DE3855542T2

DE3855542T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Melken von Tieren

Info

Publication number: DE3855542T2
Application number: DE3855542T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Johannes Gerardus Nl-3181 Vc Rozenburg Bom; Karel Nl-2971 Br Bleskensgraaf Van Den Berg
Original assignee: C Van der Lely NV
Current assignee: C Van der Lely NV
Priority date: 1987-07-23
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2008-07-22
Also published as: EP0630565B1; EP0630565A3; EP0714595A3; DE3875414T3; EP0448132B1; DE3856456D1; EP0300582A1; EP0300582B2; EP0448132A2; EP0480541A2; EP0634096A2; EP0300582B1; DE3852767D1; US4838207A; DE3856444D1; EP0480541B1; EP0714595A2; ATE116798T1; EP0634096A3; EP0630564A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Melken von Tieren, z. B. von Kühen, in einem Melkstand, wobei von einem Roboterarm getragene Zitzenbecher einzeln nach oben unter zugehörige Zitzen bewegt werden, und wobei in den Zitzenbechern ein Vakuum erzeugt wird, so daß sie sich an den Zitzen ansaugen.
Ein derartiges Verfahren ist aus der EP-A 0 213 660 bekannt.
Für die Automatisierung des Melkvorganges, bei dem das Melken von Kühen ohne Bedienungspersonal oder lediglich unter Aufsicht von Überwachungspersonal durchgeführt werden muß, ist es in erster Linie von Bedeutung, daß einer der schwierigsten Schritte dieses Verfahrens, nämlich das Anschließen der Zitzenbecher an die Zitzen sowie deren Abnahme von den Zitzen, zuverlässig und effizient sowie derart ausgeführt wird, daß sich die Tiere wohl fühlen.
Gemäß der Erfindung ist daher das Verfahren zum automatischen Melken von Tieren, z. B. von Kühen, in einem Melkstand dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren für jeden Zitzenbecher der Verfahrensschritt vorgesehen ist, daß ein Zitzenbecher von dem Roboterarm gelöst wird, wobei der Zitzenbecher mit dem Roboterarm über dasselbe flexible Verbindungselement verbunden bleibt, mittels dessen der Zitzenbecher in eine vorgegebene Position gegen den Roboterarm zurückgezogen wird, wenn der Milchfluß in dem Zitzenbecher versiegt ist.
Da der Raum unterhalb des Tiereuters begrenzt ist und der Roboterarm von einer vorgegebenen Ausgangsposition außerhalb des Melkstandes unter das Euter bewegt wird, werden vorzugsweise zuerst die in bezug auf den Roboterarm weiter hinten befindlichen Zitzen und danach die näher am Roboterarm befindlichen Zitzen mit einem Zitzenbecher versehen.
Gemäß dem obigen Verfahren können die von einem Roboterarm gemeinsam getragenen Zitzenbecher einzeln an die zugehörigen Zitzen angeschlossen werden. Es ist daher von Vorteil, daß ein Zitzenbecher, bevor er nach oben bewegt wird, unter einer zugehörigen Zitze dadurch in Position gebracht wird, daß der Roboterarm von außen in den Melkstand unter das Euter des Tieres bewegt und mittels eines Sensors zur Ermittlung der Lage der Zitzen unter dem Euter in Position gebracht wird. Dadurch kann der Roboterarm derart gesteuert werden, daß ein anzuschließender Zitzenbecher für jeden Fall des Anschließens direkt unterhalb der zugehörigen Zitze in Position gebracht wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung einen Melkstand und einen Melkroboter auf, mit einem Zitzenbecher tragenden Roboterarm, der von außen in den Melkstand unter das Euter des Tieres zu bewegen und mittels eines Sensors zur Ermittlung der Lage der Zitzen unter dem Euter in Position zu bringen ist, sowie mit einer Vorrichtung, mit der die Zitzenbecher einzeln nach oben unter zugehörige Zitzen zu bewegen sind, wobei in den Zitzenbechern ein Vakuum erzeugt wird, so daß sie sich an den Zitzen ansaugen; die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zitzenbecher während des Melkens relativ zu dem Roboterarm frei beweglich sind, wobei die Vorrichtung ferner ein flexibles Verbindungselement aufweist, das während des Melkens eine flexible Verbindung zwischen dem Roboterarm und einem Zitzenbecher bildet, und mittels dessen der Zitzenbecher gegen den Roboterarm zurückzuziehen ist, wenn der Milchfluß in dem Zitzenbecher versiegt ist. Insbesondere ist an dem Roboterarm nahe dessen Ende für jeden Zitzenbecher ein nach oben bewegbarer Zitzenbecherträger vorgesehen, gegen den ein Zitzenbecher mittels eines flexiblen Verbindungselementes zu ziehen ist. Der Roboterarm kann ferner einen Antrieb sowie einen Hebel aufweisen, um den Zitzenbecherträger nach oben zu bewegen, sowie eine Antriebseinrichtung zum Ziehen des flexiblen Verbindungselementes, so daß ein während des Melkens entfernt von dem Ende des Roboterarmes befindlicher Zitzenbecher an den Zitzenbecherträger heranzuziehen ist. Der Zitzenbecherträger kann mindestens eine Aussparung aufweisen, durch die das flexible Verbindungselement hindurchgeführt ist, wobei die Aussparung im wesentlichen durch einen vertikalen Schlitz gebildet ist. Außerdem kann gemäß der Erfindung für jeden Zitzenbecher ein Zitzenbecherhalter vorgesehen sein, der mit einem flexiblen Verbindungselement verbunden ist, wobei ein Zitzenbecher mit dem Zitzenbecherhalter schwenkbar verbunden ist und die Schwenkachse einen Winkel mit der Vertikalen bildet. Bei einer speziellen Ausführungsform ist das flexible Verbindungselement ein Draht oder eine Schnur, beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu veranschaulichen, wie die Erfindung wirkungsvoll umgesetzt werden kann, wird im folgenden eine Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer in einem Melkstand befindlichen Kuh;
Fig. 2 eine Vergrößerung eines detaillierteren Teils einer Seitenansicht gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Teil-Draufsicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 4, wobei sich der Roboterarm in Arbeitsstellung befindet;
Fig. 6 einen horizontalen Schnitt eines Teiles des Roboterarmes;
Fig. 7 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Teil des Roboterarmes;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7, und
Fig. 9 einen Teilschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 6.
In den verschiedenen Zeichnungen ist die Ausführungsform nur schematisch dargestellt.
Die Seitenansicht des Gerätes in Fig. 1 zeigt eine Kuh 1, die sich im Melkstand befindet, welcher durch einen Holm 2 begrenzt wird, der die Bewegungsfreiheit des Tieres 1 in seitlicher Richtung einschränkt. Das Tier tritt von hinten in den Melkstand, wobei nahe der Vorderseite ein schwenkbarer Anschlag 3 vorgesehen ist, der für das Tier 1 eine Begrenzung nach vorne hin darstellt. Wird an der Vorderseite des Melkstandes beispielsweise ein Futterbehälter angebracht, so wird das Tier weit genug in den Melkstand eintreten, d. h. bis zum Anschlag 3.
Der Boden des Melkstandes weist eine Vertiefung 4 auf, die derart angeordnet ist, daß das Tier seine Hinterbeine nicht daraufstellt, z. B. weil der Boden der Vertiefung sich schräg nach innen und nach unten erstreckt, so daß die Hinterbeine des Tieres weit gespreizt auf jeder Seite der Vertiefung 4 zum Stehen kommen. Die Vertiefung 4 kann einen Abfluß zum Ausleiten etwaiger Exkremente des Tieres aufweisen.
Sobald das Tier in den Melkstand eingetreten ist, wird eine Sensorvorrichtung 5 an seine Rückseite angelegt, wie in Fig. 3 näher beschrieben. An der Seite des Melkstandes ist ein im wesentlichen vertikaler Rahmenbalken 6 vorgesehen, an dessen oberem Ende eine Längsführung angebracht ist, und an dem in der Nähe seines unteren Endes ein Roboterarm 7 befestigt ist, wie im folgenden näher beschrieben.
Fig. 2 ist eine detailliertere Darstellung der in Fig. 1 grob dargestellten Merkmale. Fig. 2 zeigt einen Teil des Holms 2, wobei durch den Doppelpfeil 8 dargestellt ist, wie der vertikale Rahmenbalken 6 sich im Verhältnis zum Melkstand in Längsrichtung bewegt. Zu diesem Zweck ist der Holm 2 mit einer Führungsstange 9 versehen, auf der sich zwei miteinander verbundene Gleitstücke 10, 11 bewegen, welche mittels eines horizontalen Rahmenbalkens 37 miteinander verbunden sind, welcher am vertikalen Rahmenbalken 6 befestigt ist. Nahe des Bodens wird der Rahmenbalken 6 durch eine Führungsschiene 12 geführt, auf der der untere Teil 13 des Rahmenbalkens 6 gleitet. Die Gleitbewegung der Rahmenbalken 6 und 37 in Längsrichtung erfolgt mittels eines Arbeitszylinders 14, dessen Ende 15 mit dem Holm 2 durch eine Stütze 16 verbunden ist, und dessen Kolbenstange 17 mit einer am Rahmenbalken 37 befestigten Stütze 19 verbunden ist. Durch Betätigen des Arbeitszylinders 14, das auf pneumatischem oder hydraulischem Wege erfolgen kann, kommt es zu einer Verschiebung der Rahmenbalken 6 und 37 in Längsrichtung.
Der Rahmenbalken 37 ist weiterhin mit einer Sensorvorrichtung 5 versehen, welche in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Sensorvorrichtung 5 über einen Schwenkzapfen 20 schwenkbar mit einer Stütze 21 verbunden, welche am Rahmenbalken 37 befestigt ist. Die Schwenkbewegung der Sensorvorrichtung 5 erfolgt mittels eines Arbeitszylinders 22, dessen eines Ende mit dem Rahmenbalken 37 und dessen anderes Ende mit einer Stütze 23 der Sensorvorrichtung 5 verbunden ist. In Fig. 3 ist die Sensorvorrichtung 5 in Arbeitsstellung dargestellt, während die strichlierten Linien 24 die Position der Sensorvorrichtung bezeichnen, wenn das Tier den Melkstand betritt. Die Schwenkbewegung der Sensorvorrichtung 5 wird durch den Doppelpfeil 25 dargestellt.
Die Sensorvorrichtung 5 ist mit einem gebogenen Rahmen 26 ausgestattet, der die hintere Begrenzung des Melkstandes bildet. Der Rahmen 26 weist ein Steuergerät 27 auf, welches mit einem Sensor 28 verbunden ist, welcher an der Rückseite des Tieres anliegt. Der mit einem Polster 36 versehene Sensor 28 ist über einen horizontalen Schwenkzapfen 29 (siehe Fig. 2) schwenkbar mit dem Rahmen 26 verbunden und weiterhin mit einem Hebel 30 versehen, der durch einen verstellbaren Lenker 31 mit dem Steuergerät 27 verbunden ist. Weiterhin ist eine Feder 32 vorgesehen, die einen Arm 33 mit einem daran befestigten Sensor 28 in der dargestellten Position hält.
Das Steuergerät 27 steuert den Arbeitszylinder 14 derart, daß die Kolbenstange 17 in diesem verschoben wird, d. h. die Rahmenbalken 6 und 37 in Fig. 2 bewegen sich nach rechts, bis der Sensor 28 an der Rückseite eines Tieres zur Anlage kommt, wobei der Arm 33, der Hebel 30 und der Lenker 31 sich derart neigen, daß das Steuergerät 27 den Arbeitszylinder 14 fixiert. Wenn sich das Tier etwas nach hinten bewegt und dadurch die Sensorvorrichtung 5 (Fig. 2) nach links bewegt wird und der Arm 33, der Hebel 30 und der Lenker 31 noch stärker geneigt werden, betätigt das Steuergerät 27 den Arbeitszylinder 14 derart, daß die Kolbenstange 17 sich nach links bewegt, wodurch sich die Rahmenbalken 6 und 37 entlang des Tieres nach links bewegen. Auf diese Weise steuert das Steuergerät 27 den Arbeitszylinder 14 derart, daß die Rahmenbalken 6 und 37 stets ungefähr in der gleichen Position relativ zu dem Tier in Längsrichtung verbleiben. Das Steuergerät 27 weist einen Griff 34 auf, mittels dessen die Rahmenbalken wahlweise von Hand verschiebbar sind. Wahlweise ist der Druck des Sensors 28 gegen die Rückseite des Tieres auf jeden beliebigen Wert einstellbar. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist das Steuergerät 27 am Rahmen 26 mittels einer Stütze 35 befestigt.
Ein Roboterarm 7 (Fig. 2) ist höhenverstellbar (Doppelpfeil 40) mit dem Rahmenbalken 6 verbunden. Die Höhenverstellung erfolgt mittels eines Arbeitszylinders 41 mit einer Kolbenstange 42, deren eines Ende 43 mit den Rahmenbalken 6 und 37 an der Stelle verbunden ist, an der die Rahmenbalken miteinander verbunden sind. Das andere Ende 44 des Arbeitszylinders 41 ist mit einem Gleitstück 45 verbunden, das entlang des Rahmenbalkens 6 in Abhängigkeit vom Arbeitszylinder 41 höhenverstellbar ist.
Der Roboterarm 7 ist in Fig. 4 (Ruhelage) und in Fig. 5 (Arbeitslage) ausführlicher dargestellt. Der Roboterarm 7 ist um einen im wesentlichen vertikalen Schwenkbolzen 46 schwenkbar mit einem Rahmen 47 verbunden, welcher am Gleitstück 45 befestigt ist. Diese Schwenkbewegung, die durch den Doppelpfeil 48 dargestellt ist, erfolgt mittels eines Arbeitszylinders 49, dessen eines Ende mit einer Stütze 50 des Rahmens 47 verbunden ist. Die Kolbenstange 51 des Zylinders 49 ist mit einer Stütze 52 verbunden, welche am ersten Armteil 53 des Roboterarmes 7 befestigt ist. Durch Betätigen des Arbeitszylinders 49 kann der Roboterarm 7 aus der Ruhelage (Fig. 4) in die Arbeitslage (Fig. 5) und zurück geschwenkt werden. Zweckmäßig steht der Roboterarm 7 unter Federbelastung, so daß er ausweichen kann, wenn z. B. das Tier dagegenstößt. Bei dieser Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, daß der Arbeitszylinder 49 derart ausgeführt ist, daß er beispielsweise durch eine pneumatische Vorrichtung zurückfedern kann.
Der Roboterarm 7 umfaßt einen ersten Armteil 53 und einen zweiten Armteil 54, welcher um einen Schwenkbolzen 55 schwenkbar mit dem ersten Armteil 53 verbunden ist. Die Schwenkbewegung um den Schwenkbolzen 55 ist durch den Doppelpfeil 56 dargestellt und erfolgt mittels eines Stellzylinders 58, dessen Ende 59 an dem ersten Armteil 53 des Roboterarmes 7 befestigt und dessen Kolbenstange 60 mit dem zweiten Armteil 54 des Roboterarmes 7 verbunden ist. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, kann der Roboterarm 7 mittels des Arbeitszylinders 49 unter das im Melkstand befindliche Tier geführt werden, wobei der Schwenkbolzen 55 eine zentrale Stellung unter dem Tier, d. h. zwischen den Beinen des Tieres, einnimmt. Hierauf wird durch Betätigen des Stellzylinders 58 der zweite Armteil 54 des Roboterarmes 7 in einem beliebigen Winkel um den Schwenkbolzen 55 geschwenkt.
Der zweite Armteil 54 des Roboterarmes 7, der in den Fig. 6, 7, 8 und 9 ausführlicher dargestellt ist, weist einen Teil 61 auf, der schwenkbar mit dem ersten Armteil 53 des Roboterarmes 7 verbunden ist, und einen Teil 62, der relativ zum Teil 61 axial verschiebbar angeordnet ist, wie durch den Doppelpfeil 63 bezeichnet.
Der Teil 61 ist ein im wesentlichen hohles Bauteil, so daß sich in eingezogener Stellung der Teil 62 teilweise innerhalb des Teils 61 befindet. Zwischen den gegeneinander verschiebbaren Teilen 61 und 62 ist ein Arbeitszylinder 64 angeordnet, dessen Ende 65 mit dem Teil 61 des zweiten Armteils 54 des Roboterarmes 7 verbunden ist. Die Kolbenstange 66 des Arbeitszylinders 64 ist an ihrem Ende 67 mit dem Teil 62 des zweiten Armteils 54 des Roboterarmes 7 verbunden. Die Teile 61 und 62 weisen Führungen 68 und 69 auf, die verschiebbar ineinander eingreifen, wobei die Führung 68 mit dem Teil 61 und die Führung 69 mit dem Teil 62 verbunden ist (siehe auch Fig. 8).
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, erstreckt sich je ein Satz Führungen 68, 69 auf jeder Seite des zweiten Armteils 54 des Roboterarmes 7, wobei die Führungen 69 durch ein U-förmiges Rahmenteil 70 miteinander verbunden sind, an welchem weiterhin zwei Arbeitszylinder 71 und 72 und zwei Milchschlauch-Halter 73, 74 angebracht sind. Deren Arbeitsweise wird im folgenden näher beschrieben.
Nahe ihren Enden sind die auf der rechten Seite in Fig. 7 dargestellten Führungen 69 ebenfalls miteinander verbunden und stützen eine Anzahl von Bauteilen, die an den Führungen 69 verschiebbar zu den weiteren Armteilen des Roboterarmes 7 angeordnet sind. Diese Bauteile werden durch die Erkennungseinrichtung 75, die Zitzenbecher-Halter 76 und die Steuereinrichtung hierfür gebildet.
In dieser Ausführungsform wird die Erkennungseinrichtung 75 durch einen Ultraschall-Sensor 77 gebildet, der ein Ultraschall-Signal nach oben aussendet und nach Reflexion wieder empfängt, woraus die Entfernung zum reflektierenden Objekt errechnet und die Position dieses Objektes anhand der Daten über die Richtung des gesendeten Signals bestimmt wird. Das Ultraschall-Signal wird vom Sensor 77 nach oben ausgesandt und sodann von einem leicht konkaven Reflektor 78 in annähernd horizontaler Richtung reflektiert. Durch Verwendung dieses konkaven Reflektors 78 wird ein stärker gerichtetes Signal erzielt, das z. B. einen Streufächer von ca. 4º aufweist. Der Reflektor 78 ist um eine im wesentlichen vertikale Achse mittels eines Stellmotors 79 drehbar, so daß er sowohl eine Drehbewegung als auch eine Schwingbewegung ausführen kann. Durch Ausführen dieser Bewegung wird ein scheibenförmiger Raumabschnitt, der einer Ebene nahekommt, nach Objekten abgetastet. Diese Ebene kann eine flache Ebene sein, die rechtwinklig zur Drehachse des Reflektors 78 liegt, aber auch eine konische Ebene, bei der die Drehachse des Reflektors identisch mit seiner Symmetrieachse ist.
Die Erkennungseinrichtung 75 kann die Position einer oder mehrerer Zitzen des Tiereuters erfassen, wenn der Roboterarm 7 sich in der richtigen Höhe befindet. Die erfaßte Position der Zitze oder der Zitzen ist die Position relativ zum Ende des Roboterarmes 7, so daß sich unmittelbar hieraus die Bewegungen ergeben, die die Stellzylinder 58 und 64 durchführen müssen, um einen Zitzenbecher 80 unter die betreffende Zitze zu führen. Während der Bewegungen des Roboterarmes 7 und unmittelbar danach kann die Erkennungseinrichtung 75 stets die Position der betreffenden Zitze verfolgen, so daß der betreffende Zitzenbecher 80 unter der Zitze, an die er anzulegen ist, in Stellung gebracht wird und dort verbleibt. Der Ultraschall-Sensor sendet und empfängt ein Signal z. B. sechzigmal pro Sekunde, so daß stets überprüft werden kann, ob sich die Zitze bereits in der richtigen Position relativ zum Roboterarm 7 befindet. Durch Verwendung dieser direkten Steuerung kann der Roboterarm auf sehr einfache und daher billige Weise gesteuert werden.
Am Roboterarm 7 kann eine Vielzahl von Zitzenbechern 80 angeordnet werden, aber im allgemeinen werden diese Zitzenbecher nicht gleichzeitig an die betreffenden Zitzen angelegt. Nachdem ein Zitzenbecher 80 in der oben beschriebenen Weise unter einer Zitze, an die er anzulegen ist, in Stellung gebracht worden ist, wird er nach oben bewegt und ein Vakuum in ihm erzeugt, so daß der Zitzenbecher sich an die Zitze ansaugt. Danach wird der Zitzenbecher 80 durch den Roboterarm 7 freigegeben, so daß dieser Roboterarm 7 damit fortfahren kann, einen weiteren Zitzenbecher am gewünschten Ort in Stellung zu bringen. Die vorstehend beschriebenen Funktionen werden mittels der nachstehend aufgeführten technischen Einrichtungen ausgeführt.
Am Ende des Roboterarmes 7 ist/sind einer oder mehrere Zitzenbecher-Halter 76 angeordnet, von denen jeder einen Zitzenbecher 80 hält. Der Zitzenbecher 80 wird mittels eines flexiblen Verbindungselements in Form einer Schnur 81 gegen den Zitzenbecher-Halter 76 gezogen. In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Enden der Schnur 81 mit dem Zitzenbecher 80 verbunden, wobei die Schnur mit ihrem Ende über eine Rolle 82 und eine Rolle 83 geführt wird. Die Rolle 83 ist ebenso wie der vorerwähnte Arbeitszylinder 72 im verschiebbaren Teil 62 des Roboterarmes 7 angeordnet, die Rolle 82 befindet sich am Ende der Kolbenstange 84 des Arbeitszylinders 72. Fährt die Kolbenstange 84 in den Arbeitszylinder 72 ein, so werden die Enden der Schnur 81 gestrafft, so daß der daran befestigte Zitzenbecher 80 an den Zitzenbecher-Halter 76 gezogen wird. Wird jedoch der Arbeitszylinder 72 derart betätigt, daß die Kolbenstange 84 ausfährt, so wird der Zitzenbecher 80 nicht mehr vom Zitzenbecher-Halter 76 festgehalten, ist relativ zum Roboterarm 7 frei beweglich und kann an eine Zitze des Euters angelegt werden. Zu einem beliebigen Zeitpunkt, wenn z. B. der Melkvorgang beendet ist oder wenn der Zitzenbecher aus einem anderen Grund nicht an die Zitze angelegt ist, wird der Zitzenbecher durch Betätigen des Arbeitszylinders 72 wieder an den Zitzenbecher-Halter 76 herangezogen. Da der Zitzenbecher 80 an zwei Stellen mit der Schnur 81 verbunden ist, wird er im Zitzenbecher-Halter 76 immer in der richtigen Stellung festgehalten.
Wie in Fig. 7 durch den Doppelpfeil 85 dargestellt, ist der Zitzenbecher-Halter 76 zusammen mit dem Zitzenbecher 80 höhenverstellbar angeordnet, wobei der Zitzenbecher-Halter 76 in Führungen 86 läuft. Die Aufwärtsbewegung erfolgt mittels einer Stange 87, die sich durch eine Öffnung 88 hindurch in den Zitzenbecher-Halter 76 erstreckt und mit ihrem anderen Ende über die Teile 89 und 90 um einen Schwenkzapfen 91 schwenkbar ist (in Fig. 7 durch strichlierte Linien dargestellt). Aufgrund der Schwenkbewegung der Stange 87 um den Schwenkzapfen 91 wird der Zitzenbecher-Halter 76 in den Führungen 86 in vertikaler Richtung bewegt, wodurch der Zitzenbecher 80 nach oben bewegt wird.
Diese Aufwärtsbewegung erfolgt mittels eines Arbeitszylinders 92, in dem eine Kolbenstange 93 axial verschiebbar angeordnet ist, so daß ein am Ende der Kolbenstange 93 befestigter Hebel 94 zusammen mit der Stange 87 um den Schwenkzapfen 91 schwenkt. In dieser Stellung ist der Arbeitszylinder 92 um einen horizontalen Schwenkzapfen 95 schwenkbar mit einem Schwenkglied 96 verbunden, welches um eine Schwenkachse 97 schwenkt, die relativ zum verschiebbaren Teil 62 des Roboterarmes 7 starr befestigt ist. Ein Schließhebel 98, der die durch den Doppelpfeil 99 bezeichnete Schwenkbewegung ausführt, ist starr an dem Schwenkglied 96 befestigt und daher um die Schwenkachse 97 schwenkbar. In der Nähe seines Endes ist der Schließhebel 98 mit einem Druckstück 100 versehen, das - wie in Fig. 7 dargestellt - einen Milchschlauch 101 flach zusammendrückt und dadurch verschließt. Zu diesem Zweck wird der Milchschlauch 101 durch den Milchschlauch-Halter 73 geführt, welcher den Milchschlauch an der Stelle, an der er flach zusammengedrückt wird, auf beiden Seiten umgreift.
Wie vorstehend beschrieben und in Fig. 7 dargestellt, hat der Arbeitszylinder 92 zwei Funktionen, nämlich das Bewegen des Zitzenbecher-Halters 76 nach oben und das Verschließen des Milchschlauches 101. Dabei befindet sich der Milchschlauch 101 stets in der verschlossenen Stellung, solange der Zitzenbecher-Halter 76 sich in der unteren Stellung befindet, wogegen das Zusammendrücken des Milchschlauches 101 aufgehoben wird, sobald der Zitzenbecher-Halter 76 sich nach oben bewegt. Jeder Zitzenbecher-Halter 76 ist mit dem vorstehend beschriebenen Steuergerät ausgestattet, wobei die vorliegende Ausführungsform zwei Zitzenbecher-Halter 76 aufweist.
Wie in Fig. 6 weiterhin dargestellt, wird die Schnur 81 über im wesentlichen vertikal angeordnete Führungsrollen 102 geführt und ein Bolzen 103 mittels einer Platte 104 mit dem verschiebbaren Teil 62 des Roboterarmes 7 verbunden, wodurch die Schwenkachse 97 gebildet wird.
Gemäß Fig. 7 ist weiterhin der Zitzenbecher-Halter 76 mit Aussparungen 105 und 106 versehen, durch welche die Schnur 81 geführt wird, und die sich in vertikaler Richtung erstrecken, so daß die Schnur 81 relativ zum Zitzenbecher-Halter 76 eine gewisse Bewegungsfreiheit hat. Weiterhin ist unterhalb der Rolle 83 eine Rolle 107 am Zitzenbecher-Halter 76 befestigt, wodurch eine ordnungsgemäße Führung der Schnur 81 gewährleistet ist.
In Fig. 9 sind der Zitzenbecher-Halter 76 und der Zitzenbecher 80 ausführlicher dargestellt. Der Zitzenbecher 80 umfaßt den Milchschlauch 101 und einen Pulsierschlauch 110, die beide mit dem erforderlichen Spiel am Roboterarm 7 befestigt sind, wobei der Milchschlauch 110 in der oben beschriebenen Weise am Milchschlauch- Halter 73 befestigt ist. Der Zitzenbecher 80 weist weiterhin einen Verbindungsarm 111 auf, der um einen Zapfen 112 schwenkbar am Verbindungsteil 113 angeordnet ist. Das Verbindungsteil 113 ist mit den Enden der Schnur 81 verbunden, so daß dieses Verbindungsteil 113 an den Zitzenbecher-Halter 76 herangezogen wird. Der Zitzenbecher 80 hat um den Zapfen 112 herum eine gewisse Bewegungsfreiheit; wahlweise kann diese Bewegungsfreiheit mittels Federbelastung eingeschränkt werden, so daß der Zitzenbecher 80 in etwa in einer vertikalen Stellung gehalten wird. Die Verlängerung des Zapfens 112 erstreckt sich durch die Mitte der Öffnung des Zitzenbechers 80, so daß diese Öffnung beim Hochschwenken ihre Position in etwa beibehält.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zum Melken eines Tieres beschrieben.
Nachdem ein Tier den Melkstand betreten hat und sein weiteres Voranschreiten durch entsprechende Vorrichtungen wie z. B. einen Anschlag und/oder einen Futterbehälter verhindert wurde, wird die Sensorvorrichtung 5 mittels des Arbeitszylinders 22 um ca. 90º verschwenkt und an das Tier herangeführt, bis der Sensor 28 mittels des Steuergerätes 27 an der Rückseite des Tieres zur Anlage kommt und dort verbleibt, so daß sich der Rahmen 6, 12 mit dem Roboterarm 7 stets in ungefähr der gleichen Position relativ zum Tier befindet.
Mittels eines (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Tier-Erkennungssystems wird festgestellt, welches Tier sich im Melkstand aufhält, und mittels eines (ebenfalls in den Zeichnungen nicht dargestellten) Prozessors (Computers) werden weitere Merkmale des betreffenden Tieres erfaßt. Es wird zum Beispiel festgestellt, wieviel Zeit seit dem letzten Melken des Tieres verstrichen ist, indem die Form des Euters, die zum Teil durch die darin enthaltene Milchmenge bestimmt wird, grob erfaßt wird. Aufgrund dieser Information wird der Roboterarm 7 mittels des Arbeitszylinders 41 in die gewünschte Höhe bewegt, die als Ausgangshöhe für die Suche nach den Zitzen des Euters dient. Hierauf wird der Roboterarm 7 mittels des Arbeitszylinders 49 um ca. 90º geschwenkt, so daß der zweite Armteil 54 des Roboterarmes 7 unter das Tier geführt wird. Während dieser Schwenkbewegung des Roboterarmes unter das Tier lassen sich die Rahmenbalken 6 und 37 mittels des Arbeitszylinders 14 zusätzlich verstellen, damit das Tier während des Schwenkens nicht mit dem Roboterarm 7 in Berührung kommt. Anhand der vorerwähnten Information kann das Ende des Roboterarmes 7 ebenfalls mittels der Zylinder 58 und 64 in die gewünschte Ausgangsposition gebracht werden, wonach mittels der Erkennungseinrichtung 75 ein Bereich auf das Vorhandensein einer oder mehrerer Zitzen abgetastet wird. Kann nichts gefunden werden, wird der Roboterarm 7 mittels des Arbeitszylinders 41 leicht nach oben bewegt und eine weitere Überprüfung auf das Vorhandensein einer oder mehrerer Zitzen durchgeführt. Sobald auf diese Weise eine oder mehrere Zitze(n) erkannt worden ist/sind, deren Position(en) in etwa den von dem betreffenden Tier bekannten Daten entspricht/entsprechen, richtet sich die Erkennungseinrichtung auf eine Zitze aus, um den betreffenden Zitzenbecher unter diese Zitze hinunter und danach nach oben zu bewegen, wie bereits beschrieben. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Zitzenbecher angelegt worden sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform trägt der Roboterarm 7 zwei Zitzenbecher 80. Um z. B. vier Zitzenbecher an einer Kuh anzulegen, kann das Ende des Roboterarmes 7 jedoch auch mit vier Zitzenbecher-Haltern versehen werden, die in der oben beschriebenen Weise arbeiten. Alternativ brauchen nicht alle Zitzen des Euters mittels des beschriebenen Roboterarmes mit einem Zitzenbecher versehen zu werden, wobei die restlichen Zitzenbecher von einer anderen Richtung her angebracht werden, z. B. von der Rückseite her.
Zusätzlich kann die zum Erkennen und Prüfen der verschiedenen Vorgänge erforderliche Anzahl von Sensoren vorgesehen sein, um zu erfassen, ob ein Zitzenbecher in der richtigen Weise zur Anlage gekommen ist oder nicht, worauf der betreffende Zitzenbecher mittels der Schnur 81 in die Ausgangsposition für ein erneutes Anlegen zurückbewegt wird.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Melken von Tieren, z. B. von Kühen, in einem Melkstand, wobei von einem Roboterarm (7) getragene Zitzenbecher (80) einzeln nach oben unter zugehörige Zitzen bewegt werden, und wobei in den Zitzenbechern (80) ein Vakuum erzeugt wird, so daß sie sich an den Zitzen ansaugen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren für jeden Zitzenbecher (80) der Verfahrensschritt vorgesehen ist, daß ein Zitzenbecher (80) von dem Roboterarm (7) gelöst wird, wobei der Zitzenbecher (80) mit dem Roboterarm über dasselbe flexible Verbindungselement (81) verbunden bleibt, mittels dessen der Zitzenbecher (80) in eine vorgegebene Position gegen den Roboterarm (7) zurückgezogen wird, wenn der Milchfluß in dem Zitzenbecher (80) versiegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die in bezug auf den Roboterarm (7) weiter hinten befindlichen Zitzen und danach die näher am Roboterarm (7) befindlichen Zitzen mit einem Zitzenbecher (80) versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zitzenbecher (80), bevor er nach oben bewegt wird, unter einer zugehörigen Zitze dadurch in Position gebracht wird, daß der Roboterarm (7) von außen in den Melkstand unter das Euter des Tieres bewegt und mittels eines Sensors zur Ermittlung der Lage der Zitzen unter dem Euter in Position gebracht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Vorrichtung einen Melkstand und einen Melkroboter aufweist mit einem Zitzenbecher (80) tragenden Roboterarm (7), der von außen in den Melkstand unter das Euter des Tieres zu bewegen und mittels eines Sensors zur Ermittlung der Lage der Zitzen unter dem Euter in Position zu bringen ist, sowie mit einer Vorrichtung (87-97), mit der die Zitzenbecher (80) einzeln nach oben unter zugehörige Zitzen zu bewegen sind, wobei in den Zitzenbechern (80) ein Vakuum erzeugt wird, so daß sie sich an den Zitzen ansaugen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zitzenbecher (80) während des Melkens relativ zu dem Roboterarm (7) frei beweglich sind, wobei die Vorrichtung ferner ein flexibles Verbindungselement (81) aufweist, das während des Melkens eine flexible Verbindung zwischen dem Roboterarm (7) und einem Zitzenbecher (80) bildet, und mittels dessen der Zitzenbecher (80) gegen den Roboterarm (7) zurückzuziehen ist, wenn der Milchfluß in dem Zitzenbecher (80) versiegt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Roboterarm (7) nahe dessen Ende für jeden Zitzenbecher (80) ein nach oben bewegbarer Zitzenbecherträger (76) vorgesehen ist, gegen den ein Zitzenbecher (80) mittels eines flexiblen Verbindungselementes (81) zu ziehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (7) einen Antrieb (92) sowie einen Hebel (94) aufweist, um den Zitzenbecherträger (76) nach oben zu bewegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (7) eine Antriebseinrichtung (71) zum Ziehen des flexiblen Verbindungselementes (81) aufweist, so daß ein während des Melkens entfernt von dem Ende des Roboterarmes (7) befindlicher Zitzenbecher (80) an den Zitzenbecherträger (76) heranzuziehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zitzenbecherträger (76) mindestens eine Aussparung (105) aufweist, durch die das flexible Verbindungselement (81) hindurchgeführt ist, wobei die Aussparung (105) im wesentlichen durch einen vertikalen Schlitz gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zitzenbecher (80) ein Zitzenbecherhalter (113) vorgesehen ist, der mit einem flexiblen Verbindungselement (81) verbunden ist, wobei ein Zitzenbecher (80) mit dem Zitzenbecherhalter (113) schwenkbar verbunden ist und die Schwenkachse einen Winkel mit der Vertikalen bildet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Verbindungselement (81) ein Draht oder eine Schnur ist, beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall.