DE69231064T2

DE69231064T2 - Vorrichtung zum melken eines tieres

Info

Publication number: DE69231064T2
Application number: DE69231064T
Authority: DE
Inventors: Alan Clare; Sydney William Simpson
Original assignee: Tickleford Ltd
Current assignee: Tickleford Ltd
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2012-10-10
Also published as: EP0616492B1; DE69231064D1; US5664521A; EP0616492A1; WO1994008450A1; AU2690792A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Melken eines Tiers und betrifft die automatische Bereitstellung von Information über das Tier während des Melkens durch Überwachen der Milch und durch Detektieren einer Überwachungsbedingung in der Milch, falls eine solche Bedingung auftritt.
Eine elektrische Messeinrichtung ist aus der deutschen Patentbeschreibung DE 19 49 559 zur Untersuchung von Milch während des Melkens auf pathologische Veränderungen bekannt, insbesondere auf Veränderungen, die eine Euterentzündung (Mastitis) anzeigen. Messaufnehmer, die auf die Leitfähigkeit und/oder Permeabilität und/oder die dielektrischen Konstanten der Milch ansprechen, sind ausgelegt, um Milch zu überwachen, die von verschiedenen Zitzen bzw. Milchdrüsen des gerade gemelkten Tiers stammt.
Ein Problem ist die Bereitstellung einer Referenznorm, weil die vorgenannten Eigenschaften der Milch, selbst wenn diese normal sind, von einem Tier zum nächsten, von einem Tag zum anderen und in Abhängigkeit von dem Futter, das das Tier gegessen hat, variieren werden. Die Lösung, die von DE 19 49 559 vorgeschlagen wird, beruht auf der Beobachtung, dass es für eine Euterentzündung typisch ist, dass nur eine der vier Zitzen des Euters betroffen ist, und zwar zumindest anfänglich. Folglich ordnet DE 19 49 559 die vier Messaufnehmer in einer Brückenschaltung an, die unsymmetrisch wird, falls die Leitfähigkeit der Milch von einer Zitze sich in Bezug auf die von den anderen drei Zitzen ändert. Es gibt jedoch keinen direkten Hinweis darauf, welche Zitze die Ursache für Milch mit geänderter Leitfähigkeit ist. DE 19 49 559 schlägt vor, dass es möglich ist, festzustellen, welche Zitze die Ursache für Milch mit geänderter Leitfähigkeit ist, indem ein Widerstand für jede Leitfähigkeitszelle der Reihe nach ersetzt wird, welcher Widerstand eine Widerstandsgröße aufweist, die gleich dem Widerstand einer Leitfähigkeitszelle ist, wenn sie mit nicht infizierter Milch gefüllt ist. Ein solcher Lösungsansatz wäre in jedem Fall mühsam, ist jedoch wegen des vorgenannten Problems beim Auffinden der erforderlichen Referenznorm für den Wert des Widerstands an dem Tag für das spezielle Tier nicht praktikabel.
Die europäischen Patentbeschreibungen EP 0 223 536 und EP 0 018 419 beschreiben eine Vorrichtung zum Überwachen von Parametern, wie beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit, von Milch, während des Melkens und separat für jede Milchflussleitung von den einzelnen Zitzen des Tiers. Keine dieser Patentbeschreibungen berücksichtigt die Möglichkeit einer automatischen Umleitung von infizierter Milch von einzelnen Zitzen. Das Problem einer Referenznorm wird in EP 0 223 536 überhaupt nicht angesprochen. EP 0 018 419 schlägt vor, dass der niedrigste Ablesewert für die Leitfähigkeit als Norm übernommen wird. Dies ist jedoch nicht zufriedenstellend, weil es für ein gesundes Tier nicht ungewöhnlich ist, dass es für eine Zitze einen unnormal niedrigen Ablesewert erzeugt.
Die europäische Patentbeschreibung EP 0 385 539 offenbart eine Leitfähigkeitsüberwachungseinrichtung für eine Milchströmung von jedem getrennten Viertel und auch eine getrennte automatische Umleitung für jede Milchströmungsleitung für den Fall der Detektion einer Euterinfektion. Ein Leitfähigkeitsmesswert wird mit einem voreingestellten festen Wert verglichen, es werden jedoch einige der vorgenannten Schwierigkeiten, die dies darstellt, erkannt und ein bevorzugter Lösungsansatz vorgeschlagen. Dieser beinhaltet einen Computervergleich, der auf der Streuung von Leitfähigkeiten von den einzelnen Vierteln und/oder der Entwicklung eines fortlaufenden Mittelwerts beruht, der über eine Anzahl von Tagen für die relevante Kuh bestimmt wird. Es wird jedoch nicht klar gemacht, wie die Streuung der Leitfähigkeiten zu der Bestimmung beiträgt, und auch nicht, wie ein Mittelwert, der über Tage erstellt wird, für die Messung nützlich ist, die für einen speziellen Tag relevant sein muss.
Eine Erkenntnis, auf der die vorliegende Erfindung beruht, ist das Konzept einer raschen automatisierten Anzeige, welche Bahn Milch von einer infizierten Zitze bzw. Milchdrüse führt, und außerdem die Bereitstellung einer automatisierten Steuerung, um den Ausfluss einer solchen Milch, wenn diese detektiert wird, umzuleiten. Zur Realisierung dieser Konzepte sind neue Lösungen für die Bereitstellung sowohl einer Referenznorm als auch einer angemessenen Detektionsempfindlichkeit entwickelt worden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verwendung beim Melken eines Tiers geschaffen, welche aufweist eine Melkklaue bzw. einen Melkgreifer mit einer Anzahl von Zuflussbahnen, eine gemeinsame Auslass- bzw. Abflussbahn, eine zusätzliche Auslassbahn, einen jeweiligen Messaufnehmer, der jeder Zuflussbahn zugeordnet ist, um ein quantitatives Signal bereitzustellen, das die Größe einer Eigenschaft von Milch in dieser Bahn darstellt, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des genannten Signals in jeder Zuflussbahn mit einer Referenz, die während des Melkens aus den Größen der genannten Eigenschaft der Milch in der genannten Anzahl von Zuflussbahnen abgeleitet wird, wobei die Vergleichseinrichtung ein Ausgangssignal bereitstellt, das die Zuflussbahn kennzeichnet bzw. identifiziert, in welcher die Milch eine Größe der genannten Eigenschaft aufweist, die um mehr als einen vorbestimmten Betrag von der Referenzgröße abweicht, wobei jede der genannten Zuflussbahnen mit einem Umleit- bzw. Ablenkventil versehen ist, das in der Lage ist, eine Strömung von der Zuflussbahn weg von der genannten gemeinsamen Auslassbahn zu der zusätzlichen Auslassbahn umzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Messaufnehmer, die jeweiligen Umleitventile und die Zufluss- und Auslassbahnen, die den Umleitventilen zugeordnet sind, sämtliche innerhalb der Melkklaue enthalten sind. Vorzugsweise betätigen die Steuereinrichtungen, die auf das Ausgangssignal ansprechen, das Ventil in der Zuflussbahn, die durch das Aus gangssignal gekennzeichnet ist, um eine Strömung zu der zusätzlichen Auslassbahn umzulenken. Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung so ausgelegt, dass während einer Anfangsphase des Melkens die Ventile Milch von sämtlichen der Zuflussbahnen zu der zusätzlichen Auslassbahn lenken und dass zum Ende der Anfangsphase einige oder sämtliche der Ventile betätigt werden, um Milch von den entsprechenden Zuflussbahnen zu der gemeinsamen Auslassbahn zu lenken.
Die Referenzgröße wird vorzugsweise mit Hilfe einer Referenzeinrichtung als Mittelwert der Signale erzeugt, die die jeweiligen Größen der Eigenschaft der Milch in den Zuflussbahnen darstellen. Die Überwachungsbedingung kann das Vorhandensein einer Substanz in der Milch sein, bei der es sich entweder um Progesteron, Pheromon oder um Substanzen handelt, die vom Auftreten einer Euterentzündung bei dem Tier oder von einer abnormalen Konzentration einer solchen Substanz in der Milch herrühren. Die Überwachungseigenschaft kann eine elektrische Leitfähigkeit oder eine bestimmte andere Eigenschaft der Milch sein und die Anzeige bzw. Anzeigegröße kann bereitgestellt werden, wenn der Wert der Eigenschaft unter einen Schwellenwert fällt oder diesen übersteigt.
Die Milch kann überwacht werden, indem die Wirkung der Milch auf Energie bestimmt wird, die an die Milch angelegt wird. Die Energie kann eine elektromagnetische Energie sein, alternativ kann die Milch dadurch überwacht werden, dass der Wert einer elektrischen Eigenschaft einer Einrichtung überwacht wird, die der Milch oder Substanzen von der Milch ausgesetzt ist.
Die Milch kann mit Hilfe eines bekannten Verfahrens zum Detektieren des Vorhandenseins von speziellen organischen Substanzen überwacht werden.
Vorzugsweise wird die Milch zumindest während eines erheblichen Teils des Melkprozesses kontinuierlich überwacht.
Vorzugsweise ist zumindest einer der Messaufnehmer ein nicht eindringender Messaufnehmer und vorzugsweise umfasst der oder jeder Messaufnehmer eine Anzahl von elektromagnetischen Induktivitäten, die angeordnet bzw. geschaltet sind, so dass diese elektromagnetisch mit Milch in der entsprechenden Zuflussbahn gekoppelt sind.
Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung umfasst der oder jeder Messaufnehmer ein Paar von ringförmig gewickelten Spulen, die so angeordnet sind, dass die Milch eine elektrisch leitende Schleife ausbildet, die schraubenförmig um die Ringe verläuft, die von den ringförmig gewickelten Spulen ausgebildet werden. Um die Kopplung zwischen den jeweiligen Spulen zu minimieren, die nicht denen entsprechen, die von der Milch bereitgestellt werden, sind die Spulen in geeignet ringförmig geformten Behältern enthalten, jedoch elektrisch isoliert zu diesen, welche aus elektrisch leitendem Material hergestellt sind, vorzugsweise aus Kupfer. Die Behälter sind an einem Ende in einer Ebene parallel zu der Ebene, die die kontinuierliche Achse des Toroids bzw. Rings enthält, offen. Es ist zweckmäßig, jedes Paar von Behältern aneinander anliegend, jedoch elektrisch isoliert voneinander, auf derselben Hauptachse anzuordnen, jedoch Rücken an Rücken, das heißt mit ihren jeweiligen offenen Enden abgewandt voneinander.
Bei einer solchen Anordnung kann eine Messung dadurch ausgeführt werden, dass eine elektrische Stromversorgung angeschlossen wird, um an die Treiberspule einen AC-Treiberstrom anzulegen, und dass mit einer Detektionsschaltung für elektrische Signale verbunden wird, um die Amplitude des Wechselstroms zu detektieren, der in der Detektionsspule induziert wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung stellt jede Spule eine Komponente eines Resonanz- bzw. Schwingkreises dar und ist die genannte Detektionsschaltung geschaltet, um die Stromversorgung so zu steuern, dass diese die Frequenz des AC-Treiberstroms an die Treiberspule auf oder nahe der Resonanzfrequenz des Schaltkreises aufrechterhält, der die Detektionsspule enthält.
Spezielle Konstruktionen von Vorrichtungen, die die Erfindung verkörpern, werden nun in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die hiermit eingereichten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Melkklaue bzw. eines Melkgreifers ist;
Fig. 2 ein Querschnitt durch die Klaue gemäß Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bekannten Anordnung ist, um das Prinzip der Funktion einer elektrischen Detektionsvorrichtung darzustellen,
Fig. 3a eine Darstellung der elektrischen Äquivalenzschaltung von Fig. 3 ist,
Fig. 4 ein Schaltschema eines Teils der elektronischen Schaltung der Vorrichtung ist,
Fig. 5 ein Schaltschema eines weiteren Teils der elektronischen Schaltung ist,
Fig. 6 ein Schaltschema eines weiteren Teils der elektronischen Schaltung ist,
Fig. 7 eine schematische Darstellung im Teilquerschnitt einer anderen Melkklaue ist.
Fig. 1 zeigt denjenigen Teil einer Melkmaschine, der als "Klaue" bzw. "Greifer" bezeichnet wird und geeignet ist zum Einsatz beim Melken einer Kuh, die einen Euter mit vier Zitzen bzw. Milchdrüsen aufweist. Die Klaue bzw. der Greifer weist Röhren 110 bis 113 auf, die zu bekannten Zitzenbechern (nicht gezeigt) führen, die an die Zitzen bzw. Milchdrüsen einer Kuh zum Melken angelegt werden. Die Röhren 110 bis 113 führen über jeweilige Messaufnehmer 114 bis 117 zu einem Hohlgehäuse 118, das mittels einer Trennwand 121 in eine obere und eine untere Kammer 119 bzw. 120 unterteilt ist.
Ein Hauptrohr 122 führt von der Kammer 120 über einen Messaufnehmer 123 zu einer Milchbehandlungseinrichtung, beispielsweise einer Kühleinrichtung, und zu einem Vorratsbehälter für Milch. Ein Rohr 124 führt von der Kammer 119 über einen Messaufnehmer 125 zu einem Entsorgungsgefäß (nicht gezeigt) oder zu einem Abfluss.
Impulsröhren wurden in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber weggelassen, können jedoch in der bekannten Weise angeordnet sein.
Innerhalb des Gehäuses 118 unterteilt die Röhre 110 in Abzweigungen 126 und 127, die in die Kammer 119 bzw. 120 führen. Ein Ventil 128, das schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, ist vorgesehen, um Milch, die in das Gehäuse 118 entlang der Röhre 110 gelangt, entweder in die Abzweigung 126 oder in die Abzweigung 127 zu lenken. Ein elektrisch ansteuerbares Stellglied (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um das Ventil 128 zu einer ausgewählten Stellung bzw. Position zu bewegen. Jede der Röhren 111, 112 und 113 ist mit Abzweigungen versehen, die den Abzweigungen 126 und 127 entsprechen, sowie mit einem Ventil, das dem Ventil 128 entspricht.
Der Messaufnehmer 114 ist ausgelegt, um an die Milch Energie anzulegen, und eine Einrichtung ist vorgesehen, um den Einfluss der Milch auf die angelegte Energie zu überwachen. Bei dem Messaufnehmer 114 kann es sich um eine bekannte Einrichtung zum Anlegen elektrischer Energie an die Milch handeln, die entlang der Röhre 110 fließt, und um eine bekannte Einrichtung, um auf die Wirkung der Milch auf die angelegte Energie anzusprechen. Die Funktionsweise des Messaufnehmers 114 kann auf einem bekannten Verfahren zum Detektieren des Vorhandenseins von speziellen organischen Substanzen beruhen. Der Messaufnehmer 114 kann ein anderer sein als der Messaufnehmer zum Anlegen von Energie an die Milch. Bei dem Messaufnehmer 114 kann es sich um eine elektrische Einrichtung handeln, von der eine Eigenschaft durch eine oder mehrere spezielle Substanzen beeinflusst wird, die in der Milch vorliegen können. Beispielsweise kann die Einrichtung ein ionenempfindlicher Feldeffekttransistor sein. Alternativ kann die Einrichtung ausgelegt sein, um eine chromatografische Analyse der Milch auszuführen. Der Durchlauf für die Milchströmung am Messaufnehmer vorbei kann ausgelegt sein, um Luftblasen von einem Teil des Durchlaufs in der Nähe des Messaufnehmers auszuschließen.
Die Messaufnehmer 115, 116 und 117 können identisch zum Messaufnehmer 114 sein. Die Messaufnehmer 123 und 125 können von den Messaufnehmern 114 bis 117 abweichen, jeder kann jedoch eine der vorgenannten Arten von Einrichtungen sein. Die Messaufnehmer 123 und 125 können ausgelegt sein, um das Vorhandensein von einer oder mehreren speziellen Substanzen zu bestimmen, während die Messaufnehmer 114 bis 117 ausgelegt sind, um das Vorhandensein von einer oder mehreren anderen Substanzen zu detektieren. Bei einer Anordnung, bei der jeder der Messaufnehmer 114 bis 117 in der Lage ist, das Vorhandensein von jeder Substanz, die in der Milch überwacht werden soll, zu detektieren, können jedoch die Messaufnehmer 123 und 125 fehlen.
Die Messaufnehmer 114 bis 117, 123 und 125 oder einige dieser Messaufnehmer sind mit einem Prozessor (nicht gezeigt) verbunden, um Signale zu verarbeiten, die von den Messaufnehmern bereitgestellt werden. Der Prozessor kann in dem Gehäuse 118 enthalten sein oder kann sich an einer Hauptstation befinden, die entfernt zum Gehäuse ist. Im letztgenannten Fall ist der Prozessor vorzugsweise ausgelegt, um Signale zu verarbeiten, die von einer Anzahl von Klauen bzw. Greifern empfangen werden, die identisch oder ähnlich zu der Klaue gemäß den Fig. 1 und 2 sind. Die Hauptstation kann eine oder mehrere Anzeigeeinrichtungen umfassen, beispielsweise eine Einrichtung, die eine visuelle Anzeige eines abnormalen oder saisonalen Zustands anzeigt, und umfasst vorzugsweise eine Einrichtung, um eine Information aufzuzeichnen, die von den mehreren Klauen abgeleitet wird.
Bei einem Beispiel für ein Verfahren, das die vorliegende Erfindung verkörpert, wird die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 beim Melken einer Kuh verwendet. Anfänglich werden die Ventile eingestellt, um Milch von jeder der Zitzen in die Kammer 119 umzulenken, während einer Anfangsphase des Melkens, die nur einige Sekunden andauern kann, wird die erste Milch weggeworfen. Während dieser Anfangsphase des Melkens wird auch die Milch von jeder Zitze mit Hilfe der Messaufnehmer 114 bis 117 auf das Vorhandensein von Substanzen überwacht, die von einer Entzündung bzw. Mastitis in dem Euter der Kuh erzeugt werden. Falls keine solchen Substanzen detektiert werden, werden dann nach der Anfangsphase des Melkens die Ventile betätigt, um die Milch von sämtlichen der Zitzen in die Kammer 120 umzulenken, aus der diese in den Vorratsbehälter fließt.
Falls während der Anfangsphase des Melkens das Vorhandensein einer Substanz, die von einer Euterentzündung des Euters herrührt, in der Milch von einer Zitze detektiert wird, wird dann die Milch von dieser Zitze nicht in die Kammer 120 umgelenkt, sondern fließt weiterhin in die Kammer 119, von wo sie weggeworfen bzw. entsorgt wird. Es wird somit verhindert, dass Milch, die durch das Vorliegen einer Euterentzündung in der Kuh kontaminiert ist, die Kammer 20 und den Vorratsbehälter für Milch erreicht.
Bei diesem Beispiel wird die Überwachung nur während der Anfangsphase des Melkens ausgeführt und werden die Ventile dann entsprechend dem Ergebnis für die Dauer des Melkens des bestimmten Tiers in diesem Fall eingestellt. Während es möglich ist, dass die Vorrichtung so eingestellt wird, dass diese weiterhin während der Dauer des Melkvorgangs überwacht, hat sich dies als nicht befriedigend herausgestellt, weil die Milch aufhört, zu verschiedenen Zeiten aus verschiedenen Zitzen zu fließen. Während die Strömung bzw. der Fluss von einer Zitze abnimmt, wird Luft, die in die Milch in dem Bereich des Messaufnehmers gelangt, die Ausgangsgröße verändern und kann zu einem falschen Anzeigewert führen.
Eine Eigenschaft von Milch, die durch das Vorhandensein einer Substanz, die von einer Euterentzündung herrührt, beeinflußt wird, stellt die elektrische Leitfähigkeit dar. Somit können bei einem speziellen Beispiel die Messaufnehmer 114 bis 117 Messaufnehmer sein, die ein elektrisches Signal bereitstellen, das die elektrische Leitfähigkeit der Milch darstellt. Die Signale von den Messaufnehmern 114 bis 117 können elektronisch verglichen werden, um einen Vergleich der elektrischen Leitfähigkeit der Milch von jeder Zitze bereitzustellen. Ein Ausgangssignal von dem elektronischen Vergleich kann verwendet werden, um für eine automatische Steuerung der Betätigung der Ventile 128 zu sorgen.
Zusätzlich können von Hand bedienbare oder fernsteuerbare Einrichtungen vorgesehen sein, um die Betätigung der Ventile 128 zu steuern, und dies kann die automatische Steuerung außer Kraft setzen. Vorkehrungen werden gemacht, um die Ventile nach einem Handbetrieb zurückzusetzen.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Messaufnehmer 114 bis 117 ausgelegt sein, um Signale bereitzustellen, die die Konzentration von Ionen darstellen, beispielsweise von Kaliumionen, Natriumionen oder Wasserstoffionen, oder um ein Signal bereitzustellen, dass die Konzentration von Nagase in der Milch darstellt.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Messaufnehmer 114 bis 117 ausgelegt, um Signale bereitzustellen, die das Vorhandensein von oder die Konzentrationen von anderen Substanzen in der Milch anzeigen, beispielsweise von Progesteron und Pheromon. Das Vorhandensein dieser Substanzen in der Milch stellt einen wichtigen Hinweis auf den Zustand der Kuh dar und ein Vergleich der Konzentrationen in der Milch von verschiedenen Zitzen braucht nicht weitere nützliche Information zu liefern. Somit könnte ein solcher Messaufnehmers, der bei 123 oder 125 vorgesehen ist, dazu verwendet werden, um diese Information zu erzielen.
Die Fig. 3 bis 6 stellen eine Vorrichtung dar, die die Erfindung verkörpert, bei der die elektrische Leitfähigkeit von Milch überwacht wird, um so einen Hinweis auf das Vorhandensein einer Substanz bereitzustellen, der von einer Euterentzündung herrührt.
Fig. 3 stellt das bekannte Prinzip dar, auf dem die elektrische Detektionsvorrichtung dieses Beispiels beruht. Zwei ringförmig gewickelte Spulen umfassen Wicklungen auf einer Wickelschablone, die man sich am besten als geraden Stab mit rechteckigem Querschnitt vorstellen kann, auf dem Wicklungen von einem Ende zu dem anderen verlaufen, und der Stab wird dann so gebogen, dass sich seine Enden bzw. Stirnseiten treffen und seine Achse (die durchgehende Achse) einen Kreis ausbildet. Ein Medium 11, dessen elektrische Leitfähigkeit gemessen werden soll, wird angeordnet, um eine leitfähige Schleife auszubilden, die die zwei Spulen gewindeartig umwickelt, die jeweils eine Treiberspule 12 und eine Detektionsspule 13 bereitstellen.
Falls die Treiberspule 12 mit einem elektrischen Wechselstrom angeregt wird, wird die leitende Schleife 11 des Testmediums auf Grund der Transformatorwirkung für eine Kopplung mit der Detektionsspule 13 sorgen. Das Ausmaß der Kopplung zwischen der Treiberspule 12 und der Detektionsspule 13 hängt von der Leitfähigkeit der leitenden Schleife 11 ab. Ein Maß für diese Leitfähigkeit kann somit aus der Messung des Stroms abgeleitet werden, der in der Detektionsspule induziert wird.
Während im Prinzip das magnetische Feld, das durch ringförmig gewickelte Spulen erzeugt wird, vollständig innerhalb des Rings eingeschlossen ist, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um sicherzustellen, dass es keine Kopplung oder praktisch keine Kopplung zwischen der Treiberspule und der Detektionsspule mit Ausnahme derjenigen gibt, die über die Schleife aus dem leitenden Medium 11 bereitgestellt wird.
Fig. 3a stellt schematisch die Äquivalenzschaltung von Fig. 3 dar.
Fig. 7 stellt die elektrische Detektionsvorrichtung dar, die in einer Melkklaue enthalten ist, welche ein Gehäuse 14 umfasst, das in Draufsicht insgesamt kreisförmig ist. Der Abschnitt zeigt zwei von vier Sensoren 21 und zwei der Zuflussrohre 18, die zu einem bekannten Zitzenbecher führen (nicht gezeigt), der an die Zitze bzw. Milchdrüse einer Kuh zum Melken angelegt werden soll.
Die Klaue bzw. der Greifer weist eine obere Kammer 15 und eine untere Kammer 51 auf. In ein Loch in der Basisplatte in jeder Kammer 15 ist ein Sensor 21 zum Detek tieren von Veränderung in der elektrischen Leitfähigkeit von Milch eingeschraubt. Jeder Sensor 21 ist innerhalb eines zylinderförmigen Topfs 52 angeordnet. Jedes Zuflussrohr 18 ist so angeordnet, dass es sich unmittelbar über dem jeweiligen Topf 52 befindet. Ein Auslassrohr 53 führt von der oberen Kammer 15 zu einem Entsorgungsgefäß oder einer Ableitung. Die untere Kammer 51 besitzt ein Auslassrohr 54, das zu der Milchbehandlungseinrichtung und einem Vorratsbehälter für Milch führt.
Der Haltevorsprung 32a von jedem Messaufnehmer weist bei dieser Modifikation eine zentrale Öffnung 55 auf, die am Boden des jeweiligen Topfes 52 eine Auslassöffnung bereitstellt. Ein Ventil 56, das mit Hilfe eines Magneten 57 betätigt wird, kann von dem Magneten 57 zwischen einer geschlossenen Stellung einer geöffneten Stellung bewegt werden. In Fig. 7 ist das Ventil 56, das dem Sensor 21 auf der linken Seite der Figur zugeordnet ist, in der geschlossenen Stellung gezeigt, während das Ventil auf der rechten Seite der Figur in der geöffneten Stellung gezeigt ist.
Die Magneten 57 und auch das Gehäuse mit der integrierten Schaltungselektronik, mit IC bezeichnet, ist in einer Vertiefung in dem oberen Teil der Kammer 51 aufgenommen. Der Sensor 21 umfasst eine ringförmig gewickelte Treiberspule 22 und eine im Wesentlichen identisch aufgebaute Detektorspule 23. Die Spulen sind auf Formstücke 24 mit rechteckigem Querschnitt aufgewickelt und die Wicklungen verlaufen um den gesamten Umfang der Ringe herum. Die Spulenwicklungen sind in einem isolierenden Material eingekapselt und in geeignet ringförmig ausgebildete hohle Kupferbüchsen 25, 26 eingesetzt, die elektrisch mit Erde verbunden sind. Die Treiberspule 22 ist somit von der Detektorspule 23 isoliert. Jede Büchse besitzt ein offenes Ende 27, 28 und die Büchsen 25, 26 sind Rücken an Rücken zusammengefügt, so dass die offenen Enden 27 und 28 voneinander abgewandt sind. Bei diesem Beispiel sind die Kupferbüchsen 25 und 26 zueinander beabstandet und ist der gesamte Aufbau in ein isolierendes Material eingekapselt.
Beim Betrieb dieser modifizierten Vorrichtung sind die Ventile 56 zunächst alle geschlossen und fließt die erste Milch, die durch jedes der Zuflussrohre 18 ankommt, in die Töpfe 52, die die Sensoren 21 enthalten, hinein und füllt diese bis zum Überlaufen. Die überlaufende Milch gelangt durch das Auslassrohr 53 hinaus.
Die Leitfähigkeitsmessung wird an der Milch, die jeden Topf 52 in dieser Phase ausfüllt, wie nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 6 beschrieben, ausgeführt. Die eingekapselten Spulen sind an dem Haltevorsprung 32a auf Schenkeln 33 so angebracht, dass es für die Milch einen Raum bzw. Spalt gibt, um eine geschlossene, elektrisch leitende Schleife auszubilden, die um beide der ringförmig gewickelten Spulen 22, 23 herum gewindeförmig verläuft.
Das Arbeitsprinzip des Sensors ist so, wie anhand der Fig. 3 und 3a beschrieben. Der Aufbau, der die Kupferbüchsen und die einkapselnde Isolation verwendet, sorgt für eine minimale direkte Kopplung zwischen der Treiberspule 22 und der Detektorspule 23.
Die elektronischen Bauelemente und Schaltungen zum Treiben des Sensors 21 und zum Detektieren der Ausgangssignale sind in den Fig. 4 bis 6 dargestellt.
Bezugnehmend auf Fig. 4 ist der Ausgang der Detektorspule 23 über einen Abstimmkondensator C1 mit einem Operationsverstärker OA1 verbunden, der eine Verstärkung von etwa 100 bereitstellt. Das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker OA1 wird auf Leitung L1 der Detektionsschaltung, die weiter unten beschrieben wird, zugeführt und auf Leitung L2 einer Schaltung, die das Treibersignal für die Treiberspule 22 steuert.
Sämtliche der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Operationsverstärker sind in üblicher Weise mit Verbindungen zu einer positiven Versorgungsspannung und einer negativen Versorgungsspannung versehen. Diese Verbindungen bzw. Anschlüsse sind in den Schaltschemata ausgelassen, um eine unnötige Verkomplizierung zu vermeiden. In Fig. 5 deutet jedoch ein Einsatz, der mit Schaltung M1 bezeichnet ist, die Versorgungsleitungen an, die in diesem Beispiel mit +15 und -15 Volt relativ zu der Masseleitung versorgt werden. Wie angedeutet, kann es wünschenswert sein, in der Versorgungsschaltung glättende Kondensatoren vorzusehen. Man wird somit verstehen, dass die Operationsverstärker in der Lage sind, ein Ausgangssignal bereitzustellen, das zwischen -15 Volt und +15 Volt relativ zu der Masseleitung variieren kann.
Das Signal auf Leitung L2 wird an einen Operationsverstärker OA2 angelegt, der als Verstärker mit hoher Verstärkung ausgelegt ist und in der Tat als Schalter arbeitet. Das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker OA2 wird über die Zenerdioden Z1 und Z2 angelegt, die Rücken an Rücken miteinander verbunden sind. Die Treiberspule 22 ist gemeinsam mit ihrem parallel geschalteten Abstimmkondensator parallel zu den Rücken an Rücken angeordneten Zenerdioden Z1 und Z2 geschaltet.
Im eingeschalteten Zustand wird sich jedes Eingangssignal, das von der Detektorspule 23 detektiert wird, auf der Resonanzfrequenz dieser Spule und des Kondensators C1 befinden. Folglich wird das Signal auf Leitung L2 bewirken, dass der Verstärker OA2 mit dieser Frequenz schaltet. Die Zenerdioden Z1 und Z2 werden deshalb abwechselnd bis zum Zusammenbruch getrieben und das Ausgangssignal, das über die Treiberspule 22 angelegt wird, ist ein Rechtecksignal mit einer Amplitude, die gleich dem Zweifachen der Zusammenbruchspannung der Zenerdioden ist, und mit einer Frequenz, die gleich der Resonanzfrequenz der Detektorspule 23 ist. Diese Schaltungsanordnung sorgt somit dafür, dass die Frequenz des Treibersignals an die Resonanzfrequenz der abgestimmten Schaltung gekoppelt ist, die durch die Detektorspule 23 gemeinsam mit dem Abstimmkondensator C1 ausgebildet wird, und Veränderungen folgt, falls solche als Folge von Veränderungen in den Betriebsbedingungen des Sensors 21 vorliegen sollten.
Die Spannung des Ausgangssignals von der Detektorspule 23 hängt von der Kopplung zwischen der Treiberspule 22 und der Detektorspule 23 ab, die ihrerseits von der Leitfähigkeit der Milch abhängt. Die Ausgangsspannung von der Detektorspule 23 stellt somit eine Anzeige für die Leitfähigkeit bereit. Die Empfindlichkeit dieser Anzeige ist maximal, wenn die Detektorspule 23 auf Resonanz betrieben wird. Wenn sie jedoch in dieser Weise auf Resonanz betrieben wird, wird jede geringfügige Abweichung von der Resonanzfrequenz die Ausgangsspannung erheblich beeinflussen. Es ist somit von wesentlicher Bedeutung, dass die Frequenz des Treibersignals auf der Resonanzfrequenz der Detektorspulenschaltung gehalten wird. In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, dass die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung, die durch die Treiberspule 22 und den Abstimmkondensator C2 ausgebildet wird, an diejenige der Detektorspule 23 und des Abstimmkondensators C1 angepasst ist. Dies ist jedoch nicht wesentlich, weil die Resonanzfrequenz der Treiberspule den Wirkungsgrad beeinflusst, mit dem das Treibersignal angekoppelt wird, diese jedoch nicht die Frequenz des Treibersignals beeinflussen wird.
Wenn wir uns nun der Detektionsschaltung zuwenden, wird das Signal auf Leitung L1 in eine Gleichspannung gewandelt, die charakteristisch für die Leitfähigkeit der Milch ist, und zwar mit Hilfe eines Halbwellengleichrichters, der einen Operationsverstärker OA3 und zugeordnete Dioden D1 und D2 umfasst, wobei die gleichgerichtete negative Rückkopplung über die Diode D1 wirkungsvoll den negativen Halbzyklus abschneidet.
Das gleichgerichtete Signal wird durch die Kombination aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C3 geglättet und das Ausgangssignal wird mit Hilfe des Operationsverstärkers OA4 zwischenverstärkt. Fig. 5 zeigt die Fortführung der Schaltung, wobei dieses Ausgangssignal auf Leitung L3 an einem Summenpunkt P mit einer Spannung von dem Operationsverstärker OA5 vereinigt wird, deren Wert mit Hilfe des variablen Widerstands VR1 als Nullabgleich eingestellt werden kann. Ein weiterer Operationsverstärker OA6 mit einem variablen Widerstand VR2 in der Rückkopplungsschleife sorgt für eine Skaleneinstellung und für ein endgültiges Ausgangssignal vom Sensor 21 am Punkt A1.
Jeder Sensor in der Klaue bzw. dem Greifer 14 ist mit einer identischen elektronischen Schaltung von der Detektorspule bis zum Ausgang A1 versehen. Die entsprechenden Ausgangssignale sind in Fig. 5 mit A2, A3, A4 bezeichnet. Diese werden aufsummiert und mit Hilfe eines Operationsverstärkers OA7 wird ein Mittelwert erzeugt, um auf Leitung L4 ein Referenzausgangssignal bereitzustellen.
Für jeden Kanal ist ein Komparator OA8, wie in Fig. 6 gezeigt, vorgesehen und wird der Referenzwert auf L4 mit dem Ausgangssignal verglichen, was in Fig. 6 für A1 gezeigt ist. Der Komparator OA8 ist so eingestellt, dass die Lampe LP angeschaltet wird bzw. leuchtet, wenn das Signal auf Leitung A1 um mehr als einen vorbestimmten Betrag von dem Wert auf Leitung L4 abweicht.
Zum Betrieb wird die Vorrichtung zunächst in jeder der Kammern 15 mit Flüssigkeit versorgt, die eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, als die, die man wahrscheinlich in dem Testmedium (Milch) auffinden wird. In jedem Kanal wird der variable Widerstand VR1 eingestellt, um einen Auslesewert mit Amplitude 0 zu ergeben. Die Flüssigkeit in jedem Kanal wird dann durch Flüssigkeit ersetzt, die eine Leitfähigkeit aufweist, die über dem erwarteten Maximum liegt. In jedem Kanal wird der variable Widerstand VR2 eingestellt, um einen maximalen Signalausschlag zu ergeben. Nach einem Reinigungsvorgang ist die Vorrichtung dann bereit für einen Betrieb mit Milch. Der Referenzwert auf L4 wird die mittlere Leitfähigkeit der Milch darstellen, die durch die vier Kammern 15 läuft. Falls irgendeine Kammer 15 Milch mit einem Leitfähigkeitswert erhält, der erheblich von dem Mittelwert abweicht, wird dann die geeignete Lampe LP (5) für diesen Kanal aufleuchten. Falls die Messung für irgendeinen Topf 52 eine Euterentzündung (Mastitis) anzeigt, dann wird das Ventil 56 für diesen speziellen Topf für die Dauer dieser Melksitzung geschlossen gehalten. Sämtliche Milch von dieser zugeordneten Zitze bzw. Milchdrüse wird somit über das Rohr 53 in das Entsorgungsgefäß oder die Entsorgungsleitung umgeleitet. Wenn die Strömung vom Zuflussrohr 18 von dieser speziellen Zitze aufhört, rinnt die verbleibende Milch in dem Topf 52 langsam durch ein kleines Abflussloch 58 am Boden des Topfes 52 aus.
Wenn der Test an dem anfänglichen Fluss von Milch in den Topf 52 hinein normal verläuft, wird das Ventil 56 nach der anfänglichen kurzen Zeitspanne, die für den Test erforderlich ist, geöffnet und fließt die gute Milch in die untere Kammer 51 hinein und aus dieser über das Rohr 54 in die Kühleinrichtung und den Sammelbehälter hinein.
Bei Beendigung des Melkvorgangs sind sämtliche Ventile 56 geöffnet und wird ein Reinigungsvorgang mit Hilfe eines Rückwaschvorgangs über das Rohr 54 ausgeführt.
Die Darstellung der integrierten Schaltungen IC und der Spulen S7 und zugeordneten Verbindungen sind äußerst schematisch. Man wird erkennen, dass jede geeignete Form von Ventil verwendet werden kann, das den Abfluss aus den Töpfen 52 in die untere Kammer 51 hinein steuern kann. Insbesondere ist es wünschenswert, ein Ventil zu verwenden, das stark bzw. weit geöffnet werden kann, um eine klare und gleichmäßige Strömungsbahn sowohl für den Milchfuß als auch, nach dem Melkvorgang, für den Rückstrom von Spülflüssigkeit bereitzustellen.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorgenannten Beispiele beschränkt. Beispielsweise ist es nicht wesentlich, Zenerdioden Z1 und Z2 in der Treiberschaltung, die in Fig. 4 gezeigt ist, zu verwenden. Der Verstärker OA2, der mit hoher Verstärkung betrieben wird, wird wirkungsvoll bei der natürlichen Resonanzfrequenz der Detektorschaltung geschaltet. Das Funktionsverhalten des Verstärkers OA2 ist jedoch zufriedenstellender, falls die Zenerdioden vorhanden sind.
Auch ist es nicht wesentlich, zwei getrennte, geerdete Kupferbüchsen 25, 26 bereitzustellen. Ein äquivalenter und wirkungsvoller einheitlicher Aufbau kann mit Hilfe eines Paares von koaxialen Zylindern bereitgestellt werden, mit einer Trennwand, die über den gesamten Spalt zwischen den Zylindern senkrecht zu der Achse und auf halbem Wege zwischen den Enden der Zylinder verläuft. Der einheitliche Aufbau kann aus jedem Material mit einer ausreichend großen elektrischen Leitfähigkeit hergestellt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Verwendung beim Melken eines Tieres, welche eine Melkklaue bzw. einen Melkgreifer mit einer Anzahl von Zufluss- bzw. Einlassbahnen (110, 111, 112, 113; 18), eine gemeinsame Auslassbahn (54, 122), eine zusätzliche Auslassbahn (53, 124), einen jeweiligen Messaufnehmer (114, 115, 116, 117; 21), der jeder Zuflussbahn zugeordnet ist, um ein quantitatives Signal bereitzustellen, das die Größe einer Eigenschaft von Milch in dieser Bahn darstellt, und ein Vergleichsmittel (OA8) umfasst, um das Signal in jeder Zuflussbahn mit einer Referenz zu vergleichen, die während des Melkens aus den Größen der genannten Eigenschaft der Milch in der genannten Anzahl von Zuflussbahnen (110, 111, 112, 113; 18) abgeleitet wird, wobei das Vergleichsmittel (OA8) ein Ausgangssignal bereitstellt, das die Zuflussbahn kennzeichnet, in der die Milch eine Größe der genannten Eigenschaft aufweist, die um mehr als einen vorbestimmten Betrag von der Referenzgröße abweicht, wobei jede der genannten Zuflussbahnen mit einem Umleitventil (56, 128) versehen ist, das die Strömung aus der Zuflussbahn weg von der gemeinsamen Auslassbahn (54, 122) zu der zusätzlichen Auslassbahn (53, 124) umleiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Messaufnehmer (114, 115, 116, 117; 21), die jeweiligen Umleitventile (56, 128) und die Zufluss- und Auslassbahnen, die den Umleitventilen (56, 128) zugeordnet sind, sämtliche innerhalb der Melkklaue enthalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch Steuermittel, die auf das Ausgangssignal ansprechen und das Ventil (56, 128) in der Zuflussbahn betätigen bzw. steuern, die durch das Ausgangssignal gekennzeichnet ist, um die Strömung in die genannte zusätzliche Auslassbahn (53, 124) umzuleiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter gekennzeichnet dadurch, dass das Vergleichsmittel (OA8) und das Steuermittel ebenfalls innerhalb der Melkklaue untergebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter gekennzeichnet dadurch, dass das Steuermittel so ausgelegt bzw. angeordnet ist, dass während einer Anfangsphase des Melkens die Ventile (56, 128) Milch von sämtlichen der Zuflussbahnen zu der zusätzlichen Auslassbahn (53, 124) leiten und am Ende der Anfangsphase einige oder sämtliche der Ventile (56, 128) betätigt werden, um Milch von der entsprechenden Zuflussbahn zu der genannten gemeinsamen Auslassbahn (54, 122) zu leiten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter gekennzeichnet dadurch, dass Referenzmittel (OA7) die genannte Referenzgröße als Mittelwert von den Signalen erzeugen, die die jeweiligen Größen der Eigenschaft der Milch in den Zuflussbahnen darstellen.

6. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 5, weiter gekennzeichnet dadurch, dass zumindest einer der Messaufnehmer (114, 115, 116, 117; 21) ein nichteindringender Messaufnehmer ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiter gekennzeichnet dadurch, dass der oder jeder Messaufnehmer (114, 115, 116, 117; 21) eine Anzahl von elektromagnetischen Induktivitäten (22, 23) umfasst, die so angeordnet sind, dass sie elektromagnetisch mit Milch in der entsprechenden Zuflussbahn (18) gekoppelt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiter gekennzeichnet dadurch, dass der oder jeder Messaufnehmer (21) ein Paar von Ringspulen (22, 23) umfasst, die so angeordnet sind, dass die Milch eine elektrisch leitende Schleife ausbildet, die die Toroiden umläuft, die durch die Ringspulen ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet dadurch, dass die Spulen in geeignet toroid- bzw. ringförmig geformten Kupferbehältern (25, 26), aber elektrisch isoliert zu diesen, enthalten sind, die an einem Ende (27, 28) in einer Ebene parallel zu der Ebene, die die fortgesetzte bzw. durchgehende Achse des Toroids umfasst, offen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter gekennzeichnet dadurch, dass die Kupferbehälter (25, 26) jeweils eine Treiberspule (22) und eine Detektionsspule (23) umfassen und angrenzend zueinander, aber elektrisch voneinander isoliert, auf der selben Hauptachse montiert bzw. angeordnet sind, jedoch mit ihren jeweiligen offenen Enden (27, 28) voneinander abgewandt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Stromversorgung (M1, OA2, Z1, Z2) geschaltet ist, um an die Treiberspule (22) einen Wechselstrom anzulegen, und dass eine Detektionsschaltung (OA1, OA3, OA4) für elektrische Signale geschaltet ist, um die Amplitude des in der Detektionsspule (23) induzierten Wechselstroms zu detektieren.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiter gekennzeichnet dadurch, dass jede Spule (22, 23) ein Bauelement eines Resonanz- bzw. Schwingkreises ist und dass die genannte Detektionsschaltung (OA1) geschaltet ist, um die Stromversorgung zu steuern, um so die Frequenz des AC-Treiberstroms für die Treiberspule (22) auf der oder nahe bei der Resonanzfrequenz des Schaltkreises aufrechtzuhalten, der die Detektionsspule (23) umfasst.