DE69731004T2

DE69731004T2 - Melkmaschine zum automatischen Melken von Tieren

Info

Publication number: DE69731004T2
Application number: DE69731004T
Authority: DE
Inventors: Karel Van Den Berg; Renatus Ignatius Josephus Fransen
Original assignee: Maasland NV
Current assignee: Maasland NV
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: NZ330079A; DE69707626D1; ATE207288T1; EP1084611A2; DK1084611T3; EP1084611A3; AU3360097A; EP1084610A2; WO1998001022A1; EP1084610B1; DE69728454D1; ES2166547T3; DE69707626T2; EP1084610A3; DK0848588T3; NZ335912A; DE69728454T2; JP3703498B2; DE69731004D1; JPH11511986A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Melkmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist bekannt, beispielsweise aus der EP-A-0689762.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion der Melkeinheit zu vereinfachen.
Zu diesem Zweck umfaßt die Vorrichtung der im Oberbegriff angegebenen Gattung gemäß der Erfindung die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Gemäß der Erfindung ist die Melkeinheit mit der Vorrichtung in der Weise gelenkig verbunden, daß die Melkmaschine in etwa horizontaler Richtung um ein oder mehrere Gelenke, die nahe dem oberen Teil des Tieres angeordnet sind, nach vorn und hinten bewegbar ist. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der Abschnitte der Roboterarm-Konstruktion gegenüber der bekannten Vorrichtung um einen Abschnitt zu verringern. Es genügt, zusätzlich zu der Vorrichtung zum Bewegen der ganzen Roboterarm-Konstruktion in Längsrichtung der Melkbox Steuerzylinder zum Verschwenken des Roboterarmes und zum Bewegen desselben in Höhenrichtung vorzusehen. Durch Ausführen einer Schwenkbewegung von der Seite der Melkbox wird außerdem erreicht, daß der Roboterarm in eine Position eingestellt werden kann, die es ermöglicht, die Zitzenbecher in zu verlässiger Weise an etwas nach außen gerichtete Zitzen des Tieres anzuschließen.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Roboterarm-Konstruktion in Längsrichtung der Melkbox dadurch zu bewegen, daß die Roboterarm-Konstruktion mit einer Trageinheit ausgestattet wird, die auf einer oder mehreren Schienen in Längsrichtung der Melkbox bewegbar ist, wobei der schwenkbare Abschnitt der Roboterarm-Konstruktion relativ zu der Trageinheit in seitlicher Richtung schwenkbar ist. In diesem Fall kann die Trageinheit derart ausgebildet sein, daß sie mit Hilfe eines Motors auf den Schienen bewegbar ist. Die Schwenkbewegung zur Seite kann mit Hilfe eines Steuerzylinders erzielt werden, der zwischen der Trageinheit und dem schwenkbaren Abschnitt der Roboterarm-Konstruktion wirksam ist. Durch Ausbilden des schwenkbaren Abschnittes der Roboterarm-Konstruktion als Träger, der sich im wesentlichen nach unten erstreckt, und an den der Roboterarm angeschlossen ist, kann die Höhenbewegbarkeit des Roboterarmes erzielt werden. Bei einer speziellen Ausführungsform können parallel zu dem Steuerzylinder, der die Höhenbewegbarkeit des Roboterarmes ermöglicht, eine oder mehrere Führungsstangen vorgesehen sein, die einer Drehbewegung des Roboterarmes relativ zu dem Träger entgegenwirken.
Obwohl die Schwenkachse die Mittellinie einer realen Achse bilden kann, um die der Roboterarm tatsächlich schwenkbar ist, kann eine Ausführungsform der Roboterarm-Konstruktion erzielt werden, bei der die Schwenkachse eine virtuelle Achse ist. Gemäß der Erfindung ist die Roboterarm-Konstruktion dann mit einer Trageinheit versehen, die auf mindestens einer Schiene in Längs richtung der Melkbox bewegbar ist, sowie mit einer Viergelenk-Schwenkvorrichtung, mittels der der schwenkbare Abschnitt der Roboterarm-Konstruktion relativ zu der Trageinheit seitwärts geschwenkt werden kann.
Um eine geeignete Seitwärtsverschwenkung des Roboterarmes zu ermöglichen, ist die Schwenkachse für den Roboterarm vorzugsweise etwa in der Mitte über der Melkbox angeordnet. Insbesondere wenn zwei Melkboxen nebeneinander angeordnet sind, kann es jedoch zweckmäßig sein, die Schwenkachse für den Roboterarm an oder nahe den oberen Enden der Melkboxen und zwischen diesen anzubringen. In diesem Fall ist es möglich, eine Roboterarm-Konstruktion für beide Melkboxen anzuordnen. Zu diesem Zweck kann insbesondere eine Schwenkvorrichtung vorgesehen sein, um zumindest einen Teil des seitwärts schwenkbaren Abschnittes der Roboterarm-Konstruktion um die Mittellinie des sich nach unten erstreckenden Abschnittes der Roboterarm-Konstruktion zu verschwenken.
Außer zwei in Längsrichtung nebeneinander angeordneten Melkboxen können auch mehrere hintereinander angeordnete Melkboxen vorgesehen sein; in diesem Fall erstreckt sich die Schiene für die Roboterarm-Konstruktion entlang dieser Melkboxen oder über ihnen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Roboterarm-Konstruktion;
2 eine Vorderansicht einer Melkbox, bei der die Roboterarm-Konstruktion von 1 schematisch dargestellt ist;
3 eine weitere Ausführungsform einer solchen Roboterarm-Konstruktion, bei der die Schwenkachse eine virtuelle Achse ist, und
4 eine Vorderansicht von zwei Melkboxen, zwischen denen eine Roboterarm-Konstruktion schwenkbar angeordnet ist.
In den Zeichnungen sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Melkbox 1 enthält ein einziges Tier. Die Melkbox ist in herkömmlicher Weise von einer Einfassung 2 umgeben und mit einer (nicht dargestellten) Eingangs- und Ausgangstür versehen. In der Melkbox und in ihrer unmittelbaren Nähe ist eine automatische Melkmaschine angeordnet, die neben der üblichen Melkausrüstung einen Melkroboter zum automatischen Anschließen von Zitzenbechern an die Zitzen eines in der Melkbox befindlichen zu melkenden Tieres, zum automatischen Melken des Tieres und zum automatischen Abnehmen der Zitzenbecher von den Zitzen enthält. Der Melkroboter umfaßt eine Roboterarm-Konstruktion 3, die in Längsrichtung der Melkbox 1 bewegbar ist. Die Roboterarm-Konstruktion ist mit einer Trageinheit 4 versehen, die auf Schienen 5 und 6 bewegbar ist. In den 1 und 2 ist die Schiene 5 rohrförmig ausgebildet und in der Mitte über der Melkbox 1 in Längsrichtung derselben mittels an der Einfassung 2 angebrachter Stützen 7 angeordnet. In 3 ist die Schiene 5 eben falls rohrförmig ausgebildet, aber an der Seite des oberen Endes der Melkbox 1 in Längsrichtung derselben mittels Stützen 8 angeordnet, die an der Einfassung 2 an der Längsseite der Melkbox angebracht sind, wo die Roboterarm-Konstruktion angeordnet ist. In allen 1 bis 3 ist die Schiene 6 etwa in halber Höhe der Melkbox an der Längsseite der Einfassung 2 angeordnet, d. h. an der Seite, an der sich die Roboterarm-Konstruktion befindet. Die Schiene 6 ist durch ein Winkelprofil gebildet, dessen Anlagefläche, auf der die Trageinheit 4 bewegt werden kann, sich relativ zu der Melkbox 1 in einem Winkel von etwa 45° schräg nach unten und außen erstreckt. Die Trageinheit 4 ist sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite mit Rollen 9 und 10 versehen. In den 1 und 2 sind die Rollen 9 und 10 an der Trageinheit 4 rechtwinklig zueinander und in einem Winkel von etwa 45° relativ zu einer in Längsrichtung der Melkbox stehenden vertikalen Ebene derart angeordnet, daß die Trageinheit 4 an der Schiene 5 mittels der Rollen 9 und an der Schiene 6 mittels der Rollen 10 abgestützt ist. Um zu verhindern, daß die Trageinheit 4 aus den Schienen 5 und 6 herausgedrückt wird, ist eine Verriegelungsvorrichtung vorhanden, die beispielsweise durch eine an der Schiene 6 ausgebildete aufrechte Kante 11 oder durch zusätzliche (nicht dargestellte) Rollen gebildet ist, die ebenfalls an der Trageinheit 4 angebracht und relativ zu der Schiene 5 diametral gegenüberliegend zu den Rollen 9 angeordnet sind, so daß sich die Schiene 5 zwischen den Rollen erstreckt. Die Trageinheit 4 kann auf den Schienen 5 und 6 mit Hilfe eines Motors 12 bewegt werden.
Die Roboterarm-Konstruktion ist ferner mit einem seitwärts schwenkbaren Abschnitt 13 versehen, der einen sich im wesentlichen nach unten erstreckenden Träger 14 und einen daran angebrachten Roboterarm 15 umfaßt. Der seitwärts schwenkbare Abschnitt 13 und folglich auch der Roboterarm 15 sind um eine im wesentlichen horizontale Schwenkachse 16 schwenkbar, die an oder nahe der Oberseite der Melkbox in deren Längsrichtung angeordnet ist. Obwohl in den 1 und 2 wie auch in 3 die Schwenkachse 16 etwa in der Mitte über der Melkbox angeordnet ist, bildet die Schwenkachse in den 1 und 2 die Mittellinie der realen Schwenkachse für den seitwärts schwenkbaren Abschnitt 13, während in 3 die Schwenkachse eine virtuelle Achse ist, die sich außerdem während der Schwenkbewegung des seitwärts schwenkbaren Abschnittes 13 nach oben bewegt. In den 1 und 2 liegen die Schwenkachse 16 und die Mittellinie der Schiene 5 in einer im wesentlichen vertikalen Ebene. In 3 ist der seitwärts schwenkbare Abschnitt 13 mit der Trageinheit 4 mittels einer Viergelenk-Schwenkvorrichtung 17 verbunden, die sich aus Armen 18 und 19 zusammensetzt, wobei der Abstand zwischen den Gelenkpunkten der Arme an dem Träger 14 größer ist als der Abstand zwischen den Gelenkpunkten dieser Arme an der Trageinheit 4.
Wie bisher beschrieben, wird die seitwärts gerichtete Schwenkbewegung des Abschnittes 13 mittels eines Steuerzylinders 20 erzielt, der zwischen dem schwenkbaren Abschnitt 13 und der Trageinheit 4 angeordnet ist. Wie bereits erwähnt, umfaßt der seitwärts schwenkbare Abschnitt 13 den Träger 14 und den Roboterarm 15. Der Roboterarm 15 ist mittels eines Steuerzylinders 21 höhenbewegbar mit dem Träger 14 verbunden. Parallel zu diesem Steuerzylinder 21 sind eine oder mehrere Führungsstangen 22 angeordnet, um einer Drehbewegung des Robo terarmes 15 relativ zu dem Träger 14 um eine Achse in Längsrichtung des Steuerzylinders 21 entgegenzuwirken.
Der Roboterarm 15 umfaßt ein Teilstück 23, das sich schräg nach unten in Richtung der Melkbox erstreckt, sowie ein sich horizontal erstreckendes Teilstück 24. Das letztgenannte Teilstück 24 kann als Endstück der Roboterarm-Konstruktion ausgeführt sein, wie in der EP-A-0 360 354 oder der EP-A-0 519 544 beschrieben, wobei die Beschreibung dieses Endstückes sowie seine Funktion als hier eingefügt angesehen werden sollen. Dieses Endstück eignet sich als Träger für die Zitzenbecher 25 und für den Detektor 26, mittels dessen die Position der Zitzen ermittelt werden kann.
Damit ein Tier die Melkbox 1 betreten kann, ohne den Melkroboter zu beschädigen, kann der seitwärts schwenkbare Abschnitt 13 der Roboterarm-Konstruktion so weit nach außen geschwenkt werden, daß der Roboterarm 15 fast vollständig außerhalb der Melkbox 1 angeordnet ist. Wenn sich ein Tier in der Melkbox befindet und die Zitzenbecher 25 angeschlossen werden sollen, muß zunächst die Roboterarm-Konstruktion 3 mit Hilfe des Motors 12 in Längsrichtung der Melkbox so weit bewegt werden, d. h. in eine Position, in der der Roboterarm 15 vollständig oder nahezu vollständig aus der Melkbox herausgeschwenkt ist, daß der Roboterarm 15 mittels des Steuerzylinders 20 unter das Tier in eine Position geschwenkt werden kann, in der der Detektor 26 die Position der Zitzen ermitteln kann. Durch anschließendes Betätigen des Motors 12 und der Steuerzylinder 20 und 21 können die Zitzenbecher 25 an die Zitzen angeschlossen werden. Nach dem Melken können die Zitzenbecher in der Weise von den Zitzen abgenommen werden, die in der obengenannten EP-A-0 360 354 beschrieben ist. Beim Einstellen eines Zitzenbechers in die richtige Position zum Anschließen an eine zugehörige Zitze kann die Schwenkbarkeit des Roboterarmes 15 um die Schwenkachse 16 von großem Vorteil sein, wenn die Zitzen des Tieres etwas nach außen gerichtet sind; diese Situation tritt insbesondere dann ein, wenn relativ viel Zeit seit dem letzten Melkvorgang verstrichen ist.
4 zeigt eine Konstruktion, bei der zwei Melkboxen nebeneinander angeordnet sind, wobei die Roboterarm-Konstruktion 3 in dem Raum zwischen den beiden Melkboxen angebracht ist. Die obere Schiene 5, an der die Roboterarm-Konstruktion 3 in Längsrichtung der Melkboxen bewegbar ist, ist mittels Stützen 27 an der Einfassung 2 der beiden Melkboxen, insbesondere in der Mitte zwischen den Melkboxen angebracht. In diesem Fall ist die Trageinheit 4 aus zwei Teilen zusammengesetzt, die durch ein Verbindungselement 28 miteinander verbunden sind, in dem die Rollen 9 gelagert und gehalten sind. Mittels der Rollen 9 liegen die beiden Teile der Trageinheit 4 auf der Schiene 5 auf. Jeder der beiden Teile der Trageinheit 4 ist an seinem unteren Ende mit Rollen 10 versehen, wobei jeder Teil der Trageinheit 4 in derselben Weise abgestützt ist, wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist. Der schwenkbare Abschnitt 13 kann in begrenztem Maße seitwärts zu beiden Melkboxen mittels des Steuerzylinders 20 geschwenkt werden, der auch in diesem Fall zwischen dem seitwärts schwenkbaren Abschnitt 13 und der Trageinheit 4 angeordnet ist. Die Schwenkachse 16 ist dabei unter der Schiene 5 angeordnet. Der Träger 14 ist um die Schwenkachse 16 relativ zu der Trageinheit 4 mit Hilfe von Stützen 29 schwenkbar, die an der Trageinheit 4 angebracht sind, wobei die reale Schwenkachse an den Enden der Stützen 29 angeordnet ist; auch in diesem Fall bildet die Schwenkachse 16 die Mittellinie der realen Schwenkachse. In 4 ist der Roboterarm 15 in der Tat mittels des Steuerzylinders 21 höhenbewegbar mit dem Träger 14 verbunden, doch ist in diesem Fall der Roboterarm mit Hilfe der Schwenkvorrichtung 30 auch um die Mittellinie des Steuerzylinders drehbar. In diesem Fall ist die Schwenkvorrichtung 30 durch einen Motor 31 und Getriebeglieder, wie z. B. Zahnräder 32, gebildet. Beim Bewegen der Roboterarm-Konstruktion in Längsrichtung der Melkboxen ist es schwierig, den Roboterarm 15 seitwärts außerhalb der beiden Melkboxen zu schwenken, außer wenn der Raum zwischen den beiden Melkboxen relativ groß ist. Eine drehbare Konstruktion, bei der der Roboterarm 15 in eine Zwischenposition, d. h. eine Position, in der sich das Teilstück 23 des Roboterarmes in dem Raum zwischen den beiden Melkboxen erstreckt, und in eine Arbeitslage innerhalb der beiden Melkboxen eingestellt werden kann, bietet die Möglichkeit, ein und dieselbe Roboterarm-Konstruktion 3 für beide Melkboxen zu verwenden und den Raum zwischen den Melkboxen relativ klein zu halten. Aufgrund der Bauweise des horizontalen Teilstückes 24 des Roboterarmes 15 müssen die beiden Melkboxen jedoch in entgegengesetzten Richtungen betreten werden. Durch die Verwendung von zwei Melkboxen in der Weise, wie sie in bezug auf 4 beschrieben ist, ist es möglich, ein Tier in einer Melkbox zu melken, während in der anderen Melkbox die Zitzen des Tieres bereits gereinigt werden, so daß, wenn das Melken eines Tieres in einer Melkbox beendet ist, mit dem Melken des Tieres in der anderen Melkbox sofort begonnen werden kann.
Anstelle der Anordnung von zwei Melkboxen nebeneinander ist es auch möglich, zwei oder mehr Melkboxen hintereinander anzuordnen. Dabei müssen der Eingang und der Ausgang der Melkboxen an der Längsseite angeordnet sein, die der Seite gegenüberliegt, an der die Roboterarm-Konstruktion angebracht ist. In diesem Fall müssen sich die Schienen 5 und 6 für die Roboterarm-Konstruktion 3 entlang all dieser Melkboxen oder über ihnen erstrecken, so daß die Roboterarm-Konstruktion auf ein und derselben Schiene aus einer Position auf der Seite einer dahinter- oder davorliegenden Melkbox in eine andere Position auf der Seite einer anderen dahinter- oder davorliegenden Melkbox bewegt werden kann. Es ist auch möglich, die Melkboxen in einem Kreis oder in einem Karussell anzuordnen. Dabei müssen sich die Schienen 5 und 6, an denen die Roboterarm-Konstruktion dann bewegbar ist, entlang des Kreises oder Karussells oder darüber erstrecken.
Schließlich wird darauf hingewiesen, daß der Melkroboter einen Computer zum Steuern des automatischen Anschlusses der Zitzenbecher, des automatischen Melkens der Tiere und der automatischen Abnahme der Zitzenbecher nach dem Melken umfaßt. Insbesondere erfolgen die oben beschriebenen Bewegungen des Roboterarmes 15 der Roboterarm-Konstruktion 3 rechnergesteuert; anders ausgedrückt sind die Motoren 12 und 31 und die Steuerzylinder 20 und 21 rechnergesteuert.

Claims

Melkmaschine zum automatischen Melken von Tieren, wie z. B. Kühen, die einen Melkroboter mit einer Roboterarm-Konstruktion (3) und eine Melkeinheit zum automatischen Anschließen der Zitzenbecher (25) der Maschine an die Zitzen der Kuh umfaßt, wobei die Melkeinheiten in einem Karussell angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine Schiene (5, 6) in einem vollständigen Kreis entlang des Karussells oder über diesem erstreckt, wobei die Roboterarm-Konstruktion (3) entlang der Schiene (5, 6) bewegbar ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Melkeinheit mit der Vorrichtung in der Weise gelenkig verbunden ist, daß die Melkmaschine in etwa horizontaler Richtung um ein oder mehrere Gelenke (16, 17), die nahe dem oberen Teil des Tieres angeordnet sind, nach vorn und hinten bewegbar ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboterarm-Konstruktion (3) mit einer Trageinheit (4) versehen ist, die auf einer oder mehreren Schienenkonstruktionen (5, 6) in Längsrichtung der Melkbox (1) bewegbar ist, wobei die Trageinheit (4) schwenkbar ist.
Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schienenkonstruktionen (5, 6) vorgesehen sind.
Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinheit (4) auf zwei Schienen (5, 6) bewegbar ist, die in unterschiedlicher Höhe an der Einfassung (2) der Melkbox (1) angebracht sind.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der seitwärts schwenkbare Abschnitt (13) der Roboterarm-Konstruktion (3) in seitlicher Richtung relativ zu der Melkbox (1) mit Hilfe eines Steuerzylinders (20) geschwenkt werden kann, der zwischen dem schwenkbaren Abschnitt (13) und der Trageinheit (4) angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboterarm-Konstruktion (3) einen Träger (14) für den Roboterarm (15) umfaßt, wobei der Träger (14) um die Schwenkachse (16) schwenkbar ist und sich im wesentlichen nach unten erstreckt.
Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (15) höhenbewegbar mit dem Träger (14) verbunden ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der seitwärts schwenkbare Abschnitt (13) der Roboterarm-Konstruktion (3) so weit nach außen geschwenkt werden kann, daß der Roboterarm (15) nahezu vollständig außerhalb der Melkbox (1) angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (16) für den Roboterarm (15) etwa in der Mitte über der Melkbox (1) angeordnet ist.