DE69717693T2

DE69717693T2 - Gerät zum automatischen Melken von Tieren

Info

Publication number: DE69717693T2
Application number: DE69717693T
Authority: DE
Inventors: Karel Van Den Berg
Original assignee: Maasland NV
Current assignee: Maasland NV
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: EP0789995A1; AU712828B2; NL1002319C2; DE69717693D1; JPH09215455A; AU1267897A; US5862776A; EP0789995B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Melken von Tieren mit einem Melkroboter, der mit einem oder mehreren Armen zum Tragen von Roboterausrüstung versehen ist, wobei die Roboterausrüstung Zitzenbecher sowie ein Reinigungsglied zum Reinigen der Zitzen eines Tieres enthält.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der niederländischen Patentanmeldung 9201734 bekannt.
Bei dem in dieser Patentanmeldung beschriebenen Reinigungsglied werden die Zitzen des zu melkenden Tieres durch zwei sich in entgegengesetzte Richtungen drehende Reinigungsrollen gereinigt, wobei eine Zitze zwischen den Rollen durch die wischende Bewegung der Rollen gereinigt werden kann. Es könnte jedoch wünschenswert sein, diese Vorrichtung weiter zu verbessern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung weiter zu verbessern.
Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsglied mit dem Arm der Roboterarm-Konstruktion über einen Arm verbunden ist, wobei ein Ende des Armes um eine vertikale oder annähernd vertikale Achse und um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar ist.
Um Wartungsarbeiten an dem Reinigungsglied ausführen zu können, kann dieses um die horizontale Achse nach oben geschwenkt werden. Mit Hilfe des Elektromotors kann das Reinigungsglied aus einer Ruhelage in eine Arbeitslage geschwenkt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Reinigungsglied schwenkbar mit einer annähernd vertikalen Achse verbunden, die an einem äußeren Arm der Roboterarm-Konstruktion angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungsglied über einen Arm mit der vertikalen Achse verbunden. Um ein Durchbiegen des Armes zu verhindern, ist der Arm gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform an einer an der Roboterarm-Konstruktion angebrachten Führungsvorrichtung abgestützt.
Um das Reinigungsglied reinigen oder reparieren zu können, ist das Reinigungsglied gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung um eine annähernd horizontale Achse drehbar, die nahe einer vertikalen Achse angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungsglied elektrisch oder pneumatisch aus einer Ruhelage in eine Arbeitslage bewegbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Reinigungsglied ein motorisch angetriebenes Reinigungselement auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung umfaßt das Reinigungselement zwei motorisch angetriebene, profilierte Rollen, die nebeneinander und in einigem Abstand voneinander angeordnet sind. Um zu verhindern, daß während der Reinigung der Zitzen Schmutz in die Zitzenbecher gelangt, ist gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal eine Abdeckplatte unter dem Reinigungsglied angeordnet.
Zum Reinigen des Reinigungselements und/oder zum Anfeuchten der Zitzen umfaßt das Reinigungsglied gemäß einem erfindungsgemäßen Merkmal eine Sprühvorrichtung, mittels der eine Reinigungs- und/oder Desinfektionsflüssigkeit gesprüht werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie sie verwirklicht werden kann, wird im folgenden als Beispiel auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung in einer Position, in der das Reinigungsglied unter ein in der Melkbox befindliches Tier bewegt worden ist; und
Fig. 3 das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Reinigungsglied in vergrößerter Darstellung.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine Melkbox 1, die von einer Einfassung 2 umgeben ist, die dem Tier eine begrenzte Bewegungsfreiheit erlaubt. Das Tier kann die Melkbox über eine Längsseite nahe deren hinterem Ende betreten und sie über dieselbe Längsseite nahe deren vorderem Ende verlassen. Da das vordere Ende der Melkbox mit einer Fütterungsvorrichtung versehen ist, wird die Kuh weit genug nach vorn treten, um in eine Position zu gelangen, in der sie in einfacher Weise gemolken werden kann. An der anderen Längsseite der Melkbox, die derjenigen gegenüberliegt, an der sich der Eingang und der Ausgang befinden, ist ein fester Rahmen 3 angebracht, der Teil der Einfassung 2 ist und einen ersten Rahmenteil 4 sowie einen zweiten Rahmenteil 5 aufweist. Der erste Rahmenteil 4 erstreckt sich parallel zu und im wesentlichen oberhalb des zweiten Rahmenteiles 5. Der erste Rahmenteil 4 ist an der Außenseite von zwei vertikalen Pfosten 6 und 7 befestigt, die Teil der Einfassung 2 sind, während der zweite Rahmenteil 5 zwischen diesen befestigt ist. An dem ersten Rahmenteil 4 ist ein Melkroboter 8 zum automatischen Melken von Tieren beweglich angebracht, wobei dieser Melkroboter an dem zweiten Rahmenteil 5 abgestützt ist, der in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß Arme des Melkroboters 8 unter diesem hindurch unter die in der Melkbox befindliche Kuh bewegbar sind. Der Melkroboter 8 umfaßt ein Traggestell 9 für die weiteren Teile des Melkroboters. Durch Ausbildung des oberen Rahmenteiles 4 als Schiene können das Traggestell 9 und folglich der gesamte Melkroboter 8 in einfacher Weise an diesem Rahmenteil entlangbewegt werden. Das Traggestell 9 enthält einen Träger 10, der sich im wesentlichen parallel zu dem ersten Rahmenteil 4 erstreckt, eine Stütze 11, die sich in vertikaler Richtung nach unten senkrecht zu dem Träger 10 erstreckt und an diesem befestigt ist, sowie zwei Streben 12. Nahe den Enden des Trägers 10 sind Halterungselemente 13 paarweise angeordnet. An jedem Paar von Halterungselementen 13 sind mittels an ihnen befestigter Lagerplatten 14 in einem Winkel von etwa 45º zwei Rollen 16 angebracht, die ein Rollenpaar 15 bilden, derart, daß das Traggestell 9 derart aufgehängt ist, daß es in einfacher Weise unter dem oberen Rahmenteil 4 an diesem entlangbewegt werden kann. An dem Träger 10 des Traggestells 9 sind auf beiden Seiten zwei Halter 17 angeordnet, an denen ein Motor 19 angebracht ist, der um eine Schwenkachse 18 schwenkbar ist. Von diesem Motor 19 wird eine Rolle 20 angetrieben, die vorzugsweise eine Gummioberfläche hat, wobei die Rolle durch eine Feder 21 an den oberen Rahmenteil 4 gedrückt wird. Da die Feder 21 zwischen dem Motor 19 und dem Traggestell 9 wirksam ist, bleibt die von dem Motor 19 anzutreibende Rolle 20 an den oberen Rahmenteil 4 gedrückt, so daß sie, wenn der Motor angetrieben wird, am oberen Rahmenteil 4 entlangbewegt wird und folglich das gesamte Traggestell 9 bewegt wird. An dem relativ zu der Melkbox hinteren Halterungselement 13 ist ein Sensor 22 angebracht, der beispielsweise einen Laser umfaßt. Mit Hilfe dieses Sensors 22 kann der Melkroboter in Längsrichtung der Melkbox aus einer Ruhelage in eine Ausgangsposition bewegt werden, in der die Arme des Melkroboters unter das in der Melkbox befindliche Tier bewegt werden, und den Bewegungen des Tieres in Längsrichtung der Melkbox folgen. Zu diesem Zweck wirkt der Sensor 22 mit einem Stützelement 23 zusammen, das gegen die Rückseite des Tieres bewegbar ist. Mittels eines Gestänges, das bei der vorliegenden Ausführungsform durch eine Viergelenk- Konstruktion und insbesondere durch eine Parallelogramm-Konstruktion 24 gebildet ist, ist dieses Stützelement 23 am Boden der Melkbox derart angeordnet, daß es relativ zu diesem schwenkbar ist. Mittels zweier Stangen 25 ist an dem Stützelement 23 eine Platte 26 angebracht, die sich seitlich außerhalb der Rahmenteile 4, 5 erstreckt, wobei die Platte 26 derart angeordnet ist, daß sie ein von dem Sensor 22 ausgesandtes Signal reflektieren kann. Nachdem der Sensor 22 das reflektierte Signal empfangen hat, liefert er ein Steuersignal, das ein Maß für die tatsächliche, d. h. die gemessene Entfernung zwischen der Platte 26 und dem Sensor 22 ist, und mittels dessen der Motor 19 angetrieben werden kann, worauf der Melkroboter 8 in Längsrichtung der Melkbox derart bewegt wird, daß der Abstand zwischen der Platte 26 und dem Sensor 22 einen eingestellten Wert erreicht bzw. beibehält. In seiner Ruhelage ist der Melkroboter 8 relativ zu den Rahmenteilen 4 und 5 soweit wie möglich nach hinten bewegt, wobei er mittels eines Kontaktelementes 27 gegen die Platte 26 drückt und dadurch das Stützelement 23 in seiner hintersten Position hält. Anders ausgedrückt wird das Stützelement 23 von dem Melkroboter 8 festgelegt, wenn sich dieser in seiner Ruhelage befindet. Wird der Melkroboter aus dieser Ruhelage in Längsrichtung der Melkbox in die Ausgangsposition bewegt, in der seine Arme unter das in der Melkbox befindliche Tier bewegt werden, so wird das Stützelement 23 entriegelt und mittels einer zwischen der Parallelogramm-Konstruktion 24 und der Einfassung 2 angeordneten Feder durch Federkraft gegen die Rückseite der dann in der Melkbox befindlichen Kuh gedrückt. Wenn sich die Kuh nach vorn oder hinten bewegt, bleibt das Stützelement 23 durch den Druck der Feder 28 stets gegen die Rückseite des Tieres gedrückt, so daß die Position der Platte 26 die Position des Tieres in Längsrichtung der Melkbox bestimmt und der Melkroboter mittels des Sensors 22 unter Konstanthaltung des Abstandes in Längsrichtung zwischen der Platte 26 und dem Sensor 22 den Bewegungen der Kuh in Längsrichtung der Melkbox folgen kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Stütze 11 des Traggestells 9 in vertikaler Richtung nach unten bis kurz unter den zweiten Rahmenteil 5. An der Unterseite dieser Stütze 11 befindet sich ein horizontales, nach hinten gerichtetes Flachteil 29, an dem eine frei drehbare Rolle 30 angeordnet ist. Der untere Rahmenteil 5 ist durch eine Schiene und insbesondere durch eine Schiene in Form eines U-förmigen Trägers gebildet, wobei die frei drehbare Rolle 30 derart angeordnet ist, daß sie zwischen den beiden aufrechten Schenkeln des U-förmigen Trägers bewegbar ist. Auf diese Weise ist der Melkroboter 8 an dem unteren Rahmenteil 5 abgestützt, und wenn der Melkroboter 8 mittels des Motors an dem ersten Rahmenteil 4 entlangbewegt wird, kann er sich in einfacher Weise an dem zweiten Rahmenteil 5 entlangbewegen. Außer dem Traggestell 9 umfaßt der Melkroboter eine Roboterarm-Konstruktion 31, die mittels eines Steuerzylinders 32 in im wesentlichen vertikaler Richtung relativ zu dem Traggestell 9 bewegbar ist. Mittels einer Viergelenk-Konstruktion 33 ist die Roboterarm-Konstruktion 31 mit dem Traggestell 9 beweglich verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform hat der obere Lenker 34 dieser Viergelenk-Konstruktion 33 eine feste Länge, während der untere Lenker 35 längenverstellbar ist, so daß die Roboterarm-Konstruktion 31 in begrenztem Maße eingestellt werden kann. Die Roboterarm-Konstruktion 31 umfaßt einen im wesentlichen vertikalen Roboterarm 36 sowie Roboterarme 37, die in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bewegbar sind. Durch die Viergelenk-Konstruktion 33 ist der Roboterarm 36 mit der Stütze 11 des Traggestells 9 verbunden. Der Steuerzylinder 32 ist zwischen dem Traggestell 9 und dem Roboterarm 36 wirksam. Da die Ausrichtung des Roboterarmes 36 mittels des unteren Lenkers 35 der Viergelenk-Konstruktion 33 geringfügig verstellbar ist, ist die Position des Anlenkpunktes des Steuerzylinders 32 an den Roboterarm 36 bezüglich der Abstandsverhältnisse nicht vollständig festgelegt. Aus diesem Grunde ist der Zylinderkörper des Steuerzylinders 32 an einer mit dem Träger 10 des Traggestelles 9 verbundenen Stützplatte 38 zumindest in begrenztem Maße schwenkbar angeordnet.
An dieser Stützplatte 38 sind Abstützträger 39 angebracht, zwischen denen der Zylinderkörper des Steuerzylinders 32 um einen Schwenkbolzen 40 geschwenkt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Steuerzylinder als servopneumatischer Stellzylinder ausgeführt. Das heißt, daß an dem unteren Ende der Kolbenstange 41 mittels einer an ihr befestigten Platte 42 eine Positionier-Koppelstange 43 angeordnet ist, mit deren Hilfe in einem Teil des Steuerzylinders durch ein Potentiometer ein Signal abgeleitet wird, das die Position der Kolbenstange relativ zu dem Zylinderkörper anzeigt, wobei mittels des von dem Potentiometer gelieferten Signals die Position der Kolbenstange 41 relativ zu dem Zylinderkörper in eine vorgegebene Position eingestellt werden kann. Außerdem ist der Steuerzylinder 32 mit einem Überlastungsschutz versehen, wodurch die Roboterarm-Konstruktion 31 in ihre unterste Position bewegt werden kann, sobald das in der Melkbox befindliche Tier Druck auf sie ausübt, beispielsweise durch Treten.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist der Melkroboter Arme 44, 45 und 46 auf. Die Arme 44 und 45 sind in einem festen Winkel von 90º zueinander angeordnet. Die letztgenannten Arme werden daher gemeinsam bewegt, d. h. durch einen Steuerzylinder 47, der zwischen einer an dem Roboterarm 36 befestigten Stützplatte 48 und einem zwischen den beiden letztgenannten Armen vorgesehenen Verbindungsstück 49 angeordnet ist. Die beiden Arme 44 und 45 sind um eine im wesentlichen vertikale Schwenkachse 50 schwenkbar, die sich zwischen der Stützplatte 48 und einer Stützplatte 48' erstreckt, welche auch mit dem Roboterarm 36, insbesondere mit dessen unterem Ende, starr verbunden ist. Relativ zu dem Arm 45 ist der Arm 46 um eine im wesentlichen vertikale Schwenkachse 51 schwenkbar und wird relativ zu dieser mittels eines Steuerzylinders 52 verschwenkt, der zwischen dem Arm 46 und dem Ende des Armes 45 angeordnet ist, das sich nahe dem Verbindungsstück 49 befindet. Nahe dem Ende des Armes 46 sind die Zitzenbecher 53 und 54 angeordnet, die an die Zitzen der Kuh anzuschließen sind (siehe Fig. 1). Zwischen den beiden Zitzenbechern 54 ist ein Gleitstück angeordnet, das an dem Arm 46 entlangbewegbar ist, und an dem ein Sensor 55 angebracht ist, der durch eine Sektoren-Folgeabtastung die Position der Zitzen exakt bestimmen kann, so daß die Steuerzylinder 32, 47 und 52 in der Weise durch den Computer gesteuert werden können, daß die Zitzenbecher ordnungsgemäß an die Zitzen angeschlossen werden, Nachdem die Roboterarme 44 bis 46 unter die Kuh bewegt worden sind, befinden sie sich in einer relativ niedrigen Position, in der der Sensor 55 noch keine Zitzen erfaßt. Mittels des Steuerzylinders 32 werden die Roboterarme 44 bis 46 jetzt stufenweise angehoben, bis der Sensor 55 eine oder mehrere Zitzen des Tieres erfaßt. Sind bei dieser Aufwärtsbewegung die Roboterarme 44 bis 46 so weit nach oben bewegt worden, daß die Oberseite des Sensors 55 am Bauch der Kuh anstößt, so kann mittels eines an der Oberseite des Sensors 55 vorgesehenen Schalters 56 eine Abwärtsbewegung der Roboterarme erfolgen, worauf die Ermittlung der Position der Zitzen mittels des Sensors 55 durch erneutes stufenweises Anheben der Roboterarme wiederholt werden kann.
Zum Reinigen der Zitzen eines zu melkenden Tieres ist die oben beschriebene Vorrichtung außerdem mit einem Reinigungsglied 58 versehen. Das Reinigungsglied 58 umfaßt zwei nebeneinanderliegende, profilierte Rollen 59, deren Achsen in einem Getriebegehäuse 60 drehbar gelagert und gehalten sind. Die profilierten Rollen 59 werden von einem Elektromotor 61 angetrieben, der an einer Seite des Getriebegehäuses 60 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 60 ist an einer Abdeckplatte 62 angebracht, die sich unter die profilierte Rolle 59 erstreckt. Zwischen den profilierten Rollen 59 ist eine Sprühvorrichtung 63 angeordnet, mittels der die profilierten Rollen 59 und/oder die Zitzen eines zu melkenden Tieres gereinigt werden können. Die Sprühvorrichtung 63 enthält eine Leitung 64, über die die Sprühflüssigkeit zugeführt werden kann. Zwischen den profilierten Rollen 59 ist die Leitung 64 mit einer Anzahl von Perforationen 65 versehen, durch die die Sprühflüssigkeit aus der Leitung 61 austreten kann. Die Leitung 64 ist an der Abdeckplatte 62 angebracht. Über einen streifenförmigen Arm 66 ist das Reinigungsglied 58 mit dem Arm 46 der Roboterarm-Konstruktion 31 verbunden. Das eine Ende des Armes 66 ist fest mit der Abdeckplatte 62 verbunden, und sein anderes Ende ist um eine im wesentlichen horizontale Achse 67 schwenkbar mit einer vertikalen Achse 68 eines Elektromotors 69 verbunden. Der Elektromotor 69 ist in einer Ausnehmung einer Haube 70 des Armes 46 angeordnet.
Um Wartungsarbeiten an dem Reinigungsglied 58 ausführen zu können, kann dieses um die horizontale Achse 67 nach oben geschwenkt werden. Mit Hilfe des Elektromotors 69 kann das Reinigungsglied 58 aus einer Ruhelage, die in Fig. 2 gezeigt ist, in eine in Fig. 3 gezeigte Arbeitslage geschwenkt werden. Um ein Durchbiegen des Armes 66 zu verhindern, ist an der Haube 70 ein gekrümmter Führungssteg 71 angebracht. Der Arm 66 liegt ständig an dem Führungssteg 71 an. Zur Sicherung des Reinigungsgliedes 58 sowohl in der Ruhelage als auch in der Arbeitslage sind an dem Führungssteg 71 (nicht dargestellte) Blockiervorrichtungen angebracht. Dadurch wird vermieden, daß der Elektromotor 69 ständig aktiviert werden muß.
An dem weiteren Arm 45 der Roboterarm-Konstruktion 31 ist ebenfalls eine Haube 72 angebracht, über der das Reinigungsglied 58 in seiner Ruhelage angeordnet ist. Auf der Haube 72 kann ein kastenförmiges Gehäuse angeordnet werden, in dem das Reinigungsglied 58 in seiner Ruhelage gelagert werden kann. Dies hat den Vorteil, daß das Reinigungsglied 58 gegen Verunreinigung geschützt ist. In dem kastenförmigen Gehäuse können Reinigungselemente, wie z. B. Bürsten, angeordnet sein, mittels derer die Reinigungselemente gereinigt werden können.
Um zu verhindern, daß während der Reinigung der Zitzen durch die Leitung 64 zugeführte Reinigungsflüssigkeit über die Abdeckplatte 62 in die Zitzenbecher 53, 54 gelangt, können die Ränder der Abdeckplatte 62 mit einem aufrechten Abschnitt und einer Abflußleitung zum Ableiten der Reinigungsflüssigkeit versehen sein.
Es ist ferner selbstverständlich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen des Reinigungsgliedes in der Vorrichtung zum (automatischen) Melken von Tieren nicht nur in Kombination, sondern auch separat in einer solchen Vorrichtung eingesetzt werden können.

Claims

1. Vorrichtung zum automatischen Melken von Tieren mit einem Melkroboter (8), der mit einem oder mehreren Armen zum Tragen von Roboterausrüstung versehen ist, wobei die Roboterausrüstung Zitzenbecher (53, 54) sowie ein Reinigungsglied (58) zum Reinigen der Zitzen eines Tieres enthält, wobei die Zitzenbecher (53, 54) und das Reinigungsglied (58) mit einem Arm (46) der Roboterarm- Konstruktion (31) des Melkroboters (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsglied (58) mit dem Arm (46) der Roboterarm-Konstruktion über einen Arm (66) verbunden ist, wobei ein Ende des Armes (66) um eine annähernd vertikale Achse (68) und um eine im wesentlichen horizontale Achse (67) schwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (66) an einer an der Roboterarm-Konstruktion (31) angebrachten Führungsvorrichtung (71) abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Achse (67) nahe der vertikalen Achse (68) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsglied (58) elektrisch oder pneumatisch aus einer Ruhelage in eine Arbeitslage bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsglied (58) ein motorisch angetriebenes Reinigungselement umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement zwei motorisch angetriebene, profilierte Rollen (59) umfaßt, die nebeneinander und in einigem Abstand voneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckplatte (62) unter dem Reinigungsglied (58) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsglied (58) eine Sprühvorrichtung (63) umfaßt, mittels der das Reinigungselement angefeuchtet werden kann.