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HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Reinigen eines Greiforgans eines Roboter-Handhabungsgeräts, wobei das Greiforgan ein zur Durchführung einer Aufgabe bezüglich eines Melkverfahrenes eines Tieres in einem Melkstand konfiguriertes Werkzeug aufweist.
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In einem herkömmlichen Karussellmelkstand steigen die Kühe auf eine ringförmige Drehplattform und betreten einen Melkstand. Die Plattform dreht sich üblicherweise mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die Melkverfahren der Kühe werden beendet und die Kühe verlassen die Melkstände, bevor sie sich auf der Plattform um eine volle Umdrehung gedreht haben. Der kontinuierliche Zustrom von Kühen verleiht den Karussellmelkständen eine hohe Melkkapazität. Um einen vollautomatischen Karussellmelkstand vorzusehen, wurde bereits vorgeschlagen, ein Roboter-Handhabungsgerät zur Vorbereitung der Zitzen vor dem Melkverfahren, ein Roboter-Handhabungsgerät zur Zitzenbecheranbringung und ein Roboter-Handhabungsgerät zur Behandlung von Zitzen nach dem Melkverfahren zu verwenden.
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Derartige Roboter-Handhabungsgeräte können beispielsweise auf der Außenseite der Drehplattform angeordnet sein. Jedes Roboter-Handhabungsgerät umfasst ein Greiforgan mit mindestens einem Werkzeug, das eine Aufgabe bezüglich eines Melkverfahrens vorsieht. Das Roboter-Handhabungsgerät kann das Greiforgan von einer Position außerhalb der Plattform in eine Position unterhalb der Zitzen einer Kuh durch einen Raum zwischen den Hinterbeinen der Kuh bewegen. Während dieser Bewegung besteht immer das Risiko, dass das Greiforgan und das Werkzeug durch Gülle verunreinigt werden. Insbesondere ein Werkzeug in der Form einer Düse zum Versprühen von Nachbehandlungsflüssigkeit kann mit Gülle verstopft werden und seine Funktion verlieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Anordnung, durch die es möglich ist, ein Greiforgan eines Roboter-Handhabungsgeräts, das durch Gülle verunreinigt worden ist, in einer einfachen und wirksamen Weise zu reinigen.
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Dieses Ziel wird durch die eingangs definierte Anordnung erreicht, die eine zur Steuerung der Bewegungen des Roboter-Handhabungsgeräts konfigurierte Steuereinheit aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin eine Greiforgan-Reinigungsstation aufweist, die innerhalb eines Arbeitsbereichs des Roboter-Handhabungsgeräts befestigt ist, welches eine Sprühvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um mindestens einen Flüssigkeitsstrahl vorzusehen, wobei die Steuereinheit, wenn es Zeit zur Reinigung des Greiforgans ist, konfiguriert ist, um das Roboter-Handhabungsgerät so zu aktivieren, dass es das Greiforgan von einer Position oberhalb der Greiforgan-Reinigungsstation nach unten in eine Position bewegt, wo es von dem Flüssigkeitsstrahl getroffen wird, wobei während dieser Bewegung das Greiforgan im Wesentlichen vertikal ist.
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Ein Greiforgan ist ein allgemein anerkannter Begriff für das letzte Glied oder das Ende eines Arms eines Roboter-Handhabungsgeräts. Ein Greiforgan kann aus einem Greifer oder einem Werkzeug bestehen, das dazu ausgelegt ist, mit der Umgebung in Wechselwirkung zu treten. Mit anderen Worten, weist das Greiforgan ein Werkzeug auf, das zur Durchführung einer Aufgabe bezüglich eines Melkverfahrens eines Tieres in einem Melkstand konfiguriert ist. Das Greiforgan weist eine Verlängerung zwischen einem freien Endteil und einem gegenüberliegenden Endteil auf, der mit einem anderen Teil des Roboter-Handhabungsgeräts verbunden ist. Ein Roboter-Handhabungsgerät ist viele Male in der Lage, ein Greiforgan zu einer beliebigen Position innerhalb seines Arbeitsbereiches zu bewegen. Es ist somit möglich, das bereits existierende Roboter-Handhabungsgerät zu verwenden, um das Greiforgan von einer Position oberhalb der Greiforgan-Reinigungsstation nach unten in eine Position zu bewegen, wo es von dem Flüssigkeitsstrahl getroffen wird, wobei während dieser Bewegung das Greiforgan im Wesentlichen vertikal ist. Während des Reinigungsverfahrens bildet der freie Endteil den untersten Teil des Greiforgans, und der gegenüberliegende Endteil bildet den obersten Teil des Greiforgans. Eine Sprühvorrichtung, die einen feststehenden Flüssigkeitsstrahl liefert, kann einen sehr einfachen Aufbau aufweisen. Folglich kann das Roboter-Handhabungsgerät das im Wesentlichen vertikale Greiforgan nach unten vor dem Flüssigkeitsstrahl bewegen, so dass das gesamte Greiforgan gereinigt wird. Mit einer solchen Orientierung des Greiforgans während des Reinigens fließen Reinigungsflüssigkeit und Gülle entlang des Greiforgans während des Reinigungsverfahrenes nach unten und fallen am freien Endteil ab. Dadurch kommen die gebrauchte Reinigungsflüssigkeit (die im Allgemeinen Wasser oder Wasser mit einem geeigneten Detergenz ist) und die entfernte Gülle nicht mit anderen Teilen des Roboter-Handhabungsgeräts in Kontakt mit und verunreinigen sie nicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt das Greiforgan eine Längsachse, die mit der Vertikalen einen Winkel bildet, der kleiner ist als 30°, während der Bewegung des Greiforgans vor dem Flüssigkeitsstrahl. Das Greiforgan besitzt oft eine längliche Form. Die Längsachse weist eine Verlängerung zwischen dem freien Endteil und dem anderen Endteil auf, der mit einem anderen Teil des Roboter-Handhabungsgeräts verbunden ist. Da das Greiforgan eine im Wesentlichen vertikale Ausdehnung während der Reinigung aufweist, ist ein relativ kleiner Raum in einer horizontalen Ebene zum Bewegen des Greiforgans zwischen den verschiedenen Reinigungspositionen bezüglich des Flüssigkeitsstrahls erforderlich.
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Außerdem ist es im Wesentlichen nur eine Seite des Greiforgans, die normalerweise durch Gülle verunreinigt ist – die Seite, die nach oben gedreht ist, wenn sich das Greiforgan in einer Position unterhalb eines Hinterteils des Tieres im Melkstand befindet. Angesichts dieser Tatsache kann es ausreichen, das Greiforgan in einer vertikalen Richtung bezüglich des Flüssigkeitsstrahls zu bewegen, wobei diese Seite in Richtung des Flüssigkeitsstrahls zeigt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sprühvorrichtung mindestens eine Düse, die den Flüssigkeitsstrahl in eine im Wesentlichen horizontale Richtung lenkt. Eine Düse mit einer relativ kleinen Auslassöffnung bildet einen dünneren Flüssigkeitsstrahl mit einer höheren Geschwindigkeit als eine Düse mit einer großen Auslassöffnung. Die Sprühvorrichtung kann mindestens zwei Düsen aufweisen, durch die es möglich ist, Flüssigkeitsstrahlen in verschiedene Richtungen gegen verschiedene Bereiche des Greiforgans zu sprühen. Es ist dabei möglich, mehrere Bereiche des Greiforgans zur selben Zeit zu reinigen. Die Sprühvorrichtung kann mindestens zwei Düsen, die Flüssigkeitsstrahlen ausbilden, an verschiedenen Höhenniveaus in der vertikalen Richtung aufweisen. Die Sprühvorrichtung kann eine vertikale Leitung aufweisen, die mindestens zwei Düsen auf verschiedenen Höhenniveaus aufweist. Eine solche Sprühvorrichtung kann einen sehr einfachen Aufbau aufweisen. Die Reinigungsflüssigkeit kann aus einer Reinigungsflüssigkeitsquelle an die vertikale Leitung von einer horizontalen Leitung geliefert werden, die auf einer Bodenfläche angeordnet sein kann. Die vertikale Leitung weist eine durch ein oberes Ende definierte Höhe auf. Die Düsen sind in verschiedenen vertikalen Niveaus an der vertikalen Leitung angeordnet. Auf diese Weise ist es leicht, die Düsen und somit die Flüssigkeitsstrahlen auf gewünschten Höhenniveaus und in gewünschten Abständen voneinander anzuordnen. Ein Greiforgan mit einer im Wesentlichen vertikalen Ausdehnung während des Reinigens muss über eine lange Distanz in der vertikalen Richtung bewegt werden, wenn die Düsen auf dem gleichen Höhenniveau angeordnet sind. Durch die Verwendung von mehreren Düsen auf verschiedenen Niveaus vom Boden aus kann die vertikale Bewegung des Greiforgans zwischen einer oberen Reinigungsposition und einer unteren Reinigungsposition signifikant reduziert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Düsen an der vertikalen Leitung entlang einer Länge angeordnet, die im Wesentlichen der Länge des Greiforgans entspricht. Auf diese Weise kann das gesamte Greiforgan sehr schnell gereinigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Greiforgan-Reinigungsstation einen stationär befestigten Schaber, wobei die Steuereinheit zur Steuerung des Roboter-Handhabungsgeräts konfiguriert ist, derart dass es Bewegungen des Greiforgans bezüglich des Schabers so vorsieht, dass während eines Reinigungsverfahrenes Gülle von dem Greiforgan abgeschabt wird. In einigen Fällen kann es schwierig sein, das Greiforgan in einer gewünschten Weise innerhalb der Zeit zu reinigen, die nur unter Verwendung von Flüssigkeitsstrahlen zur Verfügung steht. In einem solchen Fall ist es möglich, eine grobe Anfangsreinigung des Greiforgans mittels des Schabers bereitzustellen. Das Roboter-Handhabungsgerät kann in diesem Fall Bewegungen des Greiforgans bezüglich einer Schabefläche des Schabers bereitstellen. Der stationäre Schaber kann somit einen sehr einfachen Aufbau aufweisen. Der Schaber kann ein plattenförmiges Element sein, das fest in der Greiforgan-Reinigungsstation angeordnet ist. Vorzugsweise ist mindestens die Schabefläche des Schabers aus einem relativ weichen Kunststoff oder Gummimaterial hergestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Greiforgan-Reinigungsstation einen Spritzschutz in der Form von mindestens einem Wandelement auf, das in der Nähe der Sprühvorrichtung angeordnet ist. Während des Reinigens besteht ein Risiko, dass gebrauchte Reinigungsflüssigkeit und Gülle auf die Komponenten gespritzt werden, die in der Nähe der Sprühvorrichtung angeordnet sind. Durch die Verwendung eines Spritzschutzes ist es möglich, solche Komponenten vor Verunreinigungen zu schützen. Ein komplexerer Spritzschutz kann Wandelemente mit einer Ausdehnung um die gesamte Sprühvorrichtung in einer horizontalen Ebene, eine obere Öffnung für die Einleitung des Greiforgans in einen durch den Spritzschutz ausgebildeten Innenraum, und eine untere Öffnung zur Entfernung von Reinigungsflüssigkeit und Gülle aufweisen. In diesem Fall bildet der Spritzschutz einen inneren Raum aus, in den das Greiforgan von oben zur Reinigung eingeführt wird. Ein solcher Spritzschutz schützt die umgebenden Komponenten in sämtlichen Richtungen davor, verunreinigt zu werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anordnung ein Nachweisgerät, das zum Erkennen des Vorhandenseins von Gülle auf dem Greiforgan und zum Senden dieser Informationen an die Steuereinheit konfiguriert ist. Das Greiforgan kann durch Gülle zu nicht vorhersagbaren Zeiten verunreinigt werden. Es ist daher notwendig, ein Nachweisgerät zu verwenden, das das Vorhandensein von Gülle auf dem Greiforgan sofort nachweist. Das Nachweisgerät kann eine am Greiforgan befestigte Kamera sein. Um eine Aufgabe bezüglich eines Melkverfahrens durchzuführen, ist es viele Male notwendig, die Position der Zitzen des Tieres im Melkstand nachzuweisen.
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In einem solchen Fall kann die zur Zitzenerkennung verwendete Kamera auch zum Erkennen des Vorliegens von Gülle auf dem Greiforgan verwendet werden. Die Steuereinheit kann spezielle Bildauswertungseinrichtungen für diesen Zweck aufweisen. Die Bildauswertungseinrichtungen sind zum Erkennen des Vorhandenseins von Gülle auf dem Greiforgan konfiguriert. Weiterhin können die Bildauswertungseinrichtungen in der Lage sein, die Menge an Gülle auf dem Greiforgan und die Position der verunreinigten Bereiche des Greiforgans abzuschätzen. Hinsichtlich dieser Informationen kann die Steuereinheit bestimmen, ob das Greiforgan gereinigt werden muss. Außerdem kann das Reinigungsverfahren auf diese verunreinigten Bereiche beschränkt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung trägt das Greiforgan ein Werkzeug, das die Aufgabe hat, eine Behandlung der Zitzen des Tieres im Melkstand durchzuführen, nachdem ein Melkverfahren abgeschlossen worden ist. Es ist zunehmend üblich geworden, Roboter-Handhabungsgeräte einzusetzen, die ein Behandlungsverfahren der Zitzen der Tiere nach abgeschlossenem Melkverfahren durchführen. In diesem Fall kann das Greiforgan ein Werkzeug in der Form von einer oder mehreren Düsen aufweisen, aus denen ein Behandlungsmedium auf die Zitzen aufgesprüht wird. Im Falle, dass eine solche Düse vollständig von Gülle bedeckt wird, kann sie verstopfen und ihre Funktion verlieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Greiforgan ein Werkzeug, das die Aufgabe hat, Zitzenbecher an dem Tier im Melkstand anzubringen. In diesem Fall kann das Greiforgan mit mindestens einem Greifelement ausgestattet sein, das konfiguriert ist, um einen oder mehrere Zitzenbecher gleichzeitig in einem Zitzenbechermagazin zu erfassen und sie in einem erfassten Zustand zu einer Position unterhalb der Zitzen eines Tieres zu bewegen, worauf die Zitzenbecher an die Zitzen angeheftet werden. Es ist aus hygienischen Gründen nicht geeignet, ein Greifelement zu verwenden, das mit Gülle bedeckt ist. Außerdem kann ein Greifelement, das von einer großen Schicht von Gülle bedeckt ist, seine Greiffunktion verlieren. Somit ist es auch in diesem Fall geeignet, eine Greiforgan-Reinigungsstation gemäß der Erfindung in dem Arbeitsbereich des Roboter-Handhabungsgeräts anzuordnen, um die Reinigung des Greiforgans zu ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Greiforgan ein Werkzeug auf, das die Aufgabe hat, eine Behandlung der Zitzen des Tieres in dem Melkstand durchzuführen, bevor ein Melkverfahren durchgeführt wird. Ein solches Behandlungsverfahren kann ein Reinigungsverfahren der Zitzen sein. In diesem Fall kann das Greiforgan Werkzeuge in der Form von Düsen, die eine Reinigungsflüssigkeit auf die Zitzen aufsprühen, oder einen Zitzenreinigungsbecher aufweisen, durch den die Zitzen in der richtigen Reihenfolge gereinigt werden. Auch in diesem Fall kann eine Schicht von Gülle die Funktion der Werkzeuge stören. Es ist somit auch in diesem Fall zweckmäßig, eine Anordnung gemäß der Erfindung zur Reinigung des Greiforgans, sofern notwendig, einzusetzen.
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Die Erfindung betrifft auch einen Melkstand, der eine ringförmige Drehplattform mit einer Vielzahl von Melkplätzen aufweist, wobei der Melkstand eine Anordnung, gemäß einem der Ansprüche 1–13 aufweist. Es ist zunehmend gebräuchlich, Roboter-Handhabungsgeräte für verschiedene Aufgaben bezüglich eines Melkverfahrens von Tieren auf einer Drehplattform zu verwenden. Diese Aufgaben bedeuten, dass ein Greiforgan eines Roboter-Handhabungsgeräts in eine Position unterhalb der Zitzen eines Tieres bewegt wird. Das Greiforgan wird viele Male in diese Position auf einem Weg unterhalb des Hinterteils der Tiere bewegt. Es besteht hier ein eindeutiges Risiko, dass das Greiforgan und sein Werkzeug mit Gülle verunreinigt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Greiforgan-Reinigungsstation und das Roboter-Handhabungsgerät radial außerhalb eines äußeren Randteils der Plattform angeordnet. Die Tiere stehen dann in einer radialen Richtung auf dem Melkstand mit ihren Köpfen an einem Innenumfang der Plattform. Der Drehkarussell ist hier vom parallelen Drehtyp. In dieser Art von Stand ist es üblich, ein Greiforgan in eine Position unterhalb der Zitzen eines Tieres durch den Raum zwischen den Hinterbeinen des Tieres zu bewegen. Alternativ können die Greiforgan-Reinigungsstation und das Roboter-Handhabungsgerät radial innerhalb eines inneren Randteils der Plattform angeordnet sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch das eingangs definierte Verfahren erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Steuerung des Roboter-Handhabungsgeräts aufweist, um das Greiforgan in eine im Wesentlichen vertikale Richtung zu lenken und es nach unten zu einer Greiforgan-Reinigungsstation, die innerhalb eines Arbeitsbereiches des Roboter-Handhabungsgeräts angeordnet ist, von einer Position oberhalb der Greiforgan-Reinigungsstation in eine Position zu bewegen, wo das Greiforgan von mindestens einem Flüssigkeitsstrahl aus einer Sprühvorrichtung der Greiforgan-Reinigungsstation getroffen wird.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine Sprühvorrichtung mit einem sehr einfachen Aufbau mit feststehenden Flüssigkeitsstrahlen zu verwenden und das Roboter-Handhabungsgerät das im Wesentlichen vertikale Greiforgan nach unten vor dem Flüssigkeitsstrahl bewegen zu lassen, so dass das gesamte Greiforgan gereinigt wird. Mit einer solchen Orientierung des Greiforgans während der Reinigung fließen die Reinigungsflüssigkeit und die Gülle während des Reinigungsverfahrens entlang des Greiforgans nach unten und fallen am freien Endteil ab. Dadurch kommen die gebrauchte Reinigungsflüssigkeit und die entfernte Gülle nicht mit den anderen Teilen des Roboter-Handhabungsgeräts in Kontakt und verunreinigen es.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Greiforgan während der Reinigung in einem Winkel mit der Vertikalen ausgerichtet, der kleiner ist als 30°. Da das Greiforgan eine im Wesentlichen vertikale Ausdehnung während der Reinigung aufweist, ist ein relativ kleiner Raum in einer horizontalen Ebene zur Bewegung des Greiforgans zwischen den verschiedenen Reinigungspositionen bezüglich des Flüssigkeitsstrahls erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Roboter-Handhabungsgerät gesteuert, um das Greiforgan in eine Anzahl von Reinigungspositionen entlang einer vorbestimmten Bahn während eines Reinigungsverfahrens zu bewegen. Bestimmte Bereiche des Greiforgans sind wichtiger zu reinigen als andere. Ein solcher Bereich umfasst das Werkzeug. Es ist möglich, im Voraus eine Anzahl von Reinigungspositionen zu bestimmen, von denen aus es möglich ist, die wichtigen Bereiche zum Reinigen durch den Flüssigkeitsstrahl zu erreichen. Vorzugsweise wird mehr Zeit darauf verwendet, die wichtigsten Bereiche zu reinigen. Durch die Verwendung eines vorbestimmten Weges für das Greiforgan zwischen den verschiedenen Reinigungspositionen wird das Greiforgan immer auf eine gewünschte Weise gereinigt. Die Steuereinheit kann verschiedene Arten von Programmen aufweisen, in welchen das Greiforgan entlang verschiedener vorbestimmter Bahnen bewegt wird. In diesem Fall ist es möglich, ein geeignetes Programm für verschiedene Gelegenheiten auszuwählen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Sprühvorrichtung gesteuert, um Flüssigkeitsstrahlen zu liefern, wenn sich das Greiforgan in einer Reinigungsposition befindet. Die Steuereinheit kann die Sprühvorrichtung aktivieren, wenn es das Greiforgan in eine erste Reinigungsposition bewegt hat, und es kann die Sprühvorrichtung deaktivieren, wenn das Greiforgan in der letzten Reinigungsposition gereinigt worden ist. In diesem Fall ist der Flüssigkeitsstrahl nur während des Reinigungsverfahrens aktiviert. Es ist hier möglich, den Verbrauch von Reinigungsflüssigkeit auf ein Minimum zu reduzieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Roboter-Handhabungsgerät gesteuert, um das Greiforgan bezüglich eines stationär befestigten Schabers in der Greiforgan-Reinigungsstation in einer solchen Weise zu bewegen, dass Gülle von dem Greiforgan während eines Reinigungsverfahrens abgeschabt wird. In einigen Fällen kann es schwierig sein, das Greiforgan in einer gewünschten Weise innerhalb der Zeit zu reinigen, die nur unter Verwendung von Flüssigkeitsstrahlen zur Verfügung steht. In einem solchen Fall ist es möglich, eine grobe Anfangsreinigung des Greiforgans mittels des Schabers vorzusehen. Das Roboter-Handhabungsgerät kann in diesem Fall das Greiforgan bezüglich einer Schabefläche des Schabers bewegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Vorhandensein von Gülle auf dem Greiforgan erfasst, und das Reinigungsverfahren wird in Abhängigkeit von diesem Nachweis aktiviert. Das Greiforgan kann durch Gülle zu unvorhersehbaren Zeiten verunreinigt werden. Es ist daher notwendig, ein Nachweisgerät zu verwenden, das unmittelbar das Vorhandensein von Gülle auf dem Greiforgan erfasst und die Reinigung aktiviert, wenn das Greiforgan verunreinigt worden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bewegt das Roboter-Handhabungsgerät das Greiforgan in eine Position unterhalb der Zitzen eines Tieres in dem Melkstand durch einen Raum zwischen den Hinterbeinen des Tieres. Der kürzeste Weg für ein Roboter-Handhabungsgerät, ein Greiforgan in eine Position unterhalb der Zitzen zu bewegen, ist viele Male durch den Raum zwischen den Hinterbeinen. Während dieser Bewegung besteht ein erhöhtes Risiko, dass das Greiforgan mit Gülle verunreinigt wird. Allerdings besteht hier ein Risiko, dass das Greiforgan durch Gülle zu allen Zeiten verunreinigt wird, wenn es unter einem Hinterteil des Tieres angeordnet ist. Somit kann das vorliegende Reinigungsverfahren in jedweder Beziehung, wo ein Greiforgan an einem beliebigen Punkt unter einem Hinterteil eines Tieres angeordnet ist, verwendet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun mittels einer bevorzugten Ausführungsform, die als Beispiel offenbart ist, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender erläutert.
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1 zeigt ein Drehkarussell, das mit einer Anordnung gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
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2 zeigt eine Ansicht von der Seite von einen der Melkstände des Karussellmelkstandes.
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3 zeigt das Greiforgan in 2 im Einzelnen.
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4 zeigt die Sprühvorrichtung in 2 im Einzelnen; und
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5 zeigt eine Seitenansicht eines Melkstandes während eines Reinigungsverfahrens des Greiforgans.
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KURZBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein Drehkarussell zum Melken von Kühen 1. Das Drehkarussell umfasst eine ringförmige Plattform 2 mit einem inneren Randteil 2a und einem äußeren Randteil 2b. Die Plattform 2 dreht sich während des Betriebs um eine vertikale Achse 2c. Die Plattform 2 besitzt eine obere Fläche, die eine Bodenfläche für die Kühe 1 ausbildet. Eine Vielzahl von Zaunanordnungen 4 kann auf der Plattform 2 angeordnet sein. Die Zaunanordnungen 4 bilden die Melkstände 3 zum Aufnehmen einzelner Kühe 1 in vorbestimmten Melkpositionen. In diesem Fall weisen die Zaunanordnungen 4 eine im Wesentlichen gerade radiale Ausdehnung auf der Plattform 2 zwischen einem inneren Ende, das in der Nähe des inneren Randteils 2a der Plattform angeordnet ist, und einem äußeren Ende, das in der Nähe des äußeren Randteils 2b der Plattform angeordnet ist, auf. Die Zaunanordnungen 4 sind in gleichen Intervallen um die ringförmige Plattform 2 angeordnet. Eine innere Zaunanordnung 5a kann um einen Hauptteil der Innenumfang der Plattform 2 befestigt sein. Eine äußere Zaunanordnung 5b kann um einen Hauptteil der äußeren Peripherie der Plattform 2 befestigt sein (normalerweise nicht auf der Plattform selbst). Die Aufgabe der Zaunanordnungen 5a, 5b besteht darin zu verhindern, dass die Kühe 1 in den Melkständen 3 aus der Plattform 2 ausbrechen.
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Jeder Melkstand 3 ist mit einem Futtertrog 6 ausgestattet, der in der Nähe des Innenumfang 2a der Plattform angeordnet ist. Jeder Melkstand 3 ist auch mit vier Zitzenbechern 7 ausgestattet, die an den Zitzen einer im Melkstand 3 stehenden Kuh 1 anzubringen sind. Jeder Zitzenbecher 7 ist mit einer Milchleitung und einer Pulsationsleitung vorgesehen. Jeder Melkstand 3 kann einen Zitzenbechermagazin 8 aufweisen, das dazu ausgelegt ist, die Zitzenbecher 7 zu halten, wenn sie nicht verwendet werden. Ein erstes Roboter-Handhabungsgerät 9a, ein zweites Roboter-Handhabungsgerät 9b und eine drittes Roboter-Handhabungsgerät 9c sind in verschiedenen Positionen auf der äußeren Seite der Plattform 2 angeordnet.
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Eine Steuereinheit 11 ist dazu ausgelegt, einen schematisch gezeigten Antriebsmechanismus 12 zum Antreiben der Plattform 2 zu steuern. Der Antriebsmechanismus 12 kann einen Treibradmechanismus aufweisen, der in Kontakt mit einer kreisförmigen Schiene auf der Unterseite der Plattform 2 angeordnet ist. Ein Positionssensor 13 ist dazu ausgelegt, die Rotationsposition der Plattform 2 zu ermitteln und ein Signal über die aktuelle Position der Plattform 2 an die Steuereinheit 11 zu senden. Das Drehkarussell weist eine Eintrittspassage 14 zur Plattform 2 auf. Die Eintrittspassage 14 kann mit einem Erfassungssensor 15 und einem beweglichen Gatter 16 ausgestattet sein. Ein Austrittsbereich 17 ist in Verbindung mit der Plattform 2 angeordnet. Der Austrittsbereich 17 wird von den Kühen 1 betreten, wenn sie die Plattform 2 verlassen.
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In diesem Fall ist das Drehkarussell ein fakultatives Melksystem. Wenn eine Kuh 1 gemolken werden will, geht sie zur Eintrittspassage 14, die zu der Drehplattform 2 führt. Die Eintrittspassage 14 besitzt eine Breite derart, dass sich nur eine Kuh 1 gleichzeitig in einer Frontposition der Passage 14 befinden kann. Der Erfassungssensor 15 erfasst, wenn eine Kuh 1 an der Frontposition der Passage 14 ankommt und sendet ein Signal mit dieser Information an die Steuereinheit 11. Der Erfassungssensor 15 kann ein Identifikationssensor sein, der die Identität der Kuh 1 erfasst. Das Gatter 16 befindet sich in einer geschlossenen Position, wenn die Kuh 1 an der Frontposition der Eintrittspassage 14 ankommt. Die Steuereinheit 11 empfängt im Wesentlichen kontinuierlich Informationen von dem Positionssensor 13 über die aktuelle Rotationsposition der Plattform 2. Wenn ein Melkstand 3 an einer ersten Rotationsposition p1 unmittelbar vor dem Gatter 16 ankommt, öffnet die Steuereinheit 11 das Gatter 16 und die Kuh 1 betritt die Plattform 2. Das Gatter 16 wird in seine geschlossene Position bewegt, sobald sich die Kuh 1 ganz im Inneren des Melkstands 3 befindet. Der Futtertrog 6 zieht die Kuh 1 an und erleichtert das Positionieren der Kuh 1 in dem Melkstand 3. Das Drehkarussell ist vom Typ PR (Parallelrotationstyp). Die Kühe 1 stehen hier in einer radialen Richtung auf der Plattform 2 mit ihren Köpfen am inneren Randteil 2a der Plattform 2.
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Wenn sich der Melkstand 3 mit der Kuh 1 in eine zweite Rotationsposition r2 gedreht hat, aktiviert die Steuereinheit 11 das erste Roboter-Handhabungsgerät 9a. Die Aufgabe des ersten Roboter-Handhabungsgeräts 9a besteht in der Durchführung einer Behandlung der Zitzen der Kuh 1, bevor die Zitzenbecher 7 angebracht werden. Diese Behandlung kann ein Reinigungsverfahren der Zitzen einschließen. Das erste Roboter-Handhabungsgerät 9a weist hier ein Greiforgan 21 mit einem Werkzeug in der Form von zumindest einer Düse auf, die eine Reinigungsflüssigkeit auf die Zitzen aufsprüht. Eine Reinigungsstation 18 für das Greiforgan 21 des ersten Roboter-Handhabungsgeräts 9a ist auf der Außenseite der Plattform 2 nahe an dem ersten Roboter-Handhabungsgerät 9a angeordnet.
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Wenn sich der Melkstand 3 mit der Kuh 1 in eine dritte Drehposition r3 gedreht hat, aktiviert die Steuereinheit 11 das zweite Roboter-Handhabungsgerät 9b. Die Aufgabe des zweiten Roboter-Handhabungsgeräts 9b besteht darin, die Zitzenbecher 7 in dem Zitzenbechermagazin 8 zu fassen und sie an der Kuh 1 anzubringen. Das zweite Roboter-Handhabungsgerät 9b weist ein Greiforgan 21 mit einem Werkzeug in der Form eines Greifelements auf, das einen oder mehrere Zitzenbecher 7 gleichzeitig erfasst und sie auf die Zitzen der Kuh 1 aufsetzt. Eine Reinigungsstation 18 für das Greiforgan 21 des zweiten Roboter-Handhabungsgeräts 9b ist auf der Außenseite der Plattform 2 nahe am zweiten Roboter-Handhabungsgerät 9b angeordnet. Die Plattform 2 wird abwechselnd oder mit einer Geschwindigkeit angetrieben, derart dass es für die Roboter-Handhabungsgeräte 9a, 9b kein Problem ist, die relativen Bewegungen der Plattform 2 auszugleichen, wenn sie ihre Aufgaben durchzuführen.
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Das Melkverfahren der Kuh 1 beginnt, sobald die Zitzenbecher an den Zitzen der Kuh 1 befestigt worden sind. Ein Milchmesser (nicht gezeigt) überwacht den Milchfluss während des Melkverfahrens. Sobald der Milchfluss unter einen vorbestimmten Wert fällt, entfernt ein Entfernungsgerät (nicht gezeigt) die Zitzenbecher 7 von den Zitzen der Kuh 1. Das Melkverfahren geht während nahezu einer Umdrehung der Plattform 2 weiter. Wenn die Zitzenbecher 7 nicht früher entfernt worden sind, werden sie mindestens entfernt, wenn der Melkstand 3 eine dritte bis letzte Drehposition rn-2 erreicht. Die Steuereinheit 11 aktiviert das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c, wenn der Melkstand 3 mit der Kuh 1 eine zweite bis letzte Drehposition rn-1 erreicht.
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Die Aufgabe des dritten Roboter-Handhabungsgeräts 9c besteht darin, ein Nachbehandlungsverfahren der Zitzen der Kuh 1 durchzuführen, wenn das Melkverfahren abgeschlossen ist. Das Nachbehandlungsverfahren kann den Schritt des Aufsprühens eines Desinfektionsmediums auf die Zitzen der Kuh 1 aufweisen. Das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c weist ein Greiforgan 21 mit einem Werkzeug in der Form von einer oder mehreren Düsen auf, die ein Desinfektionsmedium auf die Zitzen aufsprühen. Wenn das Nachbehandlungsverfahren der Zitzen abgeschlossen ist und der Melkstand 3 eine letzte Drehposition rn erreicht, verlässt die Kuh 1 den Melkstand 3 und betritt den Austrittsbereich 17. Eine Reinigungsstation 18 für das Greiforgan 21 des dritten Roboter-Handhabungsgeräts 9c ist auf der Außenseite der Plattform 2 nahe an dem dritten Roboter-Handhabungsgerät 9c angeordnet.
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2 zeigt eine Seitenansicht von einem der Melkstände 3 auf der Drehplattform 3 während eines Nachbehandlungsverfahrens der Zitzen einer Kuh 1. Das Zitzenbechermagazin 8 enthält ein nicht gezeigtes Entfernungsgerät, das die Zitzenbecher 7 in eine Parkposition zurückgezogen hat. Das Zitzenbechermagazin 8 weist eine kabinettartige Struktur auf und ist auf einer Bodenfläche der Plattform 1 befestigt. Das Zitzenbechermagazin hält die Zitzenbecher 7 in einer Parkposition in einem Abstand über einer Bodenfläche der Plattform 2 auf einer Seite der Kuh 1 in der Nähe des äußeren Randteils 2b der Plattform 2. Die Zitzenbecher 7 hängen in der Parkposition, derart, dass die Öffnungen der Zitzenbecher 7 nach unten gerichtet sind. Eine Rollanordnung 7 erlaubt eine Drehbewegung der Plattform 2 bezüglich einer Bodenfläche 20 unter die Plattform 2. Das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c ist auf der Bodenfläche 20 auf der Seite der Drehplattform 2 befestigt. Das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c weist einen Armmechanismus in der Form einer Anzahl von Verknüpfungselementen auf, die miteinander über Gelenke verknüpft sind, die Bewegungen der Verknüpfungen um Schwenkachsen in verschiedenen Ebenen ermöglichen. Das Greiforgan 21 bildet ein äußeres Ende des Armmechanismus des Roboter-Handhabungsgeräts 9c.
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3 zeigt das Greiforgan 21 im Einzelnen. Das Greiforgan 21 weist eine längliche Form auf, wobei eine Längsachse 22 eine Ausdehnung zwischen einem freien Endteil 21a und einem inneren Endteil 21b des Greiforgans 21 aufweist. Das Greiforgan 21 kann, in der Nähe des inneren Endteils 21b, ein Verbindungselement 23a aufweisen, das eine lösbare Verbindung zu einem danebenliegenden Verbindungselement des Armmechanismus des Roboter-Handhabungsgeräts 9c ermöglicht. Das Greiforgan 21 kann auch eine Kabelverbindung 23 am inneren Endteil 21b aufweisen. Das Greiforgan 21 weist Werkzeuge in der Form einer Anzahl von Düsen 24 auf, die in einer entsprechenden Vertiefung in einer oberen Fläche des Greiforgans 21 in der Nähe des freien Endteils 21a angeordnet sind.
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Jede Düse 24 sprüht ein Behandlungsmedium, das ein Desinfektionsmedium sein kann, auf die Zitzen einer Kuh 1. Das Greiforgan 21 weist eine Kamera 25 in einem Abstand von dem freien Endteil 21a auf. Die Kamera weist eine Linse 25a auf. Eine Düse 25b ist vor der Linse 25a angeordnet. Die Aufgabe der Düse 25b besteht darin, eine Zufuhr einer Reinigungsflüssigkeit zu der Kameralinse 25a zu ermöglichen. Die Düse 25b ist in einer Vertiefung in der oberen Fläche des Greiforgans 21 angeordnet.
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Die Steuereinheit 11 steuert die Roboter-Manipulationsvorrichtung 9c derart, dass sie das Greiforgan 21 von einer Ruheposition außerhalb der Plattform 21 zu einer Behandlungsposition unterhalb der Zitzen der Kuh 1 durch den Raum zwischen den Hinterbeinen der Kuh 1 bewegt. Die Steuereinheit 11 empfängt während dieser Bewegung Informationen von der Kamera 25 über die Position der Zitzen einer Kuh. Wenn das Greiforgan 21 die Behandlungsposition erreicht hat, aktiviert die Steuereinheit eine Pumpe oder öffnet ein Ventil, derart, dass das Behandlungsmedium an die Düsen 24 abgegeben wird, worauf die Düsen 24 das Behandlungsmedium auf die Zitzen der Kuh 1 aufsprühen.
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Während der Bewegung des Greiforgans 21 zwischen den Hinterbeinen der Kuh 1 besteht immer das Risiko, dass das Greiforgan 21 durch Gülle verunreinigt wird. Wenn das Greiforgan 21 einer Schicht von Gülle auf der oberen Seite aufnimmt, können die Düsen 23b, 24 verstopft werden. Weiterhin kann die Kameralinse 25a mit Gülle überzogen werden. Um dieses Problem zu lösen, wurde die oben erwähnte Reinigungsstation 18 auf der Außenseite der Plattform 2 angeordnet. Die Reinigungsstation 18 weist eine Sprühvorrichtung 26 auf, die in 4 im Einzelnen gezeigt ist. Die Sprühvorrichtung weist eine rohrförmige Leitung 26 auf. Die rohrförmige Leitung weist einen horizontalen Teil 26a, der auf der Bodenfläche 20 angeordnet ist, und einen vertikalen Teil 26b mit einer vertikalen Ausdehnung bis zu einem oberen Ende auf einem geeigneten Höhenniveau oberhalb der Bodenfläche 20 auf. Der horizontale Teil 26a ist mit einer nicht sichtbaren Wasserquelle verbunden. Der vertikale Teil 26b ist mit einer Anzahl von Düsen 27 auf verschiedenen Höhenniveaus vorgesehen. Jede Düse 27 lenkt einen Wasserstrahl in eine im Wesentlichen horizontale Richtung. Die rohrförmige Leitung 26 weist ein Ventil 28 auf, durch das es möglich ist, die Zufuhr von Wasser zu den Düsen 27 in den vertikalen Teil 26b zu regulieren.
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Die Reinigungsstation 18 kann auch einen stationär angeordneten Schaber 29 in der Nähe des vertikalen Teils 26b der rohrförmigen Leitung aufweisen. Der Schaber 29 kann durch ein plattenförmiges Element von geeignetem Aufbau ausgeformt sein. Der Schaber 29 besitzt eine aus flexiblem Material wie Gummi oder einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellte Schabefläche. Die Reinigungsstation 18 weist einen Spritzschutz 30 auf, der um den vertikalen Teil 26b der rohrförmigen Leitung 26b und dem Schaber 29 befestigt ist. Der Spritzschutz 30 kann eine kreisförmige oder rechteckige Form in einer horizontalen Ebene aufweisen. Der Spritzschutz 30 besitzt eine obere Öffnung 30a, die das Einführen des Greifelements 21 in einen Innenraum der Reinigungsstation 18 erlaubt. Der Spritzschutz 26 besitzt eine untere Öffnung 30b, die das Abführen von Wasser und Gülle aus dem Innenraum der Reinigungsstation 18 über einen Güllekanal 31, der in der Bodenfläche 20 angeordnet ist, ermöglicht. Die untere Öffnung 30b des Spritzschutzes 30 ist in einem kleinen Abstand oberhalb der Bodenfläche 20 befestigt.
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In diesem Fall besitzt die Kamera 25 die zusätzliche Aufgabe der Überwachung der oberen Fläche des Greifelements 21 und insbesondere des Bereiches einschließlich der Düsen 24. Die Steuereinheit 11 weist für diesen Zweck eine Bildauswertungseinrichtung auf. Die Kamera 25 sendet Bilder an die Steuereinheit 11, und die Bildauswertungseinrichtung ist zum Erkennen des Vorhandenseins von Gülle 24 konfiguriert. Außerdem kann die Bildauswertungseinrichtung auch zum Erkennen des Vorhandenseins von Gülle auf der Düse 25b und der Kameralinse 25a konfiguriert sein.
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Wenn ein Melkstand 3 mit einer Kuh 1 an der zweiten bis letzten Drehposition rn-1 ankommt, aktiviert die Steuereinheit 11 das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c, derart, dass es das Greiforgan 21 aus der Ruheposition außerhalb der Plattform 2 in eine Behandlungsposition unterhalb der Zitzen der Kuh 1 durch den Raum zwischen den Hinterbeinen der Kuh 1 bewegt. Die Steuereinheit 11 aktiviert die Zufuhr des Behandlungsmediums zu den Zitzen mittels der Düsen 24. Sobald die Behandlung der Zitzen abgeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 11 das Roboter-Handhabungsgerät derart, dass es das Greiforgan 21 zurück zur Ruheposition außerhalb der Plattform 2 durch den Raum zwischen den Hinterbeinen der Kuh 1 bewegt. Während der Bewegung des Greiforgans 21 in und aus dem Raum zwischen den Hinterbeinen der Kuh besteht ein eindeutiges Risiko, dass das Greiforgan 21 durch Gülle verunreinigt wird.
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Die Kamera 25 sendet regelmäßig Bilder an die Steuereinheit 11. Im Falle, dass die Bilder das Vorhandensein von Gülle auf dem Greiforgan 21 anzeigen, wird ein Reinigungsverfahren des Greiforgans 21 gestartet. In einem solchen Fall steuert die Steuereinheit 25 das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c so, dass es das Greiforgan 21 in dem Innenraum der Reinigungsstation über die obere Öffnung 30a des Spritzschutzes 30 nach unten bewegt. Die Steuereinheit 11 öffnet das Ventil 28 derart, dass Wasser an den vertikalen Teil 26b der Rohrleitung abgegeben wird, worauf Wasserstrahlen im Wesentlichen horizontal auf das in Richtung des Greiforgans 21 durch die Düsen 27 gerichtet sind. Die Steuereinheit 11 steuert die Bewegung des Roboter-Handhabungsgeräts 9c während des Reinigungsverfahrens derart, dass das Greiforgan 21 zu einer Anzahl von Reinigungspositionen bezüglich den Wasserdüsen bewegt wird. Das längliche Greiforgan 21 besitzt in den Reinigungspositionen eine im Wesentlichen vertikale Ausdehnung. Die Längsachse 22 des Greiforgans 21 bildet vorzugsweise einen Winkel mit der Vertikalen v, der kleiner ist als 30°. Der freie Endteil 21a ist in sämtlichen Reinigungspositionen der am niedrigsten gelegene Teil des Greiforgans 21. Das dritte Roboter-Handhabungsgerät 9c kann vertikale Bewegungen, kleinere Schwenkbewegungen und Drehbewegungen entlang seiner Längsachse 22 bezüglich der Flüssigkeitsstrahlen in den inneren Raum der Reinigungsstation 18 während des Reinigungsverfahrens durchführen. Der Spritzschutz 30 verhindert, dass Wasser und Gülle auf die danebenliegenden Komponenten spritzt. Das gebrauchte Wasser und Gülle fließen in den Güllekanal 31 unterhalb der Reinigungsstation 18 nach unten.
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Im Falle dass das Greiforgan 21 von einer großen Menge Gülle bedeckt ist, kann das Reinigungsverfahren auch ein Abschabeverfahren des Greiforgans 21 mittels des Schabers 8 aufweisen. In diesem Fall steuert die Steuereinheit 11 die Bewegungen des Roboter-Handhabungsgeräts 9c derart, dass es das Greiforgan 21 so bewegt, dass sich mindestens der größte Teil der verunreinigten Bereiche des Greiforgans 21 in Kontakt mit der Schabefläche des Schabers 29 bewegen. Auf diese Weise erhält das Greiforgan 21 eine grobe Anfangsreinigung, bevor es durch die Wasserstrahlen gereinigt wird. Alternativ kann das Greiforgan 21 durch die Wasserdüsen gleichzeitig abgeschabt und gereinigt werden. Wenn das Reinigungsverfahren des Greiforgans 21 abgeschlossen ist, schließt die Steuereinheit 11 die Ventile 28, derart, dass die Zufuhr von Wasser aufhört. Die Steuereinheit 11 steuert das Roboter-Handhabungsgerät 9c derart, dass es das Greiforgan 21 aus dem inneren Raum der Greiforgan-Reinigungsstation zu einer vorbestimmten Ruheposition außerhalb der Plattform 2 bewegt. Das Greiforgan 21 ist nun zum Start eines Nachbehandlungsverfahrens eines Tieres in einem Melkstand in der zweiten bis letzten Drehposition rn-1 bereit.
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Allerdings nimmt das Reinigungsverfahren des Greiforgans 21 einige Zeit in Anspruch, und die Plattform kann sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit drehen. Es ist daher möglich, sich eine oder mehrere Kühe 1 zu der zweiten bis letzten Drehposition r–1 bewegen zu lassen, ohne dass sie behandelt werden, wenn ein Reinigungsverfahren des Greiforgans 12 abläuft. Alternativ kann die Steuereinheit 11 den Antriebsmechanismus 12 derart steuern, dass die Plattform 2 mit einer reduzierten Geschwindigkeit während eines Reinigungsverfahrens des Greiforgans 21 gestoppt oder bewegt wird.
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Das erste Roboter-Handhabungsgerät 9a weist ein Greiforgan 21 mit Werkzeugen zum Reinigen der Zitzen der Kühe 1 auf, bevor sie gemolken werden, und das zweite Roboter-Handhabungsgerät 9b weist ein Greiforgan 21 mit Werkzeugen zum Erfassen und Anbringen von Zitzenbechern 7 an den Zitzen einer Kuh 1 auf. Auch in diesen Fällen werden die Greiforgane 21 von einer Ruheposition außerhalb der Plattform 2 zu einer Position unterhalb der Zitzen über dem Raum zwischen den Hinterbeinen der Kühe 1 bewegt. Somit besteht auch in diesen Fällen ein Risiko, dass die Greiforgane 21 mit Gülle verunreinigt werden. Um dieses Problem zu lösen, können die Reinigungsstationen 18 gemäß den obigen auch in Positionen innerhalb des Arbeitsbereiches der Roboter-Handhabungsgeräte 9a, 9b angeordnet sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Umfang der Ansprüche beliebig variiert werden. Das Greiforgan 21 ist als im Wesentlichen vertikal während des Reinigens beschrieben, und dies sollte so verstanden werden, dass gemeint ist, dass das Greiforgan während des Reinigens eher vertikal als horizontal ist – d. h. der Winkel mit der Vertikalen, der durch die Längsachse ausgebildet wird, sollte weniger als 45° betragen. Die Greiforgan-Reinigungsstation 18, die vorstehend beschrieben ist, umfasst eine Sprühvorrichtung 26, einen Schaber 29 und einen Spritzschutz 30. Eine einfache Greiforgan-Reinigungsstation 18 kann ohne Schaber 26 und Spritzschutz 30 sein. Außerdem kann der Spritzschutz einen einfacheren Aufbau aufweisen, derart, dass das Spritzen in nur eine oder einige wenige Richtungen verhindert wird. Die Greiforgan-Reinigungsstation ist als hauptsächlich nahe am Roboter-Handhabungsgerät liegend beschrieben, aber sie kann auch an der Basis des Roboter-Handhabungsgeräts befestigt sein.
