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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Melken von Tieren,
wie z. B. Kühen,
wobei ein oder mehrere Melkroboter mit Zitzenbechern und ein oder
mehrere Melkstände
verwendet werden, siehe US-A-5069160. Diese Vorrichtung umfaßt einen
Ständer,
auf dem die Zitzenbecher nach Beendigung des Melkens positioniert
werden, und einen Roboterarm mit einem Greifer, mit dessen Hilfe
die Zitzenbecher an die Zitzen angeschlossen werden können.
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Bei
einer Vorrichtung der obengenannten Art kann nicht immer verhindert
werden, daß die
Umgebung, in der der Melkroboter betrieben wird, verschmutzt wird.
Besonders die Fäkalien
der Tiere können
den Boden des Melkstandes verunreinigen. Insbesondere wenn die oberen
Enden der Zitzenbecher in Kontakt mit dem Boden des Melkstandes
kommen, kann die Milch verunreinigt werden. Dies kann zur Folge
haben, daß sich
die Milchqualität
verschlechtert. Selbstverständlich
ist dies höchst
unerwünscht, weil
Milch von niedrigerer Güteklasse
für den
Landwirt einen niedrigeren Preis bedeuten kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obengenannten
Art zu schaffen, bei der der obige Nachteil nicht auftritt oder
zumindest weitgehend begrenzt ist.
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Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß die
Vorrichtung Ständer
umfaßt,
auf denen die Zitzenbecher nach Beendigung des Melkvorganges abgesetzt
werden, und mindestens zwei Roboterarme, die mit einem Greifer versehen
sind, mit dessen Hilfe die Zitzenbecher an die Zitzen angeschlossen
werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist gemäß einem
Merkmal der Erfindung an jeder Längsseite
des Melkstandes ein Roboterarm angeordnet. Die beiden Roboterarme
können
gleichzeitig aktiviert werden und daher zwei Zitzenbecher gleichzeitig
anschließen.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zitzenbecher in relativ kurzer
Zeit an die Zitzen eines zu melkenden Tieres angeschlossen werden
können.
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Um
eine zuverlässige
Verbindung zwischen einem Greifer und einem Zitzenbecher herzustellen, umfaßt der Greifer
einen Elektromagneten, und der Greifer ist mit einer Aufnahmeausnehmung
versehen, die entsprechend dem Mantel eines Zitzenbechers gekrümmt ist.
Der Zitzenbecher kann durch einfaches Erregen des Elektromagneten
sicher und schnell erfaßt
werden und wird durch Aberregen des Elektromagneten in einfacher
Weise gelöst.
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Die
Ständer,
auf denen die Zitzenbecher nach Beendigung des Melkvorganges abgesetzt
werden, umfassen einen Halter, der mit einem konischen Sitz versehen
ist, der der konischen Form der Unterseite des Zitzenbechers entspricht.
Mit Hilfe des konischen Sitzes kann ein Zitzenbecher nach dem Melken
jedesmal in ein und derselben Position an dem Halter angeordnet
werden. Da die Zitzenbecher in einer vorgegebenen Ruhelage an dem
Halter angeordnet sind, können
die Zitzenbecher in einfacher und wirksamer Weise von dem Greifer
ergriffen werden. Ein Halter mit zwei Sitzen kann nahe jeder Längsseite
des Melkstandes angeordnet sein.
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Nahe
dem mittleren Teil des Sitzes in dem Halter kann ein Loch angeordnet
sein, durch welches das sich im wesentlichen horizontal erstreckende Seil
hindurchgeführt
ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich das Seil in dem Halter
in Längsrichtung
des Melkstandes zu der Seilbefestigung des pneumatischen Zylinders
erstreckt.
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Die
Vorrichtung kann einen Roboterarm umfassen, der mit einem Detektor,
wie z. B. einem Lasersensor, versehen ist, um die Positionen der
Zitzen eines zu melkenden Tieres zu ermitteln.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Melken von Tieren, die mit einem
Melkroboter versehen ist, der auf jeder Längsseite einen Greifer zum
Ergreifen der Zitzenbecher aufweist;
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2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung zum Melken von Tieren gemäß 1,
bei der die Beförderungsvorrichtung,
von der die Zitzenbecher während
der Beförderung
in einer aufrechten Position gehalten werden, klar erkennbar ist;
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3 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles III in 1 der Vorrichtung
zum Melken von Tieren während
des Betriebs;
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4 die
Vorrichtung zum Melken von Tieren gemäß den 1 und 2 in
der Ruhelage;
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5 ein
vergrößert dargestelltes
Detail des Greifers des Melkroboters sowie einen Zitzenbecher und
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6 eine
Draufsicht eines Schnittes nach der Linie VI-VI in 5.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Melkstand 1 mit einer Einfassung 2,
die ein Tier umgibt, im vorliegenden Fall eine Kuh. Wie in 2 gezeigt,
umfaßt
die Einfassung 2 Pfosten 4 und zwischen diesen
angeordnete Querträger 5,
die in einem bestimmten Abstand und parallel zueinander angeordnet
sind. Der Melkstand 1 ist mit einer Eingangstür 6 auf
der Rückseite
und einer Ausgangstür 7 auf
der Längsseite
versehen. An einem Querträger 5 nahe der
Vorderseite des Melkstandes 1 ist auch ein Futtertrog 8 angeordnet,
in welchem dem Tier 3 Kraftfutter zugeteilt werden kann.
Zur Identifikation des Tieres 3 ist am Hals des Tieres
ein Halsband 9 mit einem Sender 10 angeordnet,
der mit einem (nicht dargestellten) Tiererkennungssystem zusammenwirkt.
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In
der Nähe
des Melkstandes 1 ist ferner ein Melkroboter 11 angeordnet,
der an jeder Längsseite des
Melkstandes 1 einen Roboterarm 12 aufweist. An dem
Roboterarm 12 ist eine vertikale Stütze 13 angebracht,
die mit einem parallelogrammförmigen
Gelenkgestänge 14 verbunden
ist. Das andere Ende des parallelogrammförmigen Gelenkgestänges 14 ist mit
einem ebenfalls vertikal angeordneten Stützträger 15 verbunden,
der mit einem Querträger 5 der Einfassung 2 verbunden
ist. Der Roboterarm 12 kann in vertikaler Richtung mit
Hilfe eines (nicht dargestellten) Zylinders bewegt werden. Der Roboterarm 12 umfaßt einen
ersten Armteil 16 und einen zweiten Armteil 18,
der um eine vertikale Achse 17 schwenkbar ist. Am Ende
des zweiten Armteiles 18 ist ein Greifer 20 angeordnet,
der um eine vertikale Achse 19 drehbar ist. Ein weiterer
Roboterarm 21 ist an der Längsseite des Melkstandes 1 angeordnet,
die der Ausgangstür 7 gegenüberliegt.
Der weitere Roboterarm 21 umfaßt einen ersten Armteil 22,
dessen eines Ende schwenkbar mit einer vertikalen Achse 23 verbunden
ist, die eine Gabel 24 aufweist, die fest mit einem Pfosten 4 des
Melkstandes 1 verbunden ist. Das andere Ende des ersten
Armteiles 22 ist um eine vertikale Achse 25 schwenkbar
mit einem zweiten Armteil 26 verbunden, dessen Ende mit
einem Detektor 27 zur Ermittlung der Zitzenpositionen des
Tieres 3 versehen ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform der
Erfindung ist der Sensor 27 als Laserdetektor ausgeführt und
kann über
einen Winkel von etwa 150° verschwenkt
werden.
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Außerdem ist
der Melkroboter 11 mit vier Zitzenbechern 28 ausgestattet,
die auf einem Zitzenbecherhalter 29 (4)
paarweise auf beiden Seiten des Melkstandes angeordnet sind, wenn
der Melkroboter 11 außer
Betrieb ist. Der Zitzenbecherhalter oder Halter 29 ist
mit einem konischen Sitz 30 versehen, der dem untersten
konischen Teil eines Zitzenbechers 28 entspricht. Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist an den beiden Längsseiten
des Melkstandes 1 ein Halter 29 angeordnet, der
zwei konische Ausnehmungen 30 aufweist, die in Längsrichtung
des Melkstandes 1 betrachtet hintereinander auf dem Boden
neben dem Melkstand 1 angeordnet sind.
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Jeder
Zitzenbecher 28 ist auch mit einer Beförderungsvorrichtung 32 versehen,
mit deren Hilfe der entsprechende Zitzenbecher 28 während der
Bewegung des Zitzenbechers 28 zu dem Zitzenbecherhalter 29 und
während
der Abnahme von der Zitze ständig
oder praktisch ständig
in einer annähernd vertikalen
Position gehalten wird. Wie in 4 gezeigt,
umfaßt
die Beförderungsvorrichtung 32 ein sich
im wesentlichen horizontal erstreckendes Seil 33 und ein
sich im wesentlichen vertikal erstreckendes Seil 34. Das
vertikale Seil 34 ist an einem Ende mit einer Seilbefestigung 35 verbunden,
die nahe der Oberseite des Zitzenbechers 28 am Mantel 36 des Zitzenbechers 28 angeordnet
ist (5). Das andere Ende des vertikalen Seiles 34 ist
mit einer Seilbefestigung 37 verbunden, die an einem Querträger 5 der Einfassung 2 angeordnet
ist. Die Seilbefestigung 37 ist durch einen zylindrischen
Körper
gebildet, der auch eine Führung
für das
Ende des vertikalen Seiles 34 bildet. Die Länge des
vertikalen Seiles 34 ist so bemessen, daß der obere
Teil des Zitzenbechers 28 mit dem Boden 38 des
Melkstandes 1 nicht in Kontakt kommen kann. Im konischen
Teil 31 an der Unterseite des Zitzenbechers 28 ist
eine Seilbefestigung 39 angebracht, mittels der ein Ende
des horizontalen Seiles 33 mit dem Zitzenbecher 28 verbunden
ist. Wie in 5 gezeigt, ist das horizontale
Seil 33 durch ein Loch 40 im Zitzenbecherhalter 29 hindurchgeführt. Das
Loch 40 weist einen ersten vertikalen Teil 41 auf,
der in der Mitte des konischen Sitzes 30 angeordnet ist,
und senkrecht zu dem ersten Teil 41 einen zweiten Teil 42,
der sich in Längsrichtung
des Melkstandes 1 erstreckt. Die beiden horizontalen Seile 33 eines
Paares von Zitzenbechern 28 verlassen den Zitzenbecherhalter 29 annähernd parallel zueinander
und erstrecken sich in Längsrich tung
des Melkstandes zu den Einfahrgliedern 43. Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Einfahrglieder 43 als pneumatische
Zylinder ausgeführt,
können
aber auch als hydraulische Zylinder oder elektrische Äquivalente
von Zylindern ausgeführt
sein. An jeder Längsseite
des Melkstandes 1 sind bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
zwei pneumatische Zylinder 44 nebeneinander und parallel
zueinander angeordnet. Die Zylinder 44 sind an der Rückseite
des Zylindergehäuses
mit einem Flachteil 45 verbunden, das an einem Pfosten 4 der Einfassung 2 fest
angebracht ist. Das Ende der Kolbenstange 46 des pneumatischen
Zylinders 44 umfaßt
eine Seilbefestigung, an der das horizontale Seil 33 befestigt
ist. Um einen möglichst
kompakten pneumatischen Zylinder 44 in der Vorrichtung
unterbringen zu können
und dennoch die Möglichkeit
zu haben, das horizontale Seil genügend nachzulassen, wird bei
der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung ein Rollenmechanismus 48 verwendet. Der Rollenmechanismus 48 umfaßt eine
Rollenführung, bestehend
aus einer Seilbefestigung 47, die von dem in einer Schlaufe
angeordneten horizontalen Seil 33 umgeben ist, und einer
vertikalen Achse 49, an welcher das Ende des horizontalen
Seiles 33 befestigt ist.
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Die
Zitzenbecher 28 sind ferner mit einer Milchleitung 50 und
einer Pulsierleitung 51 versehen, die sich von dem Zitzenbecher 28 in
einer Schlaufe quer zur Längsrichtung
des Melkstandes 1 zu einem Sammelstück 52 erstrecken.
Das Sammelstück 52 ist an
einem Querträger 5 der
Einfassung 2 angebracht. Die Schlaufen der Milchleitung 50 und
der Pulsierleitung 51 sind so bemessen, daß sich die
Zitzenbecher 28 aus der Ruhelage auf dem Zitzenbecherhalter 29, wie
in 4 gezeigt, unter das Euter des Tieres 3 bewegen
können,
wie in 3 gezeigt. Da die Leitungen 50 und 51 an
den Zitzenbechern 28 über
eine Schlaufe befestigt sind, kann sich das Tier während des
Melkens bewegen, ohne daß die
Zitzenbecher 28 abgekoppelt werden. Das Sammelstück 52 ist
ferner mit einer Milchabflußleitung 53 zum
Ableiten der gewonnenen Milch und einer Vakuumleitung 54 für das während des
Melkens benötigte
Vakuum versehen.
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Der
Greifer 20 umfaßt
einen blockförmigen Halter 55,
der um die vertikale Achse 19 drehbar und am Ende mit einer
Ausnehmung 56 (5 und 6) versehen
ist, die entsprechend dem Mantel 36 eines Zitzenbechers 28 gekrümmt ist.
In der Nähe der
gekrümmten
Ausnehmung 56 ist in dem blockförmigen Halter 55 ein
gekrümmter
Elektromagnet 57 angeordnet, der erregt oder nicht erregt
werden kann.
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Die
Arbeitsweise der Anlage mit der oben beschriebenen Vorrichtung zum
Melken von Tieren ist folgende:
Nachdem ein Tier 3 den
Melkstand 1 durch die Eingangstür 6 betreten hat,
wird das Tier 3 von dem Tiererkennungssystem mit Hilfe
des Senders 10 automatisch identifiziert. Nachdem das Tier 3 von
dem Tiererkennungssystem identifiziert worden ist, kann dem Tier 3 in
dem Futtertrog 8 eine Kraftfuttermenge zugeteilt werden.
Anschließend
wird mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Computers der Roboterarm 21 mit
dem daran befindlichen Laserdetektor 27 unter das Tier
geschwenkt, und mittels des Laserdetektors 27 werden die
Positionen der Zitzen des Tieres ermittelt und in den Computer eingegeben.
Der Computer gibt dann ein oder mehrere Signale an die beiden Roboterarme 12,
die an der Längsseite
des Melk standes 1 angeordnet sind und aufgrund dieser Signale die
Greifer 20 mit der gekrümmten
Ausnehmung 56 in die Nähe
eines Mantels des Zitzenbechers 28 bringen. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung werden zuerst die Zitzenbecher 28 ergriffen, die
an die hinteren Zitzen des zu melkenden Tieres 3 anzuschließen sind.
Bevor die gekrümmte
Ausnehmung 56 eines blockförmigen Halters 55 in
die Nähe des
Mantels 36 des Zitzenbechers 28 kommt, gibt der Computer
ein Signal an den Elektromagneten 57 zur Erzeugung eines
elektromagnetischen Feldes in der Nähe der gekrümmten Ausnehmung 56 des
Greifers 20. Wenn sich der Greifer 20 dem Metallmantel 36 eines
Zitzenbechers 28 genügend
weit genähert
hat, wird der Zitzenbecher 28 aufgrund des Vorhandenseins
des elektromagnetischen Feldes fest gegen die gekrümmte Ausnehmung 56 des
blockförmigen
Halters 55 gezogen. Der Metallmantel 36 verursacht
eine Veränderung
des elektromagnetischen Feldes, worauf ein Signal an den Computer
gegeben wird, das anzeigt, daß der
Zitzenbecher 28 angeschlossen worden ist. Das letztgenannte
Signal kann auch von einer anderen Art von Sensor geliefert werden,
beispielsweise von einem taktilen Sensor, der in dem blockförmigen Halter 55 angeordnet
ist, oder mit Hilfe einer Positionsbestimmung durch den Detektor 27.
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Der
Computer gibt dann ein Signal an die Beförderungsvorrichtung 32 des
betreffenden Zitzenbechers 28, die aufgrund dieses Signals
den pneumatischen Zylinder 44 freigibt, wobei die Anordnung
so getroffen ist, daß der
Zitzenbecher 28 mittels des Roboterarmes 12 aus
dem Sitz 30 des Zitzenbecherhalters 29 gehoben
werden kann, ohne durch das horizontale Seil 33 behindert
zu werden. Anschließend wird
der Zitzenbecher 28 in horizontaler Richtung unter eine
hintere Zitze des Tieres 3 bewegt (3). Wenn
sich der Zitzenbecher 28 zu der Zitze bewegt, schwingt
das vertikale Seil 34 mit dem Zitzenbecher 28 mit,
und das horizontale Seil 33 wird ebenfalls mitgenommen.
Mit Hilfe des Greifers 20 wird der Zitzenbecher 28 dann
an die Zitze eines zu melkenden Tieres 3 angeschlossen,
worauf mit dem Melken des betreffenden Euterviertels begonnen werden
kann. Während
des Melkens bildet sich eine leicht gekrümmte Schlaufe in dem horizontalen
Seil 33, die es einem Zitzenbecher 28 ermöglicht,
mitzugehen, wenn sich das Tier 3 während des Melkens bewegt.
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Nachdem
die Zitzenbecher 28 an die hinteren Zitzen angeschlossen
worden sind, werden die Roboterarme 12 mit ihren Greifern 20 an
die übrigen beiden
Zitzenbecher 28 bewegt und diese in gleicher Weise an die
vorderen Zitzen angeschlossen. Wenn mittels eines (nicht dargestellten)
Sensors festgestellt worden ist, daß ein Euterviertel leer ist,
gibt der Computer ein Signal an den entsprechenden pneumatischen
Zylinder 44, worauf dieser Zylinder 44 aktiviert
wird, was zur Folge hat, daß das
entsprechende horizontale Seil 33 gespannt und der Zitzenbecher 28 in
den Sitz 30 des Zitzenbecherhalters 29 gezogen
wird. Während
der Bewegung zu dem Zitzenbecherhalter 29 wird der Zitzenbecher 28 von
dem vertikalen Seil 34 in einer annähernd aufrechten Lage gehalten.
Dadurch wird verhindert, daß die
Oberseite des Zitzenbechers 28 mit dem möglicherweise
verschmutzten Boden 38 des Melkstandes in Kontakt kommt.
Nachdem alle Zitzenbecher 28 auf diese Weise von den Zitzen
eines zu melkenden Tieres 3 abgenommen worden sind, wird
die Ausgangstür 7 geöffnet, und
das Tier 3 kann den Melkstand 1 verlassen, worauf
ein anderes Tier den Melkstand 1 betreten darf und die
Zitzenbecher 28 erneut angeschlossen werden können und
das Tier gemolken werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt, sondern
betrifft auch die Darstellungen in den Zeichnungen.