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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen
Melken und eine Melkmaschine. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren und eine Melkmaschine zum Abnehmen der
Zitzenbecher von einem Tier.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
automatischen Melksystemen ist schon seit einiger Zeit das Abnehmen
der Zitzenbecher automatisiert worden. Frühere Systeme zum Abnehmen basierten
ausschließlich
auf einem Zeitgeber. War der Zeitgeber abgelaufen, wurden die Zitzenbecher
entfernt. Die Zeit musste als eine mittlere Melkzeit für die gesamte
Herde der Milchtiere gesetzt werden. Das bedeutete natürlich, dass
ein wesentlicher Teil der Herde übermolken
wurde, das heißt
die Zitzenbecher wurden nicht rechtzeitig entfernt, was wiederum
zu Schmerzen und Verletzungen dieser Tiere führte, während ein anderer wesentlicher
Teil untermolken wurde, was zu verlorener Milchproduktion und somit
verlorenem Profit führte.
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Um
die oben erwähnte
Probleme zu vermeiden, wird das Abnehmen in neueren Melkmaschinen auf
der Grundlage des Milchflusses, der Menge der entzogenen Milch oder
einer Kombination beider und auch in Kombination mit einem Zeitgeber
eingeleitet. Bei Melkmaschinen, die ein Sammelstück verwen den und wo alle vier
Zitzenbecher gleichzeitig abgenommen werden, wird das Abnehmen auf
der Grundlage des kombinierten Milchflusses aller vier Zitzenbecher
bewerkstelligt. Da bekannt ist, dass der Milchfluss aus einer individuellen
Zitze relativ abrupt endet (1) und jedes
Viertel für
ein bestimmtes Tier unterschiedliche Milchmengen enthält, endet
der Milchfluss für
jede Zitze zu unterschiedlichen Zeiten. Das bedeutet, dass einige
Viertel eines Tieres übermolken
werden, wenn dem zuletzt beendeten Viertel die gesamte Milch entzogen
wird.
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Da
der Milchfluss und/oder die Milchmenge über einen Fluss- oder Mengenmesser
stromabwärts der
Zitze und nicht am Zitzenbecher gemessen wird, gibt es eine zeitliche
Verzögerung
zwischen dem tatsächlichen
Ende des Milchflusses und der Messung des verminderten Milchflusses,
was zu einem gewissen Übermelken
selbst für
das letzte Viertel führt.
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Im
Falle von individuellem Melken der Viertel, wie es z.B. in automatischen
Robotermelkmaschinen umgesetzt wird, werden die Zitzenbecher individuell
entfernt und einige der oben erwähnten
Probleme dadurch verringert. Dennoch besteht nach wie vor das Problem
der zeitlichen Verzögerung
zwischen dem Ende des aktuellen Milchflusses und dem gemessenen
Milchflussende.
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In
einigen Melksystemen wird ein Schema zum Verringern der Effekte
des automatischen Melkens während
des niedrigen Milchflusses verwendet, wobei der Vakuumpegel im die
Zitze aufnehmenden Raum während
des Eingangsstadiums des Melkens verringert wird, wenn das Tier
noch nicht hinreichend stimuliert worden ist, als dass die Milch
herabströmt, und
während
des späten
Stadiums, wenn der Milchfluss abnimmt. Indem der Milchfluss gemessen
wird, kann die Regulierung des Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden
Raum gesteuert werden. Doch obwohl das System die Situation verbessert,
indem so wohl für
das Tier Sorge als auch dem größtmöglichen Milchentzug
Rechnung getragen wird, ist die Regulierung nicht optimal, da das
Messen des Milchflusses von den tatsächlichen Milchflussänderungen
verzögert
ist aufgrund der Tatsache, dass der Milchflussmesser von der Zitze
entfernt angeordnet ist.
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Die
US 6,009,832 – „A method
for controlling the milking of an animal and a milking machine" – durch den vorliegenden Erfinder
und andere offenbart ein Verfahren zum Steuern der Melkintensität, indem
die abrupte Bewegung eines Zitzengummis zwischen einer offenen und
geschlossenen Position überwacht
wird. Diese Bewegung ist ein Anzeichen für den Milchfluss. Das Verfahren
erfordert, dass gewisse auf die Melkmaschine bezogene Bedingungen berücksichtigt
werden, wie z.B. die Lange unterschiedlicher Rohre, der Effekt der
Vakuumpumpe usw.
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„Machine
milking and Lactation",
herausgegeben von A.J. Bramley, F.H. Dodd, G.A. Mein und J.A. Bramley
diskutiert kurz das Messen von Vakuumpegeln im Mundstück eines
Zitzengummis.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen solchen Apparat
und ein solches Verfahren vorzusehen, wodurch die Erfassung des
Endes des Milchflusses im Hinblick auf den Zeitpunkt seines Auftretens
verbessert und das Ende des Milchflusses unabhängig für jede Zitze erfasst wird.
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In
dieser Hinsicht ist es ein besonderes Ziel der Erfindung, eine solche
Vorrichtung und ein solches Verfahren vorzusehen, wodurch der Zitzenbecher
abgenommen wird, wenn das Ende des Milchflusses erfasst wurde.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung
und ein solches Verfahren vorzusehen, wodurch das Vakuum in dem
die Zitze aufnehmenden Raum des Zitzengummis für alle mit dem Sammelstück verbundenen
Zitzenbecher verringert wird, wenn das Ende des Milchflusses für mindestens
ein Euterviertel erfasst wurde.
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Diese
Ziele werden neben anderen nach einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung durch eine Melkmaschine erreicht, die mindestens einen Zitzenbecher
zum Ansetzen an eine Zitze eines zu melkenden Tieres umfasst sowie
einen Zitzengummi, der im Zitzenbecher befestigt ist und innerhalb
des Zitzengummis einen die Zitze aufnehmenden Raum und eine Pulskammer
zwischen dem Zitzengummi und dem Zitzenbecher definiert, wobei der
Zitzengummi einen die Zitze aufnehmenden Endabschnitt aufweist.
Die Melkmaschine umfasst weiterhin eine Vakuumquelle zum Anlegen
eines Vakuums an den die Zitze aufnehmenden Raum, um dem Tier Milch
zu entziehen, sowie einen Pulsator zum Anlegen eines pulsierenden
Vakuums an die Pulskammer, um den Zitzengummi zwischen einer geschlossenen
Position und einer offenen Position zu bewegen, wodurch die Zitze
des Tieres massiert wird, und einen Vakuumsensor, um den Vakuumpegel
im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt zu erfassen. Die Milchmaschine
ist so eingereichtet, dass sie den mindestens einen Zitzenbechers
abnimmt, wenn ein vom Vakuumsensor erfasster Vakuumpegel andeutet,
dass der Vakuumpegel im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt schnell
ansteigt.
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Diese
Ziele werden neben anderen nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Abnehmen in einer Melkmaschine
erreicht, umfassend mindestens einen Zitzenbecher zum Ansetzen an
eine Zitze eines zu melkenden Tieres sowie einen Zitzengummi, der
im Zitzenbecher befestigt ist und einen die Zitze aufnehmenden Raum
innerhalb des Gummis de finiert sowie eine Pulskammer zwischen dem
Zitzengummi und dem Zitzenbecher, wobei der Gummi einen die Zitze
aufnehmenden Endabschnitt umfasst, sowie eine Vakuumquelle zum Anlegen
eines Vakuumpegels an den die Zitze aufnehmenden Raum, um dem Tier
Milch zu entziehen, und einen Pulsator zum Anlegen eines pulsierenden
Vakuums an die Pulskammer, um den Zitzengummi zwischen einer geschlossenen
Position und einer offenen Position zu bewegen, wodurch die Zitze
des Tieres massiert wird, und einen Vakuumsensor, um den Vakuumpegel
im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt zu erfassen. Das Verfahren umfasst
die Schritte des Messen des Vakuums im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt
und des Abnehmens, falls das gemessene Vakuum schnell ansteigt.
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Der
Erfinder hat herausgefunden, dass durch das Beobachten von Änderungen
des Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt in einem
Zitzenbecher eine genaue und rechtzeitige Anzeige des Endes des
Milchflusses aus der Zitze erreicht wird, was dazu verwendet werden
kann, das Abnehmen des Zitzenbechers einzuleiten.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine präzise Bestimmung
des Endes des Milchflusses unabhängig
für jede
Zitze vorgenommen werden kann.
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Ein
weiterer Vorzug besteht darin, dass das Abnehmen des Zitzenbechers
für jede
individuelle Zitze präzise
im Hinblick auf das Ende des Milchflusses für die jeweilige Zitze vorgenommen
werden kann.
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Ein
weiterer Vorzug besteht darin, dass eine sanfte Behandlung eines
zu melkenden Tieres bei gleichzeitigem Aufrechterhalten einer hohen Milchausbeute
erreicht wird.
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Weitere
Merkmale und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung
von Ausführungsformen
der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung kann besser verstanden werden auf der Grundlage
der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und anhand der beigefügten 1 bis 3,
die nur zu Illustrationszwecken dienen und somit nicht die vorliegende
Erfindung beschränken.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm der Milchleistung für jedes Euterviertel und der
kombinierten Milchleistung für
die Euterviertel über
der Zeit für
eine Melkung.
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2a zeigt
eine Querschnittsansicht eines Zitzenbechers und eines Zitzengummis
in einem zusammengefallenen Zustand in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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2b zeigt
eine Querschnittsansicht eines Zitzengummis und eines Zitzenbechers
in einem geöffneten
Zustand nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt
ein Diagramm des typischen Vakuums im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt
für zwei
unterschiedliche Zitzen während
eines Melkdurchgangs.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der folgenden Beschreibung werden zu Erklärungs- aber nicht zu Beschränkungszwecken besondere
Details dargelegt, wie etwa besondere Techniken und Anwendungen,
um ein grundlegendes Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Fachmann ist jedoch klar,
dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Ausführungsformen
angesetzt werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen.
In anderen Fällen
wurden detaillierte Beschreibungen wohl bekannter Verfahren und
Vorrichtungen ausgelassen, um die Beschreibung der vorliegenden
Erfindung nicht mit unnötigen
Details zu belasten.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm der Milchleistung für jede individuelle Zitze 101, 102, 103 bzw. 104 sowie
für die
kombinierte Milchleistung aller Zitzen zusammen 105. Die
Melksequenz kann in drei Phasen unterteilt werden, eine erste relativ
kurze Phase a, wo der Milchfluss ansteigt, eine zweite Phase b mit
einem relativ konstanten Milchfluss und eine dritte Phase c mit
abnehmendem Milchfluss. Die unterschiedlichen Phasen sind in der
Figur durch vertikale Strich-Punkt-Linien angedeutet.
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Für alle Viertel,
außer
für das
Viertel, das mit 101 bezeichnet ist, endet der Milchfluss
schnell zu individuell verschiedenen Zeiten, wie in der Figur durch gestrichelte
vertikale Linien angezeigt. Dies bedeutet, dass, wenn das Melken
bis zum Ende von Phase c dauert (angedeutet durch die vertikale
Linie ganz rechts in 1) ein signifikantes Übermelken
bei mindestens drei der Zitzen erfolgt.
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2 zeigt zwei Darstellungen mit einem Zitzenbecher 201 und
einem Zitzengummi 202 in einem zusammengefallenen Zustand, 2a,
und in einem geöffneten
Zustand, 2b. Der Zitzengummi hat einen
die Zitze aufnehmenden Endabschnitt 203 mit einem Vakuumsensor 204 zum
Messen des Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt.
Wie 2 zu entnehmen, bildet der die
Zitze aufnehmende Endabschnitt 203 eine Kammer zwischen
dem Zitzengummi 202 und einer Zitze 205, in der
das Vakuum im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt 203 gemessen
wird. Die Zitze 205 ist als in den die Zitze aufnehmenden
Raum 206 des Gummis 202 eingesetzt gezeigt. Ein
Vakuumpegel wird in herkömmlicher Weise
an den die Zitze aufnehmenden Raum 206 angelegt. Der Vakuumpegel
im die Zitze aufnehmenden Raum 210 liegt normalerweise
zwischen 40 und 50 kPa, kann jedoch auch niedriger sein, z.B. während des
Startens des Melkens und/oder während
des Beenden.
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An
die Pulskammer 207 wird ein pulsierendes Vakuum angelegt,
damit der Zitzengummi rhythmisch zusammenfällt und sich wieder ausdehnt.
Auf diese Weise wird das Milchtier stimuliert, um die Milch freizugeben.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung des Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden
Endabschnitt, wie er vom Vakuumsensor 204 für zwei typische
Zitzen während
eines Melkdurchgangs erfasst wird. Zur mit 301 bezeichneten
Zeit werden die Zitzenbecher an die Zitzen eines Milchtieres angesetzt.
Bis zur mit 302 bezeichneten Zeit nimmt der Vakuumpegel
im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt für beide Zitzen ab, bei der
Zeit 302 steigt der Vakuumpegel jedoch schnell für eine erste
der Zitzen an, wie durch die Kurve 306 angedeutet. Das Abnehmen
des Zitzenbechers wird somit eingeleitet, der Zitzenbecher wird
entfernt und der Vakuumpegel im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt
fällt bei
der Zeit 303 auf Null.
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Das
Abnehmen des Zitzenbechers sollte zum Zweck dieser Beschreibung
so verstanden werden, dass es eine Anzahl von unterschiedlichen
Phasen und Aktionen beinhaltet. Wird ein Sammelstück verwendet,
bedeutet das Abnehmen traditionell das Entfernen der vier Zitzenbecher
von den Zitzen des Tieres, während
bei automatischen Robotermelkmaschinen das Abnehmen des Zitzenbechers
nur das Abnehmen eines bestimmten Zitzenbechers beinhaltet. In dieser
Beschreibung sollte jedoch das Abnehmen z.B. das Verringern des
Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden Raum vor dem Entfernen eines oder
mehrerer Zitzenbecher umfassen sowie das Betreiben eines Ventils
zum Sperren der Vakuumzufuhr an den die Zitze aufnehmenden Raum
für einen
oder mehrere Zitzenbecher oder einfach das Entfernen eines oder
mehrer Zitzenbecher von den Zitzen des Tieres, wie auch irgendeine
andere Aktion, die während
des Melkens bei der Vorbereitung für das Entfernen eines Zitzengummis
von der Zitze ausgeführt wird.
Das Ereignis „Abnehmen-Einleiten" kann sich sowohl
auf einen individuellen Zitzenbecher als auch auf irgendeine Anzahl
von Zitzenbechern beziehen.
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Bei
Zeit 304 steigt der Vakuumpegel im die Zitze aufnehmenden
Endabschnitt für
eine zweite der Zitzen schnell an, wie durch die Kurve 307 angedeutet.
Das Abnehmen wird eingeleitet und der Vakuumpegel fällt zur
Zeit 305 auf Null.
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Eine
herkömmliche
Milchflussmessvorrichtung würde
etwas Zeit benötigen,
um den Milchfluss zu integrieren und anzuzeigen, dass der Milchfluss abgenommen
hat. Die Messung des Vakuumpegels im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt
liefert dagegen direkte Resultate auf der Grundlage von nur einem
oder einiger weniger Pulszyklen.
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Ist
ein individuelles Abnehmen nicht möglich, z.B. wenn ein Sammelstück verwendet
wird, kann die Anzeige durch den Vakuumanstieg im die Zitze aufnehmenden
Endabschnitt, das heißt
dass der Milchfluss für
dieses bestimmte Euterviertel endet, ein Ventil ansteuern, um das
Vakuum an den die Zitze aufnehmenden Raum 206 für den relevanten
Zitzenbecher zu sperren.
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Da
das Vakuum gesperrt wird, trägt
dieser besondere Zitzenbecher nicht langer zum Halten des Gewichts
des Sammelstücks
bei. Werden mehrere Zitzenbecher gesperrt, fällt das Sammelstück herunter,
wenn keine Maßnahmen
getroffen werden. Solche Maßnahmen
können
z.B. herkömmliche
Mittel zum Tragen des Gewichts des Sammelstücks während des Melkens sein, wie
sie im Stand der Technik beschrieben sind.
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Der
Vakuumpegel im die Zitze aufnehmenden Raum 206 kann z.B.
auf ungefähr
30 kPa verringert sein. Wird ein herkömmliches Sammelstück verwendet,
wird das Melkvakuum im die Zitze aufnehmenden Raum somit in allen
Zitzenbechern verringert, das Melken wird aber dennoch weiterlaufen.
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Es
könnte
auch ein Zeitgeber verwendet werden, der per se bekannt ist, um
ein zu frühzeitiges Abnehmen
zu verhindern, wenn der Vakuumpegel aus irgendeinem Grund im die
Zitze aufnehmenden Endabschnitt zu schnell ansteigt.
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Es
ist klar, dass die Erfindung in einer Vielzahl von Arten und Weisen
variiert werden kann. Z.B. kann der Sensor zum Messen des Vakuums
im die Zitze aufnehmenden Endabschnitt eines Zitzengummis vom Zitzengummi
entfernt liegen und es kann ein Rohr zum Übertragen des Vakuums zum Sensor
verwendet werden. Der Sensor kann vorteilhafterweise im Zitzenbecher
oder im Sammelstück
vorgesehen sein. Solche Variationen werden nicht als Abweichung
vom Rahmen der Erfindung angesehen. Alle solche Modifikationen,
wie sie für
den Fachmann auf der Hand liegen, liegen innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche.