DE69005440T2

DE69005440T2 - Melken.

Info

Publication number: DE69005440T2
Application number: DE90901625T
Authority: DE
Inventors: Clive Allen; John Benson; John Marchant; Michael Street; Arthur Wilkin
Original assignee: British Technology Group Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1989-01-04
Filing date: 1990-01-03
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2010-01-04
Also published as: GB8900084D0; DK0452381T3; WO1990007268A1; JPH04504353A; EP0452381A1; US5069160A; GB2226941B; NZ231986A; CA2007077C; EP0452381B1; DE69005440D1; GB2226941A; GB9000068D0; CA2007077A1

Description

Die Erfindung betrifft das Melken von Kühen und ähnlichen Tieren.
In den letzten Jahren sind Versuche gemacht worden, die herkömmlichen Melkverfahren zu mechanisieren. Das Absaugen von Milch mit einem Vakuum-Zitzennapf und das Lösen des Zitzennapfes mit mechanischen Mitteln sind mittlerweile gut eingeführt. Jedoch hat sich erwiesen, daß das Anlegen der Zitzennäpfe an die Zitzen weniger leicht zu mechanisieren ist. Dafür gibt es verschiedene Gründe. Das Tier kann nicht vollständig ruhig gehalten werden, und es bestehen beträchtliche Unterschiede in der Größe und Form des Euters und somit der Zitzenlage sowohl von einem Tier zum anderen als auch bei einem Tier von Zeit zu Zeit.

Unter den Veröffentlichungen, die sich auf das automatische Anlegen des Zitzennapfes beziehen, sind die folgenden:

1. Niederländische Patentanmeldung 8304498 von Gascoigne-Melotte, veröffentlicht inter alia als WO 85/02973 zu PCT/NL84/00044,
2. Russische Erfinderurkunde (Patent) 3009711/30-15 von 1980, veröffentlicht als 935021, Erfinder Kosa und Betin,
3. Japanische Patentanmeldung 49-26844 und 49-26485 (1974) von Notsuki et al, veröffentlicht inter alia als U.S.-Patent 4010714,
4. Il Latte (1984) 9,206-218, ein Artikel von V. Parenti Castelli und G. Vassura,
5. J. Agric.Eng.Res. (1984) 30,65-70, ein Artikel von D. Ordolff,
6. Schwedische Patentanmeldung 8202278, veröffentlicht inter alia als U.S.-Patent 4508058 und EP-A-0091892, Erfinder Jakobson und Rabold, übertragen auf Alfa-Laval
7. Deutsche Patentschrift (DD) 217971 Al, Akademie der Landwirtschaft der DDR,
8. Europäische Patentanmeldung 87 200043.5 von C. van der Lely N.V., veröffentlicht inter alia als EP-A-0229682,
9. Farmers Weekly, 24. und 31. Januar 1986, IMAG/Vicon,
10. The Sunday Telegraph, London, 28. Juli 1985,
11. Französische Patentanmeldung 86 03264, veröffentlicht als FR-A-2595197, und europäische Patentanmeldung 87 402000.1, veröffentlicht als EP-A-0306579, beide von CEMAGREF.
Diese Veröffentlichungen offenbaren eine Anlage, die im unterschiedlichen Maße Zwang auf das zu melkende Tier ausübt und sodann die Zitzennäpfe an das Euter anlegt, nachdem die Näpfe mit Hilfe von Einrichtungen am (Zitzennapf-)Aggregat oder durch "gezielte Zuführung" der Zitzennäpfe zum Euter mit Hilfe von verschiedenen Sensoreinrichtungen am Aggregat in eine gespeicherte Position überführt worden sind.
Diese Veröffentlichungen verweisen außerdem auf die Vorteile des Melkens mehrmals in jedem 24-Stunden-Zeitraum anstelle des herkömmlichen Verfahrens des Melkens sämtlicher Tiere zweimal in 24 Stunden zu festgesetzten Zeiten.
Jedoch erfordern all diese Vorschläge komplizierte und empfindliche Einrichtungen, von denen einige am (Zitzennapf-)Aggregat angeordnet sein müssen. Diese Einrichtungen sind zerbrechlich und nicht wirklich für die rauhen Einsatzbedingungen in einem landwirtschaftlichen Betrieb geeignet, wo sie leicht beschädigt werden können und fachliche Instandhaltung erfordern.
Ferner sind einige der Vorschläge wegen der Gefahr von Verunreinigungen schwerlich annehmbar, wohingegen andere dem Tier Unbehagen zufügen könnten, wodurch der Ertrag reduziert werden könnte.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Anlegen einer Melkeinrichtung zu schaffen, die unter den Bedingungen, unter denen Tiere gehalten werden, unempfindlich und wirksam ist. Die Merkmale im Oberbegriff des Anspruches 1 sind in der FR-A-2,408,300 offenbart.
Die Erfindung schafft eine Anordnung zum Anlegen einer Melkeinrichtung an das Euter eines Tieres an einer Melkstelle, mit einem Speicher für die Einrichtung, einem Handhabungsmechanismus, der einen langgestreckten Arm zum Abstützen und Bewegen der Einrichtung zwischen einer Einrichtungs-Aufnahmestelle und der Melkstelle aufweist, einer Vorrichtung zum Abgrenzen eines bestimmten Raumes für ein zu melkendes Tier, der in festgelegter Beziehung zur Aufnahmestelle und Melkstelle steht, einer pneumatischen Vorrichtung im Handhabungsmechanismus zum Schwenken und zur längsgerichteten Verlagerung des langgestreckten Arms zwecks Bewegung und Positionierung des langgestreckten Arms und jeglicher abgestützter Einrichtung, und einer Steuervorrichtung zum Steuern der pneumatischen Vorrichtung zwecks Betätigung des Arms zum Aufnehmen der Melkeinrichtung an einer Stelle vor den Zitzen eines gehaltenen Tieres, wobei die Anordnung ferner in Verbindung mit der aufgenommenen Einrichtung eine lokale Zitzen-Detektorvorrichtung zum Erzeugen eines Signals, nachstehend als zweites Signal bezeichnet, umfaßt, das die erfaßte Zitzenposition relativ zur aufgenommenen Einrichtung anzeigt, wobei die Steuervorrichtung auch auf das nachstehend als zweites Signal bezeichnete Signal zwecks Steuerung der pneumatischen Vorrichtung zum Anlegen der aufgenommenen Einrichtung an eine jeweilige Zitze anspricht, wobei die Anordnung eine Vorrichtung zum lockeren Halten eines zu melkenden Tieres im genannten Raum und eine Vorrichtung zum Erfassen der Position des gehaltenen Tieres in bezug auf den in festgelegter Beziehung stehenden Raum sowie die Aufnahme- und die Melkstelle und zum Erzeugen eines ersten, die erfaßte Tierposition anzeigenden Signals umfaßt, wobei die Steuervorrichtung auf das erste Signal zwecks Bewegung der aufgenommenen Einrichtung unter dem Tier nach rückwärts zur Melkstelle zum Anlegen an eine jeweilige Zitze eines gehaltenen Tieres anspricht, und die Bewegung des Arms durch das Ansprechen der Steuervorrichtung auf das zweite Signal in bezug auf das Ansprechen auf das erste Signal örtlich begrenzt ist, um das Anlegen eines Zitzennapfes der Einrichtung an eine Zitze zu ermöglichen.
Die Melkeinrichtung kann einen einzigen Zitzennapf oder mehrere Zitzennäpfe umfassen.
Die Melkeinrichtung kann einen Positioniermechanismus für jeden Zitzennapf aufweisen, wobei jeder Positioniermechanismus ein pneumatisches Stellglied umfaßt, das betätigbar ist, um einen bereits bezüglich des Positioniermechanismus positionierten Zitzennapf zu halten oder freizugeben.
Ein Zitzennapf kann mit einer Halterung versehen sein, die eine pneumatische Einrichtung umfaßt, die betätigbar ist, um einen bereits in bezug auf die Halterung positionierten Zitzennapfkörper zu halten oder den Körper in der Halterung freizugeben. Die Zitzennapf-Halterung kann mit dem Positioniermechanismus gekoppelt sein, um durch das Positioniermechanismus-Stellglied gehalten oder freigegeben zu werden. Die Einrichtung kann eine Antriebseinrichtung umfassen, die es ermöglicht, die Einrichtung zumindest teilweise unter dem Einfluß der Gravitation in eine definierte Entspannungsposition zurückzuführen, in der jeder Zitzennapf auf eine Nullstellung eingestellt wird, oder von der definierten Entspannungsposition in eine Betriebsposition zu überführen, wobei jeder auf Null eingestellte Zitzennapf bereit ist, auf eine Relativstellung eingestellt zu werden.
Die pneumatische Vorrichtung kann eine Zusammenstellung von relativ beweglichen Elementen umfassen, die zwecks Bewegung durch pneumatische Stellglieder drehbar gelagert sind, um die Bewegung der Melkeinrichtung hervorzurufen und die Vorrichtung in bezug auf eine Zitze zu bewegen, um einen Zitzennapf anzulegen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Anlegen einer Melkeinrichtung an das Euter eines Tieres unter Verwendung der vorerwähnten Anordnung geschaffen, mit:
dem Bereitstellen einer einstellbaren pneumatischen Melkeinrichtungs-Stützvorrichtung,
dem Positionieren der Melkeinrichtung vor der Vorrichtung, dem Positionieren eines zu melkenden Tieres längs der Vorrichtung und der Melkeinrichtung,
dem losen Halten des Tieres,
dem Aufnehmen der Melkeinrichtung durch die Vorrichtung,
dem Bewegen der aufgenommenen, an der Vorrichtung abgestützten Melkeinrichtung unter das Tier zwecks Annäherung an die Vorderseite des Euters zum Anlegen der Melkeinrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Melkeinrichtungs-Aggregates zeigt (der Deutlichkeit halber sind Teile weggelassen),
Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten von Elementen nach Fig. 1,
Fig. 4 und 5 zeigen in Seitenansicht bzw. in Teil-Draufsicht einen Manipulator, an welchem die Einrichtung nach Fig. 1 montiert ist,
Fig. 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 und 6.5 zeigen in schematischer Darstellung Phasen der Bewegung eines Aggregates (das einen oder mehrere Zitzennäpfe aufweisen kann) mittels eines Manipulators,
Fig. 7a und 7b zeigen ein Greifelement für einen Zitzennapf, und
Fig. 8 zeigt einen anderen Manipulator.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Melkaggregat C für vier Zitzennäpfe gezeigt. Der hier verwendete Begriff Aggregat bezieht sich allgemein auf vier Zitzennäpfe, jedoch können in einigen Ausführungsbeispielen weniger als vier Näpfe benutzt werden. Das Bezugszeichen M bezeichnet den Manipulator, an dem das Aggregat C gehalten ist. Die Einheit CD ist eine Aggregat-Antriebseinrichtung, durch die das Aggregat relativ zum Manipulator bewegt wird. Die Einheiten P1, P2, P3 und P4 sind einzelne Positioniermechanismen, die auf jeweilige Zitzennäpfe TC1, TC2, TC3, TC4 (lediglich TC1 und Teil von TC4 sind gezeigt) einwirken. Ein Positioniermechanismus P ist als Beispiel in einer auseinandergezogenen Darstellung in Fig. 2 und ein Zitzennapf TC als Beispiel in Fig. 3 in Teildurchsicht gezeigt. Einem elektropneumatischen Steuergerät EPC werden Druckluft und elektrische Steuersignale über Verbindungen innerhalb des Manipulators M zugeführt, um die wahlweise Zufuhr von Druckluft über die verschiedenen Luftleitungen AL zu den Positioniermechanismen und Zitzennapf-Schäften zu steuern. Die herkömmliche Vakuumversorgung für die Zitzennäpfe, beispielsweise über eine Aggregat-Kupplung, ist ebenfalls vorgesehen, jedoch hier nicht gezeigt, da sie dem Fachmann wohlbekannt ist. Insbesondere ist ein separater Milchschlauch für jeden Zitzennapf eine vorteilhafte Ausführung. Wie vorstehend erwähnt, bezieht sich der hier verwendete Begriff Aggregat allgemein auf vier Zitzennäpfe, jedoch können in einigen Ausführungsbeispielen weniger als vier Näpfe verwendet werden. Unter bestimmten Umständen kann es wirtschaftlicher sein, lediglich zwei Näpfe gleichzeitig oder nur einen Napf anzulegen.
Es ist wichtig, die Gesamtbilanz von Kosten und Zeit zu berücksichtigen. Obwohl es länger dauern kann, ein Tier zu melken, wenn lediglich zwei Viertel gleichzeitig gemolken werden, kann die gesamte wirtschaftliche Bilanz aus verschiedenen Gründen für dieses Verfahren sprechen. Die Maschine kann einfacher und billiger sein. Wenn das vordere und das hintere Viertel unterschiedliche Milcherträge liefern, dann kann ein unterschiedliches Melkmuster gewählt werden, und das Tier kann dies bevorzugen und einen besseren Gesamtertrag liefern, wobei es nicht erforderlich ist, mit dem Melken leerer Viertel fortzufahren, während Milch von anderen abgenommen wird. Ferner kann Milch von jedem Viertel gemessen und überprüft werden, um die Überwachung des Ertrages und der Tiergesundheit zu verbessern.
Das elektropneumatische Steuergerät EPC hat, kurz zusammengefaßt, die Funktion, eine Drehung der Aggregat-Antriebseinrichtung GD hervorzurufen, um das Aggregat C von der in Fig. l gezeigten Position, welche eine Entspannungsposition ist, durch einen rechten Winkel in Richtung des Pfeils A in die Betriebsposition zu überführen, in der das Aggregat C zum Einstellen und zur Benutzung bereitsteht, bis das Steuergerät EPC nach der Benutzung die Rückkehr des Aggregats zumindest teilweise unter dem Einfluß der Gravitation in die Entspannungsposition ermöglicht. Das Steuergerät ist ferner wahlweise betriebsbereit, um die Positioniermechanismen P1 bis P4 und die Zitzennäpfe TC1 bis TC4 zu betätigen, wenn sich das Aggregat in der Betriebsposition befindet. Auf die Figuren 6.1, 6.2 und 6.3 als Teil einer ersten Gesamtübersicht wird hier kurz Bezug genommen.
Die Fig. 6.1 entspricht der Entspannungsposition nach Fig. 1, die das Aggregat unter dem Einfluß der Schwerkraft eingenommen hat, wobei die allgemein mit TC bezeichneten Zitzennäpfe mit einem bekannten Abstand RD von einem festen Bezugspunkt RP frei an den allgemein mit P bezeichneten Positioniermechanismen hängen. Vorzugsweise ist RD so eingestellt, daß ein Zitzennapf am Bezugspunkt mit einem Element TE im Eingriff steht, wenn das Aggregat in die Betriebsposition, wie in Fig. 6.2 gezeigt, bewegt worden ist. Das Element TE kann verschiedene Formen aufweisen. Ein Greifer oder eine Fassung kann den Zitzennapf halten, oder ein zitzenähnliches Element kann in den Napf eingreifen. In dieser Position kann der Zitzennapf außerdem gewaschen werden.
Bei in Eingriff mit dem Element TE stehendem und somit in Position gehaltenem Zitzennapf wird der Griff durch den Positioniermechanismus und am Zitzennapf-Schaft gelockert und der Manipulator M bewegt, bis eine bestimmte Einstellung des Zitzennapfes relativ zum Manipulator erreicht ist (Fig. 6.3), woraufhin der Halt des Positioniermechanismus erneut ausgeübt wird, um die Einstellung des Zitzennapfes zu fixieren. Der Manipulator kann sodann betätigt werden, um den Zitzennapf vom Element TE zu lösen. Unter bestimmten Umständen kann zumindest ein Teil des Einstellvorganges durch Bewegen des Bezugspunktes durchgeführt werden, sobald der Napf an diesem gehalten ist.
Jeder Zitzennapf der Einrichtung, d.h. eins bis vier, kann auf diese Weise eingestellt werden, so daß er in Bereitschaft steht, an das Euter einer bestimmten Kuh angelegt zu werden, wobei die Position ihrer Zitzen bekannt oder vorbestimmt ist. Wenn das Melken beendet ist, werden die Zitzennäpfe in der üblichen Weise vom Euter gelöst und mittels des Manipulators wegbewegt. Vor dem Lösen vom Euter am Ende des Melkvorganges können die Form des Euters und die Zitzenpositionen dadurch ermittelt werden, daß der Halt durch die Positioniermechanismen und an den Zitzennapf-Schäften erneut gelöst wird, so daß sich die Zitzennäpfe an die Euterform anpassen können, woraufhin der Halt erneut ausgeübt wird. Ein Satz Messungen kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, beispielsweise durch Beachten der Bewegung des Manipulators bei erneutem Anordnen eines Zitzennapfes am Element TE oder durch räumliches Abtasten unter Verwendung von beispielsweise Ultraschalleinrichtungen am Zitzennapf oder am Aggregat. Wenn es zugelassen wurde, daß zu viel Spiel im Manipulator auftritt (siehe weiter unten), kann es erforderlich sein, einen Bezug für diese Messungen erneut festzulegen.
Die Figuren 4 und 5 zeigen in der Seitenansicht und in der Teil-Draufsicht einen Manipulator zum Abstützen und Bewegen des Aggregats in einer entsprechenden Weise zwecks Einstellen der Zitzennäpfe und Bewegung derselben zum Euter. Der Manipulator wird unter elektrischer Steuerung der Luftzufuhr pneumatisch betätigt und umfaßt eine Grundplatte B, die eine drehbare Plattform PL abstützt, die ihrerseits Drehzapfen TR1, TR2 trägt, zwischen denen sich ein Teleskoparm TA in einer vertikalen Ebene drehen kann. Fig. 6.4 zeigt, wie der Manipulator bei Benutzung zusammen mit einer geeigneten Steuervorrichtung CC, wie sie beispielsweise hier gezeigt ist, neben einem Rinderkäfig angeordnet ist.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist eine kräftige Grundplatte B vorgesehen, die am Boden oder an einer anderen Konstruktion befestigbar ist, um einen zuverlässigen Support für die Manipulatorbewegung zu schaffen. Eine kreisrunde Plattform PL ist in jeder geeigneten Weise auf der Grundplatte B drehbar gelagert, beispielsweise mittels eines kräftigen Kugelringes. Von einer Befestigungsstelle an der Grundplatte bis zu einer Befestigungsstelle an der Plattform PL erstreckt sich ein erster pneumatischer Zylinder PC1, der durch Kugelgelenke verbunden ist und eine Drehung der Plattform PL beim Verlängern und Verkürzen des Zylinders PC1 ermöglicht. Die Drehung ist begrenzt auf einen rechten Winkel durch Anschläge ST1, ST2, die auf der Grundplatte angeordnet sind und mit einem Vorsprung an der Plattform zusammenwirken. Die Drehung wird kontrolliert mittels eines Schaft-Positionsmeßgebers SPE1, der durch eine Anordnung aus einer bogenförmigen Zähnung und einem Ritzel mit der Plattform gekoppelt ist. Der pneumatische Zylinder PC1 ist vorteilhafterweise als zwei, im Detail nicht gezeigte Kolben/Zylindereinheiten in Tandemanordnung ausgebildet. Für eine erste, grobe Einstellung drehen der Kolben und Zylinder die Plattform PL bis in die ungefähre Position, die erforderlich ist. Bei einer zweiten oder Feineinstellung werden Kolben und Zylinder in Betrieb genommen, um die Plattform in die exakte Position zu überführen. Durch Anordnen des zweiten Kolbens und Zylinders mit sehr kurzen pneumatischen Anschlüssen an die in der Nähe angeordneten Steuerventile wird die exakte Position schnell erreicht, wobei das Volumen von zu bewegender Luft auf ein Minimum reduziert wird.
Ein Rahmen F ist unbeweglich an der Plattform befestigt und steht senkrecht von diesem ab, um einen horizontalen Rahmenvorsprung FE und eine Halterung für die Drehzapfen TR1 TR2 zu schaffen. Ein Bügel Y ist auf den Drehzapfen drehbar gelagert und stützt einen Käfig CG ab, in welchem der Teleskoparm TA beweglich angeordnet ist. Ein zweiter pneumatischer Zylinder PC2 ist mit dem Rahmenvorsprung FE und dem Bügel Y verbunden, um den Bügel relativ zum Rahmen F hin- und herzubewegen und dadurch den Bügel und den Käfig um die Drehzapfen zwecks Bewegung des Teleskoparms in der vertikalen Ebene zu drehen. Die Bewegung des Bügels wird mittels eines Schaft-Positionsmeßgebers SPE2 kontrolliert, der durch eine Anordnung aus einer bogenförmigen Zähnung und einem Ritzel gekoppelt ist.
Der Teleskoparm TA ist im Käfig CG mittels eines dritten pneumatischen Zylinders PC3 bewegbar, der im Inneren des Armes auf der Längsachse angeordnet und mit einem Ende am Käfig und mit dem anderen Ende am Arm befestigt ist. Der Käfig ist vorzugsweise mit einer Rollenlagerung geringer Reibung für den bewegbaren Arm in Form von Scheiben aus einem Azetal-Copolymer-Material versehen, die einen V-Querschnitt aufweisen und im Käfig diagonal schräggestellt sind.
Die verschiedenen pneumatischen Zylinder werden in jeder geeigneten, nicht gezeigten Weise mit Druckluft unter elektropneumatischer Steuerung versorgt. Die gesamte Funktion der Zylinder besteht darin, eine Drehung des Armes durch einen rechten Winkel um eine vertikale Achse, ein Verschwenken durch die Achse in einer vertikalen Ebene und ein Ausfahren und Einfahren zu ermöglichen. All diese Bewegungen erlauben die Handhabung des Aggregats, wie schematisch in den Figuren 6.1 bis 6.4 dargestellt, um es zum Bezugspunkt RP zwecks Einstellung der Zitzennäpfe des Aggregats zu bewegen und sodann in Richtung des vorzugsweise in einem "Käfig" gehaltenen Tieres zu verschwenken und während des Verschwenkens abzusenken und unter dem Tier auszufahren, so daß es sich nach hinten dem Euter entgegenstreckt. Die elektrische und pneumatische Versorgung für das Aggregat ist im Teleskoparm enthalten, vorzugsweise als eine Wicklungsanordnung um einen Trägerstab.
Sobald die Zitzennäpfe des Aggregats am Euter an Ort und Stelle sind, wird es durch Aufhebung der Steuerung der pneumatischen Zylinder PC1, PC2, PC3 und des Steuergerätes EPC ermöglicht, daß sich der Manipulator "entspannt". Auf diese Weise kann das Aggregat den Bewegungen des Tieres "folgen" und es wird weniger Zwang auf das Tier ausgeübt. Etwas Luftdruck kann aufrechterhalten werden, um das Eigengewicht der Einrichtung zum Teil abzustützen. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß kein Zwang auf die Füße des Tieres ausgeübt werden braucht. Ein derartiger Zwang war mit den früheren Vorschlägen verbunden.
Der "Käfig" oder "Verschlag" ist vorzugsweise als allgemein rechtwinkliger Metallrohr-Rahmen ausgebildet. Vorzugsweise kann der "Käfig" so eingestellt werden, daß er sich an jedes sich einfindende Tier anpaßt, um einen guten "Sitz" und leichten Zwang ohne Unbequemlichkeiten zu gewährleisten und das Tier in einer optimalen Position zu halten. Der "Käfig" ist aus Gründen der Einfachheit und der Leistung als "Durchlauf"-Typ mit einer Eingangspforte zum Einlassen eines Tieres und einer Ausgangspforte am Kopfende des Tieres ausgebildet, wobei die Ausgangspforte vorzugsweise mit einem Futtertrog für ei ne kontrollierte Futterversorgung versehen ist. Von jeder Seite wird gleichmäßig seitlicher Zwang ausgeübt, um das Tier mittig im Verschlag zu halten.
Sensoreinrichtungen, die auf Erkennungseinrichtungen an den Tieren ansprechen, können nahe dem Eingang zur Tier-Zwangshalterungs-Anordnung angeordnet sein, um Signale zu erzeugen, mittels derer eine darauf ansprechende Steueranordnung den Zugang der Tiere steuern kann, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
Die Konstruktion und Funktion des Aggregats C und der Zitzennäpfe TC wird nun unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren detaillierter beschrieben. Wie vorstehend bereits ausgeführt, wird die Anordnung aus vier gleichen Positioniermechanismen Pl bis P4 und Zitzennäpfen TCl bis TC4 von der Aggregat-Antriebseinrichtung CD gehalten und bewegt. Die Einheiten Pl bis P4 sind ebenso wie die 7itzennäpfe im wesentlichen in Modulbauweise mit einigen angemessenen Änderungen ausgebildet.
In Fig. 2 ist ein typischer Positioniermechanismus P und in Fig. 3 ein typischer Zitzennapf TC gezeigt.
Der Positioniermechanismus P ist im wesentlichen eine pneumatisch betätigte Klemmhalterung aus zwei genuteten, einander gegenübergestellten Halbkugeln HS1, HS2, die in einem Block untergebracht sind, dessen eine Seite ein pneumatisches Stellglied PA ist, das über einen Anschluß CN mit Druckluft versorgt wird. Eine Membrane D des Stellgliedes PA ist so ausgebildet, daß sie über einen Stößel die Halbkugel HS2 betätigt, so daß diese einen Schaft TS des Zitzennapfes TC gegen die Halbkugel HS1 klemmt, die an einer gegenüberliegenden Seite des Blocks anliegt. Wenn die Klemmwirkung aufgehoben wird, kann sich der Schaft des Zitzennapfes ungehindert bewegen und dann, wenn er die in Fig. 1 gezeigte Position einnimmt, unter der Einwirkung der Schwerkraft in eine wiederholbare, durch einen Nocken CM und ein Folgeglied FW bestimmte Ruhe- oder Nullstellung fallen. Sobald er sich in der Nullstellung befindet, kann der Schaft des Zitzennapfes für eine gesteuerte Bewegung zu einem Bezugspunkt RP, wie vorstehend erläutert, eingespannt werden.
Der Zitzennapf TC weist einen Schaft TS auf, der den eigentlichen Napf mit dem Folgeglied FW verbindet. Der Schaft ist hohl und enthält an dem das Folgeglied FW aufweisenden Ende eine Kolbenanordnung PF mit einem langgestreckten Stößel FL, der sich axial in Längsrichtung des Schaftes bis zu einer Kugelgelenkanordnung erstreckt, mittels der der eigentliche Zitzennapf gehalten wird. Wenn pneumatischer Druck über den Endanschluß auf den Kolben PF ausgeübt wird, wird der Stößel FL bewegt, um die Kugel B mit der jeweiligen Orientation des Zitzennapfes in ihrer Schale einzuspannen.
Das automatische Melken umfaßt Vorschläge zur Viehhaltung mit bedarfsorientiertem, mit der Futterversorgung in Beziehung stehendem Melken, wobei die Euterform und andere Parameter zur Überwachung der Milchproduktion und des Wohlbefindens der Tiere gespeichert werden und die Arbeitsanforderungen im Vergleich zu den gegenwärtigen, zweimal täglich auftretenden Belastungsspitzen gleichmäßiger sind, so daß der Tierpflege mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden kann. Verfahren zum Identifizieren eines sich zum Melken einfindenden Tieres und zum Bestimmen, ob das Melken angebracht ist oder nicht, sind bereits bekannt und beruhen auf Steuereinrichtungen, wie beispielsweise speziell progranimierten kleinen Computern.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren zum Melken eines Tieres werden nun zusammengefaßt. Wenn ein Tier sich einfindet und das Melken angebracht ist, wird die Einstellung des Napfes oder der Näpfe des Aggregats ohne Schwierigkeit mit den erfindungsgemäßen Verfahren ohne Notwendigkeit für Antriebe in dem der größten Gefahr von Beschädigungen ausgesetzten Bereich des Aggregats durchgeführt. Die tatsächliche Position des Tieres wird durch den "Käfig" oder andere Halteanordnungen nicht vollständig definiert, und geeignete Einrichtungen, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, zur Bestimmung der Bewegungsfreiheit und der Position werden verwendet, um die Position des Tieres zu bestimmen, so daß das eingestellte Aggregat durch den Manipulator bis zur tatsächlichen Position des Euters bewegt werden kann. Vorzugsweise kann eine Steuervorrichtung eines entsprechend programmierten kleinen Computers CC die Informationen aufnehmen, sich auf gespeicherte Instruktionen beziehen und eine entsprechende Bewegung des Manipulators bewirken.
Eine vorteilhafte Anordnung zum Verfolgen der Bewegungen des Tieres im "Verschlag" oder "Käfig" besteht aus zwei Anschlägen JS geringen Gewichts, die über dem Tier so gehalten werden, daß sie sich leicht an jeder Seite der Hinterhand abstützen. Die Abstützung ist derart, daß die Anschläge am Tier anliegen und dessen Bewegungen folgen, und durch Erfassen der Position der Anschläge, beispielsweise mit linearen Potentiometern, hergestellt von Penny & Giles, kann der Manipulator selbst bei Bewegung des Tieres im Verschlag gesteuert werden, wobei sich die Zitzennäpfe den Zitzen nähern. Jeder Anschlag gibt ein entsprechendes Signal, und das Ausgangssignal ist vorzugsweise ein von diesen Signalen abgeleitetes Differenzsignal. Die gleiche Anordnung JL quer über die Hinterhand des Tieres vermittelt Informationen bezüglich der Position des Tieres in "Längsrichtung". Diese Informationen werden der Steuervorrichtung CC zugeführt, um die pneumatischen Elemente des Manipulators in Gang zu setzen. Ein Luftantrieb wird verwendet, um eine "sanfte" Wirkung auf das Tier zu erzielen.
Wie bereits erwähnt, braucht das Aggregat keine vier Näpfe aufzuweisen. Jede geringere Anzahl, vorzugsweise zwei, kann verwendet werden. Bei Annäherung an das Euter von der Vorderseite des Tieres befinden sich weniger Gerätschaften in einer Position, in der sie vom Tier getreten oder verschmutzt werden können. Der Manipulator kann so angetrieben werden, daß er es ermöglicht, daß das Aggregat der Bewegung des Euters an der Kuh folgt; jedoch ist auch ein bestimmter Freiheitsgrad möglich, da die pneumatische Einrichtung verwendet wird. Am Ende des Melkvorganges wird das Aggregat in normaler Weise entfernt. Das Waschen und Desinfizieren des Euters und des Aggregates kann jederzeit und in jeder geeigneten Weise durchgeführt werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Form des Euters und der Zitze am Ende des Melkens durch Umkehrung des Einstellvorganges bestimmt werden können. Um dies durchzuführen, werden die noch an den Zitzen befindlichen Zitzennäpfe in den Positioniermechanismen freigegeben, so daß sie frei bewegbar sind, und sodann werden sie mittels der pneumatischen Einrichtungen des Aggregats in der durch die Zitzen festgelegten Position festgeklemmt, vom Euter gelöst und zum Bezugspunkt überführt zwecks Bewegung des Manipulators in die Nullstellung, um die endgültige Position der Zitzen zu messen. Die Meßverfahren können somit durch Überwachung der Euter- und Zitzenform im Melkzustand ergänzt werden, so daß es möglich ist, das Aggregat so einzustellen, daß es ohne weiteres an das jederzeit dargebotene Euter paßt.
Eine Anordnung zum Anlegen einer Melkeinrichtung mit einem einzelnen Zitzennapf an das Euter einer Kuh ist in den Figuren 7a und 7b gezeigt. Die Figuren zeigen eine Greifeinrichtung, die durch einen geeigneten Manipulator, wie etwa den in den Figuren 4 und 5 gezeigten, getragen werden kann. Die Greifeinrichtung könnte an das Ende des Teleskoparms TA angebracht werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte die Greifeinrichtung an einen Arbeitsarm angebracht werden, der längs eines Melkplatzes montiert ist.
Die Greifeinrichtung in den Figuren 7a und 7b umfaßt Spannbacken 71, 72, die mittels einer geeigneten, im Detail nicht gezeigten elektropneumatischen oder anderen Einrichtung 73 betätigt werden können, um einen herkömmlichen Zitzennapf zu ergreifen und aus einem Magazin oder einem anderen Speicher zu entnehmen. Es ist wichtig, daß der Zitzennapf zum Teil von den Spannbacken der Greifeinrichtung umschlossen ist, um einen trichterförmig erweiterten Abschnitt 74 um die Eingangsöffnung des Zitzennapfes herum zu bilden. (Der Deutlichkeit halber ist am Spannbacken 72 der trichterförmige Abschnitt weggelassen). Am Abschnitt 74 sind eine Anzahl von Sensorbereichen 741, 742, 745, 746 vorgesehen. Einige davon, nämlich 741 und 742, sind an der trichterförmigen Fläche angeordnet. Andere, nämlich 745 und 746, sind um diese herum angeordnet. Vorzugsweise ist der "Rand" der trichterförmigen Fläche mit Sensorbereichen, wie etwa 747, versehen. Die Anzahl, Form und Position dieser Bereiche wird durch den Fachmann ohne weiteres bestimmt. Die Sensorfunktion kann erfolgen durch elektrischen Kontakt zwischen jedem Bereich und einer Zitze, durch kontaktlose Kapazitätsveränderungen, mit Hilfe von Materialien, die bei Druckausübung ihre elektrischen Eigenschaften ändern oder Elektritzität erzeugen, durch Induktion oder andere geeignete Verfahren einschließlich thermischer Sensoren und optischer oder anderer Strahlungsübertragungs- und Empfangseinrichtungen, die auf Laser beruhende Lichtmuster sein können, die auf das Euter projiziert werden. Die Sensorbereiche sind so angeordnet, daß dann, wenn die einen Zitzennapf haltende Greifeinrichtung an eine Zitze angenähert wird, eine geeignete, an die Sensorbereiche angeschlossene Einrichtung feststellen kann, auf welchem Wege die Greifeinrichtung zu bewegen ist, so daß die Zitze in den Zitzennapf eintreten kann. Der Zitzennapf wird dann durch Vakuumwirkung befestigt.
Sobald der Zitzennapf durch die normale Wirkung des an den Zitzennapf angelegten Vakuums an der Zitze befestigt ist, kann die Greifeinrichtung den Zitzennapf freigeben und verwendet werden, um einen anderen Zitzennapf zu befestigen. Die soeben beschriebene Greifeinrichtung kann den Standard- Zitzennapf verwenden und stellt aufgrund des Trennens der Sensorbereiche vom Zitzennapf eine robuste Anordnung dar.
Die Position der Greifeinrichtung am Manipulator oder ähnlichen Einrichtungen wird vorzugsweise während den Ergreifens des Zitzennapfes vor dessen Entnahme aus dem Speicher bis zu einem gewissen Grad eingestellt. Dies reduziert die Vorgänge, die bei der Gesamtbewegung bis zu einer Zitze erforderlich sind, wenn die Position, sei es auch nur ungefähr, bekannt ist. Auf diese Weise können die den Zitzennapf haltenden Spannbacken mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren nahe an die Zitze herangebracht werden, wobei die Sensoranordnung eine größere Genauigkeit während der End-Annäherung ermöglicht. Obwohl es erwünscht ist, daß die am Ende des Manipulatorarms befestigte Einrichtung so einfach, leicht und robust wie möglich ist, ist Genauigkeit ebenfalls wichtig. Aus diesem Grunde kann ein Zitzennapf zum Abtasten der Zitze ausgerüstet sein, und die anderen Näpfe können in einem vorgegebenen Verhältnis zum ersten Napf angelegt werden. Insbesondere kann das Problem eines unruhigen Tieres gelöst werden, ohne es zu eng festzuhalten. Selbst wenn die Informationen bezüglich des Euters korrekt sind, so daß das Aggregat eingestellt werden kann, kann es bei derartigen Tieren unmöglich sein, dem Euter schnell genug zu folgen. Der Sensorbereich an einem Zitzennapf ermöglicht die erforderliche Ansprechgeschwindigkeit.
In Fig. 8 ist eine andere Form eines pneumatisch betätigten Manipulators zum Abstützen und Bewegen einer Melkeinrichtung gezeigt. Dies ist eine perspektivische Darstellung und zeigt einen Manipulator mit einem räumlichen Rahmen zur Abstützung eines Armes, an dem die Melkeinrichtung gehalten ist. Der Manipulator kann auf einer Drehscheibe abgestützt sein, wie sie nachstehend erwähnt ist.
Wie in Fig. 8 gezeigt, stützt eine Plattform AP einen Rahmen ab, von dem ein Teil FF starr auf der Plattform befestigt ist und von dem zwei Teile MF1, MF2 drehbar an der Plattform montiert sind. Ein weiterer beweglicher Rahmenteil MF3 ist seinerseits drehbar an den beweglichen Teilen MF1, MF2 befestigt. Pneumatische Stellglieder verbinden die beweglichen Teile und den unbeweglichen Teil, um die Positionen dieser Teile zu steuern. Somit verbindet das Stellglied PA1 den unbeweglichen Teil FF mit dem beweglichen Teil MF1, um diesen Teil MF1 in Richtung der längeren Achse der Plattform AP hin- und herzubewegen. Der bewegliche Teil MF3 verbindet den Teil MF1 mit dem Teil MF2, um zwischen diesen gehalten und in der genannten Richtung hin- und herbewegt zu werden. Das untere Ende des Teils MF3 bildet eine bewegliche Plattform MP, die durch Bewegung des Teils MF infolge der Wirkung des Stellgliedes PA1 in der genannten Richtung in einer im wesentlichen ebenen Bahn bezüglich der Plattform AF hin- und herbewegt wird
Die bewegliche Plattform MP stützt über ein Universalgelenk UJ einen Manipulatorarm MA ab, an welchem die Melkeinrichtung gehalten ist. Der Manipulatorarm MA wird durch zwei Stellglieder PA2, PA3 positioniert. Das Stellglied PA2 wirkt zwischen dem Rahmenteil MF1 und dem Arm MA, während das Stellglied PA3 zwischen der beweglichen Plattform MP und dem Arm MA wirkt. Die bewegliche Plattform MP ist vorzugsweise versetzt, um die Wirkung des Stellglieds PA3 auf ein Maximum zu vergrößern und gleichzeitig den Arm MA nahe der Mittellinie des Rahmens zu halten. Das Stellglied PA3 wird durch eine elektropneumatische Wandlereinrichtung EPD gesteuert, die auf der Plattform MP montiert ist, so daß die Anschlüsse vereinfacht sind.
Es ist offensichtlich, daß das äußere Ende MAE des Arms MA durch die Wirkung des Stellgliedes PA1 auf das bewegliche Teil MF1 in der vorerwähnten Richtung hin- und herbewegt und quer zu dieser Richtung (vertikal und/oder horizontal) durch die entsprechenden Wirkungen eines der oder beider Stellglieder PA2, PA3 geschwenkt werden kann.
Das äußere Ende MAE kann auf diese Weise in einer gesteuerten Weise in einem Raum um die vorgenannte Richtung der Hin- und Herbewegung bewegt werden.
Jedes Stellglied PA1, PA2, PA3 kann in bekannter Weise mit einem geeigneten, entweder außerhalb des Stellgliedes angeordneten oder einteilig mit demselben ausgebildeten Wandler versehen sein, um wiederholbare Bewegungen des äußeren Endes MAE und der daran angeordneten Melkeinrichtung bis in festgelegte Positionen im Raum um die vorgenannte Richtung der Hin- und Herbewegung zu ermöglichen. Die Volumina der Stellglieder sind klein, um die Reaktion des Systems zu verbessern.
Die Stellglieder ermöglichen auf diese Weise eine Reihe von gesteuerten Bewegungen, durch die ein Melkeinrichtungs-Manipulator in sämtlichen erforderlichen Richtungen bewegt werden kann, um die Einrichtung aufzunehmen und an eine Zitze anzulegen.
Diese Bewegungen des Arms MA und seines äußeren Endes werden mittels einer geeigneten Steuervorrichtung, wie etwa einem speziell eingerichteten Computer CC gesteuert, der auf ein erstes Signal (welches mehrere Signale umfassen kann) von den Tierpositions-Sensoren, wie etwa den vorstehend erwähnten Sensoren JS, JL, und auf ein zweites Signal (welches mehrere Signale umfassen kann) von den Zitzensensoren, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 7a und 7b und nachstehend beschrieben sind, anspricht, um Steuersignale zur Betätigung elektropneumatischer Ventile zwecks Beaufschlagung der Stellglieder mit Druckluft zu erzeugen. Das Ansprechen der Steuervorrichtung ist sorgfältig ausgelegt, so daß einerseits den vom Tierpositions-Sensor angezeigten Bewegungen des Tieres mit der Melkeinrichtung am Arm MAE sehr genau gefolgt wird, andererseits jedoch die von den der Melkeinrichtung zugeordneten Sensoren angezeigten Bewegungen der Zitze nur geringere, langsamere Bewegungen hervorrufen, die die Tierbewegungen überlagern. Die sich ergebenden örtlichen Bewegungen des Zitzennapfes im Bereich der allgemeinen Position der Zitze stellen sicher, daß selbst bei großen Bewegungen des Tieres über beispielsweise 15 cm oder mehr keine Gefahr besteht, daß die dem Zitzennapf zugeordneten Sensoren die Zitze, auf die sie gerichtet sind, "verlieren".
Das Verfahren des Anordnens und Steuerns der pneumatischen Einrichtungen ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres aus dem vorstehenden für jede spezielle Art der Ausrüstung. Eine wichtige Eigenschaft von pneumatischen Einrichtungen ist die vorstehend erwähnte "sanfte" Funktion. Diese "sanfte" Funktion kann erreicht werden, wenn die pneumatischen Einrichtungen so bemessen sind, daß sie "nachgeben", wenn sie beispielsweise bei Bewegung des Tieres etwa dem Drei- oder Vierfachen der Kraft, für deren Ausübung sie ausgelegt sind, ausgesetzt werden.
Wie vorstehend erwähnt, kann die allgemeine Position der Zitzen eines Tieres vorherbestimmt und diese Informationen benutzt werden, um einen Zitzennapf während der Endphase des Anlegens näher an eine Zitze heranzubringen als bei Verwendung lediglich der Tierposition-Information. Wenn die Stellglieder mit geeigneten Wandlern versehen sind, kann es möglich sein, Informationen über die Zitzenposition aus der Ausgangsinformation der Wandler abzuleiten, um gespeicherte Informationen über das Tier auf den neuesten Stand zu bringen.
Fig. 6.5 zeigt, wie der Manipulator im Einsatz neben einem Rinderkäfig angeordnet ist. Der Deutlichkeit halber ist der Manipulator lediglich durch den Umriß der Plattform AP und der den Arm MA haltenden beweglichen Plattform MP angezeigt. Die Plattform MP und der Arm MA in der Darstellung mit durchgezogenen Linien zeigen eine typische Position für das Aufnehmen eines oder mehrerer Zitzennäpfe, während die Plattform MP und der Arm MA in der Darstellung mit gestrichelten Linien eine typische Position für das Anlegen derart aufgenommener Zitzennäpfe an das zu melkende, im Käfig gehaltene Tier zeigen.
Fig. 6.5 zeigt außerdem ein Verfahren, mit welchem Zitzennäpfe für den Manipulator bereitgestellt werden. Der Manipulator weist am Ende MAE eine Zitzennapf-Halteeinrichtung auf, beispielsweise die in den Fig. 7a und 7b gezeigte oder die nachstehend beschriebene. Die Zitzennäpfe sind in einem Rahmen TF gehalten, der von einer vom Tierkäfig (durchgezogene Linie) entfernten Position bis in eine Position unter einem Tier im Käfig und zwischen dem Euter und den Vorderbeinen dieses Tieres (gestrichelte Linie) verschoben werden kann. Wenn sich die Zitzennäpfe in dieser Position unter dem Tier befinden, können mit dieser Einrichtung am Ende des Manipulatorarms einer oder mehrere Zitzennäpfe aufgenommen und durch Manipulation des Armes MA bis zur jeweiligen Zitze oder Zitzen des Tieres im Käfig bewegt werden.
Wie vorstehend erwähnt, kann der Manipulator auf einer Drehscheibe montiert sein und diese weitere Drehbewegung kann zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden. Beispielsweise kann sich die Melkeinrichtung, wie etwa einzelne Zitzennäpfe einer Viertel-Melkmaschine, in der mit durchgezogenen Linien dargestellten Position TF befinden und dadurch aufgenommen werden, daß der Manipulator auf der Drehscheibe gedreht wird, um an den Zitzennäpfen vorbei geführt zu werden, einen oder mehrere zu ergreifen und über beispielsweise eine Vierteldrehung zu bewegen, um den Zitzennapf oder die Näpfe nach rückwärts unter das Tier auf das Euter zu zu überführen. Eine umgekehrte Bewegung kann die Näpfe zwecks Reinigung zum Rahmen TF zurückführen. Eine Zwischenstation (nicht gezeigt) könnte zur Reinigung benutzt werden. Auf diese Weise ist der Bewegungsbereich des Manipulatorarms reduziert, wodurch der Betrieb beschleunigt wird, da weniger Luftbewegungen in den Stellgliedern erforderlich sind.
Anordnungen zum Freigeben und Wiederaufnehmen der Melkeinrichtung sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt, und nähere Einzelheiten ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres.
Um die Verwendungsmöglichkeit des Manipulators zu vergrößern, kann einer zwischen zwei "Käfige" und zwei Viertel-Melkmaschinen und bereitgestellten zugeordneten Einrichtungen angeordnet werden. Die Drehbewegung des Manipulators erlaubt es, Zitzennäpfe von einer Melkmaschine an ein Tier in einem Käfig und dann von der anderen Melkmaschine an ein Tier im anderen Käfig anzulegen. Unter Berücksichtigung typischer Melkzeiten von ungefähr 10 Minuten und der Annahme, daß für das rückwärtige Viertel mehr Zeit zum Melken benötigt wird und eine Minute für das Anlegen jedes Zitzennapfes vorgesehen ist, sind 12 Minuten ausreichend, um einen Melkvorgang zu beenden, und das Melken des zweiten Tieres kann innerhalb von 5 Minuten nach Beginn des Melkens des ersten Tieres begonnen werden. Dieser überlappende Betrieb ermöglicht einen vorteilhaften Einsatz des Manipulators und gewährt Zeit zum Reinigen der Näpfe etc., da der erste Melkvorgang nicht beendet wird, bevor ausreichend Zeit für den Beginn des zweiten Melkvorganges bewilligt wurde, während der zweite Melkvorgang lange genug andauert, so daß die Näpfe vom ersten Melkvorgang gewaschen etc. werden können. Da die Viertel-Melkmaschine eine unzureichende Befestigung eines Zitzennapfes feststellen kann, kann der Napf ohne wesentliche Verlängerung der Melkzeit zurückgezogen und erneut angelegt werden.
Viertel-Melkmaschinen sind in der Melktechnik gut eingeführt, und eine geeignete derartige Melkmaschine ist die Surge-Maschine.
Verfahren zum Überwachen des Identifizierens, des Zulassens, des Auswählens, des Zurückweisens und des Annehmens von Tieren zum Melken sind ebenso wie Verfahren zum gesteuerten Füttern wohlbekannt und werden nicht weiter beschrieben.
Andere Arbeitszyklen, die auf der Drehung des Manipulators und dem beweglichen Zitzennapf-Stützrahmen TF beruhen, ergeben sich ohne weiteres.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 7a und 7b erwähnt, kann der Zitzensensor auf verschiedene Arten einschließlich optischer Vorrichtungen betrieben werden. Eine andere Form eines Zitzensensors ist in Fig. 8 im Umriß mit TS dargestellt. Als besonders geeigneter optischer Sensor hat sich die als sog. "Seitenbetrachter" bezeichnete Infrarot-Vorrichtung mit einem Verschluß/Sensor-Paar herausgestellt, die von Sharp hergestellt wird und als GL480/PT480 bekannt ist. Die GL480 ist eine lichtemittierende Diode, die mit ungefähr 950 Nanometer Wellenlänge arbeitet und einen Strahl mit engem Winkel, typischerweise ± 13º, mit einem Leistungsverlust von ungefähr 75mW erzeugt. Der PT480 ist ein passender engwinkliger Fototransistor. Es ist festgestellt worden, daß eine gegenphasige Anordnung derartiger Vorrichtungen sehr wirksam ist. Vorzugsweise werden sechs Paar dieser Vorrichtungen in einer Anordnung TSG an einer quadratischen Abstützung mit einer Seitenlänge von 75 Millimeter verwendet, die allgemein als ein oben offener Kasten TS geformt ist, wobei ein Zitzennapf TCC frei am unteren Teil des "Kastens" gehalten ist. Ein Emitter eines der Paare der obenerwähnten Vorrichtungen ist an der in der Mitte befindlichen Stelle einer Seite der Abstützung angeordnet und quer über den "Kasten" auf den Sensor des Paares an der in der Mitte befindlichen Stelle der gegenüberliegenden Seite gerichtet. Die gleiche Anordnung ist in den anderen beiden gegenüberliegenden Seiten des "Kastens" vorgesehen. Ungefähr 15 Millimeter entfernt von jedem Emitter ist ein Sensor eines anderen Paares der Vorrichtungen angeordnet, wobei der jeweilige Emitter gegenüberliegend und in gleicher Weise 15 Millimeter vom mittleren Sensor entfernt ist. Drei parallele Abtastlinien kreuzen auf diese Weise den "Kasten" unter rechten Winkeln zu drei anderen, alle in einer Ebene und nahe dem offenen Ende des Kastens. Dieses "Gitter" ist sehr effektiv im Abtasten der Position einer Zitze, etwa 20 Millimeter im Quadrat, relativ zum Zentrum des Quadrates mit 75 Millimeter Seitenlänge des "Kastens".
Durch geeignete signalverarbeitende Schaltungen, die auf die Ausgangssignale der Sensoren ansprechen, werden Antriebsinformationen für den Manipulatorarm erzeugt, um "örtliche" Bewegungen zu ermöglichen, während die Tierpositions-Information eine Gesamtbewegung ermöglicht. Typischerweise ist die Zitzenpositions-Information 5 bis 10 mal langsamer im Ansprechen als die Tierpositions-Information. Auf diese Weise kann die "Käfig"-Information eine Reaktion von einigen 20 Millisekunden aufweisen, wohingegen die Zitzenreaktion einige hundert bis zweihundert Millisekunden beträgt. Wenn festgestellt worden ist, daß die Zitze sich im Zentrum des Gitters befindet, wird der "Kasten" angehoben, um den Zitzennapf zwecks Anlegen an die Zitze anzuheben. Das Gitter weist in Längs- und in Seitenrichtung die gleiche Genauigkeit auf und ist, da es quer zur Zitze verläuft, zuverlässiger als Anordnungen, die am Euter oder an den Zitzen nach oben gerichtet sind.
Durch Verwendung eines Vakuumanschlusses am Zitzennapf und Einsaugen von Luft in den Zitzennapf beim Anheben desselben in Richtung der Zitze wird die Eingangsöffnung des Napfes begrenzt und ein Sog im Napf erzeugt, der den Napf vom "Kasten" aus san£t bis zur Zitze zwecks sicherer Befestigung anhebt. Nach dem Melken wird das Vakuum in üblicher Weise aufgehoben.
Die Anzahl von Emitter/Sensor-Paaren, ihre gegenseitigen Abstände und die anderen Abmessungen sind effektiv, jedoch sind mehr oder weniger Paare, andere gegenseitige Abstände und "Kasten"-Abmessungen ebenfalls möglich und nicht von der Erfindung ausgeschlossen.
Vorzugsweise können die Sensoren auf einer modifizierten Form der in den Figuren 7a und 7b gezeigten Vorrichtung angeordnet sein, wobei der "Kasten" entlang einer Diagonalen geteilt ist, um einen Zitzennapf aufzunehmen.
Ein besonderer Vorteil des Abziehens des Zitzennapfes bei Gebrauch vom Sensor/Träger besteht darin, daß zwei Sensor/Träger nicht stören und möglicherweise die Zitzen übermäßig auseinanderbewegen.
Mit den kleinen elektronischen Einrichtungen geringer Leistungsaufnahme, wie sie jetzt verfügbar sind, kann der Zitzensensor "drahtlos" sein. Somit können Informationen übertragen werden mittels Infrarotstrahlung oder anderen Trägerkanälen, wie bei gegenwärtig weitverbreiteten herkömmlichen ferngesteuerten Handgeräten, und die erforderliche Leistung kann von elektrischen Speicherbatterien abgenommen werden, die im Sensor eingebaut sind und wieder aufgeladen werden, wenn der Zitzennapf-Sensor zum Waschen im Speicher ist. Verfahren, wie etwa induktives Laden, zum Vermeiden jeglicher elektrischen Kontakte unter den für elektrische Einrichtungen rauhen Bedingungen einer Molkerei sind wohlbekannt.
Die Anordnung und Verfahren, wie sie beschrieben sind, ermöglichen ein einfaches, sicheres und automatisches Anlegen einer Melkeinrichtung an ein Tier, wobei die Gefahr der Verschmutzung vermieden und die Überwachung der Euterform erleichtert wird.

Claims

1. Anordnung zum Anlegen einer Melkeinrichtung (TC) an das Euter eines Tieres an einer Melkstelle, mit einem Speicher für die Einrichtung, einem Handhabungsmechanismus, der einen langgestreckten Arm (TA; MA) zum Abstützen und Bewegen der Einrichtung zwischen einer Einrichtungs-Aufnahmestelle und der Melkstelle aufweist, einer Vorrichtung zum Abgrenzen eines bestimmten Raumes für ein zu melkendes Tier, der in festgelegter Beziehung zur Aufnahmestelle und Melkstelle steht, einer pneumatischen Vorrichtung (M; MP) im Handhabungsmechanismus zum Schwenken und zur längsgerichteten Verlagerung des langgestreckten Arms (TA; MA) zwecks Bewegung und Positionierung des langgestreckten Arms und jeglicher abgestützter Einrichtung (C; MAE), und einer Steuervorrichtung (CC) zum Steuern der pneumatischen Vorrichtung zwecks Betätigung des Arms zum Aufnehmen der Melkeinrichtung (TC) an einer Stelle vor den Zitzen eines gehaltenen Tieres, wobei die Anordnung ferner in Verbindung mit der aufgenommenen Einrichtung eine lokale Zitzen-Detektorvorrichtung (74; TS) zum Erzeugen eines Signals, nachstehend als zweites Signal bezeichnet, umfaßt, das die erfaßte Zitzenposition relativ zur aufgenommenen Einrichtung anzeigt, wobei die Steuervorrichtung auch auf das nachstehend als zweites Signal bezeichnete Signal zwecks Steuerung der pneumatischen Vorrichtung zum Anlegen der aufgenommenen Einrichtung an eine jeweilige Zitze anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Vorrichtung zum lockeren Halten eines zu melkenden Tieres im genannten Raum und eine Vorrichtung (JS, JL) zum Erfassen der Position des gehaltenen Tieres in bezug auf den in festgelegter Beziehung stehenden Raum sowie die Aufnahme- und die Melkstelle und zum Erzeugen eines ersten, die erfaßte Tierposition anzeigenden Signals umfaßt, wobei die Steuervorrichtung auf das erste Signal zwecks Bewegung der aufgenommenen Einrichtung unter dem Tier nach rückwärts (Fig. 6.4; Fig. 6.5) zur Melkstelle zum Anlegen an eine jeweilige Zitze eines gehaltenen Tieres anspricht, und die Bewegung des Arms durch das Ansprechen der Steuervorrichtung auf das zweite Signal in bezug auf das Ansprechen auf das erste Signal örtlich begrenzt ist, um das Anlegen eines Zitzennapfes der Einrichtung an eine Zitze zu ermöglichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher für die Melkeinrichtung von einer Ruhestellung außerhalb des bestimmten Raums bis zu einer Einrichtungs-Aufnahmestellung unter einem gehaltenen Tier vor den Zitzen bewegbar (Fig. 6.5) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Zitzen-Detektorvorrichtung einem einzelnen Zitzennapf zugeordnet ist und das begrenzte Ansprechen den Zitzennapf in bezug auf eine erfaßte Zitze langsamer bewegt als das Ansprechen auf das erste Signal eine Gesamtbewegung des Arms und der abgestützten Einrichtung hervorruft.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommene Melkeinrichtung weniger Zitzennäpfe als das zu melkende Tier Zitzen aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zitzennäpfe einzeln oder paarweise angelegt werden, bis alle angelegt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Melkeinrichtung einen Positioniermechanismus (P1 - P4) für jeden Zitzennapf aufweist, wobei jeder Positioniermechanismus ein pneumatisches Stellglied (P) umfaßt, das betätigbar ist, um einen bereits bezüglich des Positioniermechanismus positionierten Zitzennapf zu halten oder freizugeben.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Melkeinrichtung für jeden Positioniermechanismus eine Zitzennapf-Halterung (TS) mit einem pneumatischen Stellglied (PF) umfaßt, das betätigbar ist, um einen bereits positionierten Zitzennapfkörper in Bezug auf die Halterung zu halten oder den Körper in der Halterung freizugeben.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zitzennapf-Halterung mit dem Positioniermechanismus gekoppelt ist, um dadurch mit einem positionierten oder durch das Positioniermechanismus-Stellglied freizugebenden Napf gehalten zu werden.

9. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (CD), die betätigbar ist, um ein Zurückkehren der Einrichtung zumindest teilweise unter dem Einfluß der Gravitation in eine definierte Entspannungsposition zu ermöglichen, in der jeder Zitzennapf auf eine Nullstellung eingestellt wird, oder um die Einrichtung von der definierten Entspannungsposition in eine Betriebsposition zu überführen, wobei jeder auf Null eingestellte Zitzennapf bereit ist, auf eine Relativstellung eingestellt zu werden.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Vorrichtung eine Zusammenstellung von relativ beweglichen Elementen umfaßt, die zwecks Bewegung durch pneumatische Stellglieder drehbar gelagert sind, um die Bewegung der Melkeinrichtung hervorzurufen und die Vorrichtung in bezug auf den durch die Haltevorrichtung an der festgelegten Stelle gehaltenen und andernfalls aus der Zwangshalterung freigegebenen Zitzennapf zu bewegen, um die Einstellung der Glieder zu regulieren.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der festgelegte Raum eine Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung eines gehaltenen Tieres umfaßt und die Anordnung eine Vorrichtung aufweist, die auf die Vorrichtung zum Verfolgen des Tieres anspricht, um die pneumatische Vorrichtung zwecks Verfolgung des Tieres mit einem Freiheitsgrad zu bewegen.

12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Zitzen-Detektorvorrichtung frei von Anschlüssen ist.

13. Verfahren zum Anlegen einer Melkeinrichtung an das Euter eines Tieres unter Verwendung der Anordnung nach Anspruch 1, mit:

dem Bereitstellen einer einstellbaren pneumatischen Melkeinrichtungs-Stützvorrichtung (M; MP),

dem Positionieren der Melkeinrichtung vor (RP; TF) der Vorrichtung,

dem Positionieren eines zu melkenden Tieres längs der Vorrichtung und der Melkeinrichtung,

dem losen Halten des Tieres,

dem Aufnehmen der Melkeinrichtung durch die Vorrichtung,

dem Bewegen der aufgenommenen, an der Vorrichtung abgestützten Melkeinrichtung unter das Tier zwecks Annäherung an die Vorderseite des Euters zum Anlegen der Melkeinrichtung.