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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Melkmaschine
für die
Milchwirtschaft und ein damit verbundenes Milchprobenentnehmen.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Milchproben-Entnahmevorrichtung zur
Verwendung in einem automatisierten Melksystem und ein Verfahren
zur Probenentnahme von Milch aus dem automatisierten Melksystem.
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Beschreibung
des Standes der Technik und Hintergrund der Erfindung
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Wenn
ein Tier durch Anwenden eines automatisierten Melksystems gemolken
wird, wird die Milch von den Zitzen des Tieres durch mit einem Unterdruck
verbundene Zitzenschalen gezogen. Die Milch wird durch einen Melkschlauch
und in einen Flussmesser gezogen, in dem die Milchmenge gemessen
wird. Die Milch wird weiter zu einem Lagertank oder ähnlichem
transportiert, in dem sie zusammen mit Milch von anderen Tieren
gelagert wird, solange auf einen einsammelnden Milchlaster gewartet wird.
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In
regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise
einmal im Monat, wird eine Probe der Milch jedes Tieres genommen,
die üblicherweise
zur Analyse an ein Labor gesandt wird, in dem verschiedene Parameter überprüft werden,
beispielsweise der Inhalt von Fett, Protein, Zellen und Harnstoff.
Es ist teuer, die Analyse an der Milchprobe-Entnahmevorrichtung durchzuführen, und
ferner ist die erforderliche Laborausrüstung platzbeanspruchend, weshalb
die Proben üblicherweise
genommen und an ein Labor gesandt werden. Einfachere Messungen können möglicherweise
in der Milchproben-Entnahmevorrichtung durchgeführt werden.
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Die
Milchprobenentnahme wird üblicherweise
in Verbindung mit dem Melken der Tiere durch Verwenden einer Milchproben-Entnahmevorrichtung durchgeführt, die
mit einer befestigten oder entfernbaren Kassette, in der Milchteströhrchen angeordnet sein
können,
und mit einem Einfüllelement
versehen ist, das mit dem Melksystem verbunden und zum Befüllen der
entsprechenden Röhrchen
mit Milch der entsprechenden Tiere geeignet ist. Wenn alle Röhrchen befüllt sind,
werden sie von der Milchproben-Entnahmevorrichtung entfernt, entweder
manuell eine nach der anderen oder durch Entfernen der kompletten
Kassette, und sie werden an das Labor gesandt.
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Die
Laborausstattung ist an die Kassetten und an die Teströhrchen angepasst,
die von den Landwirten verwendet werden, die durch das Labor bedient
werden. Die Laborausstattung, die Kassetten und Teströhrchen variieren
außerdem
ziemlich stark von Land zu Land.
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Weiterhin
sind die Probenröhrchen üblicherweise
mit einem Schutzmittel vor der Milchprobenentnahme präpariert,
das die Milch am Sauerwerden hindert, bevor die Proben an das Labor
geliefert und analysiert wurden. Dieses Schutzmittel muss in der Milch
aufgelöst
werden, was üblicherweise
eine Zeitspanne beansprucht, während
der die Zunahme von Bakterien in der Milch beschleunigt ist, wodurch
sich das Risiko erhöht,
dass die Milch sauer wird.
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Eine
Milchproben-Entnahmevorrichtung aus dem Stand der Technik ist in
der
EP 0 564 023 A1 (LELY/MAASLAND)
offenbart. Diese Vorrichtung ist mit einer Kassette vorgesehen,
die als eine rotierende Box ausgebildet ist, in der entlang ihres
Außenumfangs
Milchproben-Sammelelemente angeordnet sein können. Das Einfüllelement
ist in einer festen Position angeordnet, während die Sammelelemente nacheinander
unter dem Einfüllelement
platziert werden können.
Das Einfüllelement
ist weiter mit einer vertikal beweglichen Art einer Injektionsnadel
vorgesehen, die in die Sammelelemente einzuführen ist. Bei dieser Konstruktion
müssen
die Kassette und die Injektionsnadel synchron bewegt werden, was
erfordert, dass bestimmte Maße
eingehalten werden.
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Außerdem ist
im Fall einer relativ großen
Anzahl von Sammelelementen der Raum in der Box ungenügend ausgenutzt.
Deshalb benötigt
die Kassette relativ viel Raum, was im Hinblick auf die teure Ausstattung,
die in heutigen Melksystemen vorhanden ist, als ein Nachteil erfahren
wird.
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Eine
andere bekannte Milchproben-Entnahmevorrichtung ist in der
EP 0 749 681 A1 (LELY/MAASLAND)
offenbart. Diese Vorrichtung ist mit einer entfernbaren Kassette,
in der Milchproben-Sammelelemente angeordnet sein können, und zumindest
mit einem Einfüllelement
vorgesehen, das geeignet ist, nacheinander oberhalb verschiedener Sammelelemente
platziert zu werden und Milchproben, die aus der Milch genommen
werden, die von einer automatischen Melkmaschine bereitgestellt
wird, zu den entsprechenden Sammelelementen zu bringen. Ein Führungselement
zum Tragen des Einfüllelementes
ist derart vorgesehen, dass das Einfüllelement durch sukzessives
Erhöhen
und Erniedrigen des Abstandes zwischen dem Führungselement und der Kassette
von einer Position oberhalb eines Sammelelementes zu einer benachbarten
Position oberhalb eines in der Nähe
angeordneten Sammelelementes bewegt wird. Auf diese Weise kann das
Einfüllelement
von Sammelelement zu Sammelelement entlang eines vorbestimmten,
festgelegten, geschlossenen, zickzackförmigen Weges schreiten.
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Diese
Vorrichtung weist einen einfachen Aufbau auf, aber die Bewegung
des Einfüllelementes
ist nicht flexibel, da sie durch den festgelegten Weg vorbestimmt
ist. Dies kann ein großer
Nachteil sein, wenn ein einzelnes Sammelelement zum Sammeln einer
zweiten nicht-fortlaufenden Probe verwendet wird, beispielsweise
zur Probenentnahme einer Kuh zum zweiten Mal ein paar Stunden später, wenn
das Führungselement
durch einen relativ langen Weg schreiten muss, bevor es das fragliche
Sammelelement erreicht.
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Ein
weiterer Nachteil von beiden bekannten Milchproben-Entnahmevorrichtungen
ist, dass sie nur zu einer einzigen Kassettengröße passend ausgeführt sind.
Da mehrere verschiedene Standards für Kassetten und Probensammelelementen
in verschiedenen Ländern
bestehen, muss eine Vorrichtung in verschiedenen Ausführungen
hergestellt werden, wenn sie auf verschiedenen Märkte gebracht werden soll.
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Weiterhin
besteht ein bestimmtes Risiko eines Mischens bzw. Verwechselns der
Proben auf dem Milchwirtschaftshof, während des Transports oder in
dem Labor, da die einzelnen Probensammelelemente nur durch ihre
entsprechenden Positionen in der Kassette identifiziert werden.
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Wenn
die einzelnen Probensammelelemente von der Kassette der Milchproben-Entnahmevorrichtung
entfernt und in einer anderen Kassette oder Box zum Versenden an
das Labor angeordnet werden, ist dieses Risiko des Probenverwechselns
beträchtlich
gesteigert sowie dies eine zeitaufwändige, arbeitsintensive und
deshalb teuere Vorgehensweise ist.
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Weiterhin
benennen die vorstehend aufgeführten
Dokumente weder das offensichtliche Problem, dass die Milchproben
sauer werden können, bevor
sie das Labor erreichen, noch diskutieren sie das Auflösen eines
Schutzmittels in den Milchproben.
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Die
EP 0 494 066 A2 beschreibt
eine Milchproben-Entnahmevorrichtung, die eine Box aufweist, in
der eine Anzahl von Kassetten nebeneinander angeordnet ist. Jede
Kassette enthält
eine einzelne Reihe von Proben-Sammelelementen, die zusammen eine
feste, einstückige
Probeneinheit bilden. Die Vorrichtung weist einen Positionstransmitter
zum Identifizieren der Position jedes Proben-Sammelelementes und
ein bewegbares Einfüllelement
zum Befüllen jedes
Proben-Sammelelementes mit Milch auf. Ferner trägt jede Kassette eine Trägerkennzeichnung und
entlang der Träger
befinden sich Reihenkennzeichnungen für die Sammelelement-Positionen
innerhalb der Reihe. Lesevorrichtungen lesen die Position jedes
Proben-Sammelelementes, wenn sie befüllt werden, und diese Position
wird mittels des Positionstransmitters an einen Computer weitergeleitet. Hierdurch
kann eine genommene Milchprobe einem Milchlieferanten durch die
Identifikation und Position des Milchprobensammelelementes zugeordnet
werden. Die Proben-Entnahmevorrichtung der
EP 0 494 066 ist nicht in der Lage,
eine Milchprobe zu einem ausgewählten
Milch-Sammelelement zu bringen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Milchproben-Entnahmevorrichtung und
ein Verfahren anzugeben, die zumindest einige der Probleme vermeiden,
die mit den bekannten Vorrichtungen verbunden sind.
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Es
ist in dieser Hinsicht eine bestimmte Aufgabe der Erfindung, eine
derartige Milchproben-Entnahmevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die
flexibel sind und dessen Einfüllelement
eine variable Bewegungsfähigkeit
aufweist.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Milchproben-Entnahmevorrichtung
und ein Verfahren anzugeben, in denen Kassetten verschiedener Ausführungen
und Größen angeordnet sein
können.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Milchproben-Entnahmevorrichtung
und ein Verfahren anzugeben, die zum Anpassen für eine Zwei-Wege-Kommunikation
mit einem automatisierten Melksystem geeignet sind.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Milchproben-Entnahmevorrichtung
und ein Verfahren bereitzustellen, in denen Milchproben durch Zugabe
eines Schutzmittels zu diesen haltbar gemacht werden können.
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Es
ist in dieser Hinsicht eine bestimmte Aufgabe der Erfindung, eine
derartige Milchproben-Entnahmevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, in
dem das Schutzmittel und die Milch geeignet vermischt werden können.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung, eine Milchproben-Entnahmevorrichtung
und ein Verfahren anzugeben, die wirksam, schnell, exakt, zuverlässig, sicher,
einfach zu verwenden und preiswert sind.
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Diese
Aufgaben und andere gemäß der vorliegenden
Erfindung werden durch eine Milchproben-Entnahmevorrichtung und
ein Verfahren erzielt, die eine flexible Bewegungsfähigkeit
des Einfüllelementes
aufweisen, wobei das Einfüllelement
automatisch oberhalb eines Milchproben-Sammelelementes positioniert
werden kann, das in einer Kassette der Vorrichtung angeordnet ist,
unabhängig
davon, wo das Sammelelement in der Kassette angeordnet ist, beispielsweise
durch lediglich Bereitstellen der Koordinaten für die Position des Sammelelementes.
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Die
flexible Positionierung wird erzielt durch ein Positioniersystem,
das den Bewegungsmechanismus eines üblichen XY-Schreibers zur Bewegung des
Einfüllelementes
in einer Ebene oberhalb der Kassette verwendet.
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Das
Positioniersystem weist einen Arm auf, der sich in eine erste Richtung,
oder Y-Richtung,
in der Ebene erstreckt und in eine zweite Richtung, oder X-Richtung,
in dieser Ebene bewegbar ist. Es ist ferner ein Läufer vorgesehen,
an dem das Einfüllelement
befestigt ist, und der Läufer
ist entlang des Armes bewegbar. Um den Arm und den Läufer zu
bewegen, sind zwei Antriebseinrichtungen, bevorzugt Servo-betriebene
Motoren, vorgesehen. Durch beispielsweise angelegte Spannungen oder
der Anzahl von Pulsen, die den Koordinaten für die Position des Milchproben-Sammelelementes
entsprechen, sind die Antriebseinrichtungen in der Lage, das Einfüllelement
an diesem Ort zu positionieren.
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Die
Antriebseinrichtungen sind in der Lage, den Arm in die zweite Richtung
(X) als Antwort auf einen ersten bereitgestellten Signalwert oder
einer ersten bereitgestellten Anzahl von Pulsen zu bewegen; und
den Läufer
entlang des Armes (Y-Richtung) als Antwort auf einen zweiten bereitgestellten
Signalwert oder eine zweite bereitgestellte Anzahl von Pulsen zu bewegen.
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Weitere
Merkmale und Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückt.
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Ein
großer
Vorteil der Erfindung ist es, dass sie eine sehr flexible Verwendung
insbesondere in Bezug auf die Bewegungen des Einfüllelementes vorsieht.
In der Tat kann das Einfüllelement
direkt zu jeder gewünschten
Position (in Ausdrücken
der Positionskoordinaten) oberhalb der Kassette bewegt werden, wodurch
die Bewegung des Einfüllelementes nicht
ungerechtfertigter Weise auf vorbestimmte Positionen entlang eines
vorbestimmten Weges eingeschränkt
ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anwendbarkeit in einem großen Bereich
von Kassetten- und Probensammelelement-Ausführungen und -größen, d.
h. aufgrund der variablen Bewegungsfähigkeit des flexiblen Einfüllelementes
und die Verwendung einer flexiblen Einlage.
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Weitere
Eigenschaften der Erfindung und Vorteile derselben werden aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der
Erfindung ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der detaillierten
Beschreibung der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend gegeben wird, und den
beigefügten 1–4 verstanden,
die lediglich beispielhaft sind, und deshalb nicht einschränkend für die vorliegende
Erfindung sind.
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1 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
einer Milchproben-Entnahme-vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2a–d zeigen vier verschiedene Ausführungsformen
eines XY-Positioniersystems, das die Milchproben-Entnahmevorrichtung
aus 1 aufweist.
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3 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Milchproben-Entnahmevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, das mit einem automatisierten Melksystem verbunden ist, wobei
die Probenentnahmevorrichtung für
eine Zwei-Wege-Kommunikation mit dem Melksystem ausgebildet ist.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
eines Rütteltisches,
der in der Milchproben-Entnahmevorrichtung aus 1 enthalten
ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsformen
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In
der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erklärung und
nicht der Einschränkung bestimmte
Details ausgeführt,
beispielsweise bestimmte Techniken und Anwendungen, um ein gründliches
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es ist allerdings für einen
Fachmann offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in anderen
Ausführungsformen
praktiziert werden kann, die von diesen bestimmten Details abweichen.
An anderen Stellen werden detaillierte Beschreibungen von bekannten
Verfahren und Vorrichtungen weggelassen, um die Beschreibung der
vorliegenden Erfindung nicht mit unnötigen Details unverständlich zu
machen.
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Unter
Bezug auf 1 weist eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Milchproben-Entnahmevorrichtung 1 ein
Edelstahlchassis 3 auf, an dem ein Rüttel- oder Vibrationstisch 5 befestigt
ist. An dem Tisch 5 sind eine oder bevorzugt zwei Kassetten 7 entfernbar
befestigt, in denen Milchproben-Sammelelemente oder -röhrchen 9 angeordnet sind.
Die Röhrchen 9 sind
vertikal mit ihren Öffnungen
nach oben zeigend angeordnet.
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Eine
Gummifläche
oder Einlage 11 kann an der Oberseite des Tisches 5 mit
einer durchbohrten Öffnung
vorgesehen sein, in der die Kassette(n) 7 angeordnet sein
kann (können).
Die Öffnung
ist derart ausgebildet, dass ein enger Sitz zwischen der (den) Kassette(n) 7 und
der Gummifläche 11 erhalten
wird. Die Fläche 11 ist
bevorzugt etwa 25 mm dick und kann aus jeglichem anderen geeigneten
Material sein, beispielsweise aus Stahl. Die Vorsehung der Gummifläche 11 gestattet
die Möglichkeiten,
die Probenentnahmevorrichtung Maß zu schneidern, um mit einer
bestimmten Kassette oder einer bestimmten Praxis oder Standard zusammenzupassen.
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Die
seitlichen Abmessungen des Chassis 3, des Rütteltisches 5 und
der Gummifläche 11 sind
bevorzugt derart, dass Raum für
zwei übliche
deutsche Probekassetten vorhanden ist, welche die größten Kassetten
sind, die die vorliegenden Erfinder auf dem Markt gefunden haben.
In einer derartigen Kassette ist Platz für 70 Proberöhrchen und 140 Proberöhrchen sind
wahrscheinlich ausreichend, um 50 Melktiere während einer Zeitdauer von 24
Stunden zu handhaben, wenn jedes Tier eine Probe pro Melken ergibt.
Wenn ein einzelnes Proberöhrchen
mehr als einmal für
ein bestimmtes Tier verwendet werden kann, das während des 24-Stundenintervalls
zum Melken erscheint, kann die Milchproben-Entnahme-vorrichtung
entweder mehr Tiere handhaben oder es kann alternativ die Anzahl
der Proberöhrchen kann
reduziert werden. Ferner weist die Milchproben-Entnahmevorrichtung
einen Sammelbehälter 13 auf,
der in einer Fluidverbindung mit einer Milchdurchführung, beispielsweise
ein Behälter
oder eine Leitung, einer automatisierten Melkstation angeordnet
sein kann, mit der die Milchproben-Entnahmevorrichtung mittels einer
Einstellung eines Ventils (nicht gezeigt in 1) verbindbar
ist.
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Bevorzugt
ist der Sammelbehälter 13 durch einen
Unterdruck liefernden Schlauch mit einem ebenso Unterdruck liefernden
Flussmeter des automatischen Melksystems verbunden, durch den die gesamte
Milch durchgeführt
wird, die von dem Melktier gezogen wurde. Eine repräsentative
Milchmenge, üblicherweise
etwa 2% (entsprechend etwa ½ l) der
gesamten Milchmenge eines Melkvorgangs, fließt aufgrund der Schwerkraft
in den Sammelbehälter 13,
wenn eine Probe zu entnehmen ist. Der Schlauch weist in einer bevorzugten
Ausführungsform
einen Innendurchmesser von 10 mm und eine Materialstärke von
etwa 3 mm auf.
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Der
Sammelbehälter 13 ist
ebenfalls mit einer Druckluftquelle mittels eines Druckreglers (nicht gezeigt
in 1) zum Luftliefern verbunden.
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Weiterhin
sind zwei verschiedene Auslaufablässe in verschiedenen Höhen des
Sammelbehälters 13 angeordnet,
von denen der obere Ablass 15 mit einer Auslaufleitung
(nicht gezeigt in 1) und der untere Ablass 17,
der in dem Boden des Behälters 13 angeordnet
ist, über
eine Leitung mit einem Schlauch (nicht gezeigt in 1)
verbunden ist, der in einer mit einer Feder vorgespannten Spule 23 angeordnet
ist.
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Die
Milchproben-Entnahmevorrichtung aus 1 weist
ferner ein Servo-betrie-benes XY-Positioniersystem oder -Tisch 25 auf,
das bzw. der parallel zu und oberhalb der Kassette(n) 7 angeordnet
ist. Das XY-Positioniersystem 25 ist eine Vorrichtung,
die zum flexiblen Positionieren eines Einfüllelementes 27 oberhalb
eines ausgewählten
der Vielzahl der Proberöhrchen
in der (den) Kassette(n) 7 angepasst ist. Das XY-Positioniersystem
weist zwei Servosysteme 29, 31 auf, von denen
ein erstes einen Arm 34 in die X-Richtung bewegt, so dass
die Position des Armes proportional zu einem ersten bereitgestellten
Signalwert (beispielsweise eine Spannung) oder einer ersten bereitgestellten
Anzahl von Pulsen ist. Das Einfüllelement,
das mit dem Schlauch oder der Schlauchspule 23 verbunden
ist, ist an einem Läufer 32 befestigt,
der entlang des Armes in die Y-Richtung beweglich ist, so dass die
Position des Läufers 32 und
des Einfüllelementes 27 proportional
zu einem zweiten bereitgestellten Signalwert (beispielsweise eine
Spannung) oder einer zweiten bereitgestellten Anzahl von Pulsen
ist. Der Betrieb ist einem üblichen XY-Schreiber ähnlich.
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Eine
Prozessoreinrichtung 33 ist für eine Zwei-Wege-Kommunikation
mit dem automatisierten Melksystem vorgesehen, die nachstehend unter
Bezug auf 3 näher dargestellt ist. Die Prozessoreinrichtung 33 steuert
sowohl die Position des Einfüllelementes
als auch aller Ventile, die in der Vorrichtung enthalten sind.
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Alle
Ventile sind bevorzugt der Art einer Schlauchklemme, so dass keine
Taschen oder Räume
existieren, in denen sich Schmutz und Bakterien absetzen können. Die
Schlauchklemmen sind bevorzugt elektromechanisch, wobei der Schlauch
durch eine Feder geklemmt und durch einen Elektromagneten geöffnet wird.
Alternativ können
pneumatische Ventile verwendet werden.
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Die
Milchproben-Entnahmevorrichtung kann bevorzugt mit Rädern 35 und
einem Handgriff 37 versehen sein, so dass die Vorrichtung
in einfacher Weise durch den Landwirt transportiert werden kann.
Die Vorrichtung weist ebenfalls einen Deckel 39 auf, um vor
Schmutz zu schützen.
Der Deckel ist bevorzugt transparent, so dass der Betrieb der Vorrichtung durch
den Landwirt beobachtet werden kann. Weiterhin ist die Vorrichtung
derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen der Kassette und dem
Boden groß ist
und das Handhaben der Proberöhrchen
von oben stattfindet. In diesem Fall ist das Risiko der Kontamination
der Proben minimiert und eine gute Hygiene ist gesichert.
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Als
nächstes
werden unter Bezug auf die 2a–d vier verschiedene Ausführungen
des XY-Positioniersystems als Teil der Milchproben-Entnahmevorrich-tung
aus 1 kurz diskutiert.
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Eine
einfache und preiswerte Verwirklichung der Kraftübertragung ist, wie in 2a dargestellt, die
Verwendung von synchronen Förder-
oder Antriebsriemen 41. Bei Verwenden einer derartigen Übertragung
wird eine zuverlässige
Ausführung
erhalten, die keine Wartung erfordert. Die Genauigkeit ist nicht
ausgezeichnet aber annehmbar für
den vorliegenden Zweck. Die Kraft, die die Förderung beherrschen muss, ist
lediglich die Zugkraft der Schlauchspule und jegliche auftretende
Reibung.
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Eine
alternative Verwirklichung, die in 2b gezeigt
ist, verwendet lineare Schienen mit Läufern. Die Beförderung
der Läufer
wird durch Zahnstangen 43 entlang der Schienen 44, 45 und durch
Motoren 29, 31 realisiert, die an entsprechenden
Läufern 46, 47 befestigt
sind, wobei die Schiene 44 fest an dem Läufer 47 angebracht
ist. Die Durchführung
dieser Verwirklichung ist ähnlich
zu der Verwirklichung aus 2a. Ein
Nachteil bei der Verwendung dieser Verwirklichung ist jedoch, dass
mehr Leitungen flexibel und beweglich sein müssen.
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Eine
weitere Alternative, die in 2c gezeigt
ist, ist mit einer drehbaren Schraube 49 mit einem Trapezgewinde
und einem Läufer
oder einer Mutter 50 zur Förderung, Übersetzen und Lasttragen in
die X-Richtung ausgeführt.
Der Läufer
wird an einem Drehen gehindert. Die Bewegung in die Y-Richtung ist
durch einen Draht 51 realisiert, der achsgelagert 53 an
dem Läufer 50 und
an einem weiteren Läufer 54 befestigt
ist, der wiederum mit einer vorgespannten beweglichen Feder 55 befestigt
ist. In dieser Alternative können
die Feder 55 und das an der Feder befestigte Ende des Drahtes 51 vorgesehen sein,
den Arm 34 aus 1 zu bilden.
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Noch
eine weitere alternative Verwirklichung, die in 2d gezeigt
ist, verwendet eine entsprechend drehbare Schraube 56 und
einen entsprechenden Läufer 57 zur
Förderung, Übersetzen
und Lasttragen in die entsprechende Richtung. In diesem Fall können schwache
Schrittmotoren verwendet werden.
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Es
sollte anerkannt werden, dass jede Kombination der vorstehend diskutierten
Förderverwirklichung
verwendet werden kann. Die Bewegungen in die X- und Y-Richtungen
weisen verschiedene Voraussetzungen beispielsweise bezüglich des
verfügbaren
Raums auf.
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Nun
unter Bezug auf 3, die ein schematisches Blockdiagramm
der erfindungsgemäßen Milchproben-Entnahmevorrichtung
zeigt, die eine Zwei-Wege-Kommunikationsschnittstelle mit dem automatisierten
Melksystem aufweist, wird die Milchproben-Entnahmevorrichtung, und
insbesondere die Funktion derselben, weiter beschrieben.
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Wenn
eine Probe zu entnehmen ist, wird ein Startsignal von einer Prozessoreinrichtung 59 eines automatisierten
Melksystems 61 über
die Leitung 63 an die Prozessoreinrichtung 33 der
Milchproben-Entnahmevorrichtung 1 zusammen mit XY-Koordina ten für das Proberöhrchen gesandt,
das für
die aktuelle Probe verwendet werden soll. Der Prozessor 33 sendet
ein Steuersignal, um das Ventil 65 zu öffnen und ein repräsentativer
Anteil der Milch von einem Melkvorgang fließt dann aufgrund der Gravitation
von dem automatisierten Melksystem 61 durch die Leitung 67 und
in den Sammelbehälter 13.
Zu diesem Zeitpunkt sind alle anderen Ventile 69, 71, 73 geschlossen. Währenddessen
sendet der Prozessor 33 Steuersignale an die Servosysteme 29, 31,
die diese instruieren, das Einfüllelement 27 an
die Koordinaten zu bewegen, die von dem automatisierten Melksystem
erhalten wurden.
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Wenn
die gesamte Milch in den Behälter 13 geflossen
ist, wird ferner Druckluft dem Behälter durch die Leitung 75 durch Öffnen des
Ventils 69 zugeführt,
das durch den Prozessor 33 gesteuert wird. Während des
Zuführens
der Druckluft ist das Ventil 65 entweder geöffnet oder
geschlossen; im letzteren Fall muss die Menge der zugeführten Druckluft
gesteuert werden, so dass der Druck in dem Sammelbehälter 13 nicht übermäßig stark
ansteigt. Die Leitung 75 endet innerhalb der des Behälters 13 in
der Nähe
von dessen Boden und durch das Blasen von Luft durch die Milch wird
diese am Absetzen gehindert, was nicht zu einer repräsentativen
Probe führen würde.
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Als
Nächstes
wird das Ventil 71 durch den Prozessor 33 geöffnet, so
dass ein großer
Teil der Milch durch die Leitung 77 abgelassen wird. Die Milch,
die in dem Behälter 13 zurückbleibt,
wird durch den Querschnitt des Behälters 13 und der Höhe bestimmt,
in der der Ablass 15 angeordnet ist. Ein übliches
Volumen ist 8–16
ml. Die abgelassene Milch kann weggeschüttet, dem automatisierten Melksystem
wieder zugeführt
oder beispielsweise zu einem Milchlagertank (nicht gezeigt in 3)
transportiert werden.
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Das
Ventil 71 ist geschlossen und das Ventil 73 ist
geöffnet.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Einfüllelement
an dem Ort der gegebenen Koordinaten, d. h. oberhalb des ausgewählten Proberöhrchens.
Aufgrund der Druckluft fließt
die Milchprobe aus dem Ablass 17 durch eine Leitung 19 und
einem Schlauch 21 und durch eine Öffnung des Einfüllelementes 27 aus und
wird schließlich
in dem ausgewählten
Proberöhrchen
gesammelt. Die Luft wird eine Zeit lang ausgeblasen, so dass sichergestellt
ist, dass die gesamte Milchprobe an das Proberöhrchen überbracht wurde. Der vertikale
Abstand zwischen der Öffnung
des Einfüllelements 27 und
dem oberen Ende des Pro beröhrchens
muss schmal genug sein, um sicherzustellen, dass die gesamte Milchprobe
in dem richtigen Röhrchen
gesammelt wird.
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Wenn
die Probe gesammelt wurde, sendet der Prozessor 33 ein
Signal an den Motor 79, der den Rütteltisch 5 und damit
auch die Proberöhrchen
rüttelt,
siehe ferner die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf 4.
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Schließlich sendet
der Mikroprozessor 33 eine Abschlussnachricht an das automatisierte Melksystem über die
Leitung 81.
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Es
sollte anerkannt werden, dass alle Ventile und alle Motoren durch
den Prozessor 33 gesteuert werden, was durch die Steuerleitungen 83 angedeutet
ist.
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Der
Prozessor 33 ist weiterhin bevorzugt mit einem Speicher,
einer geeigneten Software und einer Stromversorgung (nicht gezeigt
in 3) versehen. Auch die Motoren und Ventile sind
in geeigneter Weise mit Strom versorgt. Bevorzugt ist die Milchproben-Entnahmevorrichtung
mit einer Batterie zur Stromlieferung versehen, und deshalb müssen keine elektrischen
Verbindungen bei der Installation der Vorrichtung hergestellt werden.
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Die
flexible Funktion der Milchproben-Entnahmevorrichtung impliziert,
dass das Einfüllen
der Proberöhrchen
in jeglicher Reihenfolge durchgeführt werden kann. Das Einfüllelement
kann direkt zu jeglicher gewünschten
Position (unter Positionskoordinatenbedingungen) oberhalb der Kassette
bewegt werden. Deshalb ist keine unangemessene Einschränkung der
Bewegung des Einfüllelementes
zu vorbestimmten Positionen entlang eines vorbestimmten Weges auferlegt.
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Wenn
ferner ein einzelnes Proberöhrchen zum
Sammeln einer zweiten nicht fortlaufende Probe verwendet wird, beispielsweise
zum Probeentnehmen bei einer Kuh ein zweites Mal ein paar Stunden später, wird
dies in einfacher Weise durch Anweisen des Servosystems des XY-Positioniersystems
durchgeführt,
das Einfüllelement
an die fraglichen Koordinaten zu bewegen.
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Reinigen
aller Teile der Milchproben-Entnahmevorrichtung 1, die
in Kontakt mit Milch kommen, kann einfach durch Anwenden der üblichen
Reinigung des automatisierten Melksystems durchgeführt werden.
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Durch
Vorsehen eines Auslaufablasses unterhalb jeglicher geeigneten XY-Koordinatenposition und
durch Bewegen des Einfüllelementes 27 an
diese Position wird das Reinigen in einfacher Weise durch Öffnen der
Ventile 65 und 73 (und möglicherweise durch Öffnen eines
Ventils (nicht gezeigt) an der Leitung 67 auf der Seite
der automatisierten Melkstation) und Durchlassen des Reinigungsfluids durch
die Leitung 67, den Behälter 13,
die Leitungen 19, 21 und das Einfüllelement 27 und
Auslassen durch den Auslaufablass durchgeführt werden. Das Ventil 73 kann
wiederholt während
des Reinigungsprozesses geschlossen und geöffnet werden, so dass der Behälter 13 wiederholt
vollständig
mit Reinigungsfluid gefüllt
wird, um das Reinigen des Behälters 13 zu
verstärken.
Das Ventil 69 kann geöffnet werden,
so dass Druckluft mit dem Reinigungsfluid vermischt wird, und falls
gewünscht,
ebenfalls die Leitung 77 zu reinigen, wird das Ventil 71 geöffnet.
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Wenn
ein häufigeres
Reinigen gewünscht
ist, beispielsweise im Anschluss an jede durchgeführte Probenentnahme,
kann Reinigungsfluid durch die Leitung 77 durch Verbinden
dieser mit einer Pumpe und mit einem Reinigungsfluidvorrat (nicht
gezeigt in 3) geliefert werden. Um den
Abstand zu minimieren, den das Einfüllelement überfahren muss, um den Auslaufablass
zu erreichen, können
Auslaufablasskanäle
entlang einer oder mehrerer Seiten der Milchproben-Entnahmevorrichtung
angeordnet sein. Wenn derartige Kanäle entlang aller Seiten angeordnet
sind, muss das Einfüllelement 27 niemals
mehr als die Hälfte
der Breite der Milchproben-Entnahmevorrichtung
bewegt werden.
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Die
Zwei-Wege-Kommunikation zwischen dem Prozessor der automatisierten
Melkmaschine und dem Prozessor der erfindungsgemäßen Milchproben-Entnahmevorrichtung
wird durch einen Kommunikationsbus 63, 81 realisiert.
Eine Verbindung dieses Busses und der Milchleitung 67 sind
die einzigen Verbindungen, die notwendigerweise bei der Installation
der Milchproben-Entnahme-vorrichtung durchgeführt werden müssen. Aber
auch die Verbindung der Leitungen 75 mit der Druckluftquelle
sowie die Verbindung der Leitung, wenn die durch diese Leitung geflossene
Milch zurück
gewonnenen werden soll, werden üblicherweise
bei der Installation ausgeführt.
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Die
Kommunikation von der automatisierten Melkstation zu der Milchprobenentnahmevorrichtung kann
bevorzugt verschiedene Arten von Steuerkommandos und Abfragen und
Informationsnachrichten aufweisen, wohingegen die Kommunikation
in die entgegengesetzte Richtung verschiedene Arten von Information-
und Alarmnachrichten aufweist.
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Die
Kommunikation von der automatisierten Melkstation zu der Milchproben-Entnahmevorrichtung
kann insbesondere Folgendes aufweisen:
- i. Beginn
der Milchprobenentnahme (die Nachricht enthält die XY-Koordinaten für das ausgewählte Proberöhrchen).
- ii. Beginn eines Reinigungszyklus, der den Prozessor 33 der
Milchproben-Entnahmevorrichtung anweist, die vorstehend beschriebenen
Schritte auszuführen.
- iii. Anweisungen, dass das automatische Reinigen durchgeführt werden
soll, nachdem jede Probe entnommen wurde.
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Die
Kommunikation von der Milchproben-Entnahmevorrichtung zu der automatisierten Melkstation
kann insbesondere Folgendes aufweisen:
- i. Information über erfolgreichen
Abschluss der Milchprobenentnahme.
- ii. Alarmnachricht über
einen elektrischen Fehler.
- iii. Alarmnachricht über
einen lockeren Deckel.
- iv. Alarmnachricht über
ein falsch angeordnetes Proberöhrchen
oder Fehlen eines Proberöhrchens.
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Verschiedene
Arten von Alarmfunktionen können
eingerichtet werden durch Versehen der Milchprobenentnahmevorrichtung
mit geeigneten Sensoren.
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Schließlich wird
unter Bezug auf 4, die eine Ausführungsform
des Rütteltisches 5 als
Teil der Milchproben-Entnahmevorrichtung 1 aus 1 zeigt,
dieser Aspekt der Erfindung näher
beschrieben.
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Die
Proberöhrchen
sind üblicherweise
mit einem Schutzmittel vor dem Milchprobenentnehmen präpariert,
wobei das Schutzmittel verhindern soll, dass die Milch sauer wird,
bevor die Proben an das Labor geliefert und analysiert wurden. Dieses Schutzmittel
muss in der Milch aufgelöst
werden. Derartiges Auflösen
beansprucht üblicherweise
eine bestimmte Zeitspanne, während
der die Zunahme von Bakterien in der Milch beschleunigt ist, und
deshalb das Risiko erhöht
ist, dass die Milch sauer wird.
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Die
Proberöhrchen
werden üblicherweise
an den Landwirt in einem gereinigten und mit Schutzmittel präparierten
Zustand ausgeliefert. Das Schutzmittel kann 2-Brom-2-Nitropropan-1,3-Diol
sein, das auch unter dem Handelsnamen BRONOPOL verbreitet im Handel
erhältlich
ist, und das auf dem Boden der Röhrchen
kristallisiert vorliegt. Die Kassetten mit den präparierten
Proberöhrchen
müssen üblicherweise
während
einer 24-Stunden-Zeitspanne verwendet werden, was nach sich zieht,
dass die Röhrchen
für eine
derartige Zeitspanne in den Milchproben-Entnahmevorrichtungen in
einer Milchwirtschaftsumgebung ohne irgendwelchen Abdeckungen stehen.
Es ist unter derartigen Umständen
wünschenswert,
ein schnelles Auflösen
des Schutzmittels in der Milch sicherzustellen. Der Rütteltisch 5 der Milchproben-Entnahmevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird deshalb verwendet, das Auflösen durch Rütteln der Proberöhrchen 9 zu
beschleunigen.
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Der
Rütteltisch
in 4 wird auf einem Chassis 3 aus 1 durch
vier elastische Isolatorfüße 85 angeordnet,
die bevorzugt aus Gummi oder Kunststoff hergestellt sind, von denen
in 4 nur zwei gezeigt sind. Zwei Kassetten 7 mit
Proberöhrchen 9 sind
auf dem Rütteltisch 5 angeordnet,
wie in 4 schematisch gezeigt ist. Der Tisch 5 wird
durch einen Motor 79 gerüttelt, der eine exzentrische
Scheibe 83 dreht. Der Rütteltisch 5 kann
in zwei Querrichtungen (X- und Y-Richtung) bewegt werden und dreht sich
um eine dritte Achse, die Z-Achse, die senkrecht zur X- und Y-Dimension
ist.
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Der
Rüttelvorgang
kann durch das wechselseitige Anordnen der verschiedenen Teile der
Milchproben-Entnahmevorrichtung, beispielsweise Rütteltisch,
Motor, exzentrische Scheibe, Kassette, Proberöhrchen und elastische Isolatorfüße, bewirkt
werden. Weiterhin können
die Gewichte und Gewichtverteilungen der exzentrischen Scheibe und
des Rütteltisches
variieren. Systemkonstanten, beispielsweise Drehgeschwindigkeit
der exzentrischen Scheibe, Federkonstante und Dämpfungskonstante des elastischen
Isolatorfußes
können
ebenfalls variiert werden. All diese Parameter bewirken die Rüttelfunktion und
deshalb kann eine Anzahl von Eingriffen durchgeführt werden, um den Rütteltisch
geeignet auszubilden, um eine geeignete Bewegung der Proben zu erhalten.
Andere Rütteltische,
die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind
in den US-Patenten Nr. 4,102,649 und 5,259,672 offenbart, die hier
durch Bezugnahme enthalten sind.
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Wenn
keine Erregung der Proberöhrchen durchgeführt wird,
ist das Schutzmittel nach etwa einer Stunde teilweise oder vollständig aufgelöst, aber dies
kann in einigen Anwendungen eine zu lange Zeitspanne sein, da das
Anwachsen der Bakterien begonnen hat. Durch Verwendung des Rütteltisches der
vorliegenden Erfindung wird das Auflösen des Schutzmittels in der
Milch stark beschleunigt. Vorzugsweise wird das Rütteln im
Anschluss an jede entnommene Milchprobe durchgeführt.
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Andere
Auflösungsbeschleunigungs-Einrichtungen
können
als Ergänzung
oder Ersatz für
den Rütteltisch
verwendet werden, beispielsweise Ultraschallvorrichtungen oder andere
geeignete bekannte Erregungseinrichtungen.
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Es
soll weiter anerkannt werden, dass eine repräsentative geringe Menge (beispielsweise
8–16 ml)
der Milch direkt aus dem automatisierten Melksystem entnommen werden
kann, siehe beispielsweise US-Patent Nr. 5,303,598. In einer derartigen
Version der vorliegenden Erfindung kann auf den Sammelbehälter 13 der 1 verzichtet
werden und eine geringe Menge der Milch (üblicherweise in der Größenordnung
von 10–4 der
Gesamtmenge der Milch) kann aus dem automatisierten Melksystem durch
einen Schlauch und ein Einfüllelement
in ein Proberöhrchen
bevorzugt während
der gesamten Zeit des Melkens eines Tieres fließen, um eine repräsentative
Probe zu erhalten.
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Es
ist klar, dass die Erfindung in einer Vielzahl von Weisen variiert
werden kann. Derartige Variationen werden nicht als ein Abweichen
von dem Umfang der Erfindung betrachtet. Alle derartigen Modifikationen,
die einem Fachmann offenbart sind, sind vorgesehen, in dem Umfang
der beigefügten
Ansprüche
eingeschlossen zu sein.