生電力吸収回路７の回生電力消費抵抗Ｒｄを必要最小限の大きさにして小型化を図ることができる。さらに、警報出力手段８を、回生電力吸収回路７に内蔵する回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを検出し、この端子電圧Ｖｘが予め設定した第二レベルＶｓｂに対応する閾値Ｖｓ以上になったなら警報を出力するように構成したため、回生電力吸収回路７により実際に吸収される回生電力の大きさに基づき間接的に第二レベルＶｓｂを検出でき、より確実性及び信頼性を高めることができる。しかも、警報出力手段８を、警報音出力手段８ａ，警報表示出力手段８ｂ，起電力Ｖｒの大きさを強制的に抑制するための制御信号出力手段８ｃの一又は二以上を備えて構成できるため、搾乳者に対する警報認知、更には意識付けをより効果的に行うことができる。
【００５０】
また、搾乳開始スイッチのＯＮにより、搾乳ユニットＵの全体の動作も開始する。これにより、ティートカップ３…には真空負圧が供給されるため、搾乳者は、各ティートカップ３…を乳牛Ｃの乳房Ｃｄ…に装着する（ステップＳ４，Ｓ５）。図３中、左側の搾乳ユニットＵが装着した状態を示す。そして、搾乳ユニットＵによる通常の搾乳処理が行われる（ステップＳ６）。一方、自動離脱装置１は、搾乳したミルクの流量を監視し、搾乳の終了時期を検出したならティートカップ３…を自動で離脱する自動離脱処理を行う。この場合、ティートカップ３…に対する真空負圧の供給が停止し、離脱可能状態になる（ステップＳ７）。
【００５１】
さらに、搾乳の終了時期の検出により、切換ポートｐｃを巻上方向Ｄｒ側に切換える制御を行う（ステップＳ８）。図７中、ｔ３が巻上方向Ｄｒ側への切換時点を示す。また、巻上方向Ｄｒ側への切換と同時にＤＣモータ１４に対する作動開始処理を行う（ステップＳ９）。即ち、図７におけるｔ３時点で巻上方向Ｄｒ側へ切換えたなら、この切換後、所定の遅延時間Ｔｒ（例えば、１００〔ｍ秒〕程度）を経てＤＣモータ１４を作動させる。これにより、切換ポートｐｃが繰出方向Ｄｆ側に確実に切換わった後に巻上方向Ｄｒへ回転させる駆動電流が流れるため、電動モータ部６に過大な負荷電流（駆動電流）が流れる虞れは無くなる。よって、巻上方向Ｄｒ側に対する切換とＤＣモータ１４の作動のタイモングが同期するリスクが回避され、電動モータ部６の耐久性低下や故障を招く不具合を解消できる。ＤＣモータ１４の作動は、モータドライバ６３から制御信号が出力し、この制御信号が駆動出力部６５に付与されることにより行われる。図７中、ｔ４がＤＣモータ１４の作動開始時点を示している。
【００５２】
ＤＣモータ１４の作動によりコードリール４７が回転し、離脱ワイヤ４が巻上げられるとともに、ユニット本体部２が図３に示す非使用位置Ｘｎまで引き戻される（ステップＳ１０）。この際、被検出体１１がガイド筒４２における底面５３ｄに当接すれば、図４に示す点線矢印Ｆｒのように、傾斜ガイド面５５に沿って上昇し、出入口部５４から内部に進入するとともに、筒本体部５１に沿って上昇する。被検出体１１が筒本体部５１の上端に達すれば、検出スイッチ（リミットスイッチ）１２により検出され、ＤＣモータ１４に対する停止制御が行われる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。この結果、ユニット本体部２及び被検出体１１は自然落下し、被検出体１１はポケット部５３の内部に保持される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。即ち、ユニット本体部２はホームポジションＰｈ（非使用位置Ｘｎ）で停止する。図７中、ｔ５がＤＣモータ１４の停止時点を示す。このように、離脱ワイヤ４に被検出体１１を固定し、被検出体１１を検出スイッチ１２により検出することにより離脱ワイヤ４の巻上方向Ｄｒ側終端４ｅを検出するようにしたため、離脱ワイヤ４の終端４ｅを正確かつ確実に検出できるとともに、被検出体１１をホームポジションＰｈにおけるストッパとして兼用でき、ユニット本体部２をホームポジションＰｈに安定に保持できる。
【００５３】
ところで、ＤＣモータ１４に対する停止制御が行われた後、ユニット本体部２が落下する際には、離脱ワイヤ４がコードリール４７から引き出され、ＤＣモータ１４が発電機として動作するが、前述した離脱ワイヤ４の引出し時とは異なり、切換ポートｐｃは、巻上方向Ｄｒ側に切換わった状態を維持する。したがって、ＤＣモータ１４が発電機として動作するも、スイッチング回路Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに接続された保護ダイオード（不図示）を通して駆動電源回路６６側に回り込んだ起電力は、ＤＣモータ１４を巻上方向Ｄｒ側に回転させる駆動電力として消費される。これにより、ユニット本体部２の自然落下に対して適度な制動がかかり、離脱ワイヤ４の緩み防止或いは絡み防止を図れるとともに、自動離脱装置１に揺れや衝撃等が作用してもユニット本体部２は、安定に落下するため、ホームポジションＰｈの定位置に正確に停止させることができる。
【００５４】
さらに、ユニット本体部２がホームポジションＰｈに至り、ＤＣモータ１４の起電力が一定電圧以下まで低下したなら、切換ポートｐｃを巻上方向Ｄｒ側に切換える制御を行う（ステップＳ１４）。図７中、ｔ６が巻上方向Ｄｒ側への切換時点を示す。そして、この後、搾乳作業が終了したなら電源を切断する（ステップＳ１５）。図７中、ｔ７が電源切断時点を示す。
【００５５】
よって、このような本実施形態に係る自動離脱装置１によれば、巻上機構５から離脱ワイヤ４を引出す際における電動モータ部６から発生する起電力Ｖｒの大きさが第一レベルＶｓａ以上になったなら起電力Ｖｒに係わる回生電力を吸収する回生電力吸収回路７を設けたため、離脱ワイヤ４を強い力で引張り、電動モータ部６が発電機として動作する場合であっても過大な起電力の発生が回避され、電動モータ部６の寿命低下や故障を招く不具合を解消できる。
【００５６】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、電動モータ部６は、切換ポートｐｃを有するモータ駆動回路部１３及びこのモータ駆動回路部１３により制御される直流ブラシレスモータ１４により構成した場合を示したが、同様の機能を有する他の各種電動モータを利用することも可能である。また、第二レベルＶｓｂとして、回生電力消費抵抗Ｒｄの端子電圧Ｖｘを用いる場合を示したが、駆動電源電圧監視回路６８から得る起電力Ｖｒをそのまま用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る搾乳ユニット用自動離脱装置における要部の機能ブロックを含むブロック回路図、
【図２】同自動離脱装置を備える搾乳システムの模式的斜視図、
【図３】同自動離脱装置を備える搾乳機の正面図、
【図４】同自動離脱装置の要部を示す一部断面側面図、
【図５】同自動離脱装置に係わる制御系のブロック回路図、
【図６】同自動離脱装置におけるガイド筒の外観斜視図、
【図７】同自動離脱装置に係わる制御系の各部における電圧（動作）のタイミングチャート、
【図８】同自動離脱装置を用いた搾乳工程を順を追って説明するためのフローチャート、
【図９】同自動離脱装置を用いた搾乳工程における離脱ワイヤの引出し時における警報処理を示すフローチャート、
【符号の説明】
【００５８】
１：搾乳ユニット用自動離脱装置，２：ユニット本体部，３…：ティートカップ，４：離脱ワイヤ，５：巻上機構，６：電動モータ部，７：回生電力吸収回路，８：警報出力手段，８ａ：警報音出力手段，８ｂ：警報表示出力手段，８ｃ：制御信号出力手段，１３：モータ駆動回路部，１４：直流ブラシレスモータ，Ｒｄ：回生電力消費抵抗，Ｃｄ…：乳房，Ｖｒ：起電力，Ｖｘ：端子電圧，Ｖｓ：閾値，Ｖｓａ：第一レベル，Ｖｓｂ：第二レベル，Ｄｒ：巻上方向，Ｄｆ：繰出方向，ｐｃ：切換ポート
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０３９２１
【氏名又は名称】オリオン機械株式会社
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| 【出願日】 |
平成１８年７月２８日（２００６．７．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８５７９
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 茂
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| 【公開番号】 |
特開２００８−２９２５６（Ｐ２００８−２９２５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年２月１４日（２００８．２．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−２０６１５４（Ｐ２００６−２０６１５４） |
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