JP3016141B2 - 自動搾乳機 - Google Patents

自動搾乳機

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JP3016141B2
JP3016141B2 JP10162034A JP16203498A JP3016141B2 JP 3016141 B2 JP3016141 B2 JP 3016141B2 JP 10162034 A JP10162034 A JP 10162034A JP 16203498 A JP16203498 A JP 16203498A JP 3016141 B2 JP3016141 B2 JP 3016141B2
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修 冨沢
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はティートカップを自
動で乳頭に装着する搾乳ロボットを備える自動搾乳機に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エンドエフェクタのベース部上に
支持されるティートカップを、リフト機構によりホーム
ポジションから上昇させ、当該ティートカップを自動で
乳頭に装着する搾乳ロボットを備える自動搾乳機は知ら
れている。
【0003】ところで、この種の自動搾乳機では、ティ
ートカップを乳頭に装着した後、リフト機構をホームポ
ジションに戻すことにより、乳頭のランダムな動きにテ
ィートカップを追従させている。また、搾乳の終了後
は、ティートカップを乳頭から離脱させるとともに、離
脱したティートカップは当該ティートカップに結合した
ワイヤ部材をエアシリンダ等により引張ることによりホ
ームポジションまで戻している(特開昭63−5623
3号公報等参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ティートカッ
プをワイヤ部材によりホームポジションまで戻す従来の
機構は、装着不良或いは搾乳終了によりティートカップ
が乳頭から離脱した場合、ワイヤ部材同士或いはワイヤ
部材と他の部位が絡んでしまう虞れがあり、ティートカ
ップをホームポジションまで確実に戻すことができない
とともに、特に、装着不良により離脱した場合には自動
による再装着ができないなど、安定性,確実性及び信頼
性に欠け、さらには、搾乳能率の低下やティートカップ
が他の部位に当たって不測の事故や損傷を招く問題があ
った。
【0005】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、乳頭から離脱したティート
カップをホームポジションまで確実に戻し、さらには、
自動による再装着を確実に行うことができるなど、安定
性,確実性及び信頼性に優れるとともに、搾乳能率の向
上及び不測の事故や損傷の防止を図ることができる自動
搾乳機の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明
は、エンドエフェクタ2のベース部2o上に支持される
ティートカップTa…を、リフト機構Lによりホームポ
ジションPh…から上昇させ、当該ティートカップTa
…を自動で乳頭H…に装着する搾乳ロボット6を備える
自動搾乳機1を構成するに際して、回動自在の結合部3
2…を介して結合した複数のXリンク部31…を、回動
自在の結合部33…を介して順次連結した伸縮リンク機
構30a(30b)により、ティートカップTa…とベ
ース部2oを連結し、かつ伸長時にティートカップTa
…の角度及び変位を所定範囲にわたって許容する伸縮機
構Me…と、ティートカップTa…を引張ってホームポ
ジションPh…に戻す引張機構Mp…を備えることを特
徴とする。
【0007】この場合、好適な実施の形態により、伸縮
機構Meは、セパレータ部材34…を介して結合した一
対の伸縮リンク機構30a,30bを備えるとともに、
結合部32…,33…は所定の遊びE…を有する。一
方、ティートカップTa…にはホームポジションPh…
で伸縮機構Me…に係合して鉛直に起立する係合部35
…を設けるとともに、ベース部2oと伸縮機構Me…間
には伸長した伸縮機構Me…の傾倒を規制する規制部3
6…を設ける。また、引張機構Mp…は、ティートカッ
プTa…側に先端を結合したワイヤ部材37…と、この
ワイヤ部材37…の他側を引張る引張駆動機構38…を
備えて構成する。
【0008】これにより、ティートカップTa…を乳頭
H…に装着する際に、ベース部2o上に支持されるティ
ートカップTa…を、リフト機構Lによりホームポジシ
ョンPh…から上昇させれば、ティートカップTa…と
ベース部2o間に介在する伸縮機構Me、即ち、複数の
Xリンク部31…を順次連結した伸縮リンク機構30a
(30b)を有する伸縮機構Me…が伸長する。そし
て、ティートカップTa…が乳頭H…に装着された後
は、乳頭H…がランダムに動いても伸縮機構Me…は所
定の遊びE…を有する結合部32…,33…により、テ
ィートカップTa…の角度及び変位が所定範囲にわたっ
て許容されるため、ティートカップTa…は乳頭H…の
動きに追従する。一方、乳頭H…からティートカップT
a…が離脱した際には、ティートカップTa…は引張機
構Mpにおけるワイヤ部材37より引張られてホームポ
ジションPh…に戻される。このように、ティートカッ
プTa…とベース部2o間には伸縮機構Me…が介在す
るため、ティートカップTa…が乳頭H…から離脱した
際にも、ティートカップTa…の角度及び変位が所定範
囲に規制され、引張機構Mpにおけるワイヤ部材37が
絡んでしまう等の不具合は生じない。
【0009】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0010】まず、本実施例に係る自動搾乳機1を備え
るストールAの全体構成について、図2及び図3を参照
して説明する。
【0011】ストールAは一頭の乳牛Cを収容するため
の区画である。ストールAは複数のフレームF…の組み
合わせにより構成し、前部には餌槽101を備える。一
方、ストールAの左後半部には後扉102を付設する。
後扉102は前端を回動支点として開閉し、開くことに
より、乳牛CはストールAの内部に進入できる。また、
ストールAの左前半部には前扉103を付設する。前扉
103は後端を回動支点として開閉し、開くことによ
り、乳牛CはストールAから退出できる。なお、104
は乳牛Cの動きを抑制するための踏台である。
【0012】次に、本実施例に係る自動搾乳機1の構成
について、図1〜図8を参照して説明する。
【0013】自動搾乳機1はストールAの床面よりも低
位の載置面Gに設置した搾乳ロボット6を備える。搾乳
ロボット6は基台18を有するとともに、この基台18
の上面にマニュピレータ39を備える。マニュピレータ
39はX方向移動機構部3,Z方向移動機構部5及びY
方向移動機構部4を備え、Y方向移動機構部4にはエン
ドエフェクタ2を取付ける。
【0014】X方向移動機構部3は、基台18の上面に
配設したX方向駆動部19を備える。X方向駆動部19
はX方向に直動する可動部(スライダ)を備え、この可
動部に水平移動板20の一端を取付ける。また、基台1
8の上面にはX方向駆動部19に平行となるガイドレー
ル21を配設し、このガイドレール21に水平移動板2
0の他端をスライド自在に装填する。これにより、X方
向移動機構部3は水平移動板20(エンドエフェクタ
2)を前後方向へ移動させることができる。
【0015】一方、Z方向移動機構部5は、水平移動板
20の上面に配設したZ方向駆動部22を備える。Z方
向駆動部22はZ方向に直動する可動部を備え、この可
動部に垂直移動板23を取付ける。これにより、Z方向
移動機構部5は垂直移動板23(エンドエフェクタ2)
を上下方向へ移動させることができる。
【0016】他方、Y方向移動機構部4は、図4に示す
ように、垂直移動板23の上面に取付けた回転駆動部7
と、この回転駆動部7の回転軸部8に一端を取付けた第
一アーム9と、この第一アーム9の他端に設けた第一軸
部11により一端が回動自在に支持され、かつY方向に
配した第二アーム10と、この第二アーム10に付設し
た平行リンク機構12を備える。平行リンク機構12は
第二アーム10の一端から当該第二アーム10の反対方
向に延設した固定リンク14と、前記回転軸部8の近傍
に配した第二軸部15と、この第二軸部15と固定リン
ク14の先端に設けた第三軸部16を回動自在に連結し
た可動リンク17を備える。この場合、回転軸部8,第
一軸部11,第二軸部15及び第三軸部16を結ぶ直線
は平行四辺形Sとなる。なお、第二アーム10は円弧に
沿ってY方向に移動するため、回転駆動部7の回転角に
応じてX方向移動機構部3を制御し、当該回転駆動部7
の回転に基づく第二アーム10のX方向変位を零にする
補正機能を備えている。
【0017】これにより、回転駆動部7の回転軸部8を
回転させれば、第一アーム9は回転軸部8を支点として
旋回するため、第一アーム9の他端(先端)に回動自在
に支持される第二アーム10は円弧に沿ってY方向に移
動するとともに、平行リンク機構部12により平行移動
する。この際、第二アーム10は同時にX方向にも変位
するため、補正機能により回転駆動部7の回転角に応じ
てX方向移動機構部3を制御し、第二アーム10のX方
向変位を零にする補正を行う。このように、Y方向移動
機構部4は第二アーム10(エンドエフェクタ2)を円
弧に沿って左右方向へ直進移動及び平行移動させること
ができる。
【0018】また、第二アーム10にはエンドエフェク
タ2を取付ける。エンドエフェクタ2は第二アーム10
の底部に一端を固定したベース部2oを備え、このベー
ス部2oの先端側上面に、四つの伸縮機構Me…を介し
て四つのティートカップTa,Tb,Tc,Tdを配設
する。この場合、一つの伸縮機構Me(他の伸縮機構M
e…も同じ)は、図6〜図8に示すように、回動自在の
結合部32…を介して結合した複数のXリンク部31…
を、回動自在の結合部33…を介して順次連結した一対
の伸縮リンク機構30a,30bを有し、この伸縮リン
ク機構30aと30bはセパレータ部材34…を介して
結合する。この場合、各結合部32…,33…には図7
に示すように、伸縮機構Me…の伸長時にティートカッ
プTa…の角度及び変位を所定範囲にわたって許容する
ための所定の遊び(隙間)E…を設ける。
【0019】そして、伸縮リンク機構30a(他の伸縮
リンク機構30bも同じ)における下端は、一対の取付
リンク31p,31pを介して、ベース部2oの上面に
固定した取付ブロック40の側面に回動部41dを介し
て結合するとともに、上端は、一対の取付リンク31
q,31qを介して、ティートカップTb…の底部Ts
…の側面に回動部41uを介して結合する。この場合、
ティートカップTb…の底部Ts…には図6に示すよう
に、伸縮機構Me…が短縮し、ホームポジションPh…
に位置する際に、最上部に位置する一対のセパレータ部
材34,34の上に載って当該ティートカップTa…を
鉛直に起立させる係合部35…を設ける。また、取付ブ
ロック40…は図6に示すように、伸縮機構Me…の伸
長時に、伸長した伸縮機構Me…の傾倒を規制する規制
部36…として機能する。
【0020】さらに、ティートカップTa…を自由にし
又はホームポジションPh…に戻す引張機構Mp…を備
える。この引張機構Mp…は、図6及び図1に示すよう
に、ティートカップTa…の底部Ts…に先端を結合し
たワイヤ部材37…を有する。ワイヤ部材37…の他側
は伸縮機構Me…の内部を通してベース部2oの内部に
導き、他端をベース部2oの内部に固定する。ワイヤ部
材37…は、紐,金属線,合成樹脂コード,チェーン等
の各種ワイヤ類を利用できる。また、引張機構Mp…は
ワイヤ部材37…の他側を引張る引張駆動機構38…を
有し、この引張駆動機構38…は、ワイヤ部材37…の
中間部をガイドする可動ガイド部38a…と、この可動
ガイド部38a…を水平方向に変位させるエアシリン
ダ,モータ等を利用した駆動部38b…と、ワイヤ部材
37…を伸縮機構Me…の略中心下方に配して当該ワイ
ヤ部材37…を鉛直方向にガイドする固定ガイド部38
c…を備える。
【0021】一方、第二アーム10の側部にはリフト機
構Lを取付ける。リフト機構Lは、第二アーム10の側
部に取付けた電動式の多点位置決めアクチュエータ25
と、このアクチュエータ25の可動部52に第一フレー
ム53を介して取付けた第一エアシリンダ26と、この
第一エアシリンダ26の可動ロッド54の先端に第二フ
レーム55を介して取付けた第二エアシリンダ27と、
第二エアシリンダ27の可動ロッド56の先端に第三フ
レーム57を介して取付けた第三エアシリンダ28と、
第三エアシリンダ28の可動ロッド58の先端に取付け
たカップハンド部24と、第三フレーム57に支持部5
9を介して取付け、かつカップハンド部24の上方に配
したコの字形の乳頭位置センサ60を備える。
【0022】この場合、多点位置決めアクチュエータ2
5はY方向(左右方向)に配列する各ティートカップT
a…に対応する位置までカップハンド部24を移動させ
る機能を有する。また、第一エアシリンダ26は第二エ
アシリンダ27をX方向(前後方向)に移動させること
により、カップハンド部24を各ティートカップTa…
に係止可能な位置まで移動させる機能を有する。さら
に、第二エアシリンダ27はX方向(前後方向)に位置
する各ティートカップTa…の間隔分だけカップハンド
部24を前後に移動させる機能を有する。一方、第三エ
アシリンダ28はカップハンド部24をZ方向(上下方
向)に昇降させる機能を有する。
【0023】また、カップハンド部24は先端にティー
トカップTa…を収容するU形の係止部24sを有する
とともに、ティートカップTa…には係止部24sに係
止する被係止部Tas…を有する。さらに、乳頭位置セ
ンサ60は、乳頭Hの入るコの字形のセンサフレーム6
1を有し、このセンサフレーム61に、図に現れない一
対の発光部と受光部を複数組配することにより、センサ
フレーム61の内方の空間にマトリクス状の光路を形成
し、センサフレーム61に入った乳頭Hの位置を検出す
る。なお、71はストールAの後部に配設した牛体位置
検出装置であり、ストールAに進入した牛体Cbの前後
方向位置及び左右方向位置を検出する機能を有する。
【0024】次に、本実施例に係る自動搾乳機1の動作
(機能)について、各図を参照して説明する。
【0025】まず、ストールAの後扉102を開けれ
ば、乳牛CはストールA内に進入する。ストールA内に
乳牛Cが進入したなら、後扉102を閉じて乳牛Cの識
別処理を行う。乳牛CはIDコードを設定した首輪を掛
けており、ストールAに取付けた牛体識別センサにより
当該IDコードを読取って乳牛Cの識別を行う。そし
て、乳牛Cを識別したなら、当該乳牛Cにおける乳頭H
…の位置をデータベースから読出す。また、牛体位置検
出装置71により牛体Cbの位置を検出する。
【0026】次いで、搾乳ロボット6のマニュピレータ
39、即ち、X方向移動機構部3,Y方向移動機構部4
及びZ方向移動機構部5をそれぞれ制御し、エンドエフ
ェタ2を図2に仮想線で示す位置(乳房下)に移動させ
る。一方、第一エアシリンダ26の可動ロッド54を前
進させ、カップハンド部24を、一番目のティートカッ
プTaに対して上昇可能位置にセットする。そして、検
出した牛体Cbの位置とデータベースから読出した乳頭
Hの位置に基づいて、乳頭Hが乳頭位置センサ60に入
るようにマニュピレータ39を制御する。乳頭位置セン
サ60に乳頭Hが入ったなら、乳頭位置センサ60によ
り乳頭Hの位置を検出して、乳頭HがティートカップT
aの中心に位置するようにマニュピレータ39を制御す
る。
【0027】これにより、ティートカップTaが乳頭H
の真下に位置したなら、第三エアシリンダ28の可動ロ
ッド58を上昇させてティートカップTaを上昇させ、
乳頭Hに装着する。この場合、ティートカップTaはホ
ームポジションPhから上昇せしめられるが、ティート
カップTaの底部Tsとベース部2o間に介在する伸縮
機構Meも追従して伸長する。
【0028】なお、ティートカップTaは負圧が生じて
いるため、ある程度上昇すれば、乳頭Hが吸い込まれて
真空接続される。そして、接続されたなら第一エアシリ
ンダ26の可動ロッド54を後退させ、カップハンド部
24をティートカップTaから離間させる。乳頭Hに装
着されたティートカップTaは、乳頭Hがランダムに動
いても、伸縮機構Meにおける所定の遊び(隙間)E…
を有する結合部32…,33…により乳頭H…の動きに
追従する。即ち、ティートカップTaは図8に示すよう
に角度及び変位が所定範囲にわたって許容される。
【0029】このような動作を他のティートカップT
b,Tc,Tdについても同様に行う。この場合、カッ
プハンド部24は各ティートカップTb,Tc,Tdに
対応するように、多点位置決めアクチュエータ25によ
りY方向の位置変更を行うとともに、第二エアシリンダ
27により、X方向の位置変更を行う。
【0030】そして、全てのティートカップTa…の装
着が終了したなら、搾乳ロボット6を牛体Cbの位置に
追従させながら搾乳を行う。搾乳が終了したなら真空に
よる吸引を解除して搾乳を停止する。そして、引張機構
Mp…によりワイヤ部材37…を引張ることにより、テ
ィートカップTa…をホームポジションPh…に戻す。
この後、エンドエフェクタ2をホームポジションに移動
させ、搾乳作業を完了させる。
【0031】他方、図9には変更実施例を示す。前述の
図1に示した実施例は、伸縮機構Me…の上端をティー
トカップTa…の底部Ts…に直接結合した場合を示し
たが、図9に示す変更実施例は、ティートカップTa,
Tb…の側面に、横方へ突出した支持部Tar,Tbr
…を設け、この支持部Tar…を伸縮機構Me…の上端
に結合した場合を示す。この支持部Tar…はティート
カップTa…の一部となる。このような変更実施例の構
成により、特に、伸縮機構Me…を図9に示す短縮状
態、即ち、ティートカップTa…をホームポジションP
h…に戻した状態では、ティートカップTa…の上端位
置を、図1に示した実施例に対して、より低い位置にす
ることができるため、乳頭位置の低い牛体に対しても余
裕を持ってティートカップTa…を装着できるととも
に、ティートカップTa…の重心が低くなるため、ティ
ートカップTa…が傾きにくくなるなどの利点が得られ
る。しかも、伸縮機構Me…はティートカップTa…に
対して横方にオフセットするため、ティートカップTa
…の下方に邪魔な部材が無くなり、例えば、ティートカ
ップTa…に接続する真空チューブやミルクチューブの
引き回しの自由度が高くなるなどの利点も得られる。図
9では支持部Tar…をティートカップTa…の側面下
部に設けた場合を示したが、必要により、ティートカッ
プTa…の側面上部など任意の位置に設けることができ
る。その他、変更実施例の構成は、図1に示した実施例
に対して細部で異なるも、その基本的な機能は同じであ
る。したがって、図9において図1と同一機能を有する
構成部分は同一符号を付し、その構成を明確にするとと
もに、その詳細な説明は省略する。
【0032】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成,形状等において、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で任意に変更,追加,削除することができる。
【0033】例えば、伸縮機構はセパレータ部材を介し
て結合した一対の伸縮リンク機構により構成した場合を
示したが、単一の伸縮リンク機構により構成してもよ
い。
【0034】
【発明の効果】このように、本発明に係る自動搾乳機
は、回動自在の結合部を介して結合した複数のXリンク
部を、回動自在の結合部を介して順次連結した伸縮リン
ク機構により、ティートカップとエンドエフェクタのベ
ース部を連結し、かつ伸長時にティートカップの角度及
び変位を所定範囲にわたって許容する伸縮機構と、ティ
ートカップを引張ることによりホームポジションに戻す
引張機構を備えるため、乳頭から離脱したティートカッ
プをホームポジションまで確実に戻すことができ、しか
も、自動による再装着を確実に行うことができるなど、
安定性,確実性及び信頼性に優れるとともに、搾乳能率
の向上及び不測の事故や損傷の防止を図ることができる
という顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る自動搾乳機の主要部を示す搾乳
ロボットの一部側面図、
【図2】同自動搾乳機を備えるストールの平面図、
【図3】同自動搾乳機を備えるストールの側面図、
【図4】同自動搾乳機におけるY方向移動機構部の平面
図、
【図5】同自動搾乳機における搾乳ロボットの一部を示
す平面図、
【図6】同自動搾乳機における伸縮機構の動きを示した
一部断面側面図、
【図7】同自動搾乳機における伸縮機構を平面方向から
見た一部断面図、
【図8】同自動搾乳機における伸縮機構を動きを示した
正面図、
【図9】本発明の変更実施例に係る自動搾乳機の主要部
を示す搾乳ロボットの一部側面図、
【符号の説明】
1 自動搾乳機 2 エンドエフェクタ 2o ベース部 6 搾乳ロボット 32… 結合部 31… Xリンク部 33… 結合部 30a… 伸縮リンク機構 34… セパレータ部材 E… 遊び 35… 係合部 36… 規制部 37… ワイヤ部材 38… 引張駆動機構 Me… 伸縮機構 Mp… 引張機構 Ph… ホームポジション L リフト機構 H… 乳頭 Ta… ティートカップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 哲郎 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオ ン機械株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−56233(JP,A) 特開 平8−131002(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンドエフェクタのベース部上に支持さ
    れるティートカップを、リフト機構によりホームポジシ
    ョンから上昇させ、当該ティートカップを自動で乳頭に
    装着する搾乳ロボットを備える自動搾乳機において、回
    動自在の結合部を介して結合した複数のXリンク部を、
    回動自在の結合部を介して順次連結した伸縮リンク機構
    により、前記ティートカップと前記ベース部を連結し、
    かつ伸長時に前記ティートカップの角度及び変位を所定
    範囲にわたって許容する伸縮機構と、前記ティートカッ
    プを引張って前記ホームポジションに戻す引張機構を備
    えることを特徴とする自動搾乳機。
  2. 【請求項2】 前記結合部は所定の遊びを有することを
    特徴とする請求項1記載の自動搾乳機。
  3. 【請求項3】 前記伸縮機構はセパレータ部材を介して
    結合した一対の伸縮リンク機構を備えることを特徴とす
    る請求項1記載の自動搾乳機。
  4. 【請求項4】 前記ティートカップには前記ホームポジ
    ションで前記伸縮機構に係合して鉛直に起立する係合部
    を有することを特徴とする請求項1記載の自動搾乳機。
  5. 【請求項5】 前記ベース部と前記伸縮機構間には伸長
    した伸縮機構の傾倒を規制する規制部を有することを特
    徴とする請求項1記載の自動搾乳機。
  6. 【請求項6】 前記引張機構は、前記ティートカップ側
    に先端を結合したワイヤ部材と、このワイヤ部材の他側
    を引張る引張駆動機構を有することを特徴とする請求項
    1記載の自動搾乳機。
JP10162034A 1997-06-12 1998-06-10 自動搾乳機 Expired - Lifetime JP3016141B2 (ja)

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