NL2015356B1 - Melkrobot met cilindersysteem. - Google Patents

Abstract

Een melkrobot voor het volautomatisch melken van melkdieren omvat ten minste één beweegbaar onderdeel en een cilinder ingericht voor ondersteunen van een beweging van het onderdeel, welke cilinder een cilinderwand met een beluchtingsopening alsmede een in en uit de cilinder schuifbare cilinderstang heeft, waarbij de cilinderwand ten minste één variabel volumedeel omgeeft, welk volumedeel vrij is van drukfluïdumaansluitingen voor verplaatsen van de cilinderstang en voorts is ingericht om via genoemde opening nagenoeg in drukevenwicht te blijven met een omgeving van de cilinder, waarbij er op de cilinderwand rondom genoemde beluchtingsopening een gasopvanginrichting is aangesloten, die een veranderbaar volume heeft en die samen met het variabele volumedeel een luchtdicht gasvolume vormt. Aldus is het mogelijk om het variabele volumedeel op nagenoeg omgevingsdruk te houden, zodat er bij in- en uitschuiven van de ciilinderstang geen onnodige tegendruk ontstaat in de cilinder, hetgeen de werking betrouwbaarder maakt. Tevens zal er minder tot geen uitwisseling van gas, vuil en dergelijke met de omgeving plaatsvinden, zodat de cilinder een betere levensduur en betrouwbaarheid krijgt.

Description

Melkrobot met cilindersysteem

De uitvinding heeft betrekking op melkrobot voor het volautomatisch melken van melkdieren, omvattende ten minste één beweegbaar onderdeel en een cilinder ingericht voor ondersteunen van een beweging van het onderdeel, welke cilinder een cilinderwand met een beluchtingsopening alsmede een in en uit de cilinder schuifbare cilinderstang heeft, waarbij de cilinderwand ten minste één variabel volumedeel omgeeft. Dergelijke melkrobots zijn in de stand van de techniek inmiddels wel bekend. Elke melkrobot met een dergelijke cilinder kent een in- en uitschuifbaar deel dat het genoemde onderdeel kan doen bewegen. De ruimte waarin het in- en uitschuifbare deel beweegt heeft door het genoemde in- en uitschuiven een variabel volume. Indien dit variabele volume luchtdicht is afgesloten van de buitenwereld zal dit kunnen leiden tot ongewenste drukverschillen. Indien het variabele volume in stromingsverbinding staat met de omgeving kan er vuil of vocht mee naar binnen worden gezogen. Met name in een stalomgeving waarin een melkrobot wordt opgesteld zal er veel vuil beschikbaar zijn, zoals ammoniak en andere corrosieve gassen, alsmede urine en mest van melkdieren en vliegen, stof enzovoort.

Dergelijke cilinders kunnen bijvoorbeeld enkel werkende gasdrukcilinders zijn. In de stand van de techniek zijn ook elektrocilinders bekend, onder andere van de firma Festo, waarbij een lineaire motor een zuigeras aandrijft. Bij het verplaatsen van de zuigerstang verandert het inwendige volume van de cilinder, en kan er lucht worden samengedrukt of aangezogen. In alle gevallen treedt er een drukverschil op met de buitenwereld, hetgeen kan leiden tot verstoring van een correcte werking van de cilinder en tot langs afdichtingen lekken van vocht, stof en corrosieve stoffen zoals ammoniak, mest of urine, zoals die voorkomen in een melkstal.

Tot op heden is er geen bevredigende oplossing gevonden voor bovengenoemd probleem.

Het is dan ook een doel van de onderhavige uitvinding om bovengenoemd probleem althans deel op te lossen, althans een bruikbare keuze aan het publiek te verschaffen.

De uitvinding voorziet in een melkrobot volgens conclusie 1, in het bijzonder een melkrobot voor het volautomatisch melken van melkdieren, omvattende ten minste één beweegbaar onderdeel en een cilinder ingericht voor ondersteunen van een beweging van het onderdeel, welke cilinder een cilinderwand met een beluchtingsopening alsmede een in en uit de cilinder schuifbare cilinderstang heeft, waarbij de cilinderwand ten minste één variabel volumedeel omgeeft, welk volumedeel vrij is van drukfluïdumaansluitingen voor verplaatsen van de cilinderstang en voorts is ingericht om via genoemde opening nagenoeg in drukevenwicht te blijven of komen met een omgeving van de cilinder, d.w.z. met atmosferische druk, waarbij er op de cilinderwand rondom genoemde beluchtingsopening een gasopvanginrichting is aangesloten, die een veranderbaar volume heeft en die samen met het variabele volumedeel een luchtdicht gasvolume vormt.

Door aldus met behulp van de gasopvanginrichting de cilinder, althans het variabele volumedeel daarvan, een veranderbaar volume te geven zal er geen ongewenste opbouw van over- of onderdruk optreden, zodat de juiste werking van de cilinder beter kan worden gewaarborgd, zowel wat de betreft de functie zelf als wat betreft een geringere vervuiling ervan. Immers zal er geen buitenlucht met bijbehorende vervuiling te hoeven worden aangezogen omdat het systeem als geheel gesloten is.

Met “nagenoeg in drukevenwicht” wordt bedoeld dat het drukverschil tussen het variabele volumedeel of de gasopvanginrichting enerzijds en de omgeving anderzijds ten hoogste gelijk is aan 0,2 bar, met voordeel ten hoogste gelijk aan 0,1 bar, en met meer voordeel ten hoogste gelijk aan 0,05 bar. Uiteraard zal de omgeving veelal de atmosferische druk hebben.

Volgens de uitvinding is er aldus sprake van een in beginsel volledig en blijvend luchtdicht cilinder-systeem. Er zal dan ook geen vervuiling kunnen bijkomen, anders dan door lekkage. Het is dan bijvoorbeeld mogelijk om de cilinder, althans het variabele volumedeel, te vullen met een onschadelijk gas, zoals (droge) lucht, stikstof, argon enz.

Op zich is het bekend om bijvoorbeeld een elektrische cilinder te voorzien van een opening in de wand om het inwendige te laten communiceren met de omgeving. Daarbij wordt de opening voorzien van een filter, om binnendringen van stof en vuil, en eventueel vocht, te voorkomen. Het zal duidelijk zijn dat op deze wijze gassen niet of slechts heel moeilijk zijn tegen te houden, en voorts kan een filter ook langzaam maar zeker verstopt raken, juist in een sterk vervuilde omgeving van een melkstal. Aldus is een correcte werking niet te garanderen.

Ook een oplossing waarbij er een luchtdichte balg is verschaft vanaf de cilinderwand tot en met de in- en uitschuifbare zuigerstang is vaak onpraktisch. Immers wordt een dergelijke balg bij elk bewegen van de zuigerstang mee opgerekt of ingedrukt, méér dan nodig is om een volumeverandering van de lucht op te vangen.

De balg zal altijd moeten opblazen, om bij vrijwel constante druk de verplaatste lucht ruimte te bieden. Zeker bij een robotarm zal een toenemend volume van een of meer delen daarvan vaak ongewenst zijn. Overigens is het ook mogelijk om in deze balg een ontluchtingsopening aan te brengen, doch dit leidt tot niet veel meer dan het verplaatsen van het ontluchtingsprobleem. Merk op dat volgens de onderhavige uitvinding de gasopvanginrichting zich kan bevinden op elke gewenste plaats op de cilinderwand rond het variabele volumedeel, zodat de plek van het toenemende volume van de gasopvanginrichting grotendeels vrij kan worden gekozen. Voorts beweegt daarentegen in de bekende oplossing de balg altijd over een versmald deel van de cilinder, namelijk daar waar de zuigerstang uit de cilinder treedt. Daar kan de balg altijd blijven haken, maar zal door wrijving hoe dan ook aldaar slijten.

Voorts is het bij pneumatische cilinders bekend, o.a. van Namur Breather Blocks van de firma Habonim, om verbruikte perslucht of ander gasvormig drukmedium op te vangen om het beschikbaar te maken indien een drukloos deel van de cilinder in volume moet worden vergroot. Het teveel aan perslucht wordt dan geventileerd naar de omgeving. Aldus kan ook binnenstromen van corrosief medium worden voorkomen. Afgezien van de omstandigheid dat dergelijke Breather Blocks onnodig complexe zijn, met diverse kleppen en leidingen, bestaat nog steeds het gevaar dat langzaam maar zeker vocht, stof en dergelijke kunnen binnendringen. Immers wordt steeds opnieuw medium aangevoerd, waarbij die aanvoer nog steeds niet gegarandeerd vrij is van verontreinigingen. Immers moet het medium worden aangevoerd naar de compressor die de druklucht levert, en gaat het medium dus alsnog door een of meer filters en pompen.

Volgens de uitvinding is een geheel gesloten systeem verschaft, dat, eenmaal gevuld met schoon en droog gas zoals lucht of stikstof of dergelijke, in beginsel vrij blijft van vervuiling.

Volgens de uitvinding is de gasopvanginrichting aangesloten op de cilinderwand rondom genoemde beluchtingsopening. Hiermee wordt bedoeld dat de gasopvanginrichting zich als een gesloten wand uitstrekt rond de genoemde beluchtingsopening en op de cilinderwand. Nadrukkelijk wordt uitgesloten dat de gasopvanginrichting is aangesloten zoals een balg van cilinderwand naar cilinderstang, aangezien een dergelijke balg niet geheel rondom de beluchtingswand zal zijn aangesloten, doch eenzijdig juist rond de cilinderwand. Omdat volgens de onderhavige uitvinding de gasopvanginrichting rondom de beluchtingsopening is aangesloten is deze nu mechanisch volledig ontkoppeld van bewegingen van de cilinderstang, en kent derhalve niet de nadelen die gelden voor een dergelijke balg.

Overigens wordt in deze aanvrage "cilinderstang" gebruikt waar op zich "zuigerstang" gebruikelijk is. Aangezien elektrische cilinders niet noodzakelijkerwijs een zuiger nodig hebben, is hier echter gekozen voor de algemenere term "cilinderstang" om de in- en uitschuifbare stang van de cilinder aan te duiden.

Voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen hierna, alsmede in de daarna volgende figuurbeschrijving worden gegeven. Bijvoorbeeld is het nog steeds mogelijk om een balg aan te brengen van de cilinderwand tot op een altijd uitwendig blijvend deel van de cilinderstang of het daarmee verbonden beweegbare onderdeel. Deze balg kan dan als een harmonica bewegen zonder “op te blazen”, dat wil zeggen in doorsnede toe te nemen, aangezien de gasopvanginrichting een teveel aan gas kan opvangen. Bij deze uitvoeringsvorm is niet alleen een gasuitwisseling uitgesloten, doch ook een vervuilen van met name de cilinderstang, via welke eventueel ook nog stof in het variabele volumedeel terecht zou kunnen komen. Niettemin gelden er voor dergelijke balgen dezelfde nadelen als reeds genoemd voor de stand van de techniek. Bovendien wordt opgemerkt dat dergelijke balgen ook nog in de weg zouden kunnen zitten van besturings- en drukleidingen.

In uitvoeringsvormen is de gasopvanginrichting met een buis of leiding rond de beluchtingsopening in gasverbinding verbonden met het variabele volumedeel. Dit biedt het voordeel dat de eigenlijke gasopvanginrichting op enige afstand van de cilinder kan worden verschaft, zodat deze niet in de weg zal staan van bewegingen van de cilinder en/of het beweegbare onderdeel. De buis of leiding zelf kunnen dan bijvoorbeeld van een stevig materiaal zijn, zodat er daarin weliswaar geen volumeverandering zal optreden, maar er minder kans is op beschadigingen door beweging van het beweegbare onderdeel of dergelijke.

In uitvoeringsvormen omvat de gasopvanginrichting een buigzame gasopvangzak of een opvangcilinder met een zwevende zuiger. Een dergelijke buigzame gasopvangzak is uitstekend geschikt om de volumeverandering op te vangen zonder (sterke) drukschommelingen te veroorzaken door een hoge weerstand. De gasopvangzak kan direct zijn aangesloten rond genoemde beluchtingsopening of via de hierboven genoemde buis of leiding, en zodoende zijn verschaft op een beschermde plaats. Een dergelijke gasopvangzak is niet bijzonder beperkt en kan van allerlei materialen zijn vervaardigd, zoals kunststof, leer enzovoort. Alternatief of aanvullend omvat de gasopvanginrichting een opvangcilinder in zwevende stand. De opvangcilinder is dan uiteraard met een afgesloten en in volume veranderbaar deel aangesloten op bijvoorbeeld een buis of leiding, die wederom is aangesloten rondom de beluchtingsopening. Merk op dat het andere deel van de opvangcilinder in open verbinding met de atmosfeer of de omgeving dient te staan, zodat in feite het beluchtingsprobleem verplaatst is naar de opvangcilinder. Deze kan echter op een schonere plek zijn verschaft, zodat de belasting met stof, agressieve middelen en dergelijke veel geringer is. Overigens is het alternatief mogelijk om de opvangcilinder een veel groter volume dan het hvariabele volumedeel te geven en dan tóch luchtdicht af te sluiten. Aldus treedt er geen gasuitwisseling op, maar is het drukverschil in het variabele volumedeel toch veel kleiner dan zonder opvangcilinder.

In uitvoeringsvormen is de gasopvangzak aangebracht in een vormvast buitenomhulsel, in het bijzonder een buis van de melkrobot. Op deze wijze kan de gasopvangzak nog beter beschermd worden tegen beschadigingen van buitenaf, zoals door trappen of dergelijke van melkdieren. Vaak zal een melkrobot een besturingskast of dergelijke omvatten, of ook een gestel, waarin de gasopvangzak eenvoudig en beschermd kan worden ondergebracht.

In uitvoeringsvormen heeft de gasopvanginrichting een volume dat door toevoeren van gas uit het volumedeel van de cilinder veranderbaar is tussen een kleinste en een grootste volume, waarbij een gasdruk in de gasopvanginrichting bij innemen van het grootste volume ten hoogste 2 bar bedraagt. In het bijzonder bedraagt de gasdruk ten hoogste nagenoeg de omgevingsdruk. Indien de gasopvanginrichting, bijvoorbeeld de gasopvangzak, voldoende soepel is, zal de druk vrijwel altijd nagenoeg de omgevingsdruk zijn. Uiteraard zal bij het kleinste volume van de gasopvanginrichting de druk vrijwel gelijk zijn aan de omgevingsdruk, of zelfs iets lager.

In uitvoeringsvormen is de cilinder een drukcilinder, zoals een (hydro)pneumatische of hydraulische cilinder is, welke drukcilinder behalve het variabele volumedeel een variabel drukvolumedeel voor opnemen van een drukfluïdum zoals olie of perslucht omvat. Dit zijn veel voorkomende typen cilinder, die vaak een lange slag hebben bij gebruik in een melkrobot. Daardoor zullen de verplaatste volumina lucht of ander gas eveneens vaak groot zijn.

In uitvoeringsvormen is de drukcilinder in het bijzonder een balanscilinder voor ondersteunen van het gewicht van althans een deel van de robotarm. Met een balanscilinder wordt hier bedoeld een cilinder die standaard op druk staat, en de robotarm van onderen ondersteunt, om daardoor een deel van het gewicht te compenseren. Daardoor kan de besturing van de robotarm, dat wil zeggen de vereiste actuator(en), lichter worden uitgevoerd. Ook een dergelijke drukcilinder zal vaak een lange slag kennen, en daardoor een betrekkelijk groot verplaatst volume aan gas.

In uitvoeringsvormen omvat de melkrobot in het bijzonder een pneumatische, hydraulische of hydropneumatische aandrijving die is ingericht voor verplaatsen van drukfluïdum naar of uit het drukvolumedeel. Aldus zijn ook de een of meer aandrijvingen verschaft voor de een of meer cilinders, voor uitvoeren van de bewegingen van het beweegbare onderdeel. Overigens zijn ook alternatieve aandrijvingen mogelijk, zoals verderop duidelijk zal worden.

In uitvoeringsvormen is er tussen het variabele volumedeel van de of elke drukcilinder enerzijds en de gasopvanginrichting en het variabele volumedeel van elke andere genoemde cilinder een filter geplaatst, dat is ingericht voor filteren van erdoorheen stromend gas. Een dergelijk filter kan dienst doen ingeval er een lekkage optreedt in de drukcilinder, waarbij er met name gas onder druk vanuit het drukvolumedeel naar het variabele volumedeel van de drukcilinder lekt en van daaruit naar de gasopvanginrichting en eventueel daarmee verbonden variabele volumedelen van de andere cilinder of cilinders. Het filter kan dan ten minste meegenomen stof en vuil tegenhouden. Bovendien is dan met voordeel een overdrukventiel geplaatst, dat bijvoorbeeld opent bij een vooraf bepaalde druk, zoals 1,2 of 1,5 bar, althans een druk die hoger is dan de hoogste te verwachten druk in de gasopvanginrichting. Aldus kan eventueel lekkend gas onder druk vanuit de drukcilinder ontwijken zonder verder schade aan te richten in de gasopvanginrichting. Er zijn in deze uitvoeringsvormen dus geen cilinders die niet met de gasopvanginrichting zijn gekoppeld.

In uitvoeringsvormen omvat de cilinder een elektrische, magnetische of elektromagnetische aandrijving voor in- en/of uitschuiven van de cilinderstang. Dit zijn alternatieve aandrijvingen die niet werken met een drukfluïdum doch met een directe mechanische aandrijving. Niettemin zullen ook hier volumeveranderingen optreden, omdat de cilinderstang min of minder ruimte in het variabele volumedeel inneemt.

In uitvoeringsvormen omvat de melkrobot meerdere cilinders die met hun respectieve genoemde variabele volumedelen zijn aangesloten op één gasopvanginrichting. Het is in beginsel mogelijk om elke cilinder met zijn variabele volumedeel aan te sluiten op een afzonderlijke gasopvanginrichting. Met voordeel zijn echter meerdere cilinders aangesloten op één gasopvanginrichting, waarbij slechts verbindingen zijn verschaft tussen de gasopvanginrichting, zoals de gasopvangzak, en de respectieve variabele volumedelen. Het zal duidelijk zijn dat dit niet mogelijk is met een balgconstructie van cilinderwand naar zuigerstang zoals bekend uit de stand van de techniek.

In uitvoeringsvormen omvatten de meerdere cilinders zowel ten minste één eerste cilinder zonder een respectief variabel drukvolumedeel als ten minste één tweede cilinder met een respectief variabel drukvolumedeel, waarbij alle eerste cilinders met hun respectieve genoemde volumedelen zijn aangesloten op één eerste gasopvanginrichting, en in het bijzonder waarbij tevens alle tweede cilinders met hun respectieve genoemde volumedelen zijn aangesloten op één tweede gasopvanginrichting. Bij deze uitvoeringsvormen zijn er twee gasopvanginrichtingen verschaft, waarbij alle variabele volumedelen van cilinders zonder variabel drukvolumedeel zijn aangesloten op een eerste gasopvanginrichting, en de respectieve variabele volumedelen van cilinders met zo’n variabel drukvolumedeel, die dus bij lekken van de bijbehorende zuiger een veel hogere druk kunnen opleveren, zijn aangesloten op een tweede gasopvanginrichting. Aldus zijn in elk geval bij lekken van een drukcilinder de andere cilinders gevrijwaard van mogelijke overdruk.

In deze uitvoeringsvorm, zoals in het algemeen geldt voor alle uitvoeringsvormen, heeft de gasopvanginrichting in gebruik een kleinste volume en een grootste volume, waarbij het verschil tussen het kleinste en het grootste volume ten minste gelijk is aan de som van maximale volumeveranderingen van alle variabele volumedelen van alle ermee verbonden cilinders. Hierbij wordt met voordeel rekening gehouden met de respectieve werkgebieden van de cilinders. Zo geldt dat wanneer alle cilinders zodanig zijn bewogen dat het variabele volumedeel maximaal is verkleind en dus een maximale hoeveelheid lucht of gas is uitgestoten naar de gasopvanginrichting dat deze laatste het grootste volume inneemt. Met voordeel is het mogelijk om een kleiner maximale volume voor de gasopvanginrichting te kiezen, juist indien het voor de melkrobot gekozen werkgebied zodanig door de cilinders wordt bediend dat uitschuiven van een eerste van alle cilinders gepaard gaat met een inschuiven van een andere van alle cilinders. Dit biedt het voordeel dat het grootste volume van de gasopvanginrichting kleiner kan worden gekozen.

In uitvoeringsvormen zijn de gasopvanginrichting en alle daarmee communicerende volumedelen gevuld met een gas, in het bijzonder lucht, welk gas een druk heeft van nagenoeg 1 atmosfeer. Deze lucht kan bijvoorbeeld schone lucht zijn, zoals droge lucht. Ook kan een inert gas worden gebruikt, zoals stikstof of een edelgas of dergelijke. Met een druk van nagenoeg 1 atmosfeer wordt bedoeld dat deze ten hoogste 10% afwijkt van 1 atmosfeer.

In uitvoeringsvormen omvat de melkrobot een melkbox met een toegangspoort en een uitgangspoort, alsmede een robotarm voor uitvoeren van een diergerelateerde actie op een melkdier in de melkbox zoals aansluiten van een speenbeker, en waarbij er in ten minste één van genoemde toegangspoort, genoemde uitgangspoort en genoemde robotarm een genoemde cilinder is verschaft. In deze uitvoeringsvorm zijn enkele concrete beweegbare onderdelen genoemd die met behulp van een cilinder kunnen worden bewogen. Uiteraard zijn hierbij respectieve actuatoren verschaft voor het daadwerkelijk bewegen van de toegangspoort, uitgangspoort of robotarm. De actuatoren kunnen daarbij een of meer van de eerder genoemde actuatoren omvatten, zoals een pneumatische of elektromagnetische aandrijving. Hier wordt echter voorts opgemerkt dat de uitvinding ook toepasbaar kan zijn op cilinders met bijbehorende gasopvanginrichting volgens de uitvinding in andere toepassingen in een stalomgeving dan een melkrobot, zoals een voerhek, een selectiehek enzovoort. Immers zal het genoemde probleem ook voorkomen in een stalomgeving met andere dieren dan melkdieren, zoals varkens of ander vleesvee.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele uitvoeringsvormen schematisch zijn getoond en waarin: - figuur 1 een schematisch aanzicht in perspectief toont van een melkrobot volgens de uitvinding; - figuur 2 een schematisch zijaanzicht van een melkrobot volgens de uitvinding toont; en - figuur 3 schematisch een overzicht toont van een mechanische aandrijving van een melkrobot volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht in perspectief van een melkrobot 1 volgens de uitvinding. De melkrobot 1 omvat robotarmdelen 2 die beweegbaar zijn voor aansluiten van melkbekers 3 op een hier niet getoonde koe of een ander melkdier. Het bewegen van de armdelen 2 geschiedt met behulp van cilinders 4, 4' met cilinderstangen 5. Voorts zijn getoond gasbuizen 6 die lopen van de cilinders 4, 4' naar een gasopvangzak 7. Daartoe zijn in de cilinders 4, 4' respectieve beluchtingsopeningen 8 aangebracht.

De getoonde en op zich bekende melkrobot 1 omvat een robotarm die wordt gebruikt voor bijvoorbeeld aansluiten van melkbekers 3 op de spenen van een melkdier, of ook andere acties zoals reinigen, stimuleren of nabehandelen van de spenen. Daartoe omvat de melkrobot bijvoorbeeld een hier niet nader getoond speendetectiesysteem. Voor het bewegen van de robotarmdelen 2 zijn er actuatoren verschaft in de vorm van cilinders 4 met elk een in en uit een variabel volumedeel in de cilinder schuifbare cilinderstang. Bij dit in- en uitschuiven zal het volume van het variabele volumedeel veranderen. Indien het variabele volumedeel geheel of vrijwel luchtdicht afgesloten is zal daardoor de druk in het volumedeel veranderen. Niet alleen kan dit de beweging van de cilinderstang ongewenst beïnvloeden, maar ook maakt een dergelijk drukverschil met de omgeving het mogelijk dat er gas wordt uitgewisseld met de omgeving. Bij een onderdruk kan er al dan niet agressief of corrosief omgevingsgas, vocht, vuil enzovoort binnendringen. Bij een overdruk (bij inschuiven van de cilinderstang) kan er gas ontsnappen, waarna bij uitschuiven van de cilinderstang er uiteindelijk alsnog een onderdruk kan ontstaan, met de bovenbeschreven risico's.

Om dit nadeel op te vangen zijn er in de cilinders 4, 4' beluchtingsopeningen 8 verschaft, waaromheen respectieve gasbuizen 6 zijn aangebracht die leiden naar een gasopvangzak 7. Aldus kan er gasuitwisseling optreden met de flexibele gasopvangzak, zodat er geen in wezen onnodig drukverschil ontstaat in de cilinder. Althans is het eenvoudig mogelijk voor de gasopvangzak om door middel van volumevergroting een drukverschil te voorkomen of althans sterk te beperken, tot bijvoorbeeld maximaal 0,2 atmosfeer, of enige andere vooraf bepaalde waarde. Dit kan vooraf worden bepaald door berekening op basis van een maximale volumeverandering van het variabele volumedeel (of -delen), of op basis van proefnemingen.

Uiteraard kan bij sommige soorten cilinders een deel van de cilinder met een drukfluïdum zoals olie of lucht onder druk worden gebracht voor het verplaatsen van de cilinderstang, zoals een pneumatische of hydraulische cilinder. In dat geval is het mogelijk dat het andere deel van de cilinder het eerder beschreven variabele volumedeel is. In alle gevallen geldt dat van alle cilindervolumedelen van een cilindersysteem die niet worden gevuld met een dergelijk drukfluïdum er met voordeel ten minste één met een gasbuis 6 is aangesloten op een gasopvangzak 7. Bij de getoonde cilinders 4, 4' kan een enkelwerkende cilinder zijn verschaft, waarbij het gewicht van het door de cilinder beweegbare robotarmdeel of andere beweegbare deel kan zorgen voor de teruggaande beweging. In zo'n geval verschaft de uitvinding de mogelijkheid tot een belucht en niet met drukfluïdum vulbaar volumedeel. Met een dubbelwerkende cilinder is dat in beginsel niet het geval.

Figuur 2 toont een schematisch zijaanzicht van een melkrobot 1 volgens de uitvinding. In de gehele tekening zijn soortgelijke onderdelen aangeduid met hetzelfde verwijzingscijfer. In deze uitvoeringsvorm is voorts een toegangspoort 9 getoond die eveneens bedienbaar is met een cilinder 4" die met behulp van een gasbuis 5 is aangesloten op de gasopvangzak 7. Het moge duidelijk zijn dat elke cilinder die een onderdeel in of bij de melkrobot beweegt, zoals ook een uitgangspoort of een beweegbare voerbak, met voordeel deel uitmaakt van het gasuitwisselingssysteem, d.w.z. met behulp van een gasuitwisselingsopening en een gasbuis verbonden is met een gasopvangzak. Merk op dat de zak ook een cilinder in zwevende stand kan zijn. Een voordeel van een dergelijke cilinder is dat deze steviger kan zijn uitgevoerd dan een zak die noodzakelijkerwijs flexibel is. Uiteraard zorgt het aanbrengen in een stevig omhulsel alsnog voor de gewenste stevigheid. Derhalve is hier de gasopvangzak 7 in een gestelbuis 10 van de melkrobot 1 aangebracht en is aldus goed beschermd tegen mechanische en andere omgevingsinvloeden.

In deze uitvoeringsvorm is niet getoond de toepassing van een balanscilinder die bijvoorbeeld kan dienen om het gewicht van de robotarmdelen 2 grotendeels te compenseren, waardoor de aandrijving door de respectieve cilinders 4 lichter wordt. Een dergelijke balanscilinder kan bijvoorbeeld aanvullend aan de cilinder 4' zijn aangebracht. Een en ander zal nader worden toegelicht bij figuur 3.

Figuur 3 toont een schematisch overzicht van enkele onderdelen van een melkrobot volgens de uitvinding, die dienen voor mechanische aandrijving van beweegbare onderdelen van de melkrobot.

Zo geeft 4-1 een elektrische cilinder weer met een cilinderwand 11 waarin een cilinderstang 5 in een variabel volumedeel 13 in en uit kan schuiven onder invloed van een elektromechanische aandrijving, hier omvattende een voeding 14 en een motor 15. Een en ander is hier zeer schematisch aangeduid en kan uiteraard worden vervangen door enige andere bekende elektrische cilinder.

De cilinderwand 11 omvat een beluchtingsopening 8 waarop een gasbuis 6 is aangesloten. Hierbij is van belang dat de gasbuis 6 geheel rondom, bij voorkeur direct rondom, de beluchtingsopening 8 is aangebracht op de cilinderwand 11, waarbij in het algemeen de gasbuis 6 dus statisch en/of niet-beweeglijk rondom de beluchtingsopening 8 is aangebracht. Aldus kan de gasbuis 6 niet door verplaatsing ten opzichte van de cilinderwand 11 in botsing komen met andere delen van de melkrobot of door mechanische belasting sneller slijten.

De gasbuis 6 is aan het andere uiteinde aangesloten op de gasopvangzak 7. Dit is een opvangzak 7 van een rekbaar materiaal, zoals rubber of een andere kunststof die vrijelijk kan uitzetten indien gas naar deze zak 7 wordt verplaatst. Het is hierbij mogelijk dat in de opvangzak 7 het gas enigszins onder een tegendruk komt te staan, door de eigen elasticiteit van de zak, doch met voordeel is deze zo klein mogelijk, en blijft de gasdruk in zowel de gasopvangzak 7, de gasbuis 6 als het variabele volumedeel 13 ongeveer gelijk aan omgevingsdruk. Aldus is er nog maar een zeer kleine kan op naar binnen lekken van omgevingslucht, vuil enzovoort. Immers zou er bij het naar buiten en/of naar binnen bewegen van de cilinderstang 5 in het variabele volumedeel 13 van de elektrische cilinder 4-1 een drukverandering kunnen plaatsvinden in het variabele volumedeel 13, indien dit geheel luchtdicht zou zijn afgesloten. Door een drukverschil met de omgeving zou er vuil, vocht en/of omgevingslucht langs de afdichting van de cilinderstang 5 en de cilinder 4-1 kunnen optreden. Door met behulp van de gasbuis 6 en de gasopvangzak 7 een drukvereffening mogelijk te maken, is deze kans zeer veel kleiner geworden. Bovendien kan een eventueel drukverschil niet negatief uitwerken op het verplaatsen van de cilinderstang 5 met behulp van de motor 15. De werking van de elektrische cilinder 4-1 is dan ook verbeterd volgens de onderhavige uitvinding.

Met behulp van de elektrische cilinder 4-1 kan bijvoorbeeld een van de robotarmdelen 2 worden verplaatst en/of verzwenkt. Ook met behulp van de hydraulische cilinder 4-2 kan een (ander) robotarmdeel 2 worden verplaatst. Bijvoorbeeld kan een hydraulische cilinder 4-2 worden ingezet indien vrij grote krachten moeten worden opgewekt voor verplaatsen van een robotarmdeel of ander beweegbaar onderdeel waarbij niet of slechts moeilijk een gewichts- of andere compensatie kan worden toegepast. Niettemin zal het vaak voorkomen dat alle toegepaste cilinders binnen de melkrobot van een en hetzelfde type zijn.

De in de figuur 3 getoonde hydraulische cilinder 4-2 omvat een zuiger 12 met daaraan een cilinderstang 15, alsmede een variabel drukvolumedeel 16 dat met een drukfluïdumleiding 18 is aangesloten op een hydraulische aandrijving 17, en een variabel drukvolumedeel 13 dat met behulp van een gasbuis 6 is aangesloten op de gasopvangzak 7. In de gasbuis 6 is een filter 21 aangebracht voor filteren van bijvoorbeeld alsnog binnengedrongen vuil of ook fluïdumresten van het hydraulische circuit. Ook in deze hydraulische cilinder 4-2 is het variabele volumedeel 13 in beginsel drukloos, zodat eventueel binnen lekken van gas uit de omgeving zoveel mogelijk wordt tegengegaan. Uiteraard zijn er ook (vele) hydraulische cilinders waarbij aan beide zijden van de zuiger fluïdum is verschaft. Deze kennen geen variabel volumedeel dat vrij is van drukfluïdumaansluitingen, en vallen derhalve buiten het kader van deze uitvinding.

Voorts is in figuur 3 nog een gasveer 4-3 getoond, die bijvoorbeeld kan dienen als gewichtscompensatie, vergelijk de voor figuur 1 beschreven gewichtscompensatie. De gasveer 4-3 omvat naast het variabele volumedeel 13 een gascel 19, waarin een hoeveelheid gas is opgesloten die bij in- en uitschuiven van de zuiger 12 en cilinderstang 5 tegendruk kan bieden en zodoende het gewicht van eraan bevestigde beweegbare onderdelen kan compenseren. Daartoe is bijvoorbeeld ook een stangenstelsel 20 verschaft om de gasveer 4-3 te bevestigen aan, en te sturen ten opzichte van, een of meer robotarmdelen waarvan het gewicht dient te worden gecompenseerd. Details van een dergelijke gewichtscompensatie zijn voor de uitvinding niet verder van belang en zullen dan ook niet nader worden toegelicht. Ook hier is het variabele volumedeel 13 door middel van een gasbuis 6 met daarin een filter 21 verbonden met de gasopvangzak 7. Tevens is te zien dat alle gasbuizen 6 verbonden zijn met dezelfde gasopvangzak 7. Het is ook mogelijk om meerdere gasopvangzakken 7 te verschaffen, zoals een gasopvangzak per variabel volumedeel. Voorts is het mogelijk om alle variabele volumedelen 13 van cilinders waarbij er tevens een drukfluïdum is, zoals in dit geval de hydraulische cilinder 4-2 en de gasveer 4-3, te verbinden met een of meer gasopvangzakken, en om tevens alle variabele volumedelen 13 van cilinders zonder een dergelijk drukfluïdum, zoals de elektrische cilinder 4-1, te verbinden met een of meer andere gasopvangzakken. Aldus kan worden voorkomen dat, indien er toch een lek optreedt van een variabel drukvolumedeel naar een variabel (en drukfluïdumloos) volumedeel 13, er geen perslucht of ander (druk)fluïdum naar de overige variabele volumedelen van andere cilinders kan optreden.

Bovendien is het mogelijk, zoals in figuur 3, om een ontlastklep 22 te verschaffen op een of meer van de gasbuizen 6. Deze ontlastklep 22 is bijvoorbeeld een terugslagklep die opengaat indien de druk meer dan bijvoorbeeld 0,2 bar of 0,5 bar boven omgevingsdruk is. Ook op die manier kan een eventueel optredend lek vanaf een drukfluïdumzijde, zoals vanuit een variabel drukvolumedeel, naar overige onderdelen van het systeem doelmatig worden tegengegaan.

De getoonde uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn slechts bedoeld als uitleg en niet als beperking. De uitvinding en haar beschermingsomvang vloeien veeleer voort uit de hierna volgende conclusies

Claims (14)

1. Melkrobot (1) voor het volautomatisch melken van melkdieren, omvattende ten minste één beweegbaar onderdeel (2; 9) en een cilinder (4) ingericht voor ondersteunen van een beweging van het onderdeel, welke cilinder een cilinderwand (11) met een beluchtingsopening (8) alsmede een in en uit de cilinder schuifbare cilinderstang (5) heeft, waarbij de cilinderwand ten minste één variabel volumedeel (13) omgeeft, welk volumedeel vrij is van drukfluïdumaansluitingen voor verplaatsen van de cilinderstang en voorts is ingericht om via genoemde opening nagenoeg in drukevenwicht te blijven met een omgeving van de cilinder, waarbij er op de cilinderwand rondom genoemde beluchtingsopening een gasopvanginrichting (7) is aangesloten, die een veranderbaar volume heeft en die samen met het variabele volumedeel een luchtdicht gasvolume vormt.

2. Melkrobot volgens conclusie 1, waarbij de gasopvanginrichting met een buis of leiding (6) rond de beluchtingsopening in gasverbinding verbonden is met het variabele volumedeel.

3. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de gasopvanginrichting een buigzame gasopvangzak (7) omvat.

4. Melkrobot volgens conclusie 3, waarbij de gasopvangzak is aangebracht in een vormvast buitenomhulsel, in het bijzonder een buis (10) van de melkrobot.

5. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de gasopvanginrichting een volume heeft dat door toevoeren van gas uit het volumedeel van de cilinder veranderbaar is tussen een kleinste en een grootste volume, waarbij een gasdruk in de gasopvanginrichting bij innemen van het grootste volume ten hoogste 0,2 bar bedraagt.

6. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de cilinder een drukcilinder is, zoals een (hydro)pneumatische (4-3) of hydraulische (4-2) cilinder is, welke drukcilinder behalve het variabele volumedeel een variabel drukvolumedeel (16) voor opnemen van een drukfluïdum zoals olie of perslucht omvat.

7. Melkrobot volgens conclusie 6, waarbij de drukcilinder in het bijzonder een balanscilinder (4-3) voor ondersteunen van het gewicht van althans een deel van de robotarm is.

8. Melkrobot volgens conclusie 6, waarbij de melkrobot in het bijzonder een pneumatische, hydraulische of hydropneumatische aandrijving (17) omvat die is ingericht voor verplaatsen van drukfluïdum naar of uit het drukvolumedeel.

9. Melkrobot volgens een der conclusies 6-8, waarbij er tussen het variabele volumedeel van de of elke drukcilinder enerzijds en de gasopvanginrichting en het variabele volumedeel van elke andere genoemde cilinder een filter (21) is geplaatst, dat is ingericht voor filteren van erdoorheen stromend gas.

10. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de cilinder een elektrische, magnetische of elektromagnetische aandrijving (15) voor in- en/of uitschuiven van de cilinderstang omvat.

11. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, omvattende meerdere cilinders die met hun respectieve genoemde variabele volumedelen zijn aangesloten op één gasopvanginrichting.

12. Melkrobot volgens conclusie 11, waarbij de meerdere cilinders zowel ten minste één eerste cilinder zonder een respectief variabel drukvolumedeel als ten minste één tweede cilinder met een respectief variabel drukvolumedeel omvat, waarbij alle eerste cilinders met hun respectieve genoemde volumedelen zijn aangesloten op een eerste gasopvanginrichting, en in het bijzonder waarbij tevens alle tweede cilinders met hun respectieve genoemde volumedelen zijn aangesloten op een tweede gasopvanginrichting.

13. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de gasopvanginrichting en alle daarmee communicerende volumedelen zijn gevuld met een gas, in het bijzonder lucht, welk gas een druk heeft van nagenoeg 1 atmosfeer.

14. Melkrobot volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een melkbox met een toegangspoort (9) en een uitgangspoort, alsmede een robotarm voor uitvoeren van een diergerelateerde actie op een melkdier in de melkbox zoals aansluiten van een speenbeker (3), en waarbij er in ten minste één van genoemde toegangspoort, genoemde uitgangspoort en genoemde robotarm een genoemde cilinder is verschaft.