JPH09275837A - 自動搾乳機のティートカップ装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストダウン及びティートカップ周りの構造の
簡略化と小型化を実現するとともに、ティートカップを
確実に装着することにより装着率を飛躍的に高める。 【解決手段】ティートカップＴを乳頭Ｈの下方に移動さ
せた後、当該ティートカップＴを上昇させて乳頭Ｈに装
着するに際し、ティートカップＴの上昇時に、予め設定
した回転数Ｆ（回転速度）及び径Ｄにより当該ティート
カップＴを公転させる。

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乳
頭に装着する際に用いて好適な自動搾乳機のティートカ
ップ装着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ストールに係留された乳牛に対し
て、搾乳ロボットのエンドエフェクタに支持されるティ
ートカップを自動で装着する機能を有する自動搾乳機は
知られている。例えば、ドイツ特許Ｎｏ．ＤＥ３９３８
０７７Ａ１公報で開示される自動搾乳機では、ティート
カップを乳頭の下方まで移動させた後、光学センサを用
いた検出部により乳頭の位置を正確に検出するととも
に、この検出結果に基づいてティートカップを乳頭の直
下に位置させ、この後、ティートカップを上昇させて乳
頭に装着する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のティートカップ装着方法は、次のような問題点があっ
た。

【０００４】第一に、ティートカップの口径は乳頭より
も若干大きい程度であるため、ティートカップを乳頭の
直下に正確に位置させる必要があるとともに、そのため
の検出部を必要とすることから、コストアップ及びティ
ートカップ周りの構造の煩雑化と大型化を招く。

【０００５】第二に、乳頭は牛体の呼吸等により常時動
いていることから、追従遅れ等によって乳頭がティート
カップからズレてしまうことも少なくないため、ティー
トカップを確実に装着できず、装着率を高めることがで
きない。

【０００６】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、コストダウン及びティート
カップ周りの構造の簡略化と小型化を実現できるととも
に、ティートカップを確実に装着することにより装着率
を飛躍的に高めることができる自動搾乳機のティートカ
ップ装着方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明に
係る自動搾乳機のティートカップ装着方法は、ティート
カップＴを乳頭Ｈの下方に移動させた後、当該ティート
カップＴを上昇させて乳頭Ｈに装着するに際し、ティー
トカップＴの上昇時に、予め設定した回転数Ｆ（回転速
度）及び径Ｄにより当該ティートカップＴを公転させる
ようにしたことを特徴とする。これにより、ティートカ
ップＴの口径は公転する径Ｄの分だけ実質的に大きくな
り、ティートカップＴは確実に装着される。

【０００８】一方、本発明の他の形態により、予め乳頭
Ｈの位置に係わる変動データ、例えば、周囲温度等によ
って変化する呼吸に伴う変動データをデータベースとし
てメモリ部２に記憶し、ティートカップＴを上昇させる
際に、当該ティートカップＴを公転させるとともに、メ
モリ部２に記憶したデータベースに基づいて公転させる
回転数Ｆ（回転速度）及び（又は）径Ｄを最適な大きさ
となるように可変制御することもできる。

【０００９】さらに、本発明の他の形態により、ティー
トカップＴを上昇させる際に、当該ティートカップＴを
公転させるとともに、乳頭Ｈの位置の変動をセンサ部３
により検出し、この検出結果に基づいて公転させる回転
数Ｆ（回転速度）及び（又は）径Ｄを最適な大きさとな
るように可変制御することもできる。

【００１０】

【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。

【００１１】まず、自動搾乳機Ｍを備えるストールＡの
全体構成について、図５及び図６を参照して説明する。

【００１２】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７０…の組
み合わせにより構成し、前部には餌槽７１を一体に有す
るスタンチョンユニット７２を備える。このスタンチョ
ンユニット７２はエアシリンダ７３により前後に移動す
る。また、ストールＡの右後半部には扉７４を付設し、
この扉７４は前端を回動支点として開閉する。なお、７
５は乳牛Ｃの動きを抑制するための踏台である。

【００１３】一方、ストールＡには自動搾乳機Ｍを付設
する。自動搾乳機Ｍは搾乳ロボット５０を備える。搾乳
ロボット５０はストールＡの床面よりも低位の載置面Ｇ
に設置する。搾乳ロボット５０は固定部５１と、この固
定部５１に対して昇降する昇降部５２と、この昇降部５
２の上面から突出した駆動軸部５３と、この駆動軸部５
３に後端側を取付けたアーム機構部５４と、このアーム
機構部５４の先端に支持されるエンドエフェクタ５０Ｈ
を備える。この場合、アーム機構部５４はＬ形アーム５
５及びＩ形アーム５６を連結して構成する。

【００１４】次に、エンドエフェクタ５０Ｈの構成につ
いて、図３及び図４を参照して説明する。

【００１５】１１はＩ形アーム５６の先端に支軸部１２
を介して支持されるエンドエフェクタ５０Ｈのベース部
であり、前面部及び下面部を開放したボックス状に構成
する。そして、このベース部１１には、先端にティート
カップＴ…をそれぞれ支持する四つの移動機構部Ｕａ，
Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄを左右方向（図４において上下方向）
に配設する。なお、図４は右側の移動機構部Ｕａ及びＵ
ｂのみを示すが、左側の移動機構部Ｕｃ及びＵｄも右側
と同様に構成する。この場合、右側の移動機構部Ｕａ及
びＵｂと左側の移動機構部Ｕｃ及びＵｄは左右対称とな
る。

【００１６】移動機構部Ｕａは、大別してＸ方向移動部
１４，Ｙ方向移動部１５及びＺ方向移動部１６により構
成する。

【００１７】Ｘ方向移動部１４はスライダ１７を備え、
このスライダ１７はベース部１１の上板部１１ｕの内面
に固定したレールガイド部１８によりスライド自在に支
持される。この場合、スライダ１７は内部中空のボック
ス形に形成し、スライダ１７の上面に固着したＸ方向に
沿ったリニアレール部１９を、レールガイド部１８にス
ライド自在に装填する。また、Ｘ方向移動部１４にはス
ライダ１７を移動させるＸ方向駆動部２０を備える。Ｘ
方向駆動部２０は上板部１１ｕの内面にヘッド側が水平
軸により回動自在に支持されたエアシリンダ２１を備え
る。そして、エアシリンダ２１のロッド側はスライダ１
７の内部に収容し、ロッド部２２の先端をスライダ１７
の前端部に結合する。よって、エアシリンダ２１を駆動
制御することにより、スライダ１７をＸ方向に移動させ
ることができる。

【００１８】一方、Ｙ方向移動部１５はスライダ１７の
先端に一体に設けた支持板部２３を備え、この支持板部
２３の上にリニアガイド部２４を介してスライドプレー
ト２５をＹ方向へ平行移動自在に取付ける。また、スラ
イドプレート２５をＹ方向に移動させるＹ方向駆動部２
６を備える。Ｙ方向駆動部２６はスライダ１７の外下面
に固定したエアシリンダ２７と、スライドプレート２５
の上下面に配した一対のピニオン２８ｕ，２８ｄを軸部
を介して結合したピニオン部２８と、エアシリンダ２７
のロッド部２９に一体に設けることにより下面側のピニ
オン２８ｄに噛合する駆動ラック部３０と、スライドプ
レート２５に一体に設けることにより上面側のピニオン
２８ｕに噛合する被動ラック部３１を備える。よって、
エアシリンダ２７を駆動制御することにより、スライド
プレート２５をＹ方向に移動させることができる。

【００１９】他方、Ｚ方向移動部１６はＺ方向駆動部３
２を備える。Ｚ方向駆動部３２は鉛直方向に配したエア
シリンダ３３を備え、このエアシリンダ３３はスライド
プレート２５の上面に取付けた公転駆動部４０を介して
支持される。

【００２０】公転駆動部４０は図２に示すように、回転
駆動部４１により回転する回転軸４１ｓに取付けた回転
円盤４２の偏心位置にレバー部材４３の一端を回動自在
に結合するとともに、このレバー部材４３の中間位置に
設けた長孔４４を固定ピン４５に係合させ、このレバー
部材４３の他端にエアシリンダ３３の底面を支持して構
成できる。この場合、回転駆動部４１の回転速度を制御
することにより、エアシリンダ３３（ティートカップ
Ｔ）を公転させる回転数Ｆを変更できるとともに、回転
円盤４２を取換えることにより公転させる径Ｄを変更で
きる。

【００２１】一方、エアシリンダ３３のロッド部３４の
先端にはティートカップＴを支持するカップ支持部３５
を取付ける。この場合、エアシリンダ３３はカップ支持
部３５を上昇させ得る小容量のエアシリンダでよい。ま
た、カップ支持部３５は上側に配したカップホルダ３７
と下側に配したグリッパ部３８を備える。カップホルダ
３７はティートカップＴが遊びを介して挿通する挿通孔
３６を有するとともに、グリッパ部３８は開閉し、閉時
にティートカップＴを把持するとともに、開時にティー
トカップＴの把持を解除する機能を有する。なお、ティ
ートカップＴの外周面にはカップホルダ３７の上面に載
って係止する係止部Ｔｓを有する。

【００２２】以上の構成は移動機構部Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄ
においても同様に構成する。この場合、移動機構部Ｕ
ａ，Ｕｄに対してＵｂ，Ｕｃにおける各部の形状，長
さ，方向等は異なるも基本的な構成及び機能は一致す
る。なお、移動機構部Ｕｂにおける移動機構部Ｕａと同
一機能部分には同一符号を付し、その構成を明確にし
た。

【００２３】次に、本実施例に係るティートカップ装着
方法を含む自動搾乳機Ｍの動作（機能）について、図１
〜図６を参照して説明する。

【００２４】今、ストールＡ内に乳牛Ｃが進入すれば、
扉７４を閉じて乳牛Ｃの識別処理を行う。乳牛ＣはＩＤ
コードを記憶した首輪を掛けており、スタンチョンユニ
ット７２に配設した不図示のコード読取器によりＩＤコ
ードを読取って乳牛Ｃを識別する。また、不図示のスタ
ンチョンバーにより乳牛Ｃを係留する。そして、搾乳ロ
ボット５０を制御し、エンドエフェタ５０Ｈを図６に示
す仮想線位置まで移動させる。このとき移動させる位置
は乳牛Ｃのデータベースに基づいて行う。これにより、
各ティートカップＴ…は対応する乳頭Ｈ…の下方に位置
する。

【００２５】次いで、四つの移動機構部Ｕａ…における
各公転駆動部４０の回転駆動部４１を作動させる。これ
により、回転円盤４２が回転するとともに、レバー部材
４３の一端が回転円盤４２の回転に追従し、この結果、
レバー部材４３の他端、即ち、エアシリンダ３３及びテ
ィートカップＴが公転する。図１はティートカップＴの
公転軌跡を示す。同図中、ＴｏはティートカップＴの口
部を示し、この口部Ｔｏの中心は円Ｋｉの軌跡を通って
公転する。この円Ｋｉの径はティートカップＴの公転す
る径Ｄとなる。

【００２６】これにより、口部Ｔｏの最外郭の軌跡は円
Ｋｏとなり、ティートカップＴの口径は径Ｄの分だけ実
質的に大きくなる。なお、公転させる回転数Ｆ及び径Ｄ
の大きさは予め設定する。設定する回転数Ｆ及び径Ｄの
大きさは一定でもよいし、乳牛Ｃ毎に最適な大きさに設
定してもよい。この場合、回転数Ｆの大きさとしては２
〜１０回転／秒程度に設定できるとともに、径Ｄの大き
さとしては１〜１５ｍｍ程度に設定できる。

【００２７】次いで、Ｚ方向駆動部３２を作動させるこ
とにより、ティートカップＴを上昇させる。この際、テ
ィートカップＴ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ととも
に、ティートカップＴの口径が実質的に径Ｄの分だけ大
きくなっているため、装着は確実に行われる。そして、
接続されたならティートカップＴの上昇を停止する。な
お、ティートカップＴはグリッパ部３８により把持さ
れ、定位置に固定されるため、ティートカップＴの装着
は安定かつ円滑に行われる。

【００２８】他方、ティートカップＴ…が乳頭Ｈ…に接
続されたなら、グリッパ部３８…によるティートカップ
Ｔ…の把持を解除し、Ｚ方向駆動部３２…によりカップ
支持部３５…を下降させる。この際、カップホルダ３７
…は、ティートカップＴ…が所定の遊びを介して挿通す
る挿通孔３６…を有するため、カップホルダ３７…はテ
ィートカップＴ…から円滑に抜脱する。そして、ティー
トカップＴ…の装着が終了したなら搾乳を開始する。

【００２９】なお、図７には公転駆動部４０の変更実施
例を示す。変更実施例に係る公転駆動部４０は回転円盤
４２に公転径可変部４６を設け、公転させる径Ｄを自在
に可変できるようにした。即ち、回転円盤４２に、小型
モータにより回転するピニオン及びこのピニオンにより
進退運動するラック等により構成した軸部移動部４７を
設け、この軸部移動部４７によって軸部４８を回転円盤
４２の径方向に移動できるように構成するとともに、レ
バー部材４３の一端を当該軸部４８に回動自在に結合し
たものである。

【００３０】さらに、図８はこのような公転径可変部４
６を用いた場合の制御系を示す。図中、４９はコンピュ
ータ機能を有するコントローラであり、このコントロー
ラ４９には各種データをデータベースとして記憶するメ
モリ部２及びセンサ部３を接続するとともに、回転駆動
部４１及び軸部移動部４７を接続する。これにより、コ
ントローラ４９はメモリ部２に記憶したデータベース又
はセンサ部３の検出結果に基づいて回転駆動部４１を制
御し、公転させる回転数Ｆを可変できるとともに、軸部
移動部４７を制御して公転させる径Ｄを可変できる。

【００３１】具体的には、予めメモリ部２に、乳頭Ｈの
位置に係わる変動データ、例えば、周囲温度によって変
化する呼吸に伴う変動データをデータベースとして記憶
することにより、その変動データに基づいて、公転させ
る回転数Ｆ（回転速度）及び（又は）径Ｄを最適な大き
さとなるように可変制御できる。この場合、夏場におけ
る乳牛Ｃは、暑さにより呼吸が深く速くなり、乳頭Ｈの
位置の変動も大きくなるため、周囲温度を検出し、温度
が高い場合には、公転させる回転数Ｆを速くするととも
に、径Ｄを大きくする制御を行うことができる。また、
乳頭Ｈの位置の変動をセンサ部３により検出し、この検
出結果に基づいて公転させる回転数Ｆ（回転速度）及び
（又は）径Ｄを最適な大きさとなるように可変制御でき
る。例えば、センサ部３により乳頭Ｈの位置を検出し、
検出した位置の変動が大きい場合には、公転させる回転
数Ｆを速くするとともに、径Ｄを大きくする制御を行う
ことができる。

【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い。
例えば、ティートカップを乳頭の下方まで移動させる
に、データベースを利用した場合を例示したが、センサ
により乳頭の位置を検出し、これに基づいて移動させて
もよい。その他、細部の構成，形状等において、本発明
の精神を逸脱しない範囲で任意に変更できる。

【００３３】

【発明の効果】このように、本発明に係る自動搾乳機の
ティートカップ装着方法は、ティートカップを上昇させ
る際に、予め設定した回転数及び径により当該ティート
カップを公転させるようにしたため、次のような顕著な
効果を奏する。

【００３４】 ティートカップを乳頭の直下に正確に
位置させるための検出部が不要となるため、コストダウ
ン及びティートカップ周りの構造の簡略化と小型化を実
現できる。

【００３５】 ティートカップの口径が公転する径の
分だけ実質的に大きくなるため、乳頭がティートカップ
からズレても、ティートカップを確実に装着することが
でき、装着率を飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動搾乳機のティートカップ装着
方法の作用説明図、

【図２】同ティートカップ装着方法を実施するための公
転駆動部の構成図、

【図３】同自動搾乳機におけるエンドエフェクタの一部
断面側面図、

【図４】同自動搾乳機におけるエンドエフェクタの一部
断面平面図、

【図５】同自動搾乳機を備えるストールの側面図、

【図６】同自動搾乳機を備えるストールの平面図、

【図７】同ティートカップ装着方法を実施するための変
更実施例に係る公転駆動部の一部を示す構成図、

【図８】同ティートカップ装着方法を実施するための変
更実施例に係る制御系のブロック系統図、

【符号の説明】

Ｔ ティートカップ Ｈ 乳頭 Ｄ 径 ２ メモリ部 ３ センサ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティートカップを乳頭の下方に移動させ
   た後、当該ティートカップを上昇させて乳頭に装着する
   自動搾乳機のティートカップ装着方法において、前記テ
   ィートカップを上昇させる際に、予め設定した回転数
   （回転速度）及び径により当該ティートカップを公転さ
   せることを特徴とする自動搾乳機のティートカップ装着
   方法。
2. 【請求項２】 ティートカップを乳頭の下方に移動させ
   た後、当該ティートカップを上昇させて乳頭に装着する
   自動搾乳機のティートカップ装着方法において、予め前
   記乳頭の位置に係わる変動データをデータベースとして
   メモリ部に記憶し、前記ティートカップを上昇させる際
   に、当該ティートカップを公転させるとともに、前記メ
   モリ部に記憶したデータベースに基づいて公転させる回
   転数（回転速度）及び（又は）径を最適な大きさとなる
   ように可変制御することを特徴とする自動搾乳機のティ
   ートカップ装着方法。
3. 【請求項３】 前記変動データは周囲温度等によって変
   化する呼吸に伴う変動データであることを特徴とする請
   求項２記載の自動搾乳機のティートカップ装着方法。
4. 【請求項４】 ティートカップを乳頭の下方に移動させ
   た後、当該ティートカップを上昇させて乳頭に装着する
   自動搾乳機のティートカップ装着方法において、前記テ
   ィートカップを上昇させる際に、当該ティートカップを
   公転させるとともに、前記乳頭の位置の変動をセンサ部
   により検出し、この検出結果に基づいて公転させる回転
   数（回転速度）及び（又は）径を最適な大きさとなるよ
   うに可変制御することを特徴とする自動搾乳機のティー
   トカップ装着方法。