JP3374070B2

JP3374070B2 - 搾乳設備

Info

Publication number: JP3374070B2
Application number: JP08126498A
Authority: JP
Inventors: 河端　　真一; 正彦林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2003-02-04
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11276000A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被搾乳動物が乗っ
て位置する搾乳区画の複数が縦列状態で備えられ、前記
搾乳区画夫々に対して、被搾乳動物の乳頭に装着されて
搾乳する搾乳手段が、前記搾乳区画に位置する被搾乳動
物の乳頭に装着される装着位置と、前記搾乳区画の側方
の退避位置とに位置変更操作自在に設けられ、連係状態
と離脱状態とに切り換え自在な連係手段により前記搾乳
手段に連係されて、前記搾乳手段を前記装着位置に位置
決めする装着手段が設けられた搾乳設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる搾乳設備において、従来は、複数
の搾乳区画を直線状の縦列状態に並べて設け、装着手段
を、各搾乳区画に対応して搾乳手段を操作するための操
作位置に位置させられる状態で、複数の搾乳区画が並ん
だ列方向に移動操作されるように設けていた。そして、
装着手段が、各操作位置において、連係手段によって搾
乳手段に連係されて、その搾乳手段を装着位置に位置決
めすべく操作するように構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
搾乳設備では、装着手段が搾乳手段を操作するために移
動する距離が長くなるため、複数の搾乳手段を操作する
効率が悪く、搾乳処理能力を向上させる上で限界があっ
た。複数の搾乳手段の操作効率の低下は、搾乳区画の設
置数が多くなるほど顕著になる。ちなみに、搾乳手段の
操作効率の低下を抑制するために、縦列状態に並んだ複
数の搾乳区画を複数の区画に区分して、各区画毎に、装
着手段を列方向に移動操作されるように設けて、各区画
の装着手段で各区画の搾乳手段を操作するように構成す
る場合が想定される。しかしながら、装着手段の設置台
数を多くするほど、搾乳手段の操作効率が向上するもの
の、コストアップにつながることになる。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、少ない台数の装着手段で効率よ
く搾乳手段を操作できるようにして、コストパフォーマ
ンスに優れた搾乳設備を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、複数の搾乳区画が、縦列状態で所定の循環
移動軌跡に沿って循環移動駆動されると、各搾乳区画の
搾乳手段は搾乳区画と一体的に循環移動して、順次、循
環移動軌跡の一部に対応させて地上側に設けられた装着
手段における搾乳手段を操作するための操作位置に位置
する。そして、装着手段は、その操作位置に移動してく
る搾乳手段に、順次、連係手段によって連係されてその
搾乳手段を装着位置に位置決め操作する。従って、少な
い台数の装着手段で多数の搾乳手段を効率よく操作する
ことができるようになり、低価格でしかも搾乳処理能力
が高くてコストパフォーマンスに優れた搾乳設備を提供
することができるようになった。

【０００６】請求項２に記載の特徴構成によれば、搾乳
区画は、被搾乳動物が乗降自在な速度で連続的に循環移
動駆動されるので、搾乳区画に対する被搾乳動物の乗降
を効率よく行わせることができる。ちなみに、被搾乳動
物を搾乳区画に乗降させるときに、搾乳区画の循環移動
を一時的に停止させる構成が想定されるが、この構成で
は、搾乳区画に対する被搾乳動物の乗降効率が低下する
とともに、既に搾乳区画に乗っている被搾乳動物にとっ
ては、搾乳区画が停止したり移動したりすることになる
ので、被搾乳動物にストレスを与える虞がある。従っ
て、請求項２に記載の特徴構成によれば、ストレスを与
えることなく被搾乳動物を搾乳区画に対して効率よく乗
降させて、搾乳処理能力を更に向上させることができる
ようになった。

【０００７】請求項３に記載の特徴構成によれば、装着
手段は搾乳区画と同期して移動するので、その状態で
は、装着手段に対して搾乳手段は静止している状態とな
る。そこで、連係手段による装着手段と搾乳手段との連
係操作、及び、装着手段による搾乳手段の位置決め操作
を、速やかに且つ確実に行わせることができる。しか
も、装着手段と搾乳手段とを連係させるための構成、及
び、搾乳手段を位置決めするための構成を簡略化するこ
とができる。ちなみに、装着手段を地上側に固定的に設
置して、その装着手段を、移動している搾乳手段に連係
手段によって連係させたり、移動している搾乳手段に連
係された状態で搾乳手段を位置決めするように構成する
場合が想定される。しかしながら、この場合は、装着手
段と搾乳手段とを連係させるための構成、及び、搾乳手
段を位置決めするための構成が複雑になり、却ってコス
トアップにつながる。従って、請求項３に記載の特徴構
成によれば、本発明を実施するためのコストを低減する
ことができる。

【０００８】請求項４に記載の特徴構成によれば、複数
の搾乳区画が、回転駆動される搾乳台上にその回転軸芯
周りに沿って並置されている。つまり、搾乳台を回転駆
動するように設けるとともに、その搾乳台上に回転軸芯
周りに沿って複数の搾乳区画を並置するだけの簡単な構
成で、複数の搾乳区画を縦列状態で所定の循環移動軌跡
に沿って循環移動駆動するように設けることができる。
従って、請求項４に記載の特徴構成によれば、本発明を
実施するためのコストを低減することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
係る搾乳設備を被搾乳動物としての乳牛に適用した場合
の実施の形態について説明する。図１に、本発明の搾乳
設備を設置した牛舎のレイアウトの一部が示されてい
る。牛から自動的に搾乳する自動搾乳装置Ａを設けた搾
乳場Ｚ１、牛を居住エリア（図示せず）から搾乳場Ｚ１
に導く入場用通路Ｚ２、及び、搾乳が終了した牛を餌場
（図示せず）に導く退場用通路Ｚ３を設けてある。

【００１０】図１に示すように、搾乳設備は、牛が乗っ
て位置する搾乳区画としての搾乳室７の複数を搾乳場Ｚ
１に縦列状態で備え、搾乳室７夫々に対して、牛の乳頭
に装着されて搾乳する搾乳手段としての搾乳器（クラス
ター）Ａａを、搾乳室７に位置する牛の乳頭に装着され
る装着位置と、搾乳室７の側方の退避位置とに位置変更
操作自在に設け、連係状態と離脱状態とに切り換え自在
な連係手段としての連係装置Ｃ（図９参照）により搾乳
器Ａａに連係されて、搾乳器Ａａを前記装着位置に位置
合わせする装着手段としてのセンサロボットＡｂを設け
て構成してある。従って、自動搾乳装置Ａは搾乳器Ａａ
とセンサロボットＡｂとを備えて構成してある。

【００１１】本発明においては、複数の搾乳室７を、縦
列状態で所定の循環移動軌跡に沿って循環移動駆動し、
搾乳器Ａａを搾乳室７と一体的に移動するように設け、
センサロボットＡｂを前記循環移動軌跡の一部に対応さ
せて地上側に設けてある。

【００１２】リング状の搾乳台１を鉛直軸芯周り回転駆
動自在に設け、その搾乳台１の下面に取り付けた環状の
歯車体２に噛み合う状態でギア機構３を設け、そのギア
機構３を台駆動用電動モータ４で駆動することにより、
搾乳台１を回転駆動するようにしてある。内周側柵体５
を、搾乳台１の内周縁に沿って地上に立設し、外周側柵
体６を、搾乳台１の回転軌跡における一部を除いた部分
において搾乳台１の外周縁に沿って地上に立設してあ
る。搾乳台１には、それを周方向に略等間隔で複数（本
実施形態では７区画）に区画するように、径方向に沿う
仕切り用柵体８を立設してある。そして、内周側柵体
５、外周側柵体６及び仕切り用柵体８により、搾乳台１
上に、その周方向に沿って複数（本実施形態では７室）
の搾乳室７を区画形成してある。つまり、複数の搾乳室
７を、回転駆動される搾乳台１上にその回転軸芯周りに
沿って並置してある。

【００１３】搾乳台１は、牛が乗降自在な速度で連続的
に回転駆動するようにし、搾乳台１が１周する間に搾乳
が確実に終了するように、搾乳台１の回転周期を設定し
てある。例えば、牛の搾乳に要する時間は平均で約５分
程度であるので、回転周期は約８分程度に設定してあ
る。

【００１４】外周側柵体６の途切れた部分の両端部夫
々、及び、中央部から搾乳台１の径方向外方に延びる状
態で、通路形成用柵体９を立設して、入場用通路Ｚ２及
び退場用通路Ｚ３を互いに隣接させて形成するととも
に、搾乳室７に対する入口及び出口を互いに隣接させて
形成してある。尚、入場用通路Ｚ２は、搾乳台１の回転
方向（本実施形態では右周り）に対して退場用通路Ｚ３
よりも下手側に位置させてある。入口ゲートＧ１を搾乳
室７への入口に対応する地上に装備し、出口ゲートＧ２
を搾乳室７からの出口に対応する地上に装備してある。
更に、退場用通路Ｚ３の出口側には、牛を前記居住エリ
アへ通じる通路（図示せず）と、前記餌場へ通じる通路
（図示せず）とに振り分ける振り分けゲートＧ３を装備
してある。つまり、詳細は後述するが、振り分けゲート
Ｇ３によって、搾乳室７での搾乳量が所望どおりであっ
た牛は、前記餌場へ通じる通路へ導き、搾乳室７での搾
乳量が所望の搾乳量以下であった牛は、再度搾乳するた
めに前記居住エリアへ通じる通路へ導くのである。

【００１５】入口ゲートＧ１及び出口ゲートＧ２はエア
ーシリンダ等により開閉操作自在に構成されている。入
口ゲートＧ１は、上下軸心回りで揺動自在な扉型に構成
してある。出口ゲートＧ２は、上下軸心回りで揺動可能
に支承された第１扉ｄ１と、この第１扉ｄ１に上下軸心
回りで揺動可能に支承された第２扉ｄ２とによる２つ折
れ構造の折れ戸に構成してある。出口ゲートＧ２は、そ
の閉じ作動に伴う第２扉ｄ２の移動により、搾乳室７か
らでた牛の臀部を押して前進を促進させるように構成さ
れている〔図３参照〕。

【００１６】又、各ゲートを連係動作させるために、牛
の通過や存否を検出するセンサＳ１，Ｓ２を装備してあ
る。全てのセンサは、投光器と受光器との対で成る光セ
ンサに構成され、光軸を遮ること、又は光軸が再開され
ることによって検出作動するものである。

【００１７】入口センサＳ１は、閉じ状態にある入口ゲ
ートＧ１の遊端部に相当する箇所と、入口ゲートＧ１の
基端部よりも入場用通路Ｚ２の通路手前側とに亘るよう
に斜め配置されている。出口センサＳ２は、閉じ状態に
ある出口ゲートＧ２の遊端部に相当する箇所と、出口ゲ
ートＧ２の基端部よりも退場用通路Ｚ３の通路手前側と
に亘るように斜め配置されている。

【００１８】次に、図２及び図３を参照して、各センサ
と各ゲートとの連係動作について説明する。図２におい
て、一点鎖線にて示すように、縦列状態で回転駆動され
る複数の搾乳室７のうち、牛を入室させるべき搾乳室７
が入口ゲートＧ１に対して所定の入口ゲート開き作動位
置に位置するとき（例えば、搾乳室７の先端が入口ゲー
トＧ１の基端部付近に位置するとき）に、入口ゲートＧ
１が開く。続いて、実線にて示すように、牛が入口セン
サＳ１を通過して搾乳室７に牛が入り、首に装着した発
信装置であるタグ（図示せず）から発信される固体情報
を搾乳台１に設置した受信装置Ｔが検出すると、入口ゲ
ートＧ１が閉じられる。そして、搾乳室７において自動
搾乳装置Ａでの搾乳が開始される。牛を入室させるべき
搾乳室７が前記入口ゲート開き作動位置に位置する毎
に、順次、上述のように入口ゲートＧ１の開閉作動が実
行されて、牛が搾乳室７に入室する。

【００１９】次に、図３において、実線にて示すよう
に、縦列状態で回転駆動される複数の搾乳室７のうち、
搾乳が終了して牛を退室させるべき搾乳室７が出口ゲー
トＧ２に対して所定の出口ゲート開き作動位置に位置す
るとき（例えば、搾乳室７の先端が閉じ状態にある出口
ゲートＧ２の遊端部付近に位置するとき）に、出口ゲー
トＧ２が開く。続いて、一点鎖線にて示すように、牛が
退場用通路Ｚ３に進み、このとき、牛の通過で遮られた
出口センサＳ２が再び初期状態に戻ることに連係して、
折り畳まれた状態で開いている出口ゲートＧ２が閉じ作
動し、第２扉ｄ２が牛の臀部を後押しして前進を促進さ
せる機能が発揮されるようにしてある。牛を退室させる
べき搾乳室７が前記出口ゲート開き作動位置に位置する
毎に、順次、上述のように出口ゲートＧ２の開閉作動が
実行される。

【００２０】牛が退室した搾乳室７が更に回転して前記
入口ゲート開き作動位置に位置すると、上述のように入
口ゲートＧ１の開閉作動が実行されるようになってい
て、複数の搾乳室７に空室が生じることなく牛を入室さ
せて、効率よく搾乳できるようにしてある。

【００２１】自動搾乳装置Ａの構造について説明する。
図４〜図８に示すように、乳頭に装着可能な４個のティ
ートカップ５０を先端に備えた腰折れアーム５１を搾乳
室７の右側方（搾乳台１の回転方向に向かって搾乳台１
の径方向に沿う方向に左右方向とする）に備えて構成さ
れる搾乳器（クラスター）Ａａと、搾乳室７において所
定の搾乳姿勢になった牛の４箇所の乳頭をセンシングし
てティートカップ５０を夫々に対応する乳頭の真下に位
置合せするためのセンサロボットＡｂとを備えて構成さ
れている。

【００２２】図４，図５に示すように、搾乳器Ａａは、
ティートカップ５０を備えた先端アーム５１ａと、この
先端アーム５１ａと搾乳室７の右側方に固着された支持
体５４とに架設される基端アーム５１ｂとから成る腰折
れリンク５１と、２個の復帰用シリンダ５２，５３とで
構成されている。ティートカップ５０は外側がゴム材で
覆われており、そのゴム材上下の突出部分に上リンク６
３ａとこれより長さの短い下リンク６３ｂとで成る不等
辺リンク機構６３を介して先端アーム５１ａに支持する
とともに、先端アーム５１ａと下リンク６３ｂとに亘っ
て昇降シリンダ６４を架設してある。

【００２３】図８に示すように、上リンク６３ａ及び下
リンク６３ｂ夫々の先端部に筒体８１を延設し、各リン
ク６３ａ，６３ｂの先端とティートカップ５０とを、途
中にコイルバネ部８２ａを備え且つ筒体８１内に位置さ
せたワイヤ８２により、コイルバネ部８２ａが収縮側に
付勢される状態で接続して、コイルバネ部８２ａの付勢
力により、ティートカップ５０を各リンク６３ａ，６３
ｂの先端に接当させて支持してある。つまり、ティート
カップ５０が牛に蹴られることにより発生する応力をコ
イルバネ部８２ａが伸びることにより吸収して、搾乳器
ＡａやセンサロボットＡｂの故障が防止される。

【００２４】基端アーム５１ｂは、昇降機構６６を介し
て平行昇降可能に支持体５４に支持されており、基端シ
リンダ５３も連動して昇降可能となるよう、支持体５４
に立設されたバー６７に上下スライド自在に嵌装してあ
る。

【００２５】４個のティートカップ５０は、牛の乳頭の
配列状態に合せて前側が横に広い台形状に配置されてお
り、この配置状態は基本的に固定されている。しかしな
がら、上下のリンク６３ａ，６３ｂと先端アーム５１ａ
との連結部に介装されたゴムブッシュ（図示せず）、及
びティートカップ５０を覆うゴム部材の弾性によって、
ティートカップ５０の位置及び姿勢には融通が持たされ
ており、かつ、ティートカップ５０上端の開口部が上拡
がり形状（図４参照）であることから、４個の乳頭の相
対位置が標準状態から多少ズレていてもティートカップ
５０の嵌着が可能となっている。この構造は、乳頭の相
対位置が基本的に牛毎でそう大きくは違わないことによ
って可能となっている。

【００２６】又、ティートカップ５０が乳頭に装着され
ると、それが次のティートカップ５０装着のための支持
基準体となり、その装着されたティートカップ５０はあ
まり動かない方が次のカップ装着の成功率を改善できる
点で都合が良い。そこで、ティートカップ５０の乳頭へ
の装着に伴って、前記のゴムブッシュによる融通を少な
くする機構（例えば、電磁マグネットを連結部に埋込ん
でおき、通電すれば上下のリンク６３ａ，６３ｂと先端
アーム５１ａとがリジッド状態になる、等）が設けてあ
り、カップ装着の確実性を強化してある。この搾乳器Ａ
ａは、先端シリンダ５２と基端シリンダ５３との伸縮駆
動により、搾乳室７の右側方に退避した退避位置から、
搾乳室７の左右中央に突出した搾乳位置（乳牛の下腹
部）に亘ってティートカップ５０の姿勢を変えずに移動
できるようにしてある。尚、６５はセンサロボットＡｂ
連係用の被装着部である。

【００２７】図６，図７に示すように、センサロボット
Ａｂは、２個のラフセンサ５５，５５と１個のスキャナ
ー（ファインセンサに相当）５６とを備えた先端平行四
連リンク５７と、これと枠筒６９下部の上下突出板６９
ａ，６９ｂとに亘る基端平行四連リンク５８と、第１及
び第２シリンダ６０，６１等から構成されている。枠筒
６９は、モータ７０ａとネジ軸７０ｂとで成る上下移動
機構７０によって昇降移動可能に支柱５９に嵌装される
とともに、その支柱５９は、一対の移動用レール６２上
を転動移動可能な台車６８上に支持されている。尚、下
突出板６９ｂの延長部を、台車６８に立設した支持バー
６８ａに上下スライド自在に嵌装して枠筒６９の回り止
めを行っている。

【００２８】一対の移動用レール６２は、リング状の搾
乳台１の内側の地上で、入口ゲートＧ１に対して搾乳台
１の回転方向の下手側の近くの箇所において、搾乳台１
の回転軌跡の一部に相当する区間に対応させて、その回
転軌跡に沿って敷設されている。図中の８３は、台車６
８に回動自在に支持された駆動輪８４を回動駆動して、
台車６８を往復移動操作する、換言すれば、センサロボ
ットＡｂを往復移動操作するロボット移動操作用モータ
である。ロボット移動操作用モータ８３は、台車６８を
搾乳台１の回転方向と同方向に前進移動させるときは、
台車６８が搾乳台１と同期する状態で移動し、且つ、台
車６８を搾乳台１の回転方向とは反対方向に後進移動さ
せるときは、台車６８が前進移動よりも速い速度で移動
するように作動されるように構成されている。従って、
ロボット移動操作用モータ８３は、搾乳台１の回転軌跡
の一部に対応する区間において、センサロボットＡｂを
搾乳台１の移動方向と同方向側へは搾乳台１と同期させ
る状態で前記回転軌跡に沿って往復移動操作する同期移
動操作手段として機能する。

【００２９】第１シリンダ６０の伸縮動によって基端平
行四連リンク５８を枠筒６９に対して左右移動可能であ
るとともに、第２シリンダ６１の伸縮動によって先端平
行四連リンク５７を基端平行四連リンク５８に対して左
右移動可能であり、図７に示すように各センサ５５，５
６の台車６８に対する姿勢を変えずに、搾乳室７の右横
に退避した退避位置から、搾乳室７の左右中央に突出し
た搾乳位置（乳牛の下腹部）に亘って横移動可能であ
る。ラフセンサ５５，５５は位置固定であるが、スキャ
ナー５６は、上アーム５６ａと下アーム５６ｂとで成る
四連リンク、及び下アーム５６ｂに作用するモータ機構
７１とにより、上下移動可能に先端平行四連リンク５７
に支持されるとともに、電動モータ等によって受台５６
ｃに対して上下軸心回りで回転可能に構成されている。
尚、７２は搾乳器Ａａ連係用の装着部である。

【００３０】ここで、搾乳器ＡａとセンサロボットＡｂ
とを連係状態と離脱状態とに切り換え自在に連係する連
係手段としての連係装置Ｃについて説明する。図９に示
すように、連係装置Ｃは、搾乳器Ａａ側に設けた被装着
部６５と、センサロボットＡｂ側に設けた装着部７２を
備えて構成されている。被装着部６５は、一対の引掛け
部６５ａ，６５ａと一対の突起ガイド６５ｂ，６５ｂと
を備えて構成され、装着部７２は、腰折れリンク７３で
相対連結された一対の係合片７２ａ，７２ａを枢支可能
に垂設するとともに、ソレノイド７４で出退操作可能な
ロッド７５の下端を腰折れリンク７３の中央リンク片７
３ａに連結して構成されている。係合を解除するには、
ソレノイド７４を伸長動させれば良い。従って、図９
（イ）に示すように、装着部７２と被装着部６５とが横
方向で位置合せされた状態で、センサロボットＡｂ全体
を下降移動すると、係合片７２ａが突起ガイド６５ｂに
誘導され、図９（ロ）に示すように、２箇所において係
合片７２ａ先端と引掛け部６５ａとが係合し、搾乳器Ａ
ａとセンサロボットＡｂとが合体するのである。

【００３１】次に、自動搾乳装置Ａの作用を、図１０〜
図１５を参照して説明する。先ず、センサロボットＡｂ
が、移動用レール６２における搾乳台１の回転方向とは
反対側端部に移動して、搾乳室７の内側方において、搾
乳器Ａａの位置よりも高い位置に位置する状態の待機状
態で待機している状態で、操作対象の搾乳室７の搾乳器
Ａａが所定の基準位置（例えば、センサロボットＡｂと
横並び状態となる位置）に移動してくると、センサロボ
ットＡｂを搾乳台１と同期状態で前進移動操作し、続い
て、餌箱３６をその牛に適合した量後退させて所定の搾
乳姿勢に操作する。このとき、餌箱３６の後退移動終了
に伴って、センサロボットＡｂが左横に移動し、かつ、
下方移動することによってセンサロボットＡｂが搾乳器
Ａａに合体する（図１１参照）。

【００３２】合体された自動搾乳装置Ａは、センサロボ
ットＡｂの第１及び第２シリンダ６０，６１を駆動して
の概略の横移動でティートカップ５０を牛の下腹部に移
動し、それから、ラフセンサ５５，５５を用いて第４乳
頭Ｔ４（リファレンスティート）を検出し、各々のティ
ートカップ５０を対応する乳頭の下方となるように第１
及び第２シリンダ６０，６１を駆動制御して（搾乳器Ａ
ａの２個のシリンダ５２，５３は追従移動する）概略の
位置合せを行う。次に、モータ機構７１を駆動してスキ
ャナー５６を持上げ、上下方向でも乳頭の間に位置さ
せ、かつ、駆動回転させながら４箇所の乳頭位置センシ
ングを行う（図１２，図１３参照）。

【００３３】スキャナーによる精密センシング（乳頭位
置計測）が終了し、各ティートカップ５０が各乳頭の真
下に位置合せされると、先ず第１乳頭Ｔｅ１のティート
カップ５０の装着トライが開始され（図１４）、それか
ら第２，第３、及び第４乳頭Ｔｅ２，Ｔｅ３，Ｔｅ４の
装着が行われる。４個のティートカップ５０の乳頭への
装着が完了すると、装着部７２と被装着部６５との係合
が解かれてセンサロボットＡｂが少し持上がり、センサ
ロボットＡｂは退避位置に戻り、更に、前進移動よりも
速い速度で後進移動して、前記待機状態に戻り、その待
機状態で、次の操作対象の搾乳室７の搾乳器Ａａが前記
基準位置にまで移動してくるまで待機する。

【００３４】センサロボットＡｂが退避位置に戻ると、
昇降機構６６が上昇駆動されるとともに、昇降シリンダ
６４が短縮駆動されてティートカップ５０を基軸として
搾乳器Ａａが持上がり、ティートカップ５０の姿勢を乳
頭に適した状態に矯正する（図１５）。それから、搾乳
が開始されるのである。

【００３５】つまり、図１４に示されるようにティート
カップ５０は下方位置では乳頭への嵌まり易さを優先し
て、ほぼ垂直に起立した姿勢となっているが、不等辺リ
ンク機構６３での上昇移動が揺動上昇と似た状態となっ
てやや後傾姿勢になり、乳頭を少し捩じる状態となるの
で、搾乳器Ａａ本体の持上げにより、ティートカップ５
０を後傾姿勢からほぼ垂直な起立姿勢に戻すように構成
されている。又、先端が少し前に寄る乳頭の後傾姿勢に
合せてティートカップ５０の下方位置での姿勢を設定
し、上昇による顕著な後傾姿勢を元の僅かな後傾姿勢に
戻すように設定すればより好都合である。搾乳器Ａａ本
体を後から持上げ移動させるのは、ティートカップ５０
の装着完了に伴って、合体しているセンサロボットＡｂ
を側方に逃がし移動させるために必要な上下空間を確保
する点でも意味がある。

【００３６】スキャナー５６によるセンシング（乳頭位
置計測）について説明する。スキャナー５６は送信及び
受信機能の双方を備え、送信した超音波の反射波を受信
することで物体の存在と大きさ及び位置を計測するもの
であり、図１３に示すように、そのスキャナー５６を４
個の乳頭のほぼ中央位置において回転させることで、４
個の乳頭の位置計測を行う。具体的には、図２１に示す
ように、牛の後脚Ｌｅ、藁クズＳｔ、乳頭Ｔｅ、乳房Ｕ
ｄが計測対象域に存在しているとする。そして、図２３
に示すように、反射波の受信によるスキャナー５６と物
体との距離Ｄｉとその基準位置からの角度Ａｎとが順次
記録されるのであるが、反射波が来ないとき（データが
無いとき）には０（零）が検出されるようになっている
とする。

【００３７】スキャナー５６の回転が始まり、先ず後脚
Ｌｅの存在及びその距離ｌ_L1〜ｌ_Lnと、角度θ_L1〜θ_Ln
が検出される。次に、藁クズの存在及びその距離ｌ_S1〜
ｌ_Snと、角度θ_S1〜θ_Snが検出され、それから、乳頭Ｔ
ｅの存在及びその距離ｌ_T1〜ｌ_Tnと、角度θ_T1〜θ_Tn、
乳房Ｕｄ存在及びその距離ｌ_U1〜ｌ_Unと、角度θ_U1〜θ
_Unが順次検出される。又、予め測定された牛毎の乳頭位
置データから、おおよその乳頭存在エリアであるx0,x1
・y0,y1 で囲まれた四角形のウィンドウＷｉが定めてあ
り、このウィンドウＷｉ内に物体が存在するか否かと、
乳頭としての太さ及びスキャナーからの距離が適切であ
るかどうかで総合的に判断する。

【００３８】すなわち、図２２に示すアルゴリズムのよ
うに、検出された距離と角度のデータの下記〔数１〕に
より算術平均を各物体毎に求め（ステップ＃ａ）、

【００３９】

【数１】算術平均：ｌ_Av＝ｌ₁＋…ｌ_n／ｎ，θ_AV＝θ
₁＋…θ_n／ｎ

【００４０】次いで、その求められた値が所定範囲にあ
るか否か？、及びその物体が所定のウィンドウＷｉ内に
存在するか否か？を比較し（ステップ＃ｂ）、双方の条
件が共に満足すれば乳頭Ｔｅであると見なし、いずれか
一方でも満足しないと乳頭Ｔｅ以外のものであると見な
すように制御されるのである。尚、図１３に示すよう
に、平面図で右後のものが第１乳頭Ｔｅ1 であり、そこ
から時計回り方向に順次、第２〜第４乳頭Ｔｅ2 〜Ｔｅ
4 に設定されている。ラフセンサ５５で検出されるの
は、右前の第４乳頭Ｔｅ4 である。

【００４１】次に、図１６に基づいて、搾乳設備の制御
構成について説明する。搾乳設備全体の制御を司る主制
御装置１０には、入口センサＳ１、出口センサＳ２、搾
乳台１の回転位置を検出する位置センサ１１、及び、受
信装置Ｔ夫々の検出情報が入力され、それらの入力情報
に基づいて、台駆動用モータ４、入口ゲートＧ１、出口
ゲートＧ２、餌箱３６、センサロボットＡｂ及びロボッ
ト移動操作用モータ８３夫々の作動を制御する。尚、位
置センサ１１は、各搾乳室７の搾乳器Ａａが前記基準位
置に位置すること、各搾乳室７が前記入口ゲート開き作
動位置に位置すること、及び、各搾乳室７が前記出口ゲ
ート開き作動位置に位置することを検出するように構成
されている。又、各搾乳器Ａａにはそれを制御する搾乳
器制御装置１２を備えさせてあり、各搾乳器制御装置１
２と主制御装置１０との間では、主制御装置側の通信装
置１３及び搾乳器側の通信装置１４を介して、制御情報
を無線通信するように構成されている。

【００４２】次に、搾乳室７に牛が入ってから出るまで
の自動搾乳装置Ａの作動全体のアルゴリズム、つまり、
制御装置１０，１２の制御手順を図１７〜図２０を用い
て説明する。先ず、入口ゲートＧ１を開け（ステップ＃
１）、入口センサＳ１による牛の通過完了か否かでもっ
て牛が搾乳室７に入ったか否かを検出し（ステップ＃
２）、通過すれば入口ゲートＧ１を閉じる（ステップ＃
３）。搾乳室７で受信装置Ｔがタグから発信される固体
情報を受信して検出作動すると（ステップ＃４）、その
牛が前回の搾乳時間から設定時間（４時間）以上経過し
ているか否かが判断され、設定時間経過していなけれ
ば、搾乳を実行しないで、ステップ＃２８に移行し、振
り分けゲートＧ３を前記居住エリア側へ切り換え牛を前
記居住エリアに戻す（ステップ＃４８）。設定時間以上
経過している場合には、予め入力されているその牛の情
報のうちの体格データ等が出力され（ステップ＃５）、
餌箱３６がその牛に見合った距離で後退操作される（ス
テップ＃６）。この場合、牛の首に巻回装備された首輪
状のタグ（図示せず）を大きめの輪として、重い発信装
置部分が必ず下にくるように構成しておけば、受信装置
Ｔによる検出ができない事態を避けられるようになる。

【００４３】餌箱３６が後退して牛が搾乳姿勢になる
と、センサロボットＡｂが搾乳器Ａａに合体するべく移
動作動し（ステップ＃７）、合体が完了する（ステップ
＃８）と、予め入力されているその牛の情報のうちの乳
頭位置データが出力され（ステップ＃９）、その予備デ
ータに基づいて合体した自動搾乳装置Ａが牛の下腹部に
移動する（ステップ＃１０）。それから、ティートカッ
プ５０の装着作動が始まるのであるが、ここで、Ｒ：一連の装着作動のトライ回数（最高５回）Ｎ：乳頭の番号（１〜４）Ｓｃ：スキャナーのセンシングトライ回数（最高２
回）Ｔｃ：ティートカップ上昇移動（キャッチアップ）の
トライ回数（最高２回）と定義する。

【００４４】先ず、Ｒ＝０，Ｎ＝１にセットされ（ステ
ップ＃１１）、そして、スキャナー５６による計測初期
位置ではＳｃ＝０にセットされた状態（ステップ＃１
２）で、ラフセンサ５５による第４乳頭（リファレンス
ティート）の検出作動が行われる（ステップ＃１３）。
第４乳頭が検出されると（ステップ＃１４）、前回の装
着成功時の乳頭位置データがあれば（ステップ＃１
５）、そのデータのみに基づいてティートカップ５０の
精密な位置合せ移動が行われ（ステップ＃１６）、それ
からキャッチアップ作動して（ステップ＃１７）、ティ
ートカップ５０の乳頭装着に伴うセンサ（図示せず）の
乳頭検出作動に基づき、装着成功か否かの判断を行う
（ステップ＃１８）。

【００４５】装着成功（センサ作動）すれば、次の乳頭
（第２〜４乳頭）のキャッチアップトライ（ステップ＃
１９）へと移行し、装着が失敗に終わると初めてスキャ
ナー５６による乳頭検出作動（ステップ＃２０）へと移
行する。４個のティートカップ５０の乳頭装着が終了す
る（ステップ＃２１）と、センサロボットＡｂと搾乳器
Ａａとの合体が解除され（ステップ＃２２）、搾乳器Ａ
ａによる搾乳が開始される（ステップ＃２３）。

【００４６】搾乳が進行して、分当たりの搾乳量（ト−
タル量）が 0.2ｌ/minを下回ると（ステップ＃２４）、
ティートカップ５０の装着が解除されるとともに搾乳器
Ａａが退避移動し（ステップ＃２５）、その時点でその
牛の全搾乳量が予測乳量（過去のデータ等に基づいて予
め予測できている）の８割以上か、それ未満かを判断し
（ステップ＃２６）、８割以上あれば、振り分けゲート
Ｇ３を餌場側に切換え（ステップ＃２７）、牛を前記餌
場に移動させ、満たない場合は振り分けＧ３を前記居住
エリア側へ切換え（ステップ＃２８）、もう一度搾乳を
行うべく牛を居住エリアに戻す。

【００４７】一方、ステップ＃１８での乳頭装着失敗後
に伴うスキャナー５６の乳頭検出作動（ステップ＃２
０）により、４個のティートカップ５０の位置計測が行
われ（ステップ＃２９）、計測が終了すればＴｃ＝０に
設定された状態（ステップ＃３０）で、ラフセンサ５５
で第４乳頭の位置検出を連続して行うことで牛が動いて
いるか否かを検出する（ステップ＃３１）。つまり、第
４乳頭の位置が変化すれば牛が動いており、変化しなけ
れば静止していることが判断でき（ステップ＃３２）、
動いておれば静止するまで待つ。このとき、所定時間が
経過すれば牛の動きをカット（動いていないと見なすこ
と）するようにしても良い。

【００４８】そして、静止しておれば第２乳頭Ｔｅ2 と
第３乳頭Ｔｅ3 との前後間隔Ｌ1 、及び、第１乳頭Ｔｅ
1 と第３乳頭Ｔｅ3 との斜め間隔Ｌ2 とを算出し（図１
３参照）、かつ、これらの値と予め設定（標準範囲の最
低値）された前後間隔Ｌ10と斜め間隔Ｌ20とを比較し
（ステップ＃３３）、測定値が小であれば通常の装着順
序（ステップ＃３４）が、大であれば異なる装着順序
〔第３乳頭Ｔｅ3 に対応するティートカップ５０の装着
自由度が高い第３乳頭Ｔｅ3 から始める〕（ステップ＃
３５）が夫々行われる。

【００４９】次いで、その選択された順序に基づいてテ
ィートカップ５０がキャッチアップ作動（ステップ＃３
６）し、装着の成否を判断し（ステップ＃３７）、成功
すれば次の乳頭（第２〜４乳頭）のキャッチアップトラ
イ（ステップ＃３８）へと移行する。４箇所全ての装着
が済んだか否か判断し（ステップ＃３９）、装着成功で
あれば、センサロボットＡｂと搾乳器Ａａが合体するス
テップ＃２２に合流する。

【００５０】ステップ＃３７で否となると、再びキャッ
チアップトライを行い（ステップ＃４０）、そのトライ
回数の判断を行い（ステップ＃４１）、２回未満であれ
ばステップ＃３２に戻り、２回以上でも未装着であれ
ば、ラフセンサ５５の機能により、その時点で牛が動い
ているか否かを判断する（ステップ＃４２）。その結
果、牛が動いておればその状態において２回以下のキャ
ッチアップ作動に１分以上費やしているか否かを検出し
（ステップ＃４３）、１分に達すると牛が動き過ぎてこ
のままでは無理であると見なし、スキャナー５６による
センシング回数の１回増しを行い（ステップ＃４４）、
その回数が２回以下かどうかを判断し（ステップ＃４
５）、２回以下であればもう一度ステップ＃２０に戻っ
てスキャナー５６のセンシングからやり直す。

【００５１】センシング回数が３回目であれば、ラフセ
ンサ５５による第４乳頭Ｔｅ4 検出から始まるセンシン
グ全体のトライ回数の１回増しを行い（ステップ＃４
６）、その回数が５回以下かどうかを判断し（ステップ
＃４７）、５回以下であればステップ＃１３に戻ってラ
フセンサ５５のセンシング作動からやり直し、６回目で
あれば装着失敗と見なし、ステップ＃２８に移行し、牛
を居住エリアに戻すようにする。

【００５２】自動搾乳装置Ａは、ティートカップ５０の
一連の装着作動が自動的に行われる自動装着モードと、
その一連の装着作動を人為操作で行う人為操作モードと
を切換え可能に構成され、人為操作モードに切換える
と、搾乳器Ａａの移動、及びティートカップ５０の乳頭
Ｔｅ1 〜4 への持上げ移動等は全て手動で行うことにな
る。

【００５３】主制御装置１０には、スキャナー５６によ
る乳頭位置計測情報を更新しながら記憶する制御プログ
ラムが備えられ、図１８におけるステップ＃１６での
「前回での成功データ」が取り込まれているのである。
つまり、成功データの有無に基づいてステップ＃１５の
判断がされるのであり、ティートカップ５０の装着成功
時におけるスキャナー５６による乳頭位置計測が行われ
る毎に、その最新成功データのみが記憶されるのであ
る。「手動モード」にて、人為操作でティートカップ５
０を乳頭に嵌め込まれた場合でも、それは装着成功と見
なしてその成功データが取り込まれるようにしておけば
好都合である。

【００５４】〔別実施形態〕（イ）複数の搾乳室７を縦列状態で所定の循環移動軌
跡に沿って循環移動駆動するための具体構成は、上記の
実施形態において例示した構成に限定されるものではな
い。例えば、各搾乳室７を地上側に対して移動操作自在
に構成して、そのような搾乳室７の複数を縦列状態で無
端状に連結して、その連結状態で循環駆動するように構
成してもよい。搾乳室７を地上側に対して移動操作自在
にするための具体構成としては、例えば、搾乳室７に遊
転車輪を設ける構成を採用することができる。そして、
複数の搾乳室７のうちの１つに対して、遊転車輪を回転
駆動するためのアクチュエータを設けて、そのアクチュ
エータを設けた搾乳室７によって、他の搾乳室７を牽引
するように構成することができる。この場合、循環移動
軌跡としては、円に限定されるものではなく、楕円を含
む種々の軌跡を適用することができる。

【００５５】（ロ）上記の実施形態においては、地上
側に設置した内周側柵体５及び外周側柵体６を用いて、
搾乳台１上に複数の搾乳室７を区画するように構成する
場合について例示した。これに代えて、搾乳室７を区画
するための柵等を全て搾乳台１上に設ける構成を採用す
ることができる。但し、この場合は、入口ゲートＧ１及
び出口ゲートＧ２は、複数の搾乳室７夫々に設けること
になる。

【００５６】（ハ）センサロボットＡｂを地上側に固
定的に設置して、そのセンサロボットＡｂを連係装置Ｃ
にて搾乳器Ａａに連係させて、その搾乳器Ａａを装着位
置に位置決めする間は、搾乳台１の回転駆動を停止させ
るようにしてもよい。

【００５７】（ニ）センサロボットＡｂを、搾乳室７
の循環移動軌跡における複数カ所において、その循環移
動軌跡の一部に対応させて設け、前記複数カ所の夫々
に、搾乳室７に対する被搾乳動物の乗降部を設けてもよ
い。この場合、搾乳室７の循環移動軌跡を複数の区画に
区分して、各区画毎に、搾乳室７に対して被搾乳動物を
乗降させて搾乳処理を行うことができるので、搾乳処理
能力を一層向上させることができる。

【００５８】（ホ）上記の実施形態では、被搾乳動物
の一例として牛に適用する場合について例示したが、牛
以外の山羊やその他の動物に適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の搾乳設備を設置した牛舎レイアウトの
一部を示す平面図

【図２】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図

【図３】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図

【図４】搾乳器を示す側面図

【図５】搾乳器を示す平面図

【図６】センサロボットを示す側面図

【図７】センサロボットを示す平面図

【図８】ティートカップの支持構成を示す一部切り欠き
側面図

【図９】装着部と非装着部の構造を示す一部切欠きの側
面図

【図１０】搾乳器とセンサロボットとの待機状態での横
並び状態を示す平面図

【図１１】センサロボットの下降による合体作動を示す
要部の側面図

【図１２】スキャナーのセンシング状態を示す要部の側
面図

【図１３】ラフセンサ及びスキャナーによるセンシング
状態を示す要部の平面図

【図１４】ティートカップのキャッチアップトライを示
す側面図

【図１５】ティートカップ装着後の搾乳器持上げ状態を
示す側面図

【図１６】搾乳設備の制御構成を示すブロック図

【図１７】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
１を示す図

【図１８】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
２を示す図

【図１９】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
３を示す図

【図２０】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
４を示す図

【図２１】スキャナーによる計測原理を示す平面図

【図２２】スキャナーによる乳頭検出のアルゴリズムを
示す図

【図２３】スキャナーによる乳頭検出データの解析原理
を示す図

【符号の説明】

１搾乳台７搾乳区画８３同期移動操作手段Ａａ搾乳手段Ａｂ装着手段Ｃ連係手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01J 5/00 - 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被搾乳動物が乗って位置する搾乳区画の
複数が縦列状態で備えられ、前記搾乳区画夫々に対して、被搾乳動物の乳頭に装着さ
れて搾乳する搾乳手段が、前記搾乳区画に位置する被搾
乳動物の乳頭に装着される装着位置と、前記搾乳区画の
側方の退避位置とに位置変更操作自在に設けられ、連係状態と離脱状態とに切り換え自在な連係手段により
前記搾乳手段に連係されて、前記搾乳手段を前記装着位
置に位置決めする装着手段が設けられた搾乳設備であっ
て、前記複数の搾乳区画が、縦列状態で所定の循環移動軌跡
に沿って循環移動駆動され、前記搾乳手段が前記循環移動軌跡の内側方に前記搾乳区
画と一体的に移動するように設けられ、前記装着手段が前記循環移動軌跡の内側で前記循環移動
軌跡の一部に対応させて地上側に設けられている搾乳設
備。
【請求項２】前記搾乳区画は、被搾乳動物が乗降自在
な速度で連続的に循環移動駆動される請求項１記載の搾
乳設備。
【請求項３】前記循環移動軌跡の一部に対応する区間
において、前記装着手段を前記搾乳区画の移動方向と同
方向側へは前記搾乳区画と同期させる状態で前記循環移
動軌跡に沿って往復移動操作する同期移動操作手段が設
けられている請求項２記載の搾乳設備。
【請求項４】前記複数の搾乳区画が、回転駆動される
搾乳台上にその回転軸芯周りに沿って並置されている請
求項１〜３のいずれか１項に記載の搾乳設備。